申请/专利权人：北京工业大学

申请日：2018-03-21

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN108258367B

主分类号：H01M10/613

分类号：H01M10/613;H01M10/617;H01M10/625;H01M10/643;H01M10/653;H01M10/6557;H01M10/6568;H01M10/6551

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2018.07.31#实质审查的生效;2018.07.06#公开

摘要：一种蛇形扁管液体冷却电池模块，属于电池热管理领域。包括左端的入口和流体分配联箱，中间的蛇形扁管与圆柱形电池，右端的汇集联箱和出口。分配联箱和汇集联箱保证液体工质均匀流过每个蛇形扁管，并对圆柱形电池进行间接接触冷却。蛇形扁管通过电绝缘涂层和硅胶套实现与圆柱形电池的电绝缘。本发明将扁管挤压成与圆柱电池形状相适应的蛇形扁管，每两根蛇形扁管夹持一排圆柱形电池，有效增大了圆柱形电池侧面的冷却面积，可获得均匀的温度分布。

主权项：1.一种蛇形扁管液体冷却电池模块，其特征在于，包括入口（1）、分配联箱（2）、蛇形扁管（3）、汇集联箱（5）、圆柱形电池（4）、出口（6）；分配联箱（2）和汇集联箱（5）均为板型空腔箱体结构，在一侧的下部设有入口（1），在汇集联箱（5）的一侧上部设有出口（6），分配联箱（2）和汇集联箱（5）板型相对且平行，在分配联箱（2）和汇集联箱（5）之间设有多个蛇形扁管（3）和多个圆柱形电池（4），多个圆柱形电池（4）按阵列排布，圆柱形电池（4）按正三角形的形式排列；每个蛇形扁管（3）的一端与分配联箱（2）的一侧面A固定连通，分配联箱（2）侧面A为分配联箱（2）侧面面积相对最大的一侧面，每个蛇形扁管（3）的另一端与汇集联箱（5）的一侧面B固定连通，汇集联箱（5）的侧面B为汇集联箱（5）侧面面积最大的一侧面；每一圆柱形电池（4）均被其两侧的两个蛇形扁管（3）所包住夹持；在沿液体工质走向，与分配联箱（2）A侧面平行排列的第一列每相邻的两圆柱形电池（4）之间的均设有并行的两蛇形扁管（3），紧贴固定在一起，然后在垂直于分配联箱（2）侧面A的方向上遇到第二列的一圆柱形电池后两并行的蛇形扁管（3）分开并将该圆柱形电池包覆加持，再在第三列的两个相邻的两圆柱形电池之间再并行紧贴固定在一起，依次类推，直到汇集联箱（5）的侧面B；蛇形扁管（3）为弯曲的薄壁腔体结构；与分配联箱（2）侧面A相贴或紧邻的一列圆柱形电池，以及与汇集联箱（5）侧面B相贴或紧邻的一列圆柱形电池，与单个蛇形扁管（3）的接触面的角度在50°~60°之间；而中间其他列每个圆柱形电池（4）被包覆夹持时，单个蛇形扁管（3）与圆柱形电池（4）接触面的角度在100°~120°之间；蛇形扁管（3）厚度即与分配联箱（2）侧面A平行的方向为1~4mm，蛇形扁管（3）的高度即圆柱形电池（4）轴向高度方向为圆柱形电池（4）轴向高度的60%~85%。

全文数据：一种蛇形扁管液体冷却电池模块技术领域[0001]本发明属于电池热管理领域，具体是将电池组的最高温度、最低温度及电池单体间温度差控制在规定范围内。技术背景[0002]动力电池是电动汽车的核心部件之一，其充放电是以电化学反应为基础，因此电池的安全、性能和寿命与温度密切相关。而随着电动汽车技术的飞速发展，对动力电池的比能量、充放电速率和使用寿命要求越来越高，因此电池热管理也变得越来越重要。[0003]由于电动汽车的电池组由大量电池单体串并联而成，电池单体间的温度差会造成电池状态不一致，从而影响电池组的整体性能，因此电池热管理除了控制电池的工作温度范围，还要设法减小电池单体间的最大温差。[0004]目前，对于圆柱形电池液体冷却，主要采用肋化冷板，蛇形扁管或水套间接冷却来实现。相比于空气冷却，液体冷却电池模块的结构更加紧凑，冷却效果更好，且栗功消耗更小。[0005]中国专利申请201510591143.9公开了一种动力电池冷却结构，包括由若干电池单体组成的模组和水套，水套盘绕在电池模组内，水管具有管腔，水套具有可与电池单体紧密贴合的外表面。[0006]上述的方案存在一定的不足：[0007]1电池单体与水套的接触面积较小，可能导致电池局部温差较大；[0008]2水套内的冷却工质依次流经每个电池侧面，因此冷却布置方式属于串联布置方式。这种冷却布置方式造成的流体工质压降较大，靠近水套进口和出口处的电池单体间会有较大温差；发明内容[0009]本发明要解决的技术问题是提供一种制造工艺简单，流体通道的连接和焊点尽量少，冷却效率高的液冷电池模块。[0010]本发明所米取的技术方案为:一种蛇形扁管液体冷却电池模块，包括入口（1、分配联箱2、蛇形扁管3、汇集联箱5、圆柱形电池⑷、出口（6;[0011]分配联箱2和汇集联箱5均为板型空腔箱体结构，在一侧的下部设有入口（D，在汇集联箱5的一侧上部设有出口（6，分配联箱（2和汇集联箱5板型相对且平行，在分配联箱⑵和汇集联箱⑸之间设有多个蛇形扁管⑶和多个圆柱形电池⑷，多个圆柱形电池⑷按阵列排布，圆柱形电池4按正三角形的形式排列;每个蛇形扁管⑶的一端与分配联箱2的一侧面A固定连通，分配联箱2侧面A为分配联箱2侧面面积相对最大的一侧面，每个蛇形扁管⑶的另一端与汇集联箱⑸的一侧面B固定连通，汇集联箱⑸的侧面B为汇集联箱（5侧面面积最大的一侧面;每一圆柱形电池均被其两侧的两个蛇形扁管[3]所包住夹持;在沿液体工质走向，与分配联箱2A侧面平行排列的第一列每相邻的两圆柱形电池4之间的均设有并行的两蛇形扁管3，紧贴固定在一起，然后在垂直于分配联箱⑵侧面A的方向上遇到第二列的一圆柱形电池后两并行的蛇形扁管3分开并将该圆柱形电池包覆加持，再在第三列的两个相邻的两圆柱形电池之间再并行紧贴固定在一起，依次类推，直到汇集联箱5的侧面B。[0012]与分配联箱⑵侧面A相贴或紧邻的一列圆柱形电池，以及与汇集联箱⑸侧面財目贴或紧邻的一列圆柱形电池，与单个蛇形扁管3的接触面的角度在50。〜60。之间。而中间其他列每个圆柱形电池⑷被包覆夹持时，单个蛇形扁管3与圆柱形电池4接触面的角度在100°〜120°之间。[0013]蛇形扁管⑶厚度即与分配联箱⑵侧面A平行的方向为1〜4mm，蛇形扁管⑶的高度即圆柱形电池⑷轴向高度方向为圆柱形电池⑷轴向高度的60%〜85%，在保证对圆柱形电池⑷有效冷却的基础上达到节约材料和轻质化的目的。[0014]蛇形扁管3为弯曲的薄壁腔体结构，且为多层结构；自内部腔体3g向外依次为管壁3c、电绝缘涂层3d、硅胶套3e，在腔体3g内设有支撑筋3f，支撑筋3f与厚度方向一致。[0015]蛇形扁管壁C3c的外表面具有电绝缘涂层（3d，且包覆有导热良好的硅胶套3e，以实现与圆柱形电池⑷间的电绝缘。支撑筋3f沿高度方向将其平均分隔为3〜5个小段。支撑筋3f的主要作用是支撑和强化管腔，使其在受到挤压时不发生变形。腔体3g为液体工质流经的通道。[0016]蛇形扁管⑶包覆的硅胶套㈤与圆柱形电池⑷之间为紧配合，由于硅胶套3e具有弹性，能够保证蛇形扁管3与圆柱形电池4间紧密接触，从而减小传热热阻。[0017]进一步的，这种紧配合能够保证蛇形扁管3夹持住圆柱形电池4，且不会因为震动或热变形而松动或掉落。[0018]液体工质由入口⑴进入分配联箱⑵，分配联箱⑵和汇集联箱⑸具有均压作用，保证液体工质均匀流入每个蛇形扁管3，蛇形扁管3对圆柱形电池4进行间接接触冷却。液体工质由蛇形扁管⑶进入汇集联箱5，由出口⑹流出。[0019]流体分配联箱2，蛇形扁管⑶管壁和汇集联箱5的材质均为密度较小的铝合金材料。[0020]液体冷却工质包括质量配比为1:1的乙二醇和水混合液，能够与铝合金相容的制冷剂。[0021]工质流经蛇形扁管（3的过程中吸收并带走圆柱形电池4在充放电过程中产生的热量，实现对圆柱形电池4的间接接触冷却。附图说明[0022]图1为本发明电池模块的俯视示意图。[0023]图2为本发明电池模块的整体结构示意图。[0024]图3为本发明的单根蛇形扁管结构示意图。[0025]图4为本发明的单根蛇形扁管截面形状示意图。[0026]1入口、2分配联箱、3蛇形扁管、4圆柱形电池、5汇集联箱、6出口、3a蛇形扁管入口、3b蛇形扁管出口、^管壁、况电绝缘涂层、3e硅胶套、沉支撑筋、3g腔体。具体实施方式[0027]为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图，对本发明进行进一步说明。[0028]如图1、图2所示，一种蛇形扁管液体冷却电池模块，液体工质由左端的入口⑴进入分配联箱2，分配联箱2和汇集联箱⑸具有均压作用，保证液体工质均匀流入每个蛇形扁管3，蛇形扁管3对圆柱形电池⑷进行间接接触冷却，液体工质由蛇形扁管⑶进入汇集联箱5，由出口⑹流出。[0029]其中液体冷却工质包括质量配比为1:1的乙二醇和水混合液，能够与铝合金长期相容，且在冬季低温-30°C也不会凝固的制冷剂。[0030]其中入口（1靠近电池模块底部位置，出口⑹靠近电池模块的顶部位置。该布置方式可以保证液体工质流经电池模块内部时，能够将内部的气体及时带出，而不会积聚在电池模块内造成传热恶化。[0031]其中分配联箱（2和汇集联箱5的液体流动截面积比蛇形扁管的流动截面积大很多，具有均压作用，能够保证液体工质均匀分配至每个蛇形扁管3。[0032]如图1，图2和图3所示，分配联箱⑵与蛇形扁管一端作为蛇形扁管入口3相连接，汇集联箱5与另一端作为蛇形扁管出口％相连接。蛇形扁管3将圆柱形电池⑷分成若干排，构成一种串并联的冷却布置方式。[0033]如图4所示，一种蛇形扁管液体冷却电池模块，蛇形扁管⑶为多层结构，管壁3c外表面包覆有电绝缘涂层3d和硅胶套3e，实现与圆柱形电池⑷的电绝缘。同时硅胶套3e具有弹性，可以保证蛇形扁管与圆柱形电池紧密接触，从而减小传热热阻。[0034]需要指出的是，以上所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。故凡依本发明专利申请范围所述的方法所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

权利要求：1.一种蛇形扁管液体冷却电池模块，其特征在于，包括入口（D、分配联箱（2、蛇形扁管⑶、汇集联箱⑸、圆柱形电池⑷、出口⑹；分配联箱2和汇集联箱⑸均为板型空腔箱体结构，在一侧的下部设有入口（1，在汇集联箱5的一侧上部设有出口（6，分配联箱2和汇集联箱⑸板型相对且平行，在分配联箱⑵和汇集联箱⑸之间设有多个蛇形扁管⑶和多个圆柱形电池⑷，多个圆柱形电池⑷按阵列排布，圆柱形电池⑷按正三角形的形式排列;每个蛇形扁管⑶的一端与分配联箱2的一侧面A固定连通，分配联箱2侧面A为分配联箱2侧面面积相对最大的一侧面，每个蛇形扁管3的另一端与汇集联箱5的一侧面B固定连通，汇集联箱5的侧面B为汇集联箱⑸侧面面积最大的一侧面;每一圆柱形电池⑷均被其两侧的两个蛇形扁管3所包住夹持;在沿液体工质走向，与分配联箱2A侧面平行排列的第一列每相邻的两圆柱形电池4之间的均设有并行的两蛇形扁管3，紧贴固定在一起，然后在垂直于分配联箱2侧面A的方向上遇到第二列的一圆柱形电池后两并行的蛇形扁管3分开并将该圆柱形电池包覆加持，再在第三列的两个相邻的两圆柱形电池之间再并行紧贴固定在一起，依次类推，直到汇集联箱⑸的侧面B;蛇形扁管⑶为弯曲的薄壁腔体结构。2.按照权利要求1所述的一种蛇形扁管液体冷却电池模块，其特征在于，与分配联箱2侧面A相贴或紧邻的一列圆柱形电池，以及与汇集联箱5侧面B相贴或紧邻的一列圆柱形电池，与单个蛇形扁管⑶的接触面的角度在50°〜60°之间；而中间其他列每个圆柱形电池⑷被包覆夹持时，单个蛇形扁管⑶与圆柱形电池⑷接触面的角度在1〇〇。〜120。之间。3.按照权利要求1所述的一种蛇形扁管液体冷却电池模块，其特征在于，蛇形扁管3厚度即与分配联箱2侧面A平行的方向为1〜4mm，蛇形扁管3的高度即圆柱形电池轴向高度方向为圆柱形电池4轴向高度的60%〜85%。4.按照权利要求1所述的一种蛇形扁管液体冷却电池模块，其特征在于，且为多层结构;蛇形扁管3为多层结构，自内部腔体¾向外依次为管壁3c、电绝缘涂层3d、硅胶套3e，在腔体3g内设有支撑筋3f，支撑筋3f与厚度方向一致。5.按照权利要求4所述的一种蛇形扁管液体冷却电池模块，其特征在于，工作时，流体分配联箱2，蛇形扁管⑶管壁和汇集联箱⑸的材质均为密度较小的铝合金材料。6.按照权利要求1所述的一种蛇形扁管液体冷却电池模块，其特征在于，工作时，液体走向，液体工质由入口⑴进入分配联箱2，分配联箱⑵和汇集联箱⑸具有均压作用，保证液体工质均匀流入每个蛇形扁管3，蛇形扁管3对圆柱形电池⑷进行间接接触冷却；液体工质由蛇形扁管03进入汇集联箱5，由出口（6流出。7.按照权利要求1所述的一种蛇形扁管液体冷却电池模块，其特征在于，液体冷却工质包括质量配比为1:1的乙二醇和水混合液。

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