CN117134014A - 电池支架和电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池支架以及包括该电池支架的电池组件。电池支架用于保持具有多个电芯的电池组件，电池支架的散热装置包括至少一个间隔部件，间隔部件在至少一侧具有多个容纳凹部，所述容纳凹部与电芯的周向侧壁部分形状配合，间隔部件由导热系数大于空气的材质制成。本发明的电池支架的散热装置和电芯的外壁尽量大面积地贴合，散热装置能够在电池组件的使用过程中和电芯发生热交换从而促进电芯散热，以保持电池组件的使用效率和使用寿命。

Description

电池支架和电池组件
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电池支架。本发明还涉及一种电 池组件。
背景技术
目前市场上常见的电池组件，电芯通常是由其顶部、底部的保持部件 来固定，相邻的电芯之间具有间隔，间隔处无填充物。在电池的使用中， 主要依靠电芯周围空气流通来让电芯散热。然而保持部件和空气的热传导 系数并不高，电池在使用中存在电芯过热、影响使用效率的问题。
因而，需要提供一种电池支架以及具有该电池支架的电池组件，以至 少部分地解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电池支架和具有该电池支架的电池组 件。电池支架包括散热装置，散热装置至少部分地布置在相邻的电芯之间 并和电芯的外壁尽量大面积地贴合，散热装置能够在电池组件的使用过程 中和电芯发生热交换从而促进电芯散热，以保持电池组件的使用效率和使 用寿命。
根据本发明的一个方面，提供了一种电池支架，用于具有多个轴向平 行布置的电芯的电池组件，其特征在于，所述电池支架包括位于所述电芯 的顶部和底部的保持部件以及其间的散热装置，所述散热装置包括多个独 立的间隔部件，所述间隔部件在至少一侧具有多个容纳凹部，所述容纳凹 部与电芯的周向侧壁部分形状配合，所述间隔部件由导热系数大于空气的 柔性材料制成，所述保持部件限制了电芯沿电芯轴向方向的运动，所述散热装置限制了电芯垂直于电芯轴向方向的运动。
在一种实施方式中，所述间隔部件彼此可分离地并排布置，所述容纳 凹部在相邻所述间隔部件之间对置形成容纳腔，所述容纳腔能够形状匹配 地容纳所述电芯。
在一种实施方式中，每一个所述间隔部件的横向两侧设置有和电芯的 侧壁部分形状适配的容纳凹部，每一个所述间隔部件的横向两侧的容纳凹 部在纵向上交替设置。
在一种实施方式中，相邻的间隔部件限定的容纳腔是圆柱形。
在一种实施方式中，所述散热装置还包括位于所有所述间隔部件的横 向外侧以和间隔部件并排布置的端部部件，所述端部部件具有多个容纳凹 部，所述端部部件的容纳凹部与相邻的间隔部件的容纳凹部相对形成容纳 腔，部分形状适配地容纳电芯。
在一种实施方式中，所述间隔部件、端部部件由EPDM制成，优选地 所述多个间隔部件中的至少一部分上一体模制有金属片，诸如铜片。
在一种实施方式中，所述金属片在所述间隔部件内在纵向方向上完整 地延伸，优选地所述金属片靠近所述容纳凹部设置，并和所述容纳凹部形 状适应。
在一种实施方式中，所述散热装置高度大于所述电芯高度的一半，优 选在所述电芯的整个高度上延伸，可选地所述散热装置上设置有减重孔。
在一种实施方式中，所述间隔部件为旋转对称结构。
在一种实施方式中，所述容纳凹部沿纵向方向均布，相邻的容纳凹部 之间的间隔小于所述容纳腔的直径。
在一种实施方式中，所述间隔部件的任意部分的厚度均小于所述容纳 腔的直径。
在一种实施方式中，顶部和底部的所述保持部件相互连接，散热装置 被夹紧在其间。
在一种实施方式中，所述散热装置与电池组件的壳体直接接触。
根据本发明的另一个方面，提供了一种电池组件，所述电池组件包括：
多个电芯；
根据上述方案中任意一项所述的电池支架，所述电芯容纳在所述散热 装置的间隔部件形成的容纳腔中。
附图说明
为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以 参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部 件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施 方式，对本发明的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。
图1为根据本发明的一些优选实施方式的电池组件的示意图；
图2为图1中的电池组件的内部结构示意图，该图中移除了电池组件 的外部壳体、电芯的顶部保持部件等结构；
图3为图2中移除了部分汇流部件从而露出电芯之后的示意图；
图4为移除了图3中的其他结构、仅保留散热装置和电芯的示意图；
图5为图4的顶部视角的示意图；
图6为图4的另一个视角的立体示意图，其中移除了部分电芯；
图7为图6中一对相邻的间隔部件的示意图；
图8A为图7中的一个间隔部件的主体的单独示意图；
图8B为图7中的一个间隔部件内嵌置的金属片的单独示意图；
图9为根据本发明的另一些优选实施方式的电池组件的内部结构示意 图；
图10为图9中的顶部保持部件、散热装置和电芯的组合示意图；
图11为图10中的一个间隔部件的单独的示意图。
附图标记：
100电池组件
101外壳
102提手部
103窗口
10、620保持部件
20、670散热装置
21、211、212间隔部件
211a、211b、212a、212b容纳凹部
22端部部件
20a容纳腔
20b散热装置的顶表面
20c散热装置的底表面
213金属片
213a、213b金属片的凹部
23间隙
30电芯
31、32、33、34电芯串
40汇流部件
50固定保持板
640电路传输板
670a、670b散热孔
具体实施方式
现在参考附图，详细描述本发明的具体实施方式。这里所描述的仅仅 是根据本发明的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式 的基础上想到能够实现本发明的其他方式，所述其他方式同样落入本发明 的范围。
图1-图11示出了根据本发明的电池支架、具有该电池支架的电池组 件、以及可能应用该电池组件的工作机器等的一些优选实施方式。首先需 要说明的是，本发明中的方向术语、位置术语，应当被理解为是相对性的 方向、位置，而非绝对性的方向、位置。本发明中的方向术语、位置术语 可以参照图1-图11所示的示例性结构做出解释。例如，本发明提到的电 芯的高度方向可以理解为图1-图11中的方向D2，“纵向方向”可以理解 为图1-图11中的方向D1，“横向方向”可以理解为图1-图11中的方向 D3，其中方向D1、D2、D3在空间中正交。本发明提到的电芯的顶部、 底部可以理解为是电芯的高度方向上的两个端部。
图1示出了一些实施方式中的电池组件的外部示意图。电池组件100 包括大致呈长方体的外壳101，还可以例如包括提手部102以及用于显示 剩余电量的窗口103。电池组件100的外壳101的内部可以具有多种不同 的构造，图2-图8示出了根据本发明的第一种优选实施方式的电池组件 100的内部构造。
首先参考图2和图3，电池组件100可以包括多个轴向平行布置的电 芯30，电芯30的顶部和底部上设置有汇流部件40。电池组件100还包括 电池支架，电池支架包括位于多个电芯30的顶部和底部的保持部件和在 保持部件之间的散热装置20，保持部件用于在电芯的轴向方向固定多个电 芯30。散热装置在电芯周向紧密接触电芯，并且可以限制电芯的垂直于轴 向方向的移动，例如能够限制电芯的横向的移动。图2中示出了电芯30 的底部的保持部件10，但移除了电芯30的顶部的保持部件，从而露出了 多个电芯30顶部的汇流部件40；图3中移除了电芯30的顶部的部分的汇 流部件40。电芯30的纵向一端处还设置有固定保持板50。电芯30和散 热装置20的组合结构在图4-图6中示出。
参考图4-图6，散热装置20可以包括多个间隔部件21，每个间隔部 件21在至少一侧具有多个容纳凹部(例如如图7所示的容纳凹部211a、 211b、212a、212b)，容纳凹部与电芯30的周向侧壁部分形状配合。具 体地，每一个间隔部件21位于相邻的电芯30之间并和形状适配地和相邻 的电芯30的外侧壁形状适配地贴合。间隔部件21例如由导热系数大于空气的柔性材料制成。
多个间隔部件21彼此可分离地并排布置，相邻的间隔部件21之间可 存在间隙23。可选的是相邻的间隔部件21相互接触而不存在间隙。容纳 凹部在相邻所述间隔部件之间对置形成容纳腔20a，容纳腔20a能够形状 匹配地容纳电芯30。在本实施方式中，多个电芯30构成多个沿纵向方向 D1排列的电芯串，多个电芯串沿横向方向D3排布。对应地，每一个间隔 部件21沿大致纵向方向D1在两个相邻的电芯串之间延伸，多个间隔部件 21沿横向方向D3排布。使用独立多个间隔部件的一个优点是，间隔部件 可以适应于尺寸大小不同的电芯。在实际应用中，对于同一种电芯，不同 的生产商生产的电芯在尺寸上会有所区别。这对于模制的一体的电芯支架 会带来挑战，因为电芯的尺寸不同而有可能导致存在松动或过紧的情况。 本发明通过使用多个独立间隔部件，可以很好地解决这样的技术问题而不 会存在松动或过紧的情况。
需要说明的是，本发明提到的“电芯串”指的是空间上排成一列的电 芯，这一列电芯不一定具有特定的电路连接关系。例如，在一些实施方式 中，一个电芯串中的所有电芯可以串联连接；在一些实施方式中，一个电 芯串中的电芯可以分别属于多个不同的串联电路。
在本实施方式中，参考图4和图5，相邻的电芯串的电芯30在横向方 向D3上错开。例如，在图5中，第一电芯串31的左数第一个电芯不和第 二电芯串32的左数第一个电芯横向对准，第一电芯串31的左数第一个电 芯沿纵向方向D1位于第二电芯串32的左数第一个电芯和左数第二个电芯 之间。第一电芯串31的左数第一个电芯和第三电芯串33的左数第一个电 芯横向对准，第四电芯串34的左数第一个电芯和第二电芯串32的左数第 一个电芯横向对准。这样的设置能够使得电池组件100内部结构紧凑，在 特定体积的空间内排列尽可能多的电芯30。
适应于这样的电芯串的排布，间隔部件21被构造成波浪形，即每一 个间隔部件21的横向两侧的容纳凹部在横向上错开。以图7和图8所示 的一种示例性间隔部件211为例，间隔部件211的横向两侧分别设置有第 一容纳凹部211a和第二容纳凹部211b，第一容纳凹部211a和第二容纳凹 部211b例如分别用于容纳一对相邻的电池串。间隔部件211的第一容纳 凹部211a和第二容纳凹部211b在横向上错开，使得在纵向方向D1上， 间隔部件211的第一容纳凹部211a和第二容纳凹部211b交替设置。
继续参考图7，以相邻的一对间隔部件211、212为例，相邻的间隔部 件的在横向上对应的容纳凹部(例如容纳凹部211a和容纳凹部212a)共 同限定一个在电芯30的周向方向上近似完整的容纳腔20a，特别是圆柱形 容纳腔20a，从而能够和圆柱形的电芯30大面积地贴合，以提升导热效率。 具体地，间隔部件211的第一容纳凹部211a和间隔部件212的第一容纳 凹部212a共同限定一个圆柱形的容纳腔20a。
继续参考图4-图6，散热装置20还包括和间隔部件21类似的两个端 部部件22，两个端部部件22位于所有间隔部件21的横向两侧以和间隔部 件21并排布置，端部部件22沿纵向方向D1延伸并和与和其面对的电芯30的外侧壁形状适配地贴合。端部部件22的和其相邻的间隔部件21也能 够共同限定在电芯30的周向方向上近似完整的容纳腔20a，端部部件22 以及和其相邻的间隔部件21能够共同用于容纳一个电芯串。
在一些实施方式中，取决于电芯的尺寸，相邻的间隔部件21、端部部 件22之间可以存在间隙23。优选的是，间隔部件21和端部部件22将电 芯的外周完全包围。顶部和底部的保持部件10相互连接，例如可以通过 螺栓，卡扣等的方式。散热装置被夹紧在保持部件10之间。由于散热装 置具有一定柔性，为此可以很好地将电芯夹紧在电池支架中。
端部部件22和间隔部件21的材质相同，均由导热系数大于空气的材 质制成。在一些实施方式中，端部部件22、间隔部件21例如可以由EPDM (三元乙丙橡胶)制成。可以理解，也可以选择其他具有良好散热能力的 柔性材料。材料的柔性同时给电芯提供了防冲击/缓冲的能力。保持部件 10可以由PC+ABS制成。为了进一步提升散热效果，间隔部件21、端部部件22中的至少一部分上可以一体模制金属片213，诸如铜片。例如，如 图5所示，金属片213在间隔部件21内在纵向方向D1上完整地延伸，优 选地金属片213靠近其所在的间隔部件21的横向边缘设置，并和横向边 缘形状适配。如图8B所示的间隔部件21内的金属片213的单独的示意图 可知，金属片213也构成大致波浪形。例如，金属片213具有和容纳凹部211b对应的凹部213a以及和容纳凹部211a对应的凹部213b。这样的设 置使得金属片213面对电芯30的面也为曲面，该面积也较大，能够提升 金属片213的散热效率。
在一些实施方式中，端部部件22和间隔部件21可以由不同材料形成。 端部部件22的硬度可以比间隔部件21的硬度高，从而在电芯阵列的周围 提供更好的保护。然而，端部部件22依然具有良好的散热能力，例如可 以由聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物(PC+ABS)制成。
在一些实施方式中，散热装置20的高度大于电芯的高度的一半。例 如，散热装置20可以几乎沿电芯30的整个高度方向D2延伸。例如，散 热装置20的顶表面20b(见图4)可以抵接电芯30的顶部的保持部件； 散热装置20的底表面20c(见图4)可以抵接电芯30的底部的保持部件10。这样的设置使得每一个电芯30均被保持部件和散热装置20完整地覆 盖和围绕，这一方面能够保证电芯30和散热装置20具有足够大的热交换 面积，另一方面还能够提升电芯30的安装牢固性。在一些实施方式中， 电芯30的顶部和底部的保持部件相互连接，散热装置20被夹紧在其间。
参考图8A在一些实施方式中，散热装置还可以进一步具有一些优选 结构。例如，间隔部件211可以为一旋转对称结构(旋转对称轴例如位于 间隔部件的纵向方向上的中心位置处、并且沿高度方向延伸)，这样的设 置使得制造间隔部件211的模具简单、生产成本较低；例如，容纳凹部 211a、211b在间隔部件211上沿纵向方向D1均布，优选地容纳凹部之间 的间隔小于容纳腔20a(见图7)的直径，并且，间隔部件211的任意部 分的厚度(该厚度指的是在垂直于高度方向D3的方向上的尺寸)均小于 容纳腔20a的直径，这样的设置能够使得电池组件的整体结构紧凑、所占 体积较小。
图9-图11为根据本发明的另一些优选实施方式，在这一些优选实施 方式的电池组件中散热装置可以具有一些变形。例如，参考图11，散热装 置670抵靠安装在保持部件620的下方，散热装置670的间隔部件和/或 端部部件上可以设置有减重孔。减重孔例如包括位于间隔部件的纵向端部 处的沿纵向方向D1延伸的长方形开孔670b，或者位于间隔部件的纵向靠 中心位置处的正方形开孔670a。图9和图10还示出了用于汇流的电路传 输板640。
在本发明的一些实施例中，散热装置与电池组件的壳体直接接触，从 而电芯的热量可以更容易通过电池组件的壳体向外部环境散发。例如端部 部件可以抵靠电池组件的壳体。
本发明还提供了一种工作机器，由上述实施方式中的电池组件功能。 工作机器例如为园林工具，特别是割草机或吹雪机。
需要说明的是，本发明的上述实施方式，可以进行多种组合和/或变 形，组合和/或变形的结果也应当被认为是本发明的实施方式。
本发明中，散热装置至少部分地布置在相邻的电芯之间并和电芯的外 壁尽量大面积地贴合，能够在电池组件的使用过程中和电芯发生热交换从 而促进电芯散热，以保持电池组件的使用效率和使用寿命。
本发明的多种实施方式的以上描述出于描述的目的提供给相关领域 的一个普通技术人员。不意图将本发明排他或局限于单个公开的实施方 式。如上，以上教导的领域中的普通技术人员将明白本发明的多种替代和 变型。因此，虽然具体描述了一些替代实施方式，本领域普通技术人员将 明白或相对容易地开发其他实施方式。本发明旨在包括这里描述的本发明 的所有替代、改型和变型，以及落入以上描述的本发明的精神和范围内的 其他实施方式。

Claims (14)

1.一种电池支架，用于具有多个轴向平行布置的电芯(30)的电池组件(100)，其特征在于，所述电池支架包括位于所述电芯(30)的顶部和底部的保持部件以及其间的散热装置，所述散热装置(20)包括多个独立的间隔部件(21)，所述间隔部件在至少一侧具有多个容纳凹部，所述容纳凹部与电芯的周向侧壁部分形状配合，所述间隔部件由导热系数大于空气的柔性材料制成，所述保持部件限制了电芯沿电芯轴向方向的运动，所述散热装置限制了电芯垂直于电芯轴向方向的运动。
2.根据权利要求1所述的电池支架，其特征在于，所述间隔部件彼此可分离地并排布置，所述容纳凹部在相邻所述间隔部件之间对置形成容纳腔(20a)，所述容纳腔能够形状匹配地容纳所述电芯。
3.根据权利要求2所述的电池支架，其特征在于，每一个所述间隔部件的横向(D3)两侧设置有和电芯的侧壁部分形状适配的容纳凹部(211a、211b)，每一个所述间隔部件的横向两侧的容纳凹部在纵向(D1)上交替设置。
4.根据权利要求3所述的电池支架，其特征在于，相邻的间隔部件限定的容纳腔(20a)是圆柱形。
5.根据权利要求2-4中任意一项所述的电池支架，其特征在于，所述散热装置还包括位于所有所述间隔部件的横向(D3)外侧并和所述间隔部件并排布置的端部部件(22)，所述端部部件具有多个容纳凹部，所述端部部件的容纳凹部与相邻的间隔部件的容纳凹部相对形成容纳腔，部分形状适配地容纳电芯。
6.根据权利要求5所述的电池支架，其特征在于，所述间隔部件(21)、端部部件(22)由EPDM制成，优选地所述多个间隔部件中的至少一部分上一体模制有金属片(213)，诸如铜片。
7.根据权利要求6所述的电池支架，其特征在于，所述金属片在所述间隔部件内在纵向方向(D1)上完整地延伸，优选地所述金属片靠近所述容纳凹部设置，并和所述容纳凹部形状适应。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的电池支架，其特征在于，所述散热装置(20)高度大于所述电芯高度的一半，优选在所述电芯的整个高度上延伸，可选地所述散热装置上设置有减重孔(670a、670b)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电池支架，其特征在于，所述间隔部件为旋转对称结构。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电池支架，其特征在于，所述容纳凹部沿纵向方向(D1)均布，相邻的容纳凹部之间的间隔小于所述容纳腔的直径。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电池支架，其特征在于，所述间隔部件的任意部分的厚度均小于所述容纳腔的直径。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的电池支架，其特征在于，顶部和底部的所述保持部件相互连接，散热装置被夹紧在其间。
13.根据权利要求1至10中任一项所述的电池支架，其特征在于，所述散热装置与电池组件的壳体直接接触。
14.一种电池组件，其特征在于，所述电池组件包括：
多个电芯(30、650)；
根据权利要求1-13中任意一项所述的电池支架，所述电芯容纳在所述散热装置的间隔部件形成的容纳腔中。
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