CN219498073U - 电芯模组结构及电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池模组领域，具体涉及一种电芯模组结构及其制备方法,电芯模组结构包括电池下支架、设置在所述的电池下支架内的多个电芯单体以及设置在所述的电芯单体下方的爆喷导流板；所述的爆喷导流板上设置有导热孔以及与所述的导热孔连通的排气通道。本实用新型提供一种设置有爆喷导流板的电芯模组结构，能够在模组发生热失控时将高温高压气体通过散热孔排出，能有效防止热扩散发生，避免热气流侵入乘员舱，保证乘员舱安全。

Description

电芯模组结构及电池系统

技术领域

本实用新型属于电池模组领域，具体涉及一种电芯模组结构及电池系统。

背景技术

大圆柱型电池概念引起了行业内极大关注。该款电池相比普通圆柱型电池续航能力、功率输出、能量都有大幅提升，成本下降14％。国内外电池厂已纷纷开始布局。圆柱电池现阶段成为最受关注的电池产品之一，主要是由于它独特的性能和性价比；目前的几种主流电池形态中，大圆柱电池安全性最高，高安全性使得电池可以支持更高能量密度的化学体系，还能较好地匹配高压快充技术。大圆柱电池单体体积小，便于热管理，可以灵活利用异形空间，高度标准化的形态有利于平台化以及迭代更易实现产业化；

目前大圆柱动力电池系统数量较少，能够形成标准化的电芯模组基本是空白，且一些设计理论没有专门应对电池热扩散、热蔓延的解决方案，

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种电芯模组结构及电池系统。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种电芯模组结构，包括电池下支架、设置在所述的电池下支架内的多个电芯单体以及设置在所述的电芯单体下方的爆喷导流板；所述的爆喷导流板上设置有导热孔以及与所述的导热孔连通的排气通道。

还包括设置在所述的电芯单体间的液冷板、以及设置在所述的电芯单体上方的汇流排组件以及FPC组合件；

所述的汇流排组件包括与所述的电池下支架连接的汇流排支架、以及设置在所述的汇流排支架内的与所述的电芯单体连接的汇流排；

所述的FPC组合件包括与所述的汇流排连接的FPC条、以及与所述的FPC条的连接的FPC插件，

优选的，所述的液冷板为蛇形液冷板。

所述的FPC条为1条、2条或者多条。

所述的电芯单体与所述的液冷板之间设置有灌封胶绝缘层。

所述的汇流排包括总正铝排、总负铝排、与所述的总正铝排连接的串联正铝排、以及与所述的总负铝排连接的串联负铝排。

所述的液冷板的两端设置有液冷板进水口以及液冷板出水口。

所述的电池下支架内设置有多个电芯固定槽以及多个散热孔；优选的，所述的导热孔与所述的散热孔同轴。

所述的电池下支架外侧设置有吊装孔以及支架接口；所述的支架接口和液冷板的连接；所述的电池下支架上设置有FPC嵌入槽；所述的FPC嵌入槽和FPC插件的连接；优选的，所述的支架接口与液冷板之间设置有密封胶。

本申请还包括一种电池系统，由多个所述的电芯模组结构组成。

针对不同车型PACK产品仅需进行电芯模组结构间串联后形成电池系统放置于箱体或集成与底盘。

本实用新型还包括一种所述的电芯模组结构的制备方法，包括下述步骤：

S1：电芯单体分选测试，测量电芯电压、内阻，进行电芯组配筛选；

S2：电芯单体与蛇形液冷板粘接，将电芯单体粘接到蛇形液冷板两侧；

S3：电池下支架与爆喷导流板组装到一起；

S4：大圆柱电池联体模块与蛇形液冷板粘接到电池下支架，保证电芯单体与电芯固定槽一一对应；

S5：将蛇形液冷板进出口穿过支架接口位置用密封胶封堵，防止后期灌封胶溢出；

S6：对大圆柱电池联体模块腔内进行灌封胶灌胶；

S7：排泡二次灌胶，将大圆柱电池联体模块内灌胶过程中胶水覆盖下的气泡利用负压排出，将剩余的大圆柱电池联体模块内空腔灌满灌灌封胶；

S7：汇流排、FPC条预组装到汇流排支架，保证汇流排严格一一对应嵌入汇流排支架，FPC条嵌入对应汇流排支架的凹槽；

S8：将汇流排组件组装到电池下支架的上端，FPC插件所在面嵌入到电池下支架上的FPC嵌入槽，并进行粘接固定；

S9：对模组进行绝缘耐压测试；

S10：汇流排、FPC组合件进行激光焊接完成组装；模组进行FFT测试。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供一种设置有爆喷导流板的电芯模组结构，能够在模组发生热失控时将高温高压气体通过散热孔排出，能有效防止热扩散发生，避免热气流侵入乘员舱，保证乘员舱安全。同时，通过液冷板、汇流排组件、FPC组合件的位置设置，提供一种标准化的模组结构，针对不同车型PACK产品仅需进行电芯模组结构间串联后形成电池系统并列放置于箱体或集成与底盘即可，设计成本降低、标准化程度高。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的电芯电池模组结构的爆炸示意图；

图2是本实用新型一种实施例的汇流排俯视图；

图3是本实用新型一种实施例的液冷板结构示意图；

图4是本实用新型一种实施例的电池下支架结构示意图；

图5是本实用新型一种实施例的爆喷导流板正面结构示意图；

图6是本实用新型一种实施例的爆喷导流板背面结构示意图与局部放大视图；

图7是本实用新型一种实施例的电芯电池模组结构的装配示意图；

图8是本实用新型一种实施例的电芯电池模组的组合方案示意图；

图中，1：FPC组合件；11：FPC条；12：FPC插件；2：汇流排；21：总正铝排；22：总负铝排；23：串联正铝排；24：串联负铝排；3：汇流排支架；4：蛇形液冷板；41：蛇形液冷板进水口；42：蛇形液冷板出水口；43：导热粘接胶；5：大圆柱电池联体模块；51：电芯单体；6：电池下支架；61：电芯固定槽；62：散热孔；63：吊装孔；64：支架接口；65：FPC嵌入槽；7：爆喷导流板；71：导热孔；72：排气通道；8：密封胶；9：灌封胶绝缘层。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

图1-8示出一种电芯模组结构，包括电池下支架6、设置在所述的电池下支架内的多个电芯单体51组成的电池联体模块5，以及设置在所述的电芯单体下方的爆喷导流板7；所述的爆喷导流板上设置有导热孔71以及与所述的导热孔连通的排气通道72。还包括设置在所述的电芯单体间的液冷板4、以及设置在所述的电芯单体上方的汇流排组件以及FPC组合件1；所述的汇流排组件包括与所述的电池下支架活动连的汇流排支架3、以及设置在所述的汇流排支架内的与所述的电芯单体连接的汇流排2；所述的FPC组合件包括与所述的汇流排连接的多条FPC条11、以及与所述的FPC条的连接的FPC插件12。所述的电芯单体与所述的蛇形液冷板之间设置有灌封胶绝缘层9。作为本申请的一种形式，所述的液冷板为蛇形液冷板。

所述的汇流排包括总正铝排21、总负铝排22、与所述的总正铝排连接的串联正铝排23、以及与所述的总负铝排连接的串联负铝排24。

所述的液冷板的两端设置有液冷板进水口41以及液冷板出水口42；

所述的电池下支架内设置有多个电芯固定槽61用以容纳电芯单体、设置有散热孔62用以散热；所述的电池下支架外侧设置有吊装孔63、设置有支架接口64与蛇形液冷板的两端连接；所述的电池下支架上设置有FPC嵌入槽65与FPC插件连接。

所述的支架接口与蛇形液冷板之间设置有密封胶8。

在本实用新型实施例中，大圆柱电池联体模块5由电芯单体51(以下简称电芯)紧密排列构成；在进行电芯分选时，测量电芯电压、内阻，进行电芯的组配筛选，将筛选完成的电芯暂时排列组合成联体模块的形态。

电池联体模块5需要与液冷板4进行粘接，液冷板4置于电池联体模块5的电芯单体51的间隙之中，将电芯单体依次利用导热粘接胶43粘接在液冷板4两侧，粘接完成后保证电池联体模块5形态不发生改变；每一支电芯单体都可以通过导热粘接胶43与液冷板4紧密相连，保证了电池的散热效果，也可以保证电芯单体不会在左右方向发生较大位移。

在本实施例中，电池下支架6与爆喷导流板7组装粘接到一起，此处对粘接胶水不做限制；保证散热孔62与导热孔71同轴，散热孔62与导热孔71形成一种贯穿的结构，日常使用时，电芯单体除了利用液冷板4散热外，还可以从散热孔直接与模组外界进行热交换(散热)，发生热失控时，电芯爆喷方向为竖直向下，透过散热孔62与导热孔71，避免高热气流扩散至其他位置，保障乘员舱的安全。

在本实施例中，电池联体模块5与液冷板4的组合体与电池下支架6相粘接；此时，需要保证电芯单体与电芯固定槽61同轴，电芯单体一一对应地放置入电芯固定槽61，电芯的设计结构薄弱部分应置于底部，确保爆喷方向向下，防止无规则方向的热扩散。

支架接口64可以放置液冷板4的进出口部分，确保液冷板进水口41、液冷板出水口42在电池下支架6的外部两侧。液冷板4进出口穿过支架接口64位置空隙处需用密封胶8封堵，防止后期灌封胶溢出。

在本实施例中，需要使用模组灌封胶对模组内部进行灌胶，灌封后形成灌封胶绝缘层9在电芯模组结构(以下简称模组)内部，其抗冲击、抗震动、阻燃的性能大幅提升；灌封后可以提升模组内部绝缘性，避免电芯单体直接暴露，提升防尘、防潮性能，本实施例对模组灌封胶类型与材料不做限制，但需满足绝缘耐压、低导热率、较低密度、阻燃温度较高的基本要求。一次灌胶后，还需进行排泡二次灌胶，将模组内灌胶过程中胶水覆盖下的气泡利用负压排出，将剩余的模组空腔灌满灌封胶；若只进行一次灌胶，待胶水凝固成型后，腔体内部可能会存在空心部分，影响结构强度，也可能会使模组内部导热不均匀。

在本实施例中，进行下一工步前要转移模组去其他工位，需要利用吊装孔63对模组进行吊装转移。由于模组经安装电池联体模块5、灌封胶灌封后，模组重量已经较重，因此吊装孔需要设置在结构强度较强的位置，本实施例与一般其他实施例类似，将吊装孔63设置在电池下支架6的外壁，共六个，能够提供较为灵活的吊装方案。

在本实施例中，进行汇流排2、汇流排支架3的预组装；汇流排2包含总正铝排21；总负铝排22；串联正铝排23；串联负铝排24；将汇流排2中各部分按要求排列放置入汇流排支架3，汇流排支架3上的凹槽与汇流排2各部件一一对应。

在本实施例中，进行FPC组合件1与汇流排支架3的预组装；本实施例中设计使用一种F形的FPC组合件1，FPC组合件1的形状类似于英文字母F，由FPC条11和FPC插件12组成，且FPC条11与FPC插件12所在面相垂直；FPC条11嵌入到汇流排支架，与汇流排2相接触，FPC插件12所在面嵌入电池下支架6的FPC嵌入槽65；FPC组合件1与其他实施例的FPC类型基本相同，但为适配本实施例的模组，特别设计成嵌入式F形，可以进一步提升该实施例模组的标准化程度，简化加工工艺。

在汇流排2、FPC组合件1与汇流排支架3预组装后，将三者组合体安装到电池下支架6上；汇流排支架3、电池下支架6、爆喷导流板的7外形轮廓尺寸完全一致，安装需保证严格对齐无错位情况。

在本实施例中，焊接之前需先进行绝缘耐压测试，检测无异常后进入焊接工步，对FPC组合件1、汇流排2进行激光焊接。

参阅图8所示，在本实施例中，所述一种电池电芯模组结构，可以提供标准化解决方案，电池包PACK的宽度尺寸由模组尺寸决定，长度尺寸可变；模组系统电压、电量一定，若需改变电池包系统电压、电量，仅需增减PACK内模组数量即可。针对不同车型PACK产品仅需进行模组间串联后并列放置于箱体或集成与底盘即可，设计成本降低、标准化程度高。

本实施例的一种电芯模组的组装工艺流程如下：

S1：电芯51分选测试，测量电芯电压、内阻，进行电芯51组配筛选；

S2：电芯51与蛇形液冷板4粘接，将电芯51粘接到蛇形液冷板4两侧；

S3：电池下支架6与爆喷导流板7组装到一起；

S4：大圆柱电池联体模块5与蛇形液冷板4组件粘接到电池下支架6，保证电芯单体51与电芯固定槽61一一对应；

S5：将蛇形液冷板4进出口穿过支架接口64位置用密封胶8封堵，防止后期灌封胶溢出；

S6：对大圆柱电池联体模块5腔内进行灌封胶灌胶；

S7：排泡二次灌胶，将大圆柱电池联体模块内灌胶过程中胶水覆盖下的气泡利用负压排出，将剩余的大圆柱电池联体模块内空腔灌满灌灌封胶；

S7：汇流排2、FPC条11预组装到汇流排支架3，保证汇流排严格一一对应嵌入汇流排支架3，FPC条11嵌入对应汇流排支架3的凹槽；

S8：将汇流排组件组装到电池下支架6的上端，FPC插件所在面嵌入到电池下支架6上的FPC嵌入槽65，并进行粘接固定；

S9：对模组进行绝缘耐压测试；

S10：汇流排2、FPC组合件1进行激光焊接完成组装；模组进行FFT测试；

本实用新型能够提供一种标准化的模组结构，针对不同车型PACK产品仅需进行模组间串联后并列放置于箱体或集成与底盘即可，设计成本降低、标准化程度高。本实用新型能够在模组发生热失控时将高温高压气体通过散热孔排出，能有效防止热扩散发生，避免热气流侵入乘员舱，保证乘员舱安全。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电芯模组结构，其特征在于，包括电池下支架、设置在所述的电池下支架内的多个电芯单体以及设置在所述的电芯单体下方的爆喷导流板；所述的爆喷导流板上设置有导热孔以及与所述的导热孔连通的排气通道。

2.根据权利要求1所述的电芯模组结构，其特征在于，还包括设置在所述的电芯单体间的液冷板、以及设置在所述的电芯单体上方的汇流排组件以及FPC组合件；

所述的汇流排组件包括与所述的电池下支架连接的汇流排支架、以及设置在所述的汇流排支架内的与所述的电芯单体连接的汇流排；

所述的FPC组合件包括与所述的汇流排连接的FPC条、以及与所述的FPC条的连接的FPC插件，

所述的液冷板为蛇形液冷板。

3.根据权利要求2所述的电芯模组结构，其特征在于，所述的FPC条为1条、2条或者多条。

4.根据权利要求2所述的电芯模组结构，其特征在于，所述的电芯单体与所述的液冷板之间设置有灌封胶绝缘层。

5.根据权利要求2所述的电芯模组结构，其特征在于，所述的汇流排包括总正铝排、总负铝排、与所述的总正铝排连接的串联正铝排、以及与所述的总负铝排连接的串联负铝排。

6.根据权利要求2所述的电芯模组结构，其特征在于，所述的液冷板的两端设置有液冷板进水口以及液冷板出水口。

7.根据权利要求2所述的电芯模组结构，其特征在于，所述的电池下支架内设置有多个电芯固定槽以及多个散热孔。

8.根据权利要求7所述的电芯模组结构，其特征在于，所述的导热孔与所述的散热孔同轴。

9.根据权利要求2所述的电芯模组结构，其特征在于，所述的电池下支架外侧设置有吊装孔以及支架接口；所述的支架接口和液冷板的连接；所述的电池下支架上设置有FPC嵌入槽；所述的FPC嵌入槽和FPC插件的连接；所述的支架接口与液冷板之间设置有密封胶。

10.一种电池系统，其特征在于，由多个权利要求1-9任一项所述的电芯模组结构组成。