CN114597537A - 一种电池模组结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于电池技术领域，公开了一种电池模组结构，包括多个排气道、仿形板和储能单元。多个排气道相互独立地设置于下箱体的底部；仿形板固定连接于下箱体，并且封闭多个排气道，仿形板包括多个散热孔，散热孔连通排气道；储能单元包括多个电芯，多个电芯固定连接于仿形板，且与多个散热孔一一对应。本发明的电池模组结构，相互独立地设置于下箱体底部的排气道能够对电芯热失控产生的高温高压气体进行定向排放，避免高温气体造成热蔓延，热安全能力强，安全性高。

Description

一种电池模组结构

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池模组结构。

背景技术

目前电池行业内少有基于大型圆柱动力电池的系统，多数基于一些小型的圆柱三元电池或者圆柱磷酸铁锂电池进行模组系统设计，这种成组方式在系统内无定向的排气通道，当某个电芯发生热失控时，高温高压气体和物质会产生无规律喷发，高压容易导致连接件损坏，在系统内发生热蔓延，增加安全风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池模组结构，能够对电芯热失控的高温高压气体进行定向排放，避免热蔓延，安全性高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种电池模组结构，包括上箱盖、下箱体和热管理系统，所述上箱盖连接于所述下箱体并形成容纳腔，所述热管理系统设置于所述容纳腔内，其特征在于，所述电池模组结构还包括：

多个排气道，多个所述排气道相互独立地设置于所述下箱体的底部；

仿形板，所述仿形板固定连接于所述下箱体，并且封闭多个所述排气道，所述仿形板包括多个散热孔，所述散热孔连通所述排气道；以及

储能单元，所述储能单元包括多个电芯，多个所述电芯固定连接于所述仿形板，且与多个所述散热孔一一对应。

作为本发明的一种优选结构，所述仿形板设置有多个电芯固定槽，多个所述电芯一一固定于所述电芯固定槽内，所述散热孔设置于所述电芯固定槽的底部。

作为本发明的一种优选结构，所述热管理系统包括冷却板，所述冷却板内部具有用于流通冷却液的冷却流道，所述冷却板沿所述电芯之间的间隙延伸。

作为本发明的一种优选结构，所述热管理系统还包括导热胶体，所述导热胶体设置于所述电芯和所述冷却板之间，且两侧分别粘接所述电芯和所述冷却板。

作为本发明的一种优选结构，还包括封装胶体，所述封装胶体填充于所述储能单元和/或所述热管理系统和/或所述仿形板之间的间隙。

作为本发明的一种优选结构，所述封装胶体的材料为灌封胶或者发泡胶。

作为本发明的一种优选结构，所述下箱体包括相互连接的电芯托盘及端板，所述排气道设置于所述电芯托盘的底部，且沿所述电芯托盘的长度方向延伸。

作为本发明的一种优选结构，所述端板设置有两个，两个所述端板分别可拆卸连接于所述电芯托盘的两端，所述端板包括多个排气孔，多个所述排气孔分别连通多个所述排气道。

作为本发明的一种优选结构，多个所述电芯阵列排布形成多列电芯列，多个所述排气道与多列所述电芯列一一对应。

作为本发明的一种优选结构，多条加强筋沿所述电芯托盘的长度方向延伸并设于所述电芯托盘的底部以形成多个所述排气道，所述排气道截面呈矩形。

作为本发明的一种优选结构，所述电芯托盘的材料为塑料或者带有表面绝缘层的金属。

作为本发明的一种优选结构，所述下箱体还包括多个吊耳，所述吊耳固定连接于所述电芯托盘的两侧。

作为本发明的一种优选结构，所述仿形板的四周通过结构胶粘接于所述电芯托盘。

作为本发明的一种优选结构，所述热管理系统还包括汇流排，所述汇流排设置于所述储能单元远离所述仿形板的一端。

本发明的有益效果：

本发明所提供的电池模组结构，当某个电芯发生热失控时，高温高压气体及物质从仿形板的散热孔中喷出，通过相互独立地设置于下箱体底部的多个排气道流动并排出，实现定向排放，避免高温气体造成系统热蔓延，热安全能力强，安全性高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电池模组结构的结构分解示意图；

图2是本发明实施例提供的电芯托盘的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的电芯托盘安装仿形板的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的电芯托盘安装仿形板的端面视图；

图5是本发明实施例提供的电芯托盘安装仿形板的俯视图。

图中：

1、上箱盖；2、下箱体；21、电芯托盘；211、加强筋；22、端板；221、排气孔；3、热管理系统；31、冷却板；32、汇流排；33、导热胶体；4、排气道；5、仿形板；51、散热孔；52、电芯固定槽；6、储能单元；61、电芯；7、封装胶体；8、吊耳。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步地详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1-图5所示，本发明实施例提供一种电池模组结构，包括上箱盖1、下箱体2和热管理系统3，上箱盖1连接于下箱体2并形成容纳腔，热管理系统3设置于容纳腔内。上箱盖1可采用经过绝缘处理的金属或者塑料(PC、ABS或PA等)，具有足够的连接强度。

本发明实施例的电池模组结构还包括多个排气道4、仿形板5和储能单元6，如图1所示。多个排气道4相互独立地设置于下箱体2的底部，用于定向排出高温高压气体。仿形板5固定连接于下箱体2，并且封闭多个排气道4，仿形板5包括多个散热孔51，散热孔51连通排气道4。储能单元6包括多个电芯61，多个电芯61固定连接于仿形板5，且与多个散热孔51一一对应。当某个电芯61发生热失控时，高温高压气体及物质从仿形板5的散热孔51中喷出，通过排气道4向下箱体2的端部流动并排出，避免高温气体造成系统热蔓延。优选地，电芯61通过结构胶与仿形板5粘接起来，仿形板5的固定支撑更为牢固有效。

本发明实施例的电池模组结构，相互独立地设置于下箱体2底部的多个排气道4针对电池系统的热失控进行安全设计，当某个电芯61发生热失控时，排气道4能够实现热失控电芯61的定向排气，热安全能力强，安全性高。

进一步地，仿形板5设置有多个电芯固定槽52，多个电芯61一一固定于电芯固定槽52内，散热孔51设置于电芯固定槽52的底部。可以理解的是，当电芯61固定于电芯固定槽52内，电芯61的底部能够对准散热孔51，便于在热失控时通过散热孔51排出高温高压气体。

进一步地，热管理系统3包括冷却板31，冷却板31内部具有用于流通冷却液的冷却流道，冷却板31沿电芯61之间的间隙延伸，形成对电芯61的环绕式降温。更进一步地，热管理系统3还包括汇流排32，汇流排32设置于储能单元6远离仿形板5的一端，汇流排32能够串联多个电芯61；优选地，汇流排32还包括电压采集装置和/或温度采集装置，便于对热管理系统3的冷却情况进行监控。

进一步地，本实施例的电池模组结构还包括封装胶体7，封装胶体7填充于储能单元6和/或热管理系统3和/或仿形板5之间的间隙，使各个电芯61之间相互独立绝热，提高热管理性能，阻止下箱体2内的热蔓延。使用封装胶体7代替螺栓进行连接，提高电池模组结构的整体强度，能够减少一个塑料支架的使用，结构简单，装配效率高，适合自动化生产线，降低成本，提高产品竞争力，具有快速批量化生产的优势；同时封装胶体7的使用能够使得电芯61之间隔热，降低系统发生热蔓延的风险。需要说明的是，因仿形板5的电芯固定槽52通过粘胶连接电芯61，形成了实际的密封隔离，因此封装胶体7实际位于仿形板5的上侧并填充于下箱体2内电芯61、冷却板31和仿形板5之间的间隙中，不会渗透进入排气道4从而对排气道4的定向排气功能造成影响。

进一步地，封装胶体7的材料为灌封胶或者发泡胶。灌封胶也即液态聚氨脂复合物，在常温或者加热条件下将其填充于电芯61、冷却板31和仿形板5之间的间隙，并最终固化成为绝热性能、支撑性能优异的热固性绝缘材料。发泡胶具有发泡特性和粘接特性，在提供绝热作用和支撑性能的同时，避免增加整体重量。灌封胶或者发泡胶的选用具体可根据实际情况进行，本实施例在此不作限制。

进一步地，热管理系统3还包括导热胶体33，导热胶体33设置于电芯61和冷却板31之间，且两侧分别粘接电芯61和冷却板31。导热胶体33能够作为粘接件连接电芯61和冷却板31，同时也能作为热传导件将电芯61的热量传递给冷却板31。而且，导热胶体33能够粘接固定电芯61和冷却板31，进一步增加连接强度。导热胶体33可采用液体的结构胶，涂抹在冷却板31上，再粘贴于电芯61；同样，导热胶体33也可采用耐热橡胶垫，具有良好的弹性和导热性能，能够填充电芯61和冷却板31之间的间隙，进行热传导并且增加连接强度。

进一步地，下箱体2包括相互连接的电芯托盘21及端板22，排气道4设置于电芯托盘21的底部，且沿电芯托盘21的长度方向延伸。更进一步地，端板22设置有两个，两个端板22分别可拆卸连接于电芯托盘21的两端，端板22包括多个排气孔221，多个排气孔221分别连通多个排气道4。通过排气孔221，将排气道4连通外部大气压，便于热失控的电芯61释放的高温高压气体排出，避免无法顺利排出影响其他电芯61。优选地，排气孔221设置于端板22抵接电芯托盘21底部的一端，引导高温高压气体远离上部的储能单元6，进一步增加安全性能。

进一步地，多个电芯61阵列排布形成多列电芯列，多个排气道4与多列电芯列一一对应。多列电芯列并列排布的结构能够显著提升本实施例电池模组结构的能量密度与成组效率，而便于排气道4与多列电芯列一一对应，使得排气道4密封性能良好，便于对高温高压气体进行引导。

更进一步地，多条加强筋21且1沿电芯托盘21的长度方向延伸于电芯托盘21的底部并形成排气道4，排气道4呈矩形，如图2、图4所示。通过加强筋211形成排气道4，在对高温高压气体进行定向排放的同时，又能够增加电芯托盘21的强度，达到双重效果。加强筋211可通过金属材质的电芯托盘21一次冲压成型或者挤出成型，钣金冲压或者铝合金挤出成型的加工方式均较为简单，也可为塑料材质的电芯托盘21注塑成型，加工方式简单，降低生产成本。排气道4截面呈矩形，使得高温高压气体的流动路径较短，能够尽快从下箱体2内排出。

进一步地，电芯托盘21的材料为塑料或者带有表面绝缘层的金属，具有良好的强度和防腐蚀性能，能够承受热失控的电芯61释放的能量，提高安全系数。金属可为铝合金、不锈钢等，本实施例在此不作限制。

进一步地，下箱体2还包括多个吊耳8，如图2所示，吊耳8固定连接于电芯托盘21的两侧。优选地，多个吊耳8在电芯托盘21两侧沿电芯托盘21的长度方向间隔均匀排布，便于起吊装置对本实施例的电池模组结构进行起吊装卸。

进一步地，仿形板5的四周通过粘胶连接于电芯托盘21，如图3所示。通过粘胶连接仿形板5与电芯托盘21，能够提高排气道4的密封性，具有足够的连接强度；而且取消了用于连接的螺栓，结构更为简单。

本实施例的电池模组结构的一种生产过程如下：

第一步，将仿形板5粘接连接于电芯托盘21上，并将储能单元6的多个电芯61一一对应安装于仿形板5的电芯固定槽52，电芯61的底部对准散热孔51。在本步骤中，优选地实施例是在电芯固定槽52内涂抹结构胶，使电芯61安装更为牢固，且能够进一步地密封排气道4；

第二步，将导热胶体33贴合于冷却板31上，然后插装于储能单元6的多个电芯61的间隙中，使导热胶体33另一面贴合电芯61；

第三步，将汇流排32安装于储能单元6的上方；将两个端板22连接电芯托盘21的两端，形成下箱体2，并封闭排气道4；本步骤的两个操作的顺序可以根据生产线的工序安排进行调换；

第四步，向电芯61、冷却板31和仿形板5之间的间隙填充封装胶体7，并固化成型；

第五步，将上箱盖1连接下箱体2，完成电池模组结构的组装。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种电池模组结构，包括上箱盖(1)、下箱体(2)和热管理系统(3)，所述上箱盖(1)连接于所述下箱体(2)并形成容纳腔，所述热管理系统(3)设置于所述容纳腔内，其特征在于，所述电池模组结构还包括：

多个排气道(4)，多个所述排气道(4)相互独立地设置于所述下箱体(2)的底部；

仿形板(5)，所述仿形板(5)固定连接于所述下箱体(2)，并且封闭多个所述排气道(4)，所述仿形板(5)包括多个散热孔(51)，所述散热孔(51)连通所述排气道(4)；以及

储能单元(6)，所述储能单元(6)包括多个电芯(61)，多个所述电芯(61)固定连接于所述仿形板(5)，且与多个所述散热孔(51)一一对应。

2.根据权利要求1所述的电池模组结构，其特征在于，所述仿形板(5)设置有多个电芯固定槽(52)，多个所述电芯(61)一一固定于所述电芯固定槽(52)内，所述散热孔(51)设置于所述电芯固定槽(52)的底部。

3.根据权利要求1所述的电池模组结构，其特征在于，所述热管理系统(3)包括冷却板(31)，所述冷却板(31)内部具有用于流通冷却液的冷却流道，所述冷却板(31)沿所述电芯(61)之间的间隙延伸。

4.根据权利要求3所述的电池模组结构，其特征在于，所述热管理系统(3)还包括导热胶体(33)，所述导热胶体(33)设置于所述电芯(61)和所述冷却板(31)之间，且两侧分别粘接所述电芯(61)和所述冷却板(31)。

5.根据权利要求1所述的电池模组结构，其特征在于，还包括封装胶体(7)，所述封装胶体(7)填充于所述储能单元(6)和/或所述热管理系统(3)和/或所述仿形板(5)之间的间隙。

6.根据权利要求5所述的电池模组结构，其特征在于，所述封装胶体(7)的材料为灌封胶或者发泡胶。

7.根据权利要求1所述的电池模组结构，其特征在于，所述下箱体(2)包括相互连接的电芯托盘(21)及端板(22)，所述排气道(4)设置于所述电芯托盘(21)的底部，且沿所述电芯托盘(21)的长度方向延伸。

8.根据权利要求7所述的电池模组结构，其特征在于，所述端板(22)设置有两个，两个所述端板(22)分别可拆卸连接于所述电芯托盘(21)的两端，所述端板(22)包括多个排气孔(221)，多个所述排气孔(221)分别连通多个所述排气道(4)。

9.根据权利要求7所述的电池模组结构，其特征在于，多个所述电芯(61)阵列排布形成多列电芯列，多个所述排气道(4)与多列所述电芯列一一对应。

10.根据权利要求9所述的电池模组结构，其特征在于，多条加强筋(211)沿所述电芯托盘(21)的长度方向延伸并设于所述电芯托盘(21)的底部以形成多个所述排气道(4)，所述排气道(4)截面呈矩形。

11.根据权利要求7所述的电池模组结构，其特征在于，所述电芯托盘(21)的材料为塑料或者带有表面绝缘层的金属。

12.根据权利要求7所述的电池模组结构，其特征在于，所述下箱体(2)还包括多个吊耳(8)，所述吊耳(8)固定连接于所述电芯托盘(21)的两侧。

13.根据权利要求7所述的电池模组结构，其特征在于，所述仿形板(5)的四周通过结构胶粘接于所述电芯托盘(21)。

14.根据权利要求1-13任一项所述的电池模组结构，其特征在于，所述热管理系统(3)还包括汇流排(32)，所述汇流排(32)设置于所述储能单元(6)远离所述仿形板(5)的一端。

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