一种电池包及用电装置的制作方法

1.本发明实施例涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池包及用电装置。


背景技术：

2.当前，世界各国都在积极研发电动汽车。电动汽车电池系统作为电动汽车的三大核心技术之一，其安全性、续航能力和充电效率将直接影响到电动汽车的整车性能与行驶安全。
3.动力电池包的高倍率充放电性能逐渐成为获得车企认可与选择的关键因素之一，而温度对电池的充放电性能有较大的影响。因此，设计合理的热管理系统让动力电池包工作在合适的温度下对其性能和寿命至关重要，同时对电池的安全性能有非常重要的作用。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本发明实施例提供一种电池包及用电装置，以提高电池散热效率，延长电池的使用寿命。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种电池包，包括箱体和设于所述箱体内的若干个并排叠置的电芯单体，所述箱体包括:箱子本体、衬板及水冷板，所述箱子本体包括具有开口的收容腔，所述收容腔用于容置所述若干个电芯单体，所述衬板集成于所述收容腔的底部，所述衬板上设有导热孔，所述水冷板集成于所述收容腔的底部，所述水冷板设于所述箱子本体和所述衬板之间，所述水冷板内设有水冷通道，所述水冷通道具有进液口和出液口，所述水冷通道在所述水冷板内弯折延伸。
6.本技术实施例的技术方案中，通过将水冷板集成于所述箱子本体和衬板之间，以提高箱体的强度和刚度。另外，通过水冷通道及导热孔的设置，可控制电芯的温升，提高电池包的散热效率，有利于延长电池包的循环寿命。
7.在一些实施例中，所述衬板上与每一所述电芯单体相对应位置处均设有所述导热孔，所述水冷板内与每一所述电芯单体相对应位置处均设有所述水冷通道。根据电芯单体的位置及尺寸布置水冷通道及导热孔，可准确控制电芯的温升，进一步提高电池包的散热效率，从而延长电池包的循环寿命。
8.在一些实施例中，所述收容腔底部和所述水冷板的二者之一设有凸起，另一者设有凹槽，所述凹槽用于收容所述凸起。通过凹槽和凸起的设置，可实现水冷板的快速定位，方便水冷板的安装。
9.在一些实施例中，所述水冷板通过粘结胶层与所述收容腔的底部粘结，所述衬板焊接于所述收容腔的底部，以加强箱体的机械强度以及刚度。
10.在一些实施例中，所述粘结胶层为结构胶，以进一步加强所述水冷板与所述箱子本体的连接，加强所述水冷板的结构强度，减小因所述水冷板的形变而导致流场不均匀，导热不良的问题。
11.在一些实施例中，所述衬板焊接于所述收容腔的底部，以将水冷板固定于箱子本
体和衬板之间，加强箱体的机械强度。
12.在一些实施例中，所述水冷板上分别设有与所述进液口连接的入口接头和与所述出液口连接的出口接头，所述箱子本体上设有供与所述入口接头连接的进水管道通过的进水口，所述箱子本体上还设有供与所述出口接头连接的出水管道通过的出水口，以使冷却水能进水水冷通道。
13.在一些实施例中，所述若干个电芯单体通过导热硅胶固定于所述衬板，以增强所述水冷板与所述电芯之间的换热。
14.在一些实施例中，所述集成水冷电池模组还包括绝缘件，所述绝缘件设于所述若干个电芯单体与所述衬板之间。
15.在一些实施例中，相邻所述电芯单体之间设有导热硅胶，以增强电芯单体之间的换热。
16.在一些实施例中，所述箱子本体及所述衬板均由钢材料制成，和/或所述水冷板由铝材料制成，和/或所述箱子本体一体成型，箱子本体为钢材料可以增强所述箱体的强度及刚度，水冷板为铝材料以减轻所述箱体的重量，提高水冷板的导热，箱子本体一体成型以提高所述箱子本体的密封性，同时有效减少了零部件的使用，节约了生产成本，简化了下箱子本体的制造工艺步骤，减少了生产时间，提升了生产效率。
17.第二方面，本技术实施例提供了一种电池包，其包括上述实施例中的集成水冷电池模组。
18.第三方面，本技术实施例提供了一种用电装置，其包括上述实施例中的电池包，所述电池包用于提供电能。
19.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本技术一实施例中集成水冷电池模组的结构示意图；
22.图2是图1所示的集成水冷电池模组的爆炸示意图；
23.图3是图2所示的集成水冷电池模组中箱体的爆炸示意图；
24.图4是图1所示的集成水冷电池模组的局部剖视图。
25.具体实施方式中的附图标号如下：
26.电池包1，箱体100，电芯单体200，绝缘件300；
27.箱子本体10，收容腔101，凸起11，进水口12，出水口13；
28.水冷板20，凹槽21，
29.衬板30，导热孔31，第一孔口32，第二孔口33；
30.入口接头40，出口接头50，上盖60，加强筋结构70。
具体实施方式
31.为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”/“连接于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“底部”、“下部”、“向后”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技术和简化描述，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发明的限制。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。
32.在本技术实施例的描述中，术语“若干个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“若干组”指的是两组以上(包括两组)。
33.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。
34.此外，下面所描述的本技术不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
35.此外，下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
36.目前，从市场形势的发展来看，动力电池包的应用越加广泛。动力电池包不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池包应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。
37.本发明人注意到，现有的电池包中水冷方案分为两种，一种是传统水冷方式：例如在水冷板上粘贴导热垫，水冷板通过导热垫与电芯接触，但水冷板无法根据电芯位置调节冷却效果，需要通过额外的保温措施来调整电芯温差，结构复杂。另一种是ctp(无模组动力电池模组包)的底部水冷：例如，直接使用箱体框架集成水冷板，但此方案只适用于铝箱体，而铝强度较低，且单价成本更高，在高强度工况及低成本要求下无法使用此方案。
38.为提高箱体的强度、缓解电芯发热的问题，申请人研究发现，可采用钢板结构的箱体框架，将水冷板集成于箱子底部，以提高箱体的强度，再合理设计热管理系统，从而有效改善电池发热的问题，提高电芯的循环寿命。
39.本技术实施例公开的电池包可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本技术公开的电池包等组成该用电装置的电源系统，这样，有利于缓解电池发热影响电池的使用寿命的问题。
40.请一并参阅图1-图3，本技术实施例提供的电池包1包括箱体100和设于所述箱体100内的若干个并排叠置的电芯单体200。具体地，所述箱体100包括箱子本体10、水冷板20及衬板30，所述箱子本体10包括具有开口的收容腔101，所述收容腔101用于容置所述若干个电芯单体200，所述水冷板20集成于所述收容腔101的底部，且所述水冷板20设于所述箱子本体10和所述衬板30之间，所述水冷板20内设有水冷通道，所述水冷通道具有进液口和出液口，所述水冷通道在所述水冷板20内弯折延伸，所述衬板30集成于所述收容腔的底部，
所述衬板30上设有导热孔31。
41.所述水冷通道在所述水冷板内弯折延伸，有利于充分提高通道的利用率，尽可能的使水冷通道覆盖水冷板，工作状态下，向所述水冷通道内输送冷却水，冷却水在水冷通道内循环流动，当电芯的温度过高时可有效带走电芯的热量，而当外界温度较低时，也可起到隔绝低温的作用。
42.可以理解，所述水冷通道可以采用任意弯折方式，可以为直线型弯折，也可以为曲线型弯折。所述水冷通道的延伸区域可覆盖整个水冷板，或至少覆盖装配电芯的区域，以实现较好的导热和保温效果。
43.需要说明的是，所述水冷板20底部的大小尽可能覆盖整个收容腔101的底部，从而使得所述水冷通道可延伸的区域更大，散热效果越好。
44.本技术实施例将水冷板集成于所述箱子本体和衬板之间，提高了箱体的强度及刚度，并可通过水冷通道及导热孔的设置，以控制所述电池包的温升，提高了电池包的循环寿命。
45.在一些实施例中，为增大冷却水的流经路径，所述进液口和所述出液口位于所述水冷板20的同一侧。
46.在一些实施例中，所述衬板30上与每一所述电芯单体200相对应位置处均设有所述导热孔31，所述水冷板20内与每一所述电芯单体200相对应位置处均设有所述水冷通道。从而可通过所述电芯单体的位置及尺寸调整所述水冷通道的位置及导热孔的大小，以准确控制所述电池包的温升，进一步提高电池包的散热效率，从而延长其循环寿命。
47.需要说明的是，上述的调整是指，在事先知道电芯单体尺寸及安装位置的前提下，可以对应制作水冷板及衬板，方便根据电芯单体的尺寸及安装位置布置水冷通道及导热孔的大小。
48.在一些实施例中，为方便所述水冷板20的安装，所述收容腔101的底部和所述水冷板20的二者之一设有凸起，另一者设有凹槽，所述凹槽用于收容所述凸起。在本技术实施例中，所述收容腔101的底部设有凸起11，所述水冷板20上设有凹槽21，所述凸起11收容于所述凹槽21，从而实现所述水冷板20与所述箱子本体10的快速定位。
49.可以理解，为使所述水冷板的定位更为准确，所述凸起的数量大于或等于2，所述凹槽的数量和所述凸起的数量一一对应。
50.在一些实施例中，为减轻所述箱体100的重量，所述凹槽21贯穿所述水冷板20。
51.在一些实施例中，所述水冷板20通过粘结胶层与所述收容腔的底部粘结，所述衬板30焊接于所述收容腔的底部。进一步地，所述粘结胶层为结构胶。结构胶层的设置可以加强所述水冷板20与所述箱子本体10的连接，减小因所述水冷板20的形变而导致流场不均匀，导热不良的问题。所述焊接方式可采用点焊或弧焊等，从而提高了所述箱体100的机械强度及刚度，同时也可提高所述水冷板20的平整性。
52.需要说明的是，上述的结构胶是指强度高(压缩强度》65mpa，钢-钢正拉粘接强度》30mpa，抗剪强度》18mpa)，能承受较大荷载，且耐老化、耐疲劳、耐腐蚀，在预期寿命内性能稳定，适用于承受强力的结构件粘接的胶粘剂。
53.在一些实施例中，上述结构胶可以省略，例如，直接通过将所述衬板30焊接于所述收容腔的底部，从而将所述水冷板20固定于所述箱子本体10和所述衬板30之间，同样也可
增强所述箱体100的机械强度。
54.在一些实施例中，请参阅图2和图3，所述水冷板20上分别设有与所述进液口连接的入口接头40和与所述出液口连接的出口接头50。所述入口接头40用于连接进水管道，所述出口接头50用于连接出水管道，所述箱子本体10上分别设有供所述进水管道和所述出水管道穿过的进水口12和出水口13，以使冷却水能进入水冷通道。
55.对于上述的水冷通道，例如，上述的水冷板包括第一板和第二板，其中，第一板上成型有水冷凹槽，所述水冷凹槽在第一板上弯折延伸，第二板焊接于第一板，使第一板和第二板之间形成所述水冷通道。
56.可以理解，第一板和第二板的尺寸大致相同，从而使得第二板盖设并焊接于第一板后，二者之间可形成上述的水冷通道。
57.在一些实施例中，请参阅图3，为方便所述入口接头40和出口接头50的安装，所述衬板30上设有供所述入口接头40和出口接头50穿过的第一孔口32和第二孔口33。
58.在一些实施例中，所述衬板30的尺寸与所述收容腔101底部的尺寸相当，也即，所述衬板30的尺寸尽量完全覆盖所述收容腔101的底部。
59.在一些实施例中，所述水冷板20及所述衬板30共同构成热管理系统。为进一步加强电芯的散热，所述若干个电芯单体200通过导热硅胶(图未示)固定于所述衬板30。具体地，所述导热硅胶完全覆盖所述若干个电芯单体200的底部，从而使得热管理系统和电芯单体之间充满导热硅胶，这样确保热管理系统和电芯单体之间单一物质导热而没有空隙影响导热效果，同时在震动工况下适当的压缩量使液冷系统和电芯存在相对位移的情况下，依然能保持有一定的压缩量，这样既可以使得液冷系统和电芯之间没有空隙，保证散热效果和散热的均匀性，同时也不至于在压缩量过大的情况下对电芯或是液冷系统造成损害。
60.在一些实施例中，为保证散热的均匀性，相邻所述电芯单体200之间也设有导热硅胶。
61.需要说明的是，上述导热硅胶是以有机硅胶为主体，添加填充料、导热材料等高分子材料，混炼而成的硅胶，通过空气中的水份发生缩合反应放出低分子引起交联固化，而硫化成高性能弹性体，具有较好的导热、电绝缘性能，并具有优异的防潮、抗震、耐电晕、抗漏电性能和耐化学介质性能，可持续使用在-60～280℃且保持性能，不溶胀并且对大多数金属和非金属材料具有良好的粘接性。
62.在一些实施例中，所述电池包1还包括绝缘件300，所述绝缘件300设于所述电芯单体200和所述衬板30之间。在本技术实施例中，所述绝缘件300为绝缘条，所述绝缘条的数量为多个，多个所述绝缘条间隔设置。
63.在一些实施例中，所述箱子本体10及所述衬板30由钢材料制成，和/或所述水冷板20由铝材料制成，和/或所述箱子本体10一体成型。所述箱子本体10为钢材料，可以增强所述箱体100的强度及刚度。所述水冷板20的材质为铝，例如，al6061，从而可以减轻所述箱体100的重量，同时铝的导热性也较好，可促进电芯单体的散热。所述箱子本体10一体成型，以提高所述箱子本体10的密封性，另外，一体成型的设置，有效减少了零部件的使用，节约了生产成本，简化了下箱体的制造工艺步骤，减少了生产时间，提升了生产效率。其中，箱子本体10具有多种一体成型方式，例如压铸成型等等，本技术在此不做限制。
64.在一些实施例中，所述箱体100还包括上盖60，所述上盖60盖合于所述收容腔101
的开口，以将所述若干个电芯单体200封闭于所述箱体100内。
65.在一些实施例中，请参阅图4，为方便所述箱体100的拆卸，所述上盖60和所述箱子本体10固定的方式可采用螺栓连接。
66.在一些实施例中，为加强所述箱体100的强度，所述箱子本体10的底部还设有加强筋结构70，所述加强筋结构70包括与所述箱子本体10相连的多个加强梁，通过加强梁的设置，增加了箱子本体10的结构强度，使所述箱体100具有更强的结构强度，能够避免电池包1在生产操作中的变形，提升了电池模组的防护等级。
67.本技术实施例还提供一种用电装置，包括上述的电池包1，所述电池包1用于提供电能。
68.上述用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
69.与现有技术相比较，本技术实施例提供的一种电池包及用电装置，通过将水冷板集成于所述箱子本体和衬板之间，以提高箱体的强度及刚度。另外，通过电芯单体的位置及尺寸调整水冷通道的位置及导热孔的大小，以准确控制电芯单体的温升，提高了电池包的循环寿命。
70.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种电池包，包括箱体和设于所述箱体内的若干个并排叠置的电芯单体，其特征在于，所述箱体包括:箱子本体，包括具有开口的收容腔，所述收容腔用于容置所述若干个电芯单体；衬板，集成于所述收容腔的底部，所述衬板上设有导热孔；水冷板，集成于所述收容腔的底部，所述水冷板设于所述箱子本体和所述衬板之间，所述水冷板内设有水冷通道，所述水冷通道具有进液口和出液口，所述水冷通道在所述水冷板内弯折延伸。2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述衬板上与每一所述电芯单体相对应位置处均设有所述导热孔；所述水冷板内与每一所述电芯单体相对应位置处均设有所述水冷通道。3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述收容腔底部和所述水冷板的二者之一设有凸起，另一者设有凹槽，所述凹槽用于收容所述凸起。4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述水冷板通过粘结胶层与所述收容腔的底部粘结；所述衬板焊接于所述收容腔的底部。5.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于，所述粘结胶层为结构胶。6.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述衬板焊接于所述收容腔的底部。7.根据权利要求1至6任一项所述的电池包，其特征在于，所述水冷板上分别设有与所述进液口连接的入口接头和与所述出液口连接的出口接头；所述箱子本体上设有供与所述入口接头连接的进水管道通过的进水口，所述箱子本体上还设有供与所述出口接头连接的出水管道通过的出水口。8.根据权利要求7所述的电池包，其特征在于，所述若干个电芯单体通过导热硅胶固定于所述衬板。9.根据权利要求8所述的电池包，其特征在于，还包括绝缘件；所述绝缘件设于所述若干个电芯单体与所述衬板之间。10.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，相邻所述电芯单体之间设有导热硅胶。11.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述箱子本体及所述衬板均由钢材料制成；和/或所述水冷板由铝材料制成；和/或所述箱子本体一体成型。12.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求书1至11任一项所述的电池包；所述电池包用于提供电能。

技术总结
本发明实施例涉及电池技术领域，公开了一种电池包及用电装置，电池包包括箱体和设于箱体内的若干个并排叠置的电芯单体，箱体包括:箱子本体、衬板及水冷板，箱子本体包括具有开口的收容腔，收容腔用于容置若干个电芯组；衬板集成于收容腔的底部，衬板上设有导热孔；水冷板集成于收容腔的底部，水冷板设于箱子本体和衬板之间，水冷板内设有水冷通道，水冷通道在水冷板内弯折延伸。通过上述方式，直接将水冷板集成于箱子本体和衬板之间，以提高箱体的强度和刚度，另外，通过水冷通道及导热孔的设置，可控制电芯单体的温升，提高电池包的散热效率，有利于延长电池包的循环寿命。有利于延长电池包的循环寿命。有利于延长电池包的循环寿命。


技术研发人员：罗文超 孙阳阳
受保护的技术使用者：宁德时代新能源科技股份有限公司
技术研发日：2022.01.12
技术公布日：2023/7/25