本發(fā)明涉及純電動(dòng)汽車、油電混合或儲(chǔ)能電源系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于電動(dòng)汽車的可擴(kuò)展式液冷電池模組。

背景技術(shù)：

當(dāng)前對(duì)電池模組所采用的主要冷卻方式有：自然對(duì)流換熱、強(qiáng)制風(fēng)冷與強(qiáng)制液冷。因此，當(dāng)前主流的電池模組根據(jù)冷卻方式分為：普通電池模組，即通過(guò)自然對(duì)換熱方式冷卻；風(fēng)冷電池模組，即通過(guò)強(qiáng)制風(fēng)冷冷卻；和液冷電池模組即通過(guò)強(qiáng)制液冷冷卻。自然對(duì)流換熱是指對(duì)電池模組不額外使用具有主動(dòng)冷卻或溫度控制功能的設(shè)備，僅僅依靠電池本身與外界環(huán)境之間的被動(dòng)熱交換。強(qiáng)制風(fēng)冷是指在電池系統(tǒng)總成或者電池模組內(nèi)部集成風(fēng)機(jī)或者擾流器件等，以增大電池模組內(nèi)部的空氣與電芯表面之間的表面對(duì)流換熱系數(shù)，將電芯產(chǎn)生的熱量通過(guò)電芯表面熱量帶走。強(qiáng)制液冷是指通過(guò)在電池系統(tǒng)總成或者電池模組使用液冷循環(huán)系統(tǒng)(由壓力泵、流體管道、水冷板、液體冷卻介質(zhì)等組成系統(tǒng)集成)，通過(guò)水冷板與電芯表面之間進(jìn)行熱交換，將電芯產(chǎn)生的熱量通過(guò)與外部循環(huán)的冷卻介質(zhì)帶走。

普通電池模組的缺點(diǎn)是：由于電池模組僅僅依靠電池表面與環(huán)境空氣進(jìn)行自然對(duì)流換熱，沒(méi)有外界條件進(jìn)行強(qiáng)制干擾。因此，由于受到環(huán)境空氣的本身物理性質(zhì)、環(huán)境空氣溫度較高，環(huán)境空氣流體的流速低等因素的影響，當(dāng)前的普通電池模組的冷卻性能很差，基本上不能夠滿足大倍率持續(xù)充、放電的需求，即不能滿足電動(dòng)汽車快速充電，持續(xù)大電流輸出等要求。當(dāng)前的風(fēng)冷電池模組的缺點(diǎn)是：為了配合使用風(fēng)冷電池模組，電池系統(tǒng)總成需要設(shè)置用于冷卻風(fēng)循環(huán)的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，設(shè)置了進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口以后，整個(gè)電池系統(tǒng)就難以滿足IP66/IP67(IP是指防護(hù)等級(jí)試驗(yàn)及認(rèn)證)等防塵、防水等級(jí)要求；且由于受空氣本身的物理性質(zhì)影響和空氣擾流等因素的影響，風(fēng)冷電池模組很難徹底解決散熱能力不夠和電芯之間溫差過(guò)大的問(wèn)題。

當(dāng)前的液冷電池模組的缺點(diǎn)是：(1)通常在電芯表面之間設(shè)置水冷板或者其他液冷器件，依靠水冷板通過(guò)電芯壁面與電芯進(jìn)行熱量交換，如此即很難保 證每一顆電芯之間的溫度會(huì)得到很均勻的控制，即電芯之間的溫差偏大。(2)在一個(gè)液冷電池模組內(nèi)部，用于冷卻電芯的流路通常為串聯(lián)回路，如此會(huì)明顯增加整個(gè)液冷回路的壓力損失，導(dǎo)致在冷卻系統(tǒng)流量一定的情況下，由于整車有限的布局空間而增加對(duì)冷卻循環(huán)系統(tǒng)中壓力泵和冷凝器的可選擇范圍。或者在整車選定壓力泵和冷凝器的情況下，由于冷卻系統(tǒng)流量的降低而不能滿足電池冷卻性能。(3)當(dāng)前的液冷電池模組通常是結(jié)構(gòu)固定，不能夠根據(jù)客戶的需求在外形尺寸上進(jìn)行調(diào)整，即結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展性很差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于電動(dòng)汽車的可擴(kuò)展式液冷電池模組，解決現(xiàn)有的液冷電池組難以保證電芯之間溫差小、溫度分布均勻及電池模組的結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展性差的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種用于電動(dòng)汽車的可擴(kuò)展式液冷電池模組，包括至少一個(gè)基本電池模塊，基本電池模塊包括電芯、正極匯流排和負(fù)極匯流排，正極匯流排和負(fù)極匯流排分別焊接至電芯的正極柱和負(fù)極柱上；所述基本電池模塊還包括絕緣導(dǎo)熱泡棉、水冷板和塑料支架，正極匯流排和負(fù)極匯流排外側(cè)分別依次設(shè)置有絕緣導(dǎo)熱泡棉和水冷板，塑料支架設(shè)置在一水冷板的外側(cè)，兩個(gè)水冷板之間設(shè)置有塑料主流道，水冷板的進(jìn)出口分別與塑料主流道連通，塑料支架的兩側(cè)壁底部設(shè)置有與塑料主流道連通的流道；所述可擴(kuò)展式液冷電池模組最外側(cè)兩端分別固定設(shè)置有金屬壓板。

所述基本電池模塊至少為兩個(gè)，所述塑料支架設(shè)置在兩個(gè)基本電池模塊相鄰的兩個(gè)水冷板之間。

所述水冷板與所述塑料主流道之間在流道連接處設(shè)置有第一O型密封圈。

所述水冷板與所述塑料支架之間在流道連接處設(shè)置有第二O型密封圈。

所述水冷板內(nèi)部設(shè)置有毛細(xì)流道。

所述水冷板為表面經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化表面處理的鋁制水冷板或銅制水冷板。

所述金屬壓板通過(guò)穿過(guò)所述基本電池模板的長(zhǎng)螺栓進(jìn)行連接固定。

本發(fā)明的有益效果：

1.本發(fā)明通過(guò)鋁制水冷板降低正、負(fù)極匯流排的溫度，實(shí)現(xiàn)了降低電芯的溫度的目的，與傳統(tǒng)液冷電池模組相比，具有電芯之間的溫度分布均勻的優(yōu)點(diǎn)。

2.本發(fā)明通過(guò)使控制正、負(fù)極匯流排溫度的鋁制水冷板在整個(gè)液冷循環(huán)回路中并聯(lián)，與傳統(tǒng)液冷電池模組相比，具有系統(tǒng)壓力損失更小的優(yōu)點(diǎn)，能夠在滿足所需求的液冷系統(tǒng)流量和整車有限空間的前提下，獲得更為寬泛的壓力泵和冷凝器的選擇范圍。

3.本發(fā)明通過(guò)以基本電池模塊為單元，對(duì)冷卻每一個(gè)基本電池模塊設(shè)計(jì)與之匹配的具有互換性的水冷板、塑料主流道、塑料支架等，以實(shí)現(xiàn)液冷電池模組的可擴(kuò)展性，具有高度定制化的優(yōu)點(diǎn)，能夠快速響應(yīng)不同客戶需求。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明導(dǎo)熱原理示意圖；

圖2為實(shí)施例中可擴(kuò)展式液冷電池模組的示意圖；

圖3為圖2中可擴(kuò)展式液冷電池模組的爆炸圖；

圖4為實(shí)施例中導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實(shí)施中水冷板并聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1.電芯，2.匯流排，3.絕緣導(dǎo)熱泡棉，4.水冷板，5.塑料支架，6.塑料主流道，7.金屬壓板，8.長(zhǎng)螺栓，9.第一O型密封圈，10.第二O型密封圈

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1～圖5所示，本實(shí)施例提供一種用于電動(dòng)汽車的可擴(kuò)展式液冷電池模組，其導(dǎo)熱原理如圖1所示，本發(fā)明的可擴(kuò)展式液冷電池模組，利用并聯(lián)的水冷板4對(duì)基本電池模塊的正極匯流排、負(fù)極匯流排進(jìn)進(jìn)行散熱，進(jìn)而對(duì)電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池進(jìn)行主動(dòng)式熱管理，且整體結(jié)構(gòu)為可擴(kuò)展式設(shè)計(jì)。

用于電動(dòng)汽車的可擴(kuò)展式液冷電池模組包括四個(gè)基本電池模塊，如圖2和圖3所示，每個(gè)基本電池模塊包括電芯1、匯流排2、絕緣導(dǎo)熱泡棉3、水冷板 4和塑料支架5，其中匯流排2分為正極匯流排和負(fù)極匯流排，正極匯流排和負(fù)極匯流排分別焊接至電芯1的正極柱和負(fù)極柱上；正極匯流排和負(fù)極匯流排外側(cè)分別依次設(shè)置有絕緣導(dǎo)熱泡棉3和水冷板4，塑料支架5設(shè)置在兩個(gè)基本電池模塊相鄰的兩個(gè)水冷板4之間，起到支撐、保護(hù)和固定基本電池模塊的作用。兩個(gè)水冷板4之間設(shè)置有塑料主流道6，水冷板4的進(jìn)出口分別與塑料主流道6連通，塑料支架5的兩側(cè)壁底部設(shè)置有與塑料主流道6連通的流道。該基本電池模塊的結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)液冷電池模組的可擴(kuò)展性，即在不改變基本電池模塊所有零部件設(shè)計(jì)的前提下，護(hù)展基本電池模塊可實(shí)現(xiàn)液冷電池模組的成組。

可擴(kuò)展式液冷電池模組最外側(cè)兩端設(shè)置有金屬壓板7。金屬壓板7通過(guò)穿過(guò)基本電池模板的長(zhǎng)螺栓8進(jìn)行連接固定。本實(shí)施例設(shè)置8根長(zhǎng)螺栓8，貫穿整個(gè)液冷電池模組的前后兩端，以實(shí)現(xiàn)液冷電池模組的整體機(jī)械連接和固定。流道上下兩側(cè)共設(shè)置4根長(zhǎng)螺栓8，以實(shí)現(xiàn)液冷電池模組在流路上的各個(gè)連接端面的密封。

為了保證流道的密封性，水冷板4與塑料主流道6之間在流道連接處設(shè)置有第一O型密封圈9。

為了保護(hù)流道的密封性。水冷板4與塑料支架5之間在流道連接處設(shè)置有第二O型密封圈10。

水冷板4內(nèi)部設(shè)置有毛細(xì)流道，可進(jìn)一步地提高水冷的導(dǎo)熱效率。

本發(fā)明中，水冷板4為表面經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化表面處理的鋁制水冷板或銅制水冷板。

每個(gè)基本電池模塊的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)如圖4所示，導(dǎo)熱過(guò)程如下：

(1)由電芯1產(chǎn)生的熱量會(huì)首先經(jīng)過(guò)電芯1的正負(fù)極極柱通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式轉(zhuǎn)移到基本電池模塊的匯流排2上。在此過(guò)程中，由于基本電池模塊內(nèi)部的電電芯1均勻分布于匯流排2的表面，每顆電芯1產(chǎn)生的熱量相同，每顆電芯1熱傳的路徑也相同，且匯流排2為薄壁銅板(或者鋁板)。因此，液冷電池模組的熱量為均勻地分布于匯流排2表面。

(2)絕緣導(dǎo)熱泡棉3完全貼合于匯流排2上，水冷板4完全貼合于絕緣導(dǎo)熱泡棉3，匯流排2上的熱量經(jīng)過(guò)導(dǎo)熱絕緣泡棉通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式轉(zhuǎn)移到水冷板4上。由于絕緣導(dǎo)熱泡棉3具有絕緣、薄壁、柔軟、較高熱傳導(dǎo)系數(shù)和較大可壓縮量等諸多特點(diǎn)，鋁制水冷板和完成焊接工藝以后的匯流排2均為良導(dǎo)體，且剛度 較高、不易變形等因此。因此，絕緣導(dǎo)熱泡棉3設(shè)置在匯流排2和鋁制水冷板之間，應(yīng)用其絕緣特性可實(shí)現(xiàn)匯流排2和鋁制水冷板之間的電氣隔離，應(yīng)用其柔軟、可壓縮特性，可以保證鋁制水冷板與匯流排2之間同時(shí)完全貼合絕緣導(dǎo)熱泡棉3的兩側(cè)，盡可能地排除兩者之間的空氣，已達(dá)到最佳的熱傳導(dǎo)效果。因此，經(jīng)過(guò)絕緣導(dǎo)熱泡棉3以后，液冷電池模組的熱量會(huì)均勻地分布于鋁制水冷板上。

(3)水冷板4上熱量即可經(jīng)過(guò)循環(huán)的冷卻液通過(guò)強(qiáng)制對(duì)流換熱轉(zhuǎn)移到液冷電池模組外部，最終把充放電過(guò)程中由電芯1產(chǎn)生的熱量帶走。由于冷卻液在水冷板4內(nèi)部的眾多毛細(xì)流道、塑料主流道6和液冷電池模組外部形成循環(huán)，且眾多的毛細(xì)流道均勻地分布于水冷板4內(nèi)部。因此，經(jīng)過(guò)水冷板4，液冷電池模組的熱量會(huì)被與外部循環(huán)的冷卻水帶走。

圖5為實(shí)施中水冷板4并聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖，水冷板4分別與塑料主流道6單獨(dú)相通，在流道連接處通過(guò)密封圈進(jìn)行密封，由多個(gè)塑料主流道6連接分別組成了液冷電池模組的進(jìn)、出主流道，即每個(gè)水冷板4在流路上均為并聯(lián)。

本發(fā)明的液冷電池模組，每一個(gè)的基本電池模塊的正負(fù)極匯流排都會(huì)被相同的鋁制水冷板單獨(dú)冷卻，以達(dá)到最大的冷卻效果。每一個(gè)基本電池模塊設(shè)計(jì)一個(gè)獨(dú)立的可拆卸的具有互換性的進(jìn)口主流道和出口主流道，并且在流路上分別和塑料支架5的進(jìn)、出口相通，以實(shí)現(xiàn)液冷電池模組可擴(kuò)展性的特點(diǎn)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。