一种镶嵌式液冷板形式的软包电芯排布结构的制作方法

1.本实用新型属于动力电池零配件领域，尤其是涉及一种镶嵌式液冷板形式的软包电芯排布结构。


背景技术：

2.现有技术方案一般为软包电芯厚度堆叠方向为整车方向的x向或y向，液冷集成在箱体里或布置在箱体底部表面，实现液冷系统对电芯的热管理布置，集成在箱体里或布置在箱体底部表面的液冷系统，只能从电芯单侧实现热量传导，整个电池系统的热量分布相对不是很均匀；集成在箱体里的液冷系统，需要对箱体底部进行良好的防护，防止底部因外力引起液冷板失效。布置在箱体底部表面的液冷系统，要对液冷板进行支撑处理，占用电池包z向部分空间；集成在箱体或布置在箱体底部表面的液冷系统，液冷零部件相对较大，所涉及的模具、工装夹具等也相对较大，总体成本较大。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种镶嵌式液冷板形式的软包电芯排布结构，以解决现有技术热量分布相对不均匀、液冷板占用电池包z向部分空间、总体成本较大的问题。
4.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
5.一种镶嵌式液冷板形式的软包电芯排布结构，包括箱体、电芯模块、液冷板、金属侧板、金属压板、进口管、出口管、bdu模块和bms模块，箱体为顶端开口的矩形壳体结构，箱体内部沿着y轴方向的两端分别安装一个金属侧板，两个金属侧板之间安装若干液冷板，相邻的液冷板之间固接一个电芯模块，两个金属侧板上方且沿着x轴方向平行安装若干金属压板，每个液冷板的进口分别连通至进口管，每个液冷板的出口分别连通至出口管，进口管的进口端、出口管的出口端呈对角分布，且进口管位于出口管的下方，进口管和出口管均位于电芯模块的左方，且电芯模块和箱体左侧内壁之间设有间隙，所述间隙内壁分别安装bdu模块、bms模块。
6.进一步的，电芯模块包括三个电芯单元，三个电芯单元自上而下依次固接。
7.进一步的，电芯单元包括三个电芯和一个框架，框架为u型板结构，框架固定套接至三个电芯顶端。
8.进一步的，液冷板包括液冷管和基材，基材为矩形板结构，液冷管安装至基材内部，且液冷管的进口和出口均位于基材的外部，进口位于出口下方。
9.进一步的，金属压板为矩形板结构，每个金属压板两端分别与一个金属侧板顶端栓接，每个金属压板底面分别与电芯模块顶端、液冷板顶端固接。
10.进一步的，三个电芯单元之间通过结构胶胶粘，电芯和框架之间通过结构胶胶粘，每个金属压板底面分别与电芯模块顶端、液冷板顶端胶接，且通过结构胶胶粘。
11.相对于现有技术，本实用新型所述的一种镶嵌式液冷板形式的软包电芯排布结构
具有以下有益效果：
12.(1)本实用新型所述的一种镶嵌式液冷板形式的软包电芯排布结构，较现有技术，能够电芯两侧实现热量传导，整个系统的热量分布相对均匀，避免平铺式对液冷板箱体z向空间的影响，提高箱体的工艺制造性，降低零件复杂程度和模具成本，相对于平铺在箱体底部表面的液冷板，本实用新型的液冷板提高z向空间的利用率，液冷板成本较低且通用性强；液冷管为镶嵌式结构形式，该液冷板对电芯模块两端进行良好的热交换，从而可实现电芯模块相对较好的性能和寿命表现；串并联形式为每个液冷板之间为并联关系，且液冷管的冷却液进口、出口位置以及进口管、出口管位置均为低进高出的方式布置，提高降温效果。
13.(2)本实用新型所述的一种镶嵌式液冷板形式的软包电芯排布结构，每个电芯模块的两侧均有液冷板贴合，从而形成良好的热交换效果，电芯模块与液冷板集成后，通过两个金属侧板分别对电芯模块与液冷板进行y轴方向的夹紧，使液冷板能够更好与电芯模块贴合，并且能够防止振动和冲击，金属侧板与箱体拴接，金属压板放置在电芯模块和液冷板顶部，金属压板两端与金属侧板拴接固定，并且金属压板的底面与电芯模块、液冷板顶面胶粘固定，从而防止电芯模块和液冷板沿着z轴方向的冲击和振动。
附图说明
14.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
15.图1为本实用新型实施例所述的一种镶嵌式液冷板形式的软包电芯排布结构的爆炸示意图；
16.图2为本实用新型实施例所述的一种镶嵌式液冷板形式的软包电芯排布结构的示意图；
17.图3为本实用新型实施例所述的为电芯模块的示意图；
18.图4为本实用新型实施例所述的液冷管和基材的爆炸示意图；
19.图5为本实用新型实施例所述的液冷管和基材的剖视图；
20.图6为本实用新型实施例所述的液冷板、进口管和出口管的装配示意图。
21.附图标记说明：
[0022]1‑
箱体；2
‑
电芯模块；21
‑
电芯单元；211
‑
电芯；212
‑
框架；3
‑
液冷板；31
‑
液冷管；32
‑
基材；33
‑
进口；34
‑
出口；4
‑
金属侧板；5
‑
金属压板；6
‑
进口管；7
‑
出口管；8
‑
bdu模块；9
‑
bms模块。
具体实施方式
[0023]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0024]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示
或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0025]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0026]
名词解释：
[0027]
cnc：一般cnc加工通常是指计算机数字化控制精密机械加工，cnc加工车床、cnc加工铣床、cnc加工镗铣床等。
[0028]
3p9s：3个电芯并联，表示9个电芯串联。
[0029]
ctp：cell to pack，c:电芯p：电池包。
[0030]
ctp是以后电池包集成的方向(电芯直接集成电池包)，目前的方式是电芯先集成模组，然后模组再集成电池包。
[0031]
bms：电池管理系统(bms)为一套保护动力电池使用安全的控制系统，时刻监控电池的使用状态，通过必要措施缓解电池组的不一致性，为新能源车辆的使用安全提供保。
[0032]
bdu：battery disconnect unit，电池包断路单元，专为电池包内部设计，也是高压配电盒的一种。
[0033]
ctc：是cell to chassis的简称，可理解为ctp(cell to pack)的进一步延伸，其核心在于省去模组、打包过程，将电芯直接集成到汽车底盘上,实现更高程度集成化。
[0034]
如图1
‑
6所示，一种镶嵌式液冷板形式的软包电芯排布结构包括：箱体1、电芯模块2、液冷板3、金属侧板4、金属压板5、进口管6、出口管7、bdu模块8和bms模块9，箱体1为顶端开口的矩形壳体结构，箱体1内部沿着y轴方向的两端分别安装一个金属侧板4，两个金属侧板4之间安装若干液冷板3，相邻的液冷板3之间固接一个电芯模块2，两个金属侧板4(金属侧板4为矩形板结构，金属侧板4底端设置凸块，凸块上设有若干用于穿过螺栓的螺纹孔，凸块通过若干螺栓固接至箱体1内壁底面，金属侧板4用于从y轴方向压紧电芯模块2和液冷板3)上方且沿着x轴方向平行安装若干金属压板5，每个液冷板3的进口33分别连通至进口管6，每个液冷板3的出口34分别连通至出口管7，进口管6的进口端、出口管7的出口端呈对角分布，且进口管6位于出口管7的下方，进口管6和出口管7均位于电芯模块2的左方，且电芯模块2和箱体1左侧内壁之间设有间隙，所述间隙内壁分别安装bdu模块8、bms模块9，bms模块9从控有时也单独布置在箱体1后端空余空间或整车中央通道与箱体1随型所预留的空间，以实现高压连接和低压线束连接的简洁，bdu模块8、bms模块9均为现有技术也就不再加以赘述，电芯211平放堆叠排布，液冷板3竖放，实现镶嵌式液冷板3形式的电芯211排布结构的达成；适用于有液冷需求、使用两端出极耳的电芯211排布，且更适用于ctp或ctc方案；液冷管31为镶嵌式结构形式，该液冷板3对电芯模块2两端进行良好的热交换，从而可实现电芯模块2相对较好的性能和寿命表现；串并联形式为每个液冷板3之间为并联关系，且液冷
管31的冷却液进口33、出口34位置以及进口管6、出口管7位置均为低进高出的方式布置；在此排布结构中，通过串并数计算和电芯模块2尺寸调整，可实现电连接较少较短且能够自行绕回，降低方案排布复杂度，提高空间利用率；
[0035]
如图3所示，电芯模块2包括三个电芯单元21，三个电芯单元21自上而下依次固接，电芯单元21包括三个电芯211和一个框架212，框架212为u型板结构，框架212固定套接至三个电芯211顶端，三个电芯211在框架212底端沿着x轴方向依次排布，并使用胶粘工艺实现贴合连接，形成3p9s的电芯模块2；
[0036]
如图4
‑
5所示，液冷板3包括液冷管31和基材32，基材32为矩形板结构，液冷管31安装至基材32内部，且液冷管31的进口33和出口34均位于基材32的外部，进口33位于出口34下方，基材32通常为铝基板，液冷管31通常为铜管，基材32通过cnc(为现有技术不再加以赘述)加工后，将折弯成型后的液冷管焊接或粘接在液冷板基材中；
[0037]
如图1
‑
2所示金属压板5为矩形板结构，每个金属压板5两端分别与一个金属侧板4顶端栓接，每个金属压板5底面分别与电芯模块2顶端、液冷板3顶端固接，每个电芯模块2的两侧均有液冷板3贴合，从而形成良好的热交换效果，电芯模块2与液冷板3集成后，通过两个金属侧板4分别对电芯模块2与液冷板3进行y轴方向的夹紧，使液冷板3能够更好与电芯模块2贴合，并且能够防止振动和冲击，金属侧板4与箱体1拴接，金属压板5放置在电芯模块2和液冷板3顶部，金属压板5两端与金属侧板4拴接固定，并且金属压板5的底面与电芯模块2、液冷板3顶面胶粘固定，从而防止电芯模块2和液冷板3沿着z轴方向的冲击和振动；
[0038]
如图1
‑
5所示，三个电芯单元21之间通过结构胶胶粘，电芯211和框架212之间通过结构胶胶粘，每个金属压板5底面分别与电芯模块2顶端、液冷板3顶端胶接，且通过结构胶胶粘。
[0039]
本实用新型的原理：箱体1一般在y向的空间在尺寸为1400mm左右，如选用100mm左右宽度的电芯单元21，y向尺寸可排布十二个电芯单元21，如此，y向电芯的排布一般要折合优化为偶数个数，如有必要可调整电芯单元21宽度实现偶数排布，另外在z向排布的电芯单元21要保证为奇数的并数厚度，如选用厚度为12mm的电芯单元21，按照三个电芯单元21为一并，其z向可排布三个并联数的电芯单元21数量，即九个电芯211，三个电芯单元21总厚约为108mm，此排布结合y、z向的布置，即可实现高压连接的自行绕回，能用到的铜排量相比现有技术显著减少并且能够很好的节省箱体1内部空间，使得连接简洁紧凑，电芯单元21堆叠后，进行极耳与铜排焊接、绝缘防护、灌胶等工艺流程(现有技术就不再加以赘述)，对高压连接及低压采集进行布置焊接，使用工装将堆叠后的电芯单元21与液冷板3贴合，通过结构胶、金属侧板4、金属压板5与箱体实现固定集成，工作人员将冷却液从进口管6注入，冷却液依次经过进口33、液冷管31、出口34后，最终从出口管7中流出。
[0040]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。