一种电芯托盘和电池包的制作方法

1.本实用新型涉及冷却组件技术领域，尤其涉及一种电芯托盘和电池包。


背景技术：

2.目前，各行业的应用中对动力电池的能量和功率需求越来越高，相应地，动力电池总成的发热量随之增大。现有对动力电池的热管理普遍采用的方式有风冷系统或液冷系统。风冷系统方案普遍存在散热效率低的问题，也就难以保证电池温度的一致性。
3.而液冷系统的散热比风冷的效率要高得多。目前新能源行业内圆柱电芯的液冷系统大多采用蛇形管，蛇形管的应用有两大缺点：
4.1)装配工艺难度高；
5.2)蛇形管空间利用率低，造成圆柱电芯之间大量的三角区域无法利用。
6.装配工艺难度高导致电池包的良品率下降，空间利用率低使得电池包的体积利用率也降低。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种电芯托盘和电池包，以解决电池包良品率和体积利用率低的问题。
8.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
9.一种电芯托盘，包括托盘本体和导热结构胶；所述托盘本体的一侧开设有多个电芯槽，所述电芯槽的槽底开设有散热孔，所述散热孔贯通所述托盘本体，所述托盘本体的另一侧设有至少一个流通管路，所述流通管路内流动有冷却介质，所述冷却介质用于与所述托盘本体进行热交换；所述导热结构胶环设于所述电芯槽的内侧壁上。
10.作为电芯托盘的优选技术方案，所述多个电芯槽被分配至若干排平行的电芯组，每排所述电芯组内包含至少两个电芯槽，相邻的两排所述电芯组交错排列。
11.作为电芯托盘的优选技术方案，所述电芯槽为圆柱槽，所述散热孔与所述电芯槽同轴，所述电芯槽的孔径大于所述散热孔的孔径。
12.作为电芯托盘的优选技术方案，所述流通管路具有复数个u形弯折部，相邻的两个所述u形弯折部的开口方向相反。
13.作为电芯托盘的优选技术方案，所述u形弯折部由两个外侧部和一个内侧部组成，相邻的两个所述外侧部之间设有与两排所述电芯组连通的所述散热孔的开口。
14.作为电芯托盘的优选技术方案，所述电芯托盘还包括下流道片，所述托盘本体上凸设有上流道凸起，所述下流道片卡接于所述上流道凸起，所述托盘本体、所述上流道凸起和所述下流道片形成了所述流通管路。
15.作为电芯托盘的优选技术方案，所述下流道片所在的平面平行于所述托盘本体所在的平面，所述上流道凸起的延伸方向垂直于所述托盘本体所在的平面。
16.作为电芯托盘的优选技术方案，所述电芯托盘还包括制冷单元和循环单元，所述
流通管路的两端分别开设有流道进水口和流道出水口，所述流道进水口和所述流道出水口均与所述循环单元连通，所述循环单元用于驱动所述冷却介质在所述流通管路内流动，所述制冷单元通过热交换降温所述冷却介质。
17.一种电池包，包括电池箱体、上述的电芯托盘以及多个电芯件，所述电芯件与所述电芯槽的数量相同，所述电芯件插接于所述电芯槽内，所述导热结构胶套接于所述电芯件的外侧壁，所述电芯托盘固定安装于所述电池箱体内。
18.作为电池包的优选技术方案，所述电芯件朝向所述散热孔的一端设有防爆阀；所述防爆阀被配置为在所述电芯件爆破时，所述防爆阀能够穿过所述散热孔。
19.本实用新型的有益效果：
20.本电芯托盘利用导热结构胶的设置，同时起到了对电芯件定位与导热的作用，当电芯件安装于电芯托盘上时，导热结构胶被夹设于电芯件的外侧壁与电芯槽的内侧壁之间，电芯件和电芯托盘利用导热结构胶粘接形成强度，导热结构胶的结构简单而可靠，既能够实现对电芯件与电芯槽之间缝隙进行填充的目的，又能作为导热介质将电芯件所散发的热量进行高效的传导，电芯件产热通过导热结构胶将热量传导至具有较高导热系数的托盘本体上，托盘本体上的热量再通过流通管路内流动的冷却介质进行热交换；环设的导热结构胶保证了安装于电芯托盘上的电芯件不会发生位置的偏移，降低了电芯托盘发生热蔓延的风险。散热孔的设计为电芯件提供了排气的通道，能够在电芯件发生热失控时，使电芯件能通过散热孔迅速排出卷芯、气体等物质，从而避免了热量在电芯件上的积攒，进一步地降低了电芯托盘发生热蔓延的风险，散热孔的贯通设计还能够减少托盘本体的重量，有助于托盘本体的轻量化改进，从而降低了托盘本体制造的成本。通过对流通管路的位置进行优化设计，能够提高电芯托盘的冷却效率，降低电芯托盘的生产成本。借助散热孔与流通管路的设置，充分地完成了对电芯件的底部与侧面进行冷却的设计。上述结构的组合设计能降低电芯件在高倍率放电工况下的温度与产热量，降低电芯托盘上各构件间的温差。
附图说明
21.图1是本实用新型实施例提供的电芯托盘的结构示意图；
22.图2是本实用新型实施例提供的电芯托盘的俯视图；
23.图3是本实用新型实施例提供的电芯托盘的仰视图；
24.图4是本实用新型实施例提供的电芯托盘的爆炸图。
25.图中：
26.100、托盘本体；110、电芯槽；111、散热孔；120、上流道凸起；130、下流道片；141、流道进水口；142、流道出水口；200、导热结构胶。
具体实施方式
27.为使本实用新型解决的技术问题、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实用新型实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
30.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
31.如图1-图4所示，本实施例提供了一种电芯托盘，包括托盘本体100和导热结构胶200；托盘本体100的一侧开设有多个电芯槽110，电芯槽110的槽底开设有散热孔111，散热孔111贯通托盘本体100，托盘本体100的另一侧设有至少一个流通管路，流通管路内流动有冷却介质，冷却介质用于与托盘本体100进行热交换；导热结构胶200环设于电芯槽110的内侧壁上。
32.本电芯托盘利用导热结构胶200的设置，同时起到了对电芯件定位与导热的作用，当电芯件安装于电芯托盘上时，导热结构胶200被夹设于电芯件的外侧壁与电芯槽110的内侧壁之间，电芯件和电芯托盘利用导热结构胶200粘接形成强度，导热结构胶200的结构简单而可靠，既能够实现对电芯件与电芯槽110之间缝隙进行填充的目的，又能作为导热介质将电芯件所散发的热量进行高效的传导，电芯件产热通过导热结构胶200将热量传导至具有较高导热系数的托盘本体100上，托盘本体100上的热量再通过流通管路内流动的冷却介质进行热交换；环设的导热结构胶200保证了安装于电芯托盘上的电芯件不会发生位置的偏移，降低了电芯托盘发生热蔓延的风险。散热孔111的设计为电芯件提供了排气的通道，能够在电芯件发生热失控时，使电芯件能通过散热孔111迅速排出卷芯、气体等物质，从而避免了热量在电芯件上的积攒，进一步地降低了电芯托盘发生热蔓延的风险，散热孔111的贯通设计还能够减少托盘本体100的重量，有助于托盘本体100的轻量化改进，从而降低了托盘本体100制造的成本。通过对流通管路的位置进行优化设计，能够提高电芯托盘的冷却效率，降低电芯托盘的生产成本。借助散热孔111与流通管路的设置，充分地完成了对电芯件的底部与侧面进行冷却的设计。上述结构的组合设计能降低电芯件在高倍率放电工况下的温度与产热量，降低电芯托盘上各构件间的温差。具体地，冷却介质为冷却水。
33.在现有技术中，电芯件通常采用塑料支架定位成组，利用蛇形管进行换热。上述内容导致了电芯托盘结构的成组能力差、成本高居不下。本实施例所提供的电芯托盘摒弃了现有技术中常用的蛇形管，解决了电芯件装配工艺难度高的问题。托盘本体100在满足对电芯件热管理效果的基础上，还能充当结构主体，从而去除了对塑料支架等其它定位构件的使用需求，简化了电芯托盘的结构，降低了电芯托盘的制造成本，为动力电池的热管理设计及成组方式提供一种全新的思路。流通管路在对托盘本体100完成热交换的同时，还起到电芯件成组的结构强度优化的效果。与蛇形管相比，本电芯托盘从电芯件的底部开始冷却，由
于电芯件的底部有更高的导热系数，并且有更大的接触面积，这使得电芯件的热传导速率更高。摒弃蛇形管结构，能够大幅度地减小电芯件的间距，使得电芯件的排布更加紧凑，使得托盘本体100的体积利用率得以提高。
34.在本实施例中，多个电芯槽110被分配至若干排平行的电芯组，每排电芯组内包含至少两个电芯槽110，相邻的两排电芯组交错排列。上述设计电芯槽110开设位置的优化设计，有效地规划了托盘本体100上的空间，将电芯件的排布位置进行了包络尺寸利用率最大化的处理，同时也降低了流通管路的布设难度。
35.作为优选，托盘本体100为长方体，第一方向和第二方向分别平行于托盘本体100的两个侧面。上述设计进一步地优化了托盘本体100的结构，有效地减少了托盘本体100上不必需的部分，极大地缩减了托盘本体100的尺寸，减少了电芯托盘所占用的空间。
36.在本实施例中，电芯槽110为圆柱槽，散热孔111与电芯槽110同轴，电芯槽110的孔径大于散热孔111的孔径。上述设计简单可靠，保证了电芯件在电芯槽110内的散热和定位效果，有助于进一步地降低电芯托盘发生热蔓延的风险。具体地，电芯件为圆柱电芯。
37.在本实施例中，流通管路具有复数个u形弯折部，相邻的两个u形弯折部的开口方向相反。通过对流通管路的流道的设计，能够实现对冷却介质流向的控制，复数个u形弯折部的设置扩大了流通管路散热的面积，有效地提升了冷却介质的降温效果，从而保障了电芯托盘能够高效且安全地应用于不同的工作环境之中。通过扩大流通管路散热面积的方式还能有效地减少电芯托盘上所需设置的流通管路的数量，这使得配套所需的循环与降温结构的数量也得以减少，因而能够有效地降低电芯托盘生产的成本。
38.进一步地，u形弯折部由两个外侧部和一个内侧部组成，相邻的两个外侧部之间设有与两排电芯组连通的散热孔111的开口。上述改进使得每一个流通管路的外侧部部分能够同时冷却两排电芯组，从而提高冷却介质的利用率，减少了流通管路所需布设的长度，从而间接提高了对冷却介质降温的频率，保障了冷却介质能够高效地完成对托盘本体100及安装于托盘本体100上的电芯件的降温效果。
39.在本实施例中，电芯托盘还包括下流道片130，托盘本体100上凸设有上流道凸起120，下流道片130卡接于上流道凸起120，托盘本体100、上流道凸起120和下流道片130形成了流通管路。通过拼接形成定向的流通管路的设计，能够有效地降低流通管路的生产与布设难度，保证了流通管路的设置精度。通过对流通管路与托盘本体100的集成设计，有效地减少了电芯托盘构件的数量，显著地提升了电芯托盘的能量密度。具体地，下流道片130与上流道凸起120通过焊接或胶粘的方式相固连。
40.进一步地，下流道片130所在的平面平行于托盘本体100所在的平面，上流道凸起120的延伸方向垂直于托盘本体100所在的平面。上述结构简单可靠，生产成本低且组装效率高，有助于投入到本电芯托盘的大规模的高效生产之中。
41.作为优选，下流道片130、上流道凸起120与托盘本体100的材质为金属(铝合金、钢、铜合金等)或塑料。在本实施例的其他实施方式中，下流道片130、上流道凸起120与托盘本体100的材质为其他导热性好的材料，材料的导热性为本领域内的技术人员所熟知，选取何种材料制作下流道片130、上流道凸起120与托盘本体100为本领域内的现有技术，在此不多加赘述。
42.在本实施例中，电芯托盘还包括制冷单元和循环单元，流通管路的两端分别开设
有流道进水口141和流道出水口142，流道进水口141和流道出水口142均与循环单元连通，循环单元用于驱动冷却介质在流通管路内流动，制冷单元通过热交换降温冷却介质。通过上述设置能够保障冷却介质在流通管路内高效循环且有效制冷，上述设置极大地降低了冷却介质的损耗，保证了冷却介质降温的效率，有效地完成了对托盘本体100与安装于托盘本体100上的电芯件进行降温的目的，从而大幅度地消除了电芯托盘发生热蔓延的安全隐患。
43.作为优选，流道进水口141与流道出水口142的布设位置可调，在实际工作应用中，通过对制冷单元与循环单元设置位置的调整，流道进水口141与流道出水口142也能够适配性地调整至对应位置上。通过调整流道进水口141与流道出水口142的布设位置，能够使得电芯件之间的温度的一致性大幅度提高。流道进水口141与流道出水口142的布设位置要求为本领域内技术人员所熟知，对流道进水口141与流道出水口142布设位置的选取方式为本领域内的常规技术手段，在此不多加赘述。
44.上述各构件的尺寸及位置均能够根据电芯件的尺寸和型号的变化进行适配性调整，其具体的调整方式为本领域内的公知常识，在此不多加赘述。
45.本实施例还提供了一种电池包，包括电池箱体、上述的电芯托盘以及多个电芯件，电芯件与电芯槽110的数量相同，电芯件插接于电芯槽110内，导热结构胶200套接于电芯件的外侧壁，电芯托盘固定安装于电池箱体内。
46.本电池包通过上述设计，能够完成对内部重要构件的安装与保护操作，保障了电池包能够高效且安全地应用于不同的工作环境之中。
47.具体地，电芯托盘通过焊接或者铆接的方式安装于电池箱体内。上述连接方式稳定、可靠且加工成本低。
48.作为优选，电芯件朝向散热孔111的一端设有防爆阀；防爆阀被配置为在电芯件爆破时，防爆阀能够穿过散热孔111。防爆阀与的散热孔111相配合的设计为电芯件的爆破提供释放的方向，降低了本电芯托盘的损伤程度，减少了使用人员的安全隐患。
49.具体地，防爆阀为圆形件，当电芯件安装于电芯托盘上时，防爆阀与散热孔111同轴，且防爆阀的直径小于散热孔111的直径。
50.散热孔111延伸的方向与流通管路流道的布设位置相互规避，上述设计能够给防爆阀的爆破提供避让的空间，减少了本电芯托盘占用的空间。
51.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。