一种圆柱电池模组换热装置的制作方法

1.本实用新型属于圆柱电池技术领域，尤其涉及一种圆柱电池模组换热装置。


背景技术：

2.传统的圆柱型电池可以包括将内部部件卷绕成圆柱形形状而形成的电极组件、呈圆柱形形状可插入电极组件的外壳、注入到外壳中用于允许离子迁移的电解质、以及结合到外壳一端以防止电解质泄漏和电极组件脱离的盖组件。圆柱型电池在进行充放电的过程中常伴有放热反应发生，而电池对于温度的变化往往非常敏感，电池温度的差异性决定着电池的使用寿命和稳定性，温度对电池的性能有至关重要的影响。
3.现有圆柱电池大部分的换热装置均采用线接触或极少面积接触的形式，这种方式难以做到大面积接触实现高效换热；现有的圆柱电池换热装置难以及时、准确的解决单电芯的热失控问题；现有的圆柱电池热失控解决方案大多采用熔点低的金属或胶体等材料，为破坏性过程，装置难以二次利用。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术方法的不足，本实用新型的目的在于提出一种圆柱电池模组换热装置，能够高效利用电池模组的内部空间，扩大换热空间，提高换热效率，降低换热功耗，同时节省结构材料。
5.为实现以上目的，本实用新型采用技术方案是：一种圆柱电池模组换热装置，包括水冷上盖板、相变体、水冷换热管件和水冷下底板；所述水冷上盖板置于电池组件顶端，所述水冷下底板置于电池组件底端，水冷上盖板和水冷下底板之间通过水冷换热管件连接；所述水冷换热管件穿梭于相变体的内部，且置于电池组件中各个电芯之间；所述电池组件中各个电芯置于相变体内部；所述水冷管路通过水冷上盖板、水冷换热管件和水冷下底板。
6.进一步的是，所述水冷上盖板包括上盖板本体，在所述上盖板本体上设置有上盖板电芯极柱通孔；在所述上盖板本体上设置有冷却液喷口，冷却液喷口位置与电芯防爆阀位置相互对应；在所述上盖板本体上设置有上盖板水冷换热管件连接口；上盖板电芯极柱通孔供电芯极柱穿出；冷却液喷口可连通水冷管路且在此处的连接管路上设置有控制开关阀，或者冷却液喷口可连通冷却液供给装置，当防爆阀打开时，冷却液通过冷却液喷口喷射进电芯内部，实现电芯的及时准确灭火；上盖板水冷换热管件连接口用于与水冷换热管件稳定连接。
7.进一步的是，在所述水冷上盖板上设置有进水口和出水口，从进水口和出水口通入水冷管路，并由水冷管路连通水冷换热管件和水冷下底板；在所述进水口和出水口外接的水冷管路上设置有水泵和流量调节阀，水泵和流量调节阀电连接至流量控制器。实现换热装置的自调节。
8.进一步的是，还包括导热连接片，在所述水冷上盖板和水冷下底板上布设导热连接片，在导热连接片上布置有温度传感器，所述温度传感器电连接至流量控制器，实现换热
装置的自调节。导热连接片可采用铝巴。
9.进一步的是，所述水冷下底板包括下底板本体，在所述下底板本体上设置有下底板电芯极柱通孔；在所述下底板本体设置有下底板水冷换热管件连接口；下底板电芯极柱通孔供电芯极柱穿出；下底板水冷换热管件连接口用于与水冷换热管件稳定连接。
10.进一步的是，在所述水冷换热管件顶部外围设置有o型圈槽，在槽内放置有耐火密封圈；在冷却液喷口处设置有耐火密封圈；提高密封性。
11.进一步的是，所述相变体为由相变材料构成的块状结构，并在块状结构中设置有多个通孔以放置电芯。
12.进一步的是，所述相变体为由相变材料和膨胀石墨混合构成的块状结构。提升导热性及防止相变材料液化流失。
13.进一步的是，所述水冷换热管件采用翅片式水冷换热管件；所述翅片式水冷换热管件包括中部的水流通道和设置在水流通道周围的翅片，所述翅片通向各个电芯之间的相变体内；提高水冷换热效果。
14.进一步的是，还包括模组外壳体、模组盖板和正负极接线端，将电池组件组装在换热装置内部之后，所述模组外壳体套设在外围，模组盖板盖在模组外壳体上，并通过正负极接线端引出电池组件的正负极；保护内部组件。
15.采用本技术方案的有益效果：
16.本实用新型能够高效利用电池模组的内部空间，扩大换热空间，提高换热效率，降低换热功耗，同时节省结构材料。
17.本实用新型通过相变块及与水冷结构结合的方式，实现圆柱电池圆柱面及上下顶盖冷却面积的最大化利用，同时实现电池组高效且低功耗的换热。本实用新型将翅片式水冷换热管件布置在电池模组中，实现空间的有效利用。本实用新型在水冷板上开设有冷却液喷口及布置有耐火密封圈，可解决电池热失控问题，同时，该结构无可燃性材质，不会加剧热失控过程，且该结构可再次回收利用；该结构可布置在水冷上盖板或水冷下底板，可以解决电芯串并联时防爆阀出口异向问题。本实用新型中水冷下底板同时作为模组的支撑板，水冷上盖板同时作为电池组的盖板，节省电池的零部件材料。
附图说明
18.图1为本实用新型的一种圆柱电池模组换热装置的结构爆炸示意图；
19.图2为本实用新型的一种圆柱电池模组换热装置的结构组装示意图；
20.图3为本实用新型实施例中水冷上盖板、水冷换热管件和水冷下底板的连接关系示意图；
21.图4为本实用新型实施例中水冷上盖板的底面结构示意图；
22.图5为本实用新型实施例中水冷下底板的顶面结构示意图；
23.图6为本实用新型实施例中水冷换热管件的结构示意图；
24.图7为本实用新型实施例中具有换热装置的电池模组结构爆炸示意图；
25.其中，1是水冷上盖板，2是相变体，3是水冷换热管件，4是水冷下底板，5是电芯，6是导热连接片，7是模组外壳体，8是模组盖板，9是正负极接线端；11是上盖板本体，12是上盖板电芯极柱通孔，13是冷却液喷口，14是上盖板水冷换热管件连接口，15是进水口，16是
出水口；31是水流通道，32是翅片，33是o型圈槽；41是下底板本体，42是下底板电芯极柱通孔，43是下底板水冷换热管件连接口。
具体实施方式
26.为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
27.在本实施例中，参见图1
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图3所示，一种圆柱电池模组换热装置，包括水冷上盖板1、相变体2、水冷换热管件3和水冷下底板4；所述水冷上盖板1置于电池组件顶端，所述水冷下底板4置于电池组件底端，水冷上盖板1和水冷下底板4之间通过水冷换热管件3连接；所述水冷换热管件3穿梭于相变体2的内部，且置于电池组件中各个电芯5之间；所述电池组件中各个电芯5置于相变体2内部；所述水冷管路通过水冷上盖板1、水冷换热管件3和水冷下底板4。
28.作为上述实施例的优化方案1，如图4所示，所述水冷上盖板1包括上盖板本体11，在所述上盖板本体11上设置有上盖板电芯极柱通孔12；在所述上盖板本体11上设置有冷却液喷口13，冷却液喷口13位置与电芯5防爆阀位置相互对应；在所述上盖板本体11上设置有上盖板水冷换热管件连接口14；上盖板电芯极柱通孔12供电芯5极柱穿出；冷却液喷口13可连通水冷管路且在此处的连接管路上设置有控制开关阀，或者冷却液喷口13可连通冷却液供给装置，当防爆阀打开时，冷却液通过冷却液喷口13喷射进电芯5内部，实现电芯5的及时准确灭火；上盖板水冷换热管件连接口14用于与水冷换热管件3稳定连接。在冷却液喷口13处设置有耐火密封圈；提高密封性。
29.作为上述实施例的优化方案2，在所述水冷上盖板1上设置有进水口15和出水口16，从进水口15和出水口16通入水冷管路，并由水冷管路连通水冷换热管件3和水冷下底板4；在所述进水口15和出水口16外接的水冷管路上设置有水泵和流量调节阀，水泵和流量调节阀电连接至流量控制器。实现换热装置的自调节。
30.进一步还包括导热连接片6，在所述水冷上盖板1和水冷下底板4上布设导热连接片6，在导热连接片6上布置有温度传感器，所述温度传感器电连接至流量控制器，实现换热装置的自调节。导热连接片6可采用铝巴。
31.作为上述实施例的优化方案3，如图5所示，所述水冷下底板4包括下底板本体41，在所述下底板本体41上设置有下底板电芯极柱通孔42；在所述下底板本体41设置有下底板水冷换热管件连接口43；下底板电芯极柱通孔42供电芯5极柱穿出；下底板水冷换热管件连接口43用于与水冷换热管件3稳定连接。
32.作为上述实施例的优化方案4，所述相变体2为由相变材料构成的块状结构，并在块状结构中设置有多个通孔以放置电芯5。
33.优选的，所述相变体2为由相变材料和膨胀石墨混合构成的块状结构。提升导热性及防止相变材料液化流失。
34.作为上述实施例的优化方案5，如图6所示，所述水冷换热管件3采用翅片式水冷换热管件3；所述翅片式水冷换热管件3包括中部的水流通道31和设置在水流通道31周围的翅片32，所述翅片32通向各个电芯5之间的相变体2内；提高水冷换热效果。在所述水冷换热管件3顶部外围设置有o型圈槽33，在槽内放置有耐火密封圈。
35.作为上述实施例的优化方案6，如图7所示，还包括模组外壳体7、模组盖板8和正负极接线端9，将电池组件组装在换热装置内部之后，所述模组外壳体7套设在外围，模组盖板8盖在模组外壳体7上，并通过正负极接线端9引出电池组件的正负极；保护内部组件。
36.为了更好的理解本实用新型，下面对本实用新型的工作原理作一次完整的描述：
37.模组正常工作状态下，电池组依靠相变材料的被动式冷却及水冷管路的低功耗运行；当电池模组工况恶劣时，导热连接片6采集的温度超过55度时，流量控制器控制流量调节阀以最大流量运行降温；当电池组出现热失控时，导热连接片6采集的温度超过120度时，继电器打开，回路断电，模组以最大流量运行，当防爆阀打开时，冷却液通过冷却液喷口13喷射进电芯5内部，实现电芯5的及时准确灭火。限定温度可根据实际情况进行调整。
38.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。