CN115548509A - 电芯连接结构、电池包及车辆 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种电芯连接结构、电池包及车辆，用于多个电芯的电连接，该电芯连接结构包括：冷却器，设于电芯的电芯极柱的一端，包括空腔以及与电芯极柱一一对应的配置孔；电连接件，用于电芯极柱之间的连接，电连接件的部分区域穿设于空腔，部分区域于配置孔处裸露并用于与电芯极柱电连接，且电连接件与配置孔的周向密封连接；以及绝缘散热介质，设于空腔，用于冷却穿设于空腔内的电连接件。该电芯连接结构将电连接件与冷却器高度集成，能够增加电连接件和电芯的散热能力，极大的降低电池包热失控的风险，又可以提高电池包的空间利用率。

Description

电芯连接结构、电池包及车辆
技术领域
本公开涉及新能源动力电池技术领域，具体地，涉及一种电芯连接结构、电池包及车辆。
背景技术
新能源汽车动力电池中，电芯间高压连接主要是通过焊接铝排实现的。铝排的过流面积(电流流经铝排，与电流方向垂直的截面面积)会跟随电池包的充放电电流大小进行调整。当电流较大时需增大铝排的过流面积，即增大铝排的尺寸，防止过流面积过小，充放电过程中产生大量的热量对电芯的安全性能产生影响。
随着对动力电池快充及输出功率等性能的要求越来越高，电池包的电流越来越大，对高压连接铝排的过流面积和散热能力要求也越来越高。但由于受空间限制，无法无限增大铝排的过流面积。在遇到大电流工况时铝排会释放出大量的热量，对电芯的安全性能产生影响。
发明内容
本公开的目的是提供一种电芯连接结构、电池包及车辆，该电芯连接结构将电连接件与冷却器高度集成，能够增加电连接件和电芯的散热能力，极大的降低电池包热失控的风险，又可以提高电池包的空间利用率。
为了实现上述目的，本公开第一方面，提供一种电芯连接结构，用于多个电芯的电连接，所述电芯连接结构包括：
冷却器，设于电芯的电芯极柱的一端，包括空腔以及与所述电芯极柱一一对应的配置孔；
电连接件，用于所述电芯极柱之间的连接，所述电连接件的部分区域穿设于所述空腔，部分区域于所述配置孔处裸露并用于与所述电芯极柱电连接，且所述电连接件与所述配置孔的周向密封连接；以及
绝缘散热介质，设于所述空腔，用于冷却穿设于所述空腔内的所述电连接件。
可选地，所述冷却器还包括与所述空腔连通的进液口和出液口，所述进液口用于向空腔内通入绝缘散热介质，所述出液口用于绝缘散热介质的排出。
可选地，所述进液口设于所述冷却器的一侧，所述出液口设于所述冷却器的与所述进液口相对的另一端。
可选地，所述冷却器包括相互连接的上板和下板，所述上板设有多个与所述电芯极柱一一对应的第一通孔；所述下板设有多个与所述电芯极柱一一对应的第二通孔，多个所述第一通孔和所述第二通孔中，相对应的所述第一通孔和所述第二通孔形成所述配置孔。
可选地，所述电连接件构造为冷却部和连接部；所述冷却部穿设于所述空腔内部，所述连接部暴露于所述配置孔，且所述连接部形成有观察孔。
可选地，所述电芯连接结构还包括第一输出连接件和第二输出连接件；
所述第一输出连接件的一端伸入所述冷却器的内部并于所述电芯极柱中的正极或者负极中的一者连接，所述第二输出连接件的一端伸入所述冷却器的内部并于所述电芯极柱中的正极或者负极中的另一者连接。
可选地，所述冷却器采用绝缘材料制成；
和/或，所述电连接件采用铝排制成。
本公开的第二方面，还提供一种电池包，所述电池包包括多个电芯以及上述的电芯连接结构。
可选地，多个所述电芯呈多列布置，每列形成一电芯组，每个所述电芯组对应一个所述电芯连接结构，相邻两个所述电芯连接结构之间通过跨接铝排连接。
本公开第三方面，还提供一种车辆，所述车辆包括上述的电池包。
通过上述技术方案，即本公开的电芯连接结构，电连接件的用于多个电芯间的电芯极柱的电连接，其中，电连接件的一部分区域穿设在冷却器的空腔内，浸润在绝缘散热介质中，一部分区域在配置孔处裸露，用于与电芯极柱电连接，在充放电过程中，电芯及电连接件产生的热量能够被绝缘散热介质吸收，增大散热面积，提高散热能力，避免因温度过高引起热失控，同时，将电连接件与冷却器高度集成，可以提高电池包的空间利用率。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开一些实施例提供的电芯连接结构的结构图；
图2是本公开一些实施例提供的电芯连接结构的结构图，其中，隐藏上板；
图3是本公开一些实施例提供的电芯连接结构的俯视图；
图4是基于图3中的A-A剖示图；
图5是图4中的局部放大图；
图6是基于图3中的B-B剖示图；
图7是基于图3中的C-C剖示图；
图8是本公开另一些实施例提供的电芯连接结构的结构图；
图9是本公开另一些实施例提供的电芯连接结构的结构图，其中，隐藏上板；
图10是本公开另一些实施例提供的电芯连接结构的俯视图；
图11是基于图10的D-D剖示图；
图12是本公开一些实施例提供的电池包的电芯与电芯连接结构的连接示意图；
图13是本公开另一些实施例提供的电池包的电芯与电芯连接结构的连接示意图。
附图标记说明
10-电芯连接结构；20-电芯；30-跨接铝排；40-连接管路；
100-冷却器；101-空腔；102-配置孔；110-上板；111-第一通孔；120-下板；121-第二通孔；200-电连接件；210-冷却部；220-连接部；221-观察孔；310-第一输出连接件；320-第二输出连接件；410-进液口；420-出液口。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是指相应部件轮廓的内和外；“远、近”是指相应结构或者相应部件远离或者靠近另一结构或者部件而言的。另外，本公开所使用的术语“第一”、“第二”等是为了区分一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。此外，在下面的描述中，当涉及到附图时，除非另有解释，不同的附图中相同的附图标记表示相同或相似的要素。上述定义仅用于解释和说明本公开，不应当理解为对本公开的限制。
随着对动力电池快充及输出功率等性能的要求越来越高，电池包的充放电电流越来越大，为保证电池包在大电流时的安全，需要同时增大铝排过流面积，提高散热能力，防止铝排温升过快引起电池包热失控。但随着对电池包空间利用率及集成度要求越来越高，铝排尺寸无法无限增大，即铝排过流面积受限，在遇到大电流工况时会释放出大量的热量，对电芯的安全性能产生影响。因此，如何在保证电池包空间利用率、集成度及装配效率的同时，提高铝排的散热能力，保证电芯的安全成为亟待解决的技术难题。
如图1至图13所示，为了实现上述目的，本公开第一方面，提供一种电芯连接结构10，用于多个电芯20的电连接，该电芯连接结构10包括：冷却器100，设于电芯20的电芯极柱的一端，包括空腔101以及与电芯极柱一一对应的配置孔102；电连接件200，用于电芯极柱之间的连接，电连接件200的部分区域穿设于空腔101，另外部分区域于配置孔102处裸露并用于与电芯极柱电连接，且电连接件200与配置孔102的周向密封连接；以及绝缘散热介质，设于空腔101，用于冷却穿设于空腔101内的电连接件200。
通过上述技术方案，即本公开的电芯连接结构10，电连接件200的用于多个电芯20间的电芯极柱的电连接，其中，电连接件200的一部分区域穿设在冷却器100的空腔101内，浸润在绝缘散热介质中，一部分区域在配置孔102处裸露，用于与电芯极柱电连接，在充放电过程中，电芯20及电连接件200产生的热量能够被绝缘散热介质吸收，增大散热面积，提高散热能力，避免因温度过高引起热失控，同时，将电连接件200与冷却器100高度集成，可以提高电池包的空间利用率。
可以理解的是，在一些实施例中，电池包中的多个电芯20可以沿一列紧邻设置，每个电芯20包括两个电芯极柱，其中一个电芯极柱为正极，另一个电芯极柱为负极，该电芯连接结构10中的冷却器100上的配置孔102与多个按上述方式布置的电芯20的多个电芯极柱一一对应，也即，冷却器100上的配置孔102为两列，每列上的多个配置孔102间隔设置，其间距对应于电芯20的宽度，位于两列上的配置孔102在电芯20的两个电芯极柱的连线的延伸方向上一一对应，且该两个配置孔102的间距对应于同一电芯20上的两个电芯极柱之间的距离。电连接件200可以采用任意合适的方式将多个电芯20串联起来，即，电芯20的电芯极柱中的正极可以通过一个电连接件200与后一个电芯20的电芯极柱中的负极连接，电芯20中的电芯极柱中的负极可以通过一个电连接件200与后一个电芯极柱中的正连接，依次连接，从而将多个电芯20串联连接，并在最外侧的电芯20处，利用电连接件200将其正极和负极引入，用于与外部的其他模块连接，例如，充电模块或者电机。
在一些实施例中，电连接件200可以采用铝排制成。另外，电连接件200也可以采用例如铜排等阻值较小且利于导电的材质制成，能够实现电芯20间的电连接即可，本公开这里不作具体限定。
电连接件200的数量可以为多个，且电连接件200在冷却器100内部可以采用任意合适的方式进行排布，其中，电连接件200(例如铝排)的大小、数量及结构形式需要根据电池包性能需求、电芯20参数及电芯20的排布等确定。
需要说明的是，绝缘散热介质选用绝缘性能良好、散热性能好且比热容高的介质，如氟化液等，使其能够与电连接件200之间(例如铝排)绝缘，同时保证良好的吸热及散热能力。电连接件200需要与电芯极柱焊接的部分在配置孔102处裸露，其余均完全位于空腔101内部，浸润在绝缘散热介质中，从而充放电过程中产生的热量可以被绝缘散热介质吸收，实现电连接件200的冷却。
为了进一步提高散热能力，如图8、图9及图10所示，在一些实施例中，冷却器100还包括与空腔101连通的进液口410和出液口420，进液口410用于向空腔101内通入绝缘散热介质，出液口420用于绝缘散热介质的排出。其中，绝缘散热介质可以由进液口410进入冷却器100的空腔101内部，并流经所有的电连接件200处于空腔101内的部分，带走电连接件200产生的热量，然后由出液口420流出，实现电连接件200及电芯20的冷却。因绝缘散热介质在空腔101内处于流动状态，可以更好地带走电连接件200产生的热量；也可以将由进液口410和出液口420分别连接于一换热器，也即将由出液口420排出的散热介质在该换热器中与其他的冷却介质换热，从而带走绝缘散热介质中的热量，再由进液口410进入空腔101内，提高绝缘散热介质的散热能力。
需要说明的是，绝缘散热介质中的绝缘是指与电连接件200之间的导电绝缘，散热是指能够将电连接件200产生的热量带走，并向外部传递。
进液口410和出液口420可以采用任意合适的方式进行构造，其于冷却器100上的设置位置也可以任意布置。为了更好地使得进入空腔101中的绝缘散热介质能够流经每个电连接件200，如图10所示，在一些实施例中，进液口410设于冷却器100的一侧，出液口420设于冷却器100的与进液口410相对的另一端。也即，进液口410和出液口420分别设于冷却器100的相对两侧，以使得由进液口410进入空腔101的一端，在空腔101内流向相对的另一端，然后由位于该端的出液口420流出，实现对电连接件200和电芯20的冷却。
冷却器100可以采用任意合适的方式进行构造，在一些实施例中，冷却器100包括相互连接的上板110和下板120，上板110设有多个与电芯极柱一一对应的第一通孔111；下板120设有多个与电芯极柱一一对应的第二通孔121，多个第一通孔111和第二通孔121中，相对应的第一通孔111和第二通孔121形成配置孔102。其中，下板120与上板110可以采用塑料件、PET膜、PI膜，或其他绝缘性能好、易成型的材料制得，上板110与下板120共同围成一个空腔101。上板110设置的多个第一通孔111和下板120设置的多个第二通孔121一一对应，且相对应的第一通孔111和第二通孔121形成配置孔102，电连接件200的部分区域于该配置孔102处在配置孔102的周向上形成密封，以避免空腔101内的绝缘散热介质由该配置孔102处泄露。
在一些实施例中，上板110与下板120，以及与电连接件200的成组方式可以采用一体注塑成型或热压成型，或采用胶粘等其他方式，只需保证冷却器100的上板110与下板120的连接处、板上板110与电连接件200、以及下板120与电连接件200的连接处之间的密封性能即可。
为了方便与电芯20的电芯极柱的电连接，在一些实施例中，电连接件200构造为冷却部210和连接部220；冷却部210穿设于空腔101内部，连接部220暴露于配置孔102，且连接部220形成有用于与电芯极柱焊接时所用的观察孔221。其中，连接部220为电连接件200裸露在配置孔102处的区域，其中可以设有观察孔221，该观察孔221的位置和尺寸可以根据电芯极柱的尺寸进行相应设置，即，电芯极柱在配置孔102处与连接部220为面接触，并焊接连接，可以通过该观察孔221进行电芯极柱的对正，以使两者能够通过焊接的方法实现固定连接。
需要说明的是，该观察孔221可以采用任意合适的结构进行构造，在一些实施例中，观察孔221可以包括相互连通第一孔段和第二孔段，且第一孔段的直径大于第二孔段的直径。其中，第二孔段更加靠近电芯20，第二孔段的小孔是为了在连接部220与电芯极柱焊接时方便观察，为了焊接时的对位，第一孔段的直径较大，于上表面形成大的沉台，是出于焊接考虑，因为设备原因无法焊接过厚的母排，所以在连接部220处形成了一个沉台，减小厚度、方便焊接。
为了实现与其他模块之间的高压电连接，在一些实施例中，电芯连接结构10还包括第一输出连接件310和第二输出连接件320；第一输出连接件310的一端伸入冷却器100的内部并于电芯极柱中的正极或者负极中的一者连接，第二输出连接件320的一端伸入冷却器100的内部并于电芯极柱中的正极或者负极中的另一者连接。其中，第一输出连接件310和第二输了出连接件包括但不限于铝排。
第一输出连接件310穿过空腔101延伸至最边部的配置孔102并与最外侧的电芯20的正极的电芯极柱连接，其位于空腔101内的部分浸润在绝缘散热介质中，位于冷却器100外侧的部分可以形成一接线端子，以实现与其他模块之间的高压连接；第二输出连接件320穿过空腔101延伸至最边部的配置孔102并与最外侧的电芯20的负极的电芯极柱连接，其位于空腔101内的部分浸润在绝缘散热介质中，位于冷却器100外侧的部分可以形成另一接线端子，以实现与其他模块之间的高压连接。
冷却器100的上板110、下板120以及电连接件200形成一个封闭空腔101，绝缘散热介质填充于该封闭空腔101内。电连接件200(例如铝排)中间需要与电芯极柱焊接处在配置孔102处裸露，其余均位于空腔101内，浸润于绝缘散热介质中。封闭空腔101内的绝缘散热介质用于吸收电连接件200的热量，并向外扩散，以完成散热。第一输出连接件310和第二输出连接件320用于与外部其他的模块进行连接，以实现电芯20的充电和/或放电。
相较于当前电池包中的电芯20间高压连接铝排没有冷却系统或散热系统，一般是根据电池包充放电电流大小相应调整高压连接铝排过流面积，即调整高压连接铝排尺寸。随着对动力电池快充及输出功率等性能的要求越来越高，电池包的电流越来越大，对高压连接铝排的过流面积和散热能力要求也越来越高。但由于受空间限制，无法无限增大铝排的过流面积。本公开的技术方案，对高压连接铝排增加冷却器100，将铝排与冷却器100高度集成，既可以增加铝排和电芯20的散热能力，极大的降低电池包热失控的风险，又可以提高电池包空间利用率，保证电池包的高集成度和装配效率。
本公开的第二方面，还提供一种电池包，该电池包可以包括多个电芯20以及上述的电芯连接结构10。电芯连接结构10用于连接多个电芯20的电芯极柱，即可以实现电芯20间的高压连接，又能够提高散热能力，即使在大电流工况下，也能够带走大部分的热量，避免因温度过高引起热失控，同时，也方便装置，在保证电池包的高集成度和装配效率。
电芯20堆叠后，将电连接件200分别与电芯极柱焊接，实现电芯20之间的高压连接。电连接件200、冷却器100的数量及长度、高度等可以根据电池包空间及电芯20的布置进行调整，相邻高压连接及散热系统之间通过跨接铝排30实现高压的连接。
在一些实施例中，多个电芯20呈多列布置，每列形成一电芯组，每个电芯组也可以包括多个并排设置的电芯20，每个电芯组对应一个电芯连接结构10，相邻两个电芯连接结构10之间通过跨接铝排30连接。即能够实现电芯20间的电连接，也能够利用多个电芯连接结构10对电芯20进行散热。
需要说明的是，在一些实施例中，当每个冷却器100包括进液口410和出液口420时，可以将进液口410和/或出液口420通过连接管路40依次串连，实现通过一个进液口410送入绝缘散热介质，另一个进液口410或者出液口420流出，能够满足绝缘散热介质的流动。例如，当电芯连接结构10为两个时，可以将处于同一端的出液口420与进液口410，或者两个进液口410通过连接管路40连通，由另一端的进液口410和出液口420，或者两个出液口420分别与绝缘散热介质循环系统连接，以实现绝缘散热介质的流动。
当然，也在每个冷却器100分别通入和排出绝缘散热介质，也能够实现其在空腔101中的流动。
本公开第三方面，还提供一种车辆，该车辆包括上述的电池包，因此，该车辆也具有上述电池包的所有优点，这里不再赘述。
本公开的电芯连接结构10、电池包及车辆，该电芯连接结构10的电连接件200的用于多个电芯20间的电芯极柱的电连接，其中，电连接件200的一部分区域穿设在冷却器100的空腔101内，浸润在散热介质中，一部分区域在配置孔102处裸露，用于与电芯极柱电连接，在充放电过程中，电芯20及电连接件200产生的热量能够被散热介质吸收，增大散热面积，提高散热能力，避免因温度过高引起热失控，同时，将电连接件200与冷却器100高度集成，可以提高电池包的空间利用率。上述技术方案中，针对电连接件200(例如铝排)增加了冷却器100，针对大电流工况电池包无需增大电连接件200的尺寸，保证了电池包散热能力及安全性，同时减轻了电池包重量，降低了成本；另外，电连接件200与冷却器100高度集成在一起，极大提高了电池包的空间利用率和集成度。电连接件200与冷却器100集成后可直接在配置孔102处与电芯极柱焊接，提高了电池包的装配效率。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种电芯连接结构，用于多个电芯(20)的电连接，其特征在于，所述电芯连接结构(10)包括：
冷却器(100)，设于电芯(20)的电芯极柱的一端，包括空腔(101)以及与所述电芯极柱一一对应的配置孔(102)；
电连接件(200)，用于所述电芯极柱之间的连接，所述电连接件(200)的部分区域穿设于所述空腔(101)，部分区域于所述配置孔(102)处裸露并用于与所述电芯极柱电连接，且所述电连接件(200)与所述配置孔(102)的周向密封连接；以及
绝缘散热介质，设于所述空腔(101)，用于冷却穿设于所述空腔(101)内的所述电连接件(200)。
2.根据权利要求1所述的电芯连接结构，其特征在于，所述冷却器(100)还包括与所述空腔(101)连通的进液口(410)和出液口(420)，所述进液口(410)用于向空腔(101)内通入绝缘散热介质，所述出液口(420)用于绝缘散热介质的排出。
3.根据权利要求2所述的电芯连接结构，其特征在于，所述进液口(410)设于所述冷却器(100)的一侧，所述出液口(420)设于所述冷却器(100)的与所述进液口(410)相对的另一端。
4.根据权利要求1所述的电芯连接结构，其特征在于，所述冷却器(100)包括相互连接的上板(110)和下板(120)，所述上板(110)设有多个与所述电芯极柱一一对应的第一通孔(111)；所述下板(120)设有多个与所述电芯极柱一一对应的第二通孔(121)，多个所述第一通孔(111)和所述第二通孔(121)中，相对应的所述第一通孔(111)和所述第二通孔(121)形成所述配置孔(102)。
5.根据权利要求1所述的电芯连接结构，其特征在于，所述电连接件(200)构造为冷却部(210)和连接部(220)；所述冷却部(210)穿设于所述空腔(101)内部，所述连接部(220)暴露于所述配置孔(102)，且所述连接部(220)形成有观察孔(221)。
6.根据权利要求1所述的电芯连接结构，其特征在于，所述电芯连接结构(10)还包括第一输出连接件(310)和第二输出连接件(320)；
所述第一输出连接件(310)的一端伸入所述冷却器(100)的内部并于所述电芯极柱中的正极或者负极中的一者连接，所述第二输出连接件(320)的一端伸入所述冷却器(100)的内部并于所述电芯极柱中的正极或者负极中的另一者连接。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的电芯连接结构，其特征在于，所述冷却器(100)采用绝缘材料制成；
和/或，所述电连接件(200)采用铝排制成。
8.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括多个电芯(20)以及如权利要求1-7中任意一项所述的电芯连接结构(10)。
9.根据权利要求8所述的电池包，其特征在于，多个所述电芯(20)呈多列布置，每列形成一电芯组，每个所述电芯组对应一个所述电芯连接结构(10)，相邻两个所述电芯连接结构(10)之间通过跨接铝排(30)连接。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求8或9所述的电池包。
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