一种动力电池系统浸没式模组装置和冷却结构的制作方法

本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种动力电池系统浸没式模组装置和冷却结构。
背景技术：
：随着国家政策的不断调整，国家财政对新能源电动汽车的补贴额度正逐步缩减，2020年后将全部取消。此后的市场竞争中各大车企要想赢得消费者青睐，占据市场主导权，就必须在电车安全可靠性、充电时间和续航里程等方面提供更强有力的服务。目前，若想缩短充电时间，就必须要满足大功率充电，而大功率充电势必会导致电芯温升过快，如果不能及时有效降温，就会有热失控的风险，影响电池的安全可靠性。技术实现要素：本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种动力电池系统浸没式模组装置和冷却结构，既可以满足大功率充电，缩短充电时间，变相提升续航能力，又可以最大限度避免热失控风险，提升电车充电阶段的安全可靠性。本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种动力电池系统浸没式模组装置，包括进液口、出液口、壳体和电芯模组，电芯模组安装在壳体的内腔；电芯模组与壳体的侧壁之间形成有液冷通道；进液口和出液口分别与液冷通道连通；壳体的内侧底部设有涂胶槽，涂胶槽内填充结构胶，电芯模组通过结构胶与壳体固定连接；其中，壳体的内腔填充有冷却液。本实用新型的有益效果是：将电芯模组浸没在放有冷却液的壳体内腔中进行冷却及加热，既可提升冷却及加热速率，又可起到均热电芯，缩小温差目的；目前常用冷却方式为液冷板非直冷式或单面直冷式，冷却面只是电芯底面，而本浸没式模组装置中电芯模组浸没冷却液中，冷却界面可涉及电芯六个面体；电芯模组外侧设置壳体，一方面起到盛放冷却液体及液冷通道设计，另一方面起到防护模组及冷却液目的；采用底部灌胶方式，固定电芯模组；本实用新型在大功率充电时，电芯温升短时间可控制在要求阈值内，确保电芯安全可靠性。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。进一步，电芯模组包括由若干个电芯串并联组成的模组本体和扎带，扎带捆绑扎紧在模组本体的外周侧。采用上述进一步方案的有益效果是：采用扎带替代模组金属侧板紧固模组，结构轻便，降低成本。进一步，若干个电芯并排布置，相邻两个电芯之间具有空隙并通过双面胶连接。采用上述进一步方案的有益效果是：相邻两个电芯之间具有空隙为冷却液提供流动空间，且冷却界面可涉及电芯六个面体，实现均温，且提高降温效率。进一步，扎带的材质为塑钢。采用上述进一步方案的有益效果是：塑钢的刚性、弹性、耐腐蚀、抗老化性能优异。进一步，壳体包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体合围形成用于容纳电芯模组的内腔；上壳体上设有与内腔连通的注液口；下壳体的内侧向内凹陷形成流道通槽，电芯模组的侧壁与下壳体的内侧壁贴合连接并与流道通槽围成液冷通道。采用上述进一步方案的有益效果是：上壳体和下壳体封合处理后，可通过注液口向内腔内灌满氟化液；下壳体的内侧向内凹陷形成流道通槽，电芯模组的侧壁与下壳体的内侧壁贴合连接并与流道通槽围成液冷通道，使得液冷通道与电芯模组相连通，液冷通道为冷却液的流动提供空间，使冷却液具有一定的流速和扩大散热流动面积，提高散热效率。进一步，流道通槽包括第一流道通槽、第二流道通槽和第三流道通槽，进液口与第一流道通槽连通，第一流道通槽通过第二流道通槽与第三流道通槽连通，第三流道通槽与出液口连通。采用上述进一步方案的有益效果是：形成连通的液冷通道。进一步，第一流道通槽的数量为两个，且上下平行设置，分别为上第一流道通槽和下第一流道通槽，两个第一流道通槽通过电芯之间的间隙相互连通，进液口与下第一流道通槽连通，上第一流道通槽通过第二流道通槽与第三流道通槽连通。采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置两个第一流道通槽，且两个第一流道通槽通过电芯之间的间隙相互连通使得从进液口进去的冷却液的流动路径必然会经过电芯之间的间隙，提高电芯的散热效率，且整体上实现均温的目的。进一步，下壳体上安装有高压输出正极插件、高压输出负极插件和低压输出插件，高压输出正极插件、高压输出负极插件和低压输出插件分别与电芯模组连接。采用上述进一步方案的有益效果是：满足电池的基本功能。进一步，冷却液为氟化液。采用上述进一步方案的有益效果是：采用氟化液单相冷却方式，氟化液在液冷通道内做单向流动。另一方面，本实用新型提供一种动力电池系统冷却结构，包括上述的一种动力电池系统浸没式模组装置、循环泵、储液箱和冷却装置，循环泵的进口、储液箱和冷却装置依次连接，冷却装置与出液口连接，循环泵的出口与进液口连接。采用本方案的有益效果是：循环泵、储液箱和冷却装置组成的浸没式模组装置热管理系统独立于动力电池系统之外，通过外置单向循环泵使冷却液实现循环，通过冷却装置进行热交换。附图说明图1为本实用新型一种动力电池系统浸没式模组装置爆炸图；图2为本实用新型中电芯模组爆炸图；图3为本实用新型中下壳体底部灌胶示意图；图4为本实用新型中下壳体上流道通槽示意图；图5为一种动力电池系统冷却结构原理图；附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、壳体，11、上壳体，111、注液口，12、下壳体，121、第一流道通槽，1211、上第一流道通槽，1212、下第一流道通槽，122、第二流道通槽，123、第三流道通槽，124、挡流板，125、涂胶槽，2、电芯模组，21、电芯，22、扎带，23、双面胶，24、结头防护绝缘纸，25、端部绝缘纸，26、注塑托盘，27、中间母排，28、输出正极母排，29、输出负极母排，3、进液口，4、出液口，5、高压输出正极插件，6、高压输出负极插件，7、低压输出插件，8、软母排，90、浸没式模组装置，91、加热装置，92、循环泵，93、储液箱，94、冷却装置。具体实施方式以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。实施例1如图1-5所示，一种动力电池系统浸没式模组装置90，包括进液口3、出液口4、壳体1和电芯模组2，电芯模组2安装在壳体1的内腔；电芯模组2与壳体1的侧壁之间形成有液冷通道；进液口3和出液口4分别与液冷通道连通；壳体1的内侧底部设有涂胶槽125，涂胶槽125内填充结构胶，电芯模组2通过结构胶与壳体1固定连接；其中，壳体1的内腔填充有冷却液。具体的，冷却液为氟化液。采用氟化液单相冷却方式，氟化液在液冷通道内做单向流动。将电芯模组2浸没在放有冷却液的壳体1内腔中进行冷却及加热，既可提升冷却及加热速率，又可起到均热电芯21，缩小温差目的；目前常用冷却方式为液冷板非直冷式或单面直冷式，冷却面只是电芯21底面，而本浸没式模组装置90中电芯模组2浸没冷却液中，冷却界面可涉及电芯21六个面体；电芯模组2外侧设置壳体1，一方面起到盛放冷却液体及液冷通道设计，另一方面起到防护模组及冷却液目的；采用底部灌胶方式，固定电芯模组2；本实用新型在大功率充电时，电芯21温升短时间可控制在要求阈值内，确保电芯21安全可靠性。结构件、电气件等与氟化液具有兼容性。具体的，下壳体12底部内侧面开有3个条形状的涂胶槽125，深度为2mm，电芯模组2集成后，先在壳体1底部凹槽涂覆结构胶，再放入电芯模组2，静置半小时，实现固定连接。如图1-5所示，一种动力电池系统浸没式模组装置90，电芯模组2包括由若干个电芯21串并联组成的模组本体和扎带22，扎带22捆绑扎紧在模组本体的外周侧。优选的，扎带22的材质为塑钢。塑钢的刚性、弹性、耐腐蚀、抗老化性能优异。采用扎带22替代模组金属侧板紧固模组，结构轻便，降低成本。如图1-5所示，一种动力电池系统浸没式模组装置90，若干个电芯21并排布置，相邻两个电芯21之间具有空隙并通过双面胶23连接。相邻两个电芯21之间具有空隙为冷却液提供流动空间，且冷却界面可涉及电芯21六个面体，实现均温，且提高降温效率；电芯模组2内部温差减小，电芯21寿命提高。具体的，若干个电芯21并排布置，且通过注塑托盘26若干个电芯21的电极串并联，注塑托盘26设有中间母排27、输出正极母排28和输出负极母排29，输出正极母排28和输出负极母排29分别用于通过软母排8与高压输出正极插件5和高压输出负极插件6连接。还包括结头防护绝缘纸24和端部绝缘纸25，结头防护绝缘纸24设置在电芯模组2的侧面，端部绝缘纸25设置在电芯模组2的两个端面。如图1-5所示，一种动力电池系统浸没式模组装置90，壳体1包括上壳体11和下壳体12，上壳体11和下壳体12合围形成用于容纳电芯模组2的空间；上壳体11上设有注液口111；下壳体12的内侧向内凹陷形成流道通槽，电芯模组2的侧壁与下壳体12的内侧壁贴合连接并与流道通槽围成液冷通道。具体的，上下壳体12封合，密封等级不低于ip67；上壳体11和下壳体12封合处理后，可通过注液口111向内腔内灌满氟化液；下壳体12的内侧向内凹陷形成流道通槽，电芯模组2的侧壁与下壳体12的内侧壁贴合连接并与流道通槽围成液冷通道，使得液冷通道与电芯模组2相连通，液冷通道为冷却液的流动提供空间，使冷却液具有一定的流速和扩大散热流动面积，提高散热效率。如图1-5所示，一种动力电池系统浸没式模组装置90，流道通槽包括第一流道通槽121、第二流道通槽122和第三流道通槽123，进液口3与第一流道通槽121连通，第一流道通槽121通过第二流道通槽122与第三流道通槽123连通，第三流道通槽与出液口4连通。形成连通的液冷通道。优选的，第一流道通槽121的数量为两个，且上下平行设置，分别为上第一流道通槽1211和下第一流道通槽1212，两个第一流道通槽121通过电芯21之间的间隙相互连通，进液口3与下第一流道通槽1212连通，上第一流道通槽1211通过第二流道通槽122与第三流道通槽123连通。通过设置两个第一流道通槽121，且两个第一流道通槽121通过电芯21之间的间隙相互连通使得从进液口3进去的冷却液的流动路径必然会经过电芯21之间的间隙，提高电芯21的散热效率，且整体上实现均温的目的。具体的，在第一流道通槽121与第二流道通槽122的连通路径的下部上设置一挡流板124，即截断下第一流道通槽1212与第二流道通槽122的连通路径，使得下第一流道通槽1212内的冷却液必须通过电芯21的间隙进入上第一流道通槽1211，然后进入第二流道通槽122。具体的，本实施例中，第三流道通槽123由电芯模组2的上侧和上壳体11之间的空间。上壳体11的内侧设有一凸起板，凸起板夹设在电芯模组2的上侧和上壳体11之间，用于提高电芯模组2在内腔的稳固性。如图1-5所示，一种动力电池系统浸没式模组装置90，下壳体12上安装有高压输出正极插件5、高压输出负极插件6和低压输出插件7，高压输出正极插件5、高压输出负极插件6和低压输出插件7分别与电芯模组2连接。满足电池的基本功能。具体的，高压输出正极插件5、高压输出负极插件6、低压输出插件7、进液口3的接头、出液口4的接头密封等级不低于ip67。本实施例的安装过程为：电芯模组2集成后，先在壳体1底部凹槽涂覆结构胶，再放入电芯模组2，静置半小时以后，进行高低线束及管路连接，后灌入氟化液，上下壳体12进行封合处理，最后通过上壳体11注液口111，灌满氟化液。实施例2如图1-5所示，一种动力电池系统冷却结构，包括上述的一种动力电池系统浸没式模组装置90、循环泵92、储液箱93和冷却装置94，循环泵92、储液箱93和冷却装置94依次连接，冷却装置94与出液口4连接，循环泵92与进液口3连接。具体的，储液箱93中存储的液体为冷却液。在另一些实施例中，还包括加热装置91，加热装置91安装循环泵92与进液口3之间，在实现加热和冷却功能兼具的作用，可根据实际需要选择加热功能或冷却功能。本实施例的有益效果是：本实施例具有实施例1的全部有益效果，且循环泵92、储液箱93和冷却装置94组成的浸没式模组装置90热管理系统独立于动力电池系统之外，通过外置单向循环泵92使冷却液实现循环，通过冷却装置94进行热交换。针对本实施例的冷却结构进行了仿真测试：表1：一种动力电池系统冷却结构实施方案仿真参数表功耗介质电芯初始温度进液温度360w氟化液25℃15℃流量密度比热容电芯类别4l/min1550kg/m31133j/kg*℃方壳电芯仿真结果，进口温度15℃，达到稳态电芯25.2℃，模组内温差接近3℃；600s后达到稳态电芯25.2℃，出液口基本稳定在25℃；表2：一种动力电池系统冷却结构实施方案仿真工况表获得，(a)环境和电芯温度25℃下、25℃进液，满载功率360w下不同流量散热曲线；(b)环境和电芯温度25℃下、25℃进液、流量3l/min，满载功率360w下散热曲线；(c)环境和电芯温度25℃下、流量3l/min、满载功率360w，不同进液温度下散热曲线；(d)环境和电芯温度40℃下，25℃进液、流量3l/min，满载功率360w下散热曲线。实测数据结论：(a)4c充电，流量在3l/min时，电芯核心温度最高温度＜40℃；(b)4c充电，电芯核心温度最高温度＜40℃，且在4min内达到稳态；(c)4c充电，进液20℃时，电芯核心温度最高温度＜35℃，且在3min内达到稳态；(d)在40℃环温下，启动4c充电，进液25℃时，电芯核心温度可稳定控制在40℃以下；结论2：测试结果：(a)环境及电芯温度25℃下，4c充电，进液由25℃调定为20℃时，电芯核心温度最高温度＜35℃，且在3min内达到稳态；(b)环境及电芯温度40℃下，启动4c充电，进液25℃时，电芯核心温度可稳定控制在40℃以下。在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“实施例二”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。当前第1页12