CN117937028A - 环形电池模组及电池包 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池技术领域，公开了一种环形电池模组及电池包，环形电池模组包括多个支撑架和多个电池。模组中的所有电池均位于两个支撑架之间，保证所有电池均匀散热，可以有效降低模组中电池之间的温度差，以提高电池以及电池模组的使用寿命；同时可以降低电池的热失控风险，降低火灾发生概率，从而保障人身安全和财产安全。电池的大面固定在支撑壁上，电池产生的热量传导至支撑壁上，以对电池进行有效散热，支撑架同时起到支撑电池和对电池进行散热的效果；并且，相邻的电池被支撑架间隔开，在局部电池热失控时缩小热失控的区域范围，降低大面积起火风险，以减小电池热失控的危害。

Description

环形电池模组及电池包
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种环形电池模组及电池包。
背景技术
现有的电池模组成组方式为电池按需求串并联堆叠形成方形电池模组结构，这种成组方式导致电池模组中间部分的电池散热效果差，模组中间部分的电池的温度高于电池模组两侧的电池的温度，导致电池模组中各处的电池温差较大。温度高的电池活性相对更好，充放电时优先充放电保护，其在极限SOC区间运行，导致电池模组中温度高的电池寿命相对较短。同时高温会使电池的内部材料会发生分解反应，导致锂离子通道闭塞，引起正负极直接接触而短路，电池内部放出大量气体和热量，造成电池内部压力迅速增加，从而引起电池鼓包、破裂、泄压阀破裂、铝箔熔化等热失控现象，增加了火灾发生的风险，导致人身安全和财产安全隐患高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种环形电池模组及电池包，以解决现有技术中的方形电池模组中的各处电池温差大导致电池模组热失控风险增加的问题。
第一方面，本发明提供了一种环形电池模组，包括：
多个支撑架，沿一环形路径排布；每个所述支撑架包括两个支撑壁，每个所述支撑架的两个所述支撑壁朝向所述环形路径内侧的第一端呈夹角设置；相邻所述支撑架的相邻的两个所述支撑壁相互间隔并平行，以在相邻所述支撑架之间形成容置空间；
多个电池，一一对应地设置于所述容置空间内，所述电池包括两个大面，每个所述电池的两个大面分别固定在相邻的两个所述支撑壁上。
有益效果：此结构的环形电池模组，多个支撑架沿环形路径排布，电池设置在相邻的支撑架之间的容置空间内，并且电池的大面固定在相邻的支撑壁上，以将电池呈环形排列成组，环形电池模组中的所有电池均位于两个支撑架之间，保证所有电池均匀散热，可以有效降低模组中电池之间的温度差，模组中的电池的工作温度一致，模组中的电池充放电过程中可以同时充满及同时放空，可以提高电池以及电池模组的使用寿命；同时可以降低电池的热失控风险，降低火灾发生概率，从而保障人身安全和财产安全。电池的大面固定在支撑壁上，电池产生的热量传导至支撑壁上，以对电池进行有效散热，支撑架同时起到支撑电池和对电池进行散热的效果；并且，相邻的电池被支撑架间隔开，局部电池热失控时支撑架在一定程度上起到隔离作用，避免对其它电池产生干扰，缩小热失控的区域范围，降低大面积起火的风险，从而减小电池热失控的危害。此外，环形电池模组可以以更低能耗的驱动进行热平衡设计。
在一种可选的实施方式中，每个所述支撑架的两个所述支撑壁之间间隔开以形成散热区。
有益效果：以便电池和电池模组通过散热区散热，提高电池和电池模组的散热效果。
在一种可选的实施方式中，还包括环形底板，所述环形底板设置在所述支撑架的底部；所述散热区内设有连接部，所述支撑架通过所述连接部固定连接在所述环形底板上。
有益效果：支撑架通过连接部固定连接在环形底板上，从而限制支撑架移动，并将电池固定在环形底板上，保证环形电池模组整体结构的稳定性。
在一种可选的实施方式中，所述连接部包括连接柱，所述连接柱沿所述支撑架的高度方向延伸，所述连接柱内部设有安装孔，所述安装孔沿所述连接柱的高度方向延伸，紧固件适于穿过所述安装孔以将所述支撑架固定在所述环形底板上；所述连接柱支撑连接在两个所述支撑壁之间。
有益效果：连接柱既作为紧固件的固定支点，同时起到支撑支撑壁的作用，可以提高支撑架整体结构的稳定性，保证支撑架稳定支撑电池。
在一种可选的实施方式中，所述支撑架的两个所述支撑壁一体设置，所述支撑壁朝向所述环形路径外侧的第二端设有加强部，所述加强部朝向所述散热区内部延伸，所述支撑架的两个所述支撑壁上的加强部朝向所述散热区内部的一侧相连接。
有益效果：通过设置加强部，并且两个加强部朝向散热区内部的一侧相连接，从而使两个加强部支撑在支撑壁的第二端之间，增加支撑架的第二端的稳定性以及支撑架的整体稳定性和强度，保证环形电池模组的整体强度。
在一种可选的实施方式中，所有所述支撑架沿所述环形路径等间隔排布；
和/或，所述支撑架为金属支撑架。
有益效果：金属支撑架散热效果好，可以提高对电池的散热效果。
在一种可选的实施方式中，所述电池的大面上设有弹性缓冲件，所述弹性缓冲件固定在所述支撑壁上；所述电池装配至所述容置空间状态，所述弹性缓冲件受到所述支撑架的挤压而压缩变形。
有益效果：通过弹性缓冲件消除电池厚度上的尺寸公差，保证电池更好地贴设在支撑壁上，进而保证电池的散热效果，同时可以提高电池与支撑架之间的配合强度以及电池模组整体结构的稳定性。
在一种可选的实施方式中，所述电池的顶部设有导电组件，所述电池朝向所述环形路径内侧的第一面的上部、以及所述电池朝向所述环形路径外侧的第二面的上部分别设有绝缘件。
有益效果：通过绝缘件隔离在电池的上部与壳体之间，从而防止短路。
在一种可选的实施方式中，还包括绝缘环形盖板，所述环形盖板设于所述支撑架和所述电池的顶部，所述绝缘件包括第一翻边部和第二翻边部，所述第一翻边部和所述第二翻边部分别设于所述环形盖板的内周壁和外周壁，所述第一翻边部贴设在所有所述电池的第一面的上部，所述第二翻边部贴设在所有所述电池的第二面的上部。
有益效果：通过第一翻边部和第二翻边部同时对所有电池顶部的导电组件起到绝缘作用，绝缘件结构简单，绝缘方式高效。绝缘环形盖板设置在导电组件上部，同时起到保护导电组件和电池的作用。
第二方面，本发明还提供了一种电池包，包括上述中任一项所述的环形电池模组。
有益效果：电池包内部所有电池均位于两个支撑架之间，保证所有电池均匀散热，可以有效降低电池包中电池之间的温度差，可以提高电池包的使用寿命；同时可以降低电池的热失控风险，降低火灾发生概率，从而保障人身安全和财产安全。支撑架同时起到支撑电池和对电池进行散热的效果；相邻的电池被支撑架间隔开，在局部电池热失控时可以缩小热失控的区域范围，降低大面积起火风险，从而减小电池热失控的危害，提高电池包的安全性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种环形电池模组的爆炸图；
图2为本发明实施例的一种环形电池模组中电池与支撑架配合的俯视图；
图3为本发明实施例的一种环形电池模组的立体结构示意图；
图4为本发明实施例的一种环形电池模组的侧视图；
图5为图1中支撑架的立体角度示意图；
图6为图1中支撑架的俯视图；
图7为本发明实施例的一种环形电池模组拆除绝缘环形盖板后的俯视图；
图8为本发明实施例的一种环形电池模组中绝缘环形盖板的俯视图。
附图标记说明：
1、支撑架；101、支撑壁；1011、第一端；1012、第二端；102、散热区；103、连接柱；104、安装孔；105、加强部；2、容置空间；3、电池；301、第一面；302、第二面；4、导电组件；401、汇流排；402、采集板；5、绝缘环形盖板；501、第一翻边部；502、第二翻边部；503、采集孔；504、输出孔；6、底部缓冲件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1至图8，描述本发明的实施例。
根据本发明的实施例，一方面，提供了一种环形电池模组，包括多个支撑架1和多个电池3。
其中，多个支撑架1沿一环形路径排布；每个支撑架1包括两个支撑壁101，每个支撑架1的两个支撑壁101朝向环形路径内侧的第一端1011呈夹角设置；相邻支撑架1的相邻的两个支撑壁101相互间隔并平行，以在相邻支撑架1之间形成容置空间2；多个电池3一一对应地设置于容置空间2内，电池3包括两个大面，每个电池3的两个大面分别固定在相邻的两个支撑壁101上。
此结构的环形电池模组，多个支撑架1沿环形路径排布，电池3设置在相邻的支撑架1之间的容置空间2内，并且电池的大面固定在相邻的支撑壁101上，以将电池3呈环形排列成组，环形电池模组中的所有电池3均位于两个支撑架1之间，保证所有电池3均匀散热，可以有效降低模组中电池3之间的温度差，模组中的电池3的工作温度一致，模组中的电池3充放电过程中可以同时充满及同时放空，可以提高电池3以及电池模组的使用寿命；同时可以降低电池的热失控风险，降低火灾发生概率，从而保障人身安全和财产安全。电池3的大面固定在支撑壁101上，电池产生的热量传导至支撑壁101上，以对电池进行有效散热，支撑架1同时起到支撑电池和对电池进行散热的效果；并且，相邻的电池3被支撑架1间隔开，局部电池3热失控时支撑架1在一定程度上起到隔离作用，避免对其它电池3产生干扰，缩小热失控的区域范围，降低大面积起火的风险，从而减小电池热失控的危害。此外，环形电池模组可以以更低能耗的驱动进行热平衡设计。
可选地，在一个实施例中，如图2、图5和图6所示，每个支撑架1的两个支撑壁101之间间隔开以形成散热区102，以便电池3和电池模组通过散热区102散热，提高电池和电池模组的散热效果。
在其他实施例中，支撑架1还可为实心结构，其两个壁面分别作为两个支撑壁101。
可选地，在一个实施例中，环形电池模组还包括环形底板（图中未示出），环形底板设置在支撑架1的底部；散热区102内设有连接部，支撑架1通过连接部固定连接在环形底板上，从而限制支撑架1移动，并将电池3固定在环形底板上，保证环形电池模组整体结构的稳定性。
可选地，在一个实施例中，如图5和图6所示，连接部包括连接柱103，连接柱103沿支撑架的高度方向延伸，连接柱103内部设有安装孔104，安装孔104沿连接柱103的高度方向延伸，紧固件适于穿过安装孔104以将支撑架固定在环形底板上；连接柱103支撑连接在两个支撑壁101之间。连接柱103既作为紧固件的固定支点，同时起到支撑支撑壁101的作用，可以提高支撑架1整体结构的稳定性，保证支撑架1稳定支撑电池3。
如果安装孔104的上下孔径一致，需要采用螺杆结构固定支撑架1，螺杆的头部抵接在连接柱103上方，同时需采用定制尺寸的螺杆，以与安装孔104的深度相适配，模组中设有多个支撑架1，采用定制的螺杆会导致模组整体成本增高。为了解决这一问题，在一个实施例中，安装孔104贯穿连接柱103的高度方向设置，安装孔104上部的孔径大于其下部的孔径，以在孔径过渡区形成台阶面，紧固件为螺栓，螺栓放置于安装孔104内，螺栓的头部抵接在台阶面上，螺栓底部穿过环形底板的固定孔，螺母拧设在螺栓的杆部，以将支撑架1固定在环形底板上。安装孔104下部的直径小于其上部的直径，使得其内部可以放置螺栓，支撑架1采用标准螺栓固定即可，有利于降低模组的成本。同时，安装孔104的上部可供散热，进一步提高电池3的散热效果。
在环形底板的下部设置上凹的凹陷区，螺母容置在凹陷区内，以保证环形电池模组整体结构底部的平整度。
如图5和图6所示，支撑架1的两个支撑壁101一体设置，支撑壁101朝向环形路径外侧的第二端1012设有加强部105，加强部105朝向散热区102内部延伸，支撑架1的两个支撑壁101上的加强部105朝向散热区102内部的一侧相连接。两个支撑壁101整体设置，保证支撑架1结构的稳定性，两个支撑壁101的第二端1012之间间隔距离大，通过设置加强部105，并且两个加强部105朝向散热区102内部的一侧相连接，从而使两个加强部105支撑在支撑壁101的第二端1012之间，增加支撑架1的第二端1012的稳定性以及支撑架1的整体稳定性和强度，保证环形电池模组的整体强度。
可选地，在一个实施例中，两个加强部105朝向散热区102内侧的一端均固定在连接柱103的外周壁上。如图5和图6所示，加强部105呈板状，其一端连接支撑架1的第二端1012，另一端连接连接柱103。
如图5和图6所示，两个支撑壁101之间的空隙区域，以及加强部105与支撑壁101、连接柱103之间围成的空隙区域均为散热区102。
可选地，支撑架1为一体成型结构。
在一个实施例中，支撑架1为金属支撑架，金属支撑架散热效果好，可以提高对电池3的散热效果。例如，支撑架1为铸铝支撑架1。
在其他实施例中，支撑架1的材质还可为塑料。
可选地，在一个实施例中，所有支撑架1沿环形路径等间隔排布，以在所有相邻的支撑架1之间形成宽度相同的容置空间2，从而使电池模组可以采用同一尺寸规格的电池3，保证所有电池3处于同样的工作环境中，利于减少不同电池3之间的温度差。容置空间2的宽度方向即电池3的厚度方向。
具体地，在本实施例中，电池3的大面上设有弹性缓冲件，弹性缓冲件固定在支撑壁101上；电池3装配至容置空间2状态，弹性缓冲件受到支撑架1的挤压而压缩变形，通过弹性缓冲件消除电池3厚度上的尺寸公差，保证电池3更好地贴设在支撑壁101上，进而保证电池3的散热效果，同时可以提高电池3与支撑架1之间的配合强度以及电池模组整体结构的稳定性。
可选地，在一个实施例中，弹性缓冲件的两面分别粘贴在电池的大面和支撑壁101上。
例如，在一个实施例中，弹性缓冲件的材质为泡棉。弹性缓冲件的厚度较薄，保证电池3的热量可以直接快速地传递至支撑架1上。
在其他实施例中， 不同容置空间2的宽度还可不同，以在容置空间2内容置不同厚度的电池3。当不同容置空间2的宽度相差不大时，也可采用尺寸相同的电池3，此时通过在电池3的大面粘接泡棉来弥补电池3厚度与容置空间2的宽度之间的偏差。
如图1所示，在一个实施例中，电池的顶部设有导电组件4，电池3放置于壳体中后，其顶部的导电结构容易接触壳体而发生短路现象；为了解决这一问题，在电池3朝向环形路径内侧的第一面301的上部、以及电池朝向环形路径外侧的第二面302的上部分别设有绝缘件，通过绝缘件隔离在电池3的上部与壳体之间，从而防止短路。
可选地，在一个实施例中，环形电池模组还包括绝缘环形盖板5，绝缘环形盖板5设于支撑架1和电池3的顶部，绝缘件包括第一翻边部501和第二翻边部502，第一翻边部501和第二翻边部502分别设于绝缘环形盖板5的内周壁和外周壁，第一翻边部501贴设在所有电池3的第一面301的上部，第二翻边部502贴设在所有电池3的第二面302的上部。第一翻边部501和第二翻边部502均向下延伸，通过第一翻边部501和第二翻边部502同时对所有电池3顶部的导电组件4起到绝缘作用，绝缘件结构简单，绝缘方式高效。绝缘环形盖板5设置在导电组件4上部，同时起到保护导电组件4和电池3的作用。
可选地，在本实施例中，第一翻边部501粘接在电池3的第一面301上，第二翻边部502粘接在电池3的第二面302上。
在其他实施例中，电池3的第一面301和第二面302上还可粘贴绝缘膜，通过绝缘膜起到绝缘防护作用。
可选地，在一个实施例中，电池为方形电池。如图1和图7所示，导电组件4包括汇流排401和采集板402，汇流排401连接相邻电池3的正极柱和负极柱，汇流排401连接采集板402，采集板402呈环形，采集板402设置在所有电池3的顶部。
在其他实施例中，电池还可为软包电池。
可选地，汇流排401与采集板402一体集成设置，汇流排401与电池3的极柱激光焊接连接。采集板402上设有多个避让孔，避让孔用于容置电池3的极柱和防爆阀等结构。
如图1和图8所示，绝缘环形盖板5上设有采集孔503和输出孔504，采集孔503作为采集板402的输出口，汇流排401汇流后的正极输出端和负极输出端设置在输出口内。
如图1和图3所示，所有支撑架1和电池3的底部还设有底部缓冲件6，以对电池模组起到缓冲保护作用，提高电池模组整体结构的抗冲击性能。
可选地，底部缓冲件6呈环形，底部缓冲件6的材质为泡棉。
环形电池模组设计时，根据需求选择电池3的容量和数量，根据电池的数量计算环形电池模组的直径，以及支撑架1的两个支撑壁101之间夹角的角度。
环形电池模组的装配过程如下：
将底部缓冲件6粘贴在环形底板上；将弹性缓冲件粘贴在电池3的大面上；然后将弹性缓冲件粘贴在支撑壁101上，再通过螺栓将支撑架1固定在环形底板上，再将汇流排401和采集板402焊接在极柱上；最后将绝缘环形盖板5的第一翻边部501和第二翻边部502粘贴在电池3的第一面301和第二面302上，防止短路。
根据本发明的实施例，另一方面，还提供了一种电池包，包括上述的环形电池模组。
此结构的电池包，其内部所有电池3均位于两个支撑架1之间，保证所有电池3均匀散热，可以有效降低电池包中电池3之间的温度差，可以提高电池包的使用寿命；同时可以降低电池的热失控风险，降低火灾发生概率，从而保障人身安全和财产安全。支撑架1同时起到支撑电池和对电池进行散热的效果；相邻的电池3被支撑架1间隔开，在局部电池热失控时可以缩小热失控的区域范围，降低大面积起火风险，从而减小电池热失控的危害，提高电池包的安全性能。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种环形电池模组，其特征在于，包括：
多个支撑架，沿一环形路径排布；每个所述支撑架包括两个支撑壁，每个所述支撑架的两个所述支撑壁朝向所述环形路径内侧的第一端呈夹角设置；相邻所述支撑架的相邻的两个所述支撑壁相互间隔并平行，以在相邻所述支撑架之间形成容置空间；
多个电池，一一对应地设置于所述容置空间内，所述电池包括两个大面，每个所述电池的两个大面分别固定在相邻的两个所述支撑壁上。
2.根据权利要求1所述的环形电池模组，其特征在于，每个所述支撑架的两个所述支撑壁之间间隔开以形成散热区。
3.根据权利要求2所述的环形电池模组，其特征在于，还包括环形底板，所述环形底板设置在所述支撑架的底部；所述散热区内设有连接部，所述支撑架通过所述连接部固定连接在所述环形底板上。
4.根据权利要求3所述的环形电池模组，其特征在于，所述连接部包括连接柱，所述连接柱沿所述支撑架的高度方向延伸，所述连接柱内部设有安装孔，所述安装孔沿所述连接柱的高度方向延伸，紧固件适于穿过所述安装孔以将所述支撑架固定在所述环形底板上；所述连接柱支撑连接在两个所述支撑壁之间。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的环形电池模组，其特征在于，所述支撑架的两个所述支撑壁一体设置，所述支撑壁朝向所述环形路径外侧的第二端设有加强部，所述加强部朝向所述散热区内部延伸，所述支撑架的两个所述支撑壁上的加强部朝向所述散热区内部的一侧相连接。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的环形电池模组，其特征在于，所有所述支撑架沿所述环形路径等间隔排布；
和/或，所述支撑架为金属支撑架。
7.根据权利要求6所述的环形电池模组，其特征在于，所述电池的大面上设有弹性缓冲件，所述弹性缓冲件固定在所述支撑壁上；所述电池装配至所述容置空间状态，所述弹性缓冲件受到所述支撑架的挤压而压缩变形。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的环形电池模组，其特征在于，所述电池的顶部设有导电组件，所述电池朝向所述环形路径内侧的第一面的上部、以及所述电池朝向所述环形路径外侧的第二面的上部分别设有绝缘件。
9.根据权利要求8所述的环形电池模组，其特征在于，还包括绝缘环形盖板，所述环形盖板设于所述支撑架和所述电池的顶部，所述绝缘件包括第一翻边部和第二翻边部，所述第一翻边部和所述第二翻边部分别设于所述环形盖板的内周壁和外周壁，所述第一翻边部贴设在所有所述电池的第一面的上部，所述第二翻边部贴设在所有所述电池的第二面的上部。
10.一种电池包，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的环形电池模组。
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