发明内容
基于此,有必要针对汇流排散热能力受限于尺寸,加工成本高、难度大的问题,提供一种电池模组及储能装置。
一方面,本申请提供一种电池模组,其包括:
至少两个电池单体,所述电池单体具有顶盖;
至少一个汇流排,所述汇流排设置于所述顶盖上方,且所述汇流排与相邻两个所述顶盖上设置的极柱电连接;以及,
液冷管,所述液冷管设置于所有的所述顶盖的上方并与所有的所述汇流排传热配合。
上述方案的电池模组中,通过在电池单体的顶盖与汇流排之间增加安装液冷管,当大倍率、大容量的电池模组以大电流充放电工作,使流经于汇流排的电流增大,导致汇流排的发热量显著升高时,将液冷管与外部的冷却介质供给装置连通,冷却介质供给装置便会向液冷管输入冷却介质,进而冷却介质能通过液冷管的管壁实现与汇流排热交换,如此一来,汇流排的高温热量能被冷却介质快速吸收并带走,实现了液冷管对汇流排冷却降温的效果,很好的解决了较高过流场景下汇流排发热量过大的问题,提升了汇流排的过流能力,且该方案不仅不需要增大汇流排的宽度和厚度尺寸,不会占用过多安装空间,且不会使汇流排的过流能力受限于尺寸,同时也无需使汇流排采用过流能力更好的材料,避免引起加工成本高、难度大的问题。
下面对本申请的技术方案作进一步的说明:
在其中一个实施例中,所述液冷管包括液冷管本体和导热绝缘层,所述导热绝缘层装设于所述液冷管本体的外部,且所述导热绝缘层与所述汇流排抵接。
在其中一个实施例中,所述液冷管本体的宽度范围为15mm~48mm。
在其中一个实施例中,所述液冷管本体采用扁管,所述扁管具有相对的第一宽面和第二宽面,所述第一宽面与所述顶盖抵接,所述第二宽面与所述汇流排抵接。
在其中一个实施例中,所述液冷管本体包括第一液冷管段、第二液冷管段和衔接管段,所述衔接管段的第一端与所述第一液冷管段的第一端连通,所述衔接管段的第二端与所述第二液冷管段的第一端连通,所述第一液冷管段靠近所述电池单体一端的极柱布置,所述第二液冷管段靠近所述电池单体另一端的极柱布置,所述衔接管段靠近所述电池模组的边缘布置。
在其中一个实施例中,所述液冷管还包括进液接头、进液集流管、出液接头和出液集流管,所述第一液冷管段的第二端与所述进液集流管连通,所述进液接头与所述进液集流管连通,所述第二液冷管段的第二端与所述出液集流管连通,所述出液集流管与所述出液接头连通。
在其中一个实施例中,所述电池模组还包括箱体,所述箱体包括第一端板、第二端板、第一侧板和第二侧板,所述第一端板、所述第一侧板、所述第二端板和所述第二侧板首尾相接并围成有安装腔,所有的所述电池单体装设于所述安装腔内;
所述第一端板或所述第二端板凹设形成有两个限位安装部,所述第一液冷管段的第二端形成有朝向对应设置的一个所述限位安装部折弯的第一弯折段,所述进液集流管装设于所述第一弯折段朝向对应设置的一个所述限位安装部的延伸部位并与所述限位安装部限位配合;
所述第二液冷管段的第二端形成有朝向对应设置的另一个所述限位安装部折弯的第二弯折段,所述出液集流管装设于所述第二弯折段朝向对应设置的一个所述限位安装部的延伸部位并与所述限位安装部限位配合。
在其中一个实施例中,所述限位安装部包括第一限位部,所述第一限位部与所述进液集流管以及所述出液集流管的部分外管壁轮廓适配贴合。
在其中一个实施例中,所述限位安装部还包括第二限位部,所述第二限位部与所述进液集流管以及所述出液集流管的管端壁抵接。
在其中一个实施例中,所述限位安装部还包括扩口部,所述第一端板或所述第二端板具有在厚度方向相对的第一侧面和第二侧面,所述扩口部的宽度沿所述第一侧面向所述第二侧面的方向呈递增过渡;
所述进液接头和所述出液接头分别从对应的所述扩口部伸出。
另一方面,本申请还提供一种储能装置,其包括如上所述的电池模组。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进,因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中,需要理解的是,若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等,这些术语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申请和简化描述,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申请的限制。
此外,若有出现这些术语“第一”、“第二”,这些术语仅用于描述目的,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,若有出现术语“多个”,“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。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等,这些术语应做广义理解。例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述,其含义可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是,若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在,本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
参阅图1,图3,图4和图6,为本申请一实施例展示的一种电池模组100,其包括至少两个电池单体10、至少一个汇流排20以及液冷管30。具体地,图1中示出了装载的电池单体10的数量为十二个的电池模组100。其中,电池单体10为方形电池,十二个电池单体10以大面(侧面)相配合(如接触或保持预设间隙)的方式沿着同一方向并排布置。
当然,其它实施例中电池单体10也可以是圆柱电池等。
此外,图1中还示出了汇流排20的数量也为十二个。其中六个汇流排20成一排布置在电池模组100的长度方向一端,每一个汇流排20与相邻两个电池单体10的正极柱12电连接。其余六个汇流排20成一排布置在电池模组100的长度方向另一端。每一个汇流排20与相邻两个电池单体10的负极柱12电连接。
可选地,汇流排20与正极柱12和负极柱12的电连接方式可以为焊接或者其它。
请继续参阅图7和图8,电池单体10具有顶盖11;汇流排20设置于顶盖11上方,且汇流排20与相邻两个顶盖11上设置的极柱12电连接;液冷管30设置于所有的顶盖11上并与所有的汇流排20传热配合。
综上,实施本实施例技术方案将具有如下有益效果:上述方案的电池模组100中,通过在电池单体10的顶盖11与汇流排20之间增加安装液冷管30,当大倍率、大容量的电池模组100以大电流充放电工作,使流经于汇流排20的电流增大,导致汇流排20的发热量显著升高时,将液冷管30与外部的冷却介质供给装置连通,冷却介质供给装置便会向液冷管30输入冷却介质,进而冷却介质能通过液冷管30的管壁实现与汇流排20热交换,如此一来,汇流排20的高温热量能被冷却介质快速吸收并带走,实现了液冷管30对汇流排20冷却降温的效果,很好的解决了较高过流场景下汇流排20发热量过大的问题,提升了汇流排20的过流能力,且该方案不仅不需要增大汇流排20的宽度和厚度尺寸,不会占用过多安装空间,且不会使汇流排20的过流能力受限于尺寸,同时也无需使汇流排20采用过流能力更好的材料,避免引起加工成本高、难度大的问题。
实际工作中,在大倍率、大容量电池的大过流场景下,液冷管30实际上能够对汇流排20、极柱12与汇流排20的焊接部位、极柱12与电池内部的极耳、电池内部的极耳与卷芯的焊接部位等发热点实现散热降温。
请继续参阅图1,图2,图5,在一些实施例中,液冷管30包括液冷管本体31和导热绝缘层32,导热绝缘层32装设于液冷管本体31的外部,且导热绝缘层32与汇流排20抵接。其中,液冷管本体31的内部形成流道,冷却介质能在流道内流动,从而能通过液冷管本体31的管壁与汇流排20进行热传递,实现对汇流排20冷却散热。
根据实际需要,冷却介质可以是但不限于水、油等其中的任意一种或者两种以上的混合。
而安装在液冷管本体31的外部的导热绝缘层32,采用可压缩、导热系数高、绝缘效果好的材料制成,例如本实施例中采用导热硅胶;能在完成辅助热量从汇流排20向液冷管本体31快速热传导之外,还能保证汇流排20与液冷管本体31之间形成绝缘防护。
实际制造时,在工装压力的作用下,汇流排20会与正负极柱12形成面接触,而后通过激光焊接完成电连接。同时,导热绝缘层32会受到汇流排20的压力,从而使液冷管30与汇流排20形成热传导接触。连接方式快速且简单,有利于提升生产效率。
本申请中,通过液冷管30辅助汇流排20散热,核心在于液冷管30与汇流排20的换热接触面积设计,在一些实施例中,液冷管本体31的宽度范围为15mm~48mm。若液冷管本体31的宽度偏小,则与汇流排20的换热接触面积过小,会影响到液冷管30对汇流排20的冷却散热效能;而若液冷管本体31的宽度过大,则会导致液冷管本体31的部分宽度无法与汇流排20接触,即根本无法参与热传递工作,导致了液冷管本体31宽度富余,重量过重,耗材增加导致成本升高。将液冷管本体31的宽度范围控制在15mm~48mm的范围内,则能够避免上述问题发生,同时满足不同规格尺寸汇流排20的使用需求。
更进一步地,液冷管本体31采用扁管,扁管具有相对的第一宽面和第二宽面,第一宽面与顶盖11抵接,第二宽面与汇流排20抵接。安装后有助于减小电池模组100的整体高度,减少安装空间占用,利于电池模组100的小型化设计。
可选地,扁管的截面可以是矩形、椭圆形等其中的任意一种。
请继续参阅图1和图14,此外,在一些实施例中,液冷管本体31包括第一液冷管段311、第二液冷管段312和衔接管段313,衔接管段313的第一端313a与第一液冷管段311的第一端311b连通,衔接管段313的第二端313b与第二液冷管段312的第一端312b连通。例如,本实施例中第一液冷管段311、衔接管段313和第二液冷管段312配合成U型或C型结构。
第一液冷管段311靠近电池单体10一端的极柱12布置,第二液冷管段312靠近电池单体10另一端的极柱12布置,衔接管段313靠近电池模组100的边缘布置。
将液冷管本体31采用U型或C型结构设计,不仅能避免第一液冷管段311、第二液冷管段312和衔接管段313对电池单体10中部的防爆阀等部件造成遮挡,同时缩短液冷管本体31的长度,降低耗材和制造成本。此外,第一液冷管段311以及第二液冷管段312更靠近电池单体10长度方向两端的极柱12布置,从而更容易与汇流排20形成可靠传热接触,有利于减小汇流排20的尺寸。
可以理解的,当多个电池单体10并排布置时,与第一液冷管段311对应的一排多个极柱以及与第二液冷管段312对应的一排多个极柱均采用正负极交替布置方式,以便实现各个电池单体10的串联连接。
请继续参阅图1至图5,在上述实施例的基础上,液冷管30还包括进液接头33、进液集流管34、出液接头35和出液集流管36,第一液冷管段311的第二端311c与进液集流管34连通,进液接头33与进液集流管34连通,第二液冷管段312的第二端312c与出液集流管36连通,出液集流管36与出液接头35连通。使冷却介质方便从进液接头33接入,进而通过进液集流管34流入液冷管本体31,当冷却介质完成与汇流排20热传递后,进一步通过出液集流管36流向出液接头35,最终从出液接头35排出并返回至冷却介质供给装置,实现冷却介质循环利用。
请继续参阅图1,图3和图6,此外,在又一些实施例中,电池模组100还包括箱体40,箱体40包括第一端板41、第二端板42、第一侧板43和第二侧板44,第一端板41、第一侧板43、第二端板42和第二侧板44首尾相接并围成有安装腔,所有的电池单体10装设于安装腔内。进一步地,箱体40还可以包括底板,底板对第一端板41、第二端板42、第一侧板43和第二侧板44形状装载支撑,使第一端板41、第二端板42、第一侧板43和第二侧板44能竖立于底板并进行首尾相接,所有的电池单体10插置到安装腔内,会受到第一端板41、第二端板42、第一侧板43和第二侧板44的预紧作用而形成稳定安装,保证电池单体10不易发生松脱掉落。
安装后,电池单体10的正负极柱、顶盖11、汇流排20均位于箱体40的上端开口侧,方便进行连接操作。
可选地,第一端板41、第二端板42、第一侧板43和第二侧板44之间可采用焊接、螺接、卡扣连接等其中的任意一种方式装配固定,具体根据实际需要进行灵活选择即可。
请继续参阅图2,图3,图5,图9至图13,进一步地,第一端板41或第二端板42凹设形成有两个限位安装部45,第一液冷管段311的第二端311c形成有朝向对应设置的一个限位安装部45折弯的第一弯折段311a,进液集流管34装设于第一弯折段311a朝向对应设置的一个限位安装部45的延伸部位并与限位安装部45限位配合;第二液冷管段312的第二端312c形成有朝向对应设置的另一个限位安装部45折弯的第二弯折段312a,出液集流管36装设于第二弯折段312a朝向对应设置的一个限位安装部45的延伸部位并与限位安装部45限位配合。因而安装后,限位安装部45能有效约束进液集流管34和出液集流管36的自由度,从而达到限制液冷管30松动甚至掉落的效果,提高液冷管30安装可靠性。
具体而言,在一些实施例中限位安装部45包括第一限位部451,第一限位部451与进液集流管34以及出液集流管36的部分外管壁轮廓适配贴合。
例如,以第一端板41、进液集流管34和进液接头33的安装结构为例,第一端板41的上端面向内凹设形成有凹槽,凹槽的至少一侧槽壁均设有第一限位部451,进液集流管34和进液接头33由上至下插装入凹槽内后,进液集流管34的左右两侧管壁恰好与两个第一限位部451一一对应卡合,使得进液集流管34和进液接头33的水平方向移动自由度被约束,从而在对手件(即冷却液供给装置的插头)在与进液接头33水平插接时能保证液冷管30固定不动,避免损伤进液接头33以及防止液冷管30出现变形。
例如,本实施例中第一限位部451设计为半圆形凹槽,进液集流管34采用截面为椭圆形的扁管,进液集流管34的圆弧形小面恰好能适配卡合于该半圆形凹槽,从而能很好的限制进液集流管34的前后及左右移动自由度。
进一步地,限位安装部45还包括第二限位部452,第二限位部452与进液集流管34以及出液集流管36的管端壁抵接。例如,第二限位部452为形成于凹槽的至少一侧槽壁上的台阶结构,进液集流管34装入凹槽后其下管端壁恰好能搭接在该台阶结构上,此时台阶结构能对进液集流管34施加一个-Z轴方向的限位,与此同时,汇流排20在安装固定后会压接在液冷管30的上表面,同步施加给了液冷管30一个+Z轴方向的限位,使得液冷管30Z轴方向的自由度被完全限制,保证液冷管30安装稳固,避免液冷管30因电池膨胀、后续维护时受力而出现变形。
更进一步地,限位安装部45还包括扩口部453,第一端板41或第二端板42具有厚度方向相对的第一侧面411和第二侧面412,扩口部453的宽度沿第一侧面411向第二侧面412的方向呈递增过渡;进液接头33和出液接头35分别从对应的扩口部453伸出。实际安装时,若对手件(即冷却液供给装置的插头)的尺寸紧凑时,扩口部453能适当增大对手件插接时的活动和操作空间,方便安装操作。
在另一些实施例中,电池模组100还包括至少两个引出极底座50和至少两个引出电极60,引出极底座50装设于箱体40,引出电极60一一对应地装设于引出极底座50,且引出电极60与所有的汇流排20电连接。单个电池模组100的汇流排20经与引出电极60电连接,可实现电流汇聚,在此基础上,引出电极60又能实现不同电池模组100之间电连接。
综上之外,本申请还提供一种储能装置,其包括如上任一实施例所述的电池模组100。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。