一种圆柱电池液冷模组的制作方法

1.本发明涉及圆柱电池技术领域，尤其涉及一种圆柱电池液冷模组。


背景技术：

2.针对圆柱形电芯的散热方案，常见的形式一般为底部冷板平铺式或蛇形管缠绕式等进行导热。平铺式冷板结构通过与电芯底端接触进行换热，电池单体间温差大，效果差。利用蛇形液冷管缠绕在电池模组中进行导热，需要让蛇形液冷管贴上导热硅胶再紧贴圆柱形电芯的侧面，并在各个电芯侧面之间的间隙中穿插，此种散热方式并不能保证蛇形液冷管和圆柱形电芯的外周面均接触，蛇形液冷管与每个圆柱形电芯的接触面积有限，导致散热效果不理想。
3.专利号为cn106711547a的中国专利公开了一种热管理装置及动力电源装置，其揭示了采取双重散热保障对单体电池进行散热管理，其一是通过液冷扁管吸收动力电池模组内的单体电池散发出的热量，其二是通过套设于单体电池上的导热套筒将未被液冷扁管吸收到的剩余热量中的至少一部分传递至液冷扁管，最后再由冷却液一起将热量带出动力电池模组外，从而提高圆柱电池的散热效率。
4.上述专利虽然一定程度上可以提高圆柱电池的散热效率，但液冷扁管依旧是缠绕在电池模组中，其是间接通过导热套筒来和圆柱电芯进行换热，液冷扁管依然存在和圆柱电池接触面积有限，虽然圆柱电芯和液冷扁管相接触的区域热量可以及时带走，但未与液冷扁管相接触的圆柱电芯区域产生的热量在通过导热套筒向液冷扁管传递过程中，存在热量传导慢，无法及时将圆柱电池周侧热量带走，依然会导致圆柱电池模组散热效果差的问题。另外，上述方案在圆柱电芯上套设导热套筒再配合液冷扁管，会导致整个电池模组中存在较多的散热部件与圆柱电芯连接，降低电池模组的空间利用率，从而降低圆柱电池的能量密度。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提出了一种圆柱电池液冷模组，来解决现有的蛇形液冷管散热方式存在与每个圆柱形电芯的接触面积有限，导致散热效果不理想的问题。
6.本发明的技术方案是这样实现的：
7.本发明提供了一种圆柱电池液冷模组，其包括电池模组，所述电池模组包括多排层叠排列的电芯组，每排电芯组包括数个圆柱电芯，所述电池模组还包括与所述圆柱电芯相连接的液冷套；其中，
8.所述液冷套具有一端开口的安装腔，所述圆柱电芯设置于所述安装腔中；
9.所述液冷套内具有供换热介质流动的液冷腔室，所述液冷腔室环绕所述安装腔，所述液冷套沿所述安装腔径向方向的两侧面分别开设有进液口和出液口，所述进液口及出液口分别与液冷腔室相连通；
10.所述电芯组上相邻两个所述液冷套之间通过所述进液口和出液口相互连接。
11.在上述技术方案的基础上，优选的，相邻两排所述电芯组上的圆柱电芯交错排布。
12.进一步，优选的，所述液冷套具有相对设置的两个第一连接部及两个第二连接部，所述进液口和出液口分别设置在两个所述第一连接部上，所述电芯组上的所述液冷套之间通过第一连接部相连接，相邻两排所述电芯组之间的所述液冷套通过所述第二连接部相连接。
13.在上述技术方案的基础上，优选的，所述第二连接部包括相互配合的凸起部及凹陷部，所述凸起部位于液冷套侧壁中心，所述凹陷部对称设置有两个，分别位于凸起部两侧，且凹陷部的一端与凸起部圆弧过渡连接，凹陷部的另一端与第一连接部相连接。
14.在上述技术方案的基础上，所述第一连接部为竖直侧面，所述进液口沿所述安装腔轴线方向在所述第一连接部上至少设置一个，所述进液口上设置有密封件，所述出液口上设置有与所述密封件相连接的密封槽。
15.在上述技术方案的基础上，还包括进液总成及出液总成，所述进液总成位于所述电池模组一端，所述进液总成与每排所述电芯组起始端的液冷套上的进液口并联；所述出液总成位于所述电池模组另一端，所述出液总成与每排所述电芯组末端的液冷套上的出液口并联。
16.进一步，优选的，所述进液总成包括进液板、分液板及进液总管，所述进液板水平位于电池模组一端，所述分液板沿进液板长度方向等间距固定设置多个，相邻两个分液板之间形成有供液冷套插入的第一空间，所述分液板及第一空间对应的进液板上均设置有与液冷套上的进液口相连接的第一接口，所述进液板及分液板内均设置有相互连通的进液腔室，所述进液腔与第一接口相连通，所述进液总管固定设置在进液板上且与进液腔室相连通；
17.所述出液总成包括出液板、汇流板及出液总管，所述出液板水平位于电池模组另一端，所述汇流板沿进液板长度方向等间距固定设置多个，相邻两个汇流板之间形成有供液冷套插入的第二空间，所述汇流板及第二空间对应的出液板上均设置有与液冷套上的出液口相连接的第二接口，所述出液板及汇流板内设置有相互连通的出液腔室，所述出液腔室与第二接口相连通，所述出液总管固定设置在出液板上且与出液腔室相连通。
18.在上述技术方案的基础上，优选的，还包括第一固定板及第二固定板，所述第一固定板水平位于电池模组顶面，所述第二固定板水平位于电池模组的底面，所述第一固定板上开设有供圆柱电芯的极柱伸出的安装孔，所述液冷套顶端及底端均开设有第一定位孔，所述第一固定板及第二固定板上均开设有与第一定位孔相连接的第二定位孔。
19.在上述技术方案的基础上，优选的，所述圆柱电芯远离其极柱的一端开设有防爆阀，所述液冷套底面开设有与防爆阀相对应的贯通孔，所述第二固定板上开设有与贯通孔相对应的泄压孔。
20.进一步，优选的，还包括下箱体，所述电池模组设置于所述下箱体中，所述下箱体内地面开设有与泄压孔相对应的泄压通道。
21.本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
22.(1)本发明公开的圆柱电池液冷模组，通过在电池模组中的各个圆柱电芯上套设液冷套，并在液冷套内设置液冷腔室，液冷腔室环绕在圆柱电芯外周侧，液冷腔室内流动的换热介质可以充分与圆柱电芯外表面进行接触，从而实现对圆柱电芯高效率散热；同时电
芯组上的各个圆柱电芯通过液冷套相互连接，同时液冷套之间通过进液口和出液口相互连接，电芯组上的多个液冷套上的液冷腔室顺次串联，从而可以实现整个电池模组中的所有圆柱电芯均能够得到高效散热；
23.(2)通过相邻两排所述电芯组上的圆柱电芯交错排布，可以减少圆柱电芯之间的间隙，提高圆柱电芯的空间利用率，进而提高电池模组的能量密度；
24.(3)通过第二连接部设置相互配合的凸起部及凹陷部，使得相邻两排电芯组之间的液冷套通过第二连接部相互贴合连接，一方面，增加了电池模组空间利用率，另一方面，通过液冷套之间的无缝连接，使相邻液冷套之间相互进行热交换，能够进一步增加电池模组的液冷效果；
25.(4)通过进液总成及出液总成，一方面，可以实现对多排电芯组分别提供换热介质，另一方面，可以对电池模组两端进行定位；
26.(5)通过液冷套顶端及底端均开设第一定位孔，第一固定板及第二固定板上均开设与第一定位孔相连接的第二定位孔，可以实现对所有的圆柱电芯在水平方向进行成组固定，使圆柱电芯与圆柱电芯之间整体绑定紧固，提高电池模组的整体结构强度；
27.(6)通过在圆柱电芯底面开设防爆阀，并在液冷套底面设置贯通孔，第二固定板上开设有与贯通孔相对应的泄压孔，下箱体内地面开设有与泄压孔相对应的泄压通道，可以在圆柱电芯热失控发生时，将热失控能量通过下箱体上的泄压通道进行泄放，避免对圆柱电芯顶面的电气部件造成损坏。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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他的附图。
29.图1为本发明公开的电池模组的平面结构示意图；
30.图2为本发明公开的圆柱电芯与液冷套的装配结构示意图；
31.图3为本发明公开的液冷套的正面立体结构示意图；
32.图4为本发明公开的液冷套的平面剖视图；
33.图5为图1中a处局部放大图；
34.图6为本发明公开的圆柱电池液冷模组的分解示意图；
35.图7为图6中b处局部放大图；
36.图8为本发明公开的液冷套的底面立体结构示意图；
37.图9为本发明公开的进液总成的立体结构示意图；
38.图10为本发明公开的出液总成的立体结构示意图；
39.图11为本发明公开的圆柱电池液冷模组的立体结构示意图；
40.附图标记：
41.1、电池模组；10、电芯组；110、圆柱电芯；2、液冷套；21、安装腔；22、液冷腔室；23、进液口；24、出液口；25、第一连接部；26、第二连接部；261、凸起部；262、凹陷部；231、密封件；241、密封槽；3、进液总成；4、出液总成；31、进液板；32、分液板；33、进液总管；300、第一
空间；301、第一接口；41、出液板；42、汇流板；43、进液总管；400、第二空间；401、第二接口；5、第一固定板；6、第二固定板；51、安装孔；27、第一定位孔；s、第二定位孔；1101、防爆阀；28、贯通孔；61、泄压孔；7、下箱体。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通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方式，都属于本发明保护的范围。
43.如图1所示，结合图2-4，本发明实施例公开了一种圆柱电池液冷模组，包括电池模组1，电池模组1包括多排层叠排列的电芯组10，每排电芯组10包括数个圆柱电芯110，在本实施例中，电池模组1中的圆柱电芯110呈竖直设置。
44.现有技术中，为了实现对电池模组1汇总的圆柱电芯110进行散热，多采用蛇形液冷管贴上导热硅胶再紧贴圆柱电芯110的侧面，并在各个圆柱电芯110侧面之间的间隙中穿插，此种散热方式并不能保证蛇形液冷管和圆柱电芯110的外周面均接触，蛇形液冷管与每个圆柱电芯110的接触面积有限，导致散热效果不理想。
45.为了解决上述问题，本实施例采用了如下技术方案进行解决。
46.具体的，本实施例的电池模组1还包括与圆柱电芯110相连接的液冷套2。
47.在本实施例中，参照附图3和4所示，液冷套2具有一端开口的安装腔21，安装腔21的内径和圆柱电芯110的直径相适配，圆柱电芯110插设于安装腔21中，从而使圆柱电芯110的外周面与安装腔21内周面相接触，作为一些实施例，圆柱电芯110可以和安装腔21紧配，或者间隙配合。安装腔21的深度和圆柱电芯110的高度相适配，由此，可以使安装腔21完全包裹圆柱电芯110外周面。
48.液冷套2内具有供换热介质流动的液冷腔室22，液冷腔室22环绕安装腔21，液冷套2沿安装腔21径向方向的两侧面分别开设有进液口23和出液口24，进液口23及出液口24分别与液冷腔室22相连通，由此设置，通过进液口23通入换热介质，换热介质经液冷腔室22汇入出液口24留出，液冷腔室22内的换热介质环绕圆柱电芯110，液冷腔室22内流动的换热介质可以充分与圆柱电芯110外表面进行接触，从而实现对圆柱电芯110高效率散热。值得注意的是，换热介质分别向安装腔21中心纵截面两侧的液冷腔室22流动，可以保证两侧液冷腔室22内的换热介质流量相同，从而能够实现圆柱电芯110外周面均匀换热。
49.在本实施例中，液冷套2选择散热性金属材质，优选为铝材质。换热介质优选为水、冷却液或其他可以进行冷却的溶液。
50.为了能够实现电池模组1中所有的圆柱电芯110均能够实现高效率散热，本实施例使电芯组10上相邻两个液冷套2之间通过进液口23和出液口24相互连接。由此设置，电芯组10上的各个圆柱电芯110通过液冷套2相互连接，同时液冷套2之间通过进液口23和出液口24相互连接，一方面，保证了电芯组10上的多个圆柱电芯110沿长度方向顺次排布，另一方面，电芯组10上的多个液冷套2上的液冷腔室22顺次串联，从而可以实现整个电池模组1中的所有圆柱电芯110均能够得到高效散热。
51.作为一下较佳实施方式，参照附图5所示，相邻两排电芯组10上的圆柱电芯110交
错排布。由此设置，电池模组1中圆柱电芯110采用上述排布方式，可以减少圆柱电芯110之间的间隙，提高圆柱电芯110的空间利用率，进而提高电池模组1的能量密度。
52.在本实施例中，液冷套2具有相对设置的两个第一连接部25及两个第二连接部26，可以理解的是，液冷套2外轮廓具有四个表面，相对的一组表面定义为第一连接部25，相对的另一组表面定义为第二连接部26，进液口23和出液口24分别设置在两个第一连接部25上，电芯组10上的液冷套2之间通过第一连接部25相连接，具体而言，电芯组10上相邻两个液冷套2相对的第一连接部25相互贴合，从而实现液冷套2之间连接。相邻两排电芯组10之间的液冷套2通过第二连接部26相连接。具体而言，相邻两排电芯组10之间的液冷套2相对的第二连接部26相互贴合。由此设置，电芯组10上的液冷套2通过第一连接部25相互连接，可以避免电芯组10上的圆柱电芯110之间存间隙，相邻电芯组10上的液冷套2通过第二连接部26相互连接，可以避免电芯组10之间的圆柱电芯110之间存间隙，一方面，增加了电池模组1空间利用率，另一方面，通过液冷套2之间的无缝连接，使相邻液冷套2之间相互进行热交换，能够进一步增加电池模组1的液冷效果。
53.作为一些较佳实施方式，参照附图2所示，第二连接部26包括相互配合的凸起部261及凹陷部262，凸起部261位于液冷套2侧壁中心，凹陷部262对称设置有两个，分别位于凸起部261两侧，且凹陷部262的一端与凸起部261圆弧过渡连接，凹陷部262的另一端与第一连接部25相连接。在本实施例中，凸起部261为半圆弧状，凹陷部262为1/4圆弧，凸起部261和凹陷部262的半径相同，由此设置，相邻两排电芯组10上的液冷套2在相互连接时，其中一排电芯组10上的液冷套2的凸起部261可以和相邻一排电芯组10上的相邻两个液冷套2上的凹陷部262完全贴合，使得多排电芯组10之间的液冷套2无缝连接，在避免圆柱电芯110之间间隙的同时，可以使液冷套2之间相互进行热传导，从而实现热量互补换热，大大提高电池模组1中的液冷效果。另外，值得注意的是，上述结构设置，使得圆柱电芯在成组后，在液冷套2的作用下，能够保持竖直状态，相对于传统的蛇形液冷管而言，可以避免成组后发生偏移。
54.另外，相对于现有技术中，通过蛇形散热管上粘贴导热胶和圆柱电芯110侧面缠绕方式，本实施例通过在各个圆柱电芯110上包裹液冷套2，并使所有圆柱电芯110通过液冷套2相互连接，一方面，减少了散热部件的使用，另一方面，提高了电池模组1的散热效率，第三方面，圆柱电芯110之间无间隙，大大提高电池模组1的能量密度。
55.作为一些较佳实施方式，第一连接部25为竖直侧面，方便电芯组10上相邻两个液冷套2之间连接，进液口23沿安装腔21轴线方向在第一连接部25上至少设置一个，在本实施例中，示出了在第一连接部25上上下间隔设置两个进液口23，由此，可以对液冷腔室22上段和下段同时通入换热介质，来保证圆柱电芯110上段和下段能够同时及均匀得到换热，提高换热效率。
56.进液口23上设置有密封件231，出液口24上设置有与所述密封件231相连接的密封槽241。采用上述技术方案，电芯组10上的相邻两个液冷套2在通过第一连接部25连接时，通过进液口23插入到出液口24中，并通过密封件231和密封槽241进行配合，保证相邻两个液冷套2之间的液冷腔室22在进行换热介质流动时，避免泄露。
57.为了实现对电池模组1中各个液冷套2通入换热介质，本实施例还设置了包括进液总成3及出液总成4，参照附图6所示，进液总成3位于电池模组1一端，进液总成3与每排所述
电芯组10起始端的液冷套2上的进液口23并联；出液总成4位于电池模组1另一端，出液总成4与每排电芯组10末端的液冷套2上的出液口24并联。由此设置，通过进液总成3及出液总成4的设置，可以实现对多排电芯组10分别提供换热介质，保证多排电芯组10之间的圆柱电芯110散热均一。
58.作为一些较佳实施方式，参照附图9和10所示，本实施例的进液总成3包括进液板31、分液板32及进液总管43，进液板31水平位于电池模组1一端，分液板32沿进液板31长度方向等间距固定设置多个，相邻两个分液板32之间形成有供液冷套2插入的第一空间300，由此设置，电池模组1中一排电芯组10的端部插入到第一空间300中并与进液板31连接，与之相邻的电芯组10的端部与分液板32相连接，分液板32及第一空间300对应的进液板31上均设置有与液冷套2上的进液口23相连接的第一接口301，进液板31及分液板32内均设置有相互连通的进液腔室，进液腔与第一接口301相连通，进液总管43固定设置在进液板31上且与进液腔室相连通。
59.采用上述技术方案，通过进液总管43可以向进液板31的进液腔室内通入换热介质，换热介质通过第一接口301分别和电芯组10起始端的液冷套2上的进液口23相连接，从而将换热介质通入到各个电芯组10起始端的液冷套2中，换热介质通过液冷套2上的液冷腔室22顺次流动，从而实现电芯组10所有的液冷套2均顺次充填换热介质，从而实现对电芯组10上的所有圆柱电芯110进行换热冷却。
60.为了循环通入换热介质，出液总成4包括出液板41、汇流板42及出液总管43，出液板41水平位于电池模组1另一端，汇流板42沿进液板31长度方向等间距固定设置多个，相邻两个汇流板42之间形成有供液冷套2插入的第二空间400，由此设置，电池模组1中一排电芯组10的末端插入到第二空间400中并与出液板41连接，与之相邻的电芯组10的末端与汇流板42相连接。汇流板42及第二空间400对应的出液板41上均设置有与液冷套2上的出液口24相连接的第二接口401，出液板41及汇流板42内设置有相互连通的出液腔室，出液腔室与第二接口401相连通，出液总管固定设置在出液板41上且与出液腔室相连通。
61.采用上述技术方案，电芯组10上液冷套2内的换热介质通过第二接口401流入到汇流板42及出液板41中，并经出液总管排出，由此设置，换热介质循环流动，从而实现对电池模组1持续散热冷却。
62.值得注意的是，通过分液板32沿进液板31长度方向等间距固定设置多个，汇流板42沿进液板31长度方向等间距固定设置多个，可以对多排电芯组10在宽度方向进行定位，避免电芯组10在宽度方向发生位移，保证电池模组1在水平方向结构稳定。
63.虽然，电池模组1两端的进液总成3及出液总成4一定程度上可以对电池模组1进行水平定位，但圆柱电芯110仍会发生水平偏移的问题。参照附图6和7所示，为此，本实施例还设置了第一固定板5及第二固定板6，第一固定板5水平位于电池模组1顶面，所述第二固定板6水平位于电池模组1的底面，第一固定板5上开设有供圆柱电芯110的极柱伸出的安装孔51，液冷套2顶端及底端均开设有第一定位孔27，第一固定板5及第二固定板6上均开设有与第一定位孔27相连接的第二定位孔s。由此设置，在电池模组1成组后，将第一固定板5和第二固定板6分别水平设置在电池模组1顶端及底端，通过第一固定板5及第二固定板6上的第二定位孔s可以和液冷套2上的第一定位孔27进行螺栓锁紧，或者通过定位销连接，从而实现可以实现对所有的圆柱电芯110在水平方向进行成组固定，使圆柱电芯110与圆柱电芯
110之间整体绑定紧固，提高电池模组1的整体结构强度。
64.在本实施例中，液冷套2开口朝上，因此，圆柱电芯110在插入到液冷套2中后，圆柱电芯110的极柱朝上，在电池模组1成组固定后，需要通过点连接总成将圆柱电芯110的极柱进行串并联，由于圆柱电池模组1属于高密度动力电池，圆柱电池在充放电时可能存在热失控情况发生，为了能够使圆柱电芯110及时泄放热失控，参照附图8所示，本实施例在圆柱电芯110远离其极柱的一端开设有防爆阀1101，液冷套2底面开设有与防爆阀1101相对应的贯通孔28，第二固定板6上开设有与贯通孔28相对应的泄压孔61。由此设置，通过将防爆阀1101开设在圆柱电池底面，当热失控发生时，圆柱电芯110内的能量冲破防爆阀1101，并从液冷套2底面的贯通孔28及第二固定板6上泄压孔61排出，避免对电池模组1顶面的点连接总成造成破坏。
65.为了对电池模组1进行成组固定，本实施例还设置了下箱体7，参照附图11所示，电池模组1设置于所述下箱体7中，所述下箱体7内地面开设有与泄压孔61相对应的泄压通道(图中未示出)，在圆柱电芯110热失控发生时，将热失控能量通过下箱体7上的泄压通道进行泄放，避免对圆柱电芯110顶面的电气部件造成损坏。
66.以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。