CN114976381A - 一种电池模组、组装方法以及电池包 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池模组、组装方法以及电池包，所述电池模组包括液冷底板以及设置于所述液冷底板表面的电芯组，所述电芯组和所述液冷底板之间设置有绝缘支撑件，所述电芯组和所述液冷底板之间形成填充空间，所述填充空间内填充有导热胶层。本发明利用液冷底板作为电池模组的底板，并且通过绝缘支撑件设置导热胶层，在保证对电芯组结构支撑和固定的作用下，满足电池模组大尺寸(≥600mm)下的结构强度。

Description

一种电池模组、组装方法以及电池包
技术领域
本发明属于电池技术领域，涉及一种电池模组、组装方法以及电池包。
背景技术
现有技术方案模组与液冷板分开装配，仅适用于尺寸较小(长度≤600mm)的模组，当模组尺寸较长(长度≥600mm)时，模组本身的刚度随之降低，吊装及串联排焊接均存在问题。另一种则为CTP电芯直接入箱结构，电芯入箱后，再进行电芯之间串连排的焊接工艺，但此结构仅适用于电芯输出极柱在同侧或尺寸较长，以及输出极柱在两侧的刀片电芯方案，可通过电芯入箱后焊接解决，不适用于双侧出极柱的短电芯(长度在200～600mm之间)方案，并且CTP电芯直接入箱拆卸困难，可维修性差甚至不可维修。
因此，如何提供一种电池模组，能够满足大尺寸模组结构强度并减少结构零件，成为目前迫切需要解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电池模组、组装方法以及电池包，利用液冷底板作为电池模组的底板，并且通过绝缘支撑件设置导热胶层，在保证对电芯组结构支撑和固定的作用下，满足电池模组大尺寸(≥600mm)下的结构强度。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种电池模组，所述电池模组包括液冷底板以及设置于所述液冷底板表面的电芯组，所述电芯组和所述液冷底板之间设置有绝缘支撑件，所述电芯组和所述液冷底板之间形成填充空间，所述填充空间内填充有导热胶层。
作为本发明的一个优选技术方案，所述绝缘支撑件的截面呈L形，呈L形的所述绝缘支撑件卡合设置于所述电芯组底部的相对边缘，所述相对边缘包括沿所述电芯组堆叠方向的边缘。
作为本发明的一个优选技术方案，所述导热胶层的厚度为0.5～2mm。
作为本发明的一个优选技术方案，所述电池模组包括设置于所述电芯组端部的端板，所述端板的顶部设置有输出插件。
优选地，所述电芯组包括并排排列的至少两个电芯，所述电芯沿所述电芯的厚度方向排布，所述电芯的极柱分别设置于所述电芯的相对侧表面，所述电芯组中所述电芯的极柱分别设置于所述电芯组的相对侧；
所述电芯组设置有FPC采集线束，所述FPC采集线束的输出端包括呈L形排布的连接部和输出部，所述连接部沿所述电芯组具有所述极柱的一侧的侧壁延伸，所述输出部由所述电芯组的一端向上弯折至顶部，并由所述端板处输出，所述输出部连接所述输出插件。
作为本发明的一个优选技术方案，所述液冷底板与所述端板可拆卸连接。
优选地，所述可拆卸连接的方式包括自攻螺钉可拆卸连接。
作为本发明的一个优选技术方案，所述电池模组包括设置于所述电芯组顶部的盖板，所述盖板的两侧均设置有至少一个固定座，所述固定座用于与电池包固定连接。
优选地，所述盖板两侧的所述固定座交错排布。
作为本发明的一个优选技术方案，所述电池模组的长度尺寸≥600mm。
作为本发明的一个优选技术方案，所述液冷底板的内部设置有液冷流道。
第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的电池模组的组装方法，所述组装方法包括：
所述电芯组通过所述绝缘支撑件垫设于所述液冷底板上，所述电芯组、所述液冷底板和所述绝缘支撑件之间形成所述填充空间，所述填充空间内填充设置导热胶形成所述导热胶层，组装得到所述的电池模组。
第三方面，本发明提供了一种电池包，所述电池包包括至少两个并排设置的电池模组，所述电池模组采用如第一方面所述的电池模组。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过设置液冷底板，集成了液冷板和底板的功能，在保证大尺寸(≥600mm)结构电池模组结构强度的情况下，减少了电池模组的结构零件，进一步地，液冷底板和电芯组之间利用绝缘支撑件形成填充空间，从而在填充空间内填充导热胶层，绝缘支撑件的设置有效避免导热胶的泄露，并且提高了电芯组与液冷底板之间的绝缘性能。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式中提供的电池模组的外观结构示意图；
图2为本发明一个具体实施方式中提供的绝缘支撑件的结构安装情况图；
图3为本发明一个具体实施方式中提供的FPC采集线束安装示意图；
图4为本发明一个具体实施方式中提供的液冷底板与端板的连接示意图；
图5为本发明一个具体实施方式中提供的盖板与端板的连接示意图；
图6为本发明一个具体实施方式中提供的电池模组安装示意图。
其中，1-液冷底板；2-端板；3-输出插件；4-盖板；5-固定座；6-绝缘侧板；7-绝缘支撑件；7a-呈L形的绝缘支撑件；8-FPC采集线束；9-自攻螺钉；10-电芯组；11-极柱。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种电池模组，如图1所示，所述电池模组包括液冷底板1以及设置于液冷底板1表面的电芯组10，电芯组10和液冷底板1之间设置有绝缘支撑件7，电芯组10和液冷底板1之间形成填充空间，填充空间内填充有导热胶层。
本发明采用具有冷却功能的液冷底板1进行底部支撑，从而在后续电池模组组装过程无需额外增设液冷板；进一步地，在电芯组10和液冷底板1之间通过设置绝缘支撑件7，从而使电芯组10和液冷底板1之间形成用于填充导热胶的填充空间，绝缘支撑件7的设置，不仅形成了绝缘空间，而且在填充导热胶时，能够有效避免绝缘胶外溢并提高电芯组10与电池模组外壳的绝缘性能，本发明提供的电池模组不仅能够减少组装零部件并提升电池模组的能量密度，而且能够满足大尺寸电池模组的结构强度，并且可更换的电池模组能够使电池包具备返修功能。
需要说明的是，本发明对液冷底板1的冷却形式不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据实际冷却要求合理选择，例如，液冷底板1的液冷结构可以是内部盘设有液冷盘管，或者液冷底板1内部设置有至少一个液冷腔或液冷流道，相邻液冷腔和液冷流道之间利用通道导通，其中，液冷结构的进口和出口分别设置于液冷底板1的同侧表面或异侧表面。
现有技术中，常规模组层级不具备底部液冷板，通过PACK系统冷板进行冷却，常规冷板需要与PACK下箱体单独固定，将液冷板与模组固定集成在一体，每个模组底部均有一块液冷板进行冷却与支撑，才可以保证长模组底部的支撑强度。
需要说明的是，本发明对液冷底板1的尺寸和材质不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据实际使用需要合理设置，例如液冷底板1的厚度为4～12mm，例如为4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm或12mm，材质包括铝合金、塑料或其他高分子材料。
具体地，如图2所示，绝缘支撑件7的截面呈L形，呈L形的绝缘支撑件7a卡合设置于电芯组10底部的相对边缘，相对边缘包括沿电芯组10中电芯堆叠方向的边缘。本发明中通过将绝缘支撑件7设计成L形，并将绝缘支撑件7卡合设置于电芯组10的边缘，即呈L形的绝缘支撑件7a的一边结构垫设于电芯组10和液冷底板1之间，另一边结构部分包覆电芯组10的侧壁，不仅为导热胶形成了填充空间，而且通过对电芯组10底部边缘绝缘包覆，进一步保证电芯组10的绝缘性能。可选地，呈L形的绝缘支撑件7a中，包覆电芯组10侧壁的高度为5～20mm，例如为5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm或20mm，垫设电芯组10的宽度为5～20mm，例如为5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm或20mm。
具体地，导热胶层的厚度为0.5～2mm，例如为0.5mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm或2.0mm。本发明通过控制绝缘支撑件7中位于电芯组10和液冷底板1之间的高度，即绝缘支撑件7的垫设高度，从而控制导热胶层的厚度，在保证电芯组10和液冷底板1之间固定效果的情况下，保证导热效果。
具体地，电池模组包括设置于电芯组10端部的端板2，端板2的顶部设置有输出插件3。进一步地，如图3所示，电芯组10包括并排排列的至少两个电芯，电芯沿厚度方向排布，电芯的极柱11分别设置于电芯的相对侧表面，电芯组10中电芯的极柱11分别设置于电芯组10的相对侧，电芯组10设置有FPC采集线束8，FPC采集线束8的输出端包括呈L形排布的连接部和输出部，连接部由电芯组10的侧壁弯折至顶部，输出部接入输出插件3，连接部分别与电芯具有极柱11的一侧连接。本发明通过将FPC(软性电路板)采集线束8的输出端设计成L形，通过进行弯折将FPC采集线束8由位于端板2顶部的输出插件3连接，从而提高电池模组的安装便利性，有利于电池模组的后续组装。
具体地，液冷底板1与端板2的连接侧均设置有定位结构，可选地，定位结构包括分别设置于液冷底板1和端板2上的凹凸匹配结构，例如液冷底板1设置有至少两个定位凹槽，端板2与液冷底板1的连接侧设置有与定位凹槽对应的定位凸起，从而通过定位凸起和定位凹槽匹配嵌合进行定位；进一步地，液冷底板1与端板2可拆卸连接，优选地，如图4所示，可拆卸连接的方式包括自攻螺钉9可拆卸连接。本发明通过在液冷底板1和端板2的连接侧设置定位结构，从而保证端板2的定位安装，提高电池模组的组装精度，可选地，定位结构可以是分别设置于液冷底板1和端板2上的凹凸嵌合结构，从而通过凹凸嵌合进行定位固定。而且，本发明中液冷底板1和端板2可拆卸连接，进一步地可以设置结构胶进行辅助连接，在电池模组尺寸较大时，电池模组的刚性也能满足结构强度需求，进而通过更换电池模组，使得电池包具有返修功能。
具体地，电池模组包括设置于电芯组10顶部的盖板4，如图5所示，盖板4的两侧设置有至少一个固定座，固定座用于与电池包固定连接，可选地，固定连接的方式包括螺栓连接；进一步地，盖板4两侧的固定座5交错排布，其中交错排布可以是沿盖板4的长度方向交错排布，也可以是在高度方向上下交错，可选地，固定座5上预先设置有便于安装固定的安装孔，盖板4与端板2采用焊接连接。本发明通过设置具有拼接结构的盖板4，优选地拼接结构为交错排布的固定座5，从而在多个电池模组组装至电池包内时，如图6所示，能够通过交错排布的固定座5进行对接，减小电池包的整体体积，进而提升电池包的整体能量密度。
具体地，电池模组的长度尺寸≥600mm，例如可以是600mm、650mm、700mm、750mm、800mm、850mm、900mm、950mm或1000mm。现有技术中电池模组尺寸≥600mm，则会存在电池模组刚性变差的问题，若采用加强电池模组结构件强度的手段，则会降低电池模组的能量密度，需求更多轮廓尺寸，在整包布置时不具备尺寸优势。此外，安装固定点如果在模组长度方向两端，则模组中间位置的牢固性存在问题。而本发明中采用液冷底板1和导热胶层的结构有效保证大尺寸电池模组的结构强度，避免上述问题发生，且减少了电池包的零部件数量，提高了电池包的能量密度，其中，采用自攻螺钉9等方式可拆卸连接时，避开液冷底板1中的液冷管路或液冷结构，避免可拆卸安装结构对液冷底板1的液冷结构造成损坏。
具体地，液冷底板1的内部设置有液冷流道。可选地，液冷底,1由两块板拼接形成，其中一块板上设有液冷流道，另一块板密封盖合于具有液冷流道的表面，液冷流道的输入口和输出口均设于液冷底板1的同一端，并位于端板2远离电芯的一侧。
可选地，电池模组还包括位于电芯组两个侧部的绝缘侧板6，从而对电芯组的侧部进行绝缘防护，进一步地结合绝缘支撑件7提高电芯组侧壁的防护，进一步地，在绝缘侧板6靠近电芯组的一侧设置有安装槽，该安装槽与呈L形的绝缘支撑件7a包覆电芯组侧壁的部分相匹配，该安装槽不仅能够为绝缘侧板6进行安装定位，而且，能够将包覆电芯组部分的绝缘支撑件7进行嵌合固定，减少电芯组与绝缘侧板6之间的间隙，提高电池模组整体的结构稳定性，其中绝缘侧板6可以是采用结构胶粘合或采用螺栓固定在液冷底板1和盖板4上，具体安装固定方式可根据设计要求合理选择。
可选地，本发明中侧板为拼接式结构，即侧板由多个拼接段拼接形成，进一步地，侧板为绝缘侧板。
本发明还提供了一种电池包，电池包包括至少两个并排设置的上述电池模组。本发明对电池包的组成不做具体要求和特殊限定，由于本发明中电池模组具有液冷底板1，即无需在电池包内增设液冷板结构，直接将液冷组件接入液冷底板1内即可，减少了液冷板的零部件；在本发明一个优选方案中，可以通过盖板4的固定座5进行电池模组的交错排布拼接，从而节省电池模组在电池包内的布置空间，提高电池包的能量密度。
需要说明的是，本发明对电池包的结构不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据电池包实际应用结构要求合理设置，例如，电池包上设置有液冷系统，液冷系统包括冷却液循环装置，冷却液循环装置的循环进出口分别接入液冷底板1的液冷结构进出口，可选地，液冷底板1上设置有冷却液进口和冷却液出口，分别接入液冷结构的进口和出口，从而冷却液进口和冷却液出口分别与冷却液循环装置的出口和进口对应连接，实现对液冷底板1的冷却液供应和排出；电池包上还设置有电池管理系统(BMS)，从而对电池包的运行参数进行监控，可选地，电池管理系统与输出插件3连接。
示例性地，提供一种上述电池包的拼接组装方法，拼接组装方法具体包括以下步骤：
电池模组的盖板4设置有交替排布的固定座5，拼接过程中，将电池模组放置于电池包箱体内，电池模组利用固定座5交错设置进行固定，固定完成后，将电池包液冷系统的接口与电池模组的液冷底板1的液冷结构进行连接，连接后，将BMS与电池模组的输出插件3进行连接，密封箱体后，得到的电池包。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种上述的电池模组的组装方法，组装方法包括：
电芯组通过绝缘支撑件7垫设于液冷底板1上，电芯组、液冷底板1和绝缘件之间形成填充空间，填充空间内填充设置导热胶形成导热胶层，组装得到电池模组。
示例性地，提供一种上述电池模组的具体组装方法，具体组装方法包括以下步骤：
将两个L形的绝缘支撑件7放置在液冷底板1上，并将电芯堆叠在绝缘支撑件7上形成电芯组，电芯组和液冷底板1之间形成填充空间，向填充空间内填充导热胶，将电芯组固定在液冷底板1上；
分别在电芯组的端部和侧部安装端板2和绝缘侧板6，端板2安装过程中通过设置在液冷底板1上的定位结构进行安装定位，并采用自攻螺钉9固定于液冷底板1上，将电芯组的FPC采集线束8的输出部由电芯组的侧壁弯折至电芯组的顶部，并与端板2顶部的输出插件3电性连接；
安装绝缘侧板6后，将盖板4盖设于电芯组的顶部，盖板4与端板2的连接处采用焊接连接。
实施例1
本实施例提供了一种电池模组，基于一个具体实施方式，包括液冷底板以及堆叠设置有40个电芯的电芯组，电芯的极柱分别位于电芯的两侧，电芯组的长度为1100mm，液冷底板内盘设有液冷盘管，液冷底板的材质为铝合金，厚度为10mm，并在液冷底板上设置有冷却液进口和冷却液出口，电芯组的底部设置有截面为长方体的支撑绝缘件，支撑绝缘件分别垫设于电芯组的底部两侧，在液冷底板与电芯组之间形成填充空间，填充空间的高度为1mm(即导热胶层的厚度)，并在填充空间内填充设置导热胶形成导热胶层固定液冷底板和电芯组。电池模组还包括两个端板和两个绝缘侧板，液冷底板上设置有端板的定位结构，端板利用自攻螺钉设置于电芯组的端部，端板上还设置有输出插件，输出插件与设置于电芯组的FPC采集线束连接，绝缘侧板设置于电芯组的侧部；电池模组还包括盖板，盖板盖设于电芯组的顶部，并与端板进行焊接固定。
本实施例还提供了一种包括上述电池模组的电池包，电池包包括箱体以及设置于箱体内的四个电池模组，电池模组之间堆叠设置，电池包还包括液冷循环装置和BMS系统，液冷循环装置的进出口分别接入液冷管路的进出口，BMS系统分别与各个电池模组的输出插件连接。
本实施例提供的电池模组，通过集成设置液冷底板，并通过绝缘支撑件设置形成导热胶的填充空间，有效避免导热胶的外泄并且提高了电芯组与液冷底板之间的绝缘性能，在电池模组长度≥600mm情况下，仍能保持结构强度。
实施例2
本实施例提供了一种电池模组，与实施例1相比，其区别在于，支撑绝缘件为呈L型的支撑绝缘件，支撑绝缘件的一端垫设于液冷底板和电芯组之间，另一端包覆电芯组的侧壁，包覆电芯侧壁部分支撑绝缘件的高度为8mm，从而对电芯组的侧壁进行包覆绝缘防护，绝缘侧板位于包覆电芯组侧壁位置的绝缘支撑件位置设置有安装槽，位于包覆电芯组侧壁位置的绝缘支撑件设置于安装槽内。
实施例3
本实施例提供了一种电池模组，与实施例1相比，其区别在于，FPC采集线束的输出端包括呈L形排布的连接部和输出部，连接部由电芯组的侧壁弯折至顶部，输出部接入输出插件，输出插件位于端板的顶部。
本实施例将FPC采集线束的输出端设计呈L形，从而通过对FPC采集线束进行弯折，使输出插件能够位于端板的顶部，从而提高电池模组的组装便利性。
实施例4
本实施例提供了一种电池模组，与实施例1相比，其区别在于，盖板位于长边的边缘均设置有固定座，固定座上设置有安装孔，位于盖板两侧的固定座交错排布。
本实施例还提供了一种采用上述电池模组的电池包，电池包包括四个拼接设置的电池模组，电池模组中的固定座交错排布，减少电池包箱体内的占用空间。
对比例1
本对比例提供了一种电池模组，基于实施例1的电芯组，电池模组包括底板、侧板、端板和盖板，其中，底板的材质和厚度尺寸与实施例1相同，区别在于未在底板内盘设液冷管路以及未增设绝缘胶，而且无固定座结构。
本对比例还提供了一种电池包，电池包包括四个堆叠设置的上述电池模组，与实施例1相比，电池包还包括设置于底板下方的液冷板，液冷循环装置的进出口与液冷板的进出口连接。
通过以上实施例和对比例，本发明相对于现有技术具有如下优势：
1、本发明中电池模组的底部设置液冷底板，电池模组尺寸较大时，刚性也能满足结构强度需求，同时通过可更换电池模组设计，电池包具备返修功能；此外电池模组与液冷板集成，液冷板作为模组的结构件，进一步减少了零部件，提升电池包的能量密度，降低电池包的重量。
2、本发明中液冷底板与电芯组两侧底部设置L型绝缘片，一方面保证导热胶的厚度，并保证导热胶不外溢，另外对电池模组两侧底部进行绝缘防护，进一步保证电芯组与液冷底板的绝缘防护。
3、电池模组的盖板设置有固定座，在电池包中固定牢固可靠，尤其针对尺寸≥600mm的模组，当电池包内部空间尺寸不足时，仍可通过固定座进行交叉错位，节省电池包空间，提升能量密度。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括液冷底板以及设置于所述液冷底板表面的电芯组，所述电芯组和所述液冷底板之间设置有绝缘支撑件，所述电芯组和所述液冷底板之间形成填充空间，所述填充空间内填充有导热胶层。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述绝缘支撑件的截面呈L形，呈L形的所述绝缘支撑件卡合设置于所述电芯组底部的相对边缘，所述相对边缘包括沿所述电芯组堆叠方向的边缘。
3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述导热胶层的厚度为0.5～2mm。
4.根据权利要求1任一项所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组包括设置于所述电芯组端部的端板，所述端板的顶部设置有输出插件；
优选地，所述电芯组包括并排排列的至少两个电芯，所述电芯沿所述电芯的厚度方向排布，所述电芯的两个极柱分别设置于所述电芯的相对侧表面，所述电芯组中所述电芯的所述极柱分别设置于所述电芯组的相对侧；
所述电芯组设置有FPC采集线束，所述FPC采集线束的输出端包括呈L形排布的连接部和输出部，所述连接部沿所述电芯组具有所述极柱的一侧的侧壁延伸，所述输出部由所述电芯组的一端向上弯折至顶部，并由所述端板处输出，所述输出部连接所述输出插件。
5.根据权利要求4所述的电池模组，其特征在于，所述液冷底板与所述端板可拆卸连接；
优选地，所述可拆卸连接的方式包括自攻螺钉可拆卸连接。
6.根据权利要求1任一项所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组包括设置于所述电芯组顶部的盖板，所述盖板的两侧均设置有至少一个固定座，所述固定座用于与电池包固定连接；
优选地，所述盖板两侧的所述固定座交错排布。
7.根据权利要求1任一项所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组的长度尺寸≥600mm。
8.根据权利要求1任一项所述的电池模组，其特征在于，所述液冷底板的内部设置有液冷流道。
9.一种权利要求1-8任一项所述的电池模组的组装方法，其特征在于，所述组装方法包括：
所述电芯组通过所述绝缘支撑件垫设于所述液冷底板上，所述电芯组、所述液冷底板和所述绝缘支撑件之间形成所述填充空间，所述填充空间内填充设置导热胶形成所述导热胶层，组装得到所述的电池模组。
10.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括至少两个并排设置的电池模组，所述电池模组采用权利要求1-8任一项所述的电池模组。
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CN117039265A (zh) * 2023-09-07 2023-11-10 中宏科创新能源科技(浙江)有限公司 电池包及其拆卸方法

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