CN220774561U - 电芯模块、电池模组、电池包及用电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及动力电池技术领域，公开了一种电芯模块、电池模组、电池包及用电设备，该电芯模块沿冷却基板的长度方向上间隔设置的至少两个电芯组，相邻所述电芯组的间隔处设置连接件，能够根据实际需求自由搭配电芯组的数量，并通过间隔处的连接件来电连接相邻所述电芯组，优化了电芯模块结构，电芯搭配灵活，提高电池包内的空间利用率，提升电池系统成组效率，减少系统零部件，提升系统电量。

Description

电芯模块、电池模组、电池包及用电设备

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，具体地涉及一种电芯模块、电池模组、电池包及用电设备。

背景技术

CTP电池技术将电池直接集成到电池包中，省去中间的模组架构，提高了空间利用率，动力电池作为电动车的能量来源，直接影响车辆的动力性、可靠性、安全性和经济性；随着对高续航里程的需求日渐迫切，各电池厂商也都在追求高能量密度的电池系统。目前市面上的软包模组的扩展成组方式主要是将电芯平放，然后将电芯并联焊接，之后将相邻两个电芯通过串联铜排进行焊接，再与液冷板相配合进行散热，但现有的液冷散热方案中，热管理系统占用电池包内的空间和重量较大，影响整包的能量密度。

中国专利文献CN111934052A公开了一种冷软包充电模块，包括平铺层叠的若干电芯和若干液冷板，通过电芯与液冷板穿插的方式，将多个电芯并联形成充电模块，再将多个充电模块串联，实现软包电池的安装；该充电模块的连接结构较为单一，并且相邻充电模块的串联通常采用极耳支架进行连接，极耳支架会占用充电模块在长度方向上的空间，并且液冷板较多，与液冷板相连的水管路较多、连接复杂，对空间的利用率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决或者至少部分解决上述缺陷，进而提供了一种电芯模块、电池模组、电池包及用电设备。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供一种电芯模块，包括冷却基板、连接件以及在所述冷却基板的长度方向上间隔设置的至少两个电芯组；所述电芯组与所述冷却基板贴合设置，所述连接件设置于相邻所述电芯组的间隔处，且所述连接件电连接相邻所述电芯组。

可选地，所述连接件设置在所述冷却基板上，所述连接件和所述冷却基板之间设置有绝缘件。

可选地，所述连接件上设有容纳所述冷却基板顶部的开口，所述开口跨接于所述冷却基板；和/或，所述冷却基板为一整块板，所述冷却基板贯穿相邻所述电芯组的间隔。

可选地，相邻所述电芯组通过所述连接件串联设置；和/或，所述电芯组中的电芯沿所述冷却基板厚度方向并联设置。

可选地，所述电芯组包括沿所述冷却基板厚度方向排列的至少两个所述电芯，其中，至少一个所述电芯位于所述冷却基板的一侧并与其贴合设置，至少一个所述电芯位于所述冷却基板的另一侧并与其贴合设置；所述电芯组位于所述冷却基板同侧的所述电芯大于一个时，同侧相邻的所述电芯之间设置有缓冲件。

可选地，所述电芯组由四个沿所述冷却基板的厚度方向上并联设置的所述电芯组成，其中，两个所述电芯位于所述冷却基板的一侧，剩余两个所述电芯位于所述冷却基板的另一侧，且靠近所述冷却基板的所述电芯与其贴合设置；沿所述冷却基板的长度方向上，所述电芯模块由间隔设置的四个所述电芯组串联设置。

本实用新型第二方面提供一种电池模组，包括并排设置的多个以上技术内容中所述的电芯模块。

可选地，多个所述电芯模块之间首尾串联；相邻所述电芯模块之间设有冷却板。

可选地，所述电芯组中同侧的两个所述电芯位于所述冷却基板与所述冷却板之间，且其中一个所述电芯与所述冷却基板贴合设置，另一个所述电芯与所述冷却板贴合设置。

可选地，沿所述冷却基板厚度方向上，所述电池模组的一端设置有所述冷却板，另一端设置有散热板，所述散热板呈倒“U”型结构并包裹所述电芯，所述散热板至少一侧与所述冷却基板相贴合；或者，沿所述冷却基板厚度方向上，所述电池模组的一端设置有散热板，另一端也设置有所散热板，所述散热板呈倒“U”型结构并包裹所述电芯，所述散热板至少一侧与所述冷却基板相贴合；或者，沿所述冷却基板厚度方向上，所述电池模组的一端设置有所述冷却板，另一端也设置有所述冷却板。

本实用新型第三方面提供了一种电池包，包括箱体和设置在所述箱体内的以上技术内容中所述的电芯模块或以上技术内容中所述的电池模组。

可选地，所述箱体上设有横梁，所述连接件的底部设有与所述横梁相配合的凹槽，所述凹槽的宽度大于所述横梁的宽度，所述凹槽与所述横梁之间形成泄压通道；和/或，所述箱体上设有多个防爆阀，所述防爆阀靠近所述电芯模块中的所述电芯的极耳。

本实用新型第四方面提供了一种用电设备，包括以上技术内容中所述的电池包。

与相关技术相比，本实用新型提供的电芯模块，在沿冷却基板的长度方向上间隔设置的至少两个电芯组，相邻所述电芯组的间隔处设置连接件，能够根据实际需求自由搭配电芯组的数量，并通过间隔处的连接件来电连接相邻所述电芯组，优化了电芯模块结构，电芯搭配灵活，提高电池包内的空间利用率，提升电池系统成组效率，减少系统零部件，提升系统电量。

附图说明

图1是本实用新型中的电芯模块的一种实施方式的局部放大图；

图2是本实用新型中的电芯模块的一种实施方式的结构示意图；

图3是本实用新型中的电芯模块的一种实施方式的爆炸图；

图4是本实用新型中的电芯模块的一种实施方式的结构示意图；

图5是本实用新型中的电池模组的一种实施方式的结构示意图；

图6是本实用新型中的电池模组的一种实施方式的结构示意图；

图7是本实用新型中的电池包的一种实施方式的结构示意图；

图8是本实用新型中的电池包的一种实施方式的截面图；

图9是本实用新型中的连接件的一种实施方式的结构示意图。

附图标记说明

1、冷却基板，2、连接件，3、电芯，4、缓冲件，5、冷却板，6、绝缘件，7、水嘴，8、散热板，9、箱体，10、防爆阀，11、横梁，12、泄压通道。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

本实用新型第一方面提供了一种电芯模块，包括冷却基板1、连接件2以及在冷却基板1的长度方向上间隔设置的至少两个电芯组；电芯组与冷却基板1贴合设置，连接件2设置于相邻电芯组的间隔处，且连接件2电连接相邻电芯组。

上述电芯模块中，能够根据实际需求自由搭配电芯组的数量，并通过间隔处的连接件2来电连接相邻所述电芯组，提高电池包内的空间利用率。

在上述电芯模块的基础上，结合图1至图4所示，以一整块冷却基板1作为安装基础，多个电芯组均设置在该冷却基板1上，相邻的两个电芯组通过连接件2(由导电材料制成)进行电连接，能够根据实际需求自由搭配电芯组的数量、根据电芯组的数量来设置冷却基板1的长度，结构简单、灵活，在满足电芯散热的基础上，能够极大程度的提高电池包内的空间利用率，从而可排布更多的电芯，避免了在长度方向上的冷却板过多，导致水路连接繁杂且占用空间，能够有效提升软包电池系统成组效率，减少系统零部件，提升系统电量。

此外，本实施方式中的电芯模块，通过间隙、连接件2及冷却基板1的配合，省去了相关技术中的极耳支架，节省了电池包内的空间。同时，此种配合方式可以有效的利用Z向(冷却基板1高度方向)空间，减少Y向(冷却基板1长度方向)空间的占用，从而可排布更多的电芯，增加系统电量。

进一步地，连接件2设置在冷却基板1上，连接件2和冷却基板1之间设置有绝缘件6。冷却基板1具体可为液冷板或风冷板等，在某些具体实施方式中优选为液冷板；绝缘件6具体可为塑料绝缘件，例如塑料绝缘膜，在某些具体实施方式中，绝缘件6可直接与冷却基板1和连接件粘结设置。

如图1所示，连接件2设置在冷却基板1上，并且相邻电芯组的极耳均能够设置在连接件2上，通过连接件2实现了相邻电芯组的电连接。此外，通过将连接件2直接设置在冷却基板1上，不但在固定连接件2的同时，省去额外用于固定连接件2的其他部件，节省了电池包内空间，而且冷却基板1也能对连接件2进行冷却，避免此处发热严重。同时，通过在连接件2和冷却基板1之间设置绝缘件6，来防止出现漏电现象。

作为一种可选的实施方式，连接件2上设有容纳冷却基板1顶部的开口，开口跨接于冷却基板1；和/或，冷却基板1为一整块板，冷却基板1贯穿相邻电芯组的间隔。

如图9所示，连接件2上设置有与冷却基板1相配合的开口，连接件2通过该开口能够套设在冷却基板1的顶部，能够跨接于位于冷却基板1两侧的电芯3，连接件2可以为铜排，铜排较薄，不会占用额外的空间，也可以理解为连接件2呈倒“U”型，绝缘件6贴合在连接件2的开口内壁上；冷却基板1为一整块板，多个电芯组均设置在该冷却基板1上，解决了在长度方向上的冷却板连接过多的问题，节省了Y向空间的占用。

相邻电芯组通过连接件2串联设置，以便根据需要来形成多个串联的电芯组，来增加电池包的电压；和/或，电芯组中的电芯3沿冷却基板1厚度方向并联设置，以便根据需要在电芯组中形成多个并联的电芯3，来增加电池包的电流。此外，在某些具体实施方式中，电池组内电芯并联，配合相邻电芯组之间串联的形式，能充分利用电池包内空间，方便在电池包内对各个电芯进行排布。

结合图1至图3所示，沿冷却基板1长度方向排列的多个电芯组通过连接件2实现串联，具体为相邻的两个电芯组的异极极耳焊接到位于中间的连接件2上；同时，电芯组中设置有沿冷却基板1厚度方向排列的多个电芯3，多个电芯3的同极极耳通过连接件2并联设置，具体为多个电芯3的极耳焊接到连接件2上，通过这种连接方式，可以根据需求设置电芯3的数量及电芯组的数量，可以任意搭配电芯模块的串、并联结构，结构简单、灵活。

在一些实施例中，电芯组包括沿冷却基板1厚度方向排列的至少两个电芯3，其中，至少一个电芯位于冷却基板的一侧并与其贴合设置，至少一个电芯位于冷却基板的另一侧并与其贴合设置；电芯组位于冷却基板1同侧的电芯3大于一个时，同侧相邻的电芯3之间设置有缓冲件4。

结合图2和图3所示，为了保证电芯组的散热要求，可以将电芯组内的电芯3分别设置在冷却基板1的两侧，以保证电芯3至少有一侧是与冷却基板1相贴合，起到散热效果，连接件2“跨坐”在冷却基板1上，位于冷却基板1两侧的电芯3通过连接件2实现“跨接”(电连接)；电芯组位于冷却基板1同侧的电芯3可以为多个，那么相应地可以增加冷却板以保证电芯3的散热，冷却板的外形与冷却基板1的形状相匹配，多个电芯3上的极耳可以通过铜排集成到位于中间位置的连接件2上；其中，相邻电芯3之间设置有缓冲件4，如泡棉，可以吸收电芯3发热导致的膨胀，增加安全性。

作为一种可选的实施方式，电芯组由四个沿冷却基板1的厚度方向上并联设置的电芯3组成，其中，两个电芯3位于冷却基板1的一侧，剩余两个电芯3位于冷却基板1的另一侧，且靠近冷却基板1的电芯3与其贴合设置；沿冷却基板1的长度方向上，电芯模块由间隔设置的四个电芯组串联设置。

结合图2至图4所示，四个电芯3并联在冷却基板1上形成电芯组，四个电芯组通过三个连接件2串联在冷却基板1上，组成“四并四串(4P4S)”的连接结构。

本实用新型第二方面提供了一种电池模组，包括并排设置的以上技术内容中的电芯模块。

如图5所示，可以根据电量需求以及电池包的大小来设置电芯模块的数量，该电池模组能够直接安装到电池包的壳体中。

进一步地，多个电芯模块之间首尾串联；相邻电芯模块之间设有冷却板5。需要说明的是，多个电芯模块之间首尾串联形成S型结构。

如图6所示，在本申请中，电芯模块的数量选择六个，每个电芯模块的每个电芯组包括4个电芯，六个电芯模块首尾串联，组成了“四并二十四串(4P24S)”的连接结构，形成S型结构；并且在相邻两个电芯模块之间安装有冷却板5，以保证电池芯块的散热效果。

进一步地，电芯组中同侧的两个电芯3位于冷却基板1与冷却板5之间，且其中一个电芯与冷却基板1贴合设置，另一个电芯3与冷却板5贴合设置。

结合图5和图6所示，并以图5和图6中电芯组的放置位置为例，每个电芯组中位于中间位置的两个电芯3与冷却基板1的两侧相贴合，以达到散热效果，位于两侧的电芯3则共同贴合于冷却板5上，即相邻的两个电芯组中，位于左侧电芯组中最右侧的电芯3和位于右侧电芯组中最左侧的电芯3贴合与冷却板5上。

冷却基板1和冷却板5均为液冷板，液冷板上设有水嘴7，其中水嘴7可以位于液冷板沿长度方向的同侧或两侧，相邻的液冷板通过水嘴7相连。

作为一种可选的实施方式，沿冷却基板1厚度方向上，电池模组的一端设置有冷却板5，另一端设置有散热板8，散热板8呈倒“U”型结构并包裹电芯3，散热板8至少一侧与冷却基板1相贴合。

如图5所示，当电池模组完成连接后，在电池模组的两端安装有冷却板5，用于对位于两侧最外侧的电芯3进行散热，在其它实施方式中，为了节约成本，位于两侧的冷却板5可以用散热板8代替，即在电池模组的两端分别安装有散热板8，散热板8为呈倒“U”型的导热板，例如铝板等导热性好的板材，散热板8的开口的宽度与两块电芯3的厚度相匹配，散热板8开口的深度与电芯3的高度相匹配，散热板8能够将位于最外侧的两个电芯3包裹，即散热板8开口的两侧内壁分别与两个电芯3的一侧相贴合，同时散热板8一侧的外壁与冷却基板1相贴合，能够将冷却基板1的温度传递到散热板8上，从而实现对散热板8内的两个电芯3进行散热；或者在一些实施例中，电池模组的一端设置有冷却板5，另一端设置有散热板8，以上多种实施方式均能够保证电池模组的散热效果；在本申请中，在电池模组的一侧设置冷却板5，另一侧设置散热板8，更便于液冷板之间的水路连接。

当然，在某些实施方式中，作为次选的方案，散热板8可为C型结构，C型结构从电芯3侧面包裹电芯，并且C型结构的开口端与所述冷却基板1相贴合以接触，从而实现冷却基板1与散热板8之间的热传导。

此外，本实用新型第三方面提供了一种电池包，包括箱体9和设置在箱体9内的以上技术内容中的电芯模块或以上技术内容中的电池模组。

如图7所示，电芯模块或电池模组可以直接粘接到箱体9内，也与上盖粘接，增强整包模态；电池包可以根据实际需求来搭配电芯模块或电池模组的数量，在本申请中，箱体9内连接有四个4P24S的电池模组。

进一步地，在箱体9底部涂胶之前，先在箱体底部喷绝缘漆，再涂胶，涂胶后将电池模组依次放入箱体内部，连接水管和铜排，BDU、熔断器等位于箱体前部，电池模组组装完成后连接模组间水管及电连接。

在一些实施例中，箱体9上设有横梁11，连接件2的底部设有与横梁11相配合的凹槽，凹槽的宽度大于横梁11的宽度，凹槽与横梁11之间形成泄压通道12；和/或，箱体9上设有多个防爆阀10，防爆阀10靠近电芯模块中的电芯3的极耳，例如防爆阀10的位置放置于箱体9的前后两端及侧面。

结合图7和图8所示，为了增加箱体9的结构强度，在箱体9的底面上设置有多个横梁11，在连接件2和液冷板的底部设置有凹槽，既能够实现对连接件2和液冷板的避让，同时还可以快速定位安装电池模组或电芯模块；其中，凹槽的宽度大于横梁11的宽度，能够在横梁11的两侧形成泄压通道12，当电芯3出现破损时，产生的高温高压气体可以从泄压通道12流出，防止对其它电芯3造成破坏；同时箱体9上设置有多个防爆阀10，可以快速排出热失控后的高温高压气体，防止整个电池包损坏甚至爆炸，增加安全性。

再者，本实用新型第四方面提供了一种用电设备，包括以上技术内容中的电池包。

例如采用本申请所提供的电池包的电动汽车、储电设备等。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (13)

1.一种电芯模块，其特征在于，包括冷却基板(1)、连接件(2)以及在所述冷却基板(1)的长度方向上间隔设置的至少两个电芯组；

所述电芯组与所述冷却基板(1)贴合设置，所述连接件(2)设置于相邻所述电芯组的间隔处，且所述连接件(2)电连接相邻所述电芯组。

2.根据权利要求1所述的电芯模块，其特征在于，所述连接件(2)设置在所述冷却基板(1)上，所述连接件(2)和所述冷却基板(1)之间设置有绝缘件(6)。

3.根据权利要求1或2所述的电芯模块，其特征在于，所述连接件(2)上设有容纳所述冷却基板(1)顶部的开口，所述开口跨接于所述冷却基板(1)上；和/或，

所述冷却基板(1)为一整块板，所述冷却基板(1)贯穿相邻所述电芯组的间隔。

4.根据权利要求1或2所述的电芯模块，其特征在于，相邻所述电芯组通过所述连接件(2)串联设置；和/或，

所述电芯组中的电芯(3)沿所述冷却基板(1)厚度方向并联设置。

5.根据权利要求1或2所述的电芯模块，其特征在于，所述电芯组包括沿所述冷却基板(1)厚度方向排列的至少两个所述电芯(3)，其中，至少一个所述电芯位于所述冷却基板的一侧并与其贴合设置，至少一个所述电芯位于所述冷却基板的另一侧并与其贴合设置；

所述电芯组位于所述冷却基板(1)同侧的所述电芯(3)大于一个时，同侧相邻的所述电芯(3)之间设置有缓冲件(4)。

6.根据权利要求5所述的电芯模块，其特征在于，所述电芯组由四个沿所述冷却基板(1)的厚度方向上并联设置的所述电芯(3)组成，其中，两个所述电芯(3)位于所述冷却基板(1)的一侧，剩余两个所述电芯(3)位于所述冷却基板(1)的另一侧，且靠近所述冷却基板(1)的所述电芯(3)与其贴合设置；

沿所述冷却基板(1)的长度方向上，所述电芯模块由间隔设置的四个所述电芯组串联设置。

7.一种电池模组，其特征在于，包括并排设置的多个权利要求1-6中任意一项所述的电芯模块。

8.根据权利要求7所述的电池模组，其特征在于，多个所述电芯模块之间首尾串联；相邻所述电芯模块之间设有冷却板(5)。

9.根据权利要求8所述的电池模组，其特征在于，所述电芯组中同侧的两个所述电芯(3)位于所述冷却基板(1)与所述冷却板(5)之间，且其中一个所述电芯与所述冷却基板(1)贴合设置，另一个所述电芯(3)与所述冷却板(5)贴合设置。

10.根据权利要求8-9中任意一项所述的电池模组，其特征在于，沿所述冷却基板(1)厚度方向上，所述电池模组的一端设置有所述冷却板(5)，另一端设置有散热板(8)，所述散热板(8)呈倒“U”型结构并包裹所述电芯(3)，所述散热板(8)至少一侧与所述冷却基板(1)相贴合；或者，

沿所述冷却基板(1)厚度方向上，所述电池模组的一端设置有散热板(8)，另一端也设置有所述散热板(8)，所述散热板(8)呈倒“U”型结构并包裹所述电芯(3)，所述散热板(8)至少一侧与所述冷却基板(1)相贴合；或者，

沿所述冷却基板(1)厚度方向上，所述电池模组的一端设置有所述冷却板(5)，另一端也设置有所述冷却板(5)。

11.一种电池包，其特征在于，包括箱体(9)和设置在所述箱体(9)内的权利要求1-6中任意一项所述的电芯模块或权利要求7-10中任意一项所述的电池模组。

12.根据权利要求11所述的电池包，其特征在于，所述箱体(9)上设有横梁(11)，所述连接件(2)的底部设有与所述横梁(11)相配合的凹槽，所述凹槽的宽度大于所述横梁(11)的宽度，所述凹槽与所述横梁(11)之间形成泄压通道(12)；和/或，

所述箱体(9)上设有多个防爆阀(10)，所述防爆阀(10)靠近所述电芯模块中的所述电芯(3)的极耳。

13.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求11-12中任意一项所述的电池包。