CN109686892A - 电池模组、电池包、电动车及电网系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池模组，包括外壳、多个圆柱电芯和换热装置。外壳包括相对设置的第一面板和第二面板。多个圆柱电芯设于外壳内，并安装于第二面板并朝向第一面板延伸。换热装置安装于外壳内，换热装置包括多个换热板，换热板内填充有传热工质。本发明还提供具有该电池模组的电池包、电动车和电网系统。填充有传热工质的换热板能够快速吸收圆柱电芯充放电过程中产生的热量，并把热量均摊开来，以使电池模组的内部快速散热。另外，由于该电池模组能够快速散热，因此，能够避免电池包、电动车和电网系统因电池模组散热不足而影响正常使用或发生安全事故。

Description

电池模组、电池包、电动车及电网系统

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、电池包、电动车及电网系统。

背景技术

电池包是由多个电芯串并联组成电池模组，再由多个电池模组串并联组成一定电压和容量的电芯组，放在密闭的箱体内部形成的。电池包内的电芯在充放电过程中会产生热量，这些热量如果不能及时散发的话，轻则会影响电池包的使用，缩短电池包的寿命，重则甚至会发生安全事故。反之，电池包处于低温环境中，则会缩短寿命、充放电能力急剧下降，电池利用效率低下。因此，电池包内常设有换热装置，用以为电芯换热。但现有的换热、散热装置存在换热散热慢、散热不均、占用空间大等问题。另外，电池包的换热和散热也是目前电动车和电网系统产业的技术难题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种电池模组、电池包、电动车及电网系统，旨在解决上述至少一个技术问题。

为实现上述目的，本发明提出的电池模组，包括：

外壳，包括相对设置的第一面板和第二面板；

多个圆柱电芯，设于所述外壳内，安装于所述第二面板并朝向所述第一面板延伸；以及，

换热装置，安装于所述外壳内，所述换热装置包括多个换热板，所述换热板内具有热超导管路和冷媒通道，所述热超导管路中填充有传热工质，所述换热板用以为所述圆柱电芯换热。

优选地，多个所述换热板呈间隔排布，多个所述圆柱电芯排列形成多个电芯排，相邻的两所述换热板之间至少夹设一所述电芯排。

优选地，多个所述换热板均具有多条平行的热超导管路，所述热超导管路沿所述换热板的长度方向延伸，所述热超导管路两端封闭，所述热超导管路内填充有传热工质。

优选地，多个所述换热板均具有至少一条冷媒通道，所述冷媒通道沿所述换热板的长度方向延伸并将所述换热板的两端贯通，所述冷媒通道与所述热超导管路平行。

优选地，所述换热板的形状为平板形、波浪形、首尾相连的U形、首尾相连的V形或螺旋形，多个所述圆柱电芯排列形成多个电芯组，所述电芯组夹设于相邻的两所述换热板之间。

优选地，所述换热板呈波浪形设置，所述换热板包括多个波谷区域，所述波谷区域与所述圆柱电芯的侧壁贴合。

优选地，所述电池模组还包括多个柔性绝缘导热片，所述柔性绝缘导热片夹设于所述换热板与所述电芯之间。

本发明还提出一种电池包，包括至少两个呈层叠或并排设置的所述电池模组。

本发明还提出一种电动车，包括所述电池包。

本发明还提出一种电网系统，包括所述电池包，所述电网系统为智能电网系统、风电系统或太阳能系统。

本发明技术方案提供一种电池模组，包括外壳、多个圆柱电芯和换热装置。多个圆柱电芯和换热装置安装于外壳内。换热装置包括多个填充有传热工质的换热板。填充有传热工质的换热板具有吸热、传热速率快和均温性好的特点，能够快速吸收圆柱电芯充放电过程中产生的热量，并把热量均摊开来，以使电池模组的内部快速散热。本发明还提供具有该电池模组的电池包、电动车和电网系统，由于该电池模组能够快速散热，因此，能够避免电池包、电动车和电网系统因电池模组散热不足而影响正常使用或发生安全事故。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明电池模组一实施例的外部结构示意图；

图2A为本发明电池模组中换热板的一实施例的横截面示意图；

图2B为本发明电池模组中换热板的另一实施例的横截面示意图；

图2C为本发明电池模组中换热板的又一实施例的横截面示意图。

图3为本发明电池模组另一实施例的内部结构示意图；

图4为图1所示电池模组的内部结构示意图；

图5为图1所示电池模组中换热装置的结构示意图；

图6为发明电池模组又一实施例中换热装置的结构示意图；

图7为发明电池模组再一实施例中换热装置的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	电池模组	10	外壳
11	第一面板	111	沉头孔
				12	第二面板	20	电芯排
21	圆柱电芯	40	换热装置
				41	换热板	411	热超导管路
412	冷媒通道	412a	第一冷媒通道
				412b	第二冷媒通道	42	冷媒管道
421	连接管	43	波谷区域

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一组件，它可以直接在另一组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

另需要说明，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明实施例提出一种电池模组1，请参阅图1所示，所述电池模组1包括外壳10、多个圆柱电芯21和换热装置40。

外壳10包括相对设置的第一面板11和第二面板12。可以理解的是，外壳10用于保护圆柱电芯21，避免圆柱电芯21受到外部环境的碰撞和干扰。

多个圆柱电芯21设于外壳10内，安装于第二面板12并朝向第一面板11延伸。

换热装置40安装于外壳10内。换热装置40包括多个换热板41，换热板41内具有热超导管路411和冷媒通道412，所述换热板均具有多条平行的热超导管路，所述热超导管路411沿所述换热板的长度方向延伸，所述热超导管路411两端封闭，所述热超导管路内填充有传热工质(未示出)。所述换热板均具有至少一条冷媒通道412，所述冷媒通道沿所述换热板的长度方向延伸并将所述换热板的两端贯通，所述冷媒通道412与所述热超导管路411平行。

可以理解的是，换热板41之间可以为平板形、波浪形、螺旋形，也可以为首尾相连的U形、V形等多种形状。其中换热板41内所填充的传热工质可以为气体或液体或者气体和液体的混合物，例如水、油和冷媒等。填充有传热工质的换热板41具有吸热、传热速率快和均温性好的特点，能够快速吸收圆柱电芯21充放电过程中产生的热量，并把热量均摊开来。

本发明技术方案提供的电池模组，包括外壳、多个圆柱电芯和换热装置。多个圆柱电芯和换热装置安装于外壳内。换热装置包括多个填充有传热工质的换热板。填充有传热工质的换热板能够快速吸收圆柱电芯在充放电过程中产生的热量，并把热量均摊开来，以使电池模组的内部快速散热。

请一并参阅图2A至图2C所示，换热板41的内部分布有热超导管路411和冷媒通道412。其中，热超导管路411用以填充上述传热工质，而冷媒通道412用以通入水、油和空气等任意一种或多种冷媒。热超导管路411和冷媒通道412在换热板41上呈单面膨胀、双面胀或双面平整结构。其中，热超导管路411为封闭结构，所述封闭的热导管路411的形状可以为相互连通的六边形蜂窝状，也可以为相互连通的四边形、三边形、圆形和Z字形，还可以为相互平行的截面为圆形、椭圆形和多边形等形状，或其中任意两种以上图形的任意组合。同样地，冷媒通道412的横截面也可以为方形、圆形和菱形等多种形状。另外，每一换热板41可以具有一冷媒通道412或多个冷媒通道412。

在本发明的一实施例中，请参阅图3所示，多个圆柱电芯21排列形成多个电芯排20，多个换热板41呈间隔排布，相邻的两换热板41之间至少夹设一电芯排20。即是说，相邻的两换热板41之间可以仅夹设一个电芯排20，也可以夹设多个电芯排20。可以理解的是，如相邻的两换热板41之间仅夹设一个电芯排20，就需要多设置换热板41，那么可能需要增加成本和增大电池模组的体积。如相邻的两换热板41之间夹设有三个或三个以上的电芯排20，那么部分圆柱电芯21由于与换热板41距离较远而导致换热较慢。因此，优选地，相邻的两换热板之间夹设两个电芯排20。

进一步地，多个换热板41均具有第一冷媒通道412a，第一冷媒通道412a沿换热板41的长度方向延伸并将换热板41的两端贯通。本实施例中，第一冷媒通道412a与热导管路411平行。当然，其它实施例中，第一冷媒通道412a与热导管路411可以不平行。换热装置40还包括冷媒管道42，多个换热板41的第一冷媒通道412a分别与冷媒管道42连接。具体地，电芯排20的两端分别设有一冷媒管道42，两冷媒管道42沿其长度方向分别分布有多个连接管421，第一冷媒通道412a的两端伸出于换热板41之外并通过连接管421与冷媒管道42连通。需要说明的是，冷媒管道42内可以通入水、油和空气等任意一种或多种冷媒。往一冷媒管道42中通入冷媒，冷媒通过第一冷媒通道412a流经换热板41后，再从另一冷媒管道42流出。该过程属于热交换过程，冷媒流经换热板41后会带走换热板41从圆柱电芯21吸收的热量，从而进一步对电池模组1的内部进行换热。另需要说明的是，由于填充有传热工质的换热板41具有很好的导热性和均温性，因此换热板41也可以自然散热，无需通过冷媒管道42来进一步散热。

在本发明的另一实施例中，请参阅图4和图5所示，换热板41为U型换热板，换热装置40由一个首尾相连的U型换热板一体成型。

进一步地，40换热装置包括第二冷媒通道412b，第二冷媒通道412b沿换热装置40的弯折方向延伸并将换热装置40的两端贯通，第二冷媒通道412b与热超导管路411平行。当然，其它实施例中，第二冷媒通道412b与热超导管路411可以不平行。该冷媒通道的首尾两端分别开设有进口和出口，从冷媒通道的进口通入冷媒后，冷媒会沿着冷媒通道流经换热板41，带走换热板41从圆柱电芯21吸收的热量，最后从冷媒通道的出口流出，从而进一步对电池模组1的内部进行散热。

在本发明的又一实施例中，请参阅图6所示，换热装置40由多个首尾相连的换热板41一体成型，多个圆柱电芯21排列形成多个电芯组(附图未示)，电芯组夹设于相邻的两换热板41之间。

进一步地，多个换热板41均具有第二冷媒通道412b，多个换热板41的第二冷媒通道412b首尾相连，并形成全贯通的冷媒通道。该冷媒通道的首尾两端分别开设有进口和出口，从冷媒通道的进口通入冷媒后，冷媒会沿着冷媒通道流经多个换热板41，带走换热板41从圆柱电芯21吸收的热量，最后从该冷媒通道的出口流出，从而进一步对电池模组1的内部进行散热。

请参阅图5和图6所示，换热板41呈波浪状设置。换热板41包括多个波谷区域43和波峰区域，波谷区域43和波峰区域沿换热板41的长度方向交替排列。其中，波谷区域43与圆柱电芯21的侧壁贴合。可以理解的是，换热板41可仅在其一侧面设置波谷区域43，亦可在相对的两侧面都设置有波谷区域43和波峰区域，而一侧面的波谷区域43与另一侧面的波峰区域相对应。如此设置，可以增大换热板41与圆柱电芯21之间的传热面积，有利于换热板41充分吸收圆柱电芯21充放电过程中产生的热量。需要说明的是，在另一实施例中，请参阅图7所示，换热板41可以为平面板状。

进一步地，电池模组1还包括多个柔性绝缘导热片(附图未示)，柔性绝缘导热片夹设于换热板41与圆柱电芯21之间，柔性绝缘导热片用以将圆柱电芯21的热量传递至换热板41。柔性绝缘导热片的导热性有利于换热板41吸收圆柱电芯21的热量，同时柔性绝缘导热片的柔性和绝缘性能够保护圆柱电芯21免受换热板41的碰撞和导电干扰。由于导热硅胶具有良好的导热性能和绝缘性能，因此，通常采用导热硅胶作为柔性绝缘导热片的主体材料。当然，柔性绝缘导热片也可采用其它柔性绝缘导热材料或具有绝缘性的柔性相变材料。可以理解的是，换热板41与圆柱电芯21之间若没有柔性绝缘导热片，那么换热板41与圆柱电芯21之间可能是空气传热，由于空气传热的热阻较大，如此，可能会降低换热板41的传热效率。

请参阅图1所示，圆柱电芯21的正极和负极分别焊接有螺柱(附图未示)。第一面板11和第二面板12均开设有多个沉头孔13，沉头孔13内容纳有螺母(附图未示)。螺柱穿过沉头孔13，螺母与螺柱紧固配合。如此设置，能够将圆柱电芯21固定在电池模组1的外壳10上，避免圆柱电芯21倒下或散落，而影响电池模组1的正常工作。

进一步地，第二面板12设有多个环绕圆柱电芯21设置的限位凸起(附图未示)，圆柱电芯21夹持于限位凸起。可以理解的是，环绕圆柱电芯21设置限位凸起，限位凸起可将圆柱电芯21夹持在第二面板12上，进一步加固圆柱电芯21与外壳10的连接，从而避免圆柱电芯21倒下或散落。

本发明还提出一种电池包。该电池包包括至少两个呈层叠或并排设置的电池模组1。电池模组1的具体结构请参照上述实施例。由于该电池包采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。可以理解，除了电池模组，电池包还包括控制系统和电气系统等。

本发明还提出一种电动车。该电动车包括上述电池包，而电池包包括上述电池模组1，电池模组1的具体结构请参照上述实施例。由于该电动车采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。可以理解的是，该电动车可以为电动汽车、电动摩托车或电动平衡车等

本发明还提出一种电网系统。该电网系统包括上述电池模组1，电池模组1的具体结构请参照上述实施例。由于该电网系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。可以理解的是，该电网系统可以为智能电网系统、风电系统或太阳能系统等。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池模组，其特征在于，包括：

外壳，包括相对设置的第一面板和第二面板；

多个圆柱电芯，设于所述外壳内，安装于所述第二面板并朝向所述第一面板延伸；以及，

换热装置，安装于所述外壳内，所述换热装置包括多个换热板，所述换热板内具有热超导管路和冷媒通道，所述热超导管路内填充有传热工质，所述换热板用以为所述圆柱电芯换热和散热。

2.如权利要求1所述的电池模组，其特征在于，多个所述换热板呈间隔排布，多个所述圆柱电芯排列形成多个电芯排，相邻的两所述换热板之间至少夹设一所述电芯排。

3.如权利要求2所述的电池模组，其特征在于，多个所述换热板均具有多条平行的热超导管路，所述热超导管路沿所述换热板的长度方向延伸，所述热超导管路两端封闭，所述热导管路内填充有传热工质。

4.如权利要求2所述的电池模组，其特征在于，多个所述换热板均具有至少一条冷媒通道，所述冷媒通道沿所述换热板的长度方向延伸并将所述换热板的两端贯通，所述冷媒通道与所述热超导管路平行。

5.如权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述换热板的形状为平板形、波浪形、首尾相连的U形、首尾相连的V形或螺旋形，所述换热装置由所述换热板一体成型，多个所述圆柱电芯排列形成多个电芯组，所述电芯组夹设于相邻的两所述换热板间。

6.如权利要求5所述的电池模组，其特征在于，所述换热板呈波浪形设置，所述换热板包括多个波谷区域，所述波谷区域与所述圆柱电芯的侧壁贴合。

7.如权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括多个柔性绝缘导热片，所述柔性绝缘导热片夹设于所述换热板与所述电芯之间。

8.一种电池包，其特征在于，包括至少两个呈层叠或并排设置的如权利要求1至7任意一项所述的电池模组。

9.一种电动车，其特征在于，包括如权利要求8所述的电池包。

10.一种电网系统，其特征在于，包括如权利要求8所述的电池包，所述电网系统为智能电网系统、风电系统或太阳能系统。