电池包模组的制作方法

1.本实用新型涉及电池包模组，尤其涉及一种电池包模组。


背景技术：

2.目前很多工况环境下都需要能快速充放电（大倍率的充放电）的电动摩托来满足使用需要，比如用于比赛级别的高速电摩，山地车，沙滩四驱电动摩托和一些送餐、快递送货等特殊环境工况下的使用，需要对电动车频繁使用和快速充放电，就需要大倍率的充放电的电池包模组，大功率充放电的电池包模组的安全性和散热性能就显得特别重要了。
3.目前，现有的特斯拉圆柱电池系统，是利用结构导热胶将众多电芯粘在蛇形口琴管上，利用口琴管进行换热。换热面积是电芯侧面积的1/6，其缺陷如下：
4.1、制作工艺复杂，成本高；
5.2、适合大型电池包模组，但不适合中小型电池包模组的（电动摩托车电池等）应用；
6.3、换热面积小（1/6侧面积）。


技术实现要素：

7.为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种电池包模组。
8.本实用新型提供了一种电池包模组，包括水冷板和电芯组，所述电芯组包括至少二个电芯，所述电芯的负极全部朝下设置，所述电芯的下端至少有部分壳体裸露出来，所述水冷板上设有电芯安装凹槽，所述电芯的负极贴合在所述水冷板的电芯安装凹槽的槽底，所述电芯安装凹槽内有导热胶，所述导热胶包裹在所述电芯裸露的壳体部分，所述导热胶与所述水冷板、电芯凝固成一体，所述水冷板的电芯安装凹槽上设有水冷凸台，所述水冷凸台位于相邻电芯之间形成的间隙，所述水冷凸台贴合在与其相邻的电芯的侧面，所述水冷板内部设有蛇形水路，所述蛇形水路包括主水路和与所述主水路连通的水冷凸台水路，所述主水路沿所述水冷板的平面布置，所述水冷凸台水路位于所述水冷凸台内部并沿所述水冷凸台的外形轮廓布置。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述水冷凸台的侧面上设有与所述电芯相贴合的弧面。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述导热胶没过所述水冷凸台。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述水冷凸台包括形状相匹配的凸台外壳和凸台内芯，所述凸台外壳和凸台内芯之间具有构成了水冷凸台水路的中空结构。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述弧面有三个并绕所述水冷凸台的周向间隔120
°
分布。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述水冷凸台水路经过每一个所述弧面。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述电芯为圆柱电芯，每个圆柱电芯的周向分布六个所述水冷凸台。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述电芯的下端面与所述电芯安装凹槽的槽底之间设有间隙。
16.作为本实用新型的进一步改进，所述间隙填充有导热胶。
17.作为本实用新型的进一步改进，所述间隙的高度介于1mm至2mm之间。
18.作为本实用新型的进一步改进，所述水冷板包括底板和设置在所述底板四周的侧板，所述侧板、底板围合形成所述电芯安装凹槽。
19.作为本实用新型的进一步改进，所述底板上设有电芯排气泄压孔，所述电芯排气泄压孔位于所述电芯的底部。
20.作为本实用新型的进一步改进，所述水冷板的内外表面具有绝缘漆。
21.作为本实用新型的进一步改进，所述电池包模组还包括塑料支架、汇流排和采集柔性fpc，所述塑料支架安装在所述电芯组的顶部，所述采集柔性fpc、汇流排分别安装在所述塑料支架上，所述汇流排分成正负两组，分别通过电连接装置与所述电芯的正负极连接，所述采集柔性fpc与所述汇流排连接，采集每串电压数据和温度。
22.作为本实用新型的进一步改进，所述塑料支架的外侧面以及所述水冷板的外侧面分别设有组装对位的对位凸筋，所述对位凸筋上设有半圆凹槽。
23.作为本实用新型的进一步改进，所述塑料支架、水冷板上分别设有上下对插配合的固定定位柱，上下对插配合的固定定位柱为定位孔与定位柱的配合。
24.作为本实用新型的进一步改进，所述塑料支架、水冷板上的固定定位柱均设有通孔，所述电池包模组至少有两个并上下层叠设置，上下层叠设置的电池包模组由固定杆穿过所述塑料支架、水冷板上的固定定位柱的通孔固定。
25.作为本实用新型的进一步改进，所述塑料支架上分别设有凹槽以容纳所述汇流排和采集柔性fpc，所述汇流排和采集柔性fpc通过胶水粘接固定在所述塑料支架的凹槽上，所述采集柔性fpc位于所述塑料支架的侧面，所述汇流排位于所述塑料支架的顶面，所述电芯组的全部电芯的正极朝上，并通过胶水与所述塑料支架粘接成一体。
26.本实用新型的有益效果是：通过上述方案，简化了制作工艺，成本较低，且适用于中小型电池包模组的应用，例如电动摩托车电池等，提高了散热效率。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的方案。
28.图1是本实用新型一种电池包模组的分解示意图。
29.图2是本实用新型一种电池包模组的立体示意图。
30.图3是本实用新型一种电池包模组的侧面示意图。
31.图4是本实用新型一种电池包模组的水冷板与电芯的组装示意图。
32.图5是图4的剖面图a-a。
33.图6是本实用新型一种电池包模组的水冷板的立体示意图。
34.图7是本实用新型一种电池包模组的水冷板的俯视图。
35.图8是图7的剖面图b-b。
36.图9是本实用新型一种电池包模组的水冷板与导热胶的示意图。
37.图10是本实用新型一种电池包模组的多层堆叠扩展结构图。
38.图11是本实用新型一种电池包模组的半导体制冷及加热组件的分解图。
39.图12是本实用新型一种电池包模组的多层堆叠扩展的整体装配图。
具体实施方式
40.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
41.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
42.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
43.下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
44.如图1到12所示，一种电池包模组100，包括水冷板1和电芯组，所述电芯组包括至少二个电芯3，所述电芯3的负极31全部朝下设置，所述电芯3的下端至少有部分壳体（一般为金属壳体，如钢壳）裸露出来，所述水冷板1上设有电芯安装凹槽15，所述电芯3的负极31贴合在所述水冷板1的电芯安装凹槽15的槽底，所述电芯安装凹槽15内有导热胶2，所述导热胶2包裹在所述电芯3裸露的壳体部分，所述导热胶2与所述水冷板1、电芯3凝固成一体，即水冷组合30，通过灌封高效的导热胶2与底部的水冷板1凝固成一体，模组充放电时，通过电芯底部裸露出的壳体与水冷板1之间相互换热，实现对电芯3的加热及制冷。以达到保护电芯，保证模组的循环寿命。这样的设计还能实现电芯表面散热的一致性，电芯温差小，又可以实现导热和绝缘，最终散热和热均衡效果极好。
45.所述水冷板1的电芯安装凹槽15上设有水冷凸台11，所述水冷凸台11位于相邻电芯3之间形成的间隙，所述水冷凸台3贴合在与其相邻的电芯3的侧面。
46.所述水冷板1内部设有蛇形水路10，所述蛇形水路10包括主水路103和与所述主水路103连通的水冷凸台水路104，所述主水路103沿所述水冷板1的平面布置，所述水冷凸台水路104位于所述水冷凸台11内部并沿所述水冷凸台11的外形轮廓布置。
47.所述导热胶2没过所述水冷凸台11，即导热胶2高于水冷凸台11，水冷凸台11被完全包裹在导热胶2之内。
48.所述水冷凸台11包括形状相匹配的凸台外壳1101和凸台内芯1102，所述凸台外壳1101和凸台内芯1101之间具有构成了水冷凸台水路104的中空结构。
49.主水路103分别连接有进水口101和出水口102。
50.所述水冷凸台11的侧面上设有与所述电芯3相贴合的弧面111。
51.所述弧面111有三个并绕所述水冷凸台11的周向间隔120
°
分布。
52.所述水冷凸台水路104经过每一个所述弧面111。
53.所述电芯3为圆柱电芯，每个圆柱电芯的周向分布六个所述水冷凸台11。
54.所述水冷凸台11呈三角状。
55.水路通过水冷凸台11，可以增加热传递时的接触面积，以提高散热效果，水冷板1与电芯3的最小换热面积为电芯3的整个底面加上6个凸起的侧面（即电芯侧面周长180
°
乘于凸台高度）。以4680电芯为例，本实用新型换热面积比特斯拉技术换热面积大60%。
56.所述电芯3的下端面与所述电芯安装凹槽15的槽底之间设有间隙。
57.所述间隙填充有导热胶2，所述间隙的高度介于1mm至2mm之间。
58.安装时，电芯3的负极31通过结构胶粘在水冷板1上面（电芯负极端面实际与水冷板1表面还有1-2mm的间隙，通过电芯中心位置点胶固定），模组组装好后，在底部倒入搅拌均匀好的导热胶2，经过一段时间的静置凝固，这样电芯负极端和水冷板1之前的间隙就被导热胶2填充完成。
59.所述水冷板1包括底板13和设置在所述底板13四周的侧板14，所述侧板14、底板13围合形成所述电芯安装凹槽15，所述底板13上设有电芯排气泄压孔12，所述电芯排气泄压孔12位于所述电芯3的底部。
60.所述水冷板1的内外表面具有绝缘漆。
61.所述电池包模组还包括塑料支架4、汇流排5和采集柔性fpc6，所述塑料支架4安装在所述电芯组的顶部，所述采集柔性fpc6、汇流排5分别安装在所述塑料支架4上，所述汇流排5分成正负两组，分别通过电连接装置7与所述电芯3的正负极连接，汇流排5与电芯3的正极连接和负极连接是分开的，但在同一平面上。
62.塑料支架4优选为透明pc支架。
63.所述采集柔性fpc6与所述汇流排5连接，采集每串电压数据和温度。
64.所述塑料支架4的外侧面以及所述水冷板1的外侧面分别设有组装对位的对位凸筋81，所述对位凸筋81上设有半圆凹槽，所述塑料支架4和水冷板1可以通过对位凸筋81进行限位和固定。
65.所述塑料支架4、水冷板1上分别设有上下对插配合的固定定位柱82，上下对插配合的固定定位柱82为定位孔与定位柱的配合，即其中一个固定定位柱设有定位孔，另一个固定定位柱则作为定位柱插入该定位孔中，用于水冷板1和塑料支架4的对位，也用于后续模组扩展堆叠时穿固定杆使用。
66.所述塑料支架4、水冷板1上的固定定位柱81均设有通孔，所述电池包模组100至少有两个并上下层叠设置，上下层叠设置的电池包模组100由固定杆穿过所述塑料支架4、水冷板1上的固定定位柱82的通孔固定，每个电池包模组100配置有两个支路水管107，分别与出水管105和进水管106连接，从而实现水冷循环。
67.出水管105和进水管106为电池包主水管，电池包主水管和热管理系统相连，通过
水泵将管内冷却液循环起来，实现整个电池包和热管理系统之间的热交换，从而达到对整个电池包的加热及在制冷，水管的位置和安装可以根据模组水冷板位置进行调整。
68.模组可以由奇数或者偶数个小模组堆叠通过长螺丝穿杆拼装成不同容量的电池系统，模组的堆叠层数可以根据需要的容量而定。
69.所有模组的出水口通过支路水管并联连接通至主出水管，所有模组的进水口通过支路水管并联连接通至主进水管。电池系统的主水管和整车热管理系统或电池系统自带热管理模块相连实现对整个电池系统的加热及制冷。
70.所述塑料支架4上分别设有凹槽以容纳所述汇流排5和采集柔性fpc6，所述汇流排5和采集柔性fpc6通过胶水粘接固定在所述塑料支架4的凹槽上。
71.所述采集柔性fpc6位于所述塑料支架4的侧面，所述汇流排5位于所述塑料支架4的顶面，所述电芯组的全部电芯3的正极朝上，并通过胶水与所述塑料支架4粘接成一体。
72.如图11至图12所示，将多层堆叠扩展的电池包模组100装入电池包铝桶200内，一端用电池包上盖300封装，另一端用热管理模块400封装，热管理模块400有下盖的作用，也有制冷及加热的作用。
73.热管理模块400包括水冷接头401、热交换板402、水泵403、散热风扇405和散热板406，水泵403通过水冷进出循环管道404与热交换板402连接，两个水冷接头401分别出水管105和进水管106连接，从而实现水冷循环。
74.散热板406上设有半导体制冷片407，热交换板402上设有加热片408，热交换板402和散热板406之间设有隔热片409。
75.热交换板402内部设计有蛇形水路，一侧贴加热片408，另一侧贴半导体制冷片407，通过控制开启加热片408或开启半导体制冷片407实现对流经热交换板402的冷却液进行加热或制冷；散热板406及散热风扇405对半导体制冷片407散热保证其正常工作。相较传统的压缩机制冷系统本发明热管理模块具有可靠性高，体积小，安装方便，成本低等特点。如果整车系统没有热管理系统则电池系统可以配置热管理模组。
76.图12为电池系统和热管理模组组装图，电池系统水路与热管理模组水路相连，通过水泵403将管内冷却液循环起来，实现整个电池包和热管理模组之间的热交换，同时热管理模组也可以设计成电池系统前盖，前盖面为迎风面，也起到辅助散热作用，从而达到对整个电池包的热管理。水管的位置和安装可以根据模组水冷板位置进行调整。本实用新型提供的一种电池包模组，新设置的水冷板具有如下特点：
77.1、 整个水冷板1成托盘状，四周有凸起边围起来，便于灌封导热胶；
78.2、 水冷板1中间，在电芯3之间空闲的六个区域长出水冷凸台11，加大换热面积。在换热要求不大的情况下，为了降低成本和简化工艺也可以减少或不要水冷凸台11；
79.3、 蛇形水路10：水冷板1内部设计有蛇形水路10，由水冷板1的进水口101起始，水冷板1的出水口102结束. 蛇形水路10可以一条或多条并联，但每个水冷凸台11必须有水路经过；
80.4、 水冷凸台11：每个水冷凸台11都是中空，中心部位有凸起，便于水流经过水冷凸台时向上改变流动方向，更好的换热；
81.5、 电芯排气泄压孔12，如果采用的电芯泄压阀在电芯底部，需要在水冷板1正中间开一个泄压孔，便于电芯出现热失控时泄压；
82.6、 电芯3与水冷板1之间的间隙被导热胶2凝固后填充，导热胶2没过水冷凸台11，换热面积进一步加大。
83.本实用新型提供的一种电池包模组，
84.将电芯负极的钢壳裸露出来一段直接跟导热胶接触，增加接触面积，直接将热量传递到水冷板上面，再通过水冷板的液冷系统把热量传递至半导体装组件上，通过其制冷及加热，需要降温的时候导热效果较好。冬天需要加温的时候预热效果也比较好。此种模组具备更高的充放电倍率，缩短充电时间。此电池包模组由pc支架、电芯、汇流排、采集柔性fpc、导热胶和水冷板等组合而成，通过合理的结构设计，即使在严苛环境下也能保障电池安全供电。独特的高效导热胶+水冷板+半导体热管理系统可以满足电池快速充放电的功能，使得一块电池被充满时间极大缩短。导热材料、水冷板及半导体结构设计和阻燃性能的运用，保证电池在严苛条件下依然稳定安全运行。此电池包既能满足性能需求，又能保证模组电芯的使用寿命。
85.本实用新型提供的一种电池包模组，既满足了大倍率的充放电要求，又能快速散热，可以满足大倍率的充放电的电动摩托的使用需求，可以在比赛级别的高速电摩，山地车，沙滩四驱电动摩托和一些送餐、快递送货等特殊环境工况下使用。
86.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。