CN220155601U - 一种电池模组、储能系统、电站和充电网络 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池模组、储能系统、电站和充电网络，涉及能源技术领域，以解决电池模组的散热较差的技术问题。本实用新型提供的电池模组包括电芯模组和第一冷板，该电芯模组可包括支架和至少两个电芯。其中，至少两个电芯并排设置，且相邻的两个电芯通过汇流排串联。支架设置于至少两个电芯，支架设置有安装孔和胶槽，每个汇流排对应安装于一个安装孔。胶槽内可填充有导热结构胶，汇流排与导热结构胶导热接触。另外，第一冷板与导热结构胶导热接触，且第一冷板通过导热结构胶固定于电芯模组。这样，电芯产生的热量可经汇流排以及导热结构胶传导至第一冷板，以实现与冷板的换热，该热量传导的路径较短，从而可有效提高电池模组的散热效率。

Description

一种电池模组、储能系统、电站和充电网络

技术领域

本实用新型涉及能源技术领域，尤其涉及一种电池模组、储能系统、电站和充电网络。

背景技术

随着清洁能源的不断发展和广泛应用，电芯开始广泛的被应用在多种不同类型的储能设备中。在电芯的充放电过程中，会产生一定的热量，并且，随着充电功率或放电功率的不断增加，电芯所产生的热量也会明显上升，而电芯的散热性能对其充放电功率有着显著的影响。

在实际应用中，为了使得储能设备具有足够大的容量，在储能设备中通常会设置多个电芯。另外，为了降低储能设备的体积，多个电芯通常会排列的比较紧密，这就进一步增加了电芯的散热难度。

基于此，如何实现电芯的有效散热，以使电芯具有较好的充放电性能，已成为本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电池模组、储能系统、电站和充电网络，以实现电池模组的有效散热，从而有利于满足储能系统、电站和充电网络的充放电功率要求。

第一方面，本实用新型提供了一种电池模组，电池模组包括电芯模组和第一冷板，该电芯模组可包括支架和电芯。其中，电芯为至少两个，该至少两个电芯并排设置，且相邻的两个电芯可通过汇流排串联。支架可设置于至少两个电芯，且支架设置有安装孔和胶槽，每个汇流排可对应安装于一个安装孔。胶槽内可填充有导热结构胶，汇流排与导热结构胶导热接触。另外，第一冷板与导热结构胶导热接触，且第一冷板通过导热结构胶固定于电芯模组。这样，电芯产生的热量可经汇流排以及导热结构胶传导至第一冷板，以实现与冷板的换热，从而可实现对电芯的散热。由于上述热量传导的路径较短，因此其可有效提高电池模组的散热效率。另外，通过在电芯的顶部设置第一冷板，还可以有效的改善电芯的温度均一性，从而有利于提升电芯的性能，进而提升整个电池模组的性能。

在具体设置支架时，支架可包括支撑部，该支撑部可沿至少两个电芯的排列方向延伸。另外，第一冷板可搭接于支撑部，并且第一冷板与汇流排之间存在间隙。这样可避免第一冷板与汇流排接触，从而可降低各个汇流排短路的风险。

为了提升支撑部对第一冷板支撑的可靠性，在本实用新型一个可能的实现方式中，支架可包括两个支撑部，该两个支撑部可相对设置，且各个汇流排可位于两个支撑部之间。

可以理解的是，在沿第一冷板到电芯模组的方向上，支撑部的高度大于汇流排的高度，示例性的，可以使支撑部的高度与汇流排的高度的差值为大于或等于1mm，且小于或等于2mm，在本实用新型中不对其进行具体的限定。

在本实用新型中，电芯还可以设置有防爆阀，而支架设置有泄爆通道，则每个电芯的防爆阀均可与泄爆通道相连通。这样可以使电芯在发生热失控时产生的可燃气体排放至泄爆通道，并通过泄爆通道排放至电芯模组的外部。

基于此，在具体设置泄爆通道时，可以使支架具有凸起部，该凸起部沿背离电芯模组的方向凸起，且凸起部具有空腔，而电芯的朝向支架的端面与空腔之间可形成泄爆通道。这样可在起到泄爆的作用的同时，还可有利于简化电芯模组的结构。

另外，在沿至少两个电芯的排列方向上，泄爆通道可具有相背设置的第一端和第二端，第一端设置有第一泄爆口，第二端设置有第二泄爆口，则排放至泄爆通道内的可燃气体可通过第一泄爆口和第二泄爆口进行排放，其可有利于提高可燃气体的排放效率。

通常情况下，为了能够储存更多的电量，电池模组中可包括至少两个电芯模组，该至少两个电芯模组并排设置，且相邻的两个电芯模组可相并联。

除了上述结构外，电池模组还可以包括外壳，外壳包括底板和壳体，电芯可固定于底板，壳体可罩设于电芯模组和第一冷板，也就是说电芯和第一冷板可容置于外壳内。另外，壳体可与底板固定连接，从而使该电池模组的结构较为可靠。

在本实用新型一个可能的实现方式中，电池模组还可以包括第二冷板，该第二冷板可位于电芯模组和底板之间，并且电芯模组与第二冷板导热接触。这样，电芯产生的热量不仅可以传导至第一冷板，还可以传导至第二冷板，其有利于提升电芯的散热效率，从而提升电池模组的散热效果。

第二方面，本实用新型还提供了一种储能系统，包括储能变流器和上述第一方面的电池模组。储能变流器与电池模组电连接，用于将交流电转化为直流电后提供给电池模组，或者，将来自电池模组的直流电转化为交流电。通过应用上述的电池模组，可以有效提升储能系统的功率密度，并且具有便于部署、安全性较高的优势。

第三方面，本实用新型还提供了一种电站，包括发电设备和上述第一方面的电池模组。发电设备与电池模组电连接，发电设备用于将产生的电能储存至电池模组内。通过应用上述的电池模组，可以有效提升电站的安全性，并降低其部署难度。

第四方面，本实用新型还提供了一种充电网络，包括充电桩和上述第一方面的电池模组。充电桩与电池模组电连接，电池模组用于将电能提供给充电桩，从而可以向受电设备进行补能。通过应用上述的电池模组，可以有效提升充电网络的安全性，还有助于提升充电网络在部署时的灵活性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电芯模组的一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电芯的立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的电池模组的一种结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的电池模组的局部结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的电池模组的另一种结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的储能系统的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的电站的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的充电网络的结构示意图。

附图标记：

10-电池模组；1-电芯模组；101-电芯；1011-第一端部；1012-第二端部；102-汇流排；

103-支架；1031-凸起部；10311-第一泄爆口；10312-第二泄爆口；1032-安装孔；

1033-胶槽；10331-槽壁；1034-支撑部；2-第一冷板；3-外壳；301-底板；302-壳体；

4-第二冷板；

20-储能变流器；30-电池管理系统；40-发电设备；50-配电柜；60-充电桩；601-连接器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地详细描述。以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本实用新型的限制。如在本实用新型的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，在本实用新型以下各实施例中，“至少一个”是指一个、两个或两个以上。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”等意味着在本实用新型的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施方式中”、“在另外的实施方式中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

为了方便理解本实用新型实施例提供的电池模组，下面首先介绍一下其应用场景。本实用新型实施例提供的电池模组可以应用在家庭储能、工业储能、数据中心或车辆等场景中，其具体可用于对电能进行储存和释放。

在实际应用中，为了使得电池模组能够储备足够多的电能，在电池模组中通常可以包括多个电芯。为了减小电池模组的体积，通常情况下多个电芯的位置布局会比较紧凑。由于电芯在充放电的过程中会产生热量，而过热会加速电芯内部的副反应，从而影响电池模组的性能。因此，为了避免电芯出现温度过高的情况，一般会在电池模组中设置散热结构。

液冷技术因其具有高换热率和低失效率的优点，目前已成为电池模组散热所采用的主流设计方案。针对现有的电池模组，考虑到其成本、结构设计和工艺成型等因素，目前多采用底部冷却的方式对其进行散热。但是，电池模组中电芯的极耳的焊接以及汇流排焊接等又大多集中在顶部，而电芯产生的热量有很大一部分会传导至极耳以及汇流排等，这就会导致电芯上下温差较大，从而使电芯的性能较差。另外，由于电芯的极耳以及汇流排处的热量不能及时的被排除，整个电芯的温度仍然较高，从而会对电芯的性能产生较大的影响，因此采用底部冷却的方式对电芯进行散热的散热效果不理想，从而会影响整个电池模组的散热。

基于此，本实用新型实施例提供了一种电池模组，以在通过对电芯顶部进行有效散热，来提升电芯的散热效率的同时，还可以有效的改善电芯的温度均一性，从而提升整个电池模组的性能。

本实用新型提供的电池模组可包括至少一个电芯模组，参照图1，图1为本实用新型实施例提供的电芯模组1的一种结构示意图。该电芯模组1可以包括电芯101，本实用新型不对电芯模组1中电芯101的具体数量进行限定，其示例性的可为至少两个，该至少两个电芯101并排设置。另外，在该至少两个电芯101的排列方向上，也就是图1中X所示的方向，相邻的两个电芯101可相贴合设置，从而有利于减小该电芯模组1的体积。

可继续参照图1，至少两个电芯101可以相串联。具体实施时，每个电芯101可包括两个极耳(图1中未示出)，为便于描述可将其分别命名为第一极耳和第二极耳。则在将该至少两个电芯101进行连接时，可在该至少两个电芯101的排列方向上，使后一电芯101的第一极耳与前一电芯101的第二极耳电连接。而本实用新型不对其具体连接方式进行限定，示例性的可使后一电芯101的第一极耳与前一电芯101的第二极耳通过汇流排102进行连接。在本实用新型中不对汇流排102的材质进行限定，其示例性的可为铜排。

电芯101可包括第一端部1011和第二端部1012，上述的极耳可设置于电芯101的第一端部1011，在本实用新型中，电芯101的第一端部1011可为电芯101的顶部，则第二端部1012可为电芯101的底部。如图1所示，电芯模组1还可以包括支架103，该支架103可设置于电芯101的顶部，且支架103可与至少两个电芯101固定连接。在本实用新型中，不对支架103与至少两个电芯101的固定连接的方式进行限定，其示例性的可为卡接或者粘接等。

电芯101在工作的过程中由于机、电、热滥用以及自身的缺陷等可能会发生热失控。在热失控的过程中，电芯101中会产生大量的可燃气体，其具有较高的燃爆风险。燃爆产生的冲击波、热辐射以及结构解体所产生的碎片飞溅等会对附近的人或者物品的安全构成威胁。为了降低电芯101发生燃爆的风险，可考虑对在电芯101发生热失控时产生的可燃气体进行排放。

具体实施时，参照图2，图2为图1中所示的电芯模组1的爆炸结构示意图。电芯101可设置有防爆阀(图2中未示出)，该防爆阀可以但不限于设置于两个极耳之间。另外，支架103可设置有泄爆通道，这样可以使每个电芯101的防爆阀均与该泄爆通道相连通，从而可在电芯101发生热失控产生的可燃气体较多时，使防爆阀可开启，并使可燃气体排放至泄爆通道，以通过泄爆通道将其定向的排出至电池模组10的外部。

在本实用新型中，泄爆通道的设置方式可以有多种，示例性的，参照图2，可以使支架103具有凸起部1031，该凸起部1031可沿背离电芯模组1的方向凸起，且凸起部1031具有空腔，这样可以使电芯101的朝向支架103的端面与空腔之间形成上述泄爆通道，从而可使电芯模组1的结构得以简化。

另外，在沿至少两个电芯101的排列方向上，泄爆通道具有相背设置的第一端和第二端。其中，第一端可设置有第一泄爆口10311，第二端可设置有第二泄爆口10312，从而使排放到泄爆通道内的可燃气体可通过第一泄爆口10311和第二泄爆口10312排放至电芯模组1的外部。

可继续参照图2，支架103还可具有安装孔1032，该安装孔1032可与汇流排102一一对应设置。可一并参照图1和图2，每个汇流排102可对应安装于一个安装孔1032。

可以理解的是，通过同一汇流排102相连接的两个极耳也可位于一个相对应设置的安装孔1032内，这样可以使每个汇流排102能够通过安装孔1032实现与对应的电芯101的极耳的连接。

可继续参照图1和图2，支架103还可以设置有胶槽1033，该胶槽1033可用于填充导热结构胶(图2中未示出)。其中，导热结构胶可采用任意具有导热性能以及粘接性能的材质，在本实用新型中不对其进行具体限定。

另外，导热结构胶可与汇流排102导热接触，以使电芯101产生的热量能够由汇流排102传导至导热结构胶。在本实用新型中，不对安装孔1032和胶槽1033的相对位置进行限定。示例性的，在如图1和图2所示的电芯模组1中，胶槽1033可设置于相邻的两个安装孔1032之间，以使填充至一个胶槽1033内的导热结构胶能够同时与设置于其两侧的汇流排102均导热接触。

为了实现对电芯101的散热，电池模组10还可以包括第一冷板2。具体实施时，参照图3，图3为本实用新型实施例提供的电池模组10的一种结构示意图。该第一冷板2可设置于如图1或图2中所示的电芯101的顶部，且第一冷板2可与导热结构胶导热接触，从而使电芯101产生的热量在由汇流排102传导至导热结构胶后，能够实现与第一冷板2的换热，进而实现对电芯模组1的散热。

由上文对导热结构胶的介绍可以知道导热结构胶具有粘接性能，因此，第一冷板2与导热结构胶除了导热接触外，还可以使第一冷板2通过导热结构胶粘接固定于电芯模组1，从而可提高电池模组10的结构可靠性。

由于第一冷板2的壳体302的材质通常为金属，为避免第一冷板2的壳体302与汇流排102相接触，可以使支架103设置有支撑部1034，第一冷板2可搭接于支撑部1034，从而使支撑部1034可对第一冷板2进行支撑，并可在第一冷板2与汇流排102之间形成一定的间隙h，该间隙h可参照图4所示的电池模组10的局部结构示意图。该支撑部1034在具体设置时，可继续参照图2，支撑部1034可沿至少两个电芯101的排列方向延伸。另外，支撑部1034可为两个，该两个支撑部1034可相对设置，从而可实现对第一冷板2的稳定支撑。

汇流排102可位于该两个支撑部1034之间，另外，在沿第一冷板2到电芯模组1的方向上，或者说是沿电芯101的顶部到底部的方向上，可以使支撑部1034的高度大于汇流排102的高度，从而可在将第一冷板2放置于支撑部1034时，避免第一冷板2与汇流排102相接触。另外，支撑部1034的高度与汇流排102的高度的差值可以为大于或等于1mm，且小于或等于2mm，示例性的可为1.2mm、1.5mm、1.8mm等，以在使第一冷板2与汇流排102之间存在间隙的同时，还可避免电池模组10的体积过大。

支撑部1034除了可采用上述的设置方式外，在本实用新型实施例中，还可以将围成胶槽1033的槽壁10331作为支撑部1034，也就是说在沿第一冷板2到电芯模组1的方向上，可以使胶槽1033的槽壁10331的高度大于汇流排102的高度，从而可在将第一冷板2放置于电芯模组1时，使胶槽1033的槽壁10331对第一冷板2起到支撑的作用，并使第一冷板2与汇流排102之间存在间隙。又或者，支架103既包括沿至少两个电芯101的排列方向延伸的支撑部1034，又可将胶槽1033的槽壁10331作为支撑部1034，且各部分支撑部1034的高度相同，从而实现对第一冷板2的稳定支撑。

可继续参照图3，电池模组10可包括至少两个电芯模组1，该至少两个电芯模组1可并排设置，且相邻的两个电芯模组1可并联连接。除了上述结构外，本实用新型提供的电池模组10还可以包括外壳3，该外壳3包括底板301和壳体302。其中，电芯模组1可固定于底板301，以使底板301对电芯模组1起到支撑的作用。另外，壳体302可罩设于电芯模组1和第一冷板2，也就是说电芯模组1和第一冷板2容置于壳体302与底板301形成的外壳3内，以使外壳3对电芯模组1和第一冷板2起到保护的作用。在本实用新型中，壳体302与底板301可固定连接，其示例性的可通过螺钉等紧固件紧固连接，本实用新型不对其作具体的限定。

参照图5，图5为本实用新型实施例提供的电池模组10的另一种结构示意图。该电池模组10还包括第二冷板4，该第二冷板4位于电芯模组1和底板301之间，也就是说第二冷板4设置于电芯模组1的底部。另外，电芯模组1可与第二冷板4导热接触，则电芯产生的热量除了可以传导至第一冷板2外，还可以传导至第二冷板4，其可有利于提高电芯的散热效率。

可以理解的是，在图5所示的电池模组10中，可通过电芯模组1将第二冷板4压向底板301来实现对第二冷板4的固定，其无需为第二冷板4单独设置固定结构，从而使该电池模组10的结构较为简单。另外，图5所示的电池模组10的其它结构均可参照图3中所示的电池模组10进行设置，在此不进行赘述。

本实用新型提供的电池模组10，通过在电芯101的顶部设置第一冷板2，并使汇流排102通过导热结构胶与第一冷板2导热接触，这样可使电芯101产生的热量能够通过汇流排102经过导热结构胶传导至第一冷板2。该热量传导的路径较短，从而可有效的提升电芯101的散热效率，并可实现电池模组10的有效散热。另外，当电池模组10还包括设置于电芯模组1与底板301之间的第二冷板4时，可通过第一冷板2和第二冷板4同时与电池模组10进行换热，从而可进一步提升电池模组10的散热效率。

在实际应用中，电池模组10可以应用在家庭储能、工业储能、数据中心、车辆等场景中，以用于对电能进行储存和释放。

例如，如图6所示，本实用新型实施例还提供了一种储能系统，该储能系统可以包括储能变流器20和电池模组10。储能变流器20可与电池模组10电连接，该储能变流器20用于将交流电转化为直流电后提供给电池模组10，或者，将来自电池模组10的直流电转化为交流电。

另外，在储能系统中，还可以包括电池管理系统30，电池管理系统30可以对电池模组10的温度、荷电状态、健康状态等参数进行有效检测，并且，还可以对电池模组10的充放电功能进行有效调控，从而保证储能设备的正常运行。

或者，如图7所示，在本实用新型实施例还提供了一种电站，该电站可以包括发电设备40和电池模组10。发电设备40与电池模组10电连接，发电设备40可用于将其产生的电能储存至电池模组10内。通过应用上述的电池模组10，可以有效提升电站的散热性能和安全性，并有利于降低其部署难度。

在具体应用时，发电设备40可以是光伏发电设备、风能发电设备等，本实用新型对发电设备40的具体类型不作限制。另外，在实际应用中，发电设备40和电池模组10之间还可以通过配电柜50进行连接。在配电柜50中可以包括直流电-交流电转换器件，或者，也可以包括变压器等器件，以便于将发电设备40产生的电能有效的传输至电池模组10中进行存储。在具体设置时，配电柜50中的器件的数量和类型可以根据实际需求进行合理设置，本实用新型对此不作限制。

又或者，如图8所示，在本实用新型实施例还提供了一种充电网络，该充电网络可以包括充电桩60和电池模组10。充电桩60与电池模组10通过电缆进行电连接，电池模组10可以将自身储存的电能提供给充电桩60。充电桩60具有连接器601，连接器601可以与受电设备(如车辆)进行连接，从而可以向受电设备进行补能。通过应用上述的电池模组10，可以有效提升充电网络的散热性能和安全性，还有助于提升充电网络在部署时的灵活性。

在具体设置时，充电网络中可以包括多个电池模组10和多个充电桩60，每个电池模组10可以向多个充电桩60提供电能，从而能有效提升部署的灵活性。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种电池模组，其特征在于，包括电芯模组和第一冷板，所述电芯模组包括电芯和支架，其中：

所述电芯为至少两个，至少两个所述电芯并排设置，且相邻两个所述电芯通过汇流排串联；

所述支架设置于至少两个所述电芯，且所述支架设置有安装孔和胶槽，每个所述汇流排对应安装于一个所述安装孔；所述胶槽填充有导热结构胶，所述汇流排与所述导热结构胶导热接触；

所述第一冷板与所述导热结构胶导热接触，且所述第一冷板通过所述导热结构胶固定于所述电芯模组。

2.如权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述支架包括支撑部，所述支撑部沿至少两个所述电芯的排列方向延伸；所述第一冷板搭接于所述支撑部，且所述第一冷板与所述汇流排之间存在间隙。

3.如权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述支架包括两个所述支撑部，两个所述支撑部相对设置，且所述汇流排位于两个所述支撑部之间。

4.如权利要求2或3所述的电池模组，其特征在于，在沿所述第一冷板到所述电芯模组的方向上，所述支撑部的高度大于所述汇流排的高度。

5.如权利要求1或2所述的电池模组，其特征在于，所述电芯设置有防爆阀，所述支架设置有泄爆通道，每个所述电芯的所述防爆阀均与所述泄爆通道连通。

6.如权利要求5所述的电池模组，其特征在于，所述支架具有凸起部，所述凸起部沿背离所述电芯模组的方向凸起，且所述凸起部具有空腔，所述电芯朝向所述支架的端面与所述空腔形成所述泄爆通道。

7.如权利要求5所述的电池模组，其特征在于，沿至少两个所述电芯的排列方向上，所述泄爆通道具有相背设置的第一端和第二端，所述第一端设置有第一泄爆口，所述第二端设置有第二泄爆口。

8.如权利要求1或2所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组包括至少两个所述电芯模组，至少两个所述电芯模组并排设置，且相邻两个所述电芯模组并联。

9.如权利要求1或2所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括外壳，所述外壳包括底板和壳体，所述电芯模组固定于所述底板，所述壳体罩设于所述电芯模组和所述第一冷板，且所述壳体与所述底板固定连接。

10.如权利要求9所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括第二冷板，所述第二冷板位于所述电芯模组和所述底板之间，且所述电芯模组与所述第二冷板导热接触。

11.一种储能系统，其特征在于，包括储能变流器以及如权利要求1～10中任一项所述的电池模组，所述储能变流器与所述电池模组电连接，用于将交流电转化为直流电后提供给所述电池模组，或者，将来自所述电池模组的直流电转化为交流电。

12.一种电站，其特征在于，包括发电设备以及如权利要求1～10中任一项所述的电池模组，所述发电设备与所述电池模组电连接，所述发电设备用于将产生的电能储存至所述电池模组内。

13.一种充电网络，其特征在于，包括充电桩以及如权利要求1～10中任一项所述的电池模组，所述充电桩与所述电池模组电连接，所述电池模组用于将电能提供给所述充电桩。