CN115513558A - 一种电池模组及电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池模组及电池系统，涉及电池热管理领域。电池模组包括换热件、导温件以及电池。其中，导温件和电池的数量均包括至少两个，至少两个导温件环设于换热件，电池与导温件对应连接，导温件用于为电池传递温度，换热件设置有通道，通道用于通入冷介质或热介质，以通过导温件对电池进行散热或加热。本发明结构简单，不仅可以在电池温度较高的情况下向通道通入冷介质，以通过导温件及时对电池进行散热，从而避免电池热量扩散而造成热失控的现象发生；也可以在电池温度较低或需要对电池进行预热的情况下向通道通入热介质，以通过导温件对电池进行加热，以使电池在正常工况下运行。

Description

一种电池模组及电池系统
技术领域
本发明涉及电池热管理领域，具体而言，涉及一种电池模组及电池系统。
背景技术
单节电池供电无法满足一些电动汽车的电力需要，多节电池组成电池模组可解决该问题，但目前由多节单体集成的高比能量锂离子动力电池系统结构复杂，且在复杂车载工况下容易出现热失控问题。
发明内容
本发明提供了一种电池模组及电池系统，其能够快速进行热量交换，也能够避免热量扩散而导致热失控。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种电池模组，包括换热件、至少两个导温件以及至少两个电池：
所述至少两个导温件环设于所述换热件，所述电池与所述导温件对应连接，所述导温件用于为所述电池传递温度；
所述换热件设置有通道，所述通道用于通入冷介质或热介质，以通过所述导温件对所述电池进行散热或加热。
在可选的实施方式中，所述导温件包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部用于与所述换热件贴合，所述第二连接部用于与所述电池贴合。
在可选的实施方式中，所述电池呈圆柱状，所述第二连接部呈弧形面，所述第二连接部的弧形面的圆弧直径与所述电池的直径相同。
在可选的实施方式中，所述电池呈立方状，所述第二连接部包括两个垂直连接的平面，所述第二连接部与所述电池的相邻的两个侧面连接。
在可选的实施方式中，所述至少两个导温件呈间隔设置，与所述导温件对应连接的所述电池间隔设置，以在相邻的两个所述导温件以及相邻的两个所述电池之间形成间隔空间。
在可选的实施方式中，所述电池模组还包括阻温件，所述阻温件填充于所述间隔空间，所述阻温件用于隔热或吸热储存热量。
在可选的实施方式中，所述阻温件呈多孔结构。
在可选的实施方式中，所述电池模组还包括填充件，所述填充件填充于所述阻温件的多孔结构中，所述填充件由相变材料制成。
在可选的实施方式中，所述电池模组还包括冷介质管路、热介质管路以及驱动器，所述冷介质管路和所述热介质管路均与所述换热件连接，所述驱动器同时设置于冷介质管路以及热介质管路，用于驱动冷介质管路中的所述冷介质通入所述换热件或驱动热介质管路中的所述热介质通入所述换热件。
第二方面，本发明提供一种电池系统，包括如前述实施方式任一项所述的电池模组。
本发明实施例提供的电池模组及电池系统的有益效果包括：通过在换热件外环设导温件，以实现电池与换热件之间的热交换。不仅可以在电池温度较高的情况下向通道通入冷介质，以通过导温件及时对电池进行散热，从而避免电池热量扩散而造成热失控的现象发生；也可以在电池温度较低或需要对电池进行预热的情况下向通道通入热介质，以通过导温件对电池进行加热，以使电池在正常工况下运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的电池模组第一实施例结构示意图之一；
图2为本发明实施例提供的电池模组第一实施例结构示意图之二；
图3为本发明实施例提供的换热件以及导温件结构示意图；
图4为本发明实施例提供的电池模组第二实施例结构示意图之一；
图5为本发明实施例提供的电池模组第二实施例结构示意图之二。
图标：10-电池模组；100-换热件；110-通道；200-导温件；210-第一连接部；220-第二连接部；300-电池；400-阻温件；500-填充件；600-间隔空间。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
第一实施例
单节电池供电无法满足一些电动汽车的电力需要，多节电池组成电池模组10可解决该问题，但目前由多节单体集成的高比能量锂离子动力电池系统在复杂车载工况下容易出现热失控问题。
针对热失控问题，除了采取措施对电池组进行有效散热，还需要对电池模组中电池与电池之间的热失控蔓延采取阻断措施，防止一个温度飞升的电池的热流传递到周围相邻的电池，引发连锁反应。因此，有效阻断电池系统热蔓延，实现电池系统发生热扩散在足够时间内不起火不爆炸，是一个亟待解决的问题。
此外，目前的电池模组在温度较低的情况下需要对电池进行预热，又需要将热量从中间的隔断快速传递给电池。目前除了开发“隔热-吸热”双重作用的热蔓延抑制材料外，还可以从传热学的角度对电池间的夹层进行结构优化设计。将隔热结构优化和换热相结合以达到更佳的隔热效果，是一个可行的解决办法。
因此，针对以上问题，本发明提供了一种电池模组10，应用于电池热管理领域。
请参阅图1至图3，电池模组10包括换热件100、导温件200、电池300、阻温件400以及填充件500。
其中，导温件200和电池300的数量均包括至少两个，至少两个导温件200环设于换热件100，至少两个电池300与至少两个导温件200一一对应连接，导温件200用于为电池300传递温度，以此实现电池300与导温件200进行热量交换。阻温件400设置在相邻的两个电池300之间的间隔空间600内，填充件500填充于阻温件400中，阻温件400和填充件500用于隔热或吸热以储存热量。
进一步地，换热件100设置有通道110，通道110用于通入冷介质或热介质，以通过导温件200对电池300进行散热或加热。
在本实施例中，换热件100呈管状，通过在换热件100的外壁环设导温件200，以实现电池300与换热件100之间的热交换。因此本发明提供的电池模组10及电池300系统结构简单，不仅可以在电池300温度较高的情况下向通道110通入冷介质，以通过导温件200及时对电池300进行散热，从而避免电池300热量扩散而造成热失控的现象发生；也可以在电池300温度较低或需要对电池300进行预热的情况下向通道110通入热介质，以通过导温件200对电池300进行加热，以使电池300在正常工况下运行。
需要说明的是，冷介质可以是冷流体，热介质可以是热流体。冷介质或热介质可以是通入到通道110内以通过导温件200与电池300进行换热，也可以是不停地流经通道110，即以流动的状态通过导温件200与电池300进行换热，可根据具体情况而调整，在此不做具体限定。
进一步地，导温件200包括第一连接部210和第二连接部220，第一连接部210用于与换热件100贴合，第二连接部220用于与电池300贴合。
在本实施例中，通过第一连接部210与换热件100贴合、第二连接部220与电池300贴合，以提高导温件200与换热件100以及电池300的接触面积，从而提高导温件200的导热性能，以快速满足电池300和换热件100之间的热量交换。
进一步地，电池300呈圆柱状，第二连接部220呈弧形面，第二连接部220的弧形面的圆弧直径与电池300的直径相同。
在本实施例中，第二连接部220呈弧形面，且第二连接部220所在圆弧直径与电池300的直径相同，以使得第二连接部220与电池300完全贴合，一方面可使得电池300与导温件200连接更温度，另一方面也有利于热量的传递。
进一步地，至少两个导温件200呈间隔设置，与至少两个导温件200一一对应连接的至少两个电池300间隔设置，以在相邻的两个导温件200以及相邻的两个电池300之间形成间隔空间600。
在本实施例中，通过多个导温件200间隔设置，以使与多个导温件200一一对应连接的多个电池300也间隔设置，以此阻隔相邻的两个电池300之间的热量传递，以避免在多个电池300之间扩散并导致热失控，因此提高了电池模组10的安全性能。
进一步地，阻温件400填充于间隔空间600，阻温件400用于隔热或吸热储存热量。
在本实施例中，通过在间隔空间600内填充阻温件400，以进一步有效阻断相邻两个电池300之间的热量传递，进一步提高电池模组10的安全性能。
可选地，阻温件400呈多孔结构，以便于向阻温件400中填充一定的填充件500。此外，整个电池模组10结构简单，结构紧凑，有效地利用了空间，有利于电池模组10呈小型化。
进一步地，填充件500由相变材料制成。
在本实施例中，通过向阻温件400中填充由相变材料制成的填充件500，以进一步提升阻温件400的隔断温度传递的能力。此外，由于相变材料的特性，在电池300温度上升至刚需要进行换热的情况下，电池300的部分热量可直接传递至填充件500内，在此情况下，由填充件500吸收电池300的热量可对电池300起到一定的散热作用，因此无需立即向换热件100通入冷介质，达到了节能的目的。
换言之，在电池300温度不太高的情况下，仅依靠填充件500就可以起到防止热量扩散的效果；而当电池300温度过高需要散热时，再向换热件100的通道110内通入冷介质以进行换热，电池300产生的热量经过导温件200传递至换热件100中的冷介质，从而起到快速降低电池300热量的作用。
进一步地，电池模组10还包括冷介质管路(图未示)、热介质管路(图未示)以及驱动器(图未示)，冷介质管路和热介质管路均与换热件100连接，驱动器同时设置于冷介质管路以及热介质管路。
在本实施例中，电池300温度大于第一预设温度且小于第二预设温度的情况下，通过填充于阻温件400中的填充件500吸收电池300的热量，此时无需向换热件100通入冷介质；而在电池300温度大于第二预设温度的情况下，通过驱动器驱动冷介质管路中的冷介质通入换热件100，以对电池300进行快速换热。因此，在电池300温度位于第一预设温度和第二预设温度之间的区间不用开启驱动件，以此实现节能的目的。
当然，在环境温度较低的情况下，即需要对电池300进行预热的情况下，也可以通过驱动件驱动热介质管路中的热介质通入换热件100，以对电池300快速进行换热，使得电池300温度上升至正常的温度区间，以保证电池300正常运行。
具体地，驱动件可以是设置在冷介质管路以及热介质管路上的压缩泵。
进一步地，本发明还提供了一种电池300系统(图未示)，适用于新能源汽车等领域。
其中，电池300系统包括上述实施例中的电池模组10以及控制器、温度传感器等。
在本实施例中，温度传感器设置于电池模组10内，并与控制器电连接，控制器与驱动件电连接。控制器可通过温度传感器获得的电池300的温度信号控制驱动件启动与否，以及时为电池模组10进行换热，从而避免出现热失控的情况。
第二实施例
第二实施例与第一实施例的不同之处在于电池300和导温件200的具体结构，为简要描述，本实施例中未提及的内容参考第一实施例。
请参阅图4至图5，电池300呈立方状，第二连接部220包括两个垂直连接的平面，第二连接部220与电池300的相邻的两个侧面连接。
在本实施例中，第二连接部220包括两个垂直连接的平面，以与呈立方状的电池300的两个侧边紧密贴合，从而提高导温件200的传到热量的能力。
综上所述，本发明实施例提供了一种电池模组10及电池300系统，通过在换热件100的外壁环设导温件200，以实现电池300与换热件100之间的热交换。不仅可以在电池300温度较高的情况下向通道110通入冷介质，以通过导温件200及时对电池300进行散热，从而避免电池300热量扩散而造成热失控的现象发生；也可以在电池300温度较低或需要对电池300进行预热的情况下向通道110通入热介质，以通过导温件200对电池300进行加热，以使电池300在正常工况下运行。
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，任何熟悉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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电池模组，其特征在于，包括换热件(100)、至少两个导温件(200)以及至少两个电池(300)：
所述至少两个导温件(200)环设于所述换热件(100)，所述电池(300)与所述导温件(200)对应连接，所述导温件(200)用于为所述电池(300)传递温度；
所述换热件(100)设置有通道(110)，所述通道(110)用于通入冷介质或热介质，以通过所述导温件(200)对所述电池(300)进行散热或加热。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述导温件(200)包括第一连接部(210)和第二连接部(220)，所述第一连接部(210)用于与所述换热件(100)贴合，所述第二连接部(220)用于与所述电池(300)贴合。
3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述电池(300)呈圆柱状，所述第二连接部(220)呈弧形面，所述第二连接部(220)的弧形面的圆弧直径与所述电池(300)的直径相同。
4.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述电池(300)呈立方状，所述第二连接部(220)包括两个垂直连接的平面，所述第二连接部(220)与所述电池(300)的相邻的两个侧面连接。
5.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述至少两个导温件(200)呈间隔设置，与所述导温件(200)对应连接的所述电池(300)间隔设置，以在相邻的两个所述导温件(200)以及相邻的两个所述电池(300)之间形成间隔空间(600)。
6.根据权利要求5所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括阻温件(400)，所述阻温件(400)填充于所述间隔空间(600)，所述阻温件(400)用于隔热或吸热储存热量。
7.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述阻温件(400)呈多孔结构。
8.根据权利要求7所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括填充件(500)，所述填充件(500)填充于所述阻温件(400)的多孔结构中，所述填充件(500)由相变材料制成。
9.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括冷介质管路、热介质管路以及驱动器，所述冷介质管路和所述热介质管路均与所述换热件(100)连接，所述驱动器同时设置于冷介质管路以及热介质管路，用于驱动冷介质管路中的所述冷介质通入所述换热件(100)或驱动热介质管路中的所述热介质通入所述换热件(100)。
10.一种电池(300)系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电池模组。
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