CN220400842U - 电池模块、电池包及用电设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池模块、电池包及用电设备。电池模块包括至少两个沿第一方向并排设置的电池单元，电池单元包括沿第二方向串联设置的多个电芯组；电芯组包括沿第一方向堆叠的两个电芯单体，电芯单体包括从其相对设置的两个端面伸出的极耳，且位于电池模块同一端的极耳的极性相同；电池模块还包括：第一电连接件，与位于电池单元端部的所述极耳电连接；跨接汇流排，与电池单元中相邻的两个电芯组中相对设置的所述极耳电连接；采样汇流排，与电池模块中沿第一方向排列的所述跨接汇流排电连接。本申请使得多个电芯单体能够有序堆叠，排布更为优化，利于提高电池包的能量密度；同时电芯的极耳与第一电连接件或者跨接汇流排电连接，利于简化工艺。

Description

电池模块、电池包及用电设备

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块、电池包及用电设备。

背景技术

随着用户对电动汽车续航里程需求的提升，电池包在朝着高比能的方向发展，在现有的几种电芯类型中，软包电芯凭借着高能量密度的优势，越来越受到广泛的关注，如何对软包电芯进行排布，以获得更高的整包能量密度，是一个很重要的研究方向。在专利CN218997019U中提出了一种软包电芯组件及电池包，但该专利中的软包电池之间的电连接形式仍存在一定缺陷，例如将多个电芯的极耳电连接于同一个汇流排的功能面上时，工艺较为复杂，当采用焊接的方式时，会造成过大的激光焊接功率，造成成本升高。

发明内容

基于此，本申请提供一种电池模块、电池包及用电设备，以解决或至少改善上述背景技术中提及的问题。

一方面，本申请提供一种电池模块，包括至少两个沿第一方向并排设置的电池单元，所述电池单元包括沿第二方向串联设置的多个电芯组；所述电芯组包括沿第一方向堆叠的两个电芯单体，所述电芯单体包括从其相对设置的两个端面伸出的极耳，且位于所述电池模块同一端的所述极耳的极性相同；所述电池模块还包括：第一电连接件，与位于所述电池单元端部的所述极耳电连接；跨接汇流排，与所述电池单元中相邻的两个电芯组中相对设置的所述极耳电连接；采样汇流排，与所述电池模块中沿所述第一方向排列的所述跨接汇流排电连接。

通过第一电连接件、跨接汇流排以及采样汇流排将多个电芯单体进行了串并联，使其能够有序堆叠，排布更为优化，利于提高电池包的能量密度。同时，本申请中，每个电芯组具有两个电芯，电芯的极耳与第一电连接件或者跨接汇流排电连接，利于简化工艺，当采用焊接方式时，能够减小激光焊接功率，简化工艺流程，节省成本。

进一步地，所述第一电连接件包括本体以及从所述本体的两侧沿第二方向延伸的极耳连接板，所述极耳连接板与所述位于电池单元端部的所述极耳电连接；所述第二方向垂直于所述第一方向。

进一步地，所述跨接汇流排包括跨接部以及从所述跨接部的两侧沿第三方向延伸的连接部，所述连接部与所述电池单元中相邻的两个电芯组中相对设置的所述极耳电连接；所述第三方向垂直于所述第一方向，且垂直于所述第二方向。

进一步地，所述采样汇流排包括采样部以及设置于所述采样部上的接合部，所述接合部与所述跨接部电连接。

进一步地，所述跨接汇流排包括第一跨接汇流排和第二跨接汇流排；所述第一跨接汇流排包括第一跨接部以及从所述第一跨接部的两侧沿第三方向延伸的第一连接部；所述第二跨接汇流排包括第二跨接部以及从所述第二跨接部的两侧沿第三方向延伸的第二连接部；所述第一连接部所在平面和所述第二连接部所在平面均与所述第二方向平行；在所述第一方向上，所述第一连接部的宽度大于所述第二连接部的宽度。

进一步地，所述第一连接部上还设置有减重缺口。

进一步地，所述采样汇流排包括第一采样汇流排和第二采样汇流排；所述第一采样汇流排包括第一采样部以及设置于所述第一采样部上的第一接合部；所述第二采样汇流排包括第二采样部以及设置于所述第二采样部上的第二接合部；所述第一采样部和所述第二采样部均在水平面内延伸且位于同一水平高度。

另一方面，本申请还提供一种电池包，包括多个沿第一方向并排设置的电池模块，所述电池模块为如上任一方案所述的电池模块，相邻两个所述电池模块的同一端的极性相反；第二电连接件，相邻的两个所述电池模块通过所述第二电连接件电连接。

进一步地，电池包还包括冷板，所述冷板设置于相邻的所述电池单元之间，所述冷板与所述电池单元中电芯单体的第一侧面接触，所述第一侧面为电芯单体各个面中表面积最大的面。

进一步地，所述第二电连接件采用柔性材料制成，且所述第二电连接件包括依次间隔设置的巴片连接部和拱形部；所述巴片连接部与所述第一电连接件电连接，所述拱形部与所述冷板的位置相对设置。

最后，本申请还提供一种用电设备，所述用电设备包括如上所述的电池包。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本申请实施例的电池模块的结构示意图。

图2为本申请实施例的电池模块的爆炸图。

图3为本申请实施例的第一电连接件的结构示意图。

图4为本申请实施例的跨接汇流排的结构示意图。

图5为本申请实施例的采样汇流排的结构示意图。

图6为本申请的实施例的电池包内相邻电池模块电连接的结构示意图。

图7为图6中A处的局部放大图且展示了爆炸图。

图8为本申请的实施例的第二电连接件的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语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，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，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参见图1、图2，提供了一种电池模块，包括至少两个沿第一方向并排设置的电池单元100，电池单元100包括沿第二方向串联设置的多个电芯组110；电芯组110包括沿第一方向堆叠的两个电芯单体111，电芯单体111包括从其相对设置的两个端面伸出的极耳112，且位于电池模块同一端的极耳112的极性相同。

示例性的，本实施例中的电池模块包括两个沿第一方向并排设置的电池单元100，当然在其他的一些实施例中，电池单元100的数量也可以为三个、四个或更多个。每个电池单元100示例性地包括四个电芯组110，而在其他的一些实施例中，每个电池单元100包括两个或三个或五个或更多个电芯组110。而每个电芯单体111包括在第一方向上相对设置的两个第一侧面，在第二方向上相对设置的两个端面，以及在第三方向上相对设置的两个第二侧面，电芯单体111的两个极耳112分别从两个端面伸出，其中一个为正极耳，另一个为负极耳；此外，本实施例中，电芯单体111的第一侧面为各个面中表面积最大的面。极耳112从电池单体的端面伸出，示例性的，极耳112沿所述第二方向延伸，极耳112所在的平面与第一侧面重合或平行。

继续参见图2，电池模块还包括：第一电连接件200，与位于电池单元100端部的极耳112电连接；跨接汇流排300，与电池单元100中相邻的两个电芯组110中相对设置的极耳112电连接，即跨接汇流排300将相邻的两个电芯组110串联；采样汇流排400，与电池模块中沿所述第一方向排列的跨接汇流排300电连接。

具体的，电池单元100包括两个第一电连接件200，分别设置于电池单元100的两端，每个第一电连接件200与位于电池单元100端部的两个极耳112电连接，例如通过焊接的方式实现电连接；而位于电池单元100中间的极耳112与跨接汇流排300电连接，即每个跨接汇流排300电连接相邻的两个电芯组110中相对设置的四个极耳112，例如通过焊接的方式实现电连接。由此，通过第一电连接件200和跨接汇流排300将位于电池单元100端部的电芯组110中的两个电芯单体111并联，通过跨接汇流排300将位于电池单元100中间的电芯组110中的两个电芯单体111并联，并将电池单元100中相邻的两个电芯组110进行了串联，由此构成一个2PnS的电池单元100，其中n为2、3、4、5、6等，示例性的，参见图1和图2，n为4，即构成了2P4S的电池单元100，该2P4S的电池单元100具有两个第一电连接件200和三个跨接汇流排300。此外，采样汇流排400与电池模块中沿所述第一方向排列的跨接汇流排300电连接，例如通过焊接的方式实现电连接；示例性的，参见图1和图2，电池模块具有两个电池单元100，因此在第一方向排列设置有两个跨接汇流排300，采样汇流排400将该两个跨接汇流排300电连接。具体的，当电池单元100为2P4S时，则具有三组沿第一方向排列的跨接汇流排300，因此相应的具有三个采样汇流排400。当然在其他的一些实施例中，电池模块具有m个沿第一方向排列的电池单元100，例如m为3、4、5、6等，这种情况下，也只需保证采样汇流排400与电池模块中沿所述第一方向排列的m个跨接汇流排300电连接即可。通过采样汇流排400将m个电池单元100进行并联，从而构成2mPnS的电池模块。在本实施例中，m＝2，n＝4，因此构成4P4S的电池模块。

由此，本申请中通过第一电连接件200、跨接汇流排300以及采样汇流排400将多个电芯单体111进行了串并联，使其能够有序堆叠，排布更为优化，利于提高电池包的能量密度。同时，本申请中，每个电芯组110具有两个电芯，电芯的极耳112与第一电连接件200或者跨接汇流排300电连接，利于简化工艺，当采用焊接方式时，能够减小激光焊接功率，简化工艺流程，节省成本。

参见图2，图3，第一电连接件200包括本体210以及从本体210的两侧沿第二方向延伸的极耳连接板220，极耳连接板220与位于电池单元100端部的极耳112电连接；所述第二方向垂直于所述第一方向。由此，由于极耳112从电芯单体111的端面伸出，并且第一电连接件200包括两个极耳连接板220，因此位于电池单元100端部的两个极耳112对应于上述两个极耳连接板220，每个极耳112电连接于第一电连接件200一侧的极耳连接板220，由此极耳无需弯折即可与极耳连接板220电连接，例如焊接，因此无需开发折弯工装，简化了工序。进一步地，极耳112沿所述第二方向延伸并焊接于极耳连接板220，能够进一步减小对极耳的拉扯力，提高电芯的性能。

参见图2，图4，跨接汇流排300包括跨接部310以及从跨接部310的两侧沿第三方向延伸的连接部320，连接部320与电池单元100中相邻的两个电芯组110中相对设置的极耳112电连接；所述第三方向垂直于所述第一方向，且垂直于所述第二方向。由此，由于跨接汇流排300位于相邻的两个电芯组110之间，因此跨接汇流排300上的两个连接部320将相邻的两个电芯组110的且位于电池单元100中间的相对设置的四个极耳112电连接，即每个连接部320电连接在第二方向上相邻的两个极耳112。示例性的，连接部320所在的平面与第二方向平行，由此极耳无需弯折即可与连接部320电连接，例如焊接，因此无需开发折弯工装，简化了工序。进一步地，极耳112沿所述第二方向延伸并焊接于连接部320，能够进一步减小对极耳的拉扯力，提高电芯的性能。

参见图2，图5，采样汇流排400包括采样部410以及设置于采样部410上的接合部420，接合部420与沿所述第一方向排列的跨接汇流排300上的跨接部310电连接。由此，通过采样汇流排400将多个跨接汇流排300电连接，进而实现了多个电池单元100的并联。在本实施例中，电池模块具有两个沿第一方向排列的电池单元100，因此采样汇流排400包括采样部410以及设置于采样部410两侧的两个接合部420，两个接合部420分别与两个沿所述第一方向排列的跨接汇流排300上的跨接部310电连接。示例性的，接合部420和跨接部310均位于水平面内，通过将接合部420和跨接部310焊接，从而实现两者之间的电连接。此外，采样部410也可位于水平面内，从而利于采样部410焊接镍片并进行电芯电压的采样。可以理解的是，在其他的一些实施例中，例如当电池模块具有m个沿第一方向排列的电池单元100时，例如m为3、4、5、6等，可相应的设计采样汇流排400及对应的采样部410和接合部420，其中采样部主要用于电压采样，并且可设置m个接合部以电连接m个沿第一方向排列的跨接汇流排300上的跨接部310即可，其不脱离本申请的实质。

继续参见图2，图4，跨接汇流排300包括第一跨接汇流排300a和第二跨接汇流排300b；第一跨接汇流排300a包括第一跨接部310a以及从第一跨接部310a的两侧沿第三方向延伸的第一连接部320a；第二跨接汇流排300b包括第二跨接部310b以及从第二跨接部310b的两侧沿第三方向延伸的第二连接部320b；第一连接部320a所在的平面和第二连接部320b所在的平面均与第二方向平行，在所述第二方向上，第一连接部320a的宽度大于第二连接部320b的宽度。

本实施例中，将跨接汇流排300设置为包含两种不同的类型，以适用于电池模块在电池包内的安装。例如当电池包的底板上设置有横梁或纵梁或其他间隔件时，第一跨接汇流排300a可设置在对应于横梁或纵梁或间隔件的位置处，由于第一连接部320a具有更大的宽度，因此可避免与横梁或纵梁或间隔件发生干涉。当然可以理解的时，在其他的一些实施例中，跨接汇流排300可仅包括第一跨接汇流排300a或第二跨接汇流排300b，其不脱离本申请的实质。

进一步地，第一连接部320a上还设置有减重缺口321a，用于减轻第一跨接汇流排300a的重量。

继续参见图2，图5，采样汇流排400包括第一采样汇流排400a和第二采样汇流排400b；第一采样汇流排400a包括第一采样部410a以及设置于第一采样部410a上的第一接合部420a；第二采样汇流排400b包括第二采样部410b以及设置于第二采样部410b上的第二接合部420b；第一采样部410a和第二采样部410b均在水平面内延伸且位于同一水平高度。上述第一采样汇流排400a与第一跨接汇流排300a电连接，第二采样汇流排400b与第二跨接汇流排300b电连接，并且将第一采样部410a和第二采样部410b设置为均在水平面内延伸且位于同一水平高度，从而利于不同位置镍片的焊接并进行电压采样，简化了工艺。

现参见图6、图7和图8，本申请还提供一种电池包，包括多个沿第一方向并排设置的电池模块，相邻两个电池模块的同一端的极性相反；第二电连接件500，相邻的两个电池模块通过第二电连接件500电连接，从而实现了串联。在本实施例中，示出了两个电池模块，每个电池模块包括两个电池单元100，即共示出了四个电池单元100，定义依次排列的四个电池单元100分别为第一电池单元、第二电池单元、第三电池单元和第四电池单元，其中第一电池单元和第二电池单元构成第一电池模块，第三电池单元和第四电池单元构成第二电池模块；其中第一电池模块和第二电池模块的同一端的极性相反，例如参见图7示出的电池模块的端部中，位于第一电池单元和第二电池单元端部的极耳均为正极耳，位于第三电池单元和第四电池单元端部的极耳均为负极耳；或者，位于第一电池单元和第二电池单元端部的极耳均为负极耳，位于第三电池单元和第四电池单元端部的极耳均为正极耳。第二电连接件500将相邻的两个电池模块串联。示例性的，继续参见图6和图7，第二电连接件500与四个电池单元100中的同一端的四个第一电连接件200电连接，由于第一电池模块和第二电池模块的同一端的极性相反，因此可认为第二电连接件500将第一电池单元和第二电池单元并联，将第三电池单元和第四电池单元并联，再将两者串接。由此，通过设置多个第二电连接件500，可将电池包内的多个电池模块全部串联。当然，可以理解的是，多个第二电连接件500依次设置在电池模块的两端，以三个依次排列的电池模块为例，第一电池模块和第二电池模块的第一端通过一个第二电连接件500串联，第二电池模块和第三电池模块的第二端通过一个第二电连接件500串联，由此通过两个第二电连接件500实现了上述三个电池模块的串联，以此重复，即可实现电池包内所有电池模块的串联。

进一步的，电池包还包括冷板600，冷板600设置于相邻的电池单元100之间，冷板600与电池单元100中电芯单体111的第一侧面接触。由此实现了对电池单元中电芯单体的热管理，并且冷板与电芯单体中面积最大的第一侧面接触，增大了换热面积，提高了热管理的效率。此外，由于每个电池单元100的电芯组110中仅有两个电芯单体111，因此上述冷板的设置使得每个电芯单体111的其中一个第一侧面均与冷板接触并换热，进而提高了电池包内电芯单体的均温性。

继续参见图7和图8，进一步地，第二电连接件500采用柔性材料制成，且第二电连接件500包括依次间隔设置的巴片连接部510和拱形部520；巴片连接部510与第一电连接件200连接，拱形部520与冷板600的位置相对设置。具体的，巴片连接部510与第一电连接件200焊接。由此，柔性的拱形部510可吸收电池单元100在电池包内堆叠时的公差以及由于电芯膨胀而产生的错位，提高了电连接的稳定性和安全性。并且，上述第二电连接件500与第一电连接件200电连接，进而与电芯单体的极耳实现电连接，整个电连接方式无需在第一电连接件200和第二电连接件500上开槽，从而提高了电连接件的过流能力。示例性的，第二电连接件500选用1060-O态铝板。

最后，本申请还提供一种用电设备，用电设备包括如上所述的电池包。例如用电设备为电动汽车或储能设备等。

以上所述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 (11)

1.一种电池模块，其特征在于，包括至少两个沿第一方向并排设置的电池单元，所述电池单元包括沿第二方向串联设置的多个电芯组；所述电芯组包括沿第一方向堆叠的两个电芯单体，所述电芯单体包括从其相对设置的两个端面伸出的极耳，且位于所述电池模块同一端的所述极耳的极性相同；

所述电池模块还包括：

第一电连接件，与位于所述电池单元端部的所述极耳电连接；

跨接汇流排，与所述电池单元中相邻的两个电芯组中相对设置的所述极耳电连接；

采样汇流排，与所述电池模块中沿所述第一方向排列的所述跨接汇流排电连接。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述第一电连接件包括本体以及从所述本体的两侧沿第二方向延伸的极耳连接板，所述极耳连接板与所述位于电池单元端部的所述极耳电连接；所述第二方向垂直于所述第一方向。

3.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述跨接汇流排包括跨接部以及从所述跨接部的两侧沿第三方向延伸的连接部，所述连接部与所述电池单元中相邻的两个电芯组中相对设置的所述极耳电连接；所述第三方向垂直于所述第一方向，且垂直于所述第二方向。

4.根据权利要求3所述的电池模块，其特征在于，所述采样汇流排包括采样部以及设置于所述采样部上的接合部，所述接合部与所述跨接部电连接。

5.根据权利要求4所述的电池模块，其特征在于，所述跨接汇流排包括第一跨接汇流排和第二跨接汇流排；所述第一跨接汇流排包括第一跨接部以及从所述第一跨接部的两侧沿第三方向延伸的第一连接部；所述第二跨接汇流排包括第二跨接部以及从所述第二跨接部的两侧沿第三方向延伸的第二连接部；

所述第一连接部所在平面和所述第二连接部所在平面均与所述第二方向平行；在所述第一方向上，所述第一连接部的宽度大于所述第二连接部的宽度。

6.根据权利要求5所述的电池模块，其特征在于，所述第一连接部上还设置有减重缺口。

7.根据权利要求5所述的电池模块，其特征在于，所述采样汇流排包括第一采样汇流排和第二采样汇流排；所述第一采样汇流排包括第一采样部以及设置于所述第一采样部上的第一接合部；所述第二采样汇流排包括第二采样部以及设置于所述第二采样部上的第二接合部；

所述第一采样部和所述第二采样部均在水平面内延伸且位于同一水平高度。

8.一种电池包，其特征在于，包括多个沿第一方向并排设置的电池模块，所述电池模块为如权利要求1-7中任一项所述的电池模块，相邻两个所述电池模块的同一端的极性相反；

第二电连接件，相邻的两个所述电池模块通过所述第二电连接件电连接。

9.根据权利要求8所述的电池包，其特征在于，还包括冷板，所述冷板设置于相邻的所述电池单元之间，

所述冷板与所述电池单元中电芯单体的第一侧面接触，所述第一侧面为电芯单体各个面中表面积最大的面。

10.根据权利要求9所述的电池包，其特征在于，所述第二电连接件采用柔性材料制成，且所述第二电连接件包括依次间隔设置的巴片连接部和拱形部；所述巴片连接部与所述第一电连接件电连接，所述拱形部与所述冷板的位置相对设置。

11.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括如权利要求8-10中任一项所述的电池包。