CN116345009A - 一种电池包、电池模组及储能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及储能技术领域,尤其公开了一种电池包、电池模组及储能系统，包括壳体和电芯组件，所述壳体设置有电芯腔、导风通道、第一连接通道和第一进风口，所述导风通道贯穿过所述壳体，所述第一连接通道分别与导风通道和第一进风口连通，所述第一连接通道与所述第一进风口连通构成内风道，所述电芯腔呈封闭设置，所述电芯腔和内风道相独立，所述电芯组件设置于所述电芯腔，所述电芯组件的热量可经所述内风道散去，其中，在所述电池包与其它电池包叠置时，所述电池包的导风通道用于与其它电池包的导风通道连通。通过上述方式，本发明实施例能够使得水汽或者灰尘不会进入电芯腔内，保证电芯的寿命。
Description
技术领域
本发明实施例涉及储能技术领域，特别是涉及一种电池包、电池模组及储能系统。
背景技术
电池包是用于储存电能和供电的装置，电池包内的电芯在运行时会产生大量热量，当热量堆积于电芯时，会造成电芯的温度过高，容易引起热失控，从而造成起火。为了降低电池包起火的风险，通常对电池包的电芯进行散热。
然而，在实现本发明实施例的过程中，发明人发现：目前，电池包的电芯散热主要是风冷，即电池包包括外壳和电芯，电芯固定于外壳内，外壳设置有进风口和出风口，通过风扇用于驱动气流从第一进风口进入外壳内，再经出风口输出，其中，气流在外壳内流动时与电芯进行热交换，以对电芯进行散热，但是也会使得水汽或者灰尘进入外壳内，影响电芯的寿命。
发明内容
本发明实施例主要解决的技术问题是提供一种电池包、电池模组及储能系统，使得气流在内风道流动时不会进入电芯腔，从而使得水汽或者灰尘不会进入电芯腔内，保证电芯的寿命。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电池包，包括壳体和电芯组件，所述壳体设置有电芯腔、导风通道、第一连接通道和第一进风口，所述导风通道贯穿过所述壳体，所述第一连接通道分别与导风通道和第一进风口连通，所述第一连接通道与所述第一进风口连通构成内风道，所述电芯腔呈封闭设置，所述电芯腔和内风道相独立，所述电芯组件设置于所述电芯腔，所述电芯组件的热量可经所述内风道散去，其中，在所述电池包与其它电池包叠置时，所述电池包的导风通道用于与其它电池包的导风通道连通。
可选的，所述导风通道的数量为两个，两个所述导风通道分别位于所述第一连接通道的两侧，当气流在所述内风道流动时，所述气流分成两股气流分别流向一所述导风通道和另一所述导风通道，以散发所述电芯组件的热量。
可选的，所述电芯组件包括多个电芯单体，沿一所述导风通道往另一所述导风通道的方向，所述多个电芯单体依次叠置设置；
所述第一进风口的数量为多个，沿一所述导风通道往另一所述导风通道的方向，多个所述第一进风口依次间隔设置，多个所述第一进风口还与所述多个电芯单体对应。
可选的，中心的所述第一进风口与所述电芯组件中心的电芯单体对齐，并且自中心的所述第一进风口往末端的第一进风口的方向，所述第一进风口的面积逐渐变小。
可选的，沿所述壳体的长度方向，两个所述导风通道分别位于所述第一连接通道的两侧。
可选的，所述壳体包括第一底壳、第一上盖、第一外罩、第二外罩、第一进风板和第二进风板；
所述第一底壳和所述第一上盖合围有所述电芯腔；
所述第一外罩与所述第一底壳的一侧连接，所述第一外罩与所述第一底壳的一侧合围有一所述导风通道，所述第二外罩与所述第一底壳的另一侧连接，所述第二外罩与所述第一底壳的另一侧合围有另一所述导风通道；
所述第一进风板分别与所述第一底壳远离第一上盖的一端的一侧、所述第一外罩和所述第二外罩连接，所述第二进风板分别与所述第一底壳远离第一上盖的一端的另一侧、所述第一外罩和所述第二外罩连接，所述第一进风板和所述第二进风板与所述第一底壳远离第一上盖的表面合围有所述第一连接通道，多个所述第一进风口呈镜像对称设置于所述第一进风板和所述第二进风板。
可选的，所述电池包还包括导热垫，所述导热垫设置于所述电芯腔，并且所述导热垫位于所述电芯组件和远离所述第一上盖的所述电芯腔的壁面之间。
可选的，所述电芯组件还包括绝缘件，所述绝缘件位于所述导热垫和多个电芯单体组件之间。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种电池模组，包括底座和上述的电池包，所述电池包叠置于所述底座。
可选的，还包括电池管理模块，所述电池管理模块包括外壳、电池管理单元和风机，所述电池管理单元设置于外壳内，所述外壳设置有散热风道，所述风机设置于散热风道；
所述电池管理模块叠置于所述电池包，所述散热风道与所述电池包的导风风道连通。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种储能系统，包括上述的电池模组。
本发明实施例中，电池包包括壳体和电芯组件，所述壳体设置有电芯腔、导风通道、第一连接通道和第一进风口，所述导风通道贯穿过所述壳体，所述第一连接通道分别与导风通道和第一进风口连通，所述第一连接通道与所述第一进风口连通构成内风道，所述电芯腔呈封闭设置，所述电芯腔和内风道相独立，所述电芯组件设置于所述电芯腔，所述电芯组件的热量可经所述内风道散去，其中，在所述电池包与其它电池包叠置时，所述电池包的导风通道用于与其它电池包的导风通道连通。电芯组件运行时产生的热量传递到壳体，由于设置相独立的电芯腔和内风道，并且电芯腔呈封闭设置，气流在内风道流动与壳体进行热交换时不会进入电芯腔，从而使得水汽或者灰尘不会进入电芯腔内，保证电芯的寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的电池包的结构爆炸示意图；
图2是本发明实施例提供的电池包的壳体的结构爆炸示意图；
图3是本发明实施例提供的电池包的壳体的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的电池包的电芯组件的结构爆炸示意图；
图5是本发明实施例提供的电池模组的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的电池模组的底座的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的电池模组的电池管理模块的部分结构示意图；
图8是本发明实施例提供的电池模组的电池管理模块的外壳的结构爆炸示意图；
图9是本发明实施例提供的电池模组的电池管理模块的外壳的结构示意图；
图10是本发明实施例提供的电池模组的气流流速仿真图；
图11是本发明实施例提供的电池模组的电池包温度的仿真图。
附图标记说明：
1、电池包；11、壳体；111、第一底壳；1111、第一定位销；112、第一上盖；1121、通孔；113、第一外罩；114、第二外罩；115、第一进风板；116、第二进风板；117、第一固定件；1171、第一固定孔；118、电芯腔；119、导风通道；11a、第一连接通道；11b、第一进风口；11c、内风道；11d、加强件；11e、第一夹持件；11f、第二夹持件；12、电芯组件；121、电芯单体；122、绝缘件；123、第一端板；124、第二端板；125、扎带；126、信号采集组件；13、导热垫；
100、电池模组；2、底座；21、第二定位销；3、电池管理模块；31、外壳；311、第二底壳；312、第二上盖；313、第三外罩；3131、通风口；3132、出风口；314、第三进风板；315、第四进风板；316、第二固定件；3161、第二固定孔；317、收容腔；318、通风槽；319、安装腔；31a、散热风道；31b、第二连接通道；31c、第二进风口；31d、第四外罩；32、电池管理单元；33、风机。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，电池包1包括壳体11、电芯组件12和导热垫13。电芯组件12设置于壳体11内，电芯组件12用于储存电能和向用电设备供电。导热垫13设置于壳体11内，导热垫13与电芯组件12连接，导热垫13分别用于与电芯组件12和壳体11进行热交换，以传递热量。当电芯组件12运行时所产生的热量经导热垫13传递到壳体11，再通过壳体11与气流进行热交换，由气流流动带走热量，从而对电芯组件12进行散热。
对于上述壳体11，请参阅图2和图3，壳体11包括第一底壳111、第一上盖112、第一外罩113、第二外罩114、第一进风板115、第二进风板116和第一固定件117。第一底壳111与第一上盖112连接，第一底壳111和第一上盖112合围有电芯腔118，电芯腔118呈封闭设置。第一底壳111与第一上盖112连接的一端设置有第一定位销1111。第一上盖112设置有通孔1121，通孔1121供第一定位销1111穿过。第一外罩113与第一底壳111的一侧连接，第一外罩113与第一底壳111的一侧合围有一导风通道119，沿壳体11的厚度方向Z，一导风通道119贯穿第一外罩113。第二外罩114与第一底壳111的另一侧连接，第二外罩114与第一底壳111的另一侧合围有另一导风通道119，沿壳体11的厚度方向Z，另一导风通道119贯穿第二外罩114。第一进风板115分别与第一底壳111远离第一上盖112的一端的一侧、第一外罩113和第二外罩114连接。第二进风板116分别与第一底壳111远离第一上盖112的一端的另一侧、第一外罩113和第二外罩114连接，第一进风板115和第二进风板116与第一底壳111远离第一上盖112的表面合围有第一连接通道11a，沿壳体11的长度方向X，两个导风通道119分别位于第一连接通道11a的两侧，第一连接通道11a与两个导风通道119连通。第一进风板115和第二进风板116均设置有第一进风口11b，第一进风口11b的数量为多个，多个第一进风口11b均与第一连接通道11a连通构成内风道11c，内风道11c与电芯腔118相独立，使得气流在内风道11c内流动时不会进入电芯腔118，从而避免水汽和灰尘进入电芯腔118。沿一导风通道119往另一导风通道119的方向，分别位于第一进风板115和第二进风板116的多个第一进风口11b依次间隔设置，多个第一进风口11b呈镜像对称设置于第一进风板115和第二进风板116，多个第一进风口11b与电芯组件12对应，分别位于第一进风板115和第二进风板116的中心的第一进风口11b往末端的第一进风口11b的方向，第一进风口11b的面积逐渐变小。其中，当气流在内风道11c流动时，气流分成两股气流分别流向一导风通道119和另一导风通道119，以散发电芯组件12的热量。第一固定件117固定于第一底壳111远离第一上盖112的表面，第一固定件117设置有第一固定孔1171，其中，当电池包1与其他电池包1叠置时，一电池包1的第一固定孔1171供另一电池包1的第一定位销1111插接，以使相邻两个电池包1叠置固定。
在一些实施例中，壳体11还包括加强件11d。加强件11d固定于连接通道，加强件11d用于加强第一进风板115和第二进风板116与第一底壳111的强度。
在一些实施例中，壳体11还包括第一夹持件11e和第二夹持件11f。第一夹持件11e与第一底壳111的一侧连接，部分第一夹持件11e位于一导风通道119内，另一部分第一夹持件11e凸出第一底壳111。第二夹持件11f与第一底壳111的另一侧连接，部分第二夹持件11f位于另一导风通道119内，另一部分第二夹持件11f凸出第一底壳111。其中，当电池包1叠置时，第一夹持件11e和第二夹持件11f分别与另一电池包1的外壳31的第一底壳111两侧连接，进一步使得相邻两个电池包1叠置固定。
在一些实施例中，第一底壳111是由钢材料通过焊接或者压铸制作而成的。但是不限于此，第一底壳111也可以是由铝材料挤压而成的。
对于上述电芯组件12，请参阅图4，电芯组件12设置于电芯腔118，电芯组件12包括多个电芯单体121、绝缘件122、第一端板123、第二端板124、扎带125和信号采集组件126。沿一导风通道119往另一导风通道119的方向，多个电芯单体121依次叠置设置，中心的电芯单体121与中心的第一进风口11b对齐，多个电芯单体121与多个第一进风口11b对应，电芯单体121用于储存和输出电能。绝缘件122半包裹贴合于多个电芯单体121，多个电芯单体121位于绝缘件122的两侧之间，绝缘件122用于对多个电芯单体121绝缘和进行热交换，以将电芯单体121产生的热量传递到绝缘件122。沿一导风通道119往另一导风通道119的方向，多个电芯单体121和绝缘件122的两侧均位于第一端板123和第二端板124之间，并且第一端板123和第二端板124夹持多个电芯单体121和绝缘件122的两侧，以使多个电芯单体121收到约束力。扎带125用于将多个电芯单体121、绝缘件122、第一端板123和第二端板124捆扎为一体，以将多个电芯单体121夹持固定，不易松散，方便搬运。信号采集组件126与多个电芯单体121电连接，信号采集组件126用于检测多个电芯单体121的状态，以及，输出多个电芯单体121的电能和向多个电芯单体121输入电能。由于多个电芯单体121在运行时，位于中心位置的电芯单体121往两侧末端的电芯单体121的温度呈逐渐变小状态，以及，中心的第一进风口11b往末端的第一进风口11b的方向，第一进风口11b的面积逐渐变小，使得经多个第一进风口11b进入第一连接通道11a的气流量是不同，不同的气流量分别与不同温度的电芯单体121相对应，以散发不同温度的电芯单体121的热量，从而使得多个电芯单体121温度处于均衡状态。
对于上述导热垫13，请参阅图1，导热垫13设置于电芯腔118，导热垫13位于绝缘件122与远离第一上盖112的电芯腔118的壁面之间，导热垫13抵接于电芯腔118的壁面。导热垫13用于分别与绝缘件122和第一底壳111进行热交换，以均衡多个电芯单体121的温度，以及将多个电芯单体121的热量传递到第一底壳111，再通过气流在内风道11c和两个导风通道119流动时与第一底壳111进行热交换带走热量，导热垫13的柔软度也可以起到减震和缓冲的效果。
在一些实施例中，导热垫13是由硅胶和导热陶瓷粉制作而成的。
在本发明实施例中，电池包1包括壳体11和电芯组件12，壳体11设置有电芯腔118、导风通道119、第一连接通道11a和第一进风口11b，导风通道119贯穿过壳体11，第一连接通道11a分别与导风通道119和第一进风口11b连通，第一连接通道11a与第一进风口11b连通构成内风道11c，电芯腔118呈封闭设置，电芯腔118和内风道11c相独立，电芯组件12设置于电芯腔118，电芯组件12的热量可经内风道11c散去，其中，在电池包1与其它电池包1叠置时，电池包1的导风通道119用于与其它电池包1的导风通道119连通。电芯组件12运行时产生的热量传递到壳体11，由于设置相独立的电芯腔118和内风道11c，并且电芯腔118呈封闭设置，气流在内风道11c流动与壳体11进行热交换时不会进入电芯腔118，从而使得水汽或者灰尘不会进入电芯腔118内，保证电芯的寿命。
本发明还提供一种电池模组100实施例，请参阅图5，电池模组100包括底座2、电池管理模块3和上述的电池包1，电池包1叠置于底座2，电池管理模块3叠置于电池包1，对于电池包1的结构和功能可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。
对于上述底座2，请参阅图6，底座2设置有第二定位销21，第二定位销21插接于电池包1的第一固定孔1171，以将底座2与电池包1叠置固定。
对于上述电池管理模块3，请参阅图7-图9，电池管理模块3包括外壳31、电池管理单元32和风机33。
对于上述外壳31，外壳31包括第二底壳311、第二上盖312、第三外罩313、第三进风板314、第四进风板315和第二固定件316，第二底壳311和第二上盖312合围有收容腔317。第三外罩313与第二底壳311的一侧连接，第三外罩313与第二底壳311的一侧合围有通风槽318和安装腔319，第三外罩313设置有通风口3131和出风口3132，通风槽318、通风口3131、安装腔319和出风口3132依次连通形成散热风道31a，散热风道31a与导风通道119连通。第三进风板314分别与远离第二上盖312的第二底壳311的一端的一侧和第三外罩313连接。第四进风板315分别与远离第二上盖312的第二底壳311的一端的另一侧和第三外罩313连接，第三进风板314、第四进风板315和远离第二上盖312的第二底壳311的表面合围有第二连接通道31b，第二连接通道31b与散热风道31a连通，第三进风板314和第四进风板315均设置有第二进风口31c，第二进风口31c的数量为多个，多个第二进风口31c呈镜像对称设置于第三进风板314和第四进风板315，第二进风口31c与第二连接通道31b连通。第二固定件316固定于第二底壳311远离第二上盖312的表面，第二固定件316设置有第二固定孔3161，第二固定孔3161供第一定位销1111插接，以使电池管理模块3与电池包1叠置固定。
对于上述电池管理单元32，电池管理单元32通过螺柱固定于收容腔317内，电池管理单元32与电池组件的信号采集组件126电连接，以监控多个电芯单体121状态、控制多个电芯单体121充放电、平衡多个电芯单体121容量，保证多个电芯单体121的安全、寿命和高效运行。由于电池管理单元32运行时的热量比较小，电池管理单元32运行时所产生的热量通过螺柱和辐射传递到第二底壳311，再由气流经第二进风口31c进入，流经第二连接通道31b和散热风道31a时，与第二底壳311进行热交换带走热量。
对于上述风机33，请参阅图5，风机33固定于安装腔319内，并且风机33位于通风口3131与出风口3132之间。风机33用于驱动气流流经内风道11c、导风通道119和散热风道31a，以对第一底壳111和第二底壳311进行热交换。
在一些实施例中，外壳31还包括第四外罩31d，第四外罩31d与第二底壳311的另一侧、第三进风板314和第四进风板315连接，第四外罩31d与第二底壳311的另一侧合围有散热风道31a。沿着外壳31的长度方向X，两个散热风道31a分别位于第二连接通道31b的两侧，一散热风道31a与一导风通道119连通，另一散热风道31a与另一导风通道119连通。风机33的数量为六个，六个风机33呈镜像对称设置于两个散热风道31a，但是风机33的数量不限于此，风机33的数量根据实际需求设置，并且呈镜像对称设置于两个散热风道31a。如图5箭头所示，以及图10所示，位于一散热风道31a的风机33用于驱动气流经第一进风口11b进入第一连接通道11a，经一测的导风通道119和一散热风道31a向外输出，以及，驱动气流经第二进风口31c进入第二连接通道31b，经一散热风道31a向外输出，位于另一散热风道31a的风机33用于驱动气流流经第一进风口11b进入第一连接通道11a，经另一侧的导风通道119和另一散热风道31a向外输出，以及，驱动气流经第二进风口31c进入第二连接通道31b，经另一散热风道31a向外输出，流动的气流分别与第一壳体11和第二壳体11进行热交换带走热量，有利于缩短换热路径，增强换热效果。其中，如图10和图11所示，风机33在工作时，驱动气流从不同面积的多个第一进风口11b进入第一连接通道11a，使得不同的气流量与不同温度的电芯单体121对应，通过不同的气流量带走不相同的热量，从而使得多个电芯单体121的温度处于均衡状态，多个电芯单体121的最大温差不超过1.5℃，保证多个电芯单体121的寿命。
在一些实施例中，电池包1的数量为若干个，若干个电池包1叠置，若干电池包1位于电池管理模块3与底座2之间。叠置方式方便根据用户的需求对电池包1的数量进行增减，增减的同时，不会对电池包1的散热效果造成影响。叠置方式使得安装灵活和简便。
需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (11)
1.一种电池包，其特征在于，包括：
壳体，设置有电芯腔、导风通道、第一连接通道和第一进风口，所述导风通道贯穿过所述壳体，所述第一连接通道分别与导风通道和第一进风口连通，所述第一连接通道与所述第一进风口连通构成内风道，所述电芯腔呈封闭设置，所述电芯腔和内风道相独立；
电芯组件，设置于所述电芯腔，所述电芯组件的热量可经所述内风道散去；
其中，在所述电池包与其它电池包叠置时，所述电池包的导风通道用于与其它电池包的导风通道连通。
2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，
所述导风通道的数量为两个，两个所述导风通道分别位于所述第一连接通道的两侧，当气流在所述内风道流动时，所述气流分成两股气流分别流向一所述导风通道和另一所述导风通道，以散发所述电芯组件的热量。
3.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，
所述电芯组件包括多个电芯单体，沿一所述导风通道往另一所述导风通道的方向，所述多个电芯单体依次叠置设置；
所述第一进风口的数量为多个，沿一所述导风通道往另一所述导风通道的方向，多个所述第一进风口依次间隔设置，多个所述第一进风口还与所述多个电芯单体对应。
4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，
中心的所述第一进风口与所述电芯组件中心的电芯单体对齐，并且自中心的所述第一进风口往末端的第一进风口的方向，所述第一进风口的面积逐渐变小。
5.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，
所述导风通道沿所述壳体的厚度方向贯穿所述壳体；
沿所述壳体的长度方向，两个所述导风通道分别位于所述第一连接通道的两侧。
6.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，
所述壳体包括第一底壳、第一上盖、第一外罩、第二外罩、第一进风板和第二进风板；
所述第一底壳和所述第一上盖合围有所述电芯腔；
所述第一外罩与所述第一底壳的一侧连接，所述第一外罩与所述第一底壳的一侧合围有一所述导风通道，所述第二外罩与所述第一底壳的另一侧连接，所述第二外罩与所述第一底壳的另一侧合围有另一所述导风通道；
所述第一进风板分别与所述第一底壳远离第一上盖的一端的一侧、所述第一外罩和所述第二外罩连接，所述第二进风板分别与所述第一底壳远离第一上盖的一端的另一侧、所述第一外罩和所述第二外罩连接，所述第一进风板和所述第二进风板与所述第一底壳远离第一上盖的表面合围有所述第一连接通道，多个所述第一进风口呈镜像对称设置于所述第一进风板和所述第二进风板。
7.根据权利要求6所述的电池包，其特征在于，
所述电池包还包括导热垫，所述导热垫设置于所述电芯腔，并且所述导热垫位于所述电芯组件和远离所述第一上盖的所述电芯腔的壁面之间。
8.根据权利要求7所述的电池包，其特征在于，
所述电芯组件还包括绝缘件，所述绝缘件位于所述导热垫和多个电芯单体组件之间。
9.一种电池模组，其特征在于，包括底座和如权利要求1-8中任意一项所述的电池包，所述电池包叠置于所述底座。
10.根据权利要求9所述的电池模组，其特征在于，还包括电池管理模块，所述电池管理模块包括外壳、电池管理单元和风机，所述电池管理单元设置于外壳内，所述电池管理单元与所述风机和所述电池包的电芯组件电连接，所述外壳设置有散热风道，所述风机设置于散热风道；
所述电池管理模块叠置于所述电池包，所述散热风道与所述电池包的导风风道连通。
11.一种储能系统，其特征在于，包括如权利要求9-10中任意一项所述的电池模组。
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