CN115000568A - 电芯模组和动力电池总成 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电芯模组和动力电池总成。电芯模组包括电芯排、第一冷却板以及第二冷却板。电芯排包括多个依次排列的电芯单元，电芯单元设有极耳；电芯排具有端面以及侧面，极耳位于端面，侧面为电芯单元的周壁所限定的周侧。第一冷却板设置于电芯排的端面。第二冷却板设置于电芯排的侧面。上述电芯模组中，第一冷却板以及第二冷却板能够对电芯排进行多面冷却，在电芯模组高倍率充放电时，使得电芯单元能够迅速冷却，提高了电芯模组的冷却效率。

Description

电芯模组和动力电池总成

技术领域

本申请涉及动力电池技术领域，特别涉及一种电芯模组和电池总成。

背景技术

现有电芯相比较于之前普遍使用的电芯，在电芯快充倍率、电芯容量、电芯尺寸方面均有大幅的提升。但是对电芯的变化，对模组的热管理设计与结构设计提出了更高的要求；例如，圆电池模组热管理设计一般采用蛇形冷却带，而在4C-5C的高倍率快充下，电芯极柱焊接处的发热非常严重，目前的蛇形冷却带无法有效地将该区域的热量快速带走。

发明内容

本申请实施例提供一种电芯模组，本申请实施例还提供一种具有上述电芯模组的动力电池总成。

第一方面，本申请实施例提供一种电芯模组，包括电芯排、第一冷却板以及第二冷却板。电芯排包括多个依次排列的电芯单元，电芯单元设有极耳；电芯排具有端面以及侧面，极耳位于端面，侧面为电芯单元的周壁所限定的周侧。第一冷却板设置于电芯排的端面。第二冷却板设置于电芯排的侧面。

第二方面，本申请实施例还提供一种动力电池总成，包括电池箱以及上述任一项的电芯模组，电芯模组设置于电池箱内。

相对于现有技术，本申请实施例提供的电芯模组中，第一冷却板设置于电芯排的端面，第二冷却板设置于电芯排的侧面。第一冷却板从电芯单元的极柱处带走电芯单元产生的热量，第二冷却板从电芯单元侧面带走电芯单元产生的热量，因此，第一冷却板以及第二冷却板能够对电芯排进行多面冷却，在电芯模组高倍率充放电时，使得电芯单元能够迅速冷却，提高了电芯模组的冷却效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式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申请的一些实施方式，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他的附图。

图1是本申请一实施例提供的动力电池总成的结构示意图。

图2是本申请一实施例提供的电芯模组的爆炸结构示意图。

图3是图2所示的电芯模组的局部结构的爆炸示意图。

图4是图2所示的电芯模组的底壳和电芯单元的平面图。

图5是图4所示的底壳和电芯单元的平面图的局部细节图。

图6是图2所示的电芯模组的冷却管路的结构示意图。

图7是图2所示的电芯模组的剖面图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、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，或一体地连接。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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅同时参阅图1和图2，本申请实施例提供一种电芯模组100以及配置有该电芯模组100的动力电池总成200，其中，动力电池总成200包括电池箱201以及电芯模组100，电芯模组100设置于电池箱201内。电池箱201包括箱体203以及盖体205。箱体203具有开口，盖体205盖设于开口，并连接于箱体203，以将电芯模组100密闭。箱体203和盖体205共同对电芯模组100提供防护，提高安全性能。电芯模组100的数量可以为多个，多个电芯模组100可划分为多组，每组电芯模组100包括多个电芯模组100，每组电芯模组100内的多个电芯模组100沿箱体203的长度方向排列，多组电芯模组100沿箱体203的宽度方向依次排列。

请同时参阅图2和图3，电芯模组100包括模组支架90、电芯排10、第一冷却板30以及第二冷却板50。模组支架90设置于所述电池箱201内，电芯排10固定于模组支架90，电芯排10具有端面和侧面，电芯排10包括多个依次排列的电芯单元12，电芯排10的侧面即为电芯单元12的周壁所限定的周侧。第一冷却板30和第二冷却板50分别设置于电芯排10的不同侧面或/及端面。因此，第一冷却板30以及第二冷却板50能够对电芯排10进行多面冷却，在电芯模组100高倍率充放电时，使得电芯排10能够迅速冷却，提高了电芯模组100的冷却效率。

在本实施例中，模组支架90固定于电池箱201内，例如可以连接于电池箱201的内壁，其用于放置电芯排10。模组支架90包括框架92和底壳94。底壳94大致呈板状，框架92包括四块侧板，四块侧板首尾相接形成框架92的大致结构，使框架92呈上下贯通的方形框状。进一步地，框架92固定连接于底壳94的周缘，且框架92侧板垂直于底壳94设置。框架92和底壳94共同形成容纳空间96，电芯排10位于容纳空间96内。

请参阅图4及图5，底壳94背离容纳空间96的一侧设有连接槽943。连接槽943用于容纳粘结剂以使底壳94与电池箱201固定连接。该连接方式简化了电芯模组100的固定点设计，提升了动力电池总成200的集成效率。连接槽943内填充有结构胶，连接槽943通过结构胶粘接于电池箱201的内壁，不仅提高了动力电池总成200的体积利用率，也满足了电芯排10的电芯单元尺寸变大后的集成要求。

在一些实施例中，底壳94还设有多个泄漏通道98，泄漏通道98用于供电芯模组100热失控后进行排气泄压。泄漏通道98贯穿底壳94以将容纳空间96与外界连通，电芯排10的多个电芯单元中的至少一部分的底部经由泄漏通道98暴露。泄漏通道98沿第一方向Y延伸设置，泄漏通道98的两端贯穿底壳94的相对两侧形成通道口981(请参阅图3)，该通道口981与电池箱201中的空间连通，以利于气体的排出。多个泄漏通道98沿第二方向X大致等间距排列，第一方向Y与第二方向X相交(例如垂直)。本说明书对第二方向X的具体方向不作限制，例如，第二方向X可以为底壳94的长度方向，也可以为底壳94的宽度方向，在本实施例中，第二方向X为底壳94的长度方向，则第一方向Y为底壳94的宽度方向。

在本申请实施例中，泄漏通道98的尺寸基于电芯单元12的尺寸设置，在本实施例中，电芯单元12为圆柱电芯，圆柱电芯的直径设为D，圆柱电芯的高度设为H；泄漏通道98的宽度取值在0.6D-0.7D之间(含端点)，泄漏通道98的高度取值在0.07H-0.13H之间(含端点)。电芯单元12发生热失控后产生的气体能够通过泄漏通道98进行定向排出，实现电芯模组100的泄压，提高了电芯模组100的热安全性。

在本实施例中，电芯排10固定于底壳94且位于容纳空间96内。本说明书对电芯排10的具体数量不作限制，电芯排10可以为一个也可以为多个，由于电芯排10具有端面和侧面，若电芯排10为一个，则第一冷却板30设置于电芯排10的端面，第二冷却板50设置于电芯排10的侧面(如一侧或者相对两侧)。若电芯排10为两个，两个电芯排10沿第一方向X排列，第一冷却板30设置于两个电芯排10的端面(如覆盖两个电芯排10的端面)，第二冷却板50设置于两个电芯排10之间或/及至少一个侧面。在本说明书附图所示的实施例中，电芯排10的数量为6个，6个电芯排10沿第一方向Y排列设置。电芯排10的多个电芯单元12沿第二方向X依次排列，电芯单元12的极耳121位于电芯单元12背离底壳94的一端。

在本实施例中，电芯单元12为圆柱电芯，为了提高动力电池总成200的体积利用率，相邻两个电芯排10沿第一方向Y错位设置，例如，第一个电芯排10的电芯单元12位于第二个电芯排10的对应的两个电芯单元12之间。以使相邻电芯排10的电芯单元12排列紧密，充分利用同一电芯排10相邻两个电芯单元12之间的空隙。

请再次参阅图2和图3，电芯模组100还包括线束隔离板80，线束隔离板80连接于电芯排10和第一冷却板30之间，其用于将电芯单元12和低压采样线束隔离开，以保护电芯单元12。在一些实施例中，线束隔离板80与电芯单元12之间焊接连接，线束隔离板80与第一冷却板30之间通过导热结构胶或者导热胶粘接。在另一些实施例中，电芯单元12、线束隔离板80以及第一冷却板30之间均通过导热结构胶或者导热胶粘接。线束隔离板80背离电芯排10的一侧设有柔性电路板81以及汇流排83。柔性电路板81与汇流排83的采样极耳电性连接，其用于在电芯模组100工作时采集电芯单元12的电压及温度。

在本实施例中，第一冷却板30盖设于容纳空间96的开口处，且位于电芯排10设有极耳121的一侧，其用于对电芯单元12的极柱处进行冷却，将该区域的热量快速带走。本说明书对第一冷却板30的具体类型不作限制，例如，第一冷却板30可以为石墨导热板、均热板或者其他能够散热冷却的结构。在本实施例中，第一冷却板30为液冷板。第一冷却板30设有第一冷却腔32，第一冷却腔32填充有冷却介质。在一些实施例中，第一冷却腔32内可以设有若干条流道，第一冷却板30的两端分别设有注入口、输出口，各条流道与注入口、输出口相连通，注入口、输出口分别与外部的供给装置、储备装置连通。冷却介质从注入口进入流道，再携带热量从输出口流出流道。各条流道内可以设置有毛细结构，第一冷却板30上还可以安装有散热翅片，散热翅片可以设置于第一冷却腔32内，例如，散热翅片由第一冷却板30的内壁铲制而成，外部的热量经过第一冷却板30和散热翅片传递至第一冷却腔32内部，再经第一冷却腔32内部的循环冷却液将热量带离，提高散热效率。或者，散热翅片可以设置于第一冷却板30背离电芯单元12的一侧，以用于将第一冷却板30本身的热量散发到外界。

在一些实施例中，若电芯模组100不包括线束隔离板80，则第一冷却板30直接与电芯排10连接，第一冷却板30朝向电芯排10的一侧对应于电芯单元12极耳121处设置有凹槽，极耳121陷于凹槽内，凹槽内壁的形状贴合于极耳121设置，上述第一冷却板30的各条流道中的部分流道环绕凹槽设置，以带走极耳121传递至凹槽的热量。因此，凹槽增加了第一冷却板30与极耳121的接触面积，从而提高导热性能，提高散热效率。

在一些实施例中，若电芯模组100包括线束隔离板80，线束隔离板80设置于第一冷却板30和极耳121之间，极耳121较于电芯单元12的其他部位发热较多，为了加快极耳121处的散热，线束隔离板80对应极耳121处可以设置有导热部，导热部采用导热相变材料，其用于使极耳121和第一冷却板30之间的热阻力降低到最小。第一冷却板30朝向线束隔离板80的一侧对应于汇流排83处也可以设置有凹槽，汇流排83至少部分地嵌入凹槽内，凹槽内壁的形状贴合于汇流排83的外形轮廓设置，上述第一冷却板30的各条流道中的部分流道环绕凹槽设置，以带走汇流排83传递至凹槽的热量。因此，凹槽增加了第一冷却板30与汇流排83的接触面积，从而提高导热性能，提高散热效率。

第二冷却板50的数量为多个，多个第二冷却板50分别设置于相邻两个电芯排10之间，其用于对电芯单元12的侧面进行冷却，带走电芯单元12的部分热量。若电芯排10的数量为一个，则第二冷却板50可以设置于电芯排10的侧面，第二冷却板50也可以设置有两个，两个第二冷却板50分别设置于电芯排10的相对两侧。本说明书对第二冷却板50的具体类型不作限制，例如，第二冷却板50可以为石墨导热板、均热板或者其他能够散热冷却的结构，在本实施例中，第二冷却板50为液冷板。

第二冷却板50设有第二冷却腔52，第二冷却腔52填充有冷却介质。在一些实施例中，第二冷却腔52内可以设有若干条流道，第二冷却板50的两端分别设有注入口、输出口，各条流道与注入口、输出口相连通，注入口、输出口分别与外部的供给装置、储备装置连通。冷却介质从注入口进入流道，再携带热量从输出口流出流道。各条流道内可以设置有毛细结构，第二冷却板50上还可以安装有散热翅片，散热翅片设置于第二冷却腔52内，散热翅片由第二冷却板50的内壁铲制而成，外部的热量经过第二冷却板50和散热翅片传递至第二冷却腔52内部，再经第一冷却腔32内部的循环冷却液将热量带离，提高散热效率。

第二冷却板50朝向电芯排10的表面设有多个凹陷部54，位于第二冷却板50两侧的电芯单元12至少部分地嵌入凹陷部54。凹陷部54的内壁贴合于电芯单元12的周壁设置，因此能够增加第二冷却板50与电芯单元12之间的接触面积，冷却效率相对较高。凹陷部12与其内的电芯单元12的周壁之间可以通过导热结构胶粘接，提高了电芯模组100的结构强度。

在本实施例中，电芯单元12为圆柱电芯，为了提高动力电池总成200的体积利用率，相邻两个电芯排10沿第一方向Y错位设置，以使相邻电芯排10的电芯单元12排列紧密，充分利用同一电芯排10相邻两个电芯单元12之间的空隙。为了适应电芯排10的排布，相邻的两个第二冷却板50上的凹陷部54沿第一方向Y错位设置，例如，第一个第二冷却板50的凹陷部54位于第二个第二冷却板50的对应的两个凹陷部54之间。在另一些实施例中，若电芯单元12为矩形电芯，则多个电芯排10并排设置，相邻的两个第二冷却板50大致平行相贴于电芯单元12的侧壁。

在一些实施例中，电芯模组100还包括冷却管路70，冷却管路70分别连接于第一冷却板30的相对两端，以与第一冷却腔32共同形成冷却回路。冷却管路70用于使冷却介质在第一冷却腔32内循环，以保持第一冷却板30的冷却效率。在本实施例中，冷却管路70包括并联的第一输入支路72以及第二输入支路74(如图6所示)。第一输入支路72分别连接于第一冷却板30的相对两端，与第一冷却腔32连通；第二输入支路74分别连接于第二冷却板50的相对两端，与第二冷却腔52连通。冷却介质从冷却管路70的同一入口分别流入第一冷却腔32和多个第二冷却腔52，最后从同一出口流出，回到冷却管路70的外部回路。第一输入支路72和第二输入支路74并联，使得第一冷却板30和第二冷却板50并联，降低了第一冷却腔32和第二冷却腔52内的冷却介质的流阻，提高第一冷却板30和第二冷却板50的散热性能，从而提高电芯模组100的冷却效率。

在一些实施例中，电芯模组100还可以包括设置于电芯排10和框架92之间的第三冷却板60(如图1所示)。第三冷却板60为液冷板，第三冷却板60沿第二方向X延伸设置，其与第二冷却板50结构大致相同，第三冷却板60朝向电芯单元12的一侧也成型有凹陷部54，其背离电芯单元12的一侧与框架92的侧壁通过导热胶粘接。位于第三冷却板60一侧的电芯单元12至少部分地嵌入凹陷部54。凹陷部54的内壁贴合于电芯单元12的周壁设置，因此能够增加第三冷却板60与电芯单元12之间的接触面积，冷却效率相对较高。第三冷却板60设置有两个，两个第三冷却板60沿第一方向Y排列。第三冷却板60进一步提高了电芯单元12的散热效率。

请同时参阅图2和图7，上述电芯模组100安装时，先将电芯排10和第二冷却板50粘接，装入模组支架10中，再将线束隔离板80焊接与电芯排10设有极耳121的一侧，将第一冷却板30粘接于线束隔离板80。为了增加电芯模组100的结构强度，在本实施例中，多个电芯单元12之间填充有灌封胶123。其中，“灌封”就是将液态聚氨脂复合物用机械或手工方式灌入装有电子元件、线路的器件内，在常温或加热条件下固化成为性能优异的热固性高分子绝缘材料。这个过程中所用的液态聚氨脂复合物就是灌封胶。灌封胶123进入电芯单元12之间后发泡后固化，不仅提高了电芯模组100的结构强度，因为其绝缘性，还能够提高电芯模组100的热失控性能。

本申请实施例提供的电芯模组100中，第一冷却板30和第二冷却板50从电芯单元12的极柱处、电芯单元12侧面多个方向同时带走电芯单元12产生的热量，改善了电芯模组100的热管理，提高电芯模组100的冷却效率。第一冷却板30和第二冷却板50通过并联形式连接，可以降低冷却介质的流阻，提高散热性能。模组支架10和电池箱201之间胶接，提高了电芯模组100与动力电池总成200的集成效率。底壳94上的泄漏通道98在电芯单元12发生热失控时，进行定向排气泄压，提高电芯模组100的热安全性。电芯单元12之间的灌封胶123，提高电芯模组100的结构强度和热失控性能。

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申请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须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。

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。在本申请的描述中，“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。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种电芯模组，其特征在于，包括：

电芯排，所述电芯排包括多个依次排列的电芯单元，所述电芯单元设有极耳；所述电芯排具有端面以及侧面，所述极耳位于所述端面，所述侧面为所述电芯单元的周壁所限定的周侧；

第一冷却板，设置于所述电芯排的端面；以及

第二冷却板，设置于所述电芯排的侧面。

2.如权利要求1所述的电芯模组，其特征在于，所述第一冷却板设有第一冷却腔，所述电芯模组还包括冷却管路，所述冷却管路分别连接于所述第一冷却板的相对两端，以与所述第一冷却腔共同形成冷却回路。

3.如权利要求2所述的电芯模组，其特征在于，所述第二冷却板设有第二冷却腔，所述冷却管路包括并联的第一输入支路和第二输入支路，所述第一输入支路和所述第一冷却腔连通；所述第二输入支路和所述第二冷却腔连通。

4.如权利要求1所述的电芯模组，其特征在于，所述电芯模组还包括模组支架，所述模组支架包括框架和底壳，所述框架连接于所述底壳的周缘，所述框架和所述底壳共同形成容纳空间，所述电芯排位于所述容纳空间内，并固定于所述底壳；所述第一冷却板盖设于所述容纳空间的开口处。

5.如权利要求4所述的电芯模组，其特征在于，所述底壳背离所述容纳空间的一侧设有连接槽，所述连接槽用于容纳粘结剂以使所述底壳与外部的电池箱固定连接。

6.如权利要求4所述的电芯模组，其特征在于，所述底壳设有多个泄漏通道，所述泄漏通道贯穿所述底壳，并将所述容纳空间连通外界，多个所述电芯单元中的至少一部分的底部经由所述泄漏通道暴露。

7.如权利要求1所述的电芯模组，其特征在于，所述电芯模组还包括线束隔离板，所述线束隔离板设置于所述第一冷却板和所述电芯排之间，所述第一冷却板、所述线束隔离板以及所述电芯排之间通过导热胶或者导热结构胶连接。

8.如权利要求1-7中任一项所述的电芯模组，其特征在于，多个所述电芯单元之间设有灌封胶。

9.如权利要求1所述的电芯模组，其特征在于，所述第二冷却板与所述电芯单元之间通过导热结构胶连接。

10.如权利要求1所述的电芯模组，其特征在于，所述第二冷却板朝向所述电芯排的表面设有凹陷部，位于所述第二冷却板两侧的所述电芯单元至少部分嵌入所述凹陷部。

11.一种动力电池总成，其特征在于，包括：

电池箱；以及

权利要求1～10中任一项所述的电芯模组，所述电芯模组设置于所述电池箱内。

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