CN219144283U - 一种电池模组及电池 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池模组及电池，属于电池冷却技术领域；电池模组包括：冷却单元，冷却单元包括冷却底板和冷却隔板，冷却底板内设有第一冷却腔，第一冷却腔连通有冷却流体入口和冷却流体出口，以形成冷却流体通道，冷却隔板间隔分布于冷却底板，冷却隔板内设有第二冷却腔，第二冷却腔通过冷却隔板和冷却底板的连接部直接连通第一冷却腔；电芯，电芯夹设于相邻两冷却隔板之间；通过设置冷却底板和冷却隔板，将电芯夹设于冷却隔板之间，一方面，冷却隔板起到热隔离作用，可有效的防止热失控的扩散，另一方面，冷却隔板的第二冷却腔和冷却底板的第一冷却腔均有冷却流体，电芯可以同时和冷却底板和两冷却隔板实现三面换热，提高整个电池模组的热效率。

Description

一种电池模组及电池

技术领域

本申请涉及电池冷却技术领域，具体而言，涉及一种电池模组及电池。

背景技术

热失控是指电池放热连锁反应引起电池自温升速率急剧变化的过热、起火、爆炸现象。热失控还会引发热失控扩展，使电池系统中相邻或其他部位的电池发生热失控现象，会造成大量的电池热失控，释放大量的能量，极易造成起火、爆炸、危害人身及财产安全。

热失控的传播有两个因素，一个是热失控喷发的高温气体冲击其他电芯，另外一个是热失控后的电芯的高温通过热传导传递给相邻电芯。在现有技术中，防止热失控的方法通常为在电芯之间设置隔热材料或者相变吸热材料，来阻隔热失控的热量通过热传导向未失控的电芯传播。但是，在该种方法中，由于热量未被带走，仅能减缓热失控的传播，而不能达到阻断的目的，且隔热材料需要的厚度较厚，占用较大的空间，降低了电池模组的空间利用率。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种电池模组及电池，以解决目前不能阻断电池热失控的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种电池模组，所述电池模组包括：

冷却单元，所述冷却单元包括冷却底板和冷却隔板，所述冷却底板内设有第一冷却腔，所述第一冷却腔连通有冷却流体入口和冷却流体出口，以形成冷却流体通道，所述冷却隔板间隔分布于所述冷却底板，所述冷却隔板内设有第二冷却腔，所述第二冷却腔通过所述冷却隔板和所述冷却底板的连接部直接连通所述第一冷却腔；

电芯，所述电芯夹设于相邻两所述冷却隔板之间。

通过设置冷却底板和冷却隔板，将电芯夹设于冷却隔板之间，一方面，冷却隔板起到热隔离作用，可有效的防止热失控的扩散，另一方面，冷却隔板的第二冷却腔和冷却底板的第一冷却腔均有冷却流体，电芯可以同时和冷却底板和两冷却隔板实现三面换热，有效的提高了整个电池模组的热效率。

同时，申请人发现：在未发生热失控时，电芯的换热需求并不强，冷却隔板的第二冷却腔内的冷却流体不需要流动，就足以保证电芯的换热效果，故采用冷却流体入口和冷却流体出口与冷却底板连通，而冷却隔板的第二冷却腔和冷却底板的第一冷却腔通过冷却隔板和冷却底板的连接部直接连通，在冷却流体在填充满第一冷却腔和第二冷却腔后，循环冷却流体的持续通入，几乎只带动第一冷却腔体内的冷却流体流动，因不需要第二冷却腔内的冷却流体流动，避免了复杂的流道设计，同时也避免了设置额外的连通件、例如在冷却隔板侧壁设置循环连通管来连通冷却流体等，简化了电池模组的结构，降低了在组装时发生碰撞和漏液的可能，同时可以缩小电池模组的体积。

结合第一方面，本申请可选的实施方式中，以所述冷却隔板的长度方向计，所述冷却隔板的长度和所述冷却底板的长度相同。

在上述实施过程中，通过使冷却隔板的长度和冷却底板的长度相同，避免冷却底板两端的浪费，有效的提高了冷却底板的利用率。

结合第一方面，本申请可选的实施方式中，所述冷却底板和所述冷却隔板一体成型。

在上述实施过程中，通过采用一体成型的设计，有效的增大了整个电池模组的强度。

结合第一方面，本申请可选的实施方式中，以所述冷却隔板的厚度方向计，所述冷却流体入口和冷却流体出口设于所述冷却底板的相对两端。

在上述实施过程中，当冷却流体入口和冷却流体出口处于相对两端时，冷却流体的流动路径几乎可覆盖整个第一冷却腔，可使第一冷却腔内的冷却流体全部实现流动，能够保持第一冷却腔在较低的温度，有效的提高了电池模组的换热效率。

结合第一方面，本申请可选的实施方式中，所述冷却流体入口、冷却流体出口和所述冷却隔板设于所述冷却底板的同一板面。

在上述实施过程中，冷却流体入口、冷却流体出口和冷却隔板设于同一板面，冷却隔板可以起到保护冷却流体入口和冷却流体出口的作用，降低冷却流体入口和冷却流体出口发生碰撞的可能，进而避免了电池模组在组装时发生损坏。

结合第一方面，本申请可选的实施方式中，所述电芯包括至少一个电芯本体。

在上述实施过程中，本领域技术人员可根据电芯的发热情况和换热需求来将电芯本体进行单独或成组设置，例如，对发热情况严重、有较大换热需求的电芯本体，采用单独设置、或者较少数量的成组设置，对发热情况轻微，换热需求较小的电芯本体，可增加电芯本体的成组数量。

结合第一方面，本申请可选的实施方式中，所述电芯还包括缓冲层；所述缓冲层设于所述电芯本体之间。

在上述实施过程中，缓冲层能够吸收电芯的膨胀，有助于提高电池模组的结构稳定性。

结合第一方面，本申请可选的实施方式中，所述缓冲层为泡沫件。

在上述实施过程中，缓冲层采用泡沫制成，使得缓冲层具有一定的压缩性和刚度。

结合第一方面，本申请可选的实施方式中，所述冷却隔板的高度不小于所述电芯的高度。

在上述实施过程中，冷却隔板的高度不小于所述电芯的高度可使电芯的整个面均能发生换热，有效的增加了换热效率。

第二方面，本申请实施例还提供了一种电池，所述电池包括第一方面所述的电池模组。

通过在电池模组内设置冷却底板和冷却隔板，将电芯夹设于冷却隔板之间，一方面，冷却隔板起到热隔离作用，可有效的防止热失控的扩散，另一方面，冷却隔板的第二冷却腔和冷却底板的第一冷却腔均有冷却流体，电芯可以同时和冷却底板和两冷却隔板实现三面换热，有效的提高了整个电池模组的热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的电池模组的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的电池模组的安装过程示意图；

图3为本申请实施例提供的冷却单元的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的冷却单元的剖视图。

附图标记：1-冷却单元，11-冷却底板，111-第一冷却腔，112-冷却流体入口，113-冷却流体出口，12-冷却隔板，121-第二冷却腔，2-电芯，21-电芯本体，22-缓冲层。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

热失控是指电池放热连锁反应引起电池自温升速率急剧变化的过热、起火、爆炸现象。热失控还会引发热失控扩展，使电池系统中相邻或其他部位的电池发生热失控现象，会造成大量的电池热失控，释放大量的能量，极易造成起火、爆炸、危害人身及财产安全。热失控的传播有两个因素，一个是热失控喷发的高温气体冲击其他电芯2，另外一个是热失控后的电芯2的高温通过热传导传递给相邻电芯2。在现有技术中，防止热失控的方法通常为在电芯2之间设置隔热材料或者相变吸热材料，来阻隔热失控的热量通过热传导向未失控的电芯2传播。但是，在该种方法中，由于热量未被带走，仅能减缓热失控的传播，而不能达到阻断的目的，且隔热材料需要的厚度较厚，占用较大的空间，降低了电池模组的空间利用率。

申请人意图在热失控时通过将电芯2的热量带走以实现阻断热失控的目的。

本申请实施例提供了一种电池，电池包括若干串联和/或并联的电池模组。该电池模组的冷却单元1包括设有冷却底板11和冷却隔板12，冷却底板11和冷却隔板12内均设有冷却流体。

通过在电池模组内设置冷却底板11和冷却隔板12，将电芯2夹设于冷却隔板12之间，一方面，冷却隔板12起到热隔离作用，可有效的防止热失控的扩散，另一方面，冷却隔板12的第二冷却腔121和冷却底板11的第一冷却腔111均有冷却流体，电芯2可以同时和冷却底板11和两冷却隔板12实现三面换热，有效的提高了整个电池模组的热效率。

关于电池模组，请参照图1和图2，电池模组包括：冷却单元1和电芯2。

关于冷却单元1，请参照图3和图4，冷却单元1包括冷却底板11和冷却隔板12，冷却底板11内设有第一冷却腔111，第一冷却腔111连通有冷却流体入口112和冷却流体出口113，以形成冷却流体通道，冷却隔板12间隔分布于冷却底板11，冷却隔板12内设有第二冷却腔121，第二冷却腔121通过冷却隔板12和冷却底板11的连接部直接连通第一冷却腔111。

第二冷却腔121通过冷却隔板12和冷却底板11的连接部直接连通第一冷却腔111，是指第一冷却腔111与第二冷却腔121的连通可以不借助外部的管道来实现连通，而且连通第一冷却腔111和第二冷却腔121的开口位于冷却隔板12和冷却底板11的连接处。

申请人发现：在未发生热失控时，电芯2的换热需求并不强，冷却隔板12的第二冷却腔121内的冷却流体不需要流动，就足以保证电芯2的换热效果，故采用冷却流体入口112和冷却流体出口113与冷却底板11连通，而冷却隔板12的第二冷却腔121和冷却底板11的第一冷却腔111通过冷却隔板12和冷却底板11的连接部直接连通，在冷却流体在填充满第一冷却腔111和第二冷却腔121后，循环冷却流体的持续通入，几乎只带动第一冷却腔111体内的冷却流体流动(即使第二冷却腔室121内的冷却流体流动小，但冷却流体自身也具备一定的传热作用)，此时，电芯2的两侧面和冷却隔板12发生热交换，电芯2的底面和冷却底板11发生热交换，而冷却刻板的第二冷却腔121内的冷却流体和冷却底板11的第一冷却腔111内的冷却流体也发生较慢的热交换，最后通过第一却腔内的冷却流体流动带走热量，实现对电芯2的控温；而在某电芯2发生热失控时，其换热过程和未发生热失控时几乎相同，但是由于热失控的温度更高，导致第二冷却腔121内的冷却液温度变高，则第二冷却腔121内的冷却液和第一冷却腔111内的冷却液的温度差更大，进而两者间的热交换也更大，同时第二冷却腔121内的冷却流体温度增加，会导致其体积增大，同时其布朗运动也更激烈，会和第一冷却腔111的冷却流体发生交换，进一步降低温度，实现对热失控的进一步控制。

因不需要第二冷却腔121内的冷却流体流动，避免了复杂的流道设计，同时也避免了设置额外的连通件、例如在冷却隔板12侧壁设置循环连通管来连通冷却流体等，简化了电池模组的结构，降低了在组装时发生碰撞和漏液的可能，同时可以缩小电池模组的体积。

在面对需要强换热的电芯时，可通过流道设计，使第二冷却腔121内的冷却流体产生流动，在一些实施例中，第一冷却腔111内设置有阻流板(图中未示出)，阻流板的位置和冷却隔板12的位置对应，阻流板和冷却隔板12平行设置，阻流板延伸至第二冷却腔121，并将第二冷却腔121分割成相互连通的两半。

在不需要设置额外的连通件来使冷却隔板12的第二冷却腔121内的冷却流体流动时，可增加冷却隔板12的长度，在一些实施例中，以冷却隔板12的长度方向计(也即垂直于冷却隔板12的分布方向)，冷却隔板12的长度和冷却底板11的长度相同。通过使冷却隔板12的长度和冷却底板11的长度相同，避免冷却底板11两端的浪费，有效的提高了冷却底板11的利用率，一般而言，冷却隔板12的长度要和电芯2的长度匹配或更长，采用以上方式增加隔板的长度，可匹配更多规格的电芯2。

为增加电池模组的强度，在一些实施例中，冷却底板11和冷却隔板12一体成型。通过采用一体成型的设计，有效的增大了整个电池模组的强度。

在一些实施例中，以冷却隔板12的厚度方向计(也即冷却隔板12的分布方向)，冷却流体入口112和冷却流体出口113设于冷却底板11的相对两端。当冷却流体入口112和冷却流体出口113处于相对两端时，冷却流体的流动路径几乎可覆盖整个第一冷却腔111，可使第一冷却腔111内的冷却流体全部实现流动，能够保持第一冷却腔111在较低的温度，有效的提高了电池模组的换热效率。更优选的，冷却流体入口112和冷却流体出口113应尽可能的间隔最远距离，例如本实施例中，冷却底板11的板面呈长方形，则冷却流体入口112和冷却流体出口113设于该长方形的对角线上。本实施例中，冷却流体入口112和冷却流体出口113分别和冷却流体供给单元(图中未示出)的出口和入口连通，以实现冷却流体的循环。

由于冷却流体入口112和冷却流体出口113需连接管路，通常是较为脆弱的，为保护冷却流体入口112和冷却流体出口113，在一些实施例中，冷却流体入口112、冷却流体出口113和冷却隔板12设于冷却底板11的同一板面。

通过将冷却流体入口112、冷却流体出口113和冷却隔板12设于同一板面，例如，冷却底板11可以包括沿自身厚度方向相对设置的顶壁和底壁，前述第一冷却腔111位于顶壁和底壁之间，冷却流体入口112、冷却流体出口113和冷却隔板12均设置在顶壁上；连通第一冷却腔111和第二冷却腔121的开口也位于顶壁，而且沿冷却底板11的厚度方向，冷却隔板12的正投影完全覆盖该开口。冷却隔板12可以起到保护冷却流体入口112和冷却流体出口113的作用，降低冷却流体入口112和冷却流体出口113发生碰撞的可能，进而避免了电池模组在组装时发生损坏；本实施例中，冷却流体入口112、冷却流体出口113和冷却隔板12均设于冷却底板11的上表面，当碰撞物从上面向电池模组发生碰撞时，由于冷却隔板12高于冷却流体入口112、冷却流体出口113，该碰撞物只会撞击到冷却隔板12，当碰撞物从下面向电池模组发生碰撞时，由于冷却流体入口112和冷却流体出口113和设于冷却底板11上表面，故碰撞物之后和冷却底板11发生碰撞，只有在碰撞物从电池模组的左右侧进行碰撞，且位置正好对应冷却流体入口112和冷却流体出口113位置，才有可能造成冷却流体入口112和冷却流体出口113的损坏。

为保证电芯2侧面的换热，在一些实施例中，冷却隔板12的高度不小于电芯2的高度。冷却隔板12的高度不小于电芯2的高度可使电芯2的整个面均能发生换热，可使电芯2侧面充分换热，有效的增加了换热效率，本实施例中，冷却隔板12的高度和电芯2的高度匹配，匹配即冷却隔板12的高度等于电芯2的高度或冷却隔板12的高度略高于电芯2的高度，有效的提高了冷却隔板12的利用率，同时冷却隔板12能够在一定程度上起到保护电芯2的作用。

关于电芯2，电芯2夹设于相邻两冷却隔板12之间，夹设即电芯2的两侧面恰好与相邻两冷却隔板12紧贴，以实现更好的热交换。

在一些实施例中，电芯2包括至少一个电芯本体21。本领域技术人员可根据电芯2的发热情况和换热需求来将电芯本体21进行单独或成组设置，例如，对发热情况严重、有较大换热需求的电芯本体21，采用单独设置、或者较少数量的成组设置，对发热情况轻微，换热需求较小的电芯本体21，可增加电芯本体21的成组数量。本实施例中，电芯2包括4个电芯本体21。

在一些实施例中，电芯2还包括缓冲层22；缓冲层22设于电芯本体21之间。缓冲层22能够吸收电芯2的膨胀，有助于提高电池模组的结构稳定性。本领域技术人员可根据需要选择缓冲层22和电芯本体21的分布关系，例如可以在每两个电芯本体21之间均设置缓冲层22，也可以将多个电芯本体21进行成组设置，在各组间设置缓冲层22即可，本实施例中，将两个电芯本体21成组设置，在电芯2组间设置缓冲层22。进一步的，缓冲层22为泡沫件，缓冲层22采用泡沫制成，使得缓冲层22具有一定的压缩性和刚度。本领域技术人员可以理解的是，在其他实施例中可以采用和泡沫具有相似特性的材质作为缓冲层22，例如橡胶、硅胶等。同时，缓冲层22的厚度是易于调整的，不会造成很大的成本的变动，设置缓冲层22厚，可根据实际需要调整电芯2的厚度，以更好的匹配冷却单元1的冷却隔板12的间隔宽度。另，由于缓冲层22具备一定的压缩性，其能够实现电芯2侧面和冷却隔板12更好的紧贴，以实现换热。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。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)

1.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括：

冷却单元，所述冷却单元包括冷却底板和冷却隔板，所述冷却底板内设有第一冷却腔，所述第一冷却腔连通有冷却流体入口和冷却流体出口，以形成冷却流体通道，所述冷却隔板间隔分布于所述冷却底板，所述冷却隔板内设有第二冷却腔，所述第二冷却腔通过所述冷却隔板和所述冷却底板的连接部直接连通所述第一冷却腔；

电芯，所述电芯夹设于相邻两所述冷却隔板之间。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，以所述冷却隔板的长度方向计，所述冷却隔板的长度和所述冷却底板的长度相同。

3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述冷却底板和所述冷却隔板一体成型。

4.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，以所述冷却隔板的厚度方向计，所述冷却流体入口和冷却流体出口设于所述冷却底板的相对两端。

5.根据权利要求4所述的电池模组，其特征在于，所述冷却流体入口、冷却流体出口和所述冷却隔板设于所述冷却底板的同一板面。

6.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电芯包括至少一个电芯本体。

7.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述电芯还包括缓冲层；所述缓冲层设于所述电芯本体之间。

8.根据权利要求7所述的电池模组，其特征在于，所述缓冲层为泡沫件。

9.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述冷却隔板的高度不小于所述电芯的高度。

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1至9中任一项所述的电池模组。

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