一种圆柱形电池散热设备的制作方法

本发明涉及储能电池技术领域，特别涉及一种圆柱形电池散热设备。

背景技术：

近年来，电动汽车锂电池包设计越来越注重能量密度的提升，但是电池包的能量密度提升的同时，电池包内部产生的热量也在同步增加，电池包内温度提升，对电池的循环寿命与运行安全都提出了挑战。

现有技术中的电池包的热管理系统设计的主要方式为风冷与水冷。风冷通过在电池包增配风扇，增大空气对流，将电池表面热量带走；水冷通过引入冷水管到电池包内部，一般通过冷板与电池表面进行热交换，带走电池热量。

但是，圆柱电池因其电池数量众多，冷却接触面数量较多，冷却系统设计的集成简化度和单体冷却均匀的一致性要求而有挑战。现有的圆柱电池冷却主流方案为特斯拉公司电池模组所用的液冷扁管包裹导热硅胶垫导热的集成方案。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中存在如下问题：

1、冷板系统成型复杂，先挤压再折弯，折弯次数多。

2、系统公差极难保证，制造精度要求高，装配困难。

3、导热硅胶垫用量大，几乎是等容量方壳模组的3-4倍，导致电池模组重量大、成本高。

技术实现要素：

为此，需要提供一种圆柱形电池散热设备，用于解决现有技术的技术问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种圆柱形电池散热设备，包括：

上冷却板，所述上冷却板上设置有容冷却液通过的第一通道；

下冷却板，所述下冷却板具有弧形部，所述下冷却板上设置有容冷却液通过的第二通道；

第一导热板，所述第一导热板沿竖直方向设置，且所述第一导热板的上下两端分别与所述上冷却板、所述下冷却板相接触；以及

第二导热板，所述第二导热板沿竖直方向设置，且与所述第一导热板相互平行，所述第一导热板与所述第二导热板上均设置有容圆柱电池穿过的镂空结构，所述第二导热板的上下两端分别与所述上冷却板、所述下冷却板相接触；

其中，所述第一导热板分别通过上下两块第一导热横板分别与所述上冷却板、所述下冷却板相接触，所述第二导热板分别通过上下两块第二导热横板分别与所述上冷却板、所述下冷却板相接触。

作为本发明的一种优选结构，所述镂空结构被配置为当所述圆柱电池穿过镂空结构时，所述圆柱电池为水平布置。

作为本发明的一种优选结构，所述第一导热板与所述第二导热板的材质均为导热塑料材质。

作为本发明的一种优选结构，所述第一导热板的上下两端与所述上冷却板、所述下冷却板的接触部位均为面面接触；

所述第二导热板的上下两端与所述上冷却板、所述下冷却板的接触部位均为面面接触。

作为本发明的一种优选结构，所述第一导热板与所述上冷却板、所述下冷却板的接触面之间设置有导热凝脂或导热胶；

所述第二导热板与所述上冷却板、所述下冷却板的接触面之间设置有导热凝脂或导热胶。

作为本发明的一种优选结构，所述镂空结构与所述圆柱电池之间设置有导热凝脂或导热胶。

作为本发明的一种优选结构，所述第一导热板上设置有第一限位凸柱，所述第一限位凸柱朝第二导热板方向延伸；

所述第二导热板上设置有第二限位凸柱，所述第二限位凸柱朝第一导热板方向延伸。

作为本发明的一种优选结构，所述第一通道和第二通道均沿水平方向延伸。

作为本发明的一种优选结构，所述上冷却板上设置有用于固定电池采样结构的固定结构。

作为本发明的一种优选结构，所述第一导热板与所述第二导热板上均设置有多个镂空结构，所述多个镂空结构相互平行设置。

区别于现有技术，上述技术方案通过上冷却板上设置有容冷却液通过的第一通道，下冷却板上设置有容冷却液通过的第二通道，第一导热板沿竖直方向设置，且所述第一导热板的上下两端分别与所述上冷却板、所述下冷却板相接触，第二导热板沿竖直方向设置，且与所述第一导热板相互平行，所述第一导热板与所述第二导热板上均设置有容圆柱电池穿过的镂空结构，所述第二导热板的上下两端分别与所述上冷却板、所述下冷却板相接触。如此，散热设备成型简洁，上冷却板、下冷却板、第一导热板、第二导热板都可一次成型，无需大量折弯特征即可保证和圆柱电池的贴合。装配简洁方便，圆柱电池可直接放置在第一导热板与第二导热板的镂空结构内。相对复杂的折弯蛇形管加导热垫缠绕方案成本低，整体重量轻。第一导热板分别通过上下两块第一导热横板分别与所述上冷却板、所述下冷却板相接触，所述第二导热板分别通过上下两块第二导热横板分别与所述上冷却板、所述下冷却板相接触。加大导热面积，提高电池的散热效率。

附图说明

图1为具体实施方式所述圆柱形电池散热设备的结构示意图；

图2为具体实施方式所述上冷却板的结构示意图；

图3为具体实施方式所述下冷却板的结构示意图；

图4为具体实施方式所述第一导热板的结构示意图；

图5为具体实施方式所述第二导热板的结构示意图；

图6为具体实施方式所述第一导热板与上冷却板接触状态的导热方向示意图；

图7为具体实施方式所述第二导热板与下冷却板接触状态的导热方向示意图。

附图标记说明：

10、上冷却板，

11、第一通道，

20、下冷却板，

21、第二通道，

22、弧形部，

30、第一导热板，

31、镂空结构，

32、第一限位凸柱，

40、第二导热板，

41、第二限位凸柱。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1至图7，本实施例涉及一种圆柱形电池散热设备，该圆柱形电池散热设备包括上冷却板10、下冷却板20、第一导热板30以及第二导热板40，上冷却板10上设置有容冷却液通过的第一通道11；上冷却板10的左右两端设置有进液口以及出液口。同样的，下冷却板20上设置有容冷却液通过的第二通道21；下冷却板20的左右两端设置有进液口以及出液口。第一通道11和第二通道21均沿水平方向延伸。

如图2所示，图本实施例中，上冷却板10为铝合金一体挤压成型，可根据电池模组布置边界条件可决定是否需要简易折弯。上冷却板10沿水平方向设置有多个第一通道11，多个第一通道11之间互不干涉，如此可以提高上冷却板10的散热性，避免散热不均匀的情况出现。

如图3所示，下冷却板20根据电池模组的需求，为曲线状态一体挤压后带折弯工艺。下冷却板20具有多个弧形部22，用于避让电池模组底部的安装梁。弧形部22呈拱形，便于避让安装梁。

在其他实施例中，上冷却板10与下冷却板20的侧面，可以提供有用于电池模组模架固定的孔位或其它配合结构特征，保证和侧部模架结构有机集成并对冷却板形成强有力的保护。

可选的，上冷却板10上设置有用于固定电池采样结构的固定结构。上冷却板10可配合其它机构做挤压或机加工特征的模组采样系统(如fpc采样)固定结构，从而无需额外的模组顶盖设计。而下冷却板20和模组侧部模架配合后形成底部密封的底板结构。

如图4至图7所示，第一导热板30沿竖直方向设置，且第一导热板30的上下两端分别与上冷却板10、下冷却板20相接触。第一导热板30为导热塑料材质，其中，第一导热板30上设置有多个容圆柱电池穿过的镂空结构31，多个镂空结构31相互平行设置，两侧为和上、下冷板贴合的板材结构。

其中，第一导热板30分别通过上下两块第一导热横板分别与上冷却板10、下冷却板20相接触，上面的第一导热横板与上冷却板10的形状相适配，下面的第一导热横板与下冷却板20的形状相适配(如图4)。

第二导热板40沿竖直方向设置，且与第一导热板30相互平行，第一导热板30与第二导热板40上均设置有容圆柱电池穿过的镂空结构31，第二导热板40的上下两端分别与上冷却板10、下冷却板20相接触。同样的，第二导热板40为导热塑料材质，其中，第二导热板40上设置有多个容圆柱电池穿过的镂空结构31，多个镂空结构31相互平行设置，两侧为和上、下冷板贴合的板材结构。

其中，第二导热板40分别通过上下两块第二导热横板分别与上冷却板10、下冷却板20相接触，上面的第二导热横板与上冷却板10的形状相适配，下面的第二导热横板与下冷却板20的形状相适配(如图5)。

可选的，镂空结构31与圆柱电池之间设置有导热凝脂或导热胶。

本实施例中，每个镂空结构31的内侧和圆柱电池电芯接触部位为二次注塑成型、增韧软化处理导热材料，实际应用中为充分保证和圆柱电池电芯接触的一致性，可根据实际模组装配时和圆柱电池电芯贴合一致性情况考虑局部增加导热凝脂或导热胶等材料。但前期设计时可通过孔位及圆柱电池电芯的配合公差统计分布及设计预留使后增加导热材料的数量控制在极小范围内。

如图6所示，可选的，第一导热板30的上下两端与上冷却板10、下冷却板20的接触部位均为面面接触。在第一导热板30的顶部和底部分别设置有接触板，接触板与上冷却板10、下冷却板20通过导热凝脂或导热胶相连接，便于第一导热板30与上冷却板10、下冷却板20之间的散热，提高其散热性。

如图7所示，可选的，第二导热板40的上下两端与上冷却板10、下冷却板20的接触部位均为面面接触。在第二导热板40的顶部和底部分别设置有接触板，接触板与上冷却板10、下冷却板20通过导热凝脂或导热胶相连接，便于第二导热板40与上冷却板10、下冷却板20之间的散热，提高其散热性。

可选的，第一导热板30与上冷却板10、下冷却板20的接触面之间设置有导热凝脂或导热胶；

可选的，第二导热板40与上冷却板10、下冷却板20的接触面之间设置有导热凝脂或导热胶。

第一导热板30、第二导热板40与上冷却板10、下冷却板20接触部位为面面结合方式，导热方式为双向导热。接触面之间涂覆导热凝脂或非强粘性导热胶材料，在模组侧板外框架和上、下冷却板20配合下最大限度的增加导热面积、保证接触的充分有效和提高换热效率。

可选的，第一导热板30与第二导热板40为特种耐高温材料的导热塑料，第一导热板30上设置有第一限位凸柱32，第一限位凸柱32朝第二导热板40方向延伸。

可选的，第二导热板40上设置有第二限位凸柱41，第二限位凸柱41朝第一导热板30方向延伸。

第一限位凸柱32、第二限位凸柱41在插入圆柱电池电芯缝隙时起导向作用，第一导热板30与第二导热板40配合时起横向限位作用；导热和均热同时，在电芯中部还能提供热失控防止圆柱电池电芯歪斜向周边圆柱电池电芯扩算的结构支撑作用。

本实施例中，镂空结构31被配置为当圆柱电池穿过镂空结构31时，圆柱电池为水平布置。镂空结构31和圆柱电池接触面积的大小，可通过增加或减小其第一导热板30与第二导热板40的厚度实现。

使用过程中，分别将上冷却板10、下冷却板20、第一导热板30、第二导热板40通过挤压成型，下冷却板20固定在电池模组的安装梁上，第一导热板30、第二导热板40分别抵靠在下冷却板20的两侧，将上冷却板10固定在第一导热板30、第二导热板40上。将圆柱电池设置在第一导热板30与第二导热板40的镂空结构31内，固定，安装电池采样结构。

区别现有技术，本实施例散热设备成型简洁，上冷却板10、下冷却板20、第一导热板30、第二导热板40都可一次成型，无需大量折弯特征即可保证和圆柱电池的贴合。装配简洁方便，圆柱电池可直接放置在第一导热板30与第二导热板40的镂空结构31内。相对复杂的折弯蛇形管加导热垫缠绕方案成本低，整体重量轻。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。