一种配套圆柱形电芯高效率电池冷板、液冷组件以及电池包的制作方法

1.本专利涉及化学电池冷板技术领域，尤其用于圆柱型电池配套热管理电池冷板领域。


背景技术：

2.随着人们出行及体验感要求的驱动下，汽车行业消费者对整车加速提速快、电池快充时间短、续航里程长、冬天冷启动无忧等需求，越发明显，从而对对单车电池pack提出了高能量密度，高安全性、高散热及低温快加热等技术要求。目前圆柱型电芯电池热管理核心部件-电池冷板，市面上采用的均为蛇型管冷板，蛇形冷板布置于相邻电芯之间，冷板和电芯通过接触的圆柱面局部进行热交换。
3.现有技术的结构方式存在缺点：
4.传统电芯间应用冷板，如某车型采用的圆柱形电芯的冷板，冷板采用蛇形延伸形状，如中国专利：电池水冷板(cn107171037b)，此种冷板的缺点和不足如下：
5.1、圆柱电芯和冷板接触为圆弧局部，未能整体圆柱面进行接触，接触面积过小，换热效率弱，系统反馈慢。
6.2、电池冷板流道单一，内部工作介质单一，调温特性比较受限。
7.3、圆柱电芯固定方式需用专用固定架进行固定。
8.4、电芯直径偏大时，换热需要加大时，电芯中间热量无法快速进行差异化调整。


技术实现要素：

9.为解决上述问题，本发明提出一种配套圆柱形电芯高效率电池冷板，该电池冷板可提高圆柱电芯的散热效率，可作为电芯支架，具有对圆柱电芯减震抗暴的作用。
10.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
11.在第一个技术方案中，一种配套圆柱形电芯高效率电池冷板，包括主板体，该主板体上设有若干个用于容纳圆柱电池的插槽，每一所述插槽的外边缘均具有设置在主板体内部的流体腔室，所述主板体内部还具有设置在主板体内部的且用于向流体腔室供液的供液液路、以及设置在主板体内部的且用于流体腔室回液的回液液路。
12.在第一个技术方案中，作为优选的，所述插槽的外边缘的顶部具有插接凸起，所述插槽的外边缘的底部具有与插接凸起形状匹配的插接凹槽。
13.在第一个技术方案中，作为优选的，所述主板体为上板和下板组成的分体式结构，所述上板的顶面对应插槽的外边缘处设置有插接凸起，所述下板底部对应插槽的外边缘处设置有插接凹槽。
14.在第一个技术方案中，作为优选的，所述上班包括上板主延伸板，主体延伸板对应插槽处向上曲形弯折形成环形的第一弯折部，所述第一弯折部远离上板主延伸板一侧水平延伸，所述第一弯折部远离上板主延伸板一端向上弯折形成环形的第一延伸部，第一延伸部的顶面还具有弯折形成的环形的第二延伸部，且第二延伸部的外径小于第一延伸部的外
径，第一延伸部和第二延伸部的过渡处形成环形台阶结构。
15.在第一个技术方案中，作为优选的，所述下板包括下板主延伸板，所述下板主延伸板对应插槽处向下弯折形成环形的第三延伸部，所述第三延伸部远离下板主延伸板的末端向内曲形弯折形成环形的第二弯折部，第二弯折部远离第三延伸部的末端向上弯折形成环形的第四延伸部，所述第四延伸部远离第二弯折部的末端向内曲形弯折形成第三弯折部，所述第三弯折部远离第四延伸部的末端向上弯折形成第五延伸部；
16.当所述上板和下板组装后，所述下板的第五延伸部的部分外环面密封连接在第一延伸部的部分外环面，使第一弯折部、第三延伸部、第二弯折部、第四延伸部、第三弯折部和部分第五延伸部围合成流体腔室。
17.在第一个技术方案中，作为优选的，所述第四延伸部的内径和第五延伸部的内径之差等于第二延伸部厚度的2倍。
18.在第一个技术方案中，作为优选的，所述主板体为上板和下板有多个，且多个所述下板叠放连接或分体式设置。
19.在第一个技术方案中，作为优选的，所述插槽有若干组，每一组插槽均具有若干个插槽，使得所述主板体上设置阵列式布置的插槽；
20.每一组所述插槽中，多个插槽的流体腔室依次通过主板体内部设置的连接管体依次连接；
21.所述主板体还设有进液口、出液口、连接进液口以及多组插槽的流体腔室的分液管、连接出液口以及多组插槽的流体腔室的集液管。
22.在第二个技术方案中，液冷组件，使用多个如第一个技术方案中所述的配套圆柱形电芯高效率电池冷板，当多个所述电池冷板垂向叠放时，所述相邻两个电池冷板中，下层的电池冷板的插接凸起插装在上层电池冷板的插接凹槽中，使相邻的两个电池冷板通过插接凸起和插接凹槽相互装配。
23.在第三个技术方案中，电池包，使用如第二个技术方案中的液冷组件。
24.使用本发明的有益效果是：
25.1、本电池冷板采用环形的插槽，对应插槽外部设置流体腔室，使得冷板的换热面在100％覆盖圆柱电芯外壁面，换热效率高。
26.2、电池冷板由于其结构上的设计，当多个电池冷板叠放形成叠片式结构时，每一电池冷板分别可单独设置一种传热介质，多片电池冷板可实现多通道独立运行，在一些方案中不同层电池冷板可导入不同的传热介质，可针对圆柱电池的运行状态和运行特性独立设计传热介质的冷却或加热方案。
27.3、叠片式设置的电池冷板零件单一，但适配性强，可以按需进行多层单元的选择；对应其他规格的电池仅需改变插槽的尺寸即可实现快速电池冷板的快速设计。
28.4、电池冷板由于使用环形包围的形式固定圆柱电池，可直接作为电支架，无需外加支架。
29.5、由于电池冷板采用上板和下板分层设计，其流体腔室为金属板材弯折形成，由于金属板材具有较好的溃缩性，当发生碰撞时，相邻电池挤压强度大，可通过金属板材溃缩达到一定的减震效果，即可实现防止起火和爆炸的效果。
附图说明
30.图1为本发明配套圆柱形电芯高效率电池冷板的轴侧示意图。
31.图2为本发明配套圆柱形电芯高效率电池冷板的俯视图。
32.图3为图2中沿a-a面的剖视图。
33.图4为图3中b部局部放大图。
34.图5为两个主板体拼接状态的局部剖视图。
35.图6为本发明配套圆柱形电芯高效率电池冷板一个可以改变的实施例的示意图。
36.图7为本发明配套圆柱形电芯高效率电池冷板第二个可以改变的实施例的示意图。
37.附图标记包括：
38.10-主板体，11-上板，111-上板主延伸板，112-第一弯折部，113-第一延伸部，114-第二延伸部，12-下板，121-下板主延伸板，122-第三延伸部，123-第二弯折部，124-第四延伸部，125-第三弯折部，126-第五延伸部，13-分液管，14-液冷环，15-连接管体，16-集液管，20-进液口，30-出液口，40-插槽；10a-第一主板体，10b-第二主板体；m-流体腔室。
具体实施方式
39.为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。
40.实施例1
41.本实施例中的电池冷板以水冷为例，再其他实施例中，冷却水可替代为其他冷却介质、冷却流体等。
42.如图1-图5所示，本实施例提出一种配套圆柱形电芯高效率电池冷板，包括主板体10，该主板体10上设有若干个用于容纳圆柱电池的插槽40，每一插槽40的外边缘均具有设置在主板体10内部的流体腔室m，主板体10内部还具有设置在主板体10内部的且用于向流体腔室m供液的供液液路、以及设置在主板体10内部的且用于流体腔室m回液的回液液路。
43.具体的，如图1、图2所示，插槽40有若干组，每一组插槽40均具有若干个插槽40，使得主板体10上设置阵列式布置的插槽40；每一组插槽40中，多个插槽40的流体腔室m依次通过主板体10内部设置的连接管体15依次连接；主板体10还设有进液口20、出液口30、连接进液口20以及多组插槽40的流体腔室m的分液管13、连接出液口30以及多组插槽40的流体腔室m的分液管13。电池冷板有4个。以一个电池冷板为例，主板体10的一侧设置有进液口20，另一个设置有出液口30，主板体10主体为长方形，主板体10上设置有6组插槽40，每一组插槽40包括直线设置的12个插槽40单体，插槽40的外缘具有设置液冷环14，液冷环14的内部为设置在主板体10内部的流体腔室m，在同一组插槽40中，相邻的两个插槽40通过主板体10内部设置的连接管体15，使得每一组插槽40中的12个插槽40内部的流体腔室m依次连通，进液口20和6组插槽40通过分液管13连通，类似的，出液口30和6组插槽40的末端也通过另一组分液管13进行连接。
44.在冷却液通过进液口20进入到主板体10内部后，通过前部的分液管13分液后分别进入到6组插槽40中的流体腔室m中，经过流体腔室m液冷环14的实体结构与插槽40内的圆
柱电池进行换热，最终冷却液经过后部的集液管16汇集后由出液口30排出。
45.如图3、图4所示，插槽40的外边缘的顶部具有插接凸起，插槽40的外边缘的底部具有与插接凸起形状匹配的插接凹槽。
46.具体的，主板体10为上板11和下板12组成的分体式结构，上板11的顶面对应插槽40的外边缘处设置有插接凸起，下板12底部对应插槽40的外边缘处设置有插接凹槽。
47.上班包括上板主延伸板111，主体延伸板对应插槽40处向上曲形弯折形成环形的第一弯折部112，第一弯折部112远离上板主延伸板111一侧水平延伸，第一弯折部112远离上板主延伸板111一端向上弯折形成环形的第一延伸部113，第一延伸部113的顶面还具有弯折形成的环形的第二延伸部114，且第二延伸部114的外径小于第一延伸部113的外径，第一延伸部113和第二延伸部114的过渡处形成环形台阶结构。
48.下板12包括下板主延伸板121，下板主延伸板121对应插槽40处向下弯折形成环形的第三延伸部122，第三延伸部122远离下板主延伸板121的末端向内曲形弯折形成环形的第二弯折部123，第二弯折部123远离第三延伸部122的末端向上弯折形成环形的第四延伸部124，第四延伸部124远离第二弯折部123的末端向内曲形弯折形成第三弯折部125，第三弯折部125远离第四延伸部124的末端向上弯折形成第五延伸部126；
49.当上板11和下板12组装后，下板12的第五延伸部126的部分外环面密封连接在第一延伸部113的部分外环面，使第一弯折部112、第三延伸部122、第二弯折部123、第四延伸部124、第三弯折部125和部分第五延伸部126围合成流体腔室m。
50.本实施例中的，第二弯折部123和第四延伸部124的过渡处为圆弧过渡。第四延伸部124的内径和第五延伸部126的内径之差等于第二延伸部114厚度的2倍。
51.如图5所示，以2个电池冷板为例，当上方的第一主板体10a和下方的第二主板体10b拼接组装时。下方的第二主板体10b顶部的第二延伸部114插入到第一主板体10a第四延伸部124内环面处，此时下方的第二主板体10b顶部的第二延伸部114的外环面和第一主板体10a第四延伸部124内环抵接。在第一主板体10a和第二主板体10b拼接组装时，第二主板体10b的第二延伸部114可由第二弯折部123和第四延伸部124的连接圆弧环面进行导向，导入到第四延伸部124的内环面处。
52.另外需要说明的是，第五延伸部126的作用，第五延伸部126作为封闭流体腔室m的主要板材，其可以采用焊接的形式连接于第一延伸部113的内环面，并且当第一主板体10a和第二主板体10b拼接组装时，其整体外漏部分如第一弯折部112、第三延伸部122、第二弯折部123等多个连接处或外延展面均为弧形的面或弧形过渡，避免靠近插槽40部分液冷环14的外表面具有锐角。
53.上述的实施例1为电池冷板的一个实施例，在其他实施例中，电池冷板还可以采用非拼装式。如电池冷板为叠片式时，还可以采用第一主板体10a和第二主板体10b在接触处焊接固定的连接方式，以保证稳定性和整体强度。
54.在多个电池冷板共同使用时，可以在一层电池冷板使用一种冷却介质，即多个电池冷板使用不同的冷却介质。例如，在圆柱电池中部使用导入系数较高的冷却介质。同时，冷却介质也可以采用不同的驱动单元产生不同的流速。
55.由于电池冷板采用上板11和下板12分层设计，其流体腔室m为金属板材弯折形成，由于金属板材具有较好的溃缩性，当发生碰撞时，相邻电池挤压强度大，可通过金属板材溃
缩达到一定的减震效果，即可实现防止起火和爆炸的效果。本实施例中主板体10为铝或铝合金材料制成，其具有导热效果好、质轻、溃缩性能好的优点。
56.另外需要说明的是，集液管16、分液管13、连接管体15均可采用上板11和下板12拼接形成的流道形式，由于集液管16、分液管13、连接管体15结构较为简单，因此无需赘述。
57.实施例2
58.本实施例中，液冷组件，使用多个如实施例1中的配套圆柱形电芯高效率电池冷板，当多个电池冷板垂向叠放时，相邻两个电池冷板中，下层的电池冷板的插接凸起插装在上层电池冷板的插接凹槽中，使相邻的两个电池冷板通过插接凸起和插接凹槽相互装配。多个电池冷板可以叠放，也可以采用间隔设置，在多个电池冷板叠防时可焊接加以固定。
59.同时，本实施例还提出一种电池包，使用如上述的液冷组件。
60.实施例3
61.本实施例中的电池冷板以实施例1中的电池冷板为基础，该实施例将实施例1中的电池冷板的装配结构做出调整，具体如下，主板体为上板11和下板12有多个，且多个所述下板12叠放连接或分体式设置。
62.如图6所示，本实施例中，可电池冷板可采用1个上板11和多个下板12的组合，其中下部的下板12的第五延伸部126插装在上部下板12的第四延伸部124的外环面，然后上部的下板12和下部的下板12连接处焊接形成流体腔室m。
63.如图7所示，在一些情况中，如电池的中部发热量较小，不需要设置电池冷板提供散热效果，可将对应电池中部的位置发热量较小处取消一些下板12，使得电池冷板形成中部间隔设置的形式。
64.以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本专利的保护范围。

技术特征：
1.一种配套圆柱形电芯高效率电池冷板，其特征在于：包括主板体，该主板体上设有若干个用于容纳圆柱电池的插槽，每一所述插槽的外边缘均具有设置在主板体内部的流体腔室，所述主板体内部还具有设置在主板体内部的且用于向流体腔室供液的供液液路、以及设置在主板体内部的且用于流体腔室回液的回液液路，所述插槽的外边缘的顶部具有插接凸起，所述插槽的外边缘的底部具有与插接凸起形状匹配的插接凹槽。2.根据权利要求1所述的配套圆柱形电芯高效率电池冷板，其特征在于：所述主板体为上板和下板组成的分体式结构，所述上板的顶面对应插槽的外边缘处设置有插接凸起，所述下板底部对应插槽的外边缘处设置有插接凹槽。3.根据权利要求2所述的配套圆柱形电芯高效率电池冷板，其特征在于：所述上班包括上板主延伸板，主体延伸板对应插槽处向上曲形弯折形成环形的第一弯折部，所述第一弯折部远离上板主延伸板一侧水平延伸，所述第一弯折部远离上板主延伸板一端向上弯折形成环形的第一延伸部，第一延伸部的顶面还具有弯折形成的环形的第二延伸部，且第二延伸部的外径小于第一延伸部的外径，第一延伸部和第二延伸部的过渡处形成环形台阶结构。4.根据权利要求3所述的配套圆柱形电芯高效率电池冷板，其特征在于：所述下板包括下板主延伸板，所述下板主延伸板对应插槽处向下弯折形成环形的第三延伸部，所述第三延伸部远离下板主延伸板的末端向内曲形弯折形成环形的第二弯折部，第二弯折部远离第三延伸部的末端向上弯折形成环形的第四延伸部，所述第四延伸部远离第二弯折部的末端向内曲形弯折形成第三弯折部，所述第三弯折部远离第四延伸部的末端向上弯折形成第五延伸部；当所述上板和下板组装后，所述下板的第五延伸部的部分外环面密封连接在第一延伸部的部分外环面，使第一弯折部、第三延伸部、第二弯折部、第四延伸部、第三弯折部和部分第五延伸部围合成流体腔室。5.根据权利要求4所述的配套圆柱形电芯高效率电池冷板，其特征在于：所述第四延伸部的内径和第五延伸部的内径之差等于第二延伸部厚度的2倍。6.根据权利要求2所述的配套圆柱形电芯高效率电池冷板，其特征在于：所述主板体为上板和下板有多个，且多个所述下板叠放连接或分体式设置。7.根据权利要求1所述的配套圆柱形电芯高效率电池冷板，其特征在于：所述插槽有若干组，每一组插槽均具有若干个插槽，使得所述主板体上设置阵列式布置的插槽；每一组所述插槽中，多个插槽的流体腔室依次通过主板体内部设置的连接管体依次连接；所述主板体还设有进液口、出液口、连接进液口以及多组插槽的流体腔室的分液管、连接出液口以及多组插槽的流体腔室的集液管。8.液冷组件，使用多个如权利要求2-7任一项所述的配套圆柱形电芯高效率电池冷板，其特征在于：当多个所述电池冷板垂向叠放时，所述相邻两个电池冷板中，下层的电池冷板的插接凸起插装在上层电池冷板的插接凹槽中，使相邻的两个电池冷板通过插接凸起和插接凹槽相互装配。9.电池包，其特征在于：使用如权利要求8所述的液冷组件。

技术总结
本专利涉及化学电池冷板技术领域，一种配套圆柱形电芯高效率电池冷板，包括主板体，该主板体上设有若干个用于容纳圆柱电池的插槽，每一插槽的外边缘均具有设置在主板体内部的流体腔室，主板体内部还具有设置在主板体内部的且用于向流体腔室供液的供液液路、以及设置在主板体内部的且用于流体腔室回液的回液液路，插槽的外边缘的顶部具有插接凸起，所述插槽的外边缘的底部具有与插接凸起形状匹配的插接凹槽，该电池冷板可提高圆柱电芯的散热效率，可作为电芯支架，具有对圆柱电芯减震抗暴的作用。的作用。的作用。


技术研发人员：张振文
受保护的技术使用者：湖北雷迪特冷却系统股份有限公司
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/7/12