CN218351550U - 一种电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池模组，承载于移动作业设备，包括：具电芯的壳体模组，沿竖直方向装配于壳体模组两端的上固定部与下固定部；上固定部和/或下固定部限制壳体模组沿垂直于壳体模组与上固定部和/或下固定部所形成的插接方向所在的平面内移动；壳体模组包括至少两个平行布置的收容壳体，相邻收容壳体位于上固定部与下固定部之间形成若干供空气流动并整体贯穿壳体模组的间隙。通过本实用新型，在确保电池模组具有较大能量密度的同时合理地缩小了电池模组的体积的同时，还实现了对电池模组中的电芯在工作状态时所产生的热量予以降温，从而保障了电池模组的安全性、使用寿命及续航时间。

Description

一种电池模组

技术领域

本实用新型涉及储能设备技术领域，更具体涉及一种电池模组。

背景技术

移动作业设备中通常配置一个为动力机构提供电力供应的电池包。电池包由多个片状的电芯电连，并在电源管理系统(Battery Management System，BMS)的控制下向动力机构提供电力供应，并对电芯执行热管理、充放电管理、电芯异常及故障监控及报警、电压监测等控制。诸如无人机、无人车、扫地机器人、电动高尔夫球车等移动作业设备由于体积较小且对续航存在苛刻的要求，因此往往需要在相对较小的空间内容纳数量更多的电芯。同时，移动作业设备出于设计及使用限制等客观因素，不允许暴露设置散热鳍片，因此随着电芯数量的增加会导致整个电池包的出现散热不佳的技术问题，由此导致电池包续航时间短、使用寿命短、安全性不佳等诸多缺陷。

为解决多个电池包所含电芯在工作状态中散热不佳的问题，现有技术揭示了采用主动式风扇形成流动气流的技术手段对电芯散热，但由于该现有技术存在内置风扇的电池包体积过大且结构复杂的因素，因而在诸如无人机等对重量及体积具有苛刻要求的移动作业设备中并不适用。同时，现有技术中也存在由金属或者塑料制成的外壳包裹多个电芯以组成电池包的技术方案，在外壳的侧部及底部加工出供空气流通的通孔并将多个电芯间隔排布，并在两块电芯之间填充散热片或者填充缓冲材料以减少电芯发生振动。但前述现有技术由于需要将电芯容置在与外界环境连通的外壳内，因此外界环境中的杂质会从外壳的侧面及地面所形成的通孔进入到外壳内部，在长期使用后存在绝缘性降低的缺陷；且外壳密布加工形成的通孔不仅会导致外壳整体结构强度的下降，还会增加外壳的制造成本；且填充散热片或者填充缓冲材料会进一步阻止空气在电芯之间流动过程带着热量的效果。由此可知，现有技术中的电池包存在上述诸多缺陷。

有鉴于此，有必要对现有技术中的电池包予以改进，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于揭示一种电池模组，用于解决前述技术缺陷，尤其为了实现对电池模组中的电芯在工作状态时所产生的热量予以降温，保障电池模组的安全性、使用寿命及续航时间。

为实现上述目的，本申请揭示了一种电池模组，承载于移动作业设备，包括：

具电芯的壳体模组，沿竖直方向装配于所述壳体模组两端的上固定部与下固定部；所述上固定部和/或下固定部限制壳体模组沿垂直于所述壳体模组与上固定部和/或下固定部所形成的插接方向所在的平面内移动；所述壳体模组包括至少两个平行布置的收容壳体，相邻收容壳体位于上固定部与下固定部之间形成若干供空气流动并整体贯穿所述壳体模组的间隙。

作为本实用新型的进一步改进，所述上固定部与下固定部夹持所述壳体模组，并通过所述壳体模组予以连接；所述间隙沿移动作业设备移动方向予以排布。

作为本实用新型的进一步改进，所述上固定部包括：

相互盖合的上壳体与上壳体连接盒，以及形成于所述上壳体连接盒所形成收容腔体内部的电路板与电芯集成隔板；

所述电芯集成隔板形成多个矩形通孔，所述电芯靠近所述电芯集成隔板一端所形成的导电端子贯穿所述矩形通孔并与电路板电性连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述上壳体连接盒横向凸设一圈抵持于所述上壳体所形成的内侧壁的环肋，所述环肋形成分离设置并朝下暴露的第一连接器插孔与第二连接器插孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述收容壳体形成供电芯沿竖直方向插入的插入口，相邻收容壳体为整体式结构，或者，相邻收容壳体为分体式结构；

所述插入口沿竖直方向形成于收容壳体的一端端部或者两端端部。

作为本实用新型的进一步改进，所述多个收容壳体横向排布并且由内向外所形成的间隙宽度渐缩，或者，多个收容壳体横向排布并且由内向外所形成的间隙宽度相等。

作为本实用新型的进一步改进，相邻收容壳体的端面沿间隙延伸方向齐平，或者，相邻收容壳体的端面沿间隙延伸方向形成交替错位布置。

作为本实用新型的进一步改进，所述收容壳体内部平行容置两个片状结构的电芯，两个电芯贴合收容壳体的空气流经的侧壁，且相互贴合的两个电芯之间夹持缓冲导热层。

作为本实用新型的进一步改进，所述下固定部形成若干相互隔离并部分延伸入收容壳体的锁止部，以限制收容壳体沿垂直于所述收容壳体插入锁止部所形成的插接方向所在的平面内移动，或者，所述下固定部形成若干供所述收容壳体插入并相互隔离的收容槽，以限制收容壳体沿垂直于所述收容壳体插入收容槽所形成的插接方向所在的平面内移动。

作为本实用新型的进一步改进，所述下固定部包括：

承托壳体模组的板体，形成于所述板体一侧的围板及肋板，以由所述围板、肋板及板体共同构造出所述收容槽；

所述收容槽的底部形成若干贯通板体的透水孔；

所述板体的底部形成加强筋；

位于外侧的收容壳体的侧壁横向凸设至少一导引部，下固定部及上固定部分别形成供所述导引部插入的限位部；所述收容壳体沿其厚度方向的侧壁形成散热结构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

首先，上固定部和/或下固定部限制壳体模组沿垂直于壳体模组与上固定部和/或下固定部所形成的插接方向所在的平面内移动；壳体模组包括至少两个平行布置的收容壳体，相邻收容壳体位于上固定部与下固定部之间形成若干供空气流动并整体贯穿壳体模组的间隙，从而使得移动作业设备在移动过程中使得空气流过收容壳体的两侧以实现在移动作业过程中的被动式风冷散热或者在移动作业设备静止状态中实现主动散热；

同时，在确保电池模组具有较大能量密度的同时合理地缩小了电池模组的体积，并实现了对电池模组中的电芯在工作状态时所产生的热量予以降温，从而保障了电池模组的安全性、使用寿命及续航时间。

附图说明

图1为本实用新型一种电池模组在一个视角中的立体图；

图2为本实用新型一种电池模组在另一个视角中的立体图；

图3为图2中圈A处的局部放大图；

图4为图2中圈B处的局部放大图；

图5为本实用新型一种电池模组在一实施例中底座(即，下固定部的一种下位概念)的立体图；

图6为沿图1中以平行于水平面的K-K向剖切电池模组所形成的剖视图，其中，图6省略示出缓冲导热层；

图7为图1中所示出的电池模组沿竖直方向的爆炸图；

图8为图7中圈T处的局部放大图；

图9为电池模组的沿竖直方向的爆炸图；

图10为电池模组中收容壳体未收容电芯的立体图；

图11为图6省略示出下固定部及缓冲导热层的示意图；

图12为多个收容壳体横向排布并且由内向外间隙渐缩的示意图，其中，图12省略示出缓冲导热层；

图13为多个收容壳体横向排布且间隙相等但相邻收容壳体之间错位布置的示意图，其中，图13省略示出缓冲导热层；

图14为在一实施例中上固定部与下固定部沿竖直方向夹持壳体模组的示意图，其中，相邻收容壳体之间所形成的间隙沿竖直方向部分延伸入上固定部与下固定部；

图15为在一实施例中上固定部与下固定部沿竖直方向夹持壳体模组的示意图，其中，收容壳体沿竖直方向部分延伸入上固定部与下固定部但间隙沿竖直方向未延伸入上固定部与下固定部；

图16为在一实施例中上固定部与下固定部沿竖直方向夹持壳体模组的示意图，其中，相邻收容壳体之间所形成的间隙沿竖直方向均不延伸入上固定部与下固定部；

图17为在一实施例中收容壳体与下固定部沿竖直方向夹持壳体模组的示意图，其中，下固定部形成若干相互隔离并部分延伸入收容壳体的锁止部；

图18为图1所示出的电池模组中最内侧的收容壳体所容置的电芯与现有技术中未设置间隙的电池模组中最内侧的收容壳体所容置的电芯在相同的设定温度下，采用风扇对电池模组实施主动式空气冷却方式进行降温所得到的温度变化曲线图；

图19为图1所示出的构成电池模组所含的多个收容壳体之间形成相同宽度的间隙且间隙宽度分别为0mm间隙、1mm间隙、2mm间隙、3mm间隙、4mm间隙、5mm间隙执行快充时的温度变化曲线图；

图20为图1所示出的电池模组中最内侧的收容壳体所容置的电芯与现有技术中未设置间隙的电池模组中最内侧的收容壳体所容置的电芯在相同的设定温度下，搭载于无人机(即，移动作业设备的一种下位概念)并保持5米/秒的飞行速度进行被动式风冷降温所得到的温度变化曲线图；

图21为搭载于移动作业设备中的散热装置的立体图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

简要而言，本申请各个实施例所揭示的电池模组可搭载于无人机、无人车等移动作业设备中，并为移动作业设备中所含用电设备(例如，电机、电池管理单元)提供电源供应。

参图1至图11、图14、图18至图21所示出的本实用新型一种电池模组的一种具体实施方式。一种电池模组(例如，图1中电池模组100)，承载于移动作业设备(例如，无人机)并敞开于空气中。电池模组100所含的壳体模组30部分或者完全暴露于移动作业设备在移动过程中的迎风面，并利用移动作业设备在移动过程中形成的空气流经电池模组的收容壳体31沿垂直于移动作业设备移动方向的横向方向所形成的多个间隙32，从而利用空气对收容壳体31进行降温，带走电芯39在充电、放电等工作状态过程中所产生的热量，从而确保电芯39始终处于60℃以下，无需主动送风，利用移动作业设备在移动中的空气流对收容壳体31进行有效降温，移动作物设备移动速度越快，降温效果越好，有效利用风能。示例性地，电芯39可采用三元锂电池，三元锂电池对工作温度有较为苛刻的要求，如果电芯39的温度过高，会严重缩短续航时间并对使用寿命产生不利影响。电芯39不限于三元锂电池，还可选用现有技术中的其他类型并具有较高储能密度的储能单元，在此不再一一枚举。

本申请所揭示的各实施例所揭示的技术方案可显著地提高电池模组100的安全性、使用寿命及续航时间，并确保整个电池模组100的整体体积较小以便于承载于移动作业设备上；参图21所示，相对于现有技术中采用水冷循环或者基于风扇的主动式风冷散热的技术方案，本申请各实施例所揭示的电池模组100的结构更为简单可靠，有利于保证整体结构强度且具有较低的制造成本，并可兼容水冷和被动式风冷实现循环散热，当承载于移动作业设备时，可利用被动式风冷实现散热，当脱离移动作业设备时，可利用水冷实现散热，或者利用主动式风冷实现散热。相较于单一的充电时水冷或主动式风冷，可实现充放电周期(快充、慢充或者放电期间)内不间断散热，极大提高了该电池模组的散热效率，利用被动式风能散热还降低了能源的损耗。其中，水冷散热是将电池模组整体浸泡入水等具有较大比热容的冷却介质中实现散热，而主动式风冷是通过风扇产生风从而对电池模组实现散热。

参图1-2、图7及图9所示，该电池模组100，承载于移动作业设备(例如，无人机或者无人车)，该电池模组包括：具电芯39的壳体模组30，沿竖直方向装配于壳体模组39两端的上固定部与下固定部。上固定部和/或下固定部限制壳体模组30沿垂直于壳体模组30与上固定部和/或下固定部所形成的插接方向所在的平面内移动。壳体模组30包括至少两个平行布置的收容壳体31，相邻收容壳体位于上固定部与下固定部之间形成若干供空气流动并整体贯穿壳体模组30的间隙32。

上固定部与下固定部夹持壳体模组30，并通过壳体模组30予以连接。间隙32沿移动作业设备移动方向予以排布。上固定部包括：相互盖合的上壳体10与上壳体连接盒20，以及形成于上壳体连接盒20所形成收容腔体内部的电路板21与电芯集成隔板22。电芯集成隔板22形成多个矩形通孔，电芯靠近电芯集成隔板22一端所形成的导电端子贯穿矩形通孔并与电路板21电性连接。参图8所示，上壳体连接盒20横向凸设一圈抵持于上壳体10所形成的内侧壁的环肋200，环肋200形成分离设置并朝下暴露的第一连接器插孔28与第二连接器插孔29，从而防止水逆向进入至上壳体连接盒20内，从而提高了电气绝缘性能。示例性地，第一连接器插孔28供正极插头(未示出)贯穿第一连接器插孔28后与正极插座(未示出)插接，第二连接器插孔29供负极插头(未示出)贯穿第二连接器插孔29后与负极插座(未示出)插接，负极插头与负极插座同时建立控制信号的传递。电路板21靠近第一连接器插孔28与第二连接器插孔29的两端端部210焊接以电性连接铜排212及铜排211，并将铜排212作为直流电的正极输入，将铜排211作为直流电的负极输入。

当插接方向为垂直于水平面的垂直方向时，前述平面即为水平面。壳体模组30与上固定部及下固定部所形成的插接方向可为垂直于水平面的竖直方向，且插接方向垂直于上固定部或者下固定部所在平面。为提高整个电池模组100的能量密度并确保续航时间，壳体模组30由多个独立容置一个电芯或者两个或者多个电芯的收容壳体31横向规则排列组成。

壳体模组30包括至少两个平行布置的收容壳体31，并由平行布置的收容壳体31形成若干沿移动作业设备移动方向排布以供空气流动的间隙32，相邻收容壳体31之间所形成的间隙宽度W之和与收容壳体31长度之和之比为0.01811～0.03106。间隙32所形成的间隙宽度W是指沿垂直于图6中第一方向的横向方向在相邻收容壳体31之间所形成的间距，且间距与间隙宽度W具等同技术含义。收容壳体31可采用铝、铝合金、钛合金、铜或钢等单质金属或者合金制成，或者采用碳化硅等无机非金属材料等具有一定结构强度且具有高导热性能的材料制成，并优选为铝合金。尤其地，在本实施例中，间隙32宽度(即，间隙宽度W)大于或者等于3mm，且小于或者等于5mm。参图6所示，第一方向是移动作业设备的移动方向，并在移动作业设备移动过程中空气沿箭头D流入间隙32中，并从间隙32中被聚集压缩，并依次沿箭头E及箭头F所示从间隙32中穿过并带走收容壳体31基于电芯39在充电、放电过程中所产生的热量，以对电芯39予以被动式风冷冷却降温。需要说明的是，收容壳体31为一体式结构，以保证密封效果，从而可以将其置于水中起到水冷散热效果，同时，收容壳体31具有一定的刚性，可避免其受到电芯39充放电的膨胀应力作用而变形从而使得间隙减小而影响通风散热效果。

示例性地，上固定部被理解为如图7中所示出的上壳体10与上壳体连接盒20沿竖直方向装配所形成的整体结构，下固定部形成于壳体模组30的底部，从而将下固定部被理解为如图5中所示出的底座40。如图1所示，上壳体10形成安装孔121、安装孔122及安装孔123，以及拉手11。上壳体10面向上壳体连接盒20的一侧形成两个较长的定位柱14及两个较短的定位柱15。同时，上壳体连接盒20面向上壳体10的一侧设置收容定位柱14的两个较短的收容孔24及两个较长的收容孔25，以确保较长的定位柱14插入收容孔24，较短的定位柱15插入收容孔25，从而能够确保上壳体10以正确的安装方式与上壳体连接盒20盖合，防止上壳体10装配错误。参考图7和图9，位于收容壳体31顶部的多个正负极端子3912及正负极端子3922顶部水平布置有电芯集成隔板22。电芯集成隔板22形成多个矩形通孔以供正负极端子3912及正负极端子3922以竖直姿态贯穿过矩形通孔，相邻两个电芯的正负极端子穿过矩形通孔相互焊接后，需要在矩形通孔中填充绝缘材料对端子之间予以绝缘。正负极端子3912及正负极端子3922可通过导线或者连接器(未示出)与电芯集成隔板22上方并设置于上壳体连接盒20中的电路板(未示出)电性连接。上壳体连接盒20的边缘形成多个具内螺纹的盲孔203，同时可使用螺钉贯穿安装孔122及安装孔123后旋入具内螺纹的盲孔203中，以遮蔽电路板。参图8所示，上壳体连接盒20横向凸设一圈抵持于上壳体10所形成的内侧壁的环肋200。环肋200的外侧壁形成连续布置的凸肋271与凸肋272，且凸肋271与凸肋272可由硅胶等具有一定弹性的材料制成。环肋200位于凸肋272的底部还凸伸形成一圈抵持上壳体10的抵持环273。当上壳体10与上壳体连接盒20盖合时，可通过凸肋271与凸肋272紧密地贴合上壳体10的内壁面，以防止水汽进入到上壳体连接盒20内部，并将上壳体10的底部所形成的一圈唇口贴合并抵持于抵持环273的上表面，以实现上壳体10与上壳体连接盒20实现可靠盖合。

同时，定位柱14及定位柱15沿竖直方向也设置供螺钉贯穿并具内螺纹的螺孔(未示出)，螺钉旋入安装孔121并最终旋入沿横向方向上最外侧的两个收容壳体31外侧并具有螺孔361的锁定块36。上壳体10形成安装孔121的底部形成沿竖直方向抵持并具有内螺纹的通孔(未示出)的连接柱201。螺钉沿竖直方向连续贯穿安装孔121、连接柱201并旋入锁定块36的螺孔361中，从而将上固定部与壳体模组30的顶部予以可靠连接。同时，电芯集成隔板22由薄壁状的绝缘板221组成，且较短的侧边222横向向外凸伸形成定位座223，定位座223向下形成渐缩的定位柱224。沿横向方向上最外侧的收容壳体31的外侧壁形成收容定位柱224的中空导轨以作为导引部34，定位柱224嵌入中空导轨并使用螺钉341横向旋入中空导轨的内部，并抵持延伸入中空轨道内部的定位柱224，以实现在上固定部与壳体模组30之间建立可靠连接，并可通过松开螺钉341实现上固定部与壳体模组30之间予以分离。为进一步提高散热效果，还可将上固定部和/或下固定部采用铝、铝合金、铜等具有一定结构强度且具有高导热性能的材料制成。

结合图9与图10所示，收容壳体31形成供电芯39沿竖直方向插入的插入口38，相邻收容壳体31为分体式结构。插入口38沿竖直方向形成于收容壳体31的一端端部，并具体为插入口38沿竖直方向形成于靠近上固定部的一端端部。图10中c为收容壳体31的厚度(或者宽度)，a为收容壳体31的长度，b为收容壳体31的高度。示例性地，长度a的取值范围为138～122mm，高度b的取值范围为150～160mm，长度c的取值范围为22～28mm。在以相同间隙宽度W所形成的电池模组100中，相邻收容壳体31之间形成六个间隙，六个间隙所形成的间隙宽度之和为18～30mm，七个收容壳体31的长度a之和为966～994mm，因此，相邻收容壳体31之间所形成的间隙宽度之和与收容壳体长度c之和之比为0.01811～0.03106。当六个间隙32的间隙宽度相等时，间隙宽度W可选为3.0mm，3.5mm，3.9mm，4.0mm，4.1mm，4.2mm，4.4mm，4.7mm，4.8mm或者5mm等任意一个值。

结合图6与图11所示，在实施例中，多个收容壳体31横向排布并且由内向外所形成的间隙宽度W相等。示例性地，七个收容壳体31沿横向方向形成六个间隙32，每个间隙32沿横向方向所形成的宽度W1相等。同时，相邻收容壳体31的端面沿间隙32延伸方向齐平，其中，相邻收容壳体31的端面是指迎风面或者背风面的一侧所形成的端面。因此，在移动作业设备沿设定方向运动时，空气流经宽度为W1的间隙32所形成的风量在六个间隙32中均为Q1，且各个间隙32中空气流经所形成的风量Q1相等。

参图9所示，收容壳体31内部平行容置两个片状结构的电芯391,393，两个电芯391,392贴合收容壳体31的空气流经的侧壁，且相互贴合的两个电芯391,392之间夹持缓冲导热层310，且缓冲导热层310可与收容壳体31接触。电芯391的外侧面3911贴合收容壳体31的一个较大的内壁面(即，电芯39的长度a与高度b所定义的平面)，同时电芯391的顶部形成正负极端子3912，电芯392的外侧面3921贴合收容壳体31另一个较大的内壁面，同时电芯392的顶部形成正负极端子3922。电芯391与电芯392之间所夹持的呈片状缓冲导热层310既可以起到缓冲作用，避免震动对电芯39的危害，同时还可以给电芯39预留膨胀空间，避免电芯39在充放电过程中膨胀挤压收容壳体31导致其变形、甚至缩小间隙宽度W而影响散热效果。此外，也可将平行设置的两个电芯之间在工作状态中所产生的热量通过缓冲导热层310传递至收容壳体31的四个侧壁及底壁。通过本申请的设计，可确保每一个电芯39形成至少一个与收容壳体31直接接触的散热面，防止热量在电芯39内部发生热量聚集而导致电芯温度升高；同时，缓冲导热层310还可以对内部的电芯391与电芯392起到较好的散热作用以及缓冲作用，保证整个收容壳体31的结构稳定性，保证通风间隙的稳定性，使电池模组整体具有良好的散热效果。例如，缓冲导热层310可选用导热硅胶制成，且厚度可根据电芯391与电芯392插入收容壳体31后所预留的电芯间间隙宽度而定，因此缓冲导热层310的厚度在本实施例中不予以具体限定。

在本实施例中，上固定部与下固定部沿竖直方向夹持并固定壳体模组30，并通过壳体模组30予以连接。参图5及图7所示，下固定部形成若干供收容壳体31插入并相互隔离的收容槽46，以限制收容壳体31沿垂直于收容壳体31插入收容槽46所形成的插接方向所在的平面内移动。下固定部包括：承托壳体模组30的板体41，形成于板体41一侧的围板44及肋板45，以由围板44、肋板45及板体41共同构造出收容槽46。参图4所示，收容槽46的底部形成若干贯通板体41的透水孔412，从而不仅起到进一步通风散热的效果，并能将底座40所残留的水通过透水孔412予以排出。板体41的底部形成加强筋411。加强筋411可呈六边形蜂窝状且不作具体限定，从而进一步提高了底座40的结构强度。板体41的底部形成贯穿或者不贯穿底板41的减重孔413。

结合图5所示，收容壳体31呈片状立方体状，围板44沿收容壳体31与下固定部所形成的插接方向呈矩形，并于围板44的四个拐角处设置由弹性材质(例如，耐候性橡胶)制成的缓冲件42。缓冲件42的顶部高于围板44的高度，并部分围合于锁定块37的外侧以保护锁定块37。

参图2、图5、图7、图9所示，位于外侧的收容壳体31的侧壁351横向凸设至少一导引部34，下固定部及上固定部分别形成供导引部34插入的限位部。具体地，缓冲件42沿第二方向插入底座40。缓冲件42的底部形成通孔421，并使用螺钉由下而上穿过通孔421后与板体41旋接固定。围板44在板体41的宽度方向的两侧形成横向凸伸设置的外扩壁段43以作为下固定部所形成的供导引部34插入的限位部。中空导轨作为导引部34沿竖直方向分别插入外扩壁段43及上壳体连接盒20沿其宽度方向所设置的外扩壁段202，外扩壁段202形成供中空导轨插入的中空区域(未示出)。同时，参图9所示，沿横向方向上最外侧的两个收容壳体31的外侧壁的底部凸设并具有螺孔371的锁定块37，从而将作为下固定部的底座40与壳体模组30的底部予以可靠连接。

如图3所示，收容壳体31沿其厚度方向(即，横向方向)的侧壁352形成散热结构3521。从而通过散热结构3521对电芯39(及收容壳体31)沿厚度方向(即，移动作业设备在移动过程中的迎风面及背风面)所产生的热量予以有效传导并实现对电芯39的散热。散热结构3521可选用横截面为波浪状的散热条，或者选用横截面为片状的散热鳍片，并优先为横截面为波浪状的散热条，从而增加散热面积，降低了例如无人机等移动作业设备在移动过程中因电池模组100所受到的空气阻力，并间接地提高了该电池模组100的续航时间。

参图2、图18及图19所示，为更好地说明本申请所含技术方案所达到的技术效果，本申请示出了图2中形成六个间隙且由七个收容壳体31，每个收容壳体31中容置两个电芯39所组成的电池模组实例中位于中间的收容壳体31中的电芯39的降温速度与采用现有技术、采用相同电芯且电芯数量相等且没有形成多个间隙的电池包的降温速度对比图。无人机搭载该电池模组保持静止状态时，采用现有技术中采用相同电芯且电芯数量相等且不设置间隙的电池包与采用本申请所揭示的电池模组的实例中位于中间的收容壳体31中的电芯39的降温速度的对比图。基于图18所示出的两条降温曲线可以看出，当同时处于64℃时，形成相同间隙宽度W的电池模组在采用风扇(即图21中循环装置82的一种下位概念)对电池模组采用主动式空气冷却方式运行700秒后即可降低到35℃，而现有技术中的电池包的降温速率明显较低，且需要运行2200秒后才能降低到35℃。

由此可见，本实施例所揭示的电池模组能够取得更快的降温效果。然而，如果将收容壳体31之间的间隙32设置得过大，则会明显增加电池模组100的体积及制造成本。因此在间隙宽度W相等的实例中，间隙宽度W选定3～5mm的范围兼具电池模组体积较小、制造成本较低且通风散热性能良好的优势。通常地，为有利于增加使用寿命，三元锂电池的最佳工作温度应低于55±5℃。参图19所示，在同等条件下，当间隙宽度W分别选择0mm(即，相邻收容壳体31之间没有供空气流经电池模组30的间隙32)、1mm、2mm、3mm、4mm及5mm共计六组数据。从图19可知，当间隙宽度W取3mm时在快速充电模式(即，使用大电流进行快充)工作600秒后依然处于60℃以下且最高温度趋于稳定。当间隙宽度W取4mm时在快速充电模式工作600秒最高温度逼近55℃的最佳工作温度的上限值且最高温度趋于稳定。当间隙宽度W取5mm时在快速充电模式工作600秒后依然处于52℃以下且最高温度趋于稳定。然而，间隙宽度W取0mm、1mm、2mm时，当快速充电模式工作600秒后最高温度已经分别突破68℃、65℃及63℃，且已经超过60℃的极限上限值，这对于电芯39的充放电性能及使用寿命存在不良影响。因此，本实施例所揭示的电池模组100具有良好的散热能力和较长的使用寿命。

同时，结合图20所示，将本实施例所揭示的电池模组100搭载于无人机并测试形成相同的间隙宽度，且间隙宽度为4mm所形成的电池模组与现有技术中、采用相同电芯且电芯数量相等且没有形成多个间隙的电池包在满载飞行时温度变化的对比测试数据。将相同容量的电芯39组成的本申请所揭示的电池模组与现有技术中的电池包搭载于相同配置的四旋翼无人机(即，无人机的规格、起飞重量、电芯电量等参数均相同)，保持5米/秒的巡航速速持续飞行600秒，并测试相同位置且位于最内侧的电芯30的温度。起飞时环境温度及电芯温度均为25℃。参图20所示，搭载现有技术的电池包的无人机保持巡航姿态飞行600秒后，电芯温度从25℃上升至48℃，而采用本实施例所揭示的电池模组的无人机保持巡航姿态飞行600秒后，电芯温度从25℃上升至38.4℃。由此可见，在无人机飞行时，可利用空气流经间隙32并实现被动式风冷散热，以延缓电芯39温度的上升。

需要说明的是，收容壳体31之间还可通过收容壳体31的导热率、无人机常用巡航速度、收容壳体31的膨胀率等因素予以确定。例如，无人机常用巡航速度越快，收容壳体31之间的间隙宽度W可适当缩小。

在本实施例中，插入口38沿竖直方向形成于收容壳体31的两端端部(未示出)。当插入口38设置于收容壳体31的底端时，在将底座40拆卸后，对收容壳体31中的某(些)个电芯39从收容壳体31的底部所形成的插入口(未示出)拔出后予以独立更换，以当电芯39的充放电循环次数达到使用寿命极限后予以更换，从而简便了对某(些)个电芯39予以单独更换操作，省略了将上固定部移除的操作难度。

参图15所示，相邻收容壳体31为整体式结构(即，多个收容壳体31之间至少部分相连，并最大程度地将间隙3予以暴露)。同时，如图14所示，壳体模组30既可以沿竖直方向部分插入上固定部及下固定部；又如图16所示，壳体模组30还可以不沿竖直方向部分插入上固定部及下固定部，从而彻底暴露所有的间隙32所形成的空气流通面积；或者，将整体式结构的壳体模组部分沿竖直方向部分插入上固定部及下固定部，或者其他任意一种合理变形。

本申请还揭示了前述实施例所揭示的一种电池模组的一种变形例。本实施例所揭示的电池模组相对于前述实施例而言，其区别在于，在该变形例中，多个收容壳体31横向排布并且由内向外所形成的间隙32宽度渐缩。因此，在移动作业设备沿设定方向运动时，空气流经不等宽间隙所形成的风量不同。具体而言，参图12所示，最内侧的收容壳体31其两侧的间隙宽度为W3，沿横向方向上最外侧的收容壳体31内侧的间隙宽度为W1，沿横向方向上位于最外侧的收容壳体31内侧的收容壳体31的内侧所形成的间隙宽度为W2，且间隙宽度W3大于间隙宽度W2，间隙宽度W2大于间隙宽度W1。例如，W1被配置为3mm，W2被配置为4mm，W3被配置为5mm。因此，最内侧的收容壳体31两侧的间隙所形成的风量Q3大于间隙宽度为W2的间隙所形成的风量Q2，间隙宽度为W2的间隙所形成的风量Q2大于间隙宽度为W1的间隙所形成的风量Q1。由此使得越靠近中心的收容壳体31所容置的电芯39在工作状态中所产生的热量通过金属制成的收容壳体31被传递并通过相对较大的风量Q3将热量予以更有效地带走，从而在不增加电池模组整体体积的同时，可针对性地调整不同位置处电芯39的散热效率，提高对靠近中心的电芯39的散热效率，并使得各个电芯39在工作状态中的温度基本上趋于一致，并始终位于55±5℃左右的最佳工作温度区间，从而提高了各个电芯39的充电、放电效率及电芯39的使用寿命。

参图13所示，作为本实施例的合理变形，还可将相邻收容壳体31的端面沿间隙32延伸方向(即，图6中的第一方向)形成交替错位布置。当移动作业设备沿第一方向移动时，较为靠后以错位设置的三个收容壳体31与较为靠前以交错设置的四个收容壳体31形成三个凹陷区域P1，从而使得凹陷区域P1更有利于聚集并压缩从迎风面所流入间隙32中的空气，从而形成相对于前述实施例中风量Q3更大的风量Q4，空气从较为靠后设置的收容壳体31的两侧间隙处流经收容壳体31的两侧，以实现更佳的散热效果。同时，最外侧的两个收容壳体31的侧壁351也暴露在空气中，并通过迅速掠过侧壁351表面的空气对最外侧的两个收容壳体31实现散热。同时，图13所示出的七个收容壳体31之间所形成的间隙宽度可以均为W1，也可如图12所示设置为收容壳体31横向排布并且由内向外间隙渐缩的状态，从而将位于中间及相对内侧的收容壳体所产生的热量予以有效地排出，从而保证各个收容壳体31中所容置的一个或者两个电芯39的温度在工作状态中趋于一致，以实现充电及放电性能的一致性。

本申请还揭示了前述实施例所揭示的一种电池模组的又一种变形例。参图17所示，在该变形例中，下固定部(即，底座40的一种上位概念)形成若干相互隔离并部分延伸入收容壳体31的锁止部48，以限制收容壳体31沿垂直于收容壳体31插入锁止部48所形成的插接方向所在的平面内移动。每个收容壳体31靠近底座40的端部表面形成匹配锁止部48的凹设区域(未示出)。凹设区域与锁止部48沿竖直方向相互插接，以限制壳体模组30相对于底座40发生转动或者移动，从而确保该电池模组的结构可靠性。

示例性地，电池模组可活动安装至无人机的机架或者框架中。移动组件可以为空中作业设备或者地面作业设备或者水面作业设备。前述空中作业设备可以为无人机，例如无人固定翼飞机、无人垂直起降飞机、无人飞艇、无人旋翼飞行器等；前述地面作业可以为陆地上行驶于水边的车辆。结合前述实施例所揭示的电池模组的实施例，本申请还揭示了下述散热装置，当电池模组移动过程中，通过被动风冷散热；当电池模组静止状态中，通过该散热装置进行水冷或主动风冷散热。

示例性地，参图21所示，散热装置包括冷却壳体80、以及冷却壳体80形成的遮蔽腔体81，电池模组100安装于形成遮蔽腔体81的冷却壳体80中，冷却壳体80在图21中省略示出顶板。冷却壳体80的内部设置用于固定电池模组100的内围板83，内围板83沿间隙32延伸方向的一端设置循环装置82，当采用主动式风冷散热时，循环装置82为风扇，当采用水冷方式散热时，循环装置82为叶轮。温度较低的介质84在循环装置82的驱动下流向间隙32，在穿过多个间隙32后携带走电芯39所产生的热量并形成温度较高的介质85。温度较高的介质85通过热传导效应降低温度并重新形成温度较低的介质84并在循环装置82的驱动下周而复始地流经电池模组100的多个间隙32，以降低电池模组100的整体温度。水或者空气均属于用于散热的一种热交换介质。

电池模组与移动组件活动连接，当移动作业设备移动时，其承载于移动组件上从而通过移动作业设备的移动实现被动式风冷散热，当需要充电时，电池模组可以从移动组件取下，进而通过水冷方式/主动式风冷对电池模组进行散热，从而对电池模组实现不间断散热，提高散热效率。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池模组，承载于移动作业设备，其特征在于，包括：

具电芯的壳体模组，沿竖直方向装配于所述壳体模组两端的上固定部与下固定部；所述上固定部和/或下固定部限制壳体模组沿垂直于所述壳体模组与上固定部和/或下固定部所形成的插接方向所在的平面内移动；所述壳体模组包括至少两个平行布置的收容壳体，相邻收容壳体位于上固定部与下固定部之间形成若干供空气流动并整体贯穿所述壳体模组的间隙。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述上固定部与下固定部夹持所述壳体模组，并通过所述壳体模组予以连接；所述间隙沿移动作业设备移动方向予以排布。

3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述上固定部包括：

相互盖合的上壳体与上壳体连接盒，以及形成于所述上壳体连接盒所形成收容腔体内部的电路板与电芯集成隔板；

所述电芯集成隔板形成多个矩形通孔，所述电芯靠近所述电芯集成隔板一端所形成的导电端子贯穿所述矩形通孔并与电路板电性连接。

4.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，所述上壳体连接盒横向凸设一圈抵持于所述上壳体所形成的内侧壁的环肋，所述环肋形成分离设置并朝下暴露的第一连接器插孔与第二连接器插孔。

5.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，所述收容壳体形成供电芯沿竖直方向插入的插入口，相邻收容壳体为整体式结构，或者，相邻收容壳体为分体式结构；

所述插入口沿竖直方向形成于收容壳体的一端端部或者两端端部。

6.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，所述多个收容壳体横向排布并且由内向外所形成的间隙宽度渐缩，或者，多个收容壳体横向排布并且由内向外所形成的间隙宽度相等。

7.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，相邻收容壳体的端面沿间隙延伸方向齐平，或者，相邻收容壳体的端面沿间隙延伸方向形成交替错位布置。

8.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，所述收容壳体内部平行容置两个片状结构的电芯，两个电芯贴合收容壳体的空气流经的侧壁，且相互贴合的两个电芯之间夹持缓冲导热层。

9.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述下固定部形成若干相互隔离并部分延伸入收容壳体的锁止部，以限制收容壳体沿垂直于所述收容壳体插入锁止部所形成的插接方向所在的平面内移动，或者，所述下固定部形成若干供所述收容壳体插入并相互隔离的收容槽，以限制收容壳体沿垂直于所述收容壳体插入收容槽所形成的插接方向所在的平面内移动。

10.根据权利要求9所述的电池模组，其特征在于，所述下固定部包括：

承托壳体模组的板体，形成于所述板体一侧的围板及肋板，以由所述围板、肋板及板体共同构造出所述收容槽；

所述收容槽的底部形成若干贯通板体的透水孔；

所述板体的底部形成加强筋；

位于外侧的收容壳体的侧壁横向凸设至少一导引部，下固定部及上固定部分别形成供所述导引部插入的限位部；所述收容壳体沿其厚度方向的侧壁形成散热结构。

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