CN111540854B - 一种高能量密度电池系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高能量密度电池系统，包括箱体、至少两个电芯，高能量密度电池系统还包括电芯间汇流片和热管理装置，两电芯之间通过电芯间汇流片串联，热管理装置位于电芯与箱体之间，热管理装置与电芯接触；热管理装置包括导热件和流道装置，流道装置位于箱体上，导热件位于电芯与流道装置之间。本发明直接对电芯进行集成，去除传统电池系统中的电池模组，使得电池系统的空间利用率增加；电芯与箱体的接触端面与箱体大面接触，实现拘束功能，提供电芯的膨胀力抵抗功能；电池系统的能量密集度提高；且电池系统中的电芯与热管理装置直接接触，取消掉原有的电池模组等结构的热传递，提高了热效率的利用率。

Description

一种高能量密度电池系统及车辆
技术领域
本发明涉及车用电池技术领域，尤其涉及一种高能量密度电池系统及车辆。
背景技术
新能源汽车技术、市场日渐成熟、稳定，消费者在安全、续航里程方面对电动车提出了更高的要求和挑战。
电池系统作为新能源车的心脏部件，在安全、续航性能方面起着举足轻重作用。
传统电池系统在进行电芯集成时，一般将电芯/电池通过外围结构件封装成电池模组/模块，然后以模组/模块为单元集成于电池箱体。
电池系统高压回路由若干个电池/电芯、电芯间汇流片、电池模组间汇流片串联而成，部件种类、数量繁多。
电池系统应用到了焊接、铆接、螺接等多种工艺手段，成本高效率低；其中铆接、螺接处引入接触电阻，导致系统内阻相对较大。从而整体电能效率低，发热量高，系统热管理能效降低。
传统电池系统受传统电池模组的尺寸等限制，电池系统空间利用率存在瓶颈，导致能量密度低下。
传统常规布置方法，热管理系统除了作用于电芯，还作用于模组外围件，即经电池模组等结构组件传递，效率利用率有削减。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高能量密度电池系统及车辆，解决现有电池系统能量密度低、热管理效率差的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种高能量密度电池系统，包括箱体、至少两个电芯，所述高能量密度电池系统还包括电芯间汇流片和热管理装置，两所述电芯之间通过所述电芯间汇流片串联，所述热管理装置位于所述电芯与所述箱体之间，所述热管理装置与所述电芯接触；所述热管理装置包括导热件和流道装置，所述流道装置位于所述箱体上，所述导热件位于所述电芯与所述流道装置之间。
进一步地，所述电芯间汇流片为铝排，两所述电芯通过所述铝排与电芯的极柱焊接实现电连接。
进一步地，所述高能量密度电池系统还包括粘接所述电芯用的粘胶，所述电芯的底部设有容置槽，所述容置槽内容置所述粘胶。
进一步地，所述导热件朝向所述电芯的一面为凹凸面。
进一步地，所述箱体内一体成型有至少三个定位件，所述电芯位于相邻的两个所述定位件之间。
进一步地，所述定位件的高度低于所述电芯的高度，两个所述电芯之间形成有间隙，所述间隙位于所述定位件的上方，且所述间隙的宽度等于所述定位件的宽度，所述间隙内容置有粘接所述电芯用的粘胶。
进一步地，所述导热件为导热片，所述导热片固定安装于所述箱体。
进一步地，所述流道装置为冷却管道或加热管道，所述流道装置嵌入所述箱体的内部。
进一步地，所述流道装置为冷却管道或加热管道，所述流道装置固定于所述箱体的表面。
相应地，本发明还提供了一种车辆，所述车辆具有如上述任一项所述的高能量密度电池包。
实施本发明，具有如下有益效果：本发明提供的一种高能量密度电池包，直接对电芯进行集成，去除传统电池系统中的电池模组，使得电池系统的空间利用率增加；电芯与箱体的接触端面与箱体大面接触，实现拘束功能，提供电芯的膨胀力抵抗功能；电池系统的能量密集度提高；且电池系统中的电芯与热管理装置直接接触，取消掉原有的电池模组等结构的热传递，提高了热效率的利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，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它附图。
图1为本发明一种高能量密度电池系统的示意图；
图2为本发明一种高能量密度电池系统中热管理装置的示意图；
图3为本发明一种高能量密度电池系统中热管理装置的示意图；
图4为本发明一种高能量密度电池系统的侧视图；
图5为本发明一种高能量密度电池系统的装配后的侧视图；
图6为本发明一种高能量密度电池系统的主视图。
其中，图中附图标记对应为：1、管道入口；2、流道装置；3、箱体；31、定位件；4、电芯；5、导热件；6、接触端面。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。
实施例1
如图1-6所示，本发明公开了一种高能量密度电池系统，包括箱体3、至少两个电芯4、粘胶、电芯间汇流片和热管理装置。
两电芯4之间通过电芯间汇流片串联，电芯间汇流片为铝排，两相邻的电芯4通过铝排与电芯的极柱焊接实现电连接。
现有技术中一般在电芯模组之间通过螺栓固定铜排的方式进行电连接，但螺栓固定铜排进行电连接可能会有螺栓松动从而增大铜排接触内阻导致发热的风险。本发明方案中全部采用焊接铝排比螺栓固定铜排安全可靠。
箱体3内一体成型有至少三个定位件31，电芯4位于相邻的两个定位件31之间。定位件31起到限位电芯4的作用，优选地，定位件31的厚度极薄，不会增加电芯4之间的厚度，相对于传统的电芯结构将电芯封装为电芯模组，再将电芯模组封装为电池包，节省了更多的空间。相对于现有技术中的封装工艺提高电池包的体积能量密度，目前现有技术的体积能量密度一般在240～250Wh/L左右，本发明的体积能量密度达到300Wh/L以上。且电芯与箱体的接触端面6与箱体大面接触，实现拘束功能，提供电芯4的膨胀力抵抗功能。
优选地，两定位件31之间的距离与电芯4适配。
热管理装置位于电芯与箱体之间，热管理装置与电芯直接接触，相对于传统的电池系统，避免了热管理装置与电池模组等结构之间的热传递，提高了热效率的利用率。部件种类少，结构简单，连接处少，引入接触电阻小。从而系统内阻更小，整体电能效率高，发热量低，系统热管理能效降高。
热管理装置包括具有传递热量的导热件5和流道装置2，流道装置2位于箱体3上，导热件5位于电芯4与流道装置2之间。
导热件5为导热片，导热片固定安装于箱体3，优选地，导热件5可以是导热薄膜，紧固于箱体3的表面。
流道装置2为冷却管道或加热管道，在本实施例中，所述流道装置2嵌入箱体。如图2-3所述，所述流道装置盘旋嵌入箱体3，箱体3上设有收纳槽，流道装置嵌入收纳槽内，其上通过导热件5直接与电芯4接触。
优选地，参考图4，箱体3上设有管道入口1，管道入口1与流道装置2连通，当流道装置2为冷却管道时，管道入口接入外部冷却液。当流道装置2为加热管道时，管道入口接入外部加热液。
高能量密度电池系统还包括粘接所述电芯用的粘胶。
优选地，电芯4的底部设有容置槽(图中未示出)，容置槽内容置粘胶。
导热件5朝向电芯4的一面为凹凸面，以提高与电芯4的粘接性能。
优选地，定位件31的高度低于电芯4的高度，两个电芯4之间形成有间隙，间隙位于定位件31的上方，且间隙的宽度等于定位件31的宽度，间隙内容置有粘接电芯4用的粘胶。
本发明的高能量密度电池包在成型时，箱体3成型时，将流道管道2嵌入箱体3的内部，成型后，将导热件5紧固于箱体的内表面，将电芯4放置在两个定位件31之间，之后进行在上述间隙和电芯4的底部灌入粘胶。
相应地，本发明还提供了一种车辆，车辆具有如上述任一项所述的高能量密度电池包。
本发明提供的一种高能量密度电池包，直接对电芯4进行集成，去除传统电池系统中的电池模组，使得电池系统的空间利用率增加，电池系统的能量密集度提高，且电池系统中的电芯4与热管理装置直接接触，取消掉原有的电池模组等结构的热传递，提高了热效率的利用率；电芯4与箱体3的接触端面6与箱体3大面接触，实现拘束功能，提供电芯4的膨胀力抵抗功能。
实施例2
本实施例公开了一种高能量密度电池系统，包括箱体、至少两个电芯、粘胶、电芯间汇流片和热管理装置。
两电芯之间通过电芯间汇流片串联，汇流片为铝排，两相邻的电芯通过铝排与电芯的极柱焊接实现电连接。
现有技术中一般在电芯模组之间通过螺栓固定铜排的方式进行电连接，但螺栓固定铜排进行电连接可能会有螺栓松动从而增大铜排接触内阻导致发热的风险。本发明方案中全部采用焊接铝排比螺栓固定铜排安全可靠。
箱体内一体成型有至少三个定位件，电芯位于相邻的两个定位件之间。定位件起到限位电芯的作用，优选地，定位件的厚度极薄，不会增加电芯之间的厚度，相对于传统的电芯结构将电芯封装为电芯模组，再将电芯模组封装为电池包，节省了更多的空间。优选地，两定位件之间的距离与电芯适配。
热管理装置位于电芯与箱体之间，热管理装置与电芯直接接触，相对于传统的电池系统，避免了热管理装置与电池模组等结构之间的热传递，提高了热效率的利用率。
热管理装置包括具有传递热量的导热件和流道装置，流道装置位于箱体上，导热件位于电芯与流道装置之间。
导热件为导热片，导热片固定安装于箱体，优选地，导热件可以是导热薄膜，紧固于箱体的表面。
流道装置为冷却管道或加热管道，在本实施例中，流道装置固定于所述箱体的表面。流道装置盘旋设置于箱体的表面，其上通过导热件直接与电芯接触。
优选地，箱体上设有管道入口，管道入口与流道装置连通，当流道装置为冷却管道时，管道入口接入外部冷却液。当流道装置为加热管道时，管道入口接入外部加热液。
高能量密度电池系统还包括粘接所述电芯用的粘胶。
优选地，电芯的底部设有容置槽，容置槽内容置粘胶。
导热件朝向电芯的一面为凹凸面，以提高与电芯的粘接性能。
优选地，定位件的高度低于电芯的高度，两个电芯之间形成有间隙，间隙位于定位件的上方，且间隙的宽度等于定位件的宽度，间隙内容置有粘接电芯用的粘胶。
本发明的高能量密度电池包在成型时，箱体成型时，流道装置盘旋固定于箱体的表面，成型后，紧固导热件于箱体的内表面即流道装置之上，将电芯放置在两个定位件之间，之后进行在上述间隙和电芯的底部灌入粘胶。
相应地，本发明还提供了一种车辆，车辆具有如上述任一项所述的高能量密度电池包。
本发明提供的一种高能量密度电池包，直接对电芯进行集成，去除传统电池系统中的电池模组，使得电池系统的空间利用率增加，电池系统的能量密集度提高，且电池系统中的电芯与热管理装置直接接触，取消掉原有的电池模组等结构的热传递，提高了热效率的利用率。
以上所揭露的仅为本发明的几个较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种高能量密度电池系统，包括箱体、至少两个电芯，其特征在于：
所述高能量密度电池系统还包括电芯间汇流片和热管理装置，两所述电芯之间通过所述电芯间汇流片串联，所述热管理装置位于所述电芯与所述箱体之间，所述热管理装置与所述电芯接触；
所述热管理装置包括导热件和流道装置，所述流道装置嵌入所述箱体的内部，所述导热件位于所述电芯与所述流道装置之间；所述导热件固定安装于所述箱体；所述导热件朝向所述电芯的一面为凹凸面；
所述箱体内一体成型有至少三个定位件，所述电芯位于相邻的两个所述定位件之间；
所述电芯的底部设有容置槽，所述容置槽内容置有用于粘接所述电芯用的粘胶。
2.根据权利要求1所述的一种高能量密度电池系统，其特征在于：所述电芯间汇流片为铝排，两所述电芯通过所述铝排与电芯的极柱焊接实现电连接。
3.根据权利要求1所述的一种高能量密度电池系统，其特征在于：所述定位件的高度低于所述电芯的高度，两个所述电芯之间形成有间隙，所述间隙位于所述定位件的上方，且所述间隙的宽度等于所述定位件的宽度，所述间隙内容置有粘接所述电芯用的粘胶。
4.根据权利要求1所述的一种高能量密度电池系统，其特征在于：所述导热件为导热片。
5.根据权利要求1所述的一种高能量密度电池系统，其特征在于：所述流道装置为冷却管道或加热管道。
6.一种车辆，其特征在于：所述车辆具有如权利要求1-5任一项所述的高能量密度电池系统。
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