CN117239330A - 一种电池模块及电池包 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池模块，包括电池箱体，电池箱体具有底板以及围绕底板的多个侧板，多个侧板围绕底板形成容纳腔，底板和至少一个侧板上均设置有液冷流道；电池模组，电池模组具有若干电池单体，电池模组装配在电池箱体的容纳腔中，并与液冷流道热交换；箱体端板，箱体端板位于若干电池单体的排列方向上，且夹设于电池模组与电池箱体的侧板之间，底板和/或至少一个侧板与箱体端板焊接连接。同时，还公开了一种应用上述电池模块的电池包，解决了现有电池包中挤压端板采用螺纹固定方式所导致的结构强度降低的问题，避免电池包整体重量增加的同时，还提高了电池包的结构强度，并降低电池包的装配难度。

Description

一种电池模块及电池包

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及了一种电池模块及电池包。

背景技术

针对电池行业中现有电池包的液冷板仅设置于电池包的底部或顶部所存在的传热效果差及安全性能差的问题，于2023年5月30日公开了授权公告号CN219106298U的电池包，该电池包包括有电池箱体以及装配在电池箱体内的电池模组，电池箱体包括底板以及围绕底板的多个侧板，多个侧板围绕底板形成容纳腔，电池模组位于容纳腔内；其中，底板和至少一个侧板上均设置有液冷流道，且底板上的液冷流道与侧板上的液冷流道连通。如此，以改善相关技术中电池包的冷却系统存在冷却效果不佳的技术问题。

由于该电池包的底板和侧板上设置有液冷流道，而该电池包中挤压端板42采用螺栓连接方式固定于电池箱体上，即直接在电池箱体上直接成型螺纹孔，势必导致容纳腔成型有螺纹孔位置的结构强度降低，当该电池包遇到冲击或碰撞时，容易在结构强度较弱的位置发生破损而导致液冷流道内部的冷却液进入容纳腔中，引发电池包的短路的风险。而将底板在安装挤压端板42的位置的厚度尺寸增加，促使电池包的整体重量急剧的增大，这并不利于电池包的轻量化设计。

发明内容

为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本发明提供一种电池模块及电池包，解决了现有电池包中挤压端板采用螺纹固定方式所导致的结构强度降低的问题，避免电池包整体重量增加的同时，还提高了电池包的结构强度，并降低电池包的装配难度。

本发明为解决其问题所采用的技术方案是：

一种电池模块，包括：

电池箱体，所述电池箱体具有底板以及围绕所述底板的多个侧板，多个所述侧板围绕所述底板形成容纳腔，所述底板和至少一个所述侧板上均设置有液冷流道；

电池模组，所述电池模组具有若干电池单体，所述电池模组装配在所述电池箱体的容纳腔中，并与所述液冷流道热交换；

箱体端板，所述箱体端板位于若干所述电池单体的排列方向上，且夹设于所述电池模组与所述电池箱体的侧板之间，所述底板和/或至少一个所述侧板与所述箱体端板焊接连接。

在本发明的一些实施例中，所述箱体端板包括第一受力部、第二受力部及两个支撑形变部，所述第一受力部、所述第二受力部与两个所述支撑形变部围设成形变缓冲腔，所述第一受力部抵接所述电池模组，所述第二受力部抵接所述电池箱体的侧板。

在本发明的一些实施例中，靠近所述支撑形变部一侧的所述侧板与所述支撑形变部之间设置有形变缓冲间隙。

在本发明的一些实施例中，所述第一受力部与所述电池模组之间设置有端板绝缘件。

在本发明的一些实施例中，所述第一受力部、所述第二受力部及两个所述支撑形变部一体成型。

在本发明的一些实施例中，相邻两个所述电池单体之间设置有形变缓冲件。

在本发明的一些实施例中，所述电池箱体上还具有进液口和出液口，所述进液口和所述出液口均与所述液冷流道相导通。

在本发明的一些实施例中，所述进液口和所述出液口分置于所述液冷流道的两相对侧。或者，所述进液口和所述出液口均位于所述液冷流道的同一侧。

在本发明的一些实施例中，所述液冷流道包括若干条设置于所述底板的底部液冷道、以及若干条设置于所述侧板的侧部液冷道，每一所述底部液冷道及每一所述侧部液冷道均沿着若干所述电池单体的排列方向延伸。

在本发明还公开了一种电池包，包括若干个上述的电池模块，若干个所述电池模块的电池模组串并连接，若干个所述电池模块的液冷流道相导通。

综上所述，本发明提供的一种电池模块及电池包，具有如下技术效果：

本发明中的箱体端板采用焊接连接方式的固定在电池箱体上，使得电池箱体上无需打孔处理，解决了现有电池包中挤压端板采用螺纹固定方式所导致的结构强度降低的问题，由于不需要增大电池箱体的厚度来保证电池箱体的结构强度，并且，箱体端板不再需要端板锁附螺杆、钢带、模组互锁钢片等结构进行加固，因此，该电池模块的整体重量将大大降低，达到轻量化设计的目的，同时，简化了装配工艺，还有利于装配的整体效率。

附图说明

图1为本发明一种电池模块的整体结构图；

图2为本发明一种电池模块的主视示意图；

图3为图2中A处的局部放大示意图；

图4为本发明中电池箱体与箱体端板的装配示意图；

图5为本发明中液冷流道及换热介质的分布示意图。

图标：1-电池箱体，11-底板，111-底部换热腔，112-底部引流体，12-侧板，121-侧边受力板，122-侧边换热板，123-侧边换热腔，124-侧边引流体，13-容纳腔，14-液冷流道，141-底部液冷道，142-侧部液冷道，15-进液口，16-出液口，2-电池模组，21-形变缓冲件，22-电池单体，3-箱体端板，31-第一受力部，32-第二受力部，33-支撑形变部，34-形变缓冲腔，4-形变缓冲间隙，5-端板绝缘件。

具体实施方式

为了更好地理解和实施，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，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。

除非另有定义，本文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。本文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，不是旨在限制本发明。

具体请结合图1、图2及图4所示，本发明公开了一种电池模块，包括：

电池箱体1，电池箱体1具有底板11以及围绕底板11的多个侧板12，多个侧板12围绕底板11形成容纳腔13，底板11和至少一个侧板12上均设置有液冷流道14；

电池模组2，电池模组2具有若干电池单体22，电池模组2装配在电池箱体1的容纳腔13中，并与液冷流道14热交换；

箱体端板3，箱体端板3位于若干电池单体22的排列方向上，且夹设于电池模组2与电池箱体1的侧板12之间，底板11和/或至少一个侧板12与箱体端板3焊接连接。

在本实施例中，当电池模组2释放热量并产生膨胀形变时，电池模组2所释放的热量将经过容纳腔13的腔壁进入到液冷流道14，其中，液冷流道14内部充满换热介质，热量被换热介质吸收后沿着液冷流道14输送至该电池模块的外部，而电池模组2所产生的膨胀形变，将沿着电池模组2若干电池单体22的排列方向作用于箱体端板3，即电池模组2的每一电池单体22在膨胀形变时，多个电池单体22累积所膨胀形变将挤压作用在箱体端板3上，箱体端板3将受力并产生形变以吸收电池模组2所产生的膨胀形变。

其中，由于箱体端板3通过焊接方式固定于电池箱体1，即以采用增材的方式将箱体端板3固定于电池箱体1上，这不仅使得箱体端板3的固定更加牢固，如此，也避免箱体端板3螺栓松动而导致电池模组2在组装装配的过程中难以把控预紧力，同时，也保证电池模块在使用过程中能够有效保证电池模组2、箱体端板3及电池箱体1之间装配的紧凑。

此外，箱体端板3与电池箱体1的底板11和/或至少一个侧板12焊接连接，无需对电池箱体1进行预先钻孔加工，不仅避免了装配过程中由于装配公差或加工失误所导致孔位难以对准的问题，同时，还省去了端板锁附螺杆、钢带、模组互锁钢片等结构，使得该电池模块的装配更加便捷、高效。

更重要的在于，还避免孔位位置出现结构强度降低的问题，相反，利用焊接工艺能够更大程度提高了该电池模块整体的结构强度。应当说明的是，提高焊缝的强度及保证整个焊接结构的稳定性和安全性，装配人员还可以通过优化焊接条件、选择合适的焊接材料和进行适当的后处理等方式进行完善。

进一步地，上述的箱体端板3可采用现有的挤压端板，此外，发明人还提供了一种箱体端板3，具体请结合图2、图3及图4所示，箱体端板3包括第一受力部31、第二受力部32及两个支撑形变部33，第一受力部31、第二受力部32与两个支撑形变部33围设成形变缓冲腔34，第一受力部31抵接电池模组2，第二受力部32抵接电池箱体1的侧板12。

优选地，第一受力部31、第二受力部32与两个支撑形变部33一体成型，例如：注塑工艺成型箱体端板3、折弯工艺结合焊接工艺成型箱体端板3等，应当说明的是，并不局限于上述工艺，还可以为工艺，能够成型箱体端板3即可。第一受力部31、第二受力部32及两个支撑形变部33围设成型为回字形结构或类回字形结构，其中，第一受力部31与第二受力部32优选相对设置，两个支撑形变部33优选相对设置，这样，当第一受力部31接收电池模组2的膨胀形变时，第一受力部31可朝着容纳腔13的内部产生变形，而当电池模组2膨胀的形变量较大时，两个支撑形变部33将可朝容纳腔13的内部形成形变。如此，形变缓冲腔34提供了一个充足的形变空间，从而能够更加有效地吸收了电池模组2所产生的膨胀形变。

意想不到的，相较于现有的挤压端板，上述的箱体端板3没有纵横交错的加强筋结构及减料槽的结构，结构更加简单，便于设计和生产，从而能够非常好的降低了生产成本，并且，能够有效地减少箱体端板3的材料，从而降低了箱体端板3及电池模块的重量，则有利于电池包的轻量化设计。

应当补充说明的是，箱体端板3的横截面中支撑形变部33可以为自第一受力部31朝第二受力部32直线延伸，也可以为自第一受力部31朝第二受力部32弧线型延伸。

作为本实施例的进一步优选方式，具体请结合图2及图3所示，靠近支撑形变部33一侧的侧板12与支撑形变部33之间设置有形变缓冲间隙4。优选地，第一受力部31两相对侧的支撑形变部33均与对应的侧板12之间设置有形变缓冲间隙4，或者，还可以为第一受力部31的其中一侧的支撑形变部33与侧板12之间设置有形变缓冲间隙4。

一方面，当第一受力部31受到电池模组2的挤压作用力时，支撑形变部33还可以朝形变缓冲间隙4一侧进行变形，从而通过箱体端板3与电池箱体1之间的配合，进一步提高了第一受力部31的形变空间，从而更好地吸收了电池模组2所产生的膨胀性能。

另一方面，箱体端板3与电池箱体1之间的焊接位置可位于形变缓冲间隙4内部，如此，可避免残留有熔渣等物质位于电池模组2与箱体端板3之间的接触位置而导致电池模组2被损坏或短路的问题，提高了该电池模块的使用安全性。

应当说明的是，上述的形变缓冲间隙4的大小可根据结构设计及装配要求进行设定，此处不对形变缓冲间隙4进行限定。

为保证箱体端板3的结构强度，箱体端板3可选用金属材料。为避免电池模组2的外部保护层在膨胀过程中发生破损或在装配过程中发生磨损而导致电池模块发生漏电，甚至是短路起火的现象。

兹就上述存在的问题及风险，发明人还提供了一种优选方式，具体请结合图2及图3所示，第一受力部31与电池模组2之间设置有端板绝缘件5。此处端板绝缘件5采用具备有较为良好的绝缘性和较为良好的弹性能力的材料，则在端板绝缘件5的作用下，不仅避免第一受力部31与电池模组2之间进行直接接触，也避免电焊过程中残留有熔渣等物质对电池模组2磨损或损坏，从而有效地保证电池模组2与箱体端板3之间具备良好的绝缘性，从而保证该电池模块在使用过程中的安全性和稳定性。

应当注意的是，箱体端板3并不限于金属材料，根据设计需求及受力分析等因素，箱体端板3还可以选用非金属材料。

还应当说明的是，该电池模块优选配置两个箱体端板3，两个箱体端板3分置于电池模组2的两相对侧，并且每一箱体端板3均与电池箱体1进行焊接固定，如此，电池模组2在沿着若干电池单体22的排列方向进行膨胀形变的过程中，电池模组2的两端均作用于箱体端板3上，不仅进一步提高了对电池模组2膨胀形变的吸收能力，更重要的在于，避免电池模组2的其中一端端部钢性接触电池箱体1，导致电池模组2在膨胀形变的过程中发生损坏的风险，从而更进一步提高了该电池模块的使用稳定性和安全性。

可选地，在电池模组2与电池箱体1的侧板12之间还设置模组绝缘件，图中未对模组绝缘件予以示意，模组绝缘件采用具备有较为良好的绝缘性，如PC材料等，有效防止电池模组2上蓝膜在装配或使用过程中发生破损而导致短路的问题，从而提高了该电池模块的使用稳定性和安全性。

具体请结合图1、图2及图4所示，电池箱体1上还具有进液口15和出液口16，进液口15和出液口16均与液冷流道14相导通。通过进液口15和出液口16，如此，将能够持续稳定地向电池箱体1的液冷流道14输送换热介质，使得换热介质能够与电池模组2进行热交换，从而能够保证电池模组2处在较佳的温度范围之内，进而使得该电池模块具备较好的使用性能。

应当说明的是，如图1及图4所示，该进液口15和出液口16优选设置于电池箱体1的底板11，该进液口15和出液口16还可以设置于电池箱体1的侧板12。

作为本实施例的一种优选方式，具体请根据图2所示，相邻两个电池单体22之间设置有形变缓冲件21。形变缓冲件21如采用泡棉材料、硅胶材料、气凝胶材料等，即形变缓冲件21具备良好的形变能力和绝缘性能。

如此，利用形变缓冲件21，不仅能够保证相邻两个电池单体22之间具备良好的绝缘性，从而提高电池模组2及电池模块的安全性。同时，利用形变缓冲件21的弹性形变的能力，还能够非常有效地吸收相邻两个电池单体22的膨胀形变，实现电池模组2在使用过程中对膨胀形变的自身调节的效果。通常地，形变缓冲件21设置为厚度较薄的片状体，并且形变缓冲件21采用泡棉及气凝胶等材料，如此，形变缓冲件21的整体重量较轻，从而使得电池模块的整体重量较轻，有利于实现电池模块及其电池包的轻量化设计的目的。

优选地，如图5所示，其中，图5中灰色箭头为自进液口15刚输入的温度较低的换热介质的流动方向，黑色箭头为流动至出液口16的温度较高的换热介质的流动方向。上述的多个侧板12中，位于若干电池单体22的排列方向上的侧板12为侧边受力板121，则位于两个侧边受力板121之间且在电池模组2的一侧的侧板12为侧边换热板122，两个侧边受力板121均与每一侧边换热板122固定连接，箱体端板3的第二受力部32抵接作用于侧板12的侧边受力板121，每一侧边换热板122均设置有上述的液冷流道14，如此，电池模组2的每一电池单体22均能够与底板11及两个侧边换热板122进行热交换的目的，形成电池单体22三面换热的效果。

其中，侧边换热板122的内部设置有侧边换热腔123，侧边换热腔123的内部设置有至少一侧边引流体124，每一侧边引流体124自进液口15一侧朝出液口16一侧延伸，则侧边换热腔123通过至少一侧边引流体124分隔成若干个侧部液冷道142，实现在侧板12上设置有若干个侧部液冷道142的目的。

应当说明的是，如图3所示，箱体端板3的支撑形变部33与侧板12中的侧边受力板121之间交汇的区域内进行焊接，此时，实现箱体端板3与电池箱体1之间的焊接位置位于形变缓冲间隙4内部的目的，或者，还可以为箱体端板3的支撑形变部33与电池箱体1的底板之间进行焊接，且同时，焊接的位置位于形变缓冲间隙4内部。

此外，底板11的内部设置有底部换热腔111，底部换热腔111的内部设置有至少一底部引流体112，每一底部引流体112自进液口15一侧朝出液口16一侧延伸，则底部换热腔111通过至少一底部引流体112分隔成若干个底部液冷道141，实现在底板11上设置有若干个底部液冷道141的目的。

因此，上述的液冷流道14包括若干条设置于底板11的底部液冷道141、以及若干条设置于侧板12的侧部液冷道142，并且，换热介质自进液口15一端沿着底部液冷道141及侧部液冷道142流动至出液口16，即，每一底部液冷道141及每一侧部液冷道142均沿着若干电池单体22的排列方向延伸，则换热介质的流动路径将经过电池模组2的每一电池单体22，使得电池单体22能够与换热介质进行热交换。

应当说明的是，上述换热介质又称传热介质，换热介质为具有热稳定性和化学稳定性的化合物，并用于连接加热或除热等传热的介质，上述的换热介质可选为水和乙二醇混合液、制冷剂、冷却油、特殊冷却液等。

还应当说明的是，上述的侧边引流体124及底部引流体112优选呈直线状，当然，侧边引流体124及底部引流体112还可以呈波浪线状，或者呈曲线状。

作为本实施例的一种优选方式，具体请结合图2及图5所示，上述进液口15和出液口16分置于液冷流道14的两相对侧。如此，即可实现换热介质的流动路径将经过电池模组2的每一电池单体22，使得电池单体22能够与换热介质进行热交换的目的。

作为本实施例的另一种优选方式，上述进液口15和出液口16还可以均位于液冷流道14的同一侧。如此，通过侧边引流体124及侧边换热腔123的腔壁之间的配合，使得若干侧部液冷道142成型为呈往复迂回的曲线状的流道，这使得换热介质与电池模组2的换热时间增加，换热介质的利用率大大提高。同理的，通过底部引流体112及底部换热腔111的腔壁之间的配合，使得若干底部液冷道141成型为呈往复迂回的曲线状的流道，这也使得换热介质与电池模组2的换热时间增加，换热介质的利用率大大提高。

基于上述电池模块的结构和连接关系，发明人还公开了一种电池包，包括上述的电池模块，若干个电池模块的电池模组2串并连接，若干个电池模块的液冷流道14相导通。

也即，上述的电池模块可作为一个独立的电池单元，则电池包可根据设计需求(如电容量、输出功率等)进行灵活调整电池模块的数目。当电池包中某一电池模块发生故障时，可对其进行独立拆卸更换、维护。如此，检修维护的效率更快，并且，由于无需对其他完好的电池模块进行更换，因此，该电池包的维护成本也将大大减小。

具体地，请结合图1、图2及图4所示，每一电池模块的电池箱体1的底板11均设置有紧固通孔，此处的紧固通孔可以为螺纹孔，还可以为通孔，或者为其他类型的孔。紧固通孔的数目优选配置为四个，且四个紧固通孔均匀分布在底板11的四个边角处。电池包还包括电池主壳体，则每一电池模块均能够通过紧固件安装在电池主壳体的内部。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池模块，其特征在于，包括：

电池箱体(1)，所述电池箱体(1)具有底板(11)以及围绕所述底板(11)的多个侧板(12)，多个所述侧板(12)围绕所述底板(11)形成容纳腔(13)，所述底板(11)和至少一个所述侧板(12)上均设置有液冷流道(14)；

电池模组(2)，所述电池模组(2)具有若干电池单体(22)，所述电池模组(2)装配在所述电池箱体(1)的容纳腔(13)中，并与所述液冷流道(14)热交换；

箱体端板(3)，所述箱体端板(3)位于若干所述电池单体(22)的排列方向上，且夹设于所述电池模组(2)与所述电池箱体(1)的侧板(12)之间，所述底板(11)和/或至少一个所述侧板(12)与所述箱体端板(3)焊接连接。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：所述箱体端板(3)包括第一受力部(31)、第二受力部(32)及两个支撑形变部(33)，所述第一受力部(31)、所述第二受力部(32)与两个所述支撑形变部(33)围设成形变缓冲腔(34)，所述第一受力部(31)抵接所述电池模组(2)，所述第二受力部(32)抵接所述电池箱体(1)的侧板(12)。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于：靠近所述支撑形变部(33)一侧的所述侧板(12)与所述支撑形变部(33)之间设置有形变缓冲间隙(4)。

4.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于：所述第一受力部(31)与所述电池模组(2)之间设置有端板绝缘件(5)。

5.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于：所述第一受力部(31)、所述第二受力部(32)及两个所述支撑形变部(33)一体成型。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的电池模块，其特征在于：相邻两个所述电池单体(22)之间设置有形变缓冲件(21)。

7.根据权利要求1至5任意一项所述的电池模块，其特征在于：所述电池箱体(1)上还具有进液口(15)和出液口(16)，所述进液口(15)和所述出液口(16)均与所述液冷流道(14)相导通。

8.根据权利要求7所述的电池模块，其特征在于：所述进液口(15)和所述出液口(16)分置于所述液冷流道(14)的两相对侧。或者，所述进液口(15)和所述出液口(16)均位于所述液冷流道(14)的同一侧。

9.根据权利要求7所述的电池模块，其特征在于：所述液冷流道(14)包括若干条设置于所述底板(11)的底部液冷道(141)、以及若干条设置于所述侧板(12)的侧部液冷道(142)，每一所述底部液冷道(141)及每一所述侧部液冷道(142)均沿着若干所述电池单体(22)的排列方向延伸。

10.一种电池包，其特征在于：包括若干个权利要求1至9任意一项所述的电池模块，若干个所述电池模块的电池模组(2)串并连接，若干个所述电池模块的液冷流道(14)相导通。