CN111477929A - 电池包和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电池包和车辆。该电池包包括电池模组、防护板和冷却装置，电池模组包括电池直连组层，每层电池直连组层至少包括多个并排且间隔布置的电池直连组，电池直连组包括一个或多个电芯堆叠体，相邻且并排布置的两个电池直连组同一端的两个第一极耳支架相连且该两个电池直联组与两端的第一极耳支架之间限定出容纳空间；防护板与电池模组的下表面和/或上表面相连，防护板和容纳空间围合成容纳槽；冷却装置中液冷板与电池直连组层热接触并封闭容纳槽，连接在液冷板上导热板插入容纳槽内，导热胶设置在电池直连组与导热板之间。该电池包导热效率高且内部结构简单，能适应电池系统高度降低的需求。

Description

电池包和车辆
技术领域
本发明属于动力电池领域，具体而言，涉及电池包和车辆。
背景技术
目前，液冷电池模组的应用极其广泛，包括新能源汽车在内的很多很多环保产业都采用液冷电池模组来提供动力。因此，液冷电池模组性能的好坏直接决定了采用该液冷电池模组作为动力来源的设备性能优劣。
软包电池液冷系统设计难度大，往往采用导热板接触软包电池，一个导热板接触一个电芯或者两个电芯共用一个导热板，导热板从电芯厚度方向将电芯的热量导出来，这种方式不仅导热效率低，还会增加电池重量，且电芯数量越多，导热板数量越多，组装也越复杂。另外，目前行业内期望电池包的高度不断降低，但传统的软包电池往往采用立着组装方式，这样模组的高度往往较高，而由于软包电池的制作工艺和成本等多种要求又无法降低高度，难以适应电池系统高度降低的要求。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出电池包和车辆。该电池包中可以使多个电芯堆叠体可以共用一个导热板，电池导热效率高且内部结构更为简单，组装难度小，能更好的适应电池系统高度降低的需求。
根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种电池包。根据本发明的实施例，该电池包包括：
电池模组，所述电池模组包括至少一层电池直连组层，每层所述电池直连组层至少包括两个电池直连组，所述电池直连组包括一个或多个电芯堆叠体，每个所述电芯堆叠体分别独立地包括多个沿所述电池模组高度方向叠放的电芯，每层所述电池直连组层中多个所述电池直连组并排且间隔布置，每个所述电池直连组沿其长度方向分布的两端分别独立地设有第一极耳支架，相邻且并排布置的两个所述电池直连组同一端的两个所述第一极耳支架相连、且该两个所述电池直联组与两端的所述第一极耳支架之间限定出容纳空间；
防护板，所述防护板与所述电池模组下表面和/或所述电池模组上表面相连，所述防护板与所述容纳空间围合成容纳槽；
冷却装置，所述冷却装置包括导热胶和液冷板，所述液冷板上连接有至少一个导热板，所述液冷板与所述电池直连组层热接触并封闭所述容纳槽，所述导热板插入所述容纳槽内且任意两个相邻且并排布置的所述电池直连组之间均分布有所述导热板，所述导热胶设置在所述电池直连组与所述导热板之间。
本发明上述实施例的电池包至少具有以下优点：1)电芯堆叠体采用电芯平躺的方式，由此可以通过调节电芯堆叠体中多层电芯的叠放厚度及电池直连组层的层数来适应电池包的高度要求；2)冷却可以采用导热胶直接填充导热板和电芯堆叠体间隙的方式直接接触电芯，导热胶填充分布在电芯堆叠体中各个并联电芯的侧面，冷却效率更高；3)可以利用电池模组的堆叠结构及防护板来固定液冷板及导热板，利用电池包的固有结构及固有部件代替支撑固定冷却装置的零件，从而既能提高电池散热效率，又能简化电池内部结构并降低电池成本；4)可以使相邻两个并联布置的电池直连组，甚至多层电池直连组层中相邻并排布置的两列电池直连组共用一个导热板，由此可以大大降低冷却装置中导热板的数量，从而使电池内部结构更为简单。与现有技术相比，该软包电池不仅导热效率高，冷却效果好，而且内部结构更为简单且组装难度小，能更好的适应电池系统高度降低的需求。
另外，根据本发明上述实施例的电池包还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，每层所述电池直连组层共用一个所述液冷板，至少一层所述电池直连组层中相邻两列并排布置的所述电池直连组共用一个所述导热板。
在本发明的一些实施例中，所述电池模组共用一个所述防护板和一个所述液冷板，所述防护板与所述电池模组下表面相连，所述液冷板与所述电池模组上表面热接触；或者，所述防护板与所述电池模组上表面相连，所述液冷板与所述电池模组下表面热接触。
在本发明的一些实施例中，所述防护板上设有与所述导热板匹配相连的凹槽。
在本发明的一些实施例中，所述防护板上与所述电池模组相连的区域设有加强筋。
在本发明的一些实施例中，所述液冷板内置多个冷却液通道，多个所述冷却液通道共用一个所述冷却液入口和一个所述冷却液出口。
在本发明的一些实施例中，所述电池直连组包括多个串联连接的所述电芯堆叠体，每个所述电池直连组中相邻两个所述电芯堆叠体之间分别独立地设有第二极耳支架，相邻两层所述电池直连组层通过所述第一极耳支架和/或所述第二极耳支架相连。
在本发明的一些实施例中，所述防护板和所述液冷板分别独立地与所述第一极耳支架和/或所述第二极耳支架相连。
在本发明的一些实施例中，所述导热板为波浪形曲板或Z字形曲折板。
根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种车辆。根据本发明的实施例，该车辆包括上述的电池包。该车辆中动力电池的散热效果好且重量轻，续航能力更稳定。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的电池包内部结构示意简图。
图2是根据本发明一个实施例的单层电池直连组层的结构示意图。
图3是根据本发明一个实施例的单层电池直连组层的平面图。
图4是根据本发明一个实施例的电池直连组结构示意图。
图5是根据本发明一个实施例中相邻两个并排布置的电池直连组中第一极耳支架的结构示意图。
图6是根据本发明一个实施例中相邻两个并排布置的电池直连组中第二极耳支架的结构示意图。
图7是根据本发明一个实施例的液冷板的结构示意图。
图8是根据本发明一个实施例的防护板的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“贴合”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。术语“热接触”可以是直接接触，也可以是通过中间媒介间接接触。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种电池包。根据本发明的实施例，参考图1～6所示，该电池包包括：电池模组100、防护板200和冷却装置300。其中，电池模组100包括至少一层电池直连组层110，每层电池直连组层110至少包括两个电池直连组111，电池直连组111包括一个或多个电芯堆叠体A，每个电芯堆叠体A分别独立地包括多个沿电池模组高度方向叠放的电芯，每层电池直连组层110中多个电池直连组111并排且间隔布置，使每层电池直连组层中任意相邻的两个电池直连组之间均形成有缝隙，每个电池直连组111沿其长度方向分布的两端分别独立地设有第一极耳支架112，相邻且并排布置的两个电池直连组111同一端的两个第一极耳支架112相连、且该两个电池直联组111与两端的第一极耳支架112之间限定出容纳空间，其中两个第一极耳支架112可以贴合相连，；防护板200与电池模组100下表面和/或电池模组100上表面相连，防护板200与容纳空间围合成容纳槽120；冷却装置300包括导热胶310和液冷板320，液冷板320上连接有至少一个导热板321，液冷板320与电池直连组层110热接触并封闭容纳槽120，导热板321插入容纳槽120内且任意两个相邻且并排布置的电池直连组111之间均分布有导热板321，导热胶310设置在电池直连组111与导热板321之间。该电池包中可以使多个电芯堆叠体可以共用一个导热板，电池导热效率高且内部结构更为简单，组装难度小，能更好的适应电池系统高度降低的需求。需要说明的是，液冷板内置有冷却液通道而导热板不含冷却液通道。
下面参考图1～8对本发明上述实施例的电池包进行详细描述。
根据本发明的一个具体实施例，电芯堆叠体A中可以包括多个软包电芯，多个软包电芯可以通过结构胶粘结叠放，堆叠电芯两端的极性相同，形成具有多个并联电芯的堆叠组，电芯堆叠体A串联焊接或铆接起来形成电池直连组111。每个软包电芯中均伸出有正极耳和负极耳，其中正极耳可以为铝和/或铝合金，多个正极耳并联作为正极，负极耳可以为铜和/或铜合金，多个负极耳并联作为负极，软包电芯外壳可以为铝塑膜。
根据本发明的再一个具体实施例，每层电池直连组层110中电池直连组111的布置方式和个数均相同，相邻两层电池直连组层110可以串联设置，每层电池直连组层110中电池直连组110可以并联设置。
根据本发明的又一个具体实施例，每层电池直连组层110可以共用一个液冷板320，至少一层电池直连组层110中相邻两列并排布置的电池直连组111共用一个导热板321，由此不仅可以进一步简化冷却装置结构，还能确保电芯散热效率，使每个电芯的热量都可以及时传递给导热胶并通过导热板导出。需要说明的是，电池模组中电池直连组沿模组高度方向叠放为列。
根据本发明的又一个具体实施例，容纳槽120形成后通过填充导热胶310并将导热板插入容纳槽120，使导热胶、导热板和电芯之间没有空气间隙，形成良好的导热路径，电芯将热量通过导热胶传递到导热板，通过导热板将电芯热量传递到液冷板，之后通过液冷板内的冷却液将热量带走。
根据本发明的又一个具体实施例，导热板321可以为波浪形曲板或Z字形曲折板。由此可以进一步提高导热板与导热胶的接触面积，从而能够进一步提高导热效率，改善冷却效果。需要说明的是，波浪形曲板或Z字形曲折板在垂直于电池直连组长度方向上的距离小于容纳槽的距离，由此可以避免导热板直接与软包电芯接触，从而可以进一步保证电池模组的安全性及可靠性。
根据本发明的又一个具体实施例，导热胶可以为导热凝胶，导热凝胶导热系数不低于1W/m·K，由此可以进一步提高冷却装置的散热效果。
根据本发明的又一个具体实施例，导热板321和液冷板320可以一体成型，或通过焊接形成一体，确保二者连接部位导热接触良好，无空气间隙，其中，焊接可以采用锡焊、氩弧焊等焊接方式。另外，导热板和液冷板的材质可以是导热良好的金属，如铝及铝合金，铜及铜合金等。
根据本发明的又一个具体实施例，防护板200/液冷板320上对应容纳槽120的位置还可以进一步设有导热胶填充口(未示出)，该填充口可以采用与该填充口匹配的盖体密封，由此当导热板插入容纳槽后还可以进一步利用导热胶填充口填充导热胶，确保导热胶、导热板和电芯之间没有空气间隙并形成良好的导热路径。
根据本发明的再一个具体实施例，电池模组100可以共用一个防护板200和一个液冷板320，其中，防护板200可以与电池模组100下表面相连而液冷板320与电池模组100上表面热接触；或者防护板200可以与电池模组100上表面相连而液冷板320与电池模组100下表面热接触。采用上述设置可以使液冷板兼具防护作用，由此不仅可以进一步简化冷却装置及防护结构，使每个电芯的热量都可以及时传递给导热胶并通过导热板导出，还能使液冷板与防护板配合对电芯堆叠体中的电芯进行有效防护，避免运输或组装时损伤电芯，同时还可以封合容纳槽，避免导热胶因电池模组在运行过程中振动导致的溢出。
根据本发明的又一个具体实施例，防护板200上可以设有与导热板321匹配相连的凹槽(未示出)，由此不仅可以确保容纳槽中各个高度位置均分布有导热板，从而确保散热效率，还能利用防护板对液冷板和导热胶进行固定，并保证容纳槽与液冷板的封合效果，达到避免导热胶因电池模组在运行过程中振动导致的溢出、同时在不增加额外固定附件的基础上进一步提高整个电池模组的稳定性的目的。
根据本发明的又一个具体实施例，如图8所示，防护板200上与电池模组100相连的区域可以设有加强筋210，由此不仅可以加强防护板与电池模组的连接强度，还能提高对电池模组的防护效果。需要说明的是，防护板200的材质并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如防护板可以采用金属材质/或者非金属材质。
根据本发明的又一个具体实施例，液冷板320可以内置多个冷却液通道，多个冷却液通道共用一个冷却液入口322和一个冷却液出口323。由此既可以加快冷却液在液冷板中的循环流动，快速将电池模组的热量通过冷却液带走，提高冷却效果，还能进一步简化冷却装置结构。
根据本发明的又一个具体实施例，如图7所示，冷却液入口322和冷却液出口323可以分别布置在液冷板320沿电池直连组111长度方向分布的两侧，优选使冷却液入口322和冷却液出口323邻近所述液冷板与第一极耳支架的连接处布置。
根据本发明的又一个具体实施例，电池直连组111可以包括多个串联连接的电芯堆叠体A，每个电池直连组111中相邻两个电芯堆叠体A之间可以分别独立地设有第二极耳支架113，相邻两层电池直连组层110可以通过第一极耳支架112和/或第二极耳支架113相连，如图6所示，其中位于任意相邻且并排布置的两个电池直连组111中的第二极耳支架113之间不贴合。由此不仅可以对相邻两个串联连接的电芯堆叠体间的极耳进行支撑保护，还可以进一步利用上下相邻两个电池直连组上的第二极耳支架连接来辅助提高电池模组的稳定性和牢固性。
根据本发明的又一个具体实施例，防护板200和液冷板320可以分别独立地与第一极耳支架112和/或第二极耳支架113相连。由此不仅有利于防护板200和液冷板320与电池模组的固定连接，还能进一步提高电池模组的稳定性和牢固性。进一步地，相邻两层电池直连组层也可以通过第一极耳支架112和/或第二极耳支架113相连。进一步地，如图7所示，液冷板上可以设有与第一极耳支架和/或第二极耳支架对应的连接孔324，由此可以进一步通过连接孔324和极耳支架对液冷板进行固定，同样的，防护板上可以设有与第一极耳支架和/或第二极耳支架对应的连接孔。
根据本发明的又一个具体实施例，第一极耳支架112和第二极耳支架113可以分别独立地为绝缘塑料支架，由此不仅可以进一步有利于提高电池的安全性和可靠性，还能降低电池整体重量。需要说明的是，第一极耳支架112和第二极耳支架113可以分别独立地用于极耳支撑，以及与相邻电池直连组(层)、液冷板和防护板的相互固定连接，其中该连接可以为焊接或铆接，如激光焊、超声波焊接，或螺钉、铆钉连接等方式。位于任意相邻且并排布置的两个电池直连组111同一端的两个第一极耳支架112可以焊接或通过螺钉、螺栓连接贴合。
综上所述，本发明上述实施例的电池包至少具有以下优点：1)电芯堆叠体采用电芯平躺的方式，由此可以通过调节电芯堆叠体中多层电芯的叠放厚度及电池直连组层的层数来适应电池包的高度要求；2)冷却采用导热胶直接填充导热板和电芯堆叠体间隙的方式直接接触电芯，导热胶填充分布在电芯堆叠体中各个并联电芯的侧面，冷却效率更高；3)可以利用电池模组的堆叠结构及防护板来固定液冷板及导热板，利用电池包的固有结构及固有部件代替支撑固定冷却装置的零件，从而既能提高电池散热效率，又能简化电池内部结构并降低电池成本；4)可以使相邻两个并联布置的电池直连组，甚至多层电池直连组层中相邻并排布置的两列电池直连组共用一个导热板，由此可以大大降低冷却装置中导热板的数量，从而使电池内部结构更为简单。与现有技术相比，该软包电池不仅导热效率高，冷却效果好，而且内部结构更为简单且组装难度小，能更好的适应电池系统高度降低的需求。
根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种车辆。根据本发明的实施例，该车辆包括上述的电池包。该车辆中动力电池的散热效果好且重量轻，续航能力更稳定。需要说明的是，该车辆的类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，该车辆可以为新能源汽车等。此外，还需要说明的是，针对上述电池包所描述的特征及效果同样适用于该车辆，此处不再一一赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电池包，其特征在于，包括：
电池模组，所述电池模组包括至少一层电池直连组层，每层所述电池直连组层至少包括两个电池直连组，所述电池直连组包括一个或多个电芯堆叠体，每个所述电芯堆叠体分别独立地包括多个沿所述电池模组高度方向叠放的电芯，每层所述电池直连组层中多个所述电池直连组并排且间隔布置，相邻且并排布置的两个所述电池直连组同一端的两个所述第一极耳支架相连、且该两个所述电池直联组与两端的所述第一极耳支架之间限定出容纳空间；
防护板，所述防护板与所述电池模组下表面和/或所述电池模组上表面相连，所述防护板与所述容纳空间围合成容纳槽；
冷却装置，所述冷却装置包括导热胶和液冷板，所述液冷板上连接有至少一个导热板，所述液冷板与所述电池直连组层热接触并封闭所述容纳槽，所述导热板插入所述容纳槽内且任意两个相邻且并排布置的所述电池直连组之间均分布有所述导热板，所述导热胶设置在所述电池直连组与所述导热板之间。
2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，每层所述电池直连组层共用一个所述液冷板，至少一层所述电池直连组层中相邻两列并排布置的所述电池直连组共用一个所述导热板。
3.根据权利要求1或2所述的电池包，其特征在于，所述电池模组共用一个所述防护板和一个所述液冷板，所述防护板与所述电池模组下表面相连，所述液冷板与所述电池模组上表面热接触；或者，
所述防护板与所述电池模组上表面相连，所述液冷板与所述电池模组下表面热接触。
4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述防护板上设有与所述导热板匹配相连的凹槽。
5.根据权利要求1或4所述的电池包，其特征在于，所述防护板上与所述电池模组相连的区域设有加强筋。
6.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述液冷板内置多个冷却液通道，多个所述冷却液通道共用一个所述冷却液入口和一个所述冷却液出口。
7.根据权利要求1或6所述的电池包，其特征在于，所述电池直连组包括多个串联连接的所述电芯堆叠体，每个所述电池直连组中相邻两个所述电芯堆叠体之间分别独立地设有第二极耳支架，相邻两层所述电池直连组层通过所述第一极耳支架和/或所述第二极耳支架相连。
8.根据权利要求7所述的电池包，其特征在于，所述防护板和所述液冷板分别独立地与所述第一极耳支架和/或所述第二极耳支架相连。
9.根据权利要求1或8所述的电池包，其特征在于，所述导热板为波浪形曲板或Z字形曲折板。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1～9中任一项所述的电池包。
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