CN217306598U - 电池模块及电动交通工具 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电池模块，包括：内部设置有容纳腔的壳体、设置在容纳腔中的多个电池电芯、电池管理系统和蓄热均温层。电池管理系统位于多个电池电芯的一侧。蓄热均温层为灌封胶或者相变材料。蓄热均温层连接在电池管理系统与壳体的内壁之间。蓄热均温层至少局部灌封所述电池管理系统背离所述多个电池电芯的表面。通过电性绝缘的灌封胶/相变材料灌封在电池管理系统上并作为导热介质将电池管理系统的热量传导到壳体上散热，可大幅降低电池管理系的器件温升。本申请还提供应用该电池模块的电动交通工具。

Description

电池模块及电动交通工具

技术领域

本申请涉及一种电池模块和应用该电池模块的电动交通工具。

背景技术

作为一种新型绿色环保蓄电池产品，锂电池由于比能量高、体积小、无维护、环境友好而受到各行业的青睐，使用范围越来越广。锂电池作为二次可充电电池，现已应用于换电电池领域。现有的换电锂电池产品主要组成部件包括外壳、以及设置在外壳中的多个电芯和电池管理系统(Battery Management System)，其中电池管理系统用于对电芯的工作状态进行监控和管理。当前对换电锂电池产品的散热主要针对电芯的散热，由于电池管理系统发热相对较小通常对电池管理系统未做特别散热措施。电池管理系统的热量集中在换电电池内部无散热路径可将热量排出外部，会使器件温升高及烘烤电芯导致电芯温度升高。而随着技术的发展和功能的演进，电池管理系统增加了高低压转换(DCDC)功能(例如将电池组高电压转换为恒定12V或者14V、24V低电压)，使所述电池管理系统的热耗显著增加，大倍率充放电场景功率器件会升温过高无法正常使用，如此也给换电锂电池产品安全性带来不良影响。

实用新型内容

本申请实施例第一方面提供了一种电池模块，包括：

壳体，内部设置有容纳腔；

多个电池电芯，设置在所述容纳腔中；

电池管理系统，设置在所述容纳腔中且位于所述多个电池电芯的一侧；

蓄热均温层，设置在所述容纳腔中，所述蓄热均温层为灌封胶或者相变材料，所述蓄热均温层连接在所述电池管理系统与所述壳体的内壁之间，所述蓄热均温层至少局部灌封所述电池管理系统背离所述多个电池电芯的表面。

通过电性绝缘的灌封胶/相变材料灌封在电池管理系统上并作为导热介质将电池管理系统的热量传导到壳体上散热，可大幅降低电池管理系的器件温升；灌封胶/相变材料起到蓄热作用延缓器件温升延长电池模块的大倍率放电时间；同时可有效降低电池管理系统对电芯的热烘烤，延长大倍率放电时间。

本申请实施方式中，所述电池管理系统包括印刷电路板以及设置在所述印刷电路板上的多个电子元器件，所述蓄热均温层至少覆盖所述多个电子元器件中的部分电子元器件。

所述蓄热均温层的灌封区域可以是电池管理系统的整个印刷电路板背离电池电芯的区域，也可是仅针对印刷电路板上主要发热的电子元器件区域。

本申请实施方式中，所述蓄热均温层灌封所述电池管理系统背离所述多个电池电芯的整个表面。

通过灌封胶/相变材料灌封所述电池管理系统，可提高电池管理系统对外来冲击、震动的抵抗力；提高内部元件、线路间绝缘，有利于器件小型化、轻量化；避免元件、线路直接暴露，改善电池管理系统的防水、防潮性能。

本申请实施方式中，所述蓄热均温层直接接触连接所述壳体。

所述蓄热均温层的灌封胶/相变材料可直接接触壳体，以将电池管理系统的热量通过所述壳体传递出去。

本申请实施方式中，所述蓄热均温层通过导热介质连接所述壳体。

所述蓄热均温层的灌封胶/相变材料也可不直接接触壳体而通过导热介质，以将电池管理系统的热量通过所述壳体传递出去。

本申请实施方式中，所述壳体为金属材质。

本申请实施方式中，所述壳体为塑料材质。

本申请实施方式中，所述壳体的外表面上设置有多个散热齿。

所述外壳上设置散热齿，可有效增大外壳的散热面积，从而提高整体的散热效果。

本申请实施方式中，所述电池模块为换电锂电池。

本申请实施例第二方面提供了一种电动交通工具，包括主体部，所述电动交通工具还包括可拆卸地设置在所述主体部上的本申请实施例第一方面所述的电池模块。

附图说明

图1是本申请实施例的电池模块的立体示意图。

图2是本申请实施例一和二的电池模块的示意图。

图3是本申请实施例三的电池模块的示意图。

主要元件符号说明

电池模块	100、200、300
		容纳腔	11
壳体	10
		底板	12
侧板	14
		盖板	16
电池电芯	20
		电池管理系统	30
蓄热均温层	40
		印刷电路板	31
电子元器件	33
		散热齿	13

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。

现有的换电锂电产品主要组成包括结构外壳以及设置在外壳中的电芯及电池管理系统，然而，电池管理系统增加高低压转换功能，使所述电池管理系统的热耗显著增加。鉴于此，本申请提供一种电池模块能有效散发电池管理系统的热量。

实施例一

请参阅图1和图2，一种电池模块100，包括内部设置有容纳腔11的壳体10，以及设置在所述容纳腔11中的多个电池电芯20和电池管理系统30。图1和图2中仅以矩形块状示意出多个电池电芯20的形状，实际每一个电池电芯20大致呈柱状(例如圆柱状)，所述多个电池电芯20整齐且密集堆叠成多层，每一个层为成排排列的多个电池电芯20或矩阵排布的多个电池电芯20。本实施例中，所述多个电池电芯20堆叠成一个矩形块状。所述电池管理系统30位于所述多个电池电芯20的堆叠的一侧且位于所述多个电池电芯20与所述壳体10的内壁之间。所述多个电池电芯20以串并联的方式电性连接，同时所述多个电池电芯20与所述电池管理系统30电连接，以对所述多个电池电芯20的工作状态进行监控和管理。所述电池模块100还包括蓄热均温层40，所述蓄热均温层40设置在所述容纳腔11中，所述蓄热均温层40连接在所述电池管理系统30与所述壳体10的内壁之间，所述蓄热均温层40至少局部灌封所述电池管理系统30背离所述多个电池电芯20的表面。所述蓄热均温层40为电性绝缘的。顾名思义，所述蓄热均温层40具有吸收热量并蓄热和均衡温度的作用。

本实施例中，所述蓄热均温层40为灌封胶。本实施例中，所述灌封胶的导热系数大于0.5W/(m·K)。例如，所述灌封胶可为环氧树脂灌封胶、有机硅树脂灌封胶、或者聚氨酯灌封胶。

所述电池管理系统30包括印刷电路板31以及设置在所述印刷电路板31上的多个电子元器件33，所述蓄热均温层40至少覆盖所述多个电子元器件33中的部分电子元器件33。

通过灌封胶灌封所述电池管理系统30，灌封胶可保护所述电池管理系统30，从而提高电池管理系统30对外来冲击、震动的抵抗力；提高内部元件、线路间绝缘，有利于器件小型化、轻量化；避免元件、线路直接暴露，改善电池管理系统30的防水、防潮性能。此外，通过电性绝缘的灌封胶灌封在电池管理系统30上并作为导热介质将电池管理系统30的热量传导到壳体10上散热，可大幅降低电池管理系统30的器件升温；灌封胶起到蓄热作用延缓器件升温进而延长电池模块100的大倍率放电时间；同时可有效降低电池管理系统30对电芯的热烘烤，延长大倍率放电时间。

所述蓄热均温层40的灌封区域可以是电池管理系统30的整个印刷电路板31背离电池电芯20的区域，也可是仅针对印刷电路板31上主要发热的电子元器件33区域。一些实施例中，所述蓄热均温层40灌封所述电池管理系统30背离所述多个电池电芯20的整个表面。

一些实施例中，所述印刷电路板31上还可设置散热鳍片，不过所述蓄热均温层40就需要避开所述散热鳍片而不覆盖所述散热鳍片。

本实施例中，所述蓄热均温层40直接接触连接所述壳体10。所述蓄热均温层40的灌封胶直接接触壳体10，以将电池管理系统30的热量通过所述壳体10传递出去。

其他实施例中，所述蓄热均温层40通过导热介质连接所述壳体10。所述蓄热均温层40的灌封胶不直接接触壳体10而通过导热介质，以将电池管理系统30的热量通过所述导热介质和所述壳体10传递出去。

由于所述壳体10需要将来自电池管理系统30的热量导出，因此所述壳体10优选导热较好的材质，例如具有导热系数0.4W/(m·K)以上的材料，使内部热量快速经由所述壳体10排热。所述壳体10可为绝缘的塑料材质。一些实施例中，绝缘的塑料材质包括有机高分子材料，成分选自聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、丙烯腈、聚氨酯、聚氯乙烯的一种或两种以上材料组成；绝缘的塑料材质还可包括无机物，成分选自石墨、碳粉、碳球、石墨烯、氮化硼、氢氧化铝、氧化铝、硅酸盐、钙镁碳酸盐、高岭石等一种或两种以上组成。其他实施例中，所述壳体10也可为金属材质，例如金属铝。虽然金属材质的壳体10的导热效果可能相对较好，但可能会具有一定的导电性，因此可在壳体10的内壁的至少局部表面涂敷绝缘性的涂层。

本实施例中，所述壳体10包括底板12以及垂直连接所述底板12的多个侧板14，所述侧板14远离顶板的一端还设置有盖板16，所述盖板16与所述底板12通过所述多个侧板14相对且间隔。本实施例中，所述底板12为矩形板状，所述侧板14的数量为四个，所述多个侧板14由所述底板12的边缘垂直延伸形成且首尾相连。可以理解地，在其他实施方式中，所述底板12也可为圆形或者依据设计需求而设计的其他形状。所述多个电池电芯20堆叠设置在所述底板12上。所述电池管理系统30位于所述电池电芯20的堆叠与所述侧板14之间，所述蓄热均温层40封装在所述电池管理系统30的印刷电路板31上且连接在所述印刷电路板31与所述侧板14之间。可以理解的，所述电池管理系统30不限于设置在所述电池电芯20的堆叠与所述侧板14之间，还可设置在所述电池电芯20的堆叠与所述盖板16之间，或者设置在所述电池电芯20的堆叠与所述底板12之间。

本实施例中，所述电池模块100为换电锂电池。所述电池电芯20为锂电池电芯。

实施例二

请参阅图2，本实施例的电池模块200与所述实施例一的电池模块100基本相同，区别在于，本实施例中，所述蓄热均温层40的材料为相变材料，而不是灌封胶。

相变材料(PCM-Phase Change Material)是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这相变材料将吸收或释放大量的潜热。所述相变材料包括有机/无机/混合等多种性质，相变形态包括固固相变/固液相变。本实施例中，所述相变材料具体可为改性的石蜡，主要组成为石蜡，还添加了适量的改性剂，例如阻燃剂、高分子塑性材料。

通过设计所述相变材料的合适的相变温度范围为40℃～120℃，当电池管理系统30的温度升高达到所述相变材料相变温度后所述相变材料通过潜热大量吸热延缓电池管理系统30的器件升温，进而延长大倍率充放电场景时长。注：潜热，相变潜热的简称，指物质在等温等压情况下，从一个相变化到另一个相吸收或放出的热量。

所述相变材料的导热系数可为0.2W/(m·K)以上，储能密度达50J/g以上。

本实施例中，所述相变材料与壳体10直接接触搭接或者通过其它导热介质搭接，电池管理系统30的热量通过所述相变材料作为导热介质吸收蓄热，然后传导到壳体10，再通过壳体10排放到外界达到散热目的。且通过设计相变材料合适的相变温度点，当电池管理系统30的温度升高触发相变后相变材料通过潜热大量吸热延缓电池管理系统30的器件升温，进而延长大倍率充放电场景时长。

实施例三

本实施例的电池模块300与所述实施例一的电池模块100基本相同，区别在于，所述壳体10的外表面上设置有多个散热齿13。本实施例中，所述蓄热均温层40为灌封胶或者相变材料。所述壳体10设置散热齿13，可有效增大外壳的散热面积，从而提高整体的散热效果。

所述散热齿13可为仅在所述壳体10连接所述蓄热均温层40的那个表面设置，也可以是壳体10的所有表面均设置散热齿13。所述散热齿13可为间隔排布的条状的散热齿，但不以此为限。所述散热齿13的形状和排布密度可根据需要进行调整和设计。

本申请还提供应用所述电池模块的电动交通工具，所述电动交通工具包括主体部以及设置在所述主体部上的所述电池模块。所述电池模块为拆卸地设置在所述主体部上，为所述电动交通工具提供动力来源。所述电动交通工具可为电动自行车、电动三轮车、电动平衡车、电动汽车等。

需要说明的是，以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内；在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电池模块，其特征在于，包括：

壳体，内部设置有容纳腔；

多个电池电芯，设置在所述容纳腔中；

电池管理系统，设置在所述容纳腔中且位于所述多个电池电芯的一侧；

蓄热均温层，设置在所述容纳腔中，所述蓄热均温层为灌封胶或者相变材料，所述蓄热均温层连接在所述电池管理系统与所述壳体的内壁之间，所述蓄热均温层至少局部灌封所述电池管理系统背离所述多个电池电芯的表面。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述电池管理系统包括印刷电路板以及设置在所述印刷电路板上的多个电子元器件，所述蓄热均温层至少覆盖所述多个电子元器件中的部分电子元器件。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，所述蓄热均温层灌封所述电池管理系统背离所述多个电池电芯的整个表面。

4.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述蓄热均温层直接接触连接所述壳体。

5.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述蓄热均温层通过导热介质连接所述壳体。

6.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述壳体为金属材质。

7.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述壳体为塑料材质。

8.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述壳体的外表面上设置有多个散热齿。

9.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述电池模块为换电锂电池。

10.一种电动交通工具，包括主体部，其特征在于，所述电动交通工具还包括可拆卸地设置在所述主体部上的如权利要求1至9中任一项所述的电池模块。

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