电池装置的制作方法

进口；1032-出口；104-第一连接部；1041-极柱连接段；1042-壳体接触段；1043-过渡段；105-凹槽；106-注液孔；107-密封塞；1071-头部；1072-插入部；108-第一焊接区域；109-第二焊接区域；110-绝缘层；210-液冷管接头；210a-进液管接头；210b-出液管接头；211-第一空腔；212-第二空腔；220-液冷管；2201-流道；230a-进液连接管；230b-出液连接管；240a-进液管路；240b-出液管路；300-圆柱电池；301-第一电极端子；302-第二电极端子。
具体实施方式
21.下面将结合本公开示例实施例中的附图，对本公开示例实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。本文中的描述的示例实施例仅仅是用于说明的目的，而并非用于限制本公开的保护范围，因此应当理解，在不脱离本公开的保护范围的情况下，可以对示例实施例进行各种修改和改变。
22.在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个或两个以上；术语“和/或”包括一个或多个相关联列出项目的任何组合和所有组合。特别地，提到“该/所述”对象或“一个”对象同样旨在表示可能的多个此类对象中的一个。
23.除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或信号连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
24.进一步地，本公开的描述中，需要理解的是，本公开的示例实施例中所描述的“上”、“下”、“内”、“外”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本公开的示例实施例的限定。还需要理解的是，在上下文中，当提到一个元件或特征连接在另外元件(一个或多个)“上”、“下”、或者“内”、“外”时，其不仅能够直接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”，也可以通过中间元件间接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”。
25.参见图1至图8所示，本实施例提供了一种电池装置，包括至少两个电池单元、汇流排组件100和液冷系统；汇流排组件100电连接至少两个电池单元，汇流排组件100具有换热介质容纳腔103；液冷系统用于冷却电池单元，且液冷系统与换热介质容纳腔103连通，以使液冷系统中的换热介质进入换热介质容纳腔103。
26.本实施例提供的电池装置，由于液冷系统与汇流排组件100的换热介质容纳腔103连通，液冷系统中的换热介质能够进入换热介质容纳腔103，从而保证液冷系统和汇流排组件100能够同时对电池单元进行换热，充分利用了液冷系统，提升了电池装置的换热能力。
27.在一些实施例中，汇流排组件100的至少部分与电池单元相接触，使得换热介质容纳腔103内的换热介质能够更好地与电池单元换热。示例性的，汇流排组件100的至少部分与电池单元之间可以直接接触，例如汇流排组件100的至少部分与电池单元的电极端子焊接，汇流排组件100的至少部分与电池单元之间也可以间接接触，例如，汇流排组件100与电池单元相接触的部分设置有绝缘层。
28.示例性的，换热介质可以为冷却液。
29.需要说明的是，换热介质也可以为相变材料，当电池单元发热量较大时，相变材料
能够吸收热量，从而对电池单元进行散热；当电池单元组整体温度较低时，相变材料能够放热，从而为电池单元加热，提高了能量利用效率。
30.在一些实施例中，在保证电池装置具有高能量密度和超级快充能力的前提下，电池单元产生的热量为q1，液冷系统可吸收的热量为q2，汇流排组件100中的换热介质可吸收的热量为q3，只要保证q1≤q2+q3，即可满足热管理需求。
31.电池装置在充放电过程中(尤其在大倍率充放电工况下)，电池单元发热量短时间内增大，传递至汇流排温升较快，通过冷却液、相变材料等换热介质吸收热量，使汇流排整体温升下降；进而可以实现对电芯的冷却，减小温升，同时，由于汇流排整体还可以对电芯进行均温，减小温差；能够满足当前电池装置的快充需求，在原有热管理基础上解决电池温升大、温差大的问题。
32.将汇流排与液冷功能集成，节约电池装置的高度空间，提高空间利用率。
33.此外，不需要整车端调整泵功率及电气元器件等，不影响原有整车设计适用范围广，有利于推广应用。
34.在一些实施例中，电池单元可以包括一个电池，也可以包括多个电池。
35.在一些实施例中，汇流排组件100的形状应尽可能多地覆盖电池的外表面，以增大换热面积，提高换热效率。
36.在一个实施例中，电池单元为圆柱电池单元。
37.参见图1所示，圆柱电池单元包括至少一个圆柱电池300，圆柱电池300包括作为第一电极端子301的极柱和作为第二电极端子302的壳体；极柱凸出于壳体表面设置，汇流排组件100包括第一连接部104和第二连接部，第一连接部104与其中一个圆柱电池单元的极柱连接，第二连接部与另一个圆柱电池单元的壳体连接。
38.当圆柱电池单元包括多个圆柱电池300时，圆柱电池单元的极柱是指多个圆柱电池300的极柱，也就是说，第一连接部104与其中一个圆柱电池单元中的多个圆柱电池300的极柱相连接。示例性的，第一连接部104的数量与圆柱电池300的极柱的数量相同，且一一对应连接。
39.当圆柱电池单元包括多个圆柱电池300时，圆柱电池单元的壳体是指多个圆柱电池300的壳体，也就是说，第二连接部与另一个圆柱电池单元中的多个圆柱电池300的壳体相连接。示例性的，第二连接部的数量与圆柱电池300的壳体的数量相同，且一一对应连接。
40.示例性的，第一电极端子301为极柱，第二电极端子302为壳体，且极柱的至少部分凸出于壳体，其中，壳体的引出处为壳体的端面，极柱的引出处为极柱凸出壳体的端面，壳体的端面与极柱的端面位于电池同侧，且极柱的端面高于壳体的端面。
41.需要说明的是，第一电极端子301与第二电极端子302极性相反，且二者之间绝缘设置。具体来说，当第一电极端子301为正极性端子时，第二电极端子302为负极性端子，反之，当第一电极端子301为负极性端子时，第二电极端子302为正极性端子。
42.在一个实施例中，汇流排组件100位于电池单元的极柱的一侧。这样的方式能够对发热量较大的极柱进行散热，提升了散热能力。
43.在一些实施例中，电池装置还包括绝缘支架，绝缘支架设置有放置槽，放置槽用于放置电池。示例性的，电池单元的极柱的一侧是指电池的远离放置槽的槽底的一端。
44.示例性的，放置槽的横截面的形状为圆形，以与圆柱电池300的周向表面相适配。
45.在一个实施例中，汇流排组件100包括第一结构层101和第二结构层102，第一结构层101设置有凹槽105，和/或，第二结构层102设置有凹槽105，第一结构层101和第二结构层102固定连接，以将凹槽105的槽口封闭，以形成换热介质容纳腔103。
46.在一些实施例中，参见图2所示，汇流排组件100包括第一结构层101和第二结构层102，第二结构层102设置有凹槽105，第一结构层101和第二结构层102固定连接，以将凹槽105的槽口封闭，以形成换热介质容纳腔103。
47.具体而言，参见图3所示，第一结构层101和第二结构层102均呈板状，第一结构层101与第二结构层102的板面相贴合，其中，第一结构层101位于凹槽105的槽口的上方，也就是说，第一结构层101将第二结构层102上的凹槽105的槽口封闭，以形成换热介质容纳腔103，即换热介质容纳腔103由凹槽105的槽底、槽壁以及第一结构层101的位于凹槽105的槽口上的部分围合而成。
48.需要说明的是，也可以在第一结构层101上设置凹槽105，第二结构层102将凹槽105的槽口封闭，以形成换热介质容纳腔103；还可以在第一结构层101和第二结构层102上同时设置凹槽105，两个凹槽105的槽口可以相对，以形成换热介质容纳腔103，两个凹槽105也可以错位设置，也就是说，第二结构层102将第一结构层101上的凹槽105的槽口封闭，以形成换热介质容纳腔103的一部分，第一结构层101将第二结构层102上的凹槽105的槽口封闭，以形成换热介质容纳腔103的另一部分。
49.在一个实施例中，凹槽105的宽度与汇流排组件100的宽度之间的比值为30％～70％。
50.凹槽105的宽度过小，所形成的换热介质容纳腔103的容积就会过小，导致换热介质容纳腔103内的换热介质较少，进而导致换热效果不明显。
51.凹槽105的宽度过大，导致设置有凹槽105的第一结构层101或设置有凹槽105的第二结构层102的减薄区域增加，从而导致汇流排组件100的整体结构强度减弱，容易引发安全风险。
52.示例性的，凹槽105的宽度与汇流排组件100的宽度之间的比值可以为但不限于30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、38％、40％、42％、44％、46％、48％、50％、52％、54％、56％、58％、60％、62％、64％、65％、66％、67％、68％、69％或70％。
53.在一些实施例中，第一结构层101与第二结构层102焊接固定，这样的方式能够增强第一结构层101与第二结构层102的连接强度以及换热介质容纳腔103的密封性，防止换热介质泄漏。
54.在一些实施例中，第一结构层101与第二结构层102粘接固定。这样的方式也能够能够增强第一结构层101与第二结构层102的连接强度以及换热介质容纳腔103的密封性，防止换热介质泄漏。
55.需要说明的是，第一结构层101和第二结构层102也可以一体成型设置，也就是说，第一结构层101和第二结构层102也可以由一个整体的板状结构弯折而形成。
56.在一个实施例中，为了便于生产加工，第二结构层102的厚度大于第一结构层101的厚度，凹槽105设置于第二结构层102的朝向第一结构层101的表面。
57.将凹槽105设置在厚度较大的第二结构层102，便于操作，能够防止将第二结构层102穿透，避免换热介质泄漏。
58.在一个实施例中，汇流排组件100具有第一连接部104，第一连接部104与电池的第一电极端子301连接，第一连接部104与电池的第二电极端子302相接触的部分设置有绝缘层110。
59.为了增加汇流排组件100与电池的接触面积，第一连接部104的至少一部分与电池的第一电极端子301电连接，例如焊接，第一连接部104的至少另一部分需要与壳体的端面接触，因此，在第一连接部104与电池的壳体相接触的部分设置有绝缘层110，这样的方式既能够增加换热面积，又能够保证电连接的绝缘性能。
60.在一个实施例中，第一电极端子301为电池的极柱，第二电极端子302为电池的壳体，参见图7所示，第一连接部104包括极柱连接段1041、壳体接触段1042和连接于极柱连接段1041与壳体接触段1042之间的过渡段1043，绝缘层110的至少部分设置于壳体接触段1042的靠近壳体的表面。
61.极柱连接段1041、壳体接触段1042和过渡段1043一体成型设置。
62.在一些实施例中，第二结构层102位于第一结构层101与电池之间。绝缘层110设置于第二结构层102的背离第一结构层101的一侧的表面上。
63.示例性的，绝缘层110可以为涂层，例如，氧化铝(al2o3)、氧化锆(zro2)等陶瓷材料，绝缘层110也可以为绝缘膜，例如聚丙烯(pp)膜、聚乙烯(pe)膜。
64.需要说明的是，绝缘层110也可以同时设置于过渡段1043的靠近极柱的表面。
65.在一个实施例中，参见图4所示，汇流排组件100设置有第一焊接区域108和第二焊接区域109，第一焊接区域108和第二焊接区域109均与换热介质容纳腔103错开设置，第一焊接区域108与其中一个电池单元的第一电极端子301焊接，第二焊接区域109与另一个电池单元的第二电极端子302焊接。
66.在汇流排组件100上预留第一焊接区域108和第二焊接区域109，且第一焊接区域108和第二焊接区域109均与换热介质容纳腔103错开设置，这样的方式能够保证第一焊接区域108与电池的第一电极端子301顺利焊接，第二焊接区域109与电池的第二电极端子302顺利焊接，在焊接时，不会将汇流排组件100的设置有换热介质容纳腔103的部分与第一电极端子301和第二电极端子302焊接，保证汇流排组件100与电池之间的电连接强度和过流能力。
67.示例性的，参见图4中的虚线所示，第一焊接区域108的轮廓形状大体为圆形或圆环形，第二焊接区域109的轮廓形状大体为半圆环形。
68.需要说明的是，第一焊接区域108和第二焊接区域109的轮廓形状不仅局限于以上一种。
69.在一个实施例中，液冷系统包括液冷管接头210和连接管，连接管的一端与液冷管接头210连通，连接管的另一端与换热介质容纳腔103连通。
70.在一些实施例中，液冷系统还包括液冷管220，液冷管接头210与液冷管220连通，液冷管接头210用于与外部循环系统连通，例如，液冷管接头210用于与循环泵连通，实现换热介质的循环流动，从而对电池进行持续换热。
71.在一些实施例中，液冷管接头210与液冷管220焊接固定。
72.在一些实施例中，液冷管220与电池之间可以直接接触，也可以间接接触，例如，液冷管220与电池之间通过导热结构胶间接接触并固定。
73.示例性的，液冷管220为蛇形液冷板，蛇形液冷板的波浪形表面能够与圆柱电池300的周向外表面相接触，从而能够对圆柱电池300进行液冷。示例性的，蛇形液冷板设置于相邻两列放置槽之间，以便于该蛇形液冷板对位于其两侧的圆柱电池300同时进行液冷。
74.液冷系统的液冷管220位于相邻两个圆柱电池单元之间。
75.具体而言，每个圆柱电池单元包括至少一列圆柱电池300，每一列圆柱电池300包括多个圆柱电池300，液冷系统的液冷管220位于相邻两列圆柱电池300之间。
76.示例性的，蛇形液冷板的数量为多个，多个蛇形液冷板平行间隔设置，相邻两个蛇形液冷板之间可以有一列圆柱电池300，也可以有两列圆柱电池300。这样的方式可以保证每个蛇形液冷板对位于其两侧的圆柱电池300同时进行液冷。
77.在一种可能的设计中，参见图1所示，液冷管接头210包括进液管接头210a和出液管接头210b，进液管接头210a与液冷管220的一端连接，出液管接头210b与液冷管220的另一端连接；连接管包括进液连接管230a和出液连接管230b，进液连接管230a的一端与进液管接头210a连通，进液连接管230a的另一端与换热介质容纳腔103的一端连通；出液连接管230b的一端与出液管接头210b连通，出液连接管230b的另一端与换热介质容纳腔103的另一端连通。
78.多个蛇形液冷板上的进液管接头210a通过进液管路240a连通，并与液冷系统的进液端口连通，出液管接头210b通过出液管路240b与液冷系统的出液端口连通。进液端口用于与循环泵的输出端连通，出液端口用于与循环泵的输入端连通。
79.具体而言，换热介质容纳腔103具有进口1031和出口1032，进口1031位于换热介质容纳腔103的一端，出口1032位于换热介质容纳腔103的另一端，进液连接管230a连接在进液管接头210a与进口1031之间，出液连接管230b连接在出液管接头210b与出口1032之间。
80.液冷系统的连接管设置于相邻两个圆柱电池单元之间的间隙处，具体而言，进液连接管230a和出液连接管230b均设置于相邻两列圆柱电池300之间的间隙处，这样能够充分利用两列圆柱电池300之间的间隙，不占用其他空间。
81.在该可能的设计中，换热介质容纳腔103内的换热介质大体上从换热介质容纳腔103的进口1031流向出口1032。
82.需要说明的是，换热介质容纳腔103的延伸方向和布置形式不仅局限于一种，还可以根据汇流排组件100的形状及其与电池的接触位置选择其他的布置形式。
83.在另一种可能的设计中，液冷管接头210具有第一空腔211和第二空腔212，液冷管接头210设置有进液口和出液口，进液口与第一空腔211连通，出液口与第二空腔212连通；换热介质容纳腔103具有进口1031和出口1032，进口1031与出口1032位于汇流排组件100的同一侧，也就是说，换热介质在汇流排组件100内形成对流；连接管包括进液连接管230a和出液连接管230b，进液连接管230a的一端与进液口连通，进液连接管230a的另一端与换热介质容纳腔103的进口1031连通，出液连接管230b的一端与出液连接管230b连通，出液连接管230b的另一端与换热介质容纳腔103的出口1032连通。
84.具体而言，液冷管220的两端分别设置有一个液冷管接头210，其中一个液冷管接头210的第一空腔211和第二空腔212相互独立设置，即第一空腔211和第二空腔212不连通，第一空腔211和第二空腔212用于与外部的液冷循环系统连通，示例性的，第一空腔211用于与循环泵的输出端连通，第二空腔212用于与循环泵的输入端连通。示例性的，参见图5所
示，换热介质从进口1031进入换热介质容纳腔103，大体沿箭头方向a流动，在循环泵的作用下，沿箭头方向b流动，经过出口1032再回到循环泵的输入端，实现循环。
85.在该另一种可能的设计中，液冷管220的内部可以包括两个独立的流道2201，另一个液冷管接头210内部的第一空腔211和第二空腔212相互连通，以保证换热介质能够从一个流道2201经过该另一个液冷管接头210，再进入另一个流道2201，实现换热介质的循环。示例性的，换热介质在位于下方的流道2201内沿第二方向流动至该另一个液冷管接头210内部的第二空腔212，再流动到第一空腔211，然后再进入位于上方的流道2201内，并沿第一方向流动。示例性的，第一方向与箭头方向a平行，第二方向与箭头方向b平行。
86.在一个实施例中，连接管与汇流排组件100的连接处设置有密封结构。通过设置密封结构，能够保证连接管与汇流排组件100之间的密封性，防止换热介质泄漏。
87.示例性的，密封结构为密封胶，需要说明的是，密封结构也可以为密封圈。
88.在一个实施例中，汇流排组件100设置有注液孔106，注液孔106与换热介质容纳腔103连通，注液孔106设置有密封塞107。
89.通过在汇流排组件100上设置注液孔106，能够在电池装置出厂之前向换热介质容纳腔103内注入一部分换热介质，在实际使用过程中，能够保证液冷管220内的换热介质的流量。
90.通过注液孔106向换热介质容纳腔103充入部分冷却介质，加上液冷系统向换热介质容纳腔传输的冷却液，能够实现对汇流排组件100进行更充分的散热。
91.通过设置密封塞107，能够对注液孔106进行密封，防止换热介质泄漏。
92.在一个实施例中，第二结构层102位于第一结构层101与电池之间。参见图7所示，注液孔106设置于第二结构层102。当密封塞107的端面超出第二结构层102的外表面时，由于第二结构层102位于第一结构层101与电池之间，保证密封塞107超出第二结构层102的外表面的部分不会占用电池装置高度方向的空间。
93.示例性的，在第一结构层101和第二结构层102密封连接后，负压注液，注液完成后，采用密封塞107密封注液孔106，密封塞107与第二结构层102焊接或粘接固定。
94.在一个实施例中，电池为圆柱电池300，相邻两个圆柱电池300之间具有间隙，注液孔106的位置与间隙相对应。
95.相邻两个圆柱电池300的周向表面之间具有间隙，根据电池的排列方式不同，三个圆心的连线为三角形的三个圆柱电池300的周向表面之间能够形成一个间隙，四个圆心的连线为矩形的四个圆柱电池300的周向表面之间也能够形成一个间隙，注液孔106的位置与间隙相对应，这样的方式能够保证不占用汇流排组件100与圆柱电池300壳体焊接和电连接的接触面积，提高连接固定强度和导电性能。
96.在一个实施例中，参见图7所示，注液孔106为沉头孔，密封塞107具有头部1071，头部1071的端面限位于沉头孔内。
97.具体而言，沉头孔包括大孔和小孔，大孔和小孔连通，大孔的孔径大于小孔的孔径，大孔位于小孔的远离第一结构层101的一侧，大孔和小孔之间形成台阶面，参见图8所示，密封塞107具有头部1071和插入部1072，头部1071与插入部1072一体成型设置，示例性的，头部1071和插入部1072均呈圆柱状，头部1071的直径大于插入部1072的直径，插入部1072插入小孔内，头部1071限位于大孔内，头部1071的端面不高于第二结构层102的外表
面，避免密封塞107与电池装置的其他部分发生干涉。
98.在一个实施例中，电池装置为电池模组，电池模组包括多个电池，电池模组还可以包括端板和侧板，端板和侧板用于固定多个电池。相邻电池之间可以设置有缓冲垫，端板和电池之间可以设置有缓冲垫。
99.在一个实施例中，电池装置为电池包。
100.电池装置还包括电池箱，电池设置于电池箱内。通过在电池箱内设置有电池，电池箱实现对电池的保护。
101.需要说明的是，当电池的数量为多个时，多个电池可以沿电池堆叠方向设置形成一组电池后在在电池箱内，多个电池可以通过端板和侧板进行固定。当多个电池直接设置在电池箱内时，即无需对多个电池进行成组，此时，可以去除端板和侧板。
102.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型创造后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和示例实施方式仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
103.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的保护范围仅由所附的权利要求来限制。