CN219959294U - 电池模组、电池簇及储能系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池模组、电池簇及储能系统，所述模组包括限位架、电芯模组和接口组件，限位架包括第一面板和限位组件，限位组件设置在第一面板的第一面；限位组件划分有若干个限位区；电芯模组包括若干个电芯；各电芯与各限位区一一对应设置；接口组件设置在第一面板的第二面，接口组件分别连接各电芯。本申请能够将电芯直接浸没在冷却液中冷却，消热效果好，电芯降温快；当其中一个电芯出现故障时，只需将有故障的电芯拆卸和维修，不影响其他电芯正常使用，不影响充放电使用，从而实现方便拆装任意一个电芯，提高电芯使用寿命。

Description

电池模组、电池簇及储能系统

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池模组、电池簇及储能系统。

背景技术

电池作为电化学储能的核心部件，具有较大的热失控风险，当发生热失控时，会瞬间释放大量热量，迅速蔓延至邻近电池，引发电池组大面积热失控，造成严重的火灾或爆炸事故。从安全性角度来看，做好电池的热管理，对有效控制和解决热失控带来的火灾、爆炸风险十分重要。电池模组是指由若干个电芯单体组成的模组。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：目前电池模组通常采用电池插箱方式，电池插箱是将若干个电芯设置在同一插箱中，插箱作为一个整体进行液冷，当插箱中的其中一个电芯出现问题时，整个插箱需要拆卸和维修，另外，插箱液冷冷却的散热效果差，散热效率低，电芯降温慢，影响电芯使用寿命。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述现有的电池模组中存在的问题，提供一种能够方便拆装任意一个电芯，而不影响其他电芯使用，消热效果好，电芯降温快，提高电芯使用寿命的电池模组、电池簇及储能系统。

第一方面，本申请提供一种电池模组，包括：

限位架，限位架包括第一面板和限位组件，限位组件设置在第一面板的第一面；限位组件划分有若干个限位区；

电芯模组，电芯模组包括若干个电芯；各电芯与各限位区一一对应设置；

接口组件，接口组件设置在第一面板的第二面，接口组件分别连接各电芯。

可选的，限位组件包括至少2个限位杆和至少2个紧固件；

各限位杆的第一端设置在第一面板的第一面，各紧固件与各限位杆的第二端一一对应锁紧；

各电芯间隔设置在至少2个限位杆之间。

可选的，限位组件还包括第二面板；第二面板的一侧设置在第一面板的第一面；第二面板与限位杆平行。

可选的，限位组件还包括第三面板，第三面板设置有至少2个通孔；

紧固件用于在限位杆的第二端穿过通孔后，对限位杆的第二端锁紧。

可选的，限位组件还包括若干个隔离件；相邻2个电芯之间设置至少1个隔离件。

可选的，相邻2个电芯之间设置2个隔离件；

相邻2个电芯之间的上端和下端分别设置一个隔离件。

可选的，电芯模组还包括信号采集模块、电芯总正极和电芯总负极；各电芯通过串联和/或并联连接在电芯总正极与电芯总负极之间；

接口组件包括第一正极端口、第一负极端口和第一通信端口；

电芯总正极连接第一正极端口，电芯总负极连接第一负极端口，信号采集模块连接第一通信端口。

可选的，还包括释压阀和消防接口；释压阀和消防接口分别设置在第一面板的第二面。

第二方面，本申请还提供一种电池簇，包括电池架以及如上述任意一项的电池模组；电池模组设置在电池架上。

第三方面，本申请还提供一种储能系统，包括如上述任意一项的电池簇。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述的电池模组中，包括限位架、电芯模组和接口组件，限位架包括第一面板和限位组件，限位组件设置在第一面板的第一面；限位组件划分有若干个限位区；电芯模组包括若干个电芯；各电芯与各限位区一一对应设置；接口组件设置在第一面板的第二面，接口组件分别连接各电芯。通过对限位组件划分限位区，将电芯设置在相应的限位区，限位区与限位区之间形成冷却通道，冷却液可以在冷却通道中自由流动，没有流动方向限制，增加了电芯与冷却液接触的面积，提高了冷却效率，降温快，提高电芯使用寿命；通过在第一面板的第二面设置接口组件，在第一面板的第一面设置限位组件，当电池模组浸没在液冷中时不会有冷却液漏液，实现干湿分离。本申请能够将电芯直接浸没在冷却液中冷却，消热效果好，电芯降温快；当其中一个电芯出现故障时，只需将有故障的电芯拆卸和维修，不影响其他电芯正常使用，不影响充放电使用，从而实现方便拆装任意一个电芯，提高电芯使用寿命。

附图说明

图1为本申请实施例中电池模组的第一视角结构示意图；

图2为本申请实施例中电池模组的第二视角结构示意图；

图3为本申请实施例中电池模组的第三视角结构示意图；

图4为本申请实施例中限位架的结构示意图。

附图标记：

10、限位架，110、第一面板；120、限位组件；122、限位杆；124、紧固件；130、第二面板；140、第三面板；150、隔离件；20、电芯模组；210、电芯；30、接口组件；310、第一正极端口；320、第一负极端口；330、第一通信端口；40、释压阀；50、消防接口。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1至图4并结合实施例来详细说明本申请。

在一个实施例中，如图1至4所示，提供了一种电池模组，电池模组包括限位架10、电芯模组20和接口组件30，限位架10包括第一面板110和限位组件120，限位组件120设置在第一面板110的第一面；限位组件120划分有若干个限位区；电芯模组20包括若干个电芯210；各电芯210与各限位区一一对应设置；接口组件30设置在第一面板110的第二面，接口组件30分别连接各电芯210。

其中，电池模组可以是浸没式液冷电池模组，浸没式液冷电池模组是将电芯210直接浸没在冷却液中，完全与氧气隔离，实现对电芯210直接、快速、充分冷却降温，确保电芯210在最佳温度范围内运行，能有效延长电芯210的使用寿命，整体提升电池模组的安全性能。

限位架10可用来对若干个电芯210进行限位固定，使得电芯210能够直接浸没在冷却液中冷却，进而提高散热效率。限位架10包括第一面板110，第一面板110可以但不限于是矩形面板，第一面板110包括第一面和与第一面相对的第二面。限位架10还包括限位组件120，限位组件120可用来对若干个电芯210进行限位固定；限位组件120可划分为若干个限位区，各个限位区可间隔设置，限位区可用来安装设置相应的电芯210，进而电芯210与电芯210之间间隔设置，实现将电芯210分隔开，避免一个电芯210短路影响到其他电芯210，提高绝缘性和安全性。另外，电芯210与电芯210之间形成冷却通道，冷却液可以在冷却通道中自由流动，没有流动方向限制，增加了电芯210与冷却液接触的面积，提高了冷却效率，电芯210降温快，提高电芯210使用寿命。电芯模组20可包括若干个电芯210，各电芯210的尺寸和型号相同。示例性的，限位区的数量与电芯210的数量相同，各电芯210与各限位区一一对应设置。

接口组件30可包括若干个模组接口，模组接口可以是绝缘和密封的接口，通过将接口组件30设置在第一面板110的第二面，当电池模组浸没在液冷中时不会有冷却液漏液，实现干湿分离。基于接口组件30的一侧端分别连接各电芯210，接口组件30的另一侧端可用来连接至电池簇的总接口组件30上，进而可将各电芯210的采集信号传输至电池簇的总接口组件30上。

上述实施例中，限位架10包括第一面板110和限位组件120，限位组件120设置在第一面板110的第一面；限位组件120划分有若干个限位区；电芯模组20包括若干个电芯210；各电芯210与各限位区一一对应设置；接口组件30设置在第一面板110的第二面，接口组件30分别连接各电芯210。通过对限位组件120划分限位区，将电芯210设置在相应的限位区，限位区与限位区之间形成冷却通道，冷却液可以在冷却通道中自由流动，没有流动方向限制，增加了电芯210与冷却液接触的面积，提高了冷却效率，降温快，提高电芯210使用寿命；通过在第一面板110的第二面设置接口组件30，在第一面板110的第一面设置限位组件120，当电池模组浸没在液冷中时不会有冷却液漏液，实现干湿分离。本申请能够将电芯210直接浸没在冷却液中冷却，消热效果好，电芯210降温快；当其中一个电芯210出现故障时，只需将有故障的电芯210拆卸和维修，不影响其他电芯210正常使用，不影响充放电使用，从而实现方便拆装任意一个电芯210，提高电芯210使用寿命。

在一个示例中，限位组件120包括至少2个限位杆122和至少2个紧固件124；各限位杆122的第一端设置在第一面板110的第一面，各紧固件124与各限位杆122的第二端一一对应锁紧；各电芯210间隔设置在至少2个限位杆122之间。

其中，限位杆122可以是螺杆，紧固件124可以是螺母。

限位杆122的第一端可通过焊接或螺接方式设置在第一面板110的第一面，限位杆122与限位杆122之间间隔设置，且各电芯210能够间隔设置在限位杆122和限位杆122之间，并通过紧固件124锁紧在限位杆122的第二端，进而实现对各电芯210的限位固定。通过将各电芯210间隔设置在限位杆122和限位杆122之间，进而电芯210与电芯210之间形成冷却通道，冷却液可以在冷却通道中自由流动，没有流动方向限制，增加了电芯210与冷却液接触的面积，提高了冷却效率，电芯210降温快，提高电芯210使用寿命。

示例性的，限位组件120包括第一限位杆、第二限位杆、第一紧固件和第二紧固件；第一限位杆的第一端设置在第一面板110的第一面，第一紧固件用于锁紧第一限位杆的第二端；第二限位杆的第一端设置在第一面板110的第一面，第二紧固件用于锁紧第二限位杆的第二端；各电芯210间隔设置在第一限位杆和第二限位杆之间。

其中，第一限位杆可以是第一螺杆，第二限位杆可以是第二螺杆，第一紧固件可以是第一螺母，第二紧固件可以是第二螺母。

第一限位杆的第一端可通过焊接或螺接方式设置在第一面板110的第一面，第二限位杆的第二端可通过焊接或螺接方式设置在第一面板110的第一面，第一限位杆与第二限位杆之间间隔设置，且各电芯210能够间隔设置在第一限位杆和第二限位杆之间，并通过第一紧固件锁紧在第一限位杆的第二端；第二紧固件锁紧在第二限位杆的第二端，进而实现对各电芯210的限位固定。通过将各电芯210间隔设置在第一限位杆和第二限位杆之间，进而电芯210与电芯210之间形成冷却通道，冷却液可以在冷却通道中自由流动，没有流动方向限制，增加了电芯210与冷却液接触的面积，提高了冷却效率，电芯210降温快，提高电芯210使用寿命。

示例性的，限位组件120可包括2个第一限位杆和2个第二限位杆，各第一限位杆的第一端设置在第一面板110的第一面，各第二限位杆的第一端设置在第一面板110的第一面。其中2个第一限位杆间隔设置在第一面的一侧，2个第二限位杆间隔设置在第一面的另一侧，各电芯210间隔设置在第一限位杆与第二限位杆之间，进而增强对各电芯210的限位固定。

进一步的，限位组件120还包括第一绝缘杆套和第二绝缘杆套，第一绝缘杆套用来套接在第一限位杆上，实现对第一限位杆的绝缘，避免第一限位杆与电芯210接触；第二绝缘杆套用来套接在第二限位杆上，实现对第二限位杆的绝缘，避免第二限位杆与电芯210接触。需要说明的是，在安装电芯210之前，将第一绝缘杆套套接在第一限位杆上，以及将第二绝缘杆套套接在第二限位杆上，避免第一限位杆、第二限位杆与电芯210接触，提高电池模组使用安全性。

在一个示例中，限位组件120还包括第二面板130；第二面板130的一侧设置在第一面板110的第一面；第二面板130与限位杆122平行。

其中，第二面板130可设置为垂直于第一面板110，第二面板130可用来支撑各电芯210。

基于第二面板130的一侧设置在第一面板110的第一面，第二面板130与各限位杆122平行。第二面板130位于限位杆122的下方，将各电芯210间隔设置在第二面板130上，且各电芯210位于限位杆122与限位杆122之间，并通过紧固件124锁紧在限位杆122的第二端，进而实现对各电芯210的限位固定。通过将各电芯210间隔设置在第二面板130上，且位于限位杆122与限位杆122之间，进而电芯210与电芯210之间形成冷却通道，冷却液可以在冷却通道中自由流动，没有流动方向限制，增加了电芯210与冷却液接触的面积，提高了冷却效率，电芯210降温快，提高电芯210使用寿命。

在一个示例中，限位组件120还包括第三面板140，第三面板140设置有至少2个通孔；紧固件124用于在限位杆122的第二端穿过通孔后，对限位杆122的第二端锁紧。

其中，第三面板140可设置为垂直于第二面板130，第三面板140与第一面板110相对，第三面板140上设置有至少2个通孔，通孔用来给相应的限位杆122的第二端穿插。

示例性的，第三面板140设置有第一通孔和第二通孔；第三面板140可设置为垂直于第二面板130，第三面板140与第一面板110相对。将各电芯210间隔设置在第一限位杆与第二限位杆之间，且位于第二面板130上，然后将第三面板140的第一通孔对准第一限位杆的第二端，第二通孔对准第二限位杆的第二端穿插，并通过第一紧固件基于要求的扭矩对第一限位杆的第二端穿过第一通孔后进行锁紧，通过第二紧固件基于要求的扭矩对第二限位杆的第二端穿过第二通孔后进行锁紧，实现对各电芯210的限位固定。

在一个示例中，限位组件120还包括若干个隔离件150；相邻2个电芯210之间设置至少1个隔离件150。

其中，隔离件150设置在相邻2个电芯210之间，使得相邻2个电芯210间隔设置，避免一个电芯210短路影响到其他电芯210，提高电池模组的绝缘性和安全性。另外，通过将各电芯210间隔设置，进而电芯210与电芯210之间形成冷却通道，冷却液可以在冷却通道中自由流动，没有流动方向限制，增加了电芯210与冷却液接触的面积，提高了冷却效率，电芯210降温快，提高电芯210使用寿命。

在一个示例中，相邻2个电芯210之间设置2个隔离件150；相邻2个电芯210之间的上端和下端分别设置一个隔离件150。

例如，相邻2个电芯210之间设置的2个隔离件150为第一隔离块和第二隔离块；相邻2个电芯210之间的上端设置第一隔离块，相邻2个电芯210之间的下端设置第二隔离块。其中，第一隔离块靠近电芯210的上端部设置，第二隔离块靠近电芯210的下端部设置。第一隔离块和第二隔离块可采用绝缘木、绝缘塑料、绝缘树脂等绝缘材质。

基于相邻2个电芯210之间的上端设置第一隔离块，相邻2个电芯210之间的下端设置第二隔离块，通过第一隔离块和第二隔离块将各电芯210隔开，形成横向和纵向的冷却通道，冷却液可以在横向和纵向的冷却通道中自由流动，没有流动方向限制，增加了电芯210与冷却液接触的面积，提高了冷却效率，电芯210降温快，提高电芯210使用寿命。通过将电芯210分隔开，避免电池模组中的一个电芯210短路影响到其他电芯210，提高绝缘性和安全性。另外，第一隔离块和第二隔离块可以限制和固定电芯210位置，进而提高整个电池模组的机械强度。

在一个示例中，电芯模组20还包括信号采集模块、电芯总正极和电芯总负极；各电芯210通过串联和/或并联连接在电芯总正极与电芯总负极之间；接口组件30包括第一正极端口310、第一负极端口320和第一通信端口330；电芯总正极连接第一正极端口310，电芯总负极连接第一负极端口320，信号采集模块连接第一通信端口330。

其中，信号采集模块可包括电压传感器和温度传感器，电压传感器可用来采集电芯210的电压信号或电流信号；温度传感器可用来采集电芯210温度信号。

各电芯210可通过串联和/或并联连接在电芯总正极与电芯总负极之间，例如，电芯模组20可包括第一正极线和第一负极线，通过第一正极线将各电芯210连接在电芯总正极，通过第一负极线将各电芯210连接在电芯总负极。

示例性的，电芯模组20还包括第二通信线、第二正极线和第二负极线，通过第二正极线连接在电芯总正极与第一正极端口310之间，第二负极线连接在电芯总负极与第一负极端口320之间，第二通信线连接在信号采集模块与第一通信端口330之间，进而实现电力传输和信息采集管理。进一步的，第一正极端口310连接至电池簇的簇级总正接口，第一负极端口320连接至电池簇的簇级总负接口，第一通信端口330连接至电池簇的簇级通信接口，进而实现簇级的电力传输和信息采集管理。

在一个示例中，电池模组还包括释压阀40和消防接口50；释压阀40和消防接口50分别设置在第一面板110的第二面。

其中，基于释压阀40设置在第一面板110的第二面，当电芯210喷出气体或电解液时，气体或电解液可通过释压阀40排出。基于消防接口50设置在第一面板110的第二面，当电芯210喷出气体或电解液时，可通过消防接口50注入灭火剂，对电芯210进行消防灭火，进而提高电池模组的使用安全性。

在一个实施例中，还提供一种电池簇，包括电池架以及如上述任意一项的电池模组；电池模组设置在电池架上。

其中，关于电池模组的具体描述内容可参考上述实施例的对电池模组的描述内容，在次不再赘述。

示例性的，电池模组可设置在电池架上，当电芯喷出气体或电解液，电池架内压强过大时，气体或电解液可通过释压阀排出，同时通过消防接口注入灭火剂进行消防灭火。

具体地，限位架包括第一面板和限位组件，限位组件设置在第一面板的第一面；限位组件划分有若干个限位区；电芯模组包括若干个电芯；各电芯与各限位区一一对应设置；接口组件设置在第一面板的第二面，接口组件分别连接各电芯。通过对限位组件划分限位区，将电芯设置在相应的限位区，限位区与限位区之间形成冷却通道，冷却液可以在冷却通道中自由流动，没有流动方向限制，增加了电芯与冷却液接触的面积，提高了冷却效率，降温快，提高电芯使用寿命；通过在第一面板的第二面设置接口组件，在第一面板的第一面设置限位组件，当电池模组浸没在液冷中时不会有冷却液漏液，实现干湿分离。本申请能够将电芯直接浸没在冷却液中冷却，消热效果好，电芯降温快；当其中一个电芯出现故障时，只需将有故障的电芯拆卸和维修，不影响其他电芯正常使用，不影响充放电使用，从而实现方便拆装任意一个电芯，提高电芯使用寿命。

在一个实施例中，还提供一种储能系统，包括如上述任意一项的电池簇。

其中，储能系统可包括集装箱，集装箱内设置有电池簇。关于电池模组和电池簇的具体描述内容可参考上述实施例的对电池模组和电池簇的描述内容，在次不再赘述。

具体地，本申请能够将电芯直接浸没在冷却液中冷却，消热效果好，电芯降温快；当其中一个电芯出现故障时，只需将有故障的电芯拆卸和维修，不影响其他电芯正常使用，不影响充放电使用，从而实现方便拆装任意一个电芯，提高电芯使用寿命。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池模组，其特征在于，包括：

限位架，所述限位架包括第一面板和限位组件，所述限位组件设置在所述第一面板的第一面；所述限位组件划分有若干个限位区；

电芯模组，所述电芯模组包括若干个电芯；各所述电芯与各所述限位区一一对应设置；

接口组件，所述接口组件设置在所述第一面板的第二面，所述接口组件分别连接各所述电芯。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述限位组件包括至少2个限位杆和至少2个紧固件；

各所述限位杆的第一端设置在所述第一面板的第一面，各所述紧固件与各所述限位杆的第二端一一对应锁紧；

各所述电芯间隔设置在至少2个所述限位杆之间。

3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述限位组件还包括第二面板；所述第二面板的一侧设置在所述第一面板的第一面；所述第二面板与所述限位杆平行。

4.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，所述限位组件还包括第三面板，所述第三面板设置有至少2个通孔；

所述紧固件用于在所述限位杆的第二端穿过所述通孔后，对所述限位杆的第二端锁紧。

5.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述限位组件还包括若干个隔离件；相邻2个电芯之间设置至少1个所述隔离件。

6.根据权利要求5所述的电池模组，其特征在于，相邻2个电芯之间设置2个所述隔离件；

相邻2个电芯之间的上端和下端分别设置一个所述隔离件。

7.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电芯模组还包括信号采集模块、电芯总正极和电芯总负极；各所述电芯通过串联和/或并联连接在所述电芯总正极与所述电芯总负极之间；

所述接口组件包括第一正极端口、第一负极端口和第一通信端口；

所述电芯总正极连接所述第一正极端口，所述电芯总负极连接所述第一负极端口，所述信号采集模块连接所述第一通信端口。

8.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，还包括释压阀和消防接口；所述释压阀和所述消防接口分别设置在所述第一面板的第二面。

9.一种电池簇，其特征在于，包括电池架以及如权利要求1至8任意一项所述的电池模组；所述电池模组设置在所述电池架上。

10.一种储能系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池簇。