电池模组的制作方法

本实用新型实施例涉及电能装置技术领域，尤其涉及电池模组。

背景技术：

单体电池提供的能源是有限的，要满足电动汽车动力电池系统或者国家电网储能电池系统的电能需求势必要将众多的单体电池采用串、并联的方式连接成组，然后将这些电池模组再进行串、并联连接，达到一定的电压等级及容量等级来满足人们的需求。而要在有限的空间里满足足够的电力需要，电池箱体中往往密布大量单体电池。实际运行环境中，电池系统需要具备大容量与大倍率放电等特点，而电池在充放电过程中会发生一系列化学反应，从而产生大量热量增加了运行危险。

另外，对于一些寒冷地区或者寒冷季节，电池系统在户外使用时常常处于极低的温度环境，在低温下其放电性能大大降低，可用容量/能量急剧减少。锂离子电池的性能对温度变化较敏感，高容量、大功率的电池堆尤为明显。研究数据表明，锂离子电池堆的最佳工作温度为20℃至60℃，且电池堆内的最大温差不应超过6℃。若在理想的温度条件下工作，电池系统的寿命会得到有效的延长，性能亦将得到充分发挥。因此，应对电池系统的温度采取有效控制。

目前电池系统的温度控制，主要分为液冷控温和风冷控温两种。使用液冷控温技术，不仅设计复杂，且生产成本高昂，系统维护困难；而目前的风冷控温技术仅针对整个电池系统进行风道设计，温度控制效果较差，温度调节耗时较长。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例的至少一个目的在于通过针对单体电池的极柱和极柱连接片设计控温导气装置，提升温度控制效果，减少温度调节耗时。

根据本实用新型，提供一种电池模组，包括：多个单体电池；极柱连接片，用于连接所述多个单体电池的极柱，使所述多个单体电池串联和/或并联；控温导气装置，覆盖所述极柱连接片，具有第一开口、第二开口和第三开口，所述第一开口用于进气，所述第二开口用于排气，所述第三开口设置在与所述极柱连接片相对应的位置，使得气体在从所述第一开口向所述第二开口流动的过程中经过且接触所述极柱连接片；模组架，用于容纳所述多个单体电池。

优选地，所述第一开口和所述第二开口设置在所述控温导气装置的彼此相对的两侧，或者设置在所述控温导气装置的同一侧，或者设置在所述控温导气装置的任意侧面。

优选地，所述控温导气装置包括第一安装部，所述模组架包括第二安装部，所述第一安装部和所述第二安装部的位置和形状匹配以使所述控温导气装置可安装到所述模组架上。

优选地，所述第一安装部包括凸起，所述第二安装部包括凹槽。

优选地，所述凸起上设置有伸出件，所述凹槽上设置有固定孔，所述固定孔设置成使得当所述凸起置于所述凹槽中时，所述伸出件插入所述固定孔中。

优选地，所述模组架包括侧板、顶板和底板，所述侧板、所述顶板和所述底板彼此焊接在一起形成容纳所述多个单体电池的空间，所述凹槽设置于所述侧板上。

优选地，所述第一安装部包括卡勾，所述第二安装部包括通孔，所述通孔的大小设置成能够与所述卡勾之间实现卡扣连接。

优选地，所述模组架包括侧板、顶板和底板，所述侧板、所述顶板和所述底板彼此铆接或螺栓连接在一起形成容纳所述多个单体电池的空间，所述通孔设置于所述侧板上。

优选地，所述控温导气装置上设置有至少一个导线引出槽，用于使所述极柱连接片上连接的导线从所述控温导气装置中引出。

优选地，所述极柱连接片布置成两排，所述控温导气装置的数目为两个，在每一排所述极柱连接片上方设置一个所述控温导气装置。

优选地，所述多个单体电池各自具有防爆阀，所述电池模组还包括：防爆导气装置，覆盖所述多个单体电池的所述防爆阀，具有第四开口和第五开口，所述第四开口设置在与所述防爆阀相对应的位置，所述第五开口用于将冲出所述防爆阀的气体排出所述防爆导气装置。

优选地，所述控温导气装置和所述防爆导气装置一体成型。

在本实用新型实施例的电池模组中，利用控温导气装置覆盖多个单体电池的极柱和极柱连接片，使得气体在从所述第一开口向所述第二开口流动的过程中经过且接触极柱连接片，从而能够借助风机针对温度控制的重点部分——单体电池的极柱和极柱连接片进行控温，从而提升温度控制效果，减少温度调节耗时。控温导气装置的开口采用多样化的设计，便于根据不同场景设置不同形式的开口。控温导气装置可以采用不同的连接方式安装于模组架上，能够应对不同连接方法制造而成的模组架，且安装方法简单，便捷。

在优选的实施例中，利用防爆导气装置覆盖多个单体电池的防爆阀。在单体电池内压过高，气体冲开防爆阀喷发时，可以将所述气体排出至设定区域。控温导气装置和防爆导气装置一体成型，方便模组组装，提高生产效率，节省成本。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了根据本实用新型实施例的电池模组的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型实施例的电池模组的部分分解结构示意图；

图3示出了根据本实用新型实施例的电池模组的电池组本体部分的结构示意图；

图4示出了根据本实用新型实施例的模组架侧板的结构示意图；

图5a至5e示出了根据本实用新型实施例的电池模组中控温导气装置的结构示意图；

图6示出了根据本实用新型实施例的电池模组的结构示意图；

图7示出了根据本实用新型实施例的模组架侧板的结构示意图；

图8示出了根据本实用新型实施例的控温导气装置与模组架的连接结构示意图；

图9示出了根据本实用新型实施例的电池模组的结构示意图；

图10示出了根据本实用新型实施例的控温导气装置和防爆导气装置一体成型的结构示意图；

图11示出了根据本实用新型实施例的电池模组的结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1示出了根据本实用新型实施例的电池模组100的结构示意图。如图1所示，电池模组100包括：多个单体电池101、控温导气装置102和模组架103。多个单体电池101容纳在模组架103中。控温导气装置102设置在所述多个单体电池101上方，覆盖多个单体电池101的极柱，以通过内部的调温气流来进行温度调节。这是因为，电池模组100的发热主要是在极柱或其附近产生，通过将控温导气装置102有针对性地覆盖极柱，可以有针对性地降低极柱及其附近区域的温度。

图2示出了根据本实用新型实施例的电池模组的部分分解结构示意图。如图2所示，电池模组100还包括极柱连接片104。多个单体电池101平行排列在模组架103中，每个单体电池101具有正、负极柱。极柱连接片104连接多个单体电池101的极柱，使多个单体电池101串联和/或并联。极柱连接片104的数量、外形及排列方式也和电池模组100中的单体电池101的数量、极柱以及多个单体电池101的串、并联方式有关，不限于图2示出的数量、外形及排列方式。如图2所示，极柱以及对应的极柱连接片104可以排列成两排，每一排上方对应设置一个控温导气装置102，以利用调温气流来对极柱和极柱连接片104进行温度调节。当然本公开的实施例不限于此，极柱和对应的极柱连接片104可以根据需要以任意形式来排列，控温导气装置102与极柱以及极柱连接片104的对应方式也可以根据需要来任意设置，例如，可以在每一组极柱和极柱连接片104上方设置多个控温导气装置102，或者一个控温装置102覆盖多组极柱和极柱连接片104。

图3示出了根据本实用新型实施例的电池模组的电池组本体部分的结构示意图。如图3所示，电池组本体部分包括多个单体电池101、容纳多个单体电池101的模组架103、以及连接多个单体电池101的极柱以实现多个单体电池101之间串联或并联的极柱连接片104。极柱连接片104上设置有信息采集模块105，信息采集模块105上连接有导线106。模组架103可以包括侧板、顶板和底板，所述侧板、顶板和底板可以通过焊接形成容纳多个单体电池101的空间。在图1至图3所示的实施例中，模组架103可以具有四个侧板1031至1034、一个顶板1035和一个底板1036。侧板1031和侧板1032为十字形，侧板1033和侧板1034为矩形，顶板1035连接十字形的侧板1031和侧板1032，顶板1035上有和单体电池101的防爆阀对应的透空区域10351，底板1036位于模组架103下方，连接十字形的侧板1031和侧板1032。电池组本体部分还可以包括输出电极连接片107，其可以与电池模组100的总的输出电极的极柱接触并向电池模组100的外部伸出。输出电极连接片107可以通过螺钉和螺母固定在模组架103的侧板1031和1032上，还可以先在所述侧板1031和侧板1032上安装一个带有螺丝的基座，再将输出电极连接片107通过螺母和所述基座上的螺钉固定在所述基座上。

图4示出了根据本实用新型实施例的模组架103的侧板1031的结构示意图，与侧板1031彼此相对的侧板1032也具有类似结构。如图4所示，侧板1031具有一定厚度，在侧板1031的两侧可各设三个凹槽1，凹槽1上还可以设置固定孔11。三个凹槽1中两边的凹槽1可以用来安装控温导气装置102，而中间的凹槽1可以用于安装固定输出电极连接片107所用的基座。

返回参考图2，控温导气装置102覆盖极柱连接片104，以使调节温度的气体经过且接触极柱连接片104。由此，可以在控温导气装置102上设置多个开口，其中包括用于进气的开口，用于排气的开口，以及设置在与极柱连接片104相对应的位置的开口。

图5a至图5e示出了根据本实用新型实施例的电池模组中控温导气装置的结构示意图。在如图5a所示的实施例中，控温导气装置102具有第一开口2、第二开口3、第三开口4、导线引出槽5以及凸起6，在凸起6上还设有伸出件61。另外，控温导气装置102的端部的形状可以设置成可以使电池组本体部分还可以包括的输出电极连接片107经由控温导气装置102伸出电池模组外部。第二开口3和第三开口4处于图示角度无法看到的位置，使用虚线表示，其他附图中的虚线表示同一含义，不再特别说明。第一开口2和第二开口3位于控温导气装置102的彼此相对的两端，可以将风机产生的调温气流从第一开口2送入控温导气装置102中，气流通过第三开口4经过且接触被控温导气装置102覆盖的极柱连接片104，最后从第二开口3排出。第三开口4设置在控温导气装置102上与极柱连接片104相对应的位置，第三开口4可以如图5a所示设置成一个面向一排极柱的开口。控温导气装置102上还设置有导线引出槽5，导线引出槽5的数量以及位置可以根据连接片的数量和导线的排布设计，如图5a所示，控温导气装置102上设置有多个导线引出槽5，每个导线引出槽5与一个连接于信息采集模块105的导线106对应。在控温导气装置102的两端还设置有凸起6，在凸起6上还设置有伸出件61。凸起5与图4中侧板1031每侧的三个凹槽1中两边的凹槽1对应设置，而中间的凹槽1可以用于安装固定输出电极连接片107的基座。凸起6与凹槽1形状匹配，将凸起6插入凹槽1，可以使控温导气装置102安装在模组架103上。在一些优选的实施例中，凹槽1上还可以设置有固定孔11，凸起6上有与固定孔11对应的伸出件61，当凸起6置于凹槽1中时，凸起6上的所述伸出件61插入固定孔11中。这样使得控温导气装置102可以更加牢固地安装在模组架103上。每个凹槽1上可以有多个固定孔11，每个凸起6上可以设置有与所述多个固定孔11对应的多个伸出件61。进一步地，所述伸出件61不宜过长，安装时伸出件61与凹槽1接触的一端可以包含一个斜面，更便于安装。上述这种对应于焊接制造的模组架103的凸起设计不仅可以应用于图5a示出的控温导气装置102中，也可以应用于图5b至图5e示出的控温导气装置102以及基于本实用新型构思的其他控温导气装置中。

图5b所示的实施例与图5a所示的实施例类似，区别在于第一开口2和第二开口3设置的位置不同，为了清楚起见下面仅对区别部分进行详细描述。如图5b所示，第一开口2和第二开口3分别位于控温导气装置102的同一侧靠近两端的位置并且从控温导气装置102的一侧突出。

图5c所示的实施例与图5a所示的实施例类似，区别在于第一开口2和第二开口3设置的位置不同，为了清楚起见下面仅对区别部分进行详细描述。如图5c所示，第一开口2位于控温导气装置102的顶面，两个第二开口3分别位于控温导气装置102的两端。

图5d所示的实施例与图5a所示的实施例类似，区别在于第一开口2和第二开口3设置的位置不同，为了清楚起见下面仅对区别部分进行详细描述。如图5d所示，第一开口2位于控温导气装置102的侧面，两个第二开口3分别位于控温导气装置102的两端。

图5e所示的实施例与图5a所示的实施例类似，区别在于导线引出槽5的数量及位置不同，为了清楚起见下面仅对区别部分进行详细描述。如图5e所示，控温导气装置102上仅设置一个导线引出槽5，每一排极柱连接片104上设置的信息采集模块105连接的导线都从这一导线引出槽5引出。

当然，以上参考图5a至图5e仅示出了一些实施例，本公开不限于此。例如，第三开口4的形状、位置和数量可以根据需要任意设置，例如第三开口4可以设置成多个，每个第三开口4对应于一个或多个极柱连接片104。在一些优选的实施例中，第三开口4设置成刚好使多个极柱连接片104完整地与通过控温导气装置102的调节温度的气体接触。再例如，第一开口2和第二开口3各自的位置、形状和数量也不限于图5a至图5e所示的情况。在一些实施例中，第一开口2和第二开口3中的任何一个或多个既可以设置成从控温导气装置102的侧面或顶面突出的结构，也可以设置成与控温导气装置102的侧面或顶面平齐的结构。在一些实施例中，调温气流也可以从第二开口3送入，从第一开口2排出。再例如，控温导气装置102的导线引出槽5的数量以及位置可以根据连接片的数量和导线的排布任意设计。

图6示出了根据本实用新型实施例的电池模组200的结构示意图。电池模组200包括：多个单体电池201、控温导气装置202和模组架203。图6所示的实施例与图1至图5所示的实施例类似，区别至少在于模组架203的结构以及控温导气装置202与模组架203之间的连接。为了清楚起见，在此仅对区别部分进行详细描述。

在图6示出的实施例中，类似于图1的实施例，模组架203包括侧板、顶板和底板，不同的是所述侧板、顶板和底板通过铆接或螺栓连接以形成容纳多个单体电池101的空间。图7示出了根据本公开实施例的模组架203的侧板2031的结构示意图，与侧板2031彼此相对的侧板2032也具有类似结构。侧板2031上除了两侧有用于与图7中侧板2033和侧板2034铆接或螺栓连接用的立板外。还设有与模组架侧板2031垂直的多块立板，在靠进模组架侧板2031上端的两块与底板2036平行的立板上设置有通孔9，包括通孔91和通孔92。图6示出的模组架侧板2031、侧板2032、侧板2033、侧板2034、顶板2035和底板2036上均设置有对应的相互连接用的通孔7，用于铆接或螺栓连接。

图8示出了根据本实用新型实施例的控温导气装置202与模组架203的连接结构示意图。如图7和图8所示，控温导气装置202除具有第一开口2、第二开口3、第三开口4、导线引出槽5，还具有卡勾结构8。图8所示的控温导气装置202与图1至图5所示的控温导气装置102的区别主要在于卡勾结构8，为了描述清楚，下面仅对区别部分进行详细描述。控温导气装置202的的两端各设有卡勾结构8，模组架侧板2031上的用于与控温导气装置202连接的通孔9的大小设置成能够与卡勾结构8之间实现卡扣连接。具体的，控温导气装置202的两端可以各设置两个卡勾结构8，每个卡勾结构8包括两个背向设置的卡勾81和卡勾82，卡勾81和卡勾82之间形成空隙，卡勾81和卡勾82包括梁和形成于所述梁的顶端的倒钩，卡勾81和卡勾82的倒钩朝向相反的方向。在将控温导气装置202安装在模组架侧板2031上时，由于控温导气装置202上两个背向设置的卡勾81和卡勾82之间形成空隙，卡勾81和卡勾82形变，有倒钩的一端相互靠拢，卡勾结构8穿过两块立板上对应的通孔91和92。倒钩穿过下方立板的通孔92后，卡勾81和卡勾82恢复至形变前的位置，倒钩卡在下方的立板上。用于固定电池模组200整体的输出电极连接片207的基座2071也可以采用上述连接方式连接在通过铆接或螺栓连接形成的模组架203上，相对地，需要在模组架侧板2031上设置对应的通孔9。控温导气装置202具有的第一开口2、第二开口3、第三开口4以及导线引出槽5的形状、位置、数目和尺寸可以根据需要任意调整，例如，可以采用如图5a至5e中的设置，在此不再赘述。

图9示出了根据本实用新型实施例的电池模组300的结构示意图。电池模组300包括：多个单体电池301、控温导气装置302和模组架303、和防爆导气装置304。与图1和图5示出的电池模组100不同之处至少在于电池模组300还包括防爆导气装置304。为了清楚起见，下面主要对区别部分进行描述。

在一些实施例中，多个单体电池301各自具有防爆阀，防爆阀的设置用于将因单体电池内压过高喷出气体排出单体电池。其产生的原因多为温度升高时，电池单体内部的活性物质间的化学反应，这种气体多为高温气体，根据电池单体中电解液组分的不同，这种高温气体还可能产生危险，影响电池的使用安全。

如图9所示，防爆导气装置304覆盖多个单体电池301的防爆阀，具有设置在与所述防爆阀相对应的位置，使从防爆阀喷出的气体进入防爆导气装置301的气体导入开口3041以及用于将冲出所述防爆阀的气体排出防爆导气装置304的气体排出开口3042。气体导入开口3041可以设置成一个面向一排防爆阀的开口。气体导入开口3041的形状、位置和数量可以根据需要任意设置，例如气体导入开口3041可以设置成多个，每个气体导入开口3041对应于一个或多个防爆阀。气体排出开口3042可以设置一个，也可以设置多个，根据需要可以将气体排出开口3042设置于设定区域，例如防爆导气装置304的两端或一端。

在一些实施例中，控温导气装置302和防爆导气装置304一体成型，当然控温导气装置302和防爆导气装置304也可以独立设置。图10示出了图9中控温导气装置和防爆导气装置一体成型的结构的示例。如图10所示，电池模组300的两个的控温导气装置302可以与防爆导气装置304通过柱体连接件10相互连接。但并不限于图10所示的连接方式，每一个控温导气装置302可以与防爆导气装置304通过一个柱体连接件10连接，也可以通过多个柱体连接件10连接。需要注意的是尽管控温导气装置302和防爆导气装置304一体成型，但是控温导气装置302和防爆导气装置304并不连通，气体并不能在控温导气装置302和防爆导气装置304之间流动。

图9中模组架303通过焊接制造而成，控温导气装置302和模组架303通过凸起6和凹槽1安装在一起，如参考图1至图5所描述的。在模组架303通过铆接或焊接制造而成的情况下，控温导气装置302和模组架303可以通过卡勾结构8和通孔9安装在一起，如参考以上图6至图8所描述的。

图11示出了根据本实用新型实施例的电池模组400的结构示意图。电池模组400包括多个单体电池401、控温导气装置402、模组架403和防爆导气装置404。电池模组400与图9示出的电池模组300不同之处至少在于控温导气装置402和防爆导气装置404的结构。为了清楚起见，下面主要对区别部分进行描述。

如图11所示，两个控温导气装置402与防爆导气装置404一体化为一个顶板405。但是控温导气装置402和防爆导气装置404并不连通，气体并不能在控温导气装置402和防爆导气装置404之间流动。顶板405上还可以设置用于引出导线或导线束的通道4051。

在控温导气装置402与防爆导气装置404一体成型的实施例中，也可以应用图1至图5所示的针对控温导气装置102的各种变形。此外，模组架403也可以具有一些变形实施例，例如，可以采用图6至图8所示的铆接或螺栓连接的结构。相对应地，模组架403和控温导气装置402的连接方式也可以采用图8所示的方式，在此不再赘述。

一体成型的实现方式并不限于以上参考图9至图11描述的实施例，其他使得控温导气装置与防爆导气装置相互连接形成一个整体的实现方式均符合本实用新型的构思。

另外，控温导气装置与模组架的连接方式不限于图1至图11描述的凸起凹槽连接以及卡勾通孔连接，也可以是焊接、铆接以及螺栓连接等其他连接方式。防爆导气装置与控温导气装置一体成型时可以不设置安装部，当防爆导气装置与控温导气装置独立设置时，可以采用焊接、铆接螺栓连接、凸起凹槽连接、卡勾通孔连接等连接方式与模组架连接。

在本实用新型的实施例中，利用控温导气装置覆盖多个单体电池的极柱和极柱连接片，使得气体在从所述第一开口向所述第二开口流动的过程中经过且接触极柱连接片，从而能够借助风机针对温度控制的重点部分——单体电池的极柱和极柱连接片进行控温，从而提升温度控制效果，减少温度调节耗时。

控温导气装置的开口采用多样化的设计，便于根据不同场景设置不同形式的开口。控温导气装置可以采用不同的连接方式安装于模组架上，能够应对不同连接方法制造而成的模组架，且安装方法简单，便捷。

利用防爆导气装置覆盖多个单体电池的防爆阀，在单体电池内压过高，气体冲开防爆阀喷发时，可以将所述气体排出至设定区域。控温导气装置和防爆导气装置一体成型，方便模组组装，提高生产效率，节省成本。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。