一种电池模组的制作方法

专利2022-05-09  93


本申请实施例涉及能源领域,尤其涉及一种电池模组。



背景技术:

电池模组一般包括电芯组、汇流排和电池管理系统(batterymanagementsystem,bms)模块。电芯组中每个电芯的健康状态(stateofhealth,soh)一致性较好的情况下,整个电池模组可以在工作时发挥出最佳的性能,在较长的时间维度上也可以取得最长的寿命。电池模组的散热系统需要保证每个电芯得到尽可能相似的冷却效果,才能使每个电芯的soh一致性较好。

一种电池模组的散热系统包括电芯层之间呈均匀分布的平行风道,即进风主风道和出风风道分别位于电芯正负极两侧,进风主风道和出风风道之间设置有多个与进风主风道和出风风道垂直的进风次风道,多个进风次风道平行,进风次风道的距离相同,进风主风道、进风次风道、出风风道在同一个平面上,该平面位于两个相邻的电芯表面中间。出风风道将多个进风次风道中流出的风汇聚后,通过一个风扇流出。

但是,由于电池模组内的风量在靠近风扇处较大,在远离风扇处较小,这会造成靠近风扇的电芯取得了较强的冷却效果,而远离风扇的电芯取得了较差的冷却效果,电芯之间的冷却效果有差异,会导致电芯的soh由于工作温度不同产生不一致,降低了整个电池模组的最佳性能和使用寿命。



技术实现要素:

本申请实施例提供了一种电池模组,能够提升电芯冷却效果的一致性,使电芯组具有更好的soh。

本申请实施例第一方面提供了一种电池模组:

电池模组包括层层堆叠的电芯和散热结构件,散热结构件位于第一电芯层和第二电芯层之间,散热结构件的两个面分别与第一电芯层和第二电芯层贴合。

散热结构件包括第一散热区域和第二散热区域,第一散热区域中散热管道与冷却介质流出区域的平均距离相比于第二散热区域中散热管道与冷却介质流出区域的平均距离较长。

第一散热区域中散热管道的密度大于第二散热区域中散热管道的密度。

可以理解的是,距离冷却介质流出区域较远的散热区域中散热管道的密度大于距离冷却介质流出区域较近的散热区域中散热管道的面积,可以使由于距离位于冷却介质流出区域的冷却介质输送设备较远,而冷却效果较差的散热区域得到密度较大的散热管道带来的较强的冷却效果,使距离冷却介质流出区域不同的散热区域得到相似的冷却效果,提升了电芯冷却效果的一致性,使电芯组具有更好的soh。

基于第一方面,本申请实施例提供了第一方面的第一种实施方式:

在距离冷却介质流出区域较远的第一散热区域,包括散热主管道和散热副管道。

散热主管道和位于电池模组壳体上的冷却介质输入主区域连通,散热副管道与冷却介质输入副区域连通。

可以理解的是,在电池模组壳体上设置冷却介质输入副区域,将冷却介质输入副区域与散热副管道连通,可以增加增大距离冷却介质流出区域较远的第一散热区域的冷却介质流入量,增强冷却效果。

基于第一方面至第一方面第二种实施方式,本申请实施例提供了第一方面的第三种实施方式:

散热架构件中的散热主管道互相平行,散热副管道之间也互相平行,散热主管道和散热副管道位于同一平面,散热副管道和散热主管道互相垂直。

可以理解的是,散热主管道和散热副管道互相垂直,进入散热主管道的冷却介质被垂直于散热主管道的散热副管道阻挡,不会进入散热副管道,散热副管道中的冷却介质全部来自于冷却介质次流入区域,进一步使第一散热区域的冷却介质流入量增大。

基于第一方面至第一方面第三种实施方式,本申请实施例提供了第一方面的第四种实施方式:

电池模组还包括电芯组紧固件,电芯组紧固件位于壳体和表面电芯层之间,电芯组紧固件包括两条主紧固条,两条主紧固条上设置有多对孔洞,多对孔洞用于流通冷却介质,多对孔洞的连线与散热架构件中的散热主管道平行。

可以理解的是,电芯组紧固将上的主紧固条开孔后,可以流通冷却介质,承担了散热的功能,避免了表面电芯层上设置散热结构件,节省了空间。

基于第一方面至第一方面第四种实施方式,本申请实施例提供了第一方面的第五种实施方式:

还包括绝缘盖板,绝缘盖板位于电池模组壳体与电芯组正极面,或位于电池模组壳体与电芯组负极面之间,绝缘盖板包括中间区域和两端区域,中间区域设置的孔洞密度大于两端区域的孔洞密度。

可以理解的是,绝缘盖板开孔后,可以流通冷却介质,承担了散热的功能的同时,避免了电芯组正极面与电池模组壳体之间以及电芯组负极面与电池模组壳体之间设置冷却介质流通管道,节省了空间。

基于第一方面至第一方面第五种实施方式,本申请实施例提供了第一方面的第六种实施方式:

散热结构件为塑胶件。

基于第一方面至第一方面第六种实施方式,本申请实施例提供了第一方面的第七种实施方式:

电芯组紧固件为钣金。

从以上技术方案可以看出,本申请实施例具有以下优点:散热结构件位于第一电芯层和第二电芯层之间,散热结构件的两个面分别与第一电芯层和第二电芯层贴合散热结构件包括第一散热区域和第二散热区域,距离冷却介质流出区域较远的散热区域的散热管道密度大于距离冷却介质流出区域较近的散热区域的散热管道密度。距离冷却介质流出区域较远的散热区域中散热管道的密度大于距离冷却介质流出区域较近的散热区域中散热管道的面积,可以使由于距离位于冷却介质流出区域的冷却介质输送设备较远,而冷却效果较差的散热区域得到密度较大的散热管道带来的较强的冷却效果,使距离冷却介质流出区域不同的散热区域得到相似的冷却效果,提升了电芯冷却效果的一致性,使电芯组具有更好的soh。

附图说明

图1为本申请实施例中电池模组散热场景的示意图;

图2为本申请实施例中散热结构件的一个结构示意图;

图3为本申请实施例中散热结构件的另一结构示意图;

图4为本申请实施例中散热结构件的另一结构示意图;

图5为本申请实施例中散热管道的一个结构示意图;

图6为本申请实施例中电池模组的装配示意图;

图7为本申请实施例中进风板的一个结构示意图;

图8为本申请实施例中绝缘盖板的一个结构示意图;

图9为本申请实施例中紧固件的一个结构示意图;

图10为本申请实施例中电池模组冷却的场景示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种电池模组,用于提升电芯冷却效果的一致性,使电芯组具有更好的soh。

随着新能源的发展,电能的使用越来越多,电池作为可以合理利用电能的装置得到了越来越广泛的使用。尤其是以锂离子电池为代表的二次电池,广泛引用于储能、动力领域。

在实际应用中,为了达到理想的使用效果哦,电池会和电子控制单元配合使用,构成电池模组在进行应用。电池模组中包括化学装置电芯和电子控制装置汇流排和bms控制板等,而无论是化学装置电芯和电子控制装置在使用的过程中均会产生热量,如果热量不能及时排出,使电池模组内温度升高,那么电芯和电子控制装置在高温环境中均会受到很大的负面影响,带来安全性、稳定性以及寿命的问题。

在电池模组中,电芯组的寿命会因为运行环境而产生巨大的差别,当电芯组中每个单电芯在环境较一致的情况下运行时,不仅在当下能够发挥出电芯组的峰值性能,而且在长期能够获得较长的寿命。

但是,在当前工业应用中,为了减小电池模组的重量的体积,以及降低成本,电池模组多采用一个冷却介质流出区域,在冷却介质流出区域设置若干个冷却介质输送设备,这会造成电芯组中的电芯由于距离冷却输送设备的距离不同,而得到不同的冷却介质流通量,得到不同的冷却效果,这会大大降低电芯组的一致性,影响电芯组的soh,降低电芯组的性能,缩短电芯组的寿命,急需一种新的电池模组散热结构以提升电芯组的soh。

下面介绍本申请实施例中电池模组散热的场景,请参阅图1:

本申请实施例可以应用如图1中(a)图所示的电池模组:

电池模组100包括电芯组101、汇流排102和bms控制板103。

电芯组101用于将化学能转化为电能,在产生电能的过程中会产生热量。

汇流排102位于电芯组101的正极一侧和负极一侧,将电芯组101产生的电能汇聚成电流,与电池模组100外的用电装置或设备相连。

bms控制板103用于控制电芯组101中每个电芯的工作状态,当某个电芯故障时,bms控制板会断开故障电芯,避免故障电芯影响整个电芯组101的运行。

冷却介质流入区域104是电池模组壳体与外界联通的区域,一般对电池模组壳体进行开孔获得,冷却介质从冷却介质流入区域104流入电池模组100。

冷却介质流出区域105是电池模组壳体与外界联通的区域,一般设置有冷却介质输送设备,将电池模组100中的冷却介质抽出外部。

需要说明的是,本申请实施例中,冷却介质可以是空气,也可以是其他冷却介质,例如惰性气体,或者绝缘液体,具体此处不做限定。

需要说明的是,本申请实施例中仅以冷却介质为空气为例,以冷却介质输送设备为风扇为例,以冷却介质流入区域为进风口为例,以冷却介质流出区域为出风口为例,对如下所述的电池模组的散热结构进行介绍。

本申请实施例中电池模组的散热场景如图1中的(b)图所示:

电芯组101会产生热量,汇流排102和bms控制板103基于电流的热效应也会产生热量,这些产生的热量通过散热系统104排出电池模组外,避免热量导致温度升高进而影响电芯组101、汇流排102和bms控制板103的工作环境,还要进一步使散热过程中的动态变化步调一致,以保证电芯组101的一致性。

基于图1所示的电池模组的散热场景,下面介绍本申请实施例中散热结构件的结构。

本申请实施例中散热结构件的一个结构如图2所示:

图2所示的散热结构件是由多个互相平行且位于同一平面的散热管道组成的,整个散热结构件分为第一散热区域201和第二散热区域202。

第一散热区域201距离出风口较远,第二散热区域202距离出风口较近,第一散热区域201中散热通道的密度大于第一散热区域201中散热通道的密度。

本申请实施例中散热结构件的另一结构如图3所示:

图3所示的散热结构件包括第一散热区域301、第二散热区域302、主进风口303和次进风口304。

第一散热区域301中通风管道的密度大于第二散热区域302。

第一散热区域301中包括散热主管道3011和散热副管道3012,散热主管道3011和第二散热区域302中的散热管道方向相同,呈互相平行;散热副管道3012与散热主管道3011方向不同,并且散热副管道3012和次进风口304连通,散热主管道3011和第二散热区域302中的散热管道与主进风口303连通。

散热副管道3012和散热主管道3011互相连通,风可以从主进风口303进入散热主管道3011再从出风口流出,风从次进风口304流入散热副管道3012,汇聚到冷却主管道3011后,从出风口流出。

本申请实施例中散热结构件的另一结构如图4所示:

图4所示的散热结构件包括散热主管道401和散热副管道402,散热主管道401和散热副管道402连通,散热主管道401和散热副管道402互相垂直,散热副管道402和次进风口连通,散热主管道401和主进风口连通。

可以理解的是,由于散热副管道402和散热主管道401互相交叉垂直,所以流入散热副管道402的冷风全部来自于次进风口,不会有来自主进风口的冷风直接流入散热副管道402,这样可以减少主进风口的冷风的分流,增大次进风口的供给,整体提升进风量。

散热主管道401和散热主管道403的敞开方向是相同的,散热主管道403和散热主管道404是相邻的,敞开方向是相反的。敞开方向是冷却方向,敞开的面是紧贴待冷却的目的电芯层。散热结构件的场景如下图5所示:

散热结构件位于第一电芯层和第二电芯层之间,当左边的散热结构件的敞开方向向上时,目标是冷却第一电芯层;当敞开方向向下时,目的是为了冷却第二电芯层,敞开方向可以根据需要设置,本申请实施例中仅以相邻散热主管道的敞开方向相反,散热副管道的敞开方向向下为例进行介绍。

结合上述介绍,本申请实施例提供了一种电池模组,请参阅图6,图6所示的电池模组包括电芯601、紧固件602、左汇流排603、模组风扇604、左绝缘盖板605、左侧面板606、右汇流排607、右绝缘盖板608、右侧面板609、散热结构件610、上盖板611、进风板612、固定钣金613、bms控制板614和前面板615。

散热结构件610的结构如图2至图5所示的实施例。

进风板612的结构如图7所示:

图7所示的进风板包括主进风口701和次进风口702。

次进风口702和散热结构件610中散热次通道连通,主进风口701流入右汇流排607、右绝缘盖板608和右侧面板609所形成的布风腔内,其中右绝缘盖板的结构如下图8所示:

图8所示的右绝缘盖板包括边缘区域801和中间区域802,中间区域802包括的孔洞密度较大,边缘区域801包括的孔洞密度较小。

图6中左侧面板606,左绝缘盖板605和左汇流排603所形成的汇流腔和结构和布风腔的结构类似,具体此处不再赘述。

图6中前面板615的bms控制板614所形成的bms腔的结构和布风腔与汇流腔类似,具体此处不再赘述。

紧固件602上有平行开孔,其结构如图9所示:

图9所示的紧固件包括主紧固条901,主紧固条901上包括多个平行的孔对,在紧固电芯的过程中可以使冷风从孔中流过。

布风腔和汇流腔中国风的流向如图10所示:

绝缘盖板与侧面板形成的布风腔和汇流腔内,汇流排与侧面板之间存在通风间隙,实现汇流排冷却;布风腔与主进风面相对一侧开孔,部分空气可以流入前面板1与前面板2形成的bms腔,冷却bms后通过侧面,流入风扇进风面。


技术特征:

1.一种电池模组,其特征在于,包括:散热结构件;

所述散热结构件位于第一电芯层和第二电芯层之间,所述散热结构件的两个面分别与所述第一电芯层和所述第二电芯层贴合,所述第一电芯层和所述第二电芯层为电芯组中相邻的两个电芯层;

所述散热结构件包括第一散热区域和第二散热区域;

所述第一散热区域包括m个散热管道,所述m个散热管道与位于壳体的冷却介质流出区域的平均距离为a,所述m为大于等于1的正整数,所述a大于0;

所述第二散热区域包括n个散热管道,所述n个散热管道与所述位于壳体的冷却介质流出区域的平均距离为b,所述n为大于等于1的正整数,所述b大于0;

当所述a大于所述b时,m与第一散热区域面积的比值大于n与第二散热区域面积的比值。

2.根据权利要求1所述电池模组,其特征在于,

所述m个散热管道包括w个散热主管道和t个散热副管道,所述w与所述t的和为所述m,所述w为大于等于1的正整数,所述t为大于等于1的正整数;

所述w个散热主管道与冷却介质输入主区域连通,所述t个散热副管道与冷却介质输入副区域连通,所述冷却介质输入主区域和所述冷却介质输入副区域是位于所述壳体上的不同区域。

3.根据权利要求2所述的电池模组,其特征在于,

所述w个散热主管道互相平行,所述t个散热副管道互相平行,所述w个散热主管道和所述t个散热副管道位于同一平面;

所述t个散热副管道和所述w个散热主管道互相垂直交叉。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池模组,其特征在于,包括:电芯组紧固件;

所述电芯组紧固件位于所述壳体和第三电芯层之间,所述第三电芯层为所述电芯组中最上层电芯层或最下层电芯层,所述电芯组紧固件与所述第三电芯层的表面贴合;

所述电芯组紧固件包括两条主紧固条,所述两条主紧固条上设置c对孔洞,所述c对孔洞中每对孔洞的连线与所述w个散热主管道平行,所述c为大于等于1的正整数。

5.根据权利要求4所述的电池模组,其特征在于,包括:绝缘盖板;

所述绝缘盖板位于壳体与电芯组正负极面之间,所述绝缘盖板包括中间区域和两端区域,所述中间区域包括d个孔洞,所述两端区域包括e个孔洞,d与中间区域面积的比值大于e与两端区域面积的比值。

6.根据权利要求5所述的电池模组,其特征在于,所述散热结构件为塑胶件。

7.根据权利要求6所述电池模组,其特征在于,所述电芯组紧固件为钣金。

技术总结
本申请实施例公开了一种电池模组,用于提升电芯冷却效果的一致性,使电芯组具有更好的SOH。本申请实施例中电池模组包括:散热结构件;散热结构件包括第一散热区域和第二散热区域,第一散热区域中散热管道与冷却介质流出区域的平均距离相比于第二散热区域中散热管道与冷却介质流出区域的平均距离较长时,第一散热区域中散热管道的密度大于第二散热区域中散热管道的密度。

技术研发人员:蒙浩;周岿;马瑞盛
受保护的技术使用者:华为技术有限公司
技术研发日:2021.03.25
技术公布日:2021.08.03

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