一种带有液冷箱的电动汽车动力电池及其液冷箱的制作方法
【专利摘要】本发明为解决电动汽车用圆柱体规格的动力电池的散热和加热结构设计不足的问题，提供一种带有液冷箱的电动汽车动力电池及其液冷箱，包括液冷箱以及装配在液冷箱内部的电芯模组,液冷箱包括箱体、设置在箱体内部的进水管和出水管以及盘设在电池组内部的多个蛇形换热扁管，电芯模组包括电芯模组外壳以及装配在电芯模组外壳内部的电芯模块，与传统电池散热方式相比，本发明采用散热扁管插入圆柱形电芯之间，深入电池组内部与每个圆柱形电芯充分接触，很大程度上增加了与圆柱形电芯的接触面积，具有散热和加热速度快的特点，使电池组工作温度均匀。
【专利说明】
一种带有液冷箱的电动汽车动力电池及其液冷箱
技术领域
[0001 ]本发明属于电动汽车领域，尤其涉及一种带有液冷箱的电动汽车动力电池及其液冷箱。
【背景技术】
[0002]电动汽车车的技术关键是动力电池，动力电池性能的优劣直接决定了电动汽车的整车性能、安全与使用寿命，由于温度会直接影响电池的安全性能和寿命，过低则会导致整车性能下降，过高则可能会引发安全事故，所以如何让电池处于一种温度相对稳定的工作环境变得非常重要，一方面，在高温环境下，特别是在炎热的夏季，动力电池在充放电过程中和高温环境下使用时会释放出大量的热，受空间影响产生热量累积，如果该热量不能及时被排出，热量将会使得电池包的温度上升，此时须启动散热系统对动力电池冷却；另一方面，在低温情况下，特别在寒冷的冬季，动力电池工作性能很差，甚至无法正常运行，此时必须对电池进行加热升温，使之处于最佳的使用温度水平。
[0003]另外，如果动力电池组的散热和加热结构设计不完善，会引起电池包各个模块温度分布不均匀，使得每个电池单体的工作环境不一样，这将严重影响单体电池性能的一致性，从而严重影响整个动力电池组的使用寿命。
[0004]动力电池种类有很多，有根据正负极材料分类，有根据形状规格进行分类，从换热的角度来说，影响换热结构设计主要是单体电池的形状，根据形状，单体电池规格主要有长方体、圆柱体、薄片状等，其中，圆柱体主要规格是18650规格，所谓的18650，意思是，直径18毫米，长65毫米，比常规5号电池(型号是500，直径14毫米，长50毫米)大一些，一般，使用18650单体电池规格的电动汽车动力电池组，所需单体电池的数量在2000-5000之间，针对如此庞大数量的单体电池，如何进行散热和加热结构的优化设计，是一个重要问题。
[0005]考虑到成本、密封性和安全性的因素，目前电动汽车动力电池组散热和加热的传热介质大都是气体空气，但是，使用空气为介质也有一些局限，一方面，由于需要加热或冷却的空气需要流过每一块电池单体，而车内上千块电池单体，电池单体之间的空隙很小，这造成了空气流通的阻力太大，使得选用的风机转速和功率增加，造成不必要的电能消耗，同时使得风机的噪声增加;有的结构设计甚至没有空隙，甚至根本无法充分进入每一块电池单体进行空气温度调节，无法实现散热和加热功能。
【发明内容】
[0006]针对现有电动汽车用圆柱体规格的动力电池散热和加热结构设计不足的问题，本发明提供一种带有液冷箱的电动汽车动力电池及其液冷箱，以实现圆柱体动力电池的高效、均一、安全的降温散热和升温加热。
[0007]为解决上述问题，本发明采用如下技术方案:
一种电动汽车动力电池组液冷箱包括箱体、设置在箱体内部的进水管和出水管以及盘设在电池组内部的多个蛇形换热扁管;进水管包括多个进水支管以及用于连通多个进水支管的进水连管，出水管包括多个出水支管以及用于连通多个出水支管的出水连管，进水管和出水管错位并列设置在箱体内部靠近侧壁的位置;进水管和出水管上分别设置有进水总接头和出水总接头，进水总接头和出水总接头均穿过箱体侧壁设置;进水支管和出水支管上沿管体长度方向分别设置有数量与蛇形换热扁管一致的进水分接头和出水分接头，蛇形换热扁管的两端分别设置有模块进水接头和模块出水接头，蛇形换热扁管的直管段呈波浪状设置，且相邻两直管段的波浪交错设置，每个蛇形换热扁管的模块进水接头和模块出水接头分别与对应的进水支管和出水支管连接。
[0008]作为本发明一种电动汽车动力电池组液冷箱的改进，其特征在于:箱体外形为长方体，在箱体上端的一侧侧面上设有延伸出的平台，平台与箱体侧面同宽，长度不超过箱体侧面长度的一半。
[0009]作为本发明一种电动汽车动力电池组液冷箱的改进，其特征在于:蛇形换热扁管外缠绕有绝缘导热层。
[0010]—种带有液冷箱的电动汽车动力电池，包括液冷箱以及装配在液冷箱内部的电芯模组;液冷箱包括箱体、设置在箱体内部的进水管和出水管以及盘设在电芯模组内部的多个蛇形换热扁管，其中进水管包括多个进水支管以及用于连通多个进水支管的进水连管，出水管包括多个出水支管以及用于连通多个出水支管的出水连管;进水管和出水管错位并列设置在箱体内部靠近侧壁的位置，且其上分别设置有进水总接头和出水总接头，进水总接头和出水总接头均穿过箱体侧壁设置，进水支管和出水支管上沿管体长度方向分别设置有数量与蛇形换热扁管一致的进水分接头和出水分接头;蛇形换热扁管的两端分别设置有模块进水接头和模块出水接头，蛇形换热扁管的直管段呈波浪状设置，且相邻两直管段的波浪交错设置，每个蛇形换热扁管的模块进水接头和模块出水接头分别与对应的进水支管和出水支管连接;上述电芯模组包括电芯模组外壳以及装配在电芯模组外壳内部的电芯模块，电芯模组外壳包括顶板、底板及两块侧板，并且其中一块侧板的外部设置有多条支撑板和固定板；电芯模块包括若干成组的圆柱形电芯、蛇形换热扁管、上阻燃板、下阻燃板和铜镍集流板，若干成组的圆柱形电芯置于上阻燃板和下阻燃板之间，上阻燃板的下端面以及下阻燃板的上端面分别设置有用于装配圆柱形电芯的阶梯孔，并且上阻燃板的上端面以及下阻燃板的下端面对应每组圆柱形电芯均设置有用于装配铜镍集流板的沉孔，盘设在电芯模块内部的蛇形换热扁管相邻两直管段之间的空间内装配有两排圆柱形电芯，直管段与电池模组外壳之间的空间内装配有一排圆柱形电芯，每个圆柱形电芯均紧贴对应直管段上的凹槽设置。
[0011]作为本发明一种带有液冷箱的电动汽车动力电池的改进，其特征在于:所述蛇形换热扁管包括四个直管段以及用于串联四个直管段的三个弯曲段。
[0012]作为本发明一种带有液冷箱的电动汽车动力电池的改进，其特征在于:所述圆柱形电芯的外表设置有绝缘层，蛇形换热扁管的外表设置有导热层。
[0013]作为本发明一种带有液冷箱的电动汽车动力电池的改进，其特征在于:所述蛇形换热扁管的外表设置有绝缘导热层。
[0014]作为本发明一种带有液冷箱的电动汽车动力电池的改进，其特征在于:所述上阻燃板和下阻燃板的材质均为ABS阻燃材料。
[0015]作为本发明一种带有液冷箱的电动汽车动力电池的改进，其特征在于:所述铜镍集流板通过螺栓或铆接等方式固定在上阻燃板和下阻燃板上。
[0016]有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下优点:本发明一种带有液冷箱的电动汽车动力电池及其液冷箱采用液冷技术，通过换热扁管与圆柱形电芯紧密接触，该液体传热通过导热方式进行，传热效率比常规的空气冷却高得多；在进水管和出水管上将进水总接头与出水总接头布置在进水管与出水管的中间部位，可以使得每一块电芯模组分配所得进水量和进水速度基本相等，可以使得单体电池获得很高的温度均一性;蛇形换热扁管凹槽与圆柱形电芯完美结合，极大地增加了接触面积，使热量得到高效传输，同时将每一块圆柱形电芯隔开，可以避免因一块圆柱形电芯的热失控而导致的连锁失控效应，提高动力电池箱体的安全性；电芯模块框架由上下阻燃板与外围固定结构构成，ABS阻燃板耐高温耐腐蚀并且ABS阻燃板作为模块框架隔绝电芯与外界金属的接触，使用时更加安全；电芯模块的集流板与ABS阻燃板通过螺栓或铆钉等方式固定在一起，使得电池组整体结构的稳定性进一步提高。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的局部结构示意图；
图2是本发明的液冷管道示意图；
图3是本发明出水管的正视结构图；
图4是本发明出水管的俯视结构图；
图5是本发明电芯模组的立体结构图；
图6是本发明电芯模块的分解结构图；
图7是本发明蛇形扁管的俯视结构图；
图中标号:I箱体，3电芯模组，4蛇形换热扁管，5进水支管，6出水支管，7进水总接头，8出水总接头，9进水分接头，10出水分接头，11模块进水接头，12模块出水接头，15顶板，16底板，17侧板，18支撑板，19固定板，20圆柱形电芯，21上阻燃板，22下阻燃板，23铜镍集流板，27进水连管，28出水连管。
【具体实施方式】
[0018]实施例1
如图所示，一种电动汽车动力电池组液冷箱包括箱体1、设置在箱体I内部的进水管和出水管以及盘设在电池组内部的多个蛇形换热扁管4，进水管包括多个进水支管5以及用于连通多个进水支管5的进水连管27，出水管包括多个出水支管6以及用于连通多个出水支管6的出水连管28，进水管和出水管均设置在箱体I内部靠近侧壁的位置，进水管和出水管上分别设置有进水总接头7和出水总接头8，进水总接头7和出水总接头8均穿过箱体I侧壁设置，进水支管5和出水支管6上沿管体长度方向分别设置有数量与蛇形换热扁管4 一致的进水分接头9和出水分接头10，蛇形换热扁管4的两端分别设置有模块进水接头11和模块出水接头12，蛇形换热扁管4的直管段呈波浪状设置，且相邻两直管段的波浪交错设置，每个蛇形换热扁管4的模块进水接头11和模块出水接头12分别与对应的进水支管5和出水支管6连接。
[0019]本实施例中的电池箱体I后部(图中右侧为前部)的其中一侧较宽，作为一延伸出的平台可以保护进水总接头7与出水总接头8，为接管的安装方便，将进水总接头7与出水总接头8安装在中间偏后一点，具体位置是第七个与第八个出水分接头10(由电池箱体I前部数起)之间，在实际具体操作中，也可根据实际情况进行调整，但不能布置在两端位置;在动力电池箱体I外，由液冷管道将加热器、散热器、微型栗，控制阀等与进出水模块上的进水总接头7与出水总接头8连通起来，形成了液冷回路，在液冷回路中，进行热量传递的流体一般是去离子水与醇类的混合液。
[0020]实施例2
如图所示，一种带有液冷箱的电动汽车动力电池包括液冷箱以及装配在液冷箱内部的电芯模组3，液冷箱包括箱体1、设置在箱体I内部的进水管和出水管以及盘设在电芯模组3内部的多个蛇形换热扁管4，进水管包括多个进水支管5以及用于连通多个进水支管5的进水连管27，出水管包括多个出水支管6以及用于连通多个出水支管6的出水连管28，进水管和出水管均设置在箱体I内部靠近侧壁的位置，进水管和出水管上分别设置有进水总接头7和出水总接头8，进水总接头7和出水总接头8均穿过箱体I侦_设置，进水支管5和出水支管6上沿管体长度方向分别设置有数量与蛇形换热扁管4 一致的进水分接头9和出水分接头10，蛇形换热扁管4的两端分别设置有模块进水接头11和模块出水接头12，蛇形换热扁管4的直管段呈波浪状设置，且相邻两直管段的波浪交错设置，每个蛇形换热扁管4的模块进水接头11和模块出水接头12分别于对应的进水支管5和出水支管6连接；电芯模组3包括电芯模组外壳以及装配在电芯模组外壳内部的电芯模块，电芯模组外壳包括顶板15、底板16及两块侧板17，并且其中一块侧板17的外部设置有多条支撑板18和固定板19;电芯模块15包括若干成组的圆柱形电芯20、蛇形换热扁管4、上阻燃板21、下阻燃板22和铜镍集流板23，若干成组的圆柱形电芯20置于上阻燃板21和下阻燃板22之间，上阻燃板21的下端面以及下阻燃板22的上端面分别设置有用于装配圆柱形电芯20的阶梯孔，并且上阻燃板21的上端面以及下阻燃板22的下端面对应每组圆柱形电芯20均设置有用于装配铜镍集流板23的沉孔，盘设在电芯模块内部的蛇形换热扁管4相邻两直管段之间的空间内装配有两排圆柱形电芯20，直管段与电池模组外壳之间的空间内装配有一排圆柱形电芯20，每个圆柱形电芯均20紧贴对应直管段上的凹槽设置。
[0021]本实施例中的电池箱体I后部(图中右侧为前部)的其中一侧较宽，作为一延伸出的平台可以保护进水总接头7与出水总接头8，为接管的安装方便，将进水总接头7与出水总接头8安装在中间偏后一点，具体位置是第七个与第八个出水分接头10(由电池箱体I前部数起)之间，在实际具体操作中，也可根据实际情况进行调整，但不能布置在两端位置。在动力电池箱体I外，由液冷管道将加热器、散热器、微型栗，控制阀等与进出水模块上的进水总接头7与出水总接头8连通起来，形成了液冷回路，在液冷回路中，进行热量传递的流体一般是去离子水与醇类的混合液，电池箱体I内设置三层电芯模组3，在电池箱体I内部的一侧设置进水管与出水管，因电池箱体I有三层结构，故进水管和出水管呈“E”字形状，同时，为避免其上的部件安装相互干扰，将进水管和出水管作了水平方向和竖直方向的偏移。
[0022]在本实施例中，电芯模组6呈规则长方体，在每一块电芯模组3内，设置一条呈迂回布置蛇形型换热扁管4，蛇形型换热扁管4两侧同时布置圆柱形电芯20，圆柱形电芯20呈八行，每行33块，即每块电芯模组3中有264块圆柱形电芯20。
[0023]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种电动汽车动力电池组液冷箱，其特征在于:液冷箱包括箱体(I)、设置在箱体(I)内部的进水管和出水管以及盘设在电池组内部的多个蛇形换热扁管(4)，所述进水管包括多个进水支管(5)以及用于连通多个进水支管(5)的进水连管(27)，出水管包括多个出水支管(6)以及用于连通多个出水支管(6)的出水连管(28)，进水管和出水管错位并列设置在箱体(I)内部靠近侧壁的位置，所述进水管和出水管上分别设置有进水总接头(7)和出水总接头(8)，进水总接头(7)和出水总接头(8)均穿过箱体(I)侧壁设置，所述进水支管(5)和出水支管(6)上沿管体长度方向分别设置有数量与蛇形换热扁管(4)数量一致的进水分接头(9)和出水分接头(10)，所述蛇形换热扁管(4)的两端分别设置有模块进水接头(11)和模块出水接头(12)，蛇形换热扁管(4)的直管段呈波浪状设置，且相邻两直管段的波浪交错设置，每个蛇形换热扁管(4)的模块进水接头(11)和模块出水接头(12)分别与对应的进水支管(5)和出水支管(6)连接。2.如权利要求1所述的一种电动汽车动力电池组液冷箱，其特征在于:所述箱体(I)夕卜形为长方体，在箱体(I)上端的一侧侧面上设有延伸出的平台，平台与箱体侧面同宽，长度不超过箱体侧面长度的一半。3.如权利要求书I所述的一种电动汽车动力电池组液冷箱，其特征在于:所述蛇形换热扁管(4)外缠绕有绝缘导热层。4.一种带有液冷箱的电动汽车动力电池，其特征在于:包括液冷箱以及装配在液冷箱内部的电芯模组(3)，所述液冷箱包括箱体(1)、设置在箱体(I)内部的进水管和出水管以及盘设在电芯模组(3)内部的多个蛇形换热扁管(4)，所述进水管包括多个进水支管(5)以及用于连通多个进水支管(5)的进水连管(27)，出水管包括多个出水支管(6)以及用于连通多个出水支管(6)的出水连管(28)，进水管和出水管均设置在箱体(I)内部靠近侧壁的位置，所述进水管和出水管上分别设置有进水总接头(7)和出水总接头(8)，进水总接头(7)和出水总接头(8 )均穿过箱体(I)侧壁设置，所述进水支管(5 )和出水支管(6 )上沿管体长度方向分别设置有数量与蛇形换热扁管(4 ) 一致的进水分接头(9)和出水分接头(10)，所述盘设在电芯模块内部的蛇形换热扁管(4)的两端分别设置有模块进水接头(11)和模块出水接头(12)，每个蛇形换热扁管(4)的模块进水接头(11)和模块出水接头(12)分别与对应的进水支管(5)和出水支管(6)连接;所述电芯模组(3)包括电芯模组外壳以及装配在电芯模组外壳内部的电芯模块，电芯模组外壳包括顶板(15)、底板(16)及两块侧板(17)，并且其中一块侧板(17)的外部设置有多条支撑板(18)和固定板(19);电芯模块(15)包括若干成组的圆柱形电芯(20)、蛇形换热扁管(4)、上阻燃板(21)、下阻燃板(22)和铜镍集流板(23)，若干成组的圆柱形电芯(20)置于上阻燃板(21)和下阻燃板(22)之间，上阻燃板(21)的下端面以及下阻燃板(22)的上端面分别设置有用于装配圆柱形电芯(20)的阶梯孔，并且上阻燃板(21)的上端面以及下阻燃板(22)的下端面对应每组圆柱形电芯(20)均设置有用于装配铜镍集流板(23)的沉孔;蛇形换热扁管(4)相邻两直管段之间的空间内装配有两排圆柱形电芯(20)，直管段与电池模组外壳之间的空间内装配有一排圆柱形电芯(20)，每个圆柱形电芯均(20)紧贴对应直管段上的凹槽设置。5.如权利要求书4所述的一种带有液冷箱的电动汽车动力电池，其特征在于:所述蛇形换热扁管(4)包括四个直管段以及用于串联四个直管段的三个弯曲段。6.如权利要求书4所述的一种带有液冷箱的电动汽车动力电池，其特征在于:所述圆柱形电芯(20)的外表设置有绝缘层，蛇形换热扁管(4)的外表设置有导热层。7.如权利要求书4所述的一种带有液冷箱的电动汽车动力电池，其特征在于:所述蛇形换热扁管(4)的外表设置有绝缘导热层。8.如权利要求书4所述的一种带有液冷箱的电动汽车动力电池，其特征在于:所述上阻燃板(21)和下阻燃板(22)的材质均为ABS阻燃材料。9.如权利要求书4所述的一种带有液冷箱的电动汽车动力电池，其特征在于:所述铜镍集流板(23)通过螺栓或铆接等方式固定在上阻燃板(21)和下阻燃板(22)上。
【文档编号】H01M10/613GK105977426SQ201610544342
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月12日
【发明人】唐志国, 楚金甫, 陈西山, 常乐, 古伟鹏, 汪世伟
【申请人】河南森源重工有限公司, 合肥工业大学