CN220984695U - 混连模组及电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于动力电池技术领域，公开了一种混连模组及电池系统，所述混连模组包括模组框架和多个电池组，上述模组框架设有容纳腔，所述电池组设置于所述容纳腔内，多个所述电池组之间串联连接，所述电池组包括并联设置的电芯和电容，所述电芯的容量和所述电容的容量相同，所述电容为锂离子电容。该混连模组满足频繁大倍率充放电需求，提升了电池系统寿命；而且补足了仅使用电芯连接的电池模组的劣势，使得该混连模组在低温情况下可以实现正常满功率充放电；同时对该电池组内的峰值功率进行补足，进而提升了整个混连模组，乃至整个电池系统的制动能量的回收效率。

Description

混连模组及电池系统

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种混连模组及电池系统。

背景技术

目前，在动力电池领域内，往往采用锂离子电芯作为能量型储能器件，可以实现对电量的存储和使用，且锂离子电芯已被广泛应用于动力电池以及使用动力电池的装置内，其储能效果较佳。

现有动力电池模组是将若干单体电芯通过导电连接件串并联组成一个电源，协同发挥电能充放存储的功能。但是现有的动力电池模组还存下以下技术问题：

1.电池模组的功率密度低，频繁对电池模组进行大倍率充放电，电池模组的使用寿命会受到严重的影响；

2.锂离子电芯特别是磷酸铁锂体系电芯的低温性能差，在低温的工况下无法满足大倍率充放电的需求；

3.锂离子电芯受到峰值功率的限制，制动能量回收率低。

因此，亟需开发一种模组，以解决上述技术问题中的至少一个。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种混连模组，能够实现电芯和电容的互补、协同配合，提升整个混连模组的功率密度、低温性能和制动能量回收率，同时能够大倍率充放电，提高了混联模组的使用寿命。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

混连模组，所述混连模组包括模组框架和多个电池组，所述模组框架设有容纳腔，所述电池组设置于所述容纳腔内，多个所述电池组之间串联连接，所述电池组包括并联设置的电芯和电容，所述电芯的容量和所述电容的容量相同，所述电容为锂离子电容。

可选地，所述电芯和所述电容形状相同。

可选地，所述电容的体积为所述电芯的体积的N倍，N为同体积所述电芯的能量密度与同体积所述电容的能量密度的比值。

可选地，所述电芯的高度与所述电容的高度相同。

可选地，所述电芯和所述电容均为圆柱形，且所述电容的直径为所述电芯直径的倍。

可选地，所述混连模组还包括两个限位支架，两个所述限位支架分别设置于所述电池组沿所述电芯轴向的两侧，且所述限位支架设置于所述容纳腔内，所述限位支架上设有多个第一安装槽和多个第二安装槽，所述第一安装槽与所述电芯一一对应设置，所述第一安装槽用于容纳所述电芯，所述第二安装槽与所述电容一一对应设置，所述第二安装槽用于容纳所述电容。

可选地，所述限位支架远离所述电池组的一侧设有绝缘板。

可选地，所述限位支架和所述绝缘板均设有多个第一排气孔和第二排气孔，所述第一排气孔与所述电芯一一对应设置，所述第二排气孔与所述电容一一对应设置。

可选地，多个所述电池组同向排列设置或镜像排列设置。

本实用新型的另一个目的在于提供一种电池系统，包括上述任一方案所述的混连模组，能够实现电芯和电容的互补、协同配合，使得电池系统在低温情况下可以实现正常满功率充放电，提高了电池系统的制动能量的回收效率和使用寿命。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种混连模组及电池系统，由于引入了具有高功率、长循环寿命、充电时间短、低温特性好、绿色环保等特性的超级锂离子电容(器)，使得电芯的储能特性和电容的高功率、长循环寿命特性协同进行，在该混连模组使用时，电容对电芯具有一定的缓冲作用，使得该混连模组满足频繁大倍率充放电需求，提升了电池系统寿命；且由于电容的低温特性较佳，使得该混连模组补足了仅使用电芯连接的电池模组的劣势，进而使得该混连模组在低温情况下可以实现正常满功率充放电；同时电容的峰值功率高，通过电容和电芯的并联，再将电池组串联，使得每组电池组内均有一个电容对该电池组内的峰值功率进行补足，进而提升了整个混连模组，乃至整个电池系统的制动能量的回收效率。

附图说明

图1是本实用新型一个具体实施方式提供的混连模组的爆炸图；

图2是本实用新型一个具体实施方式提供的混连模组内电池组采用同向排列的结构示意图；

图3是本实用新型一个具体实施方式提供的混连模组内电池组采用镜像排列的结构示意图。

图中：

10、电池组；11、电芯；12、电容；

20、模组框架；21、容纳腔；30、限位支架；40、绝缘板；50、紧固件；60、汇流排。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供了一种混连模组，能够实现电芯11和电容12的互补、协同配合，提升整个混连模组的功率密度、低温性能和制动能量回收率，同时能够大倍率充放电，提高了混联模组的使用寿命。

具体而言，如图1至图3所示，混连模组包括模组框架20和多个电池组10，模组框架20设有容纳腔21，电池组10设置于容纳腔21内，多个电池组10之间串联连接，电池组10包括并联设置的电芯11和电容12，电芯11的容量和电容12的容量相同，保证两者的充电量相同；且电容12为锂离子电容，具有高功率、长循环寿命、充电时间短、低温特性好、绿色环保等特性。

通过上述结构，本实施例的混连模组由于引入了具有高功率、长循环寿命、充电时间短、低温特性好、绿色环保等特性的电容12，使得电芯11的储能特性和电容12的高功率、长循环寿命特性协同进行，在该混连模组使用时，电容12对电芯11具有一定的缓冲，使得该混连模组满足频繁大倍率充放电需求，提升了电池系统寿命；且由于电容12的低温特性较佳，使得该混连模组补足了仅使用电芯11连接的电池模组的劣势，进而使得该混连模组在低温情况下可以实现正常满功率充放电；同时电容12的峰值功率高，通过电容12和电芯11的并联，再将电池组10串联，使得每组电池组10内均有一个电容12对该电池组10内的峰值功率进行补足，进而提升了整个混连模组，乃至整个电池系统的制动能量的回收效率。

在本实施例中，如图2和图3所示，多个电池组10同向排列设置或镜像排列设置，仅需满足电池组10的成组设置即可，无需考虑该电池组10进行组装时电芯11和电容12的方向。需要说明的是，电池组10内电芯11和电容12并排设置，从电芯11到电容12为一个方向，从电容12到电芯11进行排列是相反的方向。如图2所示，所谓同向排列设置是指任意两个相邻的电池组10之间是同方向关系，即该混连模组按电芯11和电容12交叉方式进行排列，使得相邻的两个电池组10的相邻接的均为电芯11和电容12；如图3所示，所谓镜像就是任意两个相邻的单元之间是镜像关系，即该混连模组内每一个电池组10的电芯11与相邻的电池组10的电芯11相邻设置，每一个电池组10内的电容12与相邻的电池组10内的电容12相邻设置。

可选地，所述电芯11和电容12形状相同，便于对电芯11和电容12进行排布，同时也提高了空间利用率。示例性地，电芯11和电容12的形状为方形、圆柱形。

由于同体积电芯11的能量密度比同体积的电容12的能量密度大，为了保证电芯11和电容12的容量相同，进一步地，电容12的体积为电芯11的体积的N倍，N为同体积电芯11的能量密度与同体积电容12的能量密度的比值，即通过增大电容12的体积，使得电容12的能量密度和电芯11相同，进而保证电芯11的容量和电容12的容量相同，使得在该混连模组进行充电时，电芯11和电容12均能充至满容量状态，提高了能源利用率。

又进一步地，电芯11的高度与电容12的高度相同，保证了多个电池组10串并联后形成的电池模组在高度上齐平，不会出现局部凸起现象，便于该混连模组内的其他结构的布局和设置，同时便于电池和电容12的电连接，减少了零部件数量，提高了空间利用率，进而提高了该混连模组的能量密度。

由于电芯11和电容12形状相同、高度相同，为了保证电容12的体积为电芯11体积的N倍，可选地，电芯11和电容12均为圆柱形，且电容12的直径为电芯11直径的倍，通过该尺寸值使得电容12的体积为电芯11体积的N倍，进而保证电芯11的容量和电容12的容量相同。

进一步地，该混连模组还包括汇流排60，同一个电池组10内电芯11和电容12之间的并联以及相邻的电池组10之间的串联均由汇流排60进行连接，通过将汇流排60与对应电芯11或电容12的极柱相连即可，可以实现该混连模组内同一个电池组10内电芯11和电容12之间以及相邻的电池组10之间的电连接。

又进一步地，该混连模组还包括采样件，采样件用于采集每个电池组10内的电流和电压信息。可以理解的是，采样件可以为多种类型，在此不作具体限定。示例性地，本实施例的采样件为FPC(Flexible Printed CircuitBoard，简称FPC)，其为柔性电路板，较为灵活，可弯曲折叠。

在本实施例中，如图1所示，混连模组还包括两个限位支架30，两个限位支架30分别设置于电池组10沿电芯11轴向的两侧，且限位支架30设置于容纳腔21内，限位支架30上设有多个第一安装槽和多个第二安装槽，第一安装槽与电芯11一一对应设置，第一安装槽用于容纳电芯11，第二安装槽与电容12一一对应设置，第二安装槽用于容纳电容12，通过两个限位支架30，可以将电池组10在其内部电芯11和电容12的轴线方向上进行限位，起到了固定作用，且能用于放置汇流排60和采样件。

可选地，所述限位支架30和模组框架20之间通过紧固件50连接，可以提高电池组10、限位支架30和模组框架20之间的连接温度性。

进一步地，限位支架30远离电池组10的一侧设有绝缘板40，绝缘板40的设置用于绝缘隔离，即将电芯11、汇流排60、FPC等结构均与模组框架20、以及外部结构绝缘设置，仅通过总正连接件和总负连接件与外部结构进行电连接，提高了该混连模组的安全性。

优选地，限位支架30和绝缘板40均设有多个第一排气孔和第二排气孔，第一排气孔与电芯11一一对应设置，第二排气孔与电容12一一对应设置，第一排气孔和第二排气孔的设置，给予了电芯11和电容12的排气通道，使得电芯11或电容12热失控时，其释放的烟雾从排气孔排出，避免烟雾排不出去造成爆炸等更大的危害。

本实施例还提供了一种电池系统，该电池系统包括上述任一方案所述的混连模组，通过使用上述混连模组，本实施例的电池系统寿命长、在低温情况下可以实现正常满功率充放电，且能提高整个电池系统的制动能量的回收效率。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.混连模组，其特征在于，所述混连模组包括模组框架(20)和多个电池组(10)，所述模组框架(20)设有容纳腔(21)，所述电池组(10)设置于所述容纳腔(21)内，多个所述电池组(10)之间串联连接，所述电池组(10)包括并联设置的电芯(11)和电容(12)，所述电芯(11)的容量和所述电容(12)的容量相同，所述电容(12)为锂离子电容。

2.根据权利要求1所述的混连模组，其特征在于，所述电芯(11)和所述电容(12)形状相同。

3.根据权利要求2所述的混连模组，其特征在于，所述电容(12)的体积为所述电芯(11)的体积的N倍，N为同体积所述电芯(11)的能量密度与同体积所述电容(12)的能量密度的比值。

4.根据权利要求3所述的混连模组，其特征在于，所述电芯(11)的高度与所述电容(12)的高度相同。

5.根据权利要求4所述的混连模组，其特征在于，所述电芯(11)和所述电容(12)均为圆柱形，且所述电容(12)的直径为所述电芯(11)直径的倍。

6.根据权利要求1所述的混连模组，其特征在于，所述混连模组还包括两个限位支架(30)，两个所述限位支架(30)分别设置于所述电池组(10)沿所述电芯(11)轴向的两侧，且所述限位支架(30)设置于所述容纳腔(21)内，所述限位支架(30)上设有多个第一安装槽和多个第二安装槽，所述第一安装槽与所述电芯(11)一一对应设置，所述第一安装槽用于容纳所述电芯(11)，所述第二安装槽与所述电容(12)一一对应设置，所述第二安装槽用于容纳所述电容(12)。

7.根据权利要求6所述的混连模组，其特征在于，所述限位支架(30)远离所述电池组(10)的一侧设有绝缘板(40)。

8.根据权利要求7所述的混连模组，其特征在于，所述限位支架(30)和所述绝缘板(40)均设有多个第一排气孔和第二排气孔，所述第一排气孔与所述电芯(11)一一对应设置，所述第二排气孔与所述电容(12)一一对应设置。

9.根据权利要求1-8任一项所述的混连模组，其特征在于，多个所述电池组(10)同向排列设置或镜像排列设置。

10.电池系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的混连模组。