CN209496977U - 电池组 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种电池组，该电池组包括堆叠设置的第一电池和第二电池；在第一电池和第二电池堆叠的方向上，第二电池比第一电池距离电池组的中心更近；其中，第一电池包括第一导热部件和第一电芯，第二电池包括第二导热部件和第二电芯，第二导热部件的导热效率不低于第一导热部件的导热效率。本申请提供的电池组，能够在保持电池组整体温度较低的条件下，实现温度的均匀性。

Description

电池组
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体来说，涉及一种电池组。
背景技术
多串并的电池组中，不同位置的电芯温度存在差异，这是由于边缘位置的电芯会对中间位置的电芯产生热量累积，中间位置的电芯相比于边缘位置的电芯的传热路径更长，散热边界条件也更恶劣。在液冷散热中，可以通过不同部位的液体流量控制或管路排布设计，来避免这种热量累积的现象。但对于自然散热的条件，受限于散热手段的单一性，目前还没有提出针对电池组均温问题的有效方法。
目前通常的做法是对电池组中的所有电芯表面统一粘贴散热铝片，以将热量传到外壳上进行散热。但这种方法存在的问题是，电池组中间位置的电芯同样会存在热量累积的现象，因此并不能完全解决不同位置的电芯温差大的问题。对于具有并排排布10个以上电芯的电池组来说，在高倍率下放电时，电芯之间的温差很容易会超过5℃，严重影响了电池组的寿命。
解决不同位置的电芯温差较大问题的另外一种方法是，通保温措施恶化边缘位置的电芯的散热条件，但这种方法会使得电池组的整体温度升高，虽然一定程度上改善了温度均匀性，但同时带来了电池组温升大的问题，这同样会对损失电池组的寿命。
实用新型内容
针对相关技术中的上述问题，本申请提出一种电池组，可以在保持整体温度较低的条件下，实现温度的均匀性。
本申请的技术方案是这样实现的：
根据本申请的一个方面，提供了一种电池组，包括堆叠设置的第一电池和第二电池；在第一电池和第二电池堆叠的方向上，第二电池相对第一电池靠近电池组的中心；其中，第一电池包括第一导热部件和第一电芯，第二电池包括第二导热部件和第二电芯，第二导热部件的导热效率不低于第一导热部件的导热效率。
根据本申请的实施例，所述第一导热部件包括第一散热片，所述第二导热部件包括第二散热片，第一电池包括多个第一散热片和多个第一电芯，每个第一电芯的至少一个表面设置第一散热片；和/或，第二电池包括多个第二散热片和多个第二电芯，每个第二电芯的至少一个表面设置有第二散热片。
根据本申请的实施例，第二电池还包括导热片，相邻的两个第二电芯之间设置导热片。
根据本申请的实施例，导热片为金属板、固态相变片、导热垫片之中的任意一种。
根据本申请的实施例，导热片接触第二电芯的第一表面，导热片与第二电芯的接触面积大于等于第一表面的面积的90％。
根据本申请的实施例，导热片与第二散热片分别位于第二电芯的相对的两侧。
根据本申请的实施例，第二导热部件的导热效率与第一导热部件的导热效率之差不小于第一导热部件的导热效率的90％。
根据本申请的实施例，第一导热部件包括位于第一电池的表面的第一散热片，第二导热部件包括位于第二电池的表面的第二散热片，第二散热片的导热效率优于第一散热片的导热效率。
根据本申请的实施例，第二散热片与第一散热片的材质相同，第二散热片的厚度大于第一散热片的厚度。
根据本申请的实施例，电池组还包含缓冲片，缓冲片位于相邻的第一电池与第二电池之间或相邻的两个第一电池之间。
本申请的上述技术方案，通过对靠近电池组的中心的第二电池和远离中心的第一电池进行散热差异化设计，来降低存在热量累积的中心处的电芯温度，因此能够在保持电池组整体温度较低的情形下，实现了电池组内各个电芯之间的温度均匀。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本申请第一实施例的电池组的分解图；
图2是根据本申请第一实施例的电池组的多个第二电池的局部放大结构示意图；
图3是根据本申请第一实施例的电池组的两个相邻的第二电池的局部放大结构示意图；
图4是根据本申请第一实施例的电池组的第二散热片的结构示意图；
图5是根据本申请第一实施例的电池组的第一电池的局部放大结构示意图；
图6是根据本申请第二实施例的电池组的分解图；
图7A是根据本申请第二实施例的电池组的第一散热片的结构示意图；
图7B是根据本申请第二实施例的电池组的第二散热片的结构示意图；
图8是根据本申请实施例的电池组的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解的是，以下说明书中和附图中相应的示例性实施例可以相互组合，从而形成未在以下进行描述的其他实施方式；并且其中部分部件在不同实施例中可以省略。换句话说，以下描述对本申请并不构成限定。
根据本申请实施例的电池组包括第一电池和第二电池，第一电池和第二电池堆叠设置。在第一电池和第二电池堆叠的方向上，第二电池比第一电池距离电池组的中心更近。第一电池包括第一导热部件和第一电芯，第二电池包括第二导热部件和第二电芯，第二电池的第二导热部件的导热效率不低于第一电池的第一导热部件的导热效率。本申请的上述技术方案，通过对靠近电池组的中心的第二电池和远离中心的第一电池进行散热差异化设计，来降低存在热量累积的中心处的电芯温度，因此能够在保持电池组整体温度较低的情形下，实现了电池组内各个电芯之间的温度均匀。
参考图1，示出了根据本申请第一实施例的电池组的分解图。电池组100包括第一电池10和第二电池20，第一电池10和第二电池20堆叠设置。在第一电池10和第二电池20堆叠的方向上，第二电池20比第一电池10距离电池组100的中心更近。第一电池10包括第一导热部件12和第一电芯14，第二电池20包括第二导热部件22和第二电芯24。所述第一导热部件12包括第一散热片122，所述第二导热部件22包括第二散热片222。更具体的，第一电池10包括多个第一散热片122和多个第一电芯14，每个第一电芯14的至少一个表面设置有第一散热片122。第二电池20包括多个第二散热片222和多个第二电芯24，每个第二电芯24的至少一个表面设置有第二散热片222。第一散热片122与第二散热片222的结构和尺寸可以是相同的。第一电池10的数量可以是多个，第二电池20的数量可以是多个。应当理解，图1所示的第一电芯14和第二电芯24的数量仅是示例性的，第一电芯14和第二电芯24可以是其它适当的数量。图1所示的第一电池10和第二电池20的数量仅是示例性的，第一电池10和第二电池20也可以是其它适当的数量。在一个实施例中，第一电池10的数量与第二电池20的数量可以不同。在另一个实施例中，第一电池10的数量与第二电池20的数量可以相同。其中，第一电芯14和第二电芯24可以是软包电芯或者方壳电芯，本申请对此不进行限定。
在一个实施例中，第二电池20的第二导热部件22的导热效率不低于第一电池10的第一导热部件12的导热效率。第二导热部件22的导热效率与第一导热部件12的导热效率之差不小于第一导热部件12的导热效率的90％。
需要说明的是，可以根据仿真数据或测试数据来测试第一导热部件和第二导热部件的导热效率，以使得靠近电池组的中心的第二电芯的散热效率与远离中心的第一电芯的散热效率相同。具体的，可通过以下公式来计算散热效率η：
η＝ΔT/q；
即，散热效率可表示为热源的温升与热源产热功率的比值。其中，ΔT表示热源相对于环境温度的温升，单位为℃；q表示热源的产热功率，单位为W，用于表征热源单位时间产生热量的多少。在测试第一电芯14与第二电芯24的散热效率时，假设第一电芯14和第二电芯24的一致性良好，即第一电芯14和第二电芯24的产热功率相同，比较第一电芯14和第二电芯24的散热效率也就是比较第一电芯14和第二电芯24的温升值。当第一电芯14和第二电芯24在各自的散热条件下温升相同时，即可认为两处的散热效率相同。
继续参考图1，电池组100还包括缓冲片30，缓冲片30位于第一电池10与第二电池20之间。在一个实施例中，缓冲片30还可以位于多个第一电池10之间。缓冲片30可以采用例如泡棉等具有缓冲作用的材料。通过设置缓冲片30，可以为第一电池和第二电池预留膨胀空间，同时可以缓解靠近电池组中心的第二电芯热量集中的问题。
进一步的，结合图2所示，相邻的两个第二电芯24之间还设置有导热片40。在一个实施例中，导热片40可以是金属板。可选的，金属板可以为铝板。在一个实施例中，导热片40可以是固态相变片。固态相变片是一种在发生相变时为固态形态、且原始形态为片状的相变材料。在一个实施例中，导热片40可以是导热垫片。可选的，导热垫片可以是含有硅胶的导热垫片。通过在第二电芯24之间设置导热片40，可以增强靠近电池组中心的第二电芯24的散热效率，从而降低存在热量累积的第二电芯24的温度，因此能够在保持电池组整体温度较低的情形下，实现了电池组内各个电芯之间的温度均匀。导热片的厚度可根据仿真或测试数据，以使得靠近电池组中心的第二电芯24的散热效率与边缘区域内第一电芯14的散热效率大约相同。
另外，缓冲片30还可以位于相邻的两个第二电池20之间。应当理解，可以对导热片40在多个第二电池20之间的布置方式进行任意适当的配置，也可以对缓冲片30在多个第一电池和多个第二电池间的布置方式进行任意适当的配置，本申请对此并不构成限定。
参考图3所示，导热片40与第二散热片222分别位于第二电芯24的相对的两侧。第二散热片222可以粘接于第二电芯24的表面26。导热片40接触第二电芯24的第一表面28，导热片40与第二电芯24的接触面积可以大于等于第一表面28的面积的90％，以保证导热片足够的散热面积。
导热片40与第二电芯24之间可以通过导热胶粘接固定。即，第二散热片222可以通过导热胶粘接于第二电芯24的表面26。导热胶可包括导热硅胶、单组份导热泥和双组份导热凝胶等，其可以采用硅橡胶类材料，并在硅橡胶内填充高导热的金属氧化物或其他高导热颗粒，以能够同时获得硅橡胶的弹性及填充颗粒的导热性能。可以对导热胶的厚度配置进行适当的配置，以在尽量减小导热胶传导热阻的同时获得足够的粘接强度。在一个实施例中，导热胶的厚度大于20μm小于60μm，例如40μm。
结合图4所示，第二散热片222构造成U型，以使得第二散热片222可位于第二电芯24的三个表面。可以对第二散热片222的结构进行设计，以使得第二散热片222可位于第二电芯24的至少两个表面，例如位于第二电芯24的两个、三个表面。这样，可以保证第二散热片222足够的散热面积。
如图5所示，第一散热片122粘接于第一电芯14的表面16。第一散热片122可以通过导热胶粘接于第一电芯14的表面16。与第二散热片222类似的，在一个实施例中，第一散热片122可具有如图4所示的结构。在一些实施例中，第一散热片122可位于第一电芯14的至少两个表面。
参考图6，示出了根据本申请第二实施例的电池组的分解图。该电池组200包括第一电池10和第二电池20，第一电池10和第二电池20堆叠设置。在第一电池10和第二电池20堆叠的方向上，第二电池20比第一电池10距离电池组200的中心更近。第一电池10包括第一导热部件12和第一电芯14，第二电池20包括第二导热部件22和第二电芯24。所述第一导热部件12包括第一散热片122，所述第二导热部件22包括第二散热片222。第一电池10包括多个第一散热片122和多个第一电芯14，每个第一电芯14的至少一个表面设置第一散热片122。第二电池20包括多个第二散热片222和多个第二电芯24，每个第二电芯24的至少一个表面设置有第二散热片222。电池组200还包括缓冲片30，缓冲片30可以位于第一电池10与第二电池20之间。缓冲片30还可以位于相邻的两个第二电池20之间。
其中，第二散热片222的导热效率优于第一散热片122的导热效率。可以通过多种可实施的方法来使得第二散热片222具有优于第一散热片122的导热效率。这样，可以增强靠近电池组中心的第二电芯24的散热效果，从而降低存在热量累积的第二电芯温度，因此在保持电池组整体温度较低的情形下，实现了电池组内各个电芯之间的温度均匀。
结合图7A、图7B所示，第二散热片222可与第一散热片122的材质相同，第二散热片222具有厚度H2，第一散热片122具有厚度H1，第二散热片222的厚度H2大于第一散热片122的厚度H1。第一散热片122的厚度H1可以为0.2mm-0.5mm，第二散热片222的厚度H2可以为0.4mm-1.0mm。在一个实施例中，第一散热片122的厚度H1为0.2mm，第二散热片222的厚度H2为0.5mm。在另一个实施例中，第一散热片122的厚度H1为0.4mm，第二散热片222的厚度H2为0.8mm。可以根据温升仿真数据和测试数据，可以对第一散热片122的厚度H1和第二散热片222的厚度H2进行其它适当的设计。通过对第一散热片122和第二散热片222的厚度进行差异化设计，使得第二散热片222的厚度H2大于第一散热片122的厚度H1，从而增强了靠近电池组中心的第二电芯的散热效果，进而实现了电池组内各个电芯之间的温度均匀。
第二实施例的电池组200的其它方面可以与第一实施例的电池组100类似，此处不再赘述。
参考图8，示出了根据本申请实施例的电池组的结构示意图。电池组300的多个第一电池10和第二电池20的顶部设置有转接板50。转接板50与多个第一电池10和第二电池20之间设置有缓冲层60，缓冲层60可以是例如泡棉等的材料，缓冲层60对转接板50起到支撑作用并在多个电池之间起到绝缘作用。
另外，电池组300还可以包括与第一散热片122和第二散热片222相连的外壳，外壳可以为金属外壳。外壳与多个第一电池10和第二电池20之间可通过螺钉来施加压力，使第一散热片122可与外壳内表面紧密接触。在一个实施例中，第一散热片122和第二散热片222与外壳之间可以填充有导热材料。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池组，其特征在于，包括堆叠设置的第一电池和第二电池；在所述第一电池和所述第二电池堆叠的方向上，所述第二电池相对所述第一电池靠近所述电池组的中心；
其中，所述第一电池包括第一导热部件和第一电芯，所述第二电池包括第二导热部件和第二电芯，所述第二导热部件的导热效率不低于所述第一导热部件的导热效率。
2.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述第一导热部件包括第一散热片，所述第二导热部件包括第二散热片，所述第一电池包括多个所述第一散热片和多个所述第一电芯，每个所述第一电芯的至少一个表面设置所述第一散热片；和/或
所述第二电池包括多个所述第二散热片和多个所述第二电芯，每个所述第二电芯的至少一个表面设置有所述第二散热片。
3.根据权利要求2所述的电池组，其特征在于，所述第二电池还包括导热片，相邻的两个所述第二电芯之间设置所述导热片。
4.根据权利要求3所述的电池组，其特征在于，所述导热片为金属板、固态相变片、导热垫片之中的任意一种。
5.根据权利要求3所述的电池组，其特征在于，所述导热片接触所述第二电芯的第一表面，所述导热片与所述第二电芯的接触面积大于等于所述第一表面的面积的90％。
6.根据权利要求3所述的电池组，其特征在于，所述导热片与所述第二散热片分别位于所述第二电芯的相对的两侧。
7.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述第二导热部件的导热效率与所述第一导热部件的导热效率之差不小于所述第一导热部件的导热效率的90％。
8.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述第一导热部件包括位于所述第一电池的表面的第一散热片，所述第二导热部件包括位于所述第二电池的表面的第二散热片，所述第二散热片的导热效率优于所述第一散热片的导热效率。
9.根据权利要求8所述的电池组，其特征在于，所述第二散热片与所述第一散热片的材质相同，所述第二散热片的厚度大于所述第一散热片的厚度。
10.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，还包括缓冲片，所述缓冲片位于相邻的所述第一电池与所述第二电池之间或相邻的两个所述第一电池之间。
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