[发明专利]一种穿管翅片式圆柱电池模组

说明书

本发明涉及电池热管理技术领域，尤其是一种穿管翅片式圆柱电池模组，包括电池套管、圆柱电池和翅片组，所述翅片组由若干平行排列的翅片组成，所述翅片上设有与电池套管相匹配的装配圆孔，所述电池套管垂直穿装在各翅片的装配圆孔上并与所述翅片配合，所述电池套管的内径与所述圆柱电池的外径相匹配，所述圆柱电池首尾串联连接安装在所述的电池套管内。本发明可以解决现有技术中水平布置串接成组的圆柱电池组的温度场分布不均匀、非特定区域局部过热的问题，该电池模组具有更高的比能量密度，可以兼顾良好的均温、控温性能与低成本、轻量化和工艺性的需求。

技术领域

本发明涉及电池热管理技术领域，具体领域为一种穿管翅片式圆柱电池模组。

背景技术

目前，电动汽车和储能系统的动力电池单体主要有圆柱电池、方形电池和软包电池等结构形式。圆柱卷绕式电池单体是最早、最成熟、最稳定的锂离子电池，生产工艺成熟，电池的标准化、一致性、安全性都很高，综合成本也较低，组装的电池模块能量密度高，在众多公司的电动汽车和储能系统中得到广泛应用。

圆柱电池的单体容量小，所需的单体数量很大，电池内部容易出现温差，需要加强散热管理以改善温度分布的均匀性。随着电池模块结构尺寸和能量密度的不断提高，由于受到成本、结构和可靠性的限制，电池模块的温度均匀性问题所面临的挑战也越来越大。过高或过低的环境温度都会影响锂电池的性能和寿命，因此夏季高温时要对电池系统进行冷却，冬季低温时要对电池系统进行加热，使电池处于适当的温度范围，以保证其安全性、使用效率和寿命。

对于电池模组来说，由于电池单体所处位置不同和个体差异，个别电池发热量大引起的局部温升并形成热电正反馈，可能导致更为严重的飞温和热失控。与传统的换热器或发热设备的散热系统不同的是，电池模组的热管理所面临的关键问题并不是散热或吸热，对于散热或吸热问题可以通过合理设置换热器来解决，而是要解决电池模组这种大规模、不均匀、单体能量密度低的发热系统的温度场分布不均匀问题，并且解决方案受到成本、结构和重量的严格限制。进一步地，电池模组的局部过热发生在非特定区域，热失控的过程是不确定性的，因而无法预先针对性地进行传热结构设计优化。

目前大多数对圆柱电池组内温度分布不均匀问题的研究，通常采用优化流场设计、增强介质传热和温度测控系统的解决方案，这些研究和技术方案大多没有区分位致温差和局部发热的区别，特别是很多方案由于在成本、重量、工艺性和可靠性方面的缺陷而难以实施。

因此，对于低能量密度的温度场不均匀问题和非特定区域的局部过热问题，需要有效提高传热效率，研究重点要将不均匀的发热控制在临界点以下，使之不能形成热电正反馈，才能有效地控制局部过热，更不会导致热失控。

相对于立式成组的圆柱电池组，水平布置、首尾串接的卧式电池组可以更充分高效地利用空间，实现更高的体积能量密度，但随之带来的问题是单位体积电池模组的发热功率也更大，需要研究与其相适应的电池模组的控制局部过热及均温控温方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种穿管翅片式圆柱电池模组，以解决现有技术中水平布置串接成组的圆柱电池组的温度场分布不均匀、非特定区域局部过热的问题,兼顾均温、控温性能与低成本、轻量化和工艺性的需求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种穿管翅片式圆柱电池模组，包括电池套管、圆柱电池和翅片组，所述翅片组由若干平行排列的翅片组成，所述翅片上设有与电池套管相匹配的装配圆孔，所述装配圆孔边沿处向外延伸形成翻边；所述电池套管垂直穿装在各翅片上的装配圆孔上并与所述翅片配合，所述电池套管的内径与圆柱电池的外径相匹配，每个所述电池套管内装有一个或多个所述圆柱电池；当所述电池套管内装有多个所述圆柱电池时，所述多个圆柱电池首尾串联连接安装。所述穿管翅片式圆柱电池模组还设有外壳。