CN220272669U - 一种集成电池储能系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种集成电池储能系统及汽车，该集成电池储能系统包括壳体和设置在所述壳体内的模组组件；所述模组组件包括多个平放的电芯、冷却板和多个热失控防护板，多个所述电芯布置为两排，所述冷却板延伸置于两排所述电芯之间，且两排所述电芯的极柱侧相背设置，两排所述电芯的底部相向设置；沿所述冷却板的延伸方向，多个所述热失控防护板间隔设置在成排布置的相邻所述电芯之间。应用本方案具有较高的集成效率，通过电池储能系统的集成配置方案的优化，降低电池储能系统高度尺寸，有效降低电动车的车高和风阻，提高车内空间舒适度；进一步地，在满足不同电池组装兼容性的基础上，并可有效热失控无蔓延。

Description

一种集成电池储能系统及汽车

技术领域

本实用新型涉及动力技术领域，具体涉及一种集成电池储能系统及汽车。

背景技术

随着各类新能源交通工具对搭载电量需求的不断增加，以及电池储能技术的发展，以锂离子电池为代表的各种电池能量密度随之不断提升；与此同时，对电池储能系统的安全、成本、集成效率等方面提出了更高的要求。传统技术路线是由电芯-模组-Pack(电池包)的集成路径，集成效率相对较低，存在较多的设计冗余，直接影响电池成本和重量。

另外，随着新能源交通工具的普及，客户对新能源产品也有了更多样化的需求，为满足客户对经济性和续航里程的差异化需求，提出了一款车型匹配多款电池的解决方案。然而，受限于电池储能系统经济性和续航里程的差异化，需要有效兼顾Pack长宽高尺寸、整车离地间隙、车高与风阻、车内空间等多方面因素。

有鉴于此，亟待针对电池储能系统提出改进方案，以提高集成效率。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种集成电池储能系统及汽车，通过电池储能系统的集成配置方案的优化，提高系统集成效率。

本实用新型提供的集成电池储能系统，包括壳体和设置在所述壳体内的模组组件；所述模组组件包括多个平放的电芯、冷却板和多个热失控防护板，多个所述电芯布置为两排，所述冷却板延伸置于两排所述电芯之间，且两排所述电芯的极柱侧相背设置，两排所述电芯的底部相向设置；沿所述冷却板的延伸方向，多个所述热失控防护板间隔设置在成排布置的相邻所述电芯之间。

可选地，所述模组组件还包括铜排、绝缘膜和约束端板，两排所述电芯的极柱侧分别设置有所述铜排且电连接，两个所述铜排的外侧分别设置有所述绝缘膜，两排所述电芯的成排布置方向的两端侧分别设置有所述约束端板，且所述约束端板与位于端侧所述电芯之间绝缘设置。

可选地，所述电芯的底部与所述冷却板之间具有电芯导热胶层。

可选地，所述模组组件内的两排所述电芯布置为上下贴合的两层。

可选地，所述壳体包括相适配的上壳体和下壳体，所述模组组件内置于所述下壳体内，所述上壳体与所述模组组件之间设置有上压板。

可选地，所述上压板与所述模组组件之间具有顶部胶层，所述模组组件与所述下壳体之间具有底部胶层。

可选地，所述下壳体上设置用于组装固定的安装支脚，所述安装支脚包括固定安装面；所述下壳体配置为多个，多个所述下壳体具有不同高度尺寸，且可择一与所述上壳体相适配；每个所述下壳体上的所述安装支脚的固定安装面，距离所述上壳体的高度尺寸一致。

可选地，所述模组组件设置为多组，且并行布置在所述壳体中。

可选地，所述冷却板为具有内置流道，且所述内置流道用于与外部冷却系统循环连接。

本实用新型还提供一种汽车，包括电池储能系统，所述电池储能系统采用如前所述的集成电池储能系统。

与现有技术相比，本实用新型另辟蹊径提出了将多个模组组件与冷板集成配置在壳体中的实现方案，具体地，模组组件包括多个平放的电芯，可实现超薄电池储能系统高度尺寸，有效降低电动车的车高和风阻，提高车内空间舒适度；本方案中多个电芯布置为两排，且冷却板延伸置于两排电芯之间，将电芯发热交换至冷却板，并由冷却板将热量带走；同时，沿冷却板的延伸方向，多个热失控防护板间隔设置在成排布置的相邻电芯之间，以分隔形成相应的电芯安装空间。

如此设置，本方案热扩散路径的主要界面为电芯的侧面，可大幅度减缓热蔓延的速度。另外，采用本方案的平放模组方案，电芯防爆阀位于侧面，电芯热失控开阀后，热量直接冲击电池储能系统下壳体，结合电芯间弹性材料和热失控防护板的配合设计，可实现彻底隔绝电芯间的热失控蔓延。

在本实用新型的可选方案中，电芯的底部与冷却板之间具有电芯导热胶层，能够快速将电芯发热交换至冷却板，并由冷却板将热量带走，可获得良好的换热效果。

在本实用新型的另一可选方案中，壳体包括相适配的上壳体和下壳体，模组组件内置于下壳体内，上壳体与模组组件之间设置有上压板，整体上便于进行组装操作，且通过上压板实现电芯模组的压紧，结构稳定可靠。进一步地，可以将胶体涂覆在下壳体的底板表面，各模组组件装配至下壳体后，胶体受模组组件的挤压覆于两者之间，形成底部胶层；同时，可以将胶体涂覆在模组组件上表面，上压板与下壳体组装到位后，胶体受上压板的挤压覆于两者之间，形成顶部胶层。胶体固化后，实现模组组件可靠组装固定，以及换热能力。

在本实用新型的又一可选方案中，下壳体可以配置为多个，多个下壳体具有不同高度尺寸，且可择一与上壳体相适配；每个下壳体上的安装支脚的固定安装面，距离上壳体的高度尺寸一致。如此设置，保证在整车安装固定界面统一，实现同一车型兼容互换不同高度的电池包，同时实现不同车型间电池包的兼容互换，能够匹配不同使用场景的需求。

附图说明

图1为本申请实施例中所述的一种集成电池储能系统的整体结构示意图；

图2为图1中所示集成电池储能系统的装配爆炸图；

图3为本申请实施例中所述的一种模组组件的组装关系示意图；

图4为本申请实施例中所述的一种电芯与冷却板的组装关系示意图；

图5为图3中所示模组组件的热扩散路径示意图；

图6为本申请实施例中所述三种不同高度尺寸的集成电池储能系统的关系示意图；

图7分别示出图6中所示三种集成电池储能系统高庹尺寸示意图；

图8本申请实施例提供的一种安装支脚的结构示意图。

图中：

壳体10、上壳体11、下壳体12、下壳体12a、下壳体12b、下壳体12c、安装支脚13、固定安装面131、模组组件20、电芯21、冷却板22、热失控防护板23、绝缘膜24、约束端板25、电芯导热胶层26、铜排27、上压板30、顶部胶层40、模组组件20、底部胶层50、电气组件60。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参见图1和图2，其中，图1为本实施方式所述的一种集成电池储能系统的整体结构示意图，图2为图1中所示集成电池储能系统的装配爆炸图。

该集成电池储能系统将多个模组组件20集成配置在壳体10中。不失一般性，图中以配置在壳体内的三个模组组件20为例进行示意，应当理解，基于电池续航里程的不同，系统内所集成的模组组件20数量可以根据需要进行确定。

如图1所示，本实施方案中的壳体10包括相适配的上壳体11和下壳体12。结合图2所示，三个模组组件20依次布置在壳体中，整体集成度较高。

其中，由上至下依次为上壳体11、上压板30、顶部胶层40、模组组件20、底部胶层50和下壳体12。具体来说，可以将胶体涂覆在下壳体12的底板表面，各模组组件20装配至下壳体12后，胶体受模组组件20的挤压覆于两者之间，形成底部胶层50；同时，可以将胶体涂覆在模组组件20上表面，上压板30与下壳体12组装到位后，胶体受上压板30的挤压覆于两者之间，形成顶部胶层40。胶体固化后，实现模组组件20可靠组装固定，以及换热能力。

同时，电气组件60配置在下壳体12的端侧，以与各模组组件20建立电气连接关系。可以理解的是，电气连接的功能实现非本申请的核心发明点所在，且可以采用现有技术实现，故不再赘述。

本实施方案中，模组组件20内集成有电芯21和冷却板22。请一并参见图2和图3，其中，图3为本实施方案中所述模组组件的组装关系示意图。

其中，模组组件20包括多个阵列布置的电芯21、冷却板22、热失控防护板23、绝缘膜24和约束端板25。

本实施方案中，各电芯21呈平放状态布置，也即电芯21的大面依次阵列平躺布置，以实现超薄电池储能系统高度尺寸。在此基础上，能够有效降低电动车的车高和风阻，提高车内空间舒适度，解决电动车高度方向上的设计难点。例如但不限于，图中所示的两排九列平躺模组方案。在其他具体实现中，每个模组组件20的电芯21数量，可以根据产品总体设计要求进行确定和布置；也就是说，可根据不同使用场景的需求，对模组组件20的数量和单个模组组件20内的电芯21数量进行增减组合。

冷却板22设置在两排电芯21之间，两排电芯21的极柱侧相背设置，也即位于远离冷却板22的一侧，两排电芯21的底部相向设置，也即位于与冷却板22相邻的一侧。冷却板22与各电芯21之间覆有导热结构胶，并形成电芯导热胶层26，以快速将电芯发热交换至冷却板22，并由冷却板22将热量带走，可获得良好的换热效果。具体地，该冷却板22可以为水冷板，内部具有与冷却系统连通的内置流道(图中未示出)，冷却液在冷却板22的内置流道中流动实现热量交换，热量通过冷却板出水口流出，实现对电芯21冷却的散热。具有换热效率高、成本低的特点。

各电芯21呈平放状态布置，且沿冷却板22的延伸方向，多个热失控防护板23依次间隔设置，以分隔形成相应的电芯21安装空间，也即形成图3中所示的两排九列电芯安装位置。本实施方案中，模组组件20采用双层平放式电芯21设计，电芯21极柱朝向下壳体12侧部的纵梁，并通过相应侧的铜排27建立相应的电连接关系，电芯21底部与冷却板22通过电芯导热胶层26粘接固定。请一并参见图4，该图示出了本实施方案中的电芯与冷却板的组装关系示意图。

相较于传统立式模组方案，其热扩散路径的界面为大面，蔓延速度较快；而本实施方案采用平躺模组方案后，减少了大面扩散界面，请一并参见图5，该图示出了模组组件的热扩散路径示意图；本方案的热扩散路径的主要界面为电芯21的侧面，可大幅度减缓热蔓延的速度。

另外，传统立式模组方案电芯防爆阀位于上部，电芯热失控开阀后，热量会直接冲击甚至烧穿电池储能系统上壳体，难以实现热失控扩散后的长久防护，而采用本方案的平放模组方案，电芯防爆阀位于侧面，电芯热失控开阀后，热量直接冲击电池储能系统下壳体，结合电芯间弹性材料和热失控防护板的配合设计，可实现彻底隔绝电芯间的热失控蔓延。

换言之，发生热失控时，对于下层电芯来说，热蔓延方向为电芯的上下及左右四个面：向上会传递至上层电芯，向下会传递至下壳体底板，传递路径被阻隔；同时，因热失控防护板的存在作用，向左、右面传递时热量传递会被阻断。对于上层电芯来说，热蔓延同为上下左右四个方向：热量沿上面传递会被上压板阻断，向下会传递至下层电芯，向左、右传递会受热失控防护板作用而阻断传递路径。整体上，本实施方案将热失控防护设计集成在模组组件20内部和Pack内部，通过减小电芯21间热扩散路径和Pack层级提供充足的排烟通道设计，共同为热失控无蔓延提供实现手段。

这里，所使用的上下、左右等方位词是以图中所示构件姿态定义的，以清楚表达构件及结构之间相对位置关系。应当理解，上述方位词的使用并未构成对本方案请求保护的集成电池储能系统构成实质性限制。

其中，约束端板25用于连接焊接电芯的铝巴与输出极的铜排27，并实现电芯与下壳体12的绝缘。具体地，该约束端板25侧边铝巴与电芯21极柱焊接，约束端板25大面内侧与电芯侧面通过泡绵相连接，同时在模组组件20的两侧分别配置有绝缘膜24。

在其他具体实现中，上述绝缘关系也可以采用其他材料实现。

基于前述模组组件20的基础结构设计，可以进一步进行电池兼容性的扩展。具体来说，通过共用一种上壳体11和不同高度的下壳体12，基于相应高度尺寸的下壳体12，可适配不同厚度尺寸的电芯。例如但不限于图6中所示的三种尺寸形态。

请一并参见图图6和图7，其中，图6分别示出了三种不同高度尺寸的集成电池储能系统示意图，图7分别示出图6中所示三种集成电池储能系统高庹尺寸示意图。

三种集成电池储能系统共用相同的上壳体11，并分别配置不同高度尺寸的下壳体。具体来说，集成电池储能系统A配置有下壳体12a，高度尺寸为a；集成电池储能系统B配置有下壳体12b，高度尺寸为b；集成电池储能系统C配置有下壳体12c，高度尺寸为c，并由此适配三种厚度尺寸的电芯，形成三种不同高度的电池储能系统。也就是说，基于三个结构尺寸的下壳体，可择一与上壳体11组装适配。

在具体实现中，电芯21的厚度可以为25mm～60mm范围，Pack高度可以为70mm～130mm。

同时，下壳体12a、下壳体12b和下壳体12c上均配置有相同的安装支脚13，请一并参见图8，该图为本申请实施例提供的一种安装支脚的结构示意图。

结合图6和图7所示，在下壳体12a、下壳体12b和下壳体12c上，安装支脚13距离相应下壳体的上表面的尺寸相同，以便电池下壳体的固定安装面131至上壳体的高度尺寸一致，保证在整车安装固定界面统一，实现同一车型兼容互换三种高度的电池包，同时实现不同车型间电池包的兼容互换。

需要说明的是，图中以三种高度尺寸下壳体形成集成电池储能系统进行示意，在具体实现中，实际下壳体的高度尺寸系列可以根据需要进行配置，这里不再赘述。在实际应用中，本实施方式提供的集成电池储能系统可单独使用，也可根据功能需要替换不同功能的电气组件使用。

除前述集成电池储能系统，本实施方案还提供一种汽车，该汽车包括前述描述的集成电池储能系统。该汽车可以为纯电动汽车，也可以为混合动力汽车。

应当理解，该汽车其他功能构成的具体实现非本申请的核心发明点所在，本领域技术人员能够基于现有技术实现，本文不再赘述。

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

Claims (10)

1.一种集成电池储能系统，其特征在于，包括壳体和设置在所述壳体内的模组组件；

所述模组组件包括多个平放的电芯、冷却板和多个热失控防护板，多个所述电芯布置为两排，所述冷却板延伸置于两排所述电芯之间，且两排所述电芯的极柱侧相背设置，两排所述电芯的底部相向设置；沿所述冷却板的延伸方向，多个所述热失控防护板间隔设置在成排布置的相邻所述电芯之间。

2.根据权利要求1所述的集成电池储能系统，其特征在于，所述模组组件还包括铜排、绝缘膜和约束端板，两排所述电芯的极柱侧分别设置有所述铜排且电连接，两个所述铜排的外侧分别设置有所述绝缘膜，两排所述电芯的成排布置方向的两端侧分别设置有所述约束端板，且所述约束端板与位于端侧所述电芯之间绝缘设置。

3.根据权利要求1所述的集成电池储能系统，其特征在于，所述电芯的底部与所述冷却板之间具有电芯导热胶层。

4.根据权利要求1所述的集成电池储能系统，其特征在于，所述模组组件内的两排所述电芯布置为上下贴合的两层。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的集成电池储能系统，其特征在于，所述壳体包括相适配的上壳体和下壳体，所述模组组件内置于所述下壳体内，所述上壳体与所述模组组件之间设置有上压板。

6.根据权利要求5所述的集成电池储能系统，其特征在于，所述上压板与所述模组组件之间具有顶部胶层，所述模组组件与所述下壳体之间具有底部胶层。

7.根据权利要求6所述的集成电池储能系统，其特征在于，所述下壳体上设置用于组装固定的安装支脚，所述安装支脚包括固定安装面；所述下壳体配置为多个，多个所述下壳体具有不同高度尺寸，且可择一与所述上壳体相适配；每个所述下壳体上的所述安装支脚的固定安装面，距离所述上壳体的高度尺寸一致。

8.根据权利要求1所述的集成电池储能系统，其特征在于，所述模组组件设置为多组，且并行布置在所述壳体中。

9.根据权利要求1所述的集成电池储能系统，其特征在于，所述冷却板为具有内置流道，且所述内置流道用于与外部冷却系统循环连接。

10.一种汽车，包括电池储能系统，其特征在于，所述电池储能系统采用权利要求1至9中任一项所述的集成电池储能系统。