电池模组及电池系统的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池模组及电池系统。


背景技术：

2.一般动力电池系统包括多个电池模组和电池热管理系统，而每个电池模组内又包括了多个电芯，电芯是电能存储单元，必须要有较高的能量密度，以尽可能多的存储电能，使电动汽车拥有更长的续航里程。随着动力电池系统能量密度的日益提高，动力电池系统的热失控风险也呈现上升趋势。在动力电池系统内的单个电池模组出现热失控时，存在以下问题：1、电池模组为满足结构强度要求，多数采用薄壁钣金作为支撑结构，同时，为了到达轻量化目标，钣金外壳均进行轻量化开孔设计，无任何防护情况下热失控热量会从开孔位置喷出。2、为解决电气绝缘问题，模组内部多选用塑料外壳，而塑料由于耐高温性能较差、熔点较低问题，在电池模组内部发生热失控时无法起到较好的隔热阻燃效果，火焰会快速蔓延至该电池模组外部，导致其它电池模组起火。3、动力电池系统电芯因其具有高容量特性会导致单个模组发生热失控时其内部热量急剧上升，如无法快速将能量传导出去，将可能导致失控模组发生爆炸。
3.伴随着电动汽车的快速发展，对动力电池系统热失控安全设计要求也日益提高。然而，目前电动汽车的动力电池模组设计多出于装配及焊接工艺便捷性、电气防护安全设计和轻量化要求，对电芯间及模组热失控安全防护设计不足，尤其是能量密度较高的动力电池系统，一旦出现短路、挤压、过充等问题造成电池模组内部电芯触发热失控，其扩散速度较为迅速，可能危及车辆及人员安全。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种电池模组，解决电池模组内部热失控时存在热量积聚问题，有效延迟甚至阻断电池模组内部电芯至外部的热失控扩散，避免失控电池模组发生爆炸，保障了车辆及人员安全。
5.本实用新型提供的电池模组包括电芯组件和壳体；壳体与电芯组件之间设有隔热组件，隔热组件与壳体之间具有空腔和/或隔热组件与电芯组件之间具有空腔。
6.作为一种实施方式，壳体的内表面设有凹槽或凸块。
7.作为一种实施方式，隔热组件设置在电芯组件上；隔热组件与壳体之前具有空腔。
8.作为一种实施方式，隔热组件设置在壳体上并与壳体之间具有空腔。
9.作为一种实施方式，隔热组件设置在壳体上且与电芯组件之间具有空腔。
10.作为一种实施方式，壳体通过卡扣与隔热组件连接；卡扣连接可以使隔热组件在壳体上牢靠固定。
11.作为一种实施方式，壳体上设有向电芯组件方向凸起的凸块；壳体未设置凸块的位置与隔热组件之间形成空腔。
12.作为一种实施方式，壳体包括底板与设置在底板上的盖板，盖板与电芯组件之间
设有隔热组件，隔热组件设置在盖板上并与盖板之间具有空腔。
13.作为一种实施方式，盖板包括顶板和从顶板两侧向下延伸的侧板，隔热组件设置在侧板上并与侧板之间具有空腔。
14.作为一种实施方式，侧板上设有向电芯组件方向凸起的凸块；所述侧板未设置凸块的位置与隔热组件之间形成空腔。如侧板上设有卡扣连接隔热组件，而凸块的设置可以保证侧板与隔热组件连接后，两者之间形成空腔。
15.作为一种实施方式，所述凸块可以是凸台和/或加强筋。凸台和/或加强筋不仅可以起到形成空腔的效果，还可以起到增加承重支持作用。
16.作为一种实施方式，在顶板上设有减重孔用于减少电池模组的重量，满足轻量化要求。
17.作为一种实施方式，凸块沿垂直于侧板方向凸起的高度为侧板厚度的0.2～1倍。
18.作为一种实施方式，侧板厚度为0.3～1mm。作为另一种实施方式，侧板厚度为0.5mm的不锈钢钣金。
19.作为一种实施方式，隔热组件包括第一隔热层；侧板未设置凸块的位置与第一隔热层之间形成空腔。
20.作为一种实施方式，电池模组还包括fpc采样线，隔热组件还包括第二隔热层，第二隔热层设置在顶板下方并位于第一隔热层与电芯组件之间，第二隔热层设有向远离第一隔热层方向下沉的容置槽，fpc采样线穿设在容置槽内且两端从容置槽伸出与电芯组件连接。
21.作为一种实施方式，电池模组还包括与底板连接的散热板，壳体还包括两个端板，端板通过固定件设置在散热板上；电芯组件包括多个并排设置的电芯，每个电芯的两端分别固定在两个端板上。
22.作为一种实施方式，电池模组还包括防火罩，防火罩设置在散热板上并包覆盖板和两个端板。
23.一种电池系统，包括上述的电池模组。
24.本实用新型的有益效果是：当电池模组内部的电芯组件发生热失控时，通过设置在电池模组内部的隔热组件进行隔热，且隔热组件与壳体的侧板存在空腔，空腔内的空气同样起到隔热作用，降低失控模组对周围正常模组的温度影响。电池模组利用隔热组件有效解决了现有技术中存在的电池模组间隔热效果差、热传导迅速的问题，解决电池模组内部热失控时存在热量积聚问题，有效延迟甚至阻断电池模组内部电芯至外部的热失控扩散，避免失控电池模组发生爆炸，保障了车辆及人员安全。
附图说明
25.图1是本实用新型一种实施方式的电池模组内部结构示意图；
26.图2是本实用新型另一种实施方式的电池模组内部结构示意图；
27.图3是本实用新型另一种实施方式的电池模组内部结构示意图；
28.图4是本实用新型另一种实施方式的电池模组内部结构示意图；
29.图5是本实用新型电芯组件的结构示意图；
30.图6是本实用新型实施例的电池模组的分解结构示意图。
31.图中，10
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电池模组；101
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散热板；102
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端板；103
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固定件；104
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fpc采样线；105
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绝缘层；106
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第二隔热层；1061
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容置槽；107
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第一隔热层；108
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卡扣；109
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电芯组件；1091
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电芯；110
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隔热缓冲层；111
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底板；112
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导热胶层；113
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盖板；1131
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顶板；1131a
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减重孔；1132
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侧板；1132a
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凸台；1132b
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加强筋；114
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防火罩；12
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隔热组件；13
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空腔。
具体实施方式
32.为更进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的电池模组及电池系统的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
33.有关本实用新型的前述及其它技术内容、特点及功效，在以下配合参考图的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。
34.本实用新型提供的电池模组10包括电芯组件109和包括在电芯组件109外的壳体，壳体与电芯组件109之间设有隔热组件12，壳体的内表面设有凹槽或凸块。如图1所示，隔热组件12设置在壳体或电芯组件109上，隔热组件12与壳体之间具有空腔13以及隔热组件12与电芯组件109之间具有空腔13。
35.作为一种实施方式，如图2所示，隔热组件12设置在壳体上且与壳体之间具有空腔13。
36.作为一种实施方式，如图3所示，隔热组件12设置在电芯组件109上，隔热组件12与壳体之间具有空腔13。
37.作为一种实施方式，如图4所示，隔热组件12设置在壳体上，隔热组件12与电芯组件109之间具有空腔13。
38.其中，隔热组件12与壳体之间可以通过卡扣方式进行连接(壳体和/或隔热组件12上设有卡扣孔，隔热组件12通过卡扣108与壳体进行连接)也可以通过粘贴方式进行连接，隔热组件12与电芯组件109之间可以通过粘贴方式进行连接。
39.作为一种实施方式，如图6所示，本技术提供的电池模组10包括散热板101和设置在散热板101上的壳体(图未标注)，壳体内设有电芯组件109，壳体与电芯组件109之间设有隔热组件12，隔热组件12设置在壳体上并与壳体之间具有空腔13。
40.散热板101位于壳体的下方并与壳体的底板111连接，散热板101例如是具有水冷循环系统的水冷板，散热板101用于与电池系统的电池热管理系统连接以将电池模组10内的热量传导至外部。
41.具体地，壳体包括设置在散热板101上的底板111以及设置在底板111上的盖板113，隔热组件12设置在盖板113与电芯组件109之间。本实施例中，隔热组件12设置在盖板113上并与盖板113之间具有空腔13。本实用新型的电池模组10通过在盖板113内侧设置如气凝胶材质的隔热组件12，在电芯组件109发生热失控时，可以起到较好的隔热防护作用。且在隔热组件12与盖板113间形成空腔13，空腔13内的空气可以进一步提高二者间的绝热性能，降低模组热失控时对周围正常模组的温度影响。
42.作为一种实施方式，盖板113包括与底板111相对设置的顶板1131、以及从顶板
1131的两侧边缘向底板111方向延伸并与底板111连接的两个侧板1132。隔热组件12设置在侧板1132上并与侧板1132之间具有空腔13。
43.作为一种实施方式，侧板1132上设有向电芯组件109方向凸起的凸块，凸块的具体形状不受限制，本实施例中，凸块包括长条形的加强筋1132b和圆形的凸台1132a，但并不以此为限。其中，凸块沿垂直于侧板1132方向的高度为侧板厚度的0.2～1倍，作为另一种实施方式，凸块沿垂直于侧板方向凸起的高度为0.1～0.5mm。作为一种实施方式，侧板厚度为0.3～1mm，作为另一种实施方式，侧板厚度为0.5mm的不锈钢钣金。
44.隔热组件12固定在侧板1132上，具体可在侧板1132上设置卡孔，再通过卡扣108将隔热组件12固定在侧板1132上，卡孔的位置优选设置在凸块上，其它实施例也可将卡孔设置在侧板1132上未设置凸块的位置。隔热组件12可抵靠或部分抵靠在侧板1132的凸块上。凸块的作用是将隔热组件12撑起以使侧板1132上未设置凸块的位置与隔热组件12之间形成空腔13。
45.作为一种实施方式，隔热组件12包括第一隔热层107，第一隔热层107设置在侧板1132上并与侧板1132之间具有空腔13。本实施例中，隔热组件12的第一隔热层107抵靠并固定在侧板1132的凸块上。在侧板1132未设置凸块的位置与则与第一隔热层107之间形成上述的空腔13。
46.第一隔热层107的材料例如为气凝胶，但并不以此为限。气凝胶材料具有较低的导热性能、耐火焰冲击温度可达700～800℃，可以有效地起到隔热防护作用，第一隔热层107为气凝胶时，其厚度为0.5～2mm，具体例如为1mm。
47.作为一种实施方式，壳体为金属材质的钣金结构，考虑到轻量化需求，在顶板1131上设有减重孔1131a用于减少电池模组10的重量。
48.作为一种实施方式，电池模组10还包括fpc采样线104，隔热组件12还包括第二隔热层106，第二隔热层106设置在顶板1131下方并位于第一隔热层107与电芯组件109之间，第二隔热层106例如通过卡扣108固定在顶板1131上。第二隔热层106设有向远离第一隔热层107方向下沉的容置槽1061，fpc采样线104穿设在容置槽1061内且两端从容置槽1061伸出与电芯组件109连接。
49.第二隔热层106的材料例如为气凝胶，第二隔热层106的厚度为0.1～0.5mm，具体例如为0.2mm。容置槽1061内的空气也可以进一步提高第一隔热层107与第二隔热层106间的绝热性能。在顶板1131下方位置的隔热组件12具有双层气凝胶层(第一隔热层107和第二隔热层106)，可以有效阻止失控电芯火焰向上蔓延；另一方面，fpc采样线104设置在容置槽1061内起到隔离线束与电芯作用，避免电芯对线束间产生摩擦，降低短路风险。
50.作为一种实施方式，为满足钣金金属壳体与电芯组件109间具有良好的电气安全性能要求，隔热组件12与电芯组件109之间还设有绝缘层105，绝缘层105为高分子绝缘薄膜，绝缘层105的厚度为0.1～0.5mm，具体例如为0.2mm。
51.作为一种实施方式，为了便于电芯组件109散热，底板111与散热板101之间、以及底板111面向电芯组件109的上表面均设有导热胶层112，导热胶层112的厚度为0.1～0.5mm，具体例如为0.2mm。电芯组件109直接与底板111上表面的导热胶层112接触，一旦发生热失控，电芯组件109的热量能从散热板101快速导出。
52.作为一种实施方式，壳体还包括两个端板102，端板102通过固定件103设置在散热
板101，固定件103例如为金属螺栓，端板102受热时可以通过固定件103将热量传导至散热板101上。
53.作为一种实施方式，如图5和图6所示，电芯组件109包括多个并排设置的电芯1091，每个电芯1091的两端固定在两个端板102上，相邻的两个电芯1091之间设有隔热缓冲层110。该隔热缓冲层110例如是隔热泡棉，隔热缓冲层110用于在电芯1091充放电过程中厚度变化时提供横向扩展空间，同时还起到延缓电芯1091间热传导的作用。
54.作为一种实施方式，电池模组10还包括防火罩114，防火罩114设置在散热板101上并包覆盖板113和两个端板102。
55.具体地，防火罩114的材料为云母片，防火罩114对应两个端板102位置的厚度为2～3mm，其余部分的厚度为0.5～1.5mm。当电池模组10内部电芯发生热失控时，一段时间后模组外表面温度会显著升高甚至出现外部起火现象，对应端板102的两端火焰冲击大，防火罩114两端的厚度设置成较厚，其耐火焰冲击温度高达1300℃，进一步延缓热量从失控模组扩展至周围模组。
56.本实用新型还涉及一种电池系统，包括上述的电池模组10。电池系统还包括与散热板101连接的电池热管理系统，电池热管理系统启动后用于将电池模组10内的热量从散热板101传导至外部。电池系统的其它结构为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
57.本实用新型的电池模组10及具有该电池模组10的电池系统中，当电池模组10内部的电芯组件109发生热失控时，通过设置在壳体内部的隔热组件12进行隔热，且隔热组件12与壳体的侧板1132存在空腔13，空腔13内的空气同样起到隔热作用。电池模组10利用隔热组件12有效解决了现有技术中存在的电池模组间隔热效果差、热传导迅速问题，解决电池模组内部热失控时存在热量积聚问题，有效延迟甚至阻断电池模组内部电芯至外部的热失控扩散，避免失控电池模组发生爆炸，保障了车辆及人员安全。
58.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
59.以上所述，仅是本实用新型的实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。