CN109802167A - 电池模组、电池包、电动车及电网系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电池模组，电池模组包括外壳、多个电芯、第一水箱和多个换热板。多个电芯安装于外壳内。第一水箱的侧壁开设有多个与第一水箱的内部连通的第一插孔。多个换热板设于外壳内。多个换热板呈间隔排布，相邻的两所述换热板之间至少夹设有一个电芯。换热板通过第一插孔插设于第一水箱内，换热板与第一插孔密封配合，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。本发明中，换热板能够快速吸收电芯在充放电过程中产生的热量，并将热量传导到水箱中的冷却水中，或者，水箱中的热水将热量传递给换热板，换热板再对电芯进行加热，从而实现电池模组的快速散热或升温。
Description
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。另外，若电池包处于严寒的环境下，会导致电芯的温度低于其适宜的工作温度，电芯的工作温度会变差。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种电池模组及电池包，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；
多个电芯，安装于所述外壳内；
第一水箱，所述第一水箱的侧壁开设有多个与所述第一水箱的内部连通的第一插孔，所述第一水箱用于装载热水或冷水；以及，
多个换热板，设于所述外壳内，多个所述换热板呈间隔排布，相邻的两所述换热板之间至少夹设有一个电芯，所述换热板通过所述第一插孔插设于所述第一水箱内，所述换热板与所述第一插孔密封配合，其中，所述换热板内填充有传热工质。
优选地，所述外壳包括第一固定板，所述第一固定板开设有多个第一固定孔，所述换热板依次通过所述第一固定孔和所述第一插孔插设于所述第一水箱内。
优选地，所述电池模组包括第二水箱，所述第一水箱和所述第二水箱位于所述外壳的相对两侧，所述第二水箱的侧壁开设有多个与所述第二水箱的内部连通的第二插孔，所述换热板通过所述第二插孔插设于所述第二水箱内，所述换热板与所述第二插孔密封配合。
优选地，所述外壳包括第二固定板，所述第二固定板开设有多个第二固定孔，所述换热板依次通过所述第二固定孔和所述第二插孔插设于所述第二水箱内。
优选地，所述换热板包括基板和自所述基板朝向所述第一水箱局部凸出的第一插接板，所述第一插接板依次通过所述第一固定孔和所述第一插孔插伸入所述第一水箱内；所述换热板还包括自所述基板朝向所述第二水箱局部凸出的第二插接板，所述第二插接板依次通过所述第二固定孔和所述第二插孔插伸入所述第二水箱内。
优选地，所述第一水箱和所述第二水箱均开设有进水口和出水口。
优选地，填充有传热工质的通道凸设于所述换热板的表面并呈蜂窝状设置。
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，包括水箱和多个换热板，多个换热板呈间隔排布，相邻的两换热板之间至少夹设有一个电芯，换热板插设于水箱内并且两者密封配合，换热板内填充有传热工质。该换热板能够快速吸收电芯在充放电过程中产生的热量，并将热量传导到水箱中的冷却水中，或者，水箱中的热水将热量传递给换热板，换热板再对电芯进行加热，从而实现电池模组的快速散热或升温。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或升温，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或温度过低而影响正常使用。
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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一实施例电池模组的结构示意图；
图2为图1所示电池模组的爆炸示意图；
图3为图1所示电池模组中电芯与换热板的组合示意图；
图4为图1所示电池模组中第一水箱与换热板的配合示意图；
图5为本发明另一实施例电池模组中第一水箱与换热板的配合示意图；
图6为图1所示电池模组中换热板与柔性绝缘导热片的配合示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 1 | 电池模组 | 10 | 外壳 |
| 11 | 第一固定板 | 111 | 第一固定孔 |
| 12 | 第二固定板 | 121 | 第二固定孔 |
| 20 | 电芯 | 30 | 第一水箱 |
| 31 | 第一插孔 | 32 | 进水口 |
| 33 | 出水口 | 40 | 第二水箱 |
| 41 | 第二插孔 | 50 | 换热板 |
| 51 | 基板 | 52 | 第一插接板 |
| 53 | 第二插接板 | 60 | 柔性绝缘导热片 |
| 70 | 连接件 |
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和图2所示，电池模组1包括外壳10、多个电芯20、第一水箱30和多个换热板50。
多个电芯20安装于外壳10内。外壳10用于保护电芯20，避免电芯20受到外部环境的碰撞和干扰。
多个换热板50设于外壳10内，多个换热板50呈间隔排布。相邻的两换热板50之间至少夹设有一个电芯20。即是说，相邻的两换热板50之间可夹设一个电芯20或多个电芯20。
第一水箱30的侧壁开设有多个与第一水箱30的内部连通的第一插孔31。换热板50通过第一插孔31插设于第一水箱30内，换热板50与第一插孔31密封配合。其中，换热板50内填充有传热工质。第一水箱30内装载有热水或冷水，第一水箱30内通入冷水或热水取决于电芯20的温度。可以理解，电芯20的适宜工作温度范围通常为20℃～30℃，当电芯20的实际温度高于30℃，就需要对电芯20进行冷却，因此，第一水箱30内通入冷水；当电芯20的实际温度低于20℃，就需要对电芯20进行加热，因此，第一水箱30内通入热水。
在本发明实施例中，请参阅图3所示，电芯20为方形电芯，当然，于其他实施例中，电芯20还可以为圆柱电芯和软包电芯等，本发明不限于此。
需要说明的是，换热板50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50具有吸热、传热速率快和均温性好的特点。换热板50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，换热板50插设于第一水箱30中，第一水箱30中的冷却水可以吸收换热板50的热量，从而将带走电芯20产生的热量；或者，换热板50可吸收第一水箱30中热水的热量，并将热量传递给电芯20，以对低于适宜工作温度的电芯20进行加热。
与现有技术相比，本发明提供的电池模组，包括水箱和多个换热板。多个换热板呈间隔排布，相邻的两换热板之间至少夹设有一个电芯，换热板插设于水箱内并且两者密封配合，换热板内填充有传热工质。填充有传热工质的换热板能够快速吸收电芯在充放电过程中产生的热量，并将热量传导到水箱的冷却水中，或者，水箱中的热水将热量传递给换热板，换热板再对电芯进行加热，从而实现电池模组的快速散热和降温。
进一步地，换热板50的内部分布有热导管路，热导管路用以填充上述传热工质。热导管路在换热板50上呈单面膨胀、双面膨胀或双面平整结构。其中，热导管路为封闭结构，所述封闭的热导管路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。本实施例中，如图2所示，填充有传热工质的热导管路凸设于换热板50的表面并呈蜂窝状设置。
请一并参阅图4和图5所示，其中，图4所示的电芯20为方形电芯，而图5所示的电芯20为圆柱电芯。外壳10包括第一固定板11，第一固定板11开设有多个第一固定孔111。第一水箱30贴靠于第一固定板11，换热板50依次通过第一固定孔111和第一插孔31插设于第一水箱30内。可以理解的是，第一固定孔111用于固定换热板50，将换热板50穿插入第一固定孔111中，可以使换热板50竖直站立并固定于外壳10内，从而避免换热板50倒下或散乱。
请参阅图2所示，电池模组1还包括第二水箱40，第一水箱30和第二水箱40位于外壳10的相对两侧，同样的，第二水箱40中内可通入热水或冷水。第二水箱40的侧壁开设有多个与第二水箱40的内部连通的第二插孔41。换热板50通过第二插孔41插设于第二水箱40内，换热板50与第二插孔41密封配合。可以理解的是，本实施例中，采用两个水箱对换热板50进行散热，可以加速对换热板50的散热效率，从而进一步加速换热板50对电芯20的散热效率。
外壳10包括第二固定板12，第二固定板12开设有多个第二固定孔121。第二水箱40贴靠于第二固定板12。换热板50依次通过第二固定孔121和第二插孔41插设于第二水箱40内。可以理解的是，采用两个固定板来固定换热板50，使每一换热板50的两端分别对应插入两个固定板的固定孔中，能够进一步加固换热板50与外壳10之间的连接。
请一并参阅图6所示，换热板50包括基板51和自基板51朝向第一水箱30局部凸出的第一插接板52。第一插接板51依次通过第一固定孔111和第一插孔31插设于第一水箱30内。换热板50还包括自基板51朝向第二水箱40局部凸出的第二插接板53。第二插接板52依次通过第二固定孔121和第二插孔41插设于第二水箱40内。可以理解的是，基板51用于吸收电芯20产生的热量，第一插接板52和第二插接板53通过浸入水箱中的冷却水中，而将换热板50吸收的热量传导到冷却水中。另外，换热板50的两端局部凸出再插入固定孔中，可以使换热板50与固定板更好地固定。
在一实施例中，第一水箱30和第二水箱40与外壳10可拆卸连接。第一水箱30和第二水箱40均开设有进水口32和出水口33。通过进水口32往水箱中排入冷却水，通过出水口33将水箱中变热的水排出；或者通过进水口32往水箱中排入热水，通过出水口33将水箱中变冷的水排出。可以理解的是，可以一次性将水箱中的水排出，也可边进水边排水，使水箱中的水处于流动状态。
进一步地，电池模组1还包括多个柔性绝缘导热片60，柔性绝缘导热片60夹设于换热板50与电芯20之间。柔性绝缘导热片60的导热性利于换热板50与电芯20之间进行传热，同时柔性绝缘导热片60的柔性和绝缘性能够保护电芯20免受换热板50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60的主体材料。当然，柔性绝缘导热片60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50与电芯20之间若没有柔性绝缘导热片60，那么换热板50和电芯20之间可能是空气传热，由于空气传热的热阻很大，如此可能会降低换热板50的传热效率。
请参阅图1和图2所示，电池模组1还包括多个连接件70，相邻的两电芯20的正负极通过连接件70串并联。连接件70可以为铝排或铜排等导电金属连接件。
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；
多个电芯，安装于所述外壳内；
第一水箱，所述第一水箱的侧壁开设有多个与所述第一水箱的内部连通的第一插孔，所述第一水箱用于装载热水或冷水；以及，
多个换热板，设于所述外壳内，多个所述换热板呈间隔排布，相邻的两所述换热板之间至少夹设有一个电芯，所述换热板通过所述第一插孔插设于所述第一水箱内，所述换热板与所述第一插孔密封配合，其中，所述换热板内填充有传热工质。
2.如权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述外壳包括第一固定板，所述第一固定板开设有多个第一固定孔，所述换热板依次通过所述第一固定孔和所述第一插孔插设于所述第一水箱内。
3.如权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组包括第二水箱，所述第一水箱和所述第二水箱位于所述外壳的相对两侧，所述第二水箱的侧壁开设有多个与所述第二水箱的内部连通的第二插孔，所述换热板通过所述第二插孔插设于所述第二水箱内，所述换热板与所述第二插孔密封配合。
4.如权利要求3所述的电池模组，其特征在于，所述外壳包括第二固定板，所述第二固定板开设有多个第二固定孔，所述换热板依次通过所述第二固定孔和所述第二插孔插设于所述第二水箱内。
5.如权利要求4所述的电池模组，其特征在于，所述换热板包括基板和自所述基板朝向所述第一水箱局部凸出的第一插接板，所述第一插接板依次通过所述第一固定孔和所述第一插孔插伸入所述第一水箱内；所述换热板还包括自所述基板朝向所述第二水箱局部凸出的第二插接板，所述第二插接板依次通过所述第二固定孔和所述第二插孔插伸入所述第二水箱内。
6.如权利要求5所述的电池模组，其特征在于，所述第一水箱和所述第二水箱均开设有进水口和出水口。
7.如权利要求6所述的电池模组，其特征在于，填充有传热工质的通道凸设于所述换热板的表面并呈蜂窝状设置。
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。
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