一种风冷电池模组的制作方法

1.本实用新型属于模组散热技术领域，涉及一种风冷电池模组。


背景技术：

2.目前随着新能源汽车行业的发展，其主要零部件电池系统的性能和安全问题越来越受到人们的重视。电池的好坏一方面决定着电动汽车的成本，另一方面决定着电动汽车的续驶里程，这两项也是新能源汽车是否能为广大消费者接受和迅速得到普及的关键因素。
3.锂离子电池因其优异的高能量密度、高循环寿命、宽工作温区和低自放电性能而被广泛的应用于各电子行业。尤其，被广泛的应用于无人飞机作为动力供给和能量储存系统。但是锂离子电池在其高倍功率作业以及在恶劣的工作环境中会产生巨大的热量，从而导致电池温度过高而影响其寿命及放电性能，严重的还会导致电池自燃或爆炸等重大危险事故发生。
4.为保证电池系统的安全和性能，对电池的冷却结构提出了更高的要求。现有的冷却方式包括风冷、液冷和直冷，其中较为常见的是风冷，风冷模式主要是强制冷风流经电池表面进行换热冷却。
5.但现有的电池模组一般并不集成风冷结构，需在外部重新设计单独的风道及风腔，独立的零部件增加了物料的数量及成本，同时在空间利用率上很低。即便集成了风冷结构，但现有的风冷结构是在箱体上开设进风口，气体通过风道进入箱体内部对电芯进行冷却，但冷却气体无法直接与电芯温度最高的中间部位接触，冷却效果较差。此外，电池模组的制作是由电芯组成，原有的电芯在电池模组中仅仅起到存储电量的作用，电芯排布在电池模组中最占用空间，无法合理利用电池模组的内部空间。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种风冷电池模组，其优势体现在：(1)提升了电池模组的集成程度，在空间利用率上有较大的优势，为后续系统设计提供了更优化的空间利用率，可满足不同客户的需求；(2)组成系统无需过多的零部件数量，降低系统的整体成本及生产售后的装配及维修成本，减少生产制造的复杂性；(3)散热通道的散热路径简单，直进直出，降低系统的背压值，降低对整车nvh的不利影响。
7.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
8.本实用新型提供了一种风冷电池模组，所述风冷电池模组包括箱体和位于箱体内的散热模块，所述散热模块包括并排设置的若干散热件，所述散热件包括散热板和位于散热板一侧边缘的散热槽，所述散热板的两个侧面上分别设置有电芯，所述散热槽具有镂空结构，多个所述散热件的所述散热槽在水平方向堆叠形成散热通道；
9.所述箱体对称的两侧壁上开设有通孔，所述通孔与散热通道的位置对应，外部风由所述箱体一侧壁的通孔进入所述箱体，穿过所述散热槽组成的散热通道，对所述电芯进
行风冷散热后由另一侧壁的通孔排出。
10.现有的电池模组形式有很多，只是电芯的堆叠，并不集成风冷的结构形式，系统在外部重新设计单独的风道及风腔，独立的零部件增加了物料的数量及成本，同时在空间利用率上很低。上下布局方式的散热风道对z向空间要求很高，随着市场的需求，电池系统的高度方向上客户要求越来越低，为适用新的模组散热需求，本实用新型提供了一种风冷结构的电池模组设计方案，其宏观优势体现在：(1)提升了电池模组的集成程度，在空间利用率上有较大的优势，为后续系统设计提供了更优化的空间利用率，可满足不同客户的需求；(2)组成系统无需过多的零部件数量，降低系统的整体成本及生产售后的装配及维修成本，减少生产制造的复杂性；(3)散热通道的散热路径简单，直进直出，降低系统的背压值，降低对整车的噪声、振动和声振粗糙度(以下简称nvh)的不利影响。
11.具体而言，本实用新型的核心实用新型点在于电池模组内部设计的散热模块，通过散热板和散热槽的结合形成了具有热管理功能的散热结构，散热板紧贴电芯的散热表面，通过散热板具备的导热性能，将电芯产生的热量传递到底部的散热槽，增大散热面积，结合风冷的热传导结构，外部的冷却风吹到由散热槽组成的散热通道，将电芯产生的绝大多数热量通过冷风带走。
12.需要说明的是，本实用新型提供的设计方案中不对电芯种类进行特殊限定和具体要求，其可以是软包电芯，也可以是方壳电芯，任意类型的电芯均可适用本实用新型提供的风冷散热方案。此外，本实用新型提供的设计方案也同样不对电池模组的规格进行特殊限定和具体要求，其可以是1p16s的电池模组，也可以是市场上标准的355电池模组和590电池模组，本实用新型提供的风冷散热方案可以配合市面上任意一种规格的电池模组，应用时可根据实际的空间按照任意方式去排布，也可根据实际空间布置应用于更长或者更宽的模组形式。
13.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述箱体包括箱体侧壁、顶盖和底板，所述顶盖和所述底板分别固定于所述箱体侧壁的顶部和底部。
14.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述箱体侧壁包括两个相对设置的侧板以及两个相对设置的端板，所述侧板和所述端板依次对接围合形成所述箱体侧壁。
15.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述电芯设有多个，多个所述电芯堆叠设置，多个所述电芯堆叠后，所述电芯的厚度一侧形成的堆叠面靠近所述侧板一侧。
16.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述端板与所述电芯平行，所述散热槽位于所述箱体内部的底层，所述端板下部开设有通孔，所述通孔位置与所述散热槽的位置对应。
17.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述端板与相邻的所述电芯之间设置有绝缘板，所述绝缘板下部开设有与所述通孔位置对应的通槽，所述通孔、所述通槽和所述散热通道依次紧密对接形成连续贯通的风道。
18.本实用新型中，每两个电芯由一块散热件组成一个独立模块，多个独立模块相互堆叠可以组装不同串数的模组结构。多个独立模块堆叠后，底部的散热槽形成风道腔体，散热腔体的结构可以根据实际散热需求进行调整，其长度也可以根据不同的堆叠串数进行调整。整个散热腔体的风冷路径可以是不同的路径形式，根据不同的仿真结果设计不同的结构形式。两侧壁上开设有通孔，形成外接的出风口和进风口，连接到外部的散热管路。通过
本实用新型提供的风冷电池模组，可以降低系统零部件的数量以及降低生产售后的成本。同时这种散热的结构形式可以有效的降低风阻及系统总成的高度，可根据不同的需求设计不同的风冷方案。
19.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述散热槽内设置有若干隔板，所述隔板将散热槽分隔为若干独立的空腔，所述散热槽依次堆叠后，相邻所述散热槽的空腔对接形成若干相互独立的散热通道。
20.本实用新型提供的风冷散热方案的热量传递路径是，电芯产生的热量通过散热板传递到底部的散热槽，随后热量进入底部散热槽形成的散热通道内腔，外部的冷风由端板的通孔进入散热通道内腔将热量带走。散热槽的空腔结构形式可以根据具体的散热需求进行适当调整，根据仿真结果调整散热面以增加散热的面积。此外，本实用新型在散热槽内设置若干隔板，增加了散热通道数量，提高了散热效率。
21.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述侧板靠近电芯的一侧设置有若干限位板，所述限位板将所述侧板内侧分隔为若干独立空间，每一所述独立空间分别固定一所述电芯的一端。
22.需要说明的是，本实用新型中电芯两端通过两侧的侧板固定，电芯和散热模块底面通过胶粘固定于箱体底部。
23.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述散热板和所述散热槽为一体式结构。
24.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述散热模块的材质为铝。
25.本实用新型通过在箱体内设置铝制的散热模块可以将电芯产生的热量带走，解决系统的热管理需求。同时，此种形式的结构简单，模组的组成物料无增加，同时可以省去系统独立的热管理散热结构，在设计成本、制造工时及难易程度方面有较大的优势。同时，利用散热通道形成的x方向散热可以解决模组的高度问题，在z方向上要比传统独立式的风冷结构需求更小的空间，系统在空间利用率上有较大的一个提升。此外，这种直进直出的风冷结构形式，既可以起到热管理的作用，同时也可以降低组成系统后的背压。
26.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
27.现有的电池模组形式有很多，只是电芯的堆叠，并不集成风冷的结构形式，系统在外部重新设计单独的风道及风腔，独立的零部件增加了物料的数量及成本，同时在空间利用率上很低。上下布局方式的散热风道对z向空间要求很高，随着市场的需求，电池系统的高度方向上客户要求越来越低，为适用新的模组散热需求，本实用新型提供了一种风冷结构的电池模组设计方案，其宏观优势体现在：(1)提升了电池模组的集成程度，在空间利用率上有较大的优势，为后续系统设计提供了更优化的空间利用率，可满足不同客户的需求；(2)组成系统无需过多的零部件数量，降低系统的整体成本及生产售后的装配及维修成本，减少生产制造的复杂性；(3)散热通道的散热路径简单，直进直出，降低系统的背压值，降低对整车nvh的不利影响。
28.本实用新型的核心实用新型点在于电池模组内部设计的散热模块，通过散热板和散热槽的结合形成了具有热管理功能的散热结构，散热板紧贴电芯的散热表面，通过散热板具备的导热性能，将电芯产生的热量传递到底部的散热槽，增大散热面积，结合风冷的热传导结构，外部的冷却风吹到由散热槽组成的散热通道，将电芯产生的绝大多数热量通过冷风带走。
附图说明
29.图1为本实用新型一个具体实施方式提供的风冷电池模组的爆炸图；
30.图2为本实用新型一个具体实施方式提供的风冷电池模组的热量传递示意图。
31.其中，1-侧板；2-端板；3-散热板；4-散热槽；5-绝缘板；6-电芯。
具体实施方式
32.需要理解的是，在本实用新型的描述中，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。
33.需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。
34.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
35.在一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种风冷电池模组，所述风冷电池模组如图1所示，包括箱体和位于箱体内的散热模块，所述散热模块包括并排设置的若干散热件，所述散热件包括散热板3和位于散热板3一侧边缘的散热槽4，所述散热板3两侧分别设置有电芯6，所述散热槽4具有镂空结构，所述散热槽4在水平方向堆叠形成散热通道；
36.所述箱体对称的两侧壁上开设有通孔，所述通孔与散热通道的位置对应，外部风由所述箱体一侧壁的通孔进入所述箱体，穿过所述散热槽4组成的散热通道，对所述电芯6进行风冷散热后由另一侧壁的通孔排出。
37.现有的电池模组形式有很多，只是电芯6的堆叠，并不集成风冷的结构形式，系统在外部重新设计单独的风道及风腔，独立的零部件增加了物料的数量及成本，同时在空间利用率上很低。上下布局方式的散热风道对z向空间要求很高，随着市场的需求，电池系统的高度方向上客户要求越来越低，为适用新的模组散热需求，本实用新型提供了一种风冷结构的电池模组设计方案，其宏观优势体现在：(1)提升了电池模组的集成程度，在空间利用率上有较大的优势，为后续系统设计提供了更优化的空间利用率，可满足不同客户的需求；(2)组成系统无需过多的零部件数量，降低系统的整体成本及生产售后的装配及维修成本，减少生产制造的复杂性；(3)散热通道的散热路径简单，直进直出，降低系统的背压值，降低对整车nvh的不利影响。
38.具体而言，本实用新型的核心实用新型点在于电池模组内部设计的散热模块，通过散热板3和散热槽4的结合形成了具有热管理功能的散热结构，散热板3紧贴电芯6的散热表面，通过散热板3具备的导热性能，将电芯6产生的热量传递到底部的散热槽4，增大散热
面积，结合风冷的热传导结构，外部的冷却风吹到由散热槽4组成的散热通道，将电芯6产生的绝大多数热量通过冷风带走。
39.需要说明的是，本实用新型提供的设计方案中不对电芯6种类进行特殊限定和具体要求，其可以是软包电芯6，也可以是方壳电芯6，任意类型的电芯6均可适用本实用新型提供的风冷散热方案。此外，本实用新型提供的设计方案也同样不对电池模组的规格进行特殊限定和具体要求，其可以是1p16s的电池模组(如图1所示)，也可以是市场上标准的355电池模组和590电池模组，本实用新型提供的风冷散热方案可以配合市面上任意一种规格的电池模组，应用时可根据实际的空间按照任意方式去排布，也可根据实际空间布置应用于更长或者更宽的模组形式。
40.进一步地，所述箱体包括箱体侧壁、顶盖和底板，所述顶盖和所述底板分别固定于所述箱体侧壁的顶部和底部。
41.进一步地，所述箱体侧壁包括两个相对设置的侧板1以及两个相对设置的端板2，所述侧板1和所述端板2依次对接围合形成所述箱体侧壁。
42.进一步地，所述电芯6堆叠后，所述电芯6的厚度一侧形成的堆叠面靠近所述侧板1一侧。
43.进一步地，所述端板2与所述电芯6平行，所述散热槽4位于所述箱体内部的底层，所述端板2下部开设有通孔，所述通孔位置与所述散热槽4的位置对应。
44.进一步地，所述端板2与相邻的所述电芯6之间设置有绝缘板5，所述绝缘板5下部开设有与所述通孔位置对应的通槽，所述通孔、所述通槽和所述散热通道依次紧密对接形成连续贯通的风道。
45.本实用新型中，每两个电芯6由一块散热件组成一个独立模块，多个独立模块相互堆叠可以组装不同串数的模组结构。多个独立模块堆叠后，底部的散热槽4形成风道腔体，散热腔体的结构可以根据实际散热需求进行调整，其长度也可以根据不同的堆叠串数进行调整。整个散热腔体的风冷路径可以是不同的路径形式，根据不同的仿真结果设计不同的结构形式。两侧壁上开设有通孔，形成外接的出风口和进风口，连接到外部的散热管路。通过本实用新型提供的风冷电池模组，可以降低系统零部件的数量以及降低生产售后的成本。同时这种散热的结构形式可以有效的降低风阻及系统总成的高度，可根据不同的需求设计不同的风冷方案。
46.进一步地，所述散热槽4内设置有若干隔板，所述隔板将散热槽4分隔为若干独立的空腔，所述散热槽4依次堆叠后，相邻所述散热槽4的空腔对接形成若干相互独立的散热通道。
47.如图2所示，本实用新型提供的风冷散热方案的热量传递路径是，电芯6产生的热量通过散热板3传递到底部的散热槽4，随后热量进入底部散热槽4形成的散热通道内腔，外部的冷风由端板2的通孔进入散热通道内腔将热量带走。散热槽4的空腔结构形式可以根据具体的散热需求进行适当调整，根据仿真结果调整散热面以增加散热的面积。此外，本实用新型在散热槽4内设置若干隔板，增加了散热通道数量，提高了散热效率。
48.进一步地，所述侧板1靠近电芯6的一侧设置有若干限位板，所述限位板将所述侧板1内侧分隔为若干独立空间，每一所述独立空间分别固定一所述电芯6的一端。
49.需要说明的是，本实用新型中电芯6两端通过两侧的侧板1固定，电芯6和散热模块
底面通过胶粘固定于箱体底部。
50.进一步地，所述散热板3和所述散热槽4为一体式结构。
51.进一步地，所述散热模块的材质为铝。
52.本实用新型通过在箱体内设置铝制的散热模块可以将电芯6产生的热量带走，解决系统的热管理需求。同时，此种形式的结构简单，模组的组成物料无增加，同时可以省去系统独立的热管理散热结构，在设计成本、制造工时及难易程度方面有较大的优势。同时，利用散热通道形成的x方向散热可以解决模组的高度问题，在z方向上要比传统独立式的风冷结构需求更小的空间，系统在空间利用率上有较大的一个提升。此外，这种直进直出的风冷结构形式，既可以起到热管理的作用，同时也可以降低组成系统后的背压。
53.申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。