一种蛇形扁管液体冷却电池模块制造技术

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。本发明专利技术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。

A serpentine flat tube liquid cooling cell module

The utility model relates to a snake shaped flat tube liquid cooling battery module, which belongs to the field of battery thermal management. It includes the inlet and the fluid distribution box on the left side, the snake shaped flat tube in the middle and the cylindrical battery, the right end of the junction box and the outlet. Distribution box and collection box ensure that liquid working fluid flow through every snake shaped flat tube and indirect contact cooling for cylindrical battery. The serpentine flat tube is electrically insulated from cylindrical batteries through electrical insulating coatings and silicone sleeves. The flat tube is squeezed into a snake shaped flat tube adapted to the shape of a cylindrical battery. Each of the two snake shaped tubes hold a row of cylindrical cells, which can effectively increase the cooling area of the cylindrical cell side, and obtain a uniform temperature distribution.

【技术实现步骤摘要】
一种蛇形扁管液体冷却电池模块
本专利技术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。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。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，且泵功消耗更小。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。上述的方案存在一定的不足：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；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；
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术所采取的技术方案为：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(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。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％，在保证对圆柱形电池(4)有效冷却的基础上达到节约材料和轻质化的目的。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。蛇形扁管壁(3c)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(4)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。蛇形扁管(3)包覆的硅胶套(3e)与圆柱形电池(4)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。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。液体工质由入口(1)进入分配联箱(2)，分配联箱(2)和汇集联箱(5)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(3)进入汇集联箱(5)，由出口(6)流出。流体分配联箱(2)，蛇形扁管(3)管壁和汇集联箱(5)的材质均为密度较小的铝合金材料。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。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。附图说明图1为本专利技术电池模块的俯视示意图。图2为本专利技术电池模块的整体结构示意图。图3为本专利技术的单根蛇形扁管结构示意图。图4为本专利技术的单根蛇形扁管截面形状示意图。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、3c管壁、3d电绝缘涂层、3e硅胶套、3f支撑筋、3g腔体。具体实施方式为了使本专利技术的技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图，对本专利技术进行进一步说明。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(1)进入分配联箱(2)，分配联箱(2)和汇集联箱(5)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(3)进入汇集联箱(5)，由出口(6)流出。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℃也不会凝固的制冷剂。其中入口(1)靠近电池模块底部位置，出口(6)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。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)。如图1，图2和图3所示，分配联箱(2)与蛇形扁管一端作为蛇形扁管入口3a相连接，汇集联箱(5)与另一端作为蛇形扁管出口3b相连接。蛇形扁管(3)将圆柱形电池(4)分成若干排，构成一种串并联的冷却布置方式。如图4所示，一种蛇形扁管液体冷却电池模块，蛇形扁管(3)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(4)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。需要指出的是，以上所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。故凡依本专利技术专利申请范围所述的方法所做的等效变化或修饰，均包括于本专利技术专利申请范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。...

【技术特征摘要】
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。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...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏国栋，曹磊，厉涛，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11