CN105811046A - 一种电池模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池模组，包括电池箱、单体电池及导热层，其中，电池箱具有空腔，电池箱顶壁及底壁上均开设有通孔；单体电池设置于空腔内，且单体电池的两端分别从电池箱顶壁及底壁上的通孔伸出并与通孔密封配合；导热层由相变材料制成，填充于空腔中并与电池箱的内壁及单体电池的外侧壁紧密接触；上述的电池模组，导热层直接与单体电池接触，接触热阻低，传热效率高，能够有效的对电池箱内的单体电池进行散热，同时电池箱对导热层形成包裹保护结构，而单体电池穿过导热层对导热层形成骨架支撑，两者配合能够保护导热层免受损害，延长其使用寿命，使其能够持续稳定的起到良好的散热作用。

Description

一种电池模组
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池模组。
背景技术
随着能源危机以及环境污染问题的日趋严重，运用较为清洁的电力替代常规的化石燃料作为汽车能源已经成为一种重要的发展方向，已经受到越来越多的关注。电池技术作为电动汽车的关键技术之一，电池使用寿命及运行时的稳定程度都会直接影响电动汽车的稳定性及安全性。
电池模组一般包括多个单体电池，因此，在使用过程中，各个单体电池产生的热量会积聚在电池模组内部，使电池模组温度升高，如果产生的热量不能及时地散出，会导致电池模组局部温度升高，这对电池模组中单体电池的性能、电池模组整体的使用寿命造成严重的影响，严重时可能因为局部热失控，而引起起火、爆炸。
现有技术中，有一种冷却方式为相变材料冷却，利用相变材料高潜热来储蓄电池产生的热量，然后将热量从相变材料中散出达到散热的目的，这种冷却方式均温效果好，能够有效的降低电池模组内各单体电池间的温差，传热性能好，散热效率高，结构简单，成本低廉，容易生产制造，因此具有较为广阔的运用前景。但是目前的相变材料冷却方式还存在一些问题，要么将相变材料充灌至夹层中，使夹层与电池模组接触，但是夹层与电池模组之间存在较大的接触热阻，传热效率低，且不便于生产制造，要么使相变材料直接与电池模组接触，降低了接触热阻，提高了传热效率，但是又没有对相变材料形成有效可靠的保护支撑，导致自身强度较低的相变材料在电池模组运行过程中容易受到损害，寿命低，不利于对电池模组进行持续稳定的散热。
因此，如何改善电池模组的冷却结构，使其结构简单，便于生产制造，散热效率高，且具有较长的寿命，能够持续稳定的发挥作用，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电池模组，以达到使其冷却结构简单，便于生产制造，散热效率高，且具有较长的寿命，能够持续稳定的发挥作用的目的。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案：
一种电池模组，包括：
电池箱，具有空腔，所述电池箱顶壁及底壁上均开设有通孔；
单体电池，设置于所述空腔内，且所述单体电池的两端分别从所述电池箱顶壁及底壁上的所述通孔伸出并与所述通孔密封配合；
导热层，由相变材料制成，填充于所述空腔中并与所述电池箱的内壁以及所述单体电池的外侧壁紧密接触。
优选地，所述电池箱包括顶盖以及下箱体，所述顶盖与所述下箱体围成所述空腔，所述顶盖与所述下箱体的底壁上开设有所述通孔。
优选地，所述下箱体的外侧壁上设置有散热翅片。
优选地，所述下箱体的外侧壁包括四个表面，每个所述表面的四个角处均设置有立柱，所述立柱的高度不小于所述散热翅片的高度。
优选地，所述下箱体的底壁上设置有定位安装支架，所述定位安装支架围绕所述通孔设置，所述单体电池通过所述定位安装支架固定于所述空腔内。
优选地，所述电池箱内设置有多个单体电池，与之对应的，所述定位安装支架也设置有多个且多个所述定位安装支架之间相互连接形成网格状结构。
优选地，还包括控温组件，所述控温组件包括控制器、温度传感器、加热装置以及降温装置；所述温度传感器与所述控制器的信号输入端相连，用于检测所述电池模组或者所述单体电池的温度；所述控制器的信号输出端分别与所述加热装置以及所述降温装置相连；所述降温装置设置于所述电池模组外部，所述加热装置设置于所述电池箱内并紧贴于所述单体电池的外侧壁。
优选地，所述降温装置包括风扇。
优选地，所述加热装置包括接线端子以及电阻丝，所述电阻丝缠绕在所述单体电池上并通过所述接线与所述控制器相连。
优选地，还包括风道支架，所述风道支架为中空框体，设置于所述电池模组底壁外侧，所述风道支架的侧壁上设置有至少两个通风槽。
从上述技术方案可以看出，本发明提供的电池模组，包括电池箱、单体电池以及导热层，其中，电池箱具有空腔，电池箱顶壁及底壁上均开设有通孔；单体电池设置于空腔内，且单体电池的两端分别从电池箱顶壁及底壁上的通孔伸出并与通孔密封配合；导热层由相变材料制成，填充于空腔中并与电池箱的内壁以及单体电池的外侧壁紧密接触；上述的电池模组，填充在电池箱内由相变材料制成的导热层直接与单体电池接触，接触热阻低，传热效率高，能够有效的对电池箱内的单体电池进行散热，同时电池箱对导热层形成包裹保护结构，而单体电池穿过导热层对导热层形成骨架支撑，两者配合能够对导热层形成有效的保护及支撑，避免导热层在电池模组运行时受到损害，延长其使用寿命，使其能够持续稳定的起到良好的散热作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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。
图1为本发明实施例提供的电池模组的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的电池模组的导热层的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电池模组的下箱体的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的电池模组的顶盖的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的电池模组的下箱体的内部安装结构示意图；
图6为本发明实施例提供的电池模组的定位安装支架的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的电池模组中的电阻丝对单体电池螺旋缠绕的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的电池模组中的电阻丝对单体电池成排缠绕时的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的电池模组的风道支架的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种电池模组，以达到使其冷却结构简单，便于生产制造，散热效率高，且具有较长的寿命，能够持续稳定的发挥作用的目的。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，图1为本发明实施例提供的电池模组的结构示意图，图2为本发明实施例提供的电池模组的导热层的结构示意图。
本发明实施例提供的一种电池模组，包括电池箱2、单体电池1以及导热层。
其中，电池箱2作为框架，起到支撑保护其内部件的作用，具有空腔，电池箱2顶壁及底壁上均开设有通孔；单体电池1设置于空腔内，且单体电池1的两端分别从电池箱2顶壁及底壁上的通孔伸出并与通孔密封配合；导热层由相变材料制成，填充于空腔中并与电池箱2的内壁以及单体电池1的外侧壁紧密接触。
与现有技术相比，本发明实施例提供的电池模组，填充在电池箱2内由相变材料制成的导热层直接与单体电池1接触，接触热阻低，传热效率高，能够有效的对电池箱2内的单体电池1进行散热，同时电池箱2对导热层形成包裹保护结构，而单体电池1穿过导热层对导热层形成骨架支撑，两者配合能够对导热层形成有效的保护及支撑，避免导热层在电池模组运行时受到损害，延长其使用寿命，使其能够持续稳定的起到良好的散热作用。
电池箱2可以采用多种结构，比如上下对称的扣合状结构，或者由上盖、下盖以及中空筒状框架围成，在本发明实施例中，请参阅图3和图4，图3为本发明实施例提供的电池模组的下箱体的结构示意图，图4为本发明实施例提供的电池模组的顶盖的结构示意图，电池箱2包括顶盖21以及下箱体22，顶盖21与下箱体22围成空腔，顶盖21与下箱体22的底壁上开设有通孔；上述的电池箱2结构简单，便于制作，在电池模组的制作过程中，先将单体电池1固定于下箱体22中，然后向下箱体22中灌注相变材料，在相变材料凝固形成导热层之前，将顶盖21扣合在下箱体22上，由于此时的相变材料还未凝固，可以在调整单体电池1位置，使其便于与顶盖21上的通孔配合的同时，避免单体电池1与相变材料之间出现缝隙，保证单体电池1与相变材料凝固形成的导热层能够紧密接触。
为了提高下箱体22的散热效果，尽快将导热层中的热量导出，在本发明实施例中，下箱体22的外侧壁上设置有散热翅片4，散热翅片4既可以与下箱体22为一体结构，也可以作为一个独立的配件可拆卸地安装在下箱体22上。
电动汽车动力电池一般由多个上述的电池模组构成，为了避免在组装过程中，电池模组之间发生相互碰撞导致散热翅片4受损，影响散热效果，在本发明实施例中，下箱体22的外侧壁包括四个表面，每个表面的四个角处均设置有立柱5，立柱5的高度不小于散热翅片4的高度，这样，在将多个电池模组组装为电动汽车动力电池时，两个相邻的电池模组上的立柱5相互抵触，避免散热翅片4之间接触碰撞，造成损伤，同时，由于立柱5的存在，能够使两个相邻的电池模组之间形成风道，进一步提高散热效率。
单体电池1可以通过多种方式安装于下箱体22中，在本发明实施例中，请参阅图5和图6，图5为本发明实施例提供的电池模组的下箱体的内部安装结构示意图，图6为本发明实施例提供的电池模组的定位安装支架的结构示意图，下箱体22的底壁上设置有定位安装支架6，定位安装支架6围绕通孔设置，单体电池1通过定位安装支架6固定于空腔内，从图中可以看出，定位安装支架6为圆环形，其中心孔与下箱体22底壁上的通孔对齐，当然，定位安装支架6也可以采用其他的结构和设置位置，比如可以设置于下箱体22的中部，固定于下箱体22的侧壁上。
电池箱2内往往需要设置多个单体电池1，这时就需要多个定位安装支架6对单体电池1进行固定，但是逐个去安装定位安装支架6，使其上的中心孔去找准下箱体22底壁上的通孔又会大大增加安装时间，而且很繁琐，为了解决上述问题，进一步优化上述技术方案，在本发明实施例中，电池箱2内设置有多个单体电池1，与之对应的，定位安装支架6也设置有多个且多个定位安装支架6之间相互连接形成网格状结构，通过将多个定位安装支架6连接起来形成一个整体的网格状结构，在安装时，将其整个放入，并只要使两个定位安装支架6上的中心孔与相对应的通孔对齐即可使所有的定位安装支架6均保持对齐，这样就大大缩减了安装定位安装支架6的时间，使操作变得简单易行。
电池模组在严寒条件下会出现容量降低的问题，还容易出现电池模组内部温度不均的现象，因此，在本发明实施例中，电池模组还包括控温组件，控温组件包括控制器、温度传感器、加热装置以及降温装置；温度传感器与控制器的信号输入端相连，用于检测电池模组或者单体电池1的温度；控制器的信号输出端分别与加热装置以及降温装置相连；降温装置设置于电池模组外部，加热装置设置于电池箱2内并紧贴于单体电池1的外侧壁。这样，在低温环境中启动电池模组时，可以通过控温组件中的加热装置对各单体电池1进行加热，使其达到合适的温度释放电池容量，工作一段时间后，单体电池1自身也释放出热量，这时电池模组内部温度上升，这时温度传感器将采集到的温度数据发送至控制器，控制器根据这一数据调整电阻丝7的功率或者停止加热；当电池模组内的温度过高时，控制器启动降温装置加快散热，在由相变材料构成的导热层散热的基础上，对电池模组进行二次散热，提高电池模组的散热效率，保证电池模组的正常工作。
降温装置可以采用多种结构。比如液冷、风冷等等，在本发明实施例中，为了简化结构，便于制造，降温装置包括风扇，风扇可以安装于电池模组的底面、侧面、顶面等位置。
进一步地，加热装置可以为电阻丝或者碳纤维发热光缆，在本发明实施例中，加热装置包括接线端子8以及电阻丝7，电阻丝7缠绕在单体电池1上并通过接线与控制器相连。请参阅图7和图8，图7为本发明实施例提供的电池模组中的电阻丝对单体电池螺旋缠绕的结构示意图，图8为本发明实施例提供的电池模组中的电阻丝对单体电池成排缠绕时的结构示意图，图7和图8展示了电阻丝7的两种不同的缠绕方式，图7中为电阻丝7逐个对单体电池1进行螺旋缠绕，这种方式使电阻丝7与单体电池1的整个外侧壁均能够接触，能够均匀加热，加热效果较好，但是制作起来较为复杂繁琐，而图8中为电阻丝7对整排的单体电池1整体缠绕，这种方式制作简单，但是只能够和单体电池1外侧壁部分接触，难以实现均匀加热，加热效果较差。
为了提升电池模组底部的散热效率，在本发明实施例中，请参阅图9，图9为本发明实施例提供的电池模组的风道支架的结构示意图，电池模组还包括风道支架3，风道支架3为中空框体，设置于电池模组底壁外侧，风道支架3的侧壁上设置有至少两个通风槽，这样，通过风道支架3将电池模组架空，空气可以自至少两个通风槽中流通带走热量，从而提高散热效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电池模组，其特征在于，包括：
电池箱(2)，具有空腔，所述电池箱(2)顶壁及底壁上均开设有通孔；
单体电池(1)，设置于所述空腔内，且所述单体电池(1)的两端分别从所述电池箱(2)顶壁及底壁上的所述通孔伸出并与所述通孔密封配合；
导热层，由相变材料制成，填充于所述空腔中并与所述电池箱(2)的内壁以及所述单体电池(1)的外侧壁紧密接触。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电池箱(2)包括顶盖(21)以及下箱体(22)，所述顶盖(21)与所述下箱体(22)围成所述空腔，所述顶盖(21)与所述下箱体(22)的底壁上开设有所述通孔。
3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述下箱体(22)的外侧壁上设置有散热翅片(4)。
4.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，所述下箱体(22)的外侧壁包括四个表面，每个所述表面的四个角处均设置有立柱(5)，所述立柱(5)的高度不小于所述散热翅片(4)的高度。
5.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述下箱体(22)的底壁上设置有定位安装支架(6)，所述定位安装支架(6)围绕所述通孔设置，所述单体电池(1)通过所述定位安装支架(6)固定于所述空腔内。
6.根据权利要求5所述的电池模组，其特征在于，所述电池箱(2)内设置有多个单体电池(1)，与之对应的，所述定位安装支架(6)也设置有多个且多个所述定位安装支架(6)之间相互连接形成网格状结构。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电池模组，其特征在于，还包括控温组件，所述控温组件包括控制器、温度传感器、加热装置以及降温装置；所述温度传感器与所述控制器的信号输入端相连，用于检测所述电池模组或者所述单体电池(1)的温度；所述控制器的信号输出端分别与所述加热装置以及所述降温装置相连；所述降温装置设置于所述电池模组外部，所述加热装置设置于所述电池箱(2)内并紧贴于所述单体电池(1)的外侧壁。
8.根据权利要求7所述的电池模组，其特征在于，所述降温装置包括风扇。
9.根据权利要求7所述的电池模组，其特征在于，所述加热装置包括接线端子(8)以及电阻丝(7)，所述电阻丝(7)缠绕在所述单体电池(1)上并通过所述接线与所述控制器相连。
10.根据权利要求1-6任一项所述的电池模组，其特征在于，还包括风道支架(3)，所述风道支架(3)为中空框体，设置于所述电池模组底壁外侧，所述风道支架(3)的侧壁上设置有至少两个通风槽。
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