电池组极耳冷却结构、电池组以及具有该电池组的车辆的制作方法

本公开涉及电池组极耳冷却结构、具有所述电池组极耳冷却结构的电池组以及具有至少一个所述电池组的车辆。

背景技术：

在当今世界中，车辆已经成为人们工作和生活必不可少的交通工具，而伴随着石油资源的紧缺、环保要求的提高以及技术的发展，通过全部或部分地使用电能来驱动行进的车辆越来越普遍。

目前，在新能源电动汽车领域内，动力电池组系统冷却方式主要有自然冷却、风冷和液冷三种散热方式，其中液冷一般是分为每颗电芯单体表面的散热和基于模组底面或其它的一个表面的散热，对于每颗电芯单体表面液冷散热，散热效果最好，但成本高，空间利用率差，并且可靠性差。基于模组底面或其它的一个表面的散热，容易实现并且成本低，而且空间利用率比较高，但散热效果相对较差。因此，存在改进基于模组底面或其它的一个表面进行散热的系统的结构以提高其散热效果的需求。

技术实现要素：

本公开的一个目的是提供一种改进的电池组极耳液冷结构。本公开的另一个目的提供一种具有根据本公开的电池组极耳冷却结构的电池组以及具有该电池组的车辆。

根据本公开的第一方面，本公开提供了一种电池组极耳冷却结构，所述电池组极耳冷却结构包括：

极耳连接件，所述极耳连接件具有大致相互平行地延伸的第一支臂、第二支臂以及连接所述第一支臂和第二支臂并且大致垂直于所述第一支臂和第二支臂延伸的第三支臂，所述第一支臂和所述第二支臂分别电连接电池组的相邻的两个电芯的极耳；

绝缘导热块，所述绝缘导热块包括：

导热部件，所述导热部件具有大致矩形的横截面，并且具有大致相互平行地延伸的第一侧表面、第二侧表面以及连接所述第一侧表面和第二侧表面并大致垂直于所述第一侧表面和第二侧表面延伸的顶表面和底表面；和

绝缘部件，所述绝缘部件在所述导热部件的外周处包围所述导热部件，使得所述导热部件的至少所述第一侧表面、第二侧表面和顶表面至少部分地露出；和

液冷板，所述液冷板的下表面与所述导热部件的所述顶表面直接或间接地形成导热接触，并且冷却液能够流过所述液冷板，以便冷却所述导热部件；其中

所述导热部件的第一侧表面和第二侧表面分别与所述极耳连接件的第一支臂的内表面和所述第二支臂的内表面形成面接触。

根据本公开的电池组极耳冷却接头，通过绝缘导热块的导热部件将极耳和极耳连接件的连接部处所产生热量导出到液冷板，并最终由流过液冷板的冷却液带走。并且，导热部件的至少第一侧表面和第二侧表面与极耳连接件的第一支臂和第二支臂保持面接触，由此确保了充足的散热面积。

在根据本公开的第一方面中，所述导热部件的所述底表面也至少部分地露出，并且与所述极耳连接件的所述第三支臂的上表面形成面接触。由此，除了导热部件的第一侧表面和第二侧表面以外，导热部件的底表面也与极耳连接件形成导热面接触，从而进一步增大了散热面积。

在根据本公开的第一方面中，所述导热部件的第一侧表面和所述极耳连接件的第一支臂的内表面之间涂布有导热胶，并且/或者，所述导热部件的第二侧表面与所述极耳连接件的所述第二支臂的内表面涂布有导热胶。类似地，所述导热部件的所述底表面和所述极耳连接件的所述第三支臂的上表面之间涂布有导热胶。由此在各个传热表面处形成良好的导热面接触，进一步提高散热效率。

在根据本公开的第一方面中，所述液冷板的下表面与所述导热部件的所述顶表面通过绝缘导热垫片间接地形成导热接触。

在根据本公开的第一方面中，所述导热部件由铝合金制成。

在根据本公开的第一方面中，所述导热部件是中空部件。

在根据本公开的第一方面中，所述绝缘部件由塑料材料制成，并且被直接注塑成型在所述导热部件的外周上。

在根据本公开的第一方面中，所述极耳连接件的所述第一支臂和所述第二支臂通过焊接连接到电芯的极耳。

在根据本公开的第一方面中，所述极耳连接件的所述第一支臂和所述第二支臂通过超声波焊接、电阻焊或激光焊接连接到电芯的极耳。

在根据本公开的第一方面中，流过所述液冷板的冷却液的流量是能够变化的。

根据本公开的第二方面，本公开提供了一种电池组，所述电池组包括至少两个电芯和上述电池组极耳冷却结构；其中，所述电池组极耳冷却结构设置在所述至少两个电芯的正极耳和负极耳中的至少一个处。

在根据本公开的第二方面中，所述电池组还包括位于电池组的两个端部处的端部电芯护板以及位于所述端部电芯护板之间的至少一个中间电芯护板，其中，每个中间电芯护板均布置在相邻的两个电芯之间。

在根据本公开的第二方面中，所述电池组还包括绝缘导热限位块，所述绝缘导热限位块能够设置在所述端部电芯护板和/或所述中间电芯护板中，用于对所述极耳进行定位。

在根据本公开的第二方面中，所述端部电芯护板具有用于容纳所述绝缘导热限位块的凹槽。

在根据本公开的第二方面中，所述端部电芯护板的凹槽的至少一个侧表面具有引导凸部或引导槽，并且所述绝缘导热限位块的端部具有引导槽或引导凸部，在将所述绝缘导热块插入到所述凹槽中时，所述凹槽的至少一个侧表面的引导凸部与所述绝缘导热限位块的端部的引导槽相配合，或者所述凹槽的至少一个侧表面的引导槽与所述绝缘导热限位块的端部的引导凸部相配合。

在根据本公开的第二方面中，所述端部电芯护板的凹槽的底表面具有开口，用于接收所述绝缘导热限位块的定位臂。

在根据本公开的第二方面中，所述中间电芯护板具有用于容纳所述电池组的绝缘导热限位块或所述绝缘导热块的凹槽，其中所述绝缘导热限位块用于对所述极耳进行定位。

在根据本公开的第二方面中，所述中间电芯护板的凹槽的至少一个侧表面具有引导凸部或引导槽，并且所述绝缘导热块的端部具有引导槽或引导凸部，在将所述绝缘导热块插入到所述中间电芯护板的凹槽中时，所述凹槽的至少一个侧表面的引导凸部与所述绝缘导热块的端部的引导槽相配合，或者所述凹槽的至少一个侧表面的引导槽与所述绝缘导热块的端部的引导凸部相配合。

在根据本公开的第二方面中，所述中间电芯护板的凹槽的至少一个侧表面具有引导凸部，所述引导凸部具有能够弹性变形的卡止臂，用于在所述绝缘导热块就位后将所述绝缘导热块卡止在所述中间电芯护板的凹槽内。

在根据本公开的第二方面中，所述极耳连接件在其第三支臂的至少一个端部处具有向下延伸的定位部，并且所述中间电芯护板的凹槽的底表面具有容纳所述定位部的接收部。

在根据本公开的第二方面中，所述中间电芯护板的凹槽的底表面具有开口，用于接收所述绝缘导热限位块的定位臂。

根据本公开的第二方面，中间电芯护板的凹槽既能够接收绝缘导热块，也能够接收绝缘导热限位块。因此，可以根据具体的应用需求、根据电芯的数量等，通过灵活地组合中间电芯护板、绝缘导热块和绝缘导热限位块，获得能够满足不同需求的电池组。

根据本公开的第三方面，本公开提供了一种车辆，所述车辆包括至少一个上述电池组。

附图说明

现在将参考附图在下面具体描述中描述本公开，其中贯穿附图相同的附图标记表示相同或相似的组件。要理解的是，附图不一定按比例绘制，并且附图只用于说明本公开的示例性实施例，不应该认为是对本公开范围的限制。其中：

图1示出了根据本公开的一个实施例的车辆；

图2示出了根据本公开的一个实施例的电池组的立体图；

图3示出了图2中的电池组的立体分解图；

图3A示出了图3中的A部的局部放大图；

图3B示出了图3中的B部的局部放大图；

图3C示出了图3中的C部的局部放大图；

图4示出了图3中的相邻的两个绝缘导热块的放大图；

图5示出了图3中的相邻的两个极耳连接件的放大图；

图6示出了图3中的绝缘限位块的放大图；

图7示出了图2中的电池组的俯视图；

图8示出了沿着图7中的D-D剖切线获得的剖视图；和

图8A示出了图8中的E部的局部放大图。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本公开的各种示例性实施例。但要理解的是，对各种实施例的描述仅仅是说明性的，不作为对本公开的技术的任何限制。

本文中所用的术语，仅仅是为了描述特定的实施例，而不意图限制本公开。除非上下文明确地另外指出，本文中所用的单数形式的“一”和“该”意图同样包括复数形式。还要理解的是，“包括”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。

现在参考图1，图1示出了根据本公开的一个实施例的车辆的示意性侧视图。通常地，车辆10可以包括车身12、多个将车身12支撑在行驶路面上的车轮14、以及车辆动力系统16等。该车辆动力系统16可以包括至少一个驱动电机22。

应当理解在本文中使用的车辆动力系统16可以广泛地包括能够用于推动车辆的具有一个或多个驱动电机的任何车辆动力系统。该车辆动力系统可以用于例如纯电动车辆以及混合动力车辆。在混合动力车辆的动力系统中，至少一个驱动电机与发动机可以串行或并行地推动车辆的行进。混合动力车辆的例子可以包括但不限于插电式混合动力车辆、双模式混合动力车辆、全混合动力车辆、增程式混合动力车辆、动力辅助混合动力车辆、轻度混合动力车辆、串联式混合动力车辆、并联式混合动力车辆、串联-并联式混合动力车辆、液力混合动力车辆、功率分流式混合动力车辆、BAS混合动力车辆以及任何其他类型的混合动力车辆。本公开中的车辆可以被配置为轿车、运动型车、卡车、公共汽车、商用车、跨界车、休闲车等。应当理解的是本公开的技术可以用于任何上述车辆动力系统，而不局限于某一特定类型。

如图1所示，车辆动力系统16通常可以包括至少一个电池组3、逆变器20、控制单元18、驱动电机22以及输入装置26。如上所述，车辆动力系统16可以采用其他布置和/或配置，但通常地包括至少一个驱动电机。在一些实施例中，驱动电机22可操作性地连接到至少一个车轮14，向车轮14施加转矩从而推动车辆10。驱动电机22通常可以包括永磁同步电机、无刷直流电机，但不限于此。

电池组3可以直接或间接地将电力提供给驱动电机22。电池组3可以包括一个或多个电池单元，并且可以采用锂离子、镍金属氢化物、钠氯化镍、镍镉以及任何适合的其他电池技术。

逆变器20可操作性地将电池组3和驱动电机22互联。逆变器20可以从电池组3接收直流电，将其转换为交流电，并且将交流电传递给驱动电机22。

控制单元18可操作性地连接到逆变器20，从而控制逆变器20。控制单元18可以是一个或多个通用的数字计算机或数据处理设备，通常可以包括但不限于处理器或微处理器或中央处理单元、存储器(诸如但不限于只读存储器、随机存取存储器、电可擦除可编程只读存储器)、输入/输出装置或装置、模拟数字转换器或转换电路、数字模拟转换器或转换电路、时钟等。控制单元18可以被配置为执行程序指令，该程序指令可以存储在控制单元18内的存储器或其他与控制单元18相关联的其他适当的存储装置中。控制单元18可以经由逆变器20对驱动电机22进行控制以实现各种操作。

在一些实施例中，输入装置26可操作性地连接到控制单元18。车辆的驾驶者操作输入装置26，以便经由控制单元18来控制驱动电机22的转矩输出。在一些实施例中，输入装置26可选择地包括踏板，控制单元18响应于踏板的位置状态经由逆变器调节传递到驱动电机22的电力的大小，从而调节驱动电机22的转矩输出。

下面将参照图2-图8A详细说明根据本公开的电池组3，所述电池组3具有根据本公开的电池组极耳冷却结构4。

如图2、图3和图3A所示，电池组3包括多个电芯31、位于电池组3的两个端部处的端部电芯护板32a、位于两个端部电芯护板32a之间的多个中间电芯护板32b以及上述极耳冷却结构4，其中每个中间电芯护板32b位于相邻的两个电芯31之间。电芯31具有正极耳31a和负极耳31b。电池组极耳冷却结构4具有液冷板41、绝缘导热块42、极耳连接件43、绝缘导热垫片44以及可选的绝缘导热限位块45。需要注意的是，虽然图2和图3中示出了电池组3包括15个电芯31，但应当理解的是，电池组3也可以包括更多或更少的电芯31。此外，电芯31的形状、尺寸也可以是根据具体的应用需求而变化，即，电芯31的形状、尺寸可以不同于图2-3A中所示的长方形形状，比如可以是正方形、椭圆形、圆形、多边形等等。极耳连接件43用于电连接电池组3的相邻的两个电芯31的极耳31a和31b。

下面参照图2至8A所示详细描述根据本公开的电池组3和电池组极耳冷却结构4。由于电芯31具有大致对称的极耳31a和31b，因此，下面将仅结合其中一个极耳31a详细描述电池组极耳冷却结构4。应当理解的是，结合极耳31a进行的以下描述也同样适用于另一个极耳31b。

如图4、图8和图8A所示，所述绝缘导热块42包括导热部件421和绝缘部件422，所述导热部件421具有大致矩形的横截面，并且具有大致相互平行地延伸的第一侧表面421a、第二侧表面421b以及连接所述第一侧表面421a和第二侧表面421b并大致垂直于所述第一侧表面421a和第二侧表面421b延伸的顶表面421c和底表面421d，所述绝缘部件422在所述导热部件421的外周处包围所述导热部件421，使得所述导热部件421的所述第一侧表面421a、第二侧表面421b、顶表面421c和底表面421d的绝大部分露出，即，使得各个表面的至少80％、并且优选地至少90％的表面面积露出，以便与下面将详细描述的极耳连接件43以及绝缘导热垫片44形成导热面接触。在一个优选实施例中，所述导热部件421由铝合金制成，并且是中空的。另外，优选地，所述绝缘部件422由塑料材料制成，并且被直接注塑成型在所述导热部件421上。应当理解的是，导热部件421也可以由导热率较高的其它材料制成，并且也可以非中空的，而且，绝缘部件422也可以制成为单独的部件，然后通过粘合等方式连接到所述导热部件421。

如图5、图8和图8A所示，所述极耳连接件43具有大致相互平行地延伸的第一支臂431、第二支臂432以及连接所述第一支臂431和第二支臂432并且大致垂直于所述第一支臂431和第二支臂432延伸的第三支臂433，所述第一支臂431和所述第二支臂432分别电连接电池组3的相邻的两个电芯31的极耳31a。所述极耳连接件43的所述第一支臂431和所述第二支臂432优选地通过焊接(例如超声波焊接、电阻焊或激光焊接)连接到电芯31的极耳31a。另外，极耳连接件43还具有从第三支臂433的两个端部向下延伸的定位舌片434。

图6示出了绝缘导热限位块45的立体图，绝缘导热限位块45包括第一支臂451和第二支臂452、连接第一支臂451和第二支臂452并且大致垂直于第一支臂451和第二支臂452延伸的第三支臂453以及从第三支臂453大致垂直地向下延伸的定位臂454。

如图8和图8A所示，绝缘导热块42被接收在所述极耳连接件43内，并且导热部件421的第一侧表面421a、第二侧表面421b和底表面421d分别与极耳连接件43的第一支臂431、第二支臂432和第三支臂433的内表面形成导热面接触，并且，在形成导热面接触的各个表面之间涂布有导热胶，以便实现更好的导热。另外，液冷板41的下表面与所述导热部件421的所述顶表面421c通过绝缘导热垫44形成导热接触，并且冷却液能够流过所述液冷板41，以便冷却所述导热部件421。

在一个优选实施例中，冷却液能够根据极耳31a处的温度的高低以可控地变化的流量流过所述液冷板41，以便将电芯31的温度和/或电芯31的极耳31a的温度控制在预定范围内，而不受电池组3的负荷大小的影响。应当理解的是，冷却液也能够以恒定的流量流过所述液冷板41。可选地，根据本公开的电池组极耳冷却结构4也可以包括泵、流量控制阀、控制器、散热器等其它部件。

如图3B和3C所示，所述电芯护板32a和32b分别具有凹槽34a和34b，参见图8，位于电池组3的两个端部处的端部电芯护板32a的凹槽34a用于接收绝缘导热限位块45，而中间电芯护板32b的凹槽34b可以根据需要选择性地接收绝缘导热块42和极耳连接件43，或者接收绝缘导热限位块45。绝缘导热限位块45的作用是定位电芯31的极耳31a，并且也能够吸收极耳31a处产生的热量。

更具体地，如图3B所示，端部电芯护板32a的凹槽34a具有相对的第一侧表面34a1、第二侧表面34a2和连接第一侧表面34a1、第二侧表面34a2并大致垂直于第一侧表面34a1、第二侧表面34a2延伸的底表面34a3。凹槽34a的第一侧表面34a1和第二侧表面34a2上均设置有端部止挡件35a，用于在绝缘导热限位块45位于凹槽34a中时在绝缘导热限位块45的两个端部处限制绝缘导热限位块45的位置。此外，凹槽34a的底表面34a3具有开口36a，用于接收绝缘导热限位块45的定位臂454(参见图6)。

如图3C所示，类似地，中间电芯护板32b的凹槽34b具有相对的第一侧表面34b1、第二侧表面34b2和连接第一侧表面34b1、第二侧表面34b2并大致垂直于第一侧表面34b1、第二侧表面34b2延伸的底表面34b3。凹槽34b的第一侧表面34b1和第二侧表面34b2上均设置有端部引导件35b，并且，如图4所示，绝缘导热块42的绝缘部件422在每个端部处还具有引导槽422a和422b。在将绝缘导热块42插入到凹槽34b时，端部引导件35b与绝缘部件42的引导槽422a和422b相配合，以起到引导作用。另外，底表面34b3还具有纵向开口部36b1和位于纵向开口部36b1的两个端部处的两个横向开口部36b2。当中间电芯护板32b的凹槽34b用于接收绝缘导热块42和极耳连接件43时，极耳连接件43的从第三支臂433的两个端部向下延伸的定位舌片434插置在所述两个横向开口部36b2中，以对极耳连接件43定位。当中间电芯护板32b的凹槽34b用于接收绝缘导热限位块45时，所述端部引导件35b起到与端部电芯护板32a的凹槽34a的端部止挡件35a相同的作用，并且所述纵向开口部36b1用于接收绝缘导热限位块45的定位臂454。

在一个优选实施例中，端部引导件35b包括端部止挡件35b1和能够弹性地变形的卡止臂35b2。当绝缘导热块42就位时，卡止臂35b2与绝缘导热块42的引导槽422b的上端面接合，从而将绝缘导热块42卡止在凹槽34b内。

根据本公开，中间电芯护板32b的凹槽34b既能够接收绝缘导热块42，也能够接收绝缘导热限位块45。因此，可以根据具体的应用需求、根据电芯31的数量等，通过灵活地组合中间电芯护板32b、绝缘导热块42和绝缘导热限位块45，获得能够满足不同需求的电池组3。换句话说，利用具有上述结构的端部电芯护板32a、中间电芯护板32b、绝缘导热块42、极耳连接件、绝缘导热限位块45，能够生产不同容量、不同结构的电池组3。

另外，根据本公开的电池组极耳冷却结构4的绝缘导热块42与极耳连接件43以及极耳31a以形锁合(即通过互补的形状配合)的方式相互连接，而不需要使用额外的紧固件。类似地，根据本公开的电池组极耳冷却结构4的绝缘导热块42和绝缘导热限位块45与端部电芯护板32a和中间电芯护板23b也以形锁合(即通过互补的形状配合)的方式相互连接，而不需要使用额外的紧固件。由此，显著降低了电池组极耳冷却结构4的装配复杂度，并且提高了空间利用率。另外，上述形锁合(即通过互补的形状配合)方式的连接也使得容易拆卸电池组极耳冷却结构4和电池组3，从而使维修、更换电芯31、液冷板41等部件的维护/维修工作变得更加简单高效。

以上已经参照附图描述了本公开的一些实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且本公开也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。