电池模组及具有其的液冷储能电池包系统的制作方法

1.本实用新型涉及电池储能技术领域，尤其涉及一种电池模组及具有其的液冷储能电池包系统。


背景技术：

2.电能是一种绿色能源，一直以来都备受推崇；储能系统是决定电能能否稳定地、安全地进入应用环节的重要构成。
3.然而现有的储能系统仍存在系列的技术问题，影响储能系统的安全性和使用寿命。诸如：现有技术的电池模组使用电芯连接系统(ccs系统)的隔离板，当单体电芯热失控时，电芯打开泄压口，电芯喷出的高温物质会伤及ccs系统以及相邻电芯。
4.有鉴于此，本实用新型提供一种新的电池模组及具有其的液冷储能电池包系统，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种新的电池模组及具有其的液冷储能电池包系统，来解决上述问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：
7.一种电池模组，包括：
8.电芯组，所述电芯组包括沿第一方向排布的若干电芯；
9.电芯连接系统，位于所述电芯组上方，且所述电芯连接系统上设有与电芯的排气阀对应的让位孔；
10.热防护组件，所述热防护组件包括位于所述电芯连接系统上方的云母盖板，所述云母盖板上与电芯的排气阀对应的位置处的厚度小于其他位置的厚度。
11.进一步地，所述云母盖板上未与电芯的排气阀对应的位置处的厚度不小于1mm；和/或，所述云母盖板上与电芯的排气阀对应的位置处的厚度不大于0.2mm。
12.进一步地，所述热防护组件还包括位于每一电芯沿第一方向的两侧的云母片。
13.进一步地，所述热防护组件还包括位于所述电芯组沿第二方向的两侧的云母侧板，所述第二方向与所述第一方向垂直。
14.进一步地，所述热防护组件还包括位于每一电芯沿第一方向的两侧的云母片，所述云母片的厚度小于所述云母侧板的厚度，所述云母片的厚度小于所述云母盖板的厚度。
15.进一步地，所述电芯连接系统包括用以电连接所述电芯的母排、用以对所述母排绝缘的绝缘支架，所述绝缘支架内设有用以与外部母排连接的螺母，或所述绝缘支架具有向外凸伸的螺钉。
16.进一步地，所述电芯连接系统包括用以电连接所述电芯的母排、用以采集电芯温度的至少三个温度传感器，一个温度传感器位于电芯组的总正极处的母排上，一个温度传感器位于电芯组的总负极处的母排上，一个温度传感器位于第一方向上中间位置处的两个
电芯之间的母排上。
17.进一步地，所述电芯连接系统包括用以电连接所述电芯的母排、用以采集电芯温度的温度传感器、用以采集电芯电压的电压采集线、用以对所述母排绝缘的绝缘支架、用以支撑所述母排的塑料支架。
18.进一步地，所述电池模组还包括位于电芯组的第一方向的两端的端板，且热防护组件包括位于所述端板与所述电芯组之间的云母片。
19.进一步地，所述端板上设有用以固定所述电池模组的模组固定孔、用以吊装整个所述电池模组的吊装孔、用以安装绝缘支架的安装结构。
20.进一步地，所述电池模组还包括位于电芯组的第一方向的两端的端板、位于所述电芯组的第二方向的两端的云母侧板、至少两个绑带，第一方向与第二方向垂直，所述绑带环绕并紧固所述端板、所述云母侧板。
21.一种液冷储能电池包系统，包括具有收容腔的下箱体、位于所述收容腔内的若干上述电池模组、位于收容腔内的电池管理单元、与所述下箱体配合以封闭所述收容腔的上盖。
22.进一步地，所述上盖上安装有防爆阀。
23.进一步地，所述上盖上设有用以维修电池管理单元的维修窗口。
24.进一步地，所述下箱体内设有液冷板，所述电池模组的底部通过导热胶与液冷板连接。
25.进一步地，所述下箱体上设于与所述液冷板连通的进液口、出液口。
26.进一步地，所述电池模组包括：
27.若干第一电池模组，包括n个电芯；
28.至少一个第二电池模组，包括m个电芯；
29.其中m＜n，所述电池管理单元与所述第二电池模组并排设置。
30.进一步地，沿第一方向上，第一电池模组的长度为l1，所述第二电池模组与所述电池管理单元的长度之和为l2，l1与l2之差不超过一个电芯的厚度。
31.进一步地，l1＝l2。
32.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过在电池模组的上方设置云母盖板，且所述云母盖板上与电芯的排气阀对应的位置处减薄，在热失控时，与电芯的排气阀对应的位置处可被电芯喷出的高温物质冲开，将气体、火焰导向至泄压通道，并可以同时保证气体、火焰不会倒灌至其他电芯。
附图说明
33.图1为本实用新型一较佳实施例的液冷储能电池包系统的结构示意图；
34.图2为图1于另一角度的示意图；
35.图3为图1的分解图；
36.图4为图3中的电池模组的分解图；
37.图5为图4中的电芯连接系统总成图；
38.图6为图5的分解图。
39.其中，100-液冷储能电池包系统，1-电池模组，11-电芯组，111-电芯，112-排气阀，
113-第一电池模组，114-第二电池模组，12-电芯连接系统，120-让位孔，121-母排，122-温度传感器，123-连接器，124-绝缘支架，125-高压保护盖，126-塑料支架，13-热防护组件，131-云母盖板，132-云母片，133-云母侧板，14-端板，15-绑带，2-下箱体，21-进液口，22-出液口，23-密封圈，3-上盖，31-防爆阀，32-维修窗口，33-维修门，34-密封垫，4-电池管理单元，5-母排总成，6-线束总成，7-动力插座。
具体实施方式
40.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
41.请参考图1～图6所示，本实用新型提供一种用以液冷储能电池包系统100，其包括电池模组1。如图4～图6所示，电池模组1主要包括电芯组11、电芯连接系统12、热防护组件13。
42.所述电芯组11包括沿第一方向排布的若干电芯111，例如由8个电芯111构成1p8s电芯组11，或由5个电芯111构成1p5s电芯组11。
43.所述电芯连接系统12位于所述电芯组11上方，用于电芯111电连接、电压及温度采集。
44.所述电芯连接系统12包括用以电连接所述电芯111的母排121(busbar)。一实施例中，所述母排121为1060铝排，与电芯111通过激光焊接固定，电芯111之间连接紧固，且母排121与电池的电极极柱接触电阻小、抗振动、牢靠程度高。所述母排121的截面积为48.75mm2，持续载流能力146a，为保证模组对外的可靠电连接，模组总正、总负铝排在螺栓紧固搭接面使用。
45.当然，所述母排121也可以采用铜排。
46.所述电芯连接系统12还包括用以采集电芯111温度的至少三个温度传感器122，一个温度传感器122位于电芯组11的总正极处的母排121上，一个温度传感器122位于电芯组11的总负极处的母排121上，一个温度传感器122位于第一方向上中间位置处的两个电芯111之间的母排121上。
47.本领域技术人员可以理解的是，当电芯111数量为偶数时，一个温度传感器122位于第一方向上正中间位置处的两个电芯111之间的母排121上；以8个电芯111为例，其中一个所述温度传感器122分别焊接于第4个电芯111与第5个电芯111间对应的母排121上。当电芯111为奇数时，一个温度传感器122位于第一方向上正中间位置处的一个电芯111与相邻的电芯111之间的母排121上；以5个电芯111为例，一个温度传感器122焊接于第3个电芯111与第2个电芯111之间的母排121上，或焊接于第3个电芯111与第4个电芯111之间的母排121上。
48.优选地，所述温度传感器122采用负温度系数热敏电阻(ntc)，焊接于所述母排121上。一具体实施例中，ntc r25＝10kohm
±
1％，精度
±
1℃(-40～85℃)，b25/85＝3435k
±
1％。
49.所述电芯连接系统12还包括用以采集电芯111电压的电压采集线，所述电压采集线选用0.35mm2导线，满足ul94-v0阻燃要求，符合ul导线规范。
50.所述电芯连接系统12用以与外部的母排连接的连接器123，选用jae mx340系列，包括20pin。
51.所述电芯连接系统12包括用以对所述母排121绝缘的绝缘支架124，所述绝缘支架124优选内嵌有用以与外部母排连接的螺母，或所述绝缘支架124具有向外凸伸的螺钉。所述绝缘支架124的上方连接有电池模组1的高压保护盖125。
52.所述电芯连接系统12还包括用以支撑所述母排121的塑料支架126。所述塑料支架126材质为pc+abs，满足ul94-v0阻燃要求，起支撑、限位及绝缘作用；同时，所述塑料支架126还起到增大电气间隙、爬电距离，限制零件位置的作用。所述塑料支架126上还设置有卡扣的固定结构，用以线束限位及固定云母盖板131。
53.另外，所述电芯连接系统12上设有与电芯111的排气阀112对应的让位孔120；也即所述母排121、所述塑料支架126上于电芯111的排气阀112对应位置无阻挡，在发生热失控时，供电芯111内高温物体向外泄压。
54.实际上，让位孔120开设于塑料支架126上，母排121也固定于塑料支架126上，但不覆盖让位孔120。
55.所述热防护组件13用以在热失控时保护电芯111，提高电池模组1的安全性和使用寿命。
56.所述热防护组件13包括位于所述电芯连接系统12上方的云母盖板131，所述云母盖板131上与电芯111的排气阀112对应的位置处的厚度小于其他位置的厚度，在热失控时，与电芯111的排气阀112对应的位置处可被电芯111产生的气体冲开，将气体、火焰导向至泄压通道，并可以同时保证气体、火焰不会倒灌至其他电芯111。
57.一具体实施例中，所述云母盖板131上未与电芯111的排气阀112对应的位置处的厚度不小于1mm；和/或，所述云母盖板131上与电芯111的排气阀112对应的位置处的厚度不大于0.2mm。
58.所述热防护组件13还包括位于每一电芯111沿第一方向的两侧的云母片132，也即两片云母片132分别位于整个电芯组11沿第一方向的两端，其他所述云母片132位于相邻的电芯111之间，通过结构胶与电芯111紧密装配。所述云母片132用于阻燃外，还起到绝缘的作用。
59.所述热防护组件13还包括位于所述电芯组11沿第二方向的两侧的云母侧板133，所述第二方向与所述第一方向垂直。对内部的电芯111进行热防护，并防止电池模组1的紧固绑带15磨损电芯111。
60.考虑到不同的作用，所述云母片132的厚度小于所述云母侧板133的厚度，所述云母片132的厚度小于所述云母盖板131的厚度。一实施例中，所述云母片132的厚度为0.5mm左右，所述云母侧板133的厚度不低于0.8mm，所述云母盖板131的厚度不小于1mm。
61.所述电池模组1，通过云母片132、云母盖板131、云母侧板133的组合使用，使得电芯组11的内部、外部均采用云母隔离，万一电芯111热失控后也不会引起蔓延，起到安全防护作用。
62.另外，所述电池模组1还包括位于电芯组11的第一方向的两端的端板14，对电芯组
11进行夹持固定，且所述端板14与所述电芯组11之间具有云母片132。
63.所述端板14使用铝型材挤压成型。所述端板14上设有用以固定所述电池模组1的模组固定孔，使用m6长螺杆穿孔固定；用以吊装整个所述电池模组1的吊装孔，一实施例中所述吊装孔为圆孔；用以安装绝缘支架124的安装结构，所述安装结构康有为卡扣槽。
64.所述电池模组1还包括至少两个绑带15，两个绑带15沿高度方向间隔排布，所述绑带15环绕并紧固所述端板14、所述云母侧板133，将其他部件卡箍成一个整体。所述绑带15选用1.5mm的钢绑带15，绑带15夹紧位置为端板14及云母侧板133处。
65.所述电池模组1的底部无额外结构，在组装于液冷储能电池包系统100时，通过导热胶与电池包箱体的液冷版粘接，实现导冷。
66.另外，请参考图1～图6所示，本发明还提供一种液冷储能电池包系统100，包括具有收容腔的下箱体2、与所述下箱体2配合以封闭所述收容腔的上盖3、位于所述收容腔内的若干电池模组1、位于收容腔内的电池管理单元4。
67.所述上盖3体使用钣金制成，表面电泳。
68.本实用新型中，所述上盖3上设有安装有防爆阀31，在发生热失控时，及时将可燃气体排出，避免发生爆炸。
69.另外，所述上盖3上设有用以维修电池管理单元4的维修窗口32、打开或关闭所述维修窗口32的维修门33，在不拆开上盖3的情况下，可打开维修门33对液冷储能电池包系统100内的电池管理单元4进行检修。优选地，所述维修门33与所述维修窗口32之间设有密封垫34。
70.本实施例中，所述防爆阀31位于上盖3的一侧，所述维修窗口32位于上盖3的另一侧，也即所述电池管理单元4位于电池模组1背离防爆阀31的一侧，高温物质从防爆阀31处冲出时，不会破坏电池管理的单元4。
71.发明人发现：现有储能电池包系统，一般采用风冷结构，电芯111不能在较舒适的环境下工作，导致整个储能集装箱系统寿命大大缩短。为此，本实用新型在所述下箱体2中集成液冷板，给电池模组1供冷。
72.具体地，所述下箱体2包括底壁、自底壁周缘向上延伸的侧壁，形成收容腔。具体采用左右对称铝挤型材，前后边框，焊接而成，焊接方式采用摩擦搅拌焊和氩弧焊接。所述下箱体2与所述上盖3通过密封圈23密封连接。
73.优选地，所述液冷板集成于所述下箱体2的底壁，所述电池模组1的底部通过导热胶与液冷板连接，使电池模组1的热量可与冷却液友好传递。具体地，可以在所述底壁上直接设置液冷管，也即液冷板构成所述底壁，也可以将独立的液冷板结合于底壁上。
74.所述下箱体2上设有与所述液冷板连通的进液口21、出液口22，供冷却液流动。
75.本实用新型的液冷储能电池包系统100，使用下箱体2集成液冷流道的形式，使电池包实现液冷的功能；液冷储能系统可以将电池系统的温差控制在较小的范围内，例如控制电池系统温差≤3℃，运行温度处于15℃～33℃最优温度之间，可有效保障储能电池包系统循环寿命，实现设计寿命20年。
76.上述专利以液冷为例进行说明，当环境温度较低时，可以提高冷却液的温度，给电池模组1供热，实现液热功能。
77.所述电池模组1为上述任意一种电池模组1，其具体结构不再赘述，以下仅从尺寸
角度进行说明。所述电池模组1包括若干第一电池模组113、第二电池模组114，所述第一电池模组113包括n个电芯111，所述第二电池模组114包括m个电芯111，其中m＜n，所述电池管理单元4与所述第二电池模组114并排设置。
78.沿第一方向上，第一电池模组113的长度为l1，所述第二电池模组114与所述电池管理单元4的长度之和为l2，l1与l2之差不超过一个电芯111的厚度。优选地，l1＝l2，也即所述第二电池模组114与所述电池管理单元4正好与第一电池模组113的长度在第一方向的尺寸一致。
79.一具体实施例中，所述电池模组1使用3.2v、280ah方形锂离子电池作为电芯111，组成8个1p8s，1个5p8s，采用铝排串联而成，形成1p69s的液冷储能电池包系统100，电压平台220.8v，单个电池包的电量为61.8kwh。电池管理单元4与1p5s并排设置；使用采集线与模组ccs上的采集端子相连接，采集电芯111的电压以及温度信息。
80.另外，若干电池模组1的母排通过母排总成5汇总连接，若干电池模组1的连接器122通过线束总成6连接汇总，并穿过下箱体2向外接出。
81.另外，液冷储能电池包系统100的充放电同口，使用动力插件7与液冷储能电池包系统100内的电池总正端和电池总负端分别相连；形成有效的充放电回路。
82.电池管理单元4采用主动均衡控制策略，支持电池间能量搬移，可达到对一次充放电、循环电池组产生的差异进行快速、有效的补偿，充分保证电池的一致性，提升储能系统放电量及提高储能系统使用寿命。
83.综上所述，本实用新型的液冷储能电池包系统100，因具有能量密度高、循环寿命长、容量大等诸多优点，在储能电站等相关领域得到日益广泛的应用。
84.应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施例。
85.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施例的具体说明，并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本实用新型的保护范围内。