高效冷却电池模块的制作方法

1.本发明涉及电池热管理技术领域，尤其涉及高效冷却电池模块。


背景技术：

2.目前市面上主流的电芯类型包括圆柱电芯、方形电芯和软包电芯，圆柱电芯由于其安全稳定性，已大量在电动汽车上使用。圆柱电芯按照使用直径可分为18650、21700和4680，其中4680被称为大圆柱电池，由于大圆柱电池具有更高的能量密度、更好的安全稳定性以及成组后更高的经济性，大圆柱电池有望成为电动车电池的发展趋势。
3.大圆柱电池在充放电过程中会产生热量，主要是通过在蛇形管中流动的冷却液将热量带走，或者在低温的环境下电芯温度较低时，也通过蛇形管中的冷却液对电芯进行加热。通常情况下，单个蛇形管同时冷却两个大圆柱电芯，但是在高倍率情况下，由于单个蛇形管的冷却能力有限，电芯温度可能会上升较高，且大圆柱电芯的均温性不佳。
4.因此亟需高效冷却电池模块，以解决上述的技术问题。


技术实现要素：

5.基于以上所述，本发明的目的在于提供高效冷却电池模块，通过设置多个蛇形管从两侧冷却圆柱电芯，提高冷却效率，同时冷却液通过蛇形管内的折返流道能够先后至少两次流过同一个圆柱电芯对圆柱电芯进行冷却，往返冷却效果叠加，能够平衡同一列上的圆柱电芯获得的冷却效果，改善高效冷却电池模块的均温性。
6.为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.提供高效冷却电池模块，包括高效液冷系统和多个圆柱电芯，多个所述圆柱电芯呈阵列排布，所述高效液冷系统包括：
8.多个蛇形管，并排间隔设置，相邻所述蛇形管之间设有一列所述圆柱电芯，所述蛇形管与其两侧的所述圆柱电芯的外周面抵接，且所述蛇形管设置为与所述圆柱电芯的圆柱面相适配的蛇形波纹状结构，所述蛇形管内设有沿其长度方向延伸的折返流道，所述蛇形管的进液端和出液端分别设于所述折返流道的两端，且所述进液端和所述出液端位于所述蛇形管的长度方向上的同一端；
9.进液管和出液管，所述进液管与多个所述进液端连接，所述出液管与多个所述蛇形管的出液端连接。
10.作为高效冷却电池模块的一个可选的技术方案，所述折返流道设置为单次折返结构。
11.作为高效冷却电池模块的一个可选的技术方案，所述蛇形管包括：
12.蛇形扁管，其内设有沿长度方向延伸的进液流道和出液流道；
13.集流体，连接于所述蛇形扁管的一端，所述集流体连通所述进液流道和所述进液管，且所述集流体连通所述出液流道和所述出液管；
14.封堵件，连接于所述蛇形扁管的另一端，所述封堵件上设有内腔体，所述内腔体连
通所述进液流道和所述出液流道。
15.作为高效冷却电池模块的一个可选的技术方案，所述集流体包括集流进口、集流出口和集流隔板，所述集流进口与所述集流出口之间通过所述集流隔板隔开，所述集流进口连通所述进液流道和所述进液管，所述所述集流出口连通所述出液流道和所述出液管。
16.作为高效冷却电池模块的一个可选的技术方案，所述蛇形管还包括：
17.两个接头，其中一个所述接头连接所述集流进口和所述进液管，另一所述接头连接所述集流出口和所述出液管。
18.作为高效冷却电池模块的一个可选的技术方案，所述进液流道和所述出液流道沿所述蛇形扁管的宽度方向分布。
19.作为高效冷却电池模块的一个可选的技术方案，所述进液流道包括至少两条并联设置的进液子流道；和/或
20.所述出液流道包括至少两条并联设置的出液子流道。
21.作为高效冷却电池模块的一个可选的技术方案，所述折返流道的折返次数设置为两次以上。
22.作为高效冷却电池模块的一个可选的技术方案，相邻所述蛇形管的所述进液端在所述蛇形管长度方向上的设置位置相反。
23.作为高效冷却电池模块的一个可选的技术方案，所述进液管和所述出液管均设有两个，位于同一侧的所述进液端与同一所述进液管连接，位于同一侧的所述出液端与同一所述出液管连接。
24.作为高效冷却电池模块的一个可选的技术方案，所述进液管和/或所述出液管设置为柔性管。
25.作为高效冷却电池模块的一个可选的技术方案，所述进液管和/或所述出液管设置为波纹管，所述波纹管的波纹段设于其连接的相邻所述蛇形管之间。
26.作为高效冷却电池模块的一个可选的技术方案，所述折返流道在所述蛇形管的长度方向上的两端距离大于一列所述圆柱电芯的长度。
27.本发明的有益效果为：
28.本发明提供的高效冷却电池模块通过分布于圆柱电芯两侧的蛇形管对圆柱电芯进行冷却，高效液冷系统中设置有多个能够通入冷却液的蛇形管，相邻的蛇形管之间的间隙用于安装圆柱电芯，由于蛇形管的蛇形延伸设置与圆柱电芯的外周面相适配，蛇形管能够贴附于圆柱电芯的外周面，改善冷却效果，每一个圆柱电芯均与分设于其两侧的蛇形管抵接，圆柱电芯上的热量能够被蛇形管中的冷却液更高效的带走，且冷却液通过折返流道能够至少先后两次流过同一个圆柱电芯，第一次越先被冷却液流过的圆柱电芯，越迟被冷却液再次流过，反之第一次越迟被冷却液流过的圆柱电芯，越先被冷却液再次流过，由于冷却液的温度是逐渐上升的，其冷却效果逐渐下降，因此冷却液首次流过时冷却效果较佳的圆柱电芯，冷却液二次流过其时冷却效果越差，往返冷却效果叠加，能够平衡同一列上的圆柱电芯获得的冷却效果，使得高效冷却电池模块具有更好的均温性。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所
需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
30.图1是本发明提供的高效冷却电池模块的结构示意图；
31.图2是本发明提供的高效液冷系统的结构示意图；
32.图3是本发明提供的蛇形管的结构示意图；
33.图4是本发明提供的蛇形管的截面示意图；
34.图5是本发明提供的集流体的内部结构示意图。
35.图中：
36.10、蛇形管；1、蛇形扁管；11、进液流道；111、进液子流道；12、出液流道；121、出液子流道；2、集流体；21、集流进口；22、集流出口；23、集流隔板；3、封堵件；4、接头；20、进液管；30、出液管；
37.100、圆柱电芯。
具体实施方式
38.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.本实施例提供高效冷却电池模块，如图1所示，高效冷却电池模块包括多个圆柱电芯100和高效液冷系统，多个圆柱电芯100呈矩阵分布，高效液冷系统伸入圆柱电芯100之间的间隙中对圆柱电芯100进行冷却。如图2-图5所示，高效液冷系统包括多个蛇形管10、进液管20和出液管30，蛇形管10设置为与圆柱电芯100的圆柱面相适配的蛇形波纹状结构，多个蛇形管10并排间隔设置，相邻蛇形管10之间的间隙中均设有一列圆柱电芯100，蛇形管10与圆柱电芯100的外周面抵接，蛇形管10内设有折返流道，蛇形管10的进液端和出液端分别设于折返流道的两端，且进液端和出液端位于蛇形管10的长度方向上的同一端，进液管20与多个进液端连接，出液管30与多个蛇形管10的出液端连接，冷却液通过进液管20输入蛇形管10中，使用后的冷却液经出液管30回到制冷设备。
40.具体而言，本实施例提供的高效冷却电池模块通过分布于圆柱电芯100两侧的蛇形管10对圆柱电芯100进行冷却，高效液冷系统中设置有多个能够通入冷却液的蛇形管10，相邻的蛇形管10之间的间隙中均安装有一列圆柱电芯100，由于蛇形管10的蛇形延伸设置与圆柱电芯100的外周面相适配，蛇形管10能够贴附于圆柱电芯100的外周面，改善冷却效果，能达到高倍率快充的冷却需求。且每一个圆柱电芯100均与分设于其两侧的蛇形管10抵接，圆柱电芯100上的热量能够被蛇形管10中的冷却液更高效的带走。冷却液通过折返流道能够至少先后两次流过同一个圆柱电芯100，第一次越先被冷却液流过的圆柱电芯100，越迟被冷却液再次流过，反之第一次越迟被冷却液流过的圆柱电芯100，越先被冷却液再次流过，由于冷却液的温度是逐渐上升的，其冷却效果逐渐下降，因此冷却液首次流过时冷却效果较佳的圆柱电芯100，冷却液二次流过其时冷却效果越差，往返冷却效果叠加，能够平衡同一列上的圆柱电芯100获得的冷却效果，使得高效冷却电池模块具有更好的均温性。
41.在本实施例中，折返流道设置为单次折返结构，折返流道具体为沿蛇形管10的长度方向延伸的“一往一返”的u型流道，流入折返流道中的冷却液先后两次流过同一圆柱电芯100。在本发明的其他实施例中，折返流道的折返次数也可以设置为两次以上，折返流道采用至少包括两个往返的往复迂回流道，进一步提高冷却液的利用率。
42.示例性地，如图2-图4所示，蛇形管10包括蛇形扁管1、集流体2和封堵件3，蛇形扁管1内设有沿长度方向延伸的进液流道11和出液流道12，集流体2连接于蛇形扁管1的一端，集流体2连通进液流道11和进液管20，且集流体2连通出液流道12和出液管30，封堵件3连接于蛇形扁管1的另一端，封堵件3上设有内腔体，内腔体连通进液流道11和出液流道12，进液流道11、出液流道12和封堵件3的内腔体构成折返流道。
43.示例性地，进液流道11和出液流道12沿蛇形扁管1的宽度方向分布，在本实施例中，进液流道11位于出液流道12的上方，进液管20中的冷却液先从集流体2流入进液流道11，冷却液沿进液流道11从圆柱电芯100侧面的上侧流过，流经最远端的封堵件3调头流入出液流道12，冷却液沿出液流道12从圆柱电芯100侧面的下侧流过，最终经集流体2回流至出液管30。
44.示例性地，进液流道11包括至少两条并联设置的进液子流道111，出液流道12包括至少两条并联设置的出液子流道121，将流道细分成多个子流道，一方面增大冷却液的流速，另一方面提高蛇形扁管1的强度，提高结构的可靠性。
45.示例性地，折返流道在蛇形管10的长度方向上的两端距离大于一列圆柱电芯100的长度，冷却范围完全覆盖同列的圆柱电芯100，保障冷却效果和均温性。
46.示例性地，如图2-图4所示，蛇形管10还包括两个接头4，其中一个接头4连接集流进口21和进液管20，另一接头4连接集流出口22和出液管30。
47.示例性地，相邻蛇形管10的进液端在蛇形管10长度方向上的设置位置相反。具体地，由于相邻的蛇形管10的进液端在长度方向上的位置相反，即圆柱电芯100两侧的冷却液的流入方向相反，对同列排布的圆柱电芯100的冷却效果更加均匀，改善高效冷却电池模块的均温性。
48.示例性地，进液管20和出液管30均设有两个，位于同一侧的进液端与同一进液管20连接，位于同一侧的出液端与同一出液管30连接，该设置使得单侧的进液管20和出液管30并联的蛇形管10数降为总的蛇形管10数量的一半，分走流量的蛇形管10的数量更少，更易实现蛇形管10之间的均流。
49.示例性地，进液管20和/或出液管30设置为柔性管。
50.示例性地，进液管20和/或出液管30设置为波纹管，波纹管的波纹段设于其连接的相邻蛇形管10之间。在本实施例中，进液管20和出液管30均设置为波纹管，波纹管包括多个间隔设置的波纹段，波纹段之间连接有接头4，波纹管的设置能够补偿设计和装配公差，提高结构的稳定性。结合每个波纹管仅与奇数列或偶数列的蛇形管10连接的设置，波纹管连接的相邻集流体2之间的距离d更大，相邻接头4间可以容纳更多或者长度更长的波纹段，进一步提高补偿设计和装配公差的能力。
51.当然，在其它实施例中，进液管20和出液管30也可以采用由聚碳酸酯等耐低温阻燃材料制成的注塑管等其它柔性结构管道。
52.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，
本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。