CN220774482U - 电池包以及用电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，具体提供一种电池包以及用电装置。为解决现有的电池包为达到预期的能量密度而增加电池单体的厚度，导致电池单体散热较差，电池内部温度过高易造成危险的问题，本实用新型的电池包包括箱体；多个电池单体，设置于箱体内且沿第一方向排列；以及热管理构件，沿第二方向延伸且设置于相邻的两个电池单体之间；沿第一方向，电池单体的厚度H1与电池单体在厚度方向的导热率λ满足1≤H1/λ≤50mm/W/(m·K)，在满足上述公式的前提下，可以根据实际的需要选择电池单体的厚度，并且根据电池单体的厚度制定电池单体的导热率，当电池单体的厚度较大时，则将电池单体的导热率制定的比较高以达到更好的导热效果，从而解决了现有的问题。

Description

电池包以及用电装置

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体提供一种电池包以及用电装置。

背景技术

随着新能源汽车的快速发展，对电池续航里程以及安全性提出了更严苛的要求，越来越高的能量密度的电池单体设计、电池包布置方案是项目发展的主要方向，当前电动汽车续航里程制约电动汽车的推广和发展，高能量密度的电池包可以实现更长的续航里程，电动乘用车和电动专用车对一次性充电续航里程的要求越来越高，在目前电池技术没有质的突破之前，要增大续航里程就必须做高能量密度的电池包。

在此背景下，现有的电池包通过增大电池单体的厚度来提升电池包的能量密度，但是这样就会导致电池单体内部的散热较差，电池内部温度过高易造成危险的问题。

相应地，本领域需要一种新的电池包以及用电装置来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述技术问题，即，解决现有的电池包为达到预期的能量密度而增加电池单体的厚度，导致电池单体散热较差，电池内部温度过高易造成危险的问题。

在第一方面，本实用新型提供一种电池包，包括：箱体；多个电池单体，设置于箱体内且沿第一方向排列；以及热管理构件，沿第二方向延伸且设置于相邻的两个电池单体之间；沿第一方向，电池单体的厚度H1与电池单体在厚度方向的导热率λ满足1≤H1/λ≤50mm/W/(m·K)。

在上述电池包的具体实施方式中，所述电池单体包括第一壁，所述第一壁是所述电池单体的表面积最大的壁，所述热管理构件设置于相邻的两个所述电池单体的所述第一壁之间。

在上述电池包的具体实施方式中，所述电池包还包括多个沿所述第二方向排列的电池单体，所述热管理构件一体成型或者所述热管理构件包括多个连接的热管理单元。

在上述电池包的具体实施方式中，在垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向上，所述热管理构件的高度H2满足：2≤H2≤25cm；所述热管理构件包括两个导热板，所述两个导热板之间设置有通道，在所述第一方向上，所述导热板的壁厚H3与所述通道的尺寸H4满足：0.01≤H3/H4≤10。

在上述电池包的具体实施方式中，所述热管理构件的高度H2满足：8≤H2≤15cm，所述导热板的壁厚H3与所述通道的尺寸H4满足：0.05≤H3/H4≤5。

在上述电池包的具体实施方式中，所述电池单体和所述热管理构件重叠的区域为换热面积S1，所述电池单体的容量Q与所述换热面积S1满足：0.1≤Q/S1≤5Ah/cm²。

在上述电池包的具体实施方式中，所述电池单体的容量Q与所述换热面积S1满足：0.5≤Q/S1≤3Ah/cm²。

在上述电池包的具体实施方式中，所述电池单体的容量Q和所述通道的尺寸H4满足：20≤Q/H4≤80Ah/mm。

在上述电池包的具体实施方式中，在所述第一方向上，所述电池单体的厚度H1和所述热管理构件的厚度H5满足：3.7≤H1/H5≤15，所述电池单体的厚度H1和所述热管理构件的高度H2满足：0.1≤H1/H2≤2。

此外，本实用新型还提供一种用电装置，包括上述技术方案中任一项所述的电池包。

为了避免当电池单体的厚度较大时，如果电池单体内部的热量从电池单体的内部传导到端部的导热效率不高，容易导致电池单体内部温度过高造成危险的情况，本实用新型提出了上述实施方式，在采用上述实施方式的情况下，电池单体的厚度H1能够与电池单体在厚度方向的导热率λ满足在1≤H1/λ≤50mm/W/(m·K)的范围内，从而当根据电池包实际能量密度的需要选定了电池单体的厚度时，只需要在上述范围内制定出电池单体在厚度方向上的导热率，即可满足电池单体内部的热传导需求，具体地，通过公式可知，电池单体的厚度越大，在厚度方向上的导热率也会相应调大，从而在选定了电池单体的厚度后，通过改变电池单体内不同组成材质的占比来调整电池单体的导热率，并使电池单体的厚度和导热率的比值满足上述公式所限定的范围，这样一来，既满足了电池单体对能量密度的需求，也满足了电池单体内部的导热需求，从而解决了现有的电池包为达到预期的能量密度而增加电池单体的厚度，导致电池单体散热较差，电池内部温度过高易造成危险的问题。

附图说明

下面结合附图来描述本实用新型的可选实施方式，附图中：

图1是本实用新型的电池包的整体结构示意图；

图2是本实用新型的热管理构件的结构示意图；

图3是本实用新型的热管理构件的截面图，其中图3是图2中的A-A处。

附图标记列表：

1-电池包；

12-电池单体；121-第一壁；

13-热管理构件；131-导热板；132-通道；

14-弹性件；

15-电池组。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的可选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

首先对现有的电池包存在的问题进行介绍。

现有的电池包为了满足对能量密度的需求，即，电池的平均单位体积或质量所释放出的电能，往往是通过增大电池单体的厚度来提升电池包的能量密度，但是这样一来，电池内部产生的热量从电池的内部传导到端部的效率就会降低，从而使热量在电池的内部累积，容易出现电池内部温度过高易造成危险的问题，因此，为了同时保证电池的能量密度和冷却能力，本实用新型提出了以下技术方案。

参照图1，为解决现有的电池包1为达到预期的能量密度而增加电池单体12的厚度，导致电池单体12散热较差，电池内部温度过高易造成危险的问题，本实用新型的电池包1包括箱体(图中未示出)和多个电池单体12，多个电池单体12设置在箱体内并且沿着第一方向排列，本实用新型的电池包1还包括热管理构件13，热管理构件13沿第二方向延伸并且设置于相邻的两个电池单体12之间，沿着第一方向，电池单体12的厚度H1与电池单体12在厚度方向上的导热率λ满足1≤H1/λ≤50mm/W/(m·K)。

在采用上述实施方式的情况下，通过公式可知，电池单体12的厚度越大，在厚度方向上的导热率也会相应调大，从而在选定了电池单体12的厚度后，通过改变电池单体12内不同组成材质的占比来调整电池单体12的导热率，并使电池单体12的厚度和导热率的比值满足上述公式所限定的范围，这样一来，既满足了电池单体12对能量密度的需求，也满足了电池单体12内部的导热需求，从而解决了现有的电池包1为达到预期的能量密度而增加电池单体12的厚度，导致热管理构件对电池单体12冷却效果差，电池单体12散热较差，电池内部温度过高易造成危险的问题。

上述实施方式的优点在于：通过将电池单体12在厚度方向上的导热率与厚度设置上述数值区间范围，同时满足了电池包1对能量密度和散热的需求，进一步地，电池单体12的厚度和导热率的比值可选为1、7.3、14、22、32、40、50。

另外，关于上述提到的第一方向和第二方向，虽然图1中给出了一种具体的实施方式，但是这不是唯一的实施方式，只是比较可选的一种，本领域的技术人员还可以选定图1中的第二方向为第一方向、图1中的第一方向为第二方向，同样的，关于上述提到的电池单体12的厚度和导热率的比值的可选值，本领域的技术人员同样可以根据实际使用时的需要在上述数值范围内进行调整，这些改变均在本实用新型的保护范围之内。

上述已经把本实用新型的主要实施方式介绍完，接下来对本实用新型的一些可选的实施方式进行介绍。

继续参阅图1，如图1所示，电池单体12包括第一壁121，第一壁121是电池单体12的表面积最大的壁，热管理构件13设置于相邻的两个电池单体12的第一壁121之间，电池包1还包括多个沿第二方向排列的电池单体12，热管理构件13包括多个连接的热管理单元。

在采用上述实施方式的情况下，在采用热管理构件13对电池单体12进行散热的时候，首先根据电池单体12的数量选择热管理构件13的数量并且将热管理构件13连接成热管理单元，然后将热管理单元放入相邻的电池单体12的第一壁121之间，从而使热管理单元与电池单体12的第一壁121接触，实现对电池单体12地散热。

上述实施方式的优点在于：通过将热管理单元与电池单体12表面积最大的第一壁121接触，增大了热管理单元与电池单体12的接触面积，提升了热管理单元对电池单体12的散热效率，另外，通过将热管理构件13设置为可连接和拆卸的构件，能够更好的适配不同数量的电池单体12，同时，在热管理构件13损坏后需要维修或者更换时，可拆卸的方式也能减少维修人员的工作量，提高维修效率，另外，本领域的技术人员还可以将热管理构件13设置为一体成型的形式，这样一来，不仅减少了零件的数量，同时也减少了零件生产过程中模具的数量，降低成本，而且一体成型的零件强度更高，稳定性更好。

在一种可能的实施方式中，在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上，热管理构件13的高度H2满足：2≤H2≤25cm，如图2、图3所示，热管理构件13包括两个导热板131，两个导热板131之间设置有通道132，在第一方向上，导热板131的壁厚H3与通道132的尺寸H4满足：0.01≤H3/H4≤10。热管理构件13和第一壁121之间可通过导热胶粘接，以提升传热能力。热管理构件13外设置有绝缘件(图中未示出)。相邻的电池单体12与两者间设置的热管理构件12构成电池组15，相邻的两个电池组15之间设置有弹性件14，当电池单体发生膨胀时，弹性件14可以吸收膨胀。弹性件14可以是泡棉。

在采用上述实施方式的情况下，通过将热管理构件13的高度H2的范围设置为2-25cm，既限定了热管理构件13与电池单体12的接触面的最小高度值，保证了热管理构件13与相邻两电池单体12进行连接的稳定性。同时由于电池包1内的空间有限，本实施方式中也限定了热管理构件13热管理构件13的最大高度，避免出现热管理构件13的高度过高导致无法实现安装的问题。另一方面，为了提升热管理装置的冷却效果，本实施方式中在热管理构件13内部设置了通道132，通道132内可以流过冷却液。通道132的两侧是导热板131，导热板131的壁厚H3与通道132的尺寸H4满足：0.01≤H3/H4≤10的关系，这样一来便可以根据实际使用过程中对热管理构件13的冷却能力和强度的需求，对导热板131的壁厚和通道132的尺寸的比值进行调整，例如，可以在使热管理构件13满足基本的散热需求的基础上尽可能地增大导热板131的壁厚，由于电池单体12在使用过程中电池单体12的侧面可能会出现鼓起的情况，从而上述的设置方式能够使热管理构件13在提供足够的冷却能力的同时也提供足够的强度，进而提升系统的稳定性。进一步地，热管理构件13的高度H2可选为8～15cm或者2、8、10、11、12、15、20、25cm，导热板131的壁厚H3与通道132的尺寸H4的比值可选为0.05～5或者0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、2、5。

在一种可能的实施方式中，电池单体12和热管理构件13重叠的区域为换热面积S1，电池单体12的容量Q与换热面积S1满足：0.1≤Q/S1≤5Ah/cm²。

在采用上述实施方式的情况下，由于电池单体12的容量越大，在充放电过程中所产生的热量越多。因此容量越大的电池单体12与热管理构件13重叠的区域的换热面积也应当越大，从而保证电池包1的热管理需求，另外，本领域的技术人员可以根据电池单体12的容量在上述公式的范围内灵活调整换热面积，在保证电池包1的热管理需求的同时避免能量密度的浪费，进一步地，电池单体12的容量Q与换热面积S1的比值可选为0.5～3Ah/cm²或者0.1、0.5、0.6、0.7、0.79、1、3、5Ah/cm²。

在一种可能的实施方式中，电池单体12的容量Q和通道132的尺寸H4满足：20≤Q/H4≤80Ah/mm。

前述已经提到，电池单体12的容量越大在充放电过程中所产生的热量越多，因此容量越大的电池单体12对热管理构件13的冷却能力的需求越高。在采用上述实施方式的情况下，通过将电池单体12的容量和通道132的尺寸限定在20≤Q/H4≤80Ah/mm的范围内，一方面保证热管理构件13能够提供足够的冷却能力，另一方面避免热管理构件13的体积过大，占用空间的同时造成能量密度的浪费，进一步地，电池单体12的容量Q和通道132的尺寸H4的比值可选为20、30、40、48、55、58、65、70、80Ah/mm。

在一种可能的实施方式中，在第一方向上，电池单体12的厚度H1和热管理构件13的厚度H5满足：3.7≤H1/H5≤15，电池单体12的厚度H1和热管理构件13的高度H2满足：0.1≤H1/H2≤2。

前述已经提到，电池单体12的厚度越大，在厚度方向上的导热率也会相应调大，同时电池单体12对热管理构件13的冷却需求越高，因此提出了上述实施方式，在采用上述实施方式的情况下，当电池单体12的厚度增加后，可以相应地调整热管理构件13的厚度和高度，使热管理构件13能够提供足够的冷却能力，例如，在电池单体12的厚度增加时，可以减小热管理构件13的厚度同时增大热管理构件13的高度，这样一来，提供增大热管理构件13与电池单体12的换热面积来保证热管理构件13的散热效果，又如，在电池单体12的厚度减小时，可以增大热管理构件13的厚度来增加通道132内冷却剂的流量，进而达到理想的冷却效果，同时还可以适当调整热管理构件13的高度来保证热管理构件13的冷却效果，并且避免出现能量密度的浪费，进一步地，电池单体12的厚度H1和热管理构件13的厚度H5的比值可选为3.7、4、4.8、5.5、6、9、12、15，电池单体12的厚度H1和热管理构件13的高度H2的比值可选为0.1、0.15、0.16、0.17、0.18、0.2、0.27、0.3、0.35、1、2。

此外，本实用新型还提供一种用电装置，包括上述技术方案中任一项的电池包1。

至此，已经结合附图所示的可选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池包，包括：

箱体；

多个电池单体，设置于所述箱体内且沿第一方向排列；以及

热管理构件，沿第二方向延伸且设置于相邻的两个所述电池单体之间；

沿所述第一方向，所述电池单体的厚度H1与所述电池单体在厚度方向的导热率λ满足1≤H1/λ≤50mm/W/(m·K)。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池单体包括第一壁，所述第一壁是所述电池单体的表面积最大的壁，所述热管理构件设置于相邻的两个所述电池单体的所述第一壁之间。

3.根据权利要求1或2所述的电池包，其特征在于，所述电池包还包括多个沿所述第二方向排列的电池单体，所述热管理构件一体成型或者所述热管理构件包括多个连接的热管理单元。

4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，在垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向上，所述热管理构件的高度H2满足：2≤H2≤25cm；

所述热管理构件包括两个导热板，所述两个导热板之间设置有通道，在所述第一方向上，所述导热板的壁厚H3与所述通道的尺寸H4满足：0.01≤H3/H4≤10。

5.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于，所述热管理构件的高度H2满足：8≤H2≤15cm，所述导热板的壁厚H3与所述通道的尺寸H4满足：0.05≤H3/H4≤5。

6.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述电池单体和所述热管理构件重叠的区域为换热面积S1，所述电池单体的容量Q与所述换热面积S1满足：0.1≤Q/S1≤5Ah/cm²。

7.根据权利要求6所述的电池包，其特征在于，所述电池单体的容量Q与所述换热面积S1满足：0.5≤Q/S1≤3Ah/cm²。

8.根据权利要求4至5中任一项所述的电池包，其特征在于，所述电池单体的容量Q和所述通道的尺寸H4满足：20≤Q/H4≤80Ah/mm。

9.根据权利要求8所述的电池包，其特征在于，在所述第一方向上，所述电池单体的厚度H1和所述热管理构件的厚度H5满足：3.7≤H1/H5≤15，所述电池单体的厚度H1和所述热管理构件的高度H2满足：0.1≤H1/H2≤2。

10.一种用电装置，包括如权利要求1至9中任一项所述的电池包。