CN110612616B - 固定架、电池模块以及电池包 - Google Patents

Abstract

一种固定架、电池模块以及电池包。固定架包括：框体；以及两个导热板。各导热板具有周缘部以及本体部。两个导热板沿厚度方向对接在一起；至少一个本体部至少部分地沿厚度方向从内侧向外侧鼓出；至少一个本体部形成有从外侧向内侧鼓出的至少一个鼓筋条，各鼓筋条与相对的导热板的表面的一部分靠接在一起，所述至少一个鼓筋条将内部空间划分成至少两条流道；进流口、入流端口、所述至少两条流道、出流端口以及出流口形成连通的通道。电池模块包括两个二次电池以及前述固定架。电池包包括并排布置的多个前述电池模块。由此，免除了外置的热交换***以及现有技术中的风冷设计的不完全封闭所带来的影响，提高散热效果，流道结构设计简单。

Description

固定架、电池模块以及电池包

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种固定架、电池模块以及电池包。

背景技术

目前为解决软包电池包的散热问题，通常需要涂胶将二次电池粘贴于金属板上，利用金属板的导热功能把软包二次电池的热量传递到外置的水冷***，或者在两个金属板之间预留间隙作为风道进行风冷冷却，但这种实现方式存在以下问题：

1)单纯只通过金属板进行导热，散热效率较低，在二次电池充放电过程中产生的较多的热量甚至来不及导出，散热效果较差，影响二次电池的性能；

2)用金属板散热效果很大程度上取决于金属板的导热系数，局限性较大；

3)电池包采用风道进行冷却的设计，各个风道是相对独立的，需要为每个风道提供对流，电池包结构设计变得复杂，难以实现；

4)通过两块散热板间预留间隙作为风道进行风冷设计，对流的风道不是完全封闭，冷却风与二次电池接触时，空气中的水汽会腐蚀二次电池的极耳及转接片(busbar)，影响二次电池的性能和电池包的寿命。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的一个目的在于提供一种固定架、电池模块以及电池包，其能够免除外置的热交换***、免除现有技术中的风冷设计的不完全封闭所带来的影响。

本发明的又一目的在于提供一种固定架、电池模块以及电池包，其能提高散热效果。

本发明的再一目的在于提供一种固定架、电池模块以及电池包，其流道结构设计简单。

为了实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种固定架，其包括：框体，由周壁围成且周壁上设有进流口和出流口；以及两个导热板，固定于框体的周壁中。各导热板具有：周缘部；以及本体部，连接于周缘部。其中，一个导热板的面对另一个导热板的一侧定义为内侧，各导热板的与内侧相反的一侧定义为外侧；两个导热板沿框体的厚度方向对接在一起，两个周缘部固定于框体的周壁中，两个导热板在周缘部配合以形成入流端口和出流端口；至少一个本体部至少部分地沿框体的厚度方向从内侧向外侧鼓出，以使两个周缘部和两个本体部形成与入流端口和出流端口连通的内部空间，内部空间的四周除与入流端口和出流端口连通的部位外均封闭；至少一个本体部形成有从外侧向内侧鼓出的至少一个鼓筋条，各鼓筋条与相对的导热板的表面的一部分靠接在一起，所述至少一个鼓筋条将内部空间划分成至少两条流道；进流口、入流端口、所述至少两条流道、出流端口以及出流口形成连通的通道。

为了实现上述目的，在第二方面，本发明提供了一种电池模块，其包括两个二次电池。其中，电池模块还包括本发明第一方面所述的固定架，各二次电池对应地固定于各导热板对应的一侧面。

为了实现上述目的，在第三方面，本发明提供了一种电池包，其包括：上盖，设有上入流道和上出流道；下盖，设有下入流道和下出流道，下盖的下入流道和下出流道分别与上盖的上入流道和上出流道相对应并连通；并排布置的多个根据本发明第二方面所述的电池模块，收容于上盖与下盖之间，且各电池模块的固定架的进流口和出流口分别与下盖的下入流道和下出流道相对应并连通。

本发明的有益效果如下：

当固定架用于电池模块并进而用于电池包时，免除了外置的热交换***、以及现有技术中的风冷设计的不完全封闭所带来的影响，并当通道通入比风散热效果更好的冷却液体(例如水)时，提高了散热效果。此外，基于流道的设计，冷却流体的流速和流向易于控制，从而使得流道结构设计简单。

附图说明

图1是根据本发明的固定架的一实施例的组装立体图。

图2是图1的另一角度的立体图。

图3是图1的分解图。

图4是根据本发明的固定架的一个导热板的立体图。

图5是图4的另一角度的立体图。

图6是根据本发明的固定架的两个对接的导热板的一实施例的立体图。

图7是沿图6中的A-A线剖开的立体图。

图8是沿图6中的B-B线剖开的立体图。

图9是沿图6中的C-C线剖开的立体图。

图10是与图7类似的但示出根据本发明的固定架的两个对接的导热板的另一实施例的立体图。

图11是与图7类似的但示出根据本发明的固定架的两个对接的导热板的又一实施例的立体图。

图12是根据本发明的固定架的两个导热板成型的一实施例的立体图。

图13是根据本发明的固定架的两个导热板成型的另一实施例的立体图。

图14是根据本发明的固定架的另一实施例的立体图。

图15是根据本发明的电池模块的一实施例的立体图。

图16是图15的分解图。

图17是根据本发明的电池模块的另一实施例的分解图。

图18是根据本发明的电池包的一实施例的立体分解图。

图19是图18中的电池包的上盖的立体图。

图20是图18中的电池包的下盖的立体图。

图21是根据本发明的电池包的另一实施例的立体分解图。

图22是图21中的电池包的上盖的立体图。

图23是图21中的电池包的下盖的立体图。

图24是图21的截面图。

其中，附图标记说明如下：

P电池包 3211中空内部

1上盖 322导热板

11上入流道 3221周缘部

12上出流道 R加强筋

13上收容腔 H孔

2下盖 3222本体部

21下入流道 D鼓筋条

211第一端口 I入流端口

22下出流道 I1入流凹口

221第二端口 O出流端口

23下收容腔 O1出流凹口

3电池模块 S内部空间

31二次电池 323收容部

32固定架 4密封垫

321框体 5缓冲垫

W周壁 b螺栓

W1进流口 n螺母

W2出流口

具体实施方式

下面参照附图来详细说明根据本发明的固定架、电池模块以及电池包。

首先说明根据本发明第一方面的固定架。

如图1至图14所示，根据本发明的固定架32包括：框体321，由周壁W围成且周壁W上设有进流口W1和出流口W2；以及两个导热板322，固定于框体321的周壁W中。各导热板322具有：周缘部3221；以及本体部3222，连接于周缘部3221；其中，一个导热板322的面对另一个导热板322的一侧定义为内侧，各导热板322的与内侧相反的一侧定义为外侧；两个导热板322沿框体321的厚度方向对接在一起，两个周缘部3221固定于框体321的周壁W中，两个导热板322在周缘部3221配合以形成入流端口I和出流端口O；至少一个本体部3222至少部分地沿框体321的厚度方向从内侧向外侧鼓出，以使两个周缘部3221和两个本体部3222形成与入流端口I和出流端口O连通的内部空间S，内部空间S的四周除与入流端口I和出流端口O连通的部位外均封闭；至少一个本体部3222形成有从外侧向内侧鼓出的至少一个鼓筋条D，各鼓筋条D与相对的导热板322的表面的一部分靠接在一起，所述至少一个鼓筋条D将内部空间S划分成至少两条流道；进流口W1、入流端口I、所述至少两条流道、出流端口O以及出流口W2形成连通的通道。

在根据本发明的固定架32中，当通入冷却流体时，冷却流体(例如冷却气体或冷却液体)流入进流口W1、入流端口I、所述至少两条流道、出流端口O以及出流口W2形成的通道(如图24中箭头所示)，直接将下文所述的电池模块3的二次电池31产生的热量带出，避免了利用相对电池模块31外置的热交换***；由于内部空间S的四周除与入流端口I和出流端口O连通的部位外均封闭，所以免除现有技术中的风冷设计的不完全封闭所带来的影响(例如对二次电池32的极耳以及转接片的腐蚀)；当通道通入比风散热效果更好的冷却液体(例如水)时，提高了电池包的散热效果。此外，基于流道的设计，冷却流体的流速和流向易于控制，从而使得流道结构设计简单。

在根据本发明的固定架32中，如图3至图13所示，两个导热板322的结构可以相同也可以不同，入流端口I、所述至少两条流道、出流端口O均可以以多种方式形成。

在一实施例中，如图3以及图6至图9所示，各导热板322的周缘部3221形成有从内侧向外侧鼓出形成的入流凹口I1和出流凹口O1；两个入流凹口I1形成入流端口I，两个出流凹口O1形成出流端口O。

在一实施例中，如图3至图7和图11所示，各导热板322的本体部3222连接于各导热板322的周缘部3221并沿厚度方向从各导热板322的周缘部3221向外侧鼓出，各导热板322的本体部3222形成有从外侧向内侧鼓出的至少一个鼓筋条D；一个导热板322的对应的一个鼓筋条D与另一个导热板322的对应的一个鼓筋条D靠接在一起。

如图3和图7所示，两个导热板322形状相同，且两个导热板322镜像沿框体321的厚度方向对接在一起。两个导热板322形状相同有利于采用同一模具制造，从而节约了制造成本。

在根据本发明的固定架32中，在另一实施例中，参照图10，一个导热板322的周缘部3221形成有从内侧向外侧鼓出的入流凹口I1和出流凹口O1；所述另一个导热板322的周缘部3221的与入流凹口I1和出流凹口O1对应的两个部位均为平的并与入流凹口I1和出流凹口O1分别形成入流端口I和出流端口O。进一步地，所述另一导热板322的本体部3222可为平板。

在根据本发明的固定架32中，在又一实施例(未示出)中，两个导热板322的一个周缘部3221形成有从内侧向外侧鼓出形成的入流凹口I1而另一个周缘部3221的与入流凹口I1对应的部位为平的并与入流凹口I1形成入流端口I；两个导热板322的另一个周缘部3221形成有从内侧向外侧鼓出形成的出流凹口O1而所述一个周缘部3221的与出流凹口O1对应的部位为平的并与出流凹口O1形成出流端口O。

如图11所示，一个导热板322的本体部3222从与所述一个导热板322的周缘部3221间隔预定距离的位置从内侧向外侧鼓出。

当然两个导热板322对接后的结构形式并不限于以上实施例，也可以是其它的结构形式，只需使两个导热板322对接后能够形成入流端口I、所述至少两条流道、出流端口O，且入流端口I、所述至少两条流道、出流端口O能够连通即可。

在根据本发明的固定架32中，如图12和图13所示，两个导热板322一体成型。当然并不限于此，两个导热板322也可以采用单独的成型方式。

在一实施例中，各鼓筋条D在对应导热板322的一侧上的形状为倒U型形状。当然鼓筋条D的形状并不限于此，也可以采用其它的形状，可根据具体情况而定。

为了使各鼓筋条D与相对的导热板322的表面的一部分充分靠接在一起，优选地，各鼓筋条D的顶部为平面。各导热板322的所有鼓筋条D的顶部处于同一平面。

在根据本发明的固定架32中，为了有效地固定导热板322，框体321为塑胶，各导热板322的周缘部3221埋设于塑胶中。

为了增强导热板322与框体321的固定能力，如图3至图13所示，各导热板322的周缘部3221设置有多个加强筋R，加强筋R埋设于塑胶中。加强筋R可以提高导热板322的局部的强度。此外，为了增强对导热板322的固定，各导热板322的周缘部3221设置有孔H，塑胶填充孔H。由此，极大地提高了塑胶的框体321与导热板322两者一体成型的强度及可靠性，而且导热板322通过孔H与塑胶的框体321形成可靠连接，并将导热板322牢牢地定位在塑胶的框体321的指定位置。

在根据本发明的固定架32中，导热板322为冲压成型。

导热板322为金属板(即钣金)。金属板可为但不限于铝板。

两个导热板322与框体321一体成型。

在根据本发明的固定架32中，在一实施例中，如图14和图24所示，进流口W1设置于框体321的周壁W的与入流端口I对准的位置并与入流端口I呈一直线；出流口W2设置于框体321的周壁W的与出流端口O对准的位置并与入流端口I呈一直线。

在根据本发明的固定架32中，在另一实施例中，如图1和图2以及图16所示，进流口W1设置于框体321的周壁W的与入流端口I对准的位置且与入流端口I以不呈一直线地相交。优选地，进流口W1与入流端口I垂直相交。当然进流口W1和出流口W2的位置并不限于以上所述的位置，还可以设置于周壁的其它位置，且能够与入流端口I和出流端口O连通即可。

为了便于各固定架32的安装并将各固定架32保持在一起，在一实施例中，如图1和图2所示，进流口W1在周壁W的一侧为凸台，而在周壁W的相反的另一侧为凹槽。出流口W2周壁W的一侧为凹槽，而在周壁W的相反的另一侧为凸台。相邻的两个固定架32通过相对的两个侧面上的凸台和凹槽相互凹凸配合而紧密连接。当然多个固定架32也可以采用其它的固定方式，并不限于此。

在根据本发明的固定架32中，如图1至图3所示，框体321的周壁W围成中空内部3211；两个导热板322将框体321的中空内部3211分割以与框体321的周壁W一起形成两个收容部323，各导热板322的仅一个侧面用于构成一个收容部323。

其次说明根据本发明第二方面的电池模块。

参照图15至图18，根据本发明的电池模块3包括两个二次电池31。其中，电池模块3还包括根据本发明第一方面所述的固定架32，各二次电池31收容于对应一个收容部323并对应地固定(例如但不限于粘接)于各导热板322对应的一侧面。

二次电池31可为软包装电池。软包装电池可为锂离子二次电池、钠离子二次电池或锌离子二次电池。

最后说明根据本发明第三方面的电池包。

参照图18至图24，根据本发明面的电池包P包括：上盖1，设有上入流道11和上出流道12；下盖2，设有下入流道21和下出流道22，下盖2的下入流道21和下出流道22分别与上盖1的上入流道11和上出流道12相对应并连通；并排布置的多个根据本发明第二方面所述的电池模块3，收容于上盖1与下盖2之间，且各电池模块3的固定架32的进流口W1和出流口W2分别与下盖2的下入流道21和下出流道22相对应并连通。

在本发明第三方面的电池包P中，当通入冷却流体时，流体流经上盖1的上入流道11、下盖2的下入流道21、固定架32的进流口W1、两个导热板322的入流端口I、所述至少两条流道、出流端口O、固定架32的出流口W2、下盖2的下出流道22以及上盖1的上出流道12，将电池包P中的二次电池31产生的热量带走，大大提高了电池包的散热效果。

上盖1形成有上收容腔13，下盖2形成有下收容腔23，上盖1的上收容腔13和下盖2的下收容腔23一起***述多个电池模块3。

在根据本发明第三方面的电池包P中，如图17、图18、图21以及图24所示，上盖1的上入流道11与下盖2的下入流道21的对接处设有密封垫4，上盖1的上出流道12与下盖2的下出流道22的对接处设有密封垫4，且固定架32的进流口W1与下入流道21(如图20的第一端口211、图24的第一端口211)的对接处设有密封垫4，固定架32的出流口W2与下出流道22(如图20的第二端口221、图24的第二端口221)的对接处设有密封垫4。密封垫4的设置可以有效地防止流体在流道对接处的泄漏。

为了对电池包P中的二次电池31的膨胀有效地进行缓冲，如图18和图21所示，电池包P还包括：缓冲垫5，设置(例如但不限于粘接)于相邻的两个电池模块3之间。其中，由于在电池模块3充放电循环过程中，二次电池31会发生膨胀，而由于二次电池31与对应的导热板322接触，由此二次电池31的膨胀将导致导热板322上的鼓筋条D被压向内侧甚至压平，进而导致流道收缩而降低电池包P的散热效果。因此，缓冲垫5由于弹性可压缩性质便为二次电池31的膨胀提供足够的空间，降低或避免鼓筋条D被挤压而产生的变形，改善电池包P的散热效果。缓冲垫5的弹性可压缩性能的选择可以视二次电池31的实际膨胀需要来确定。

如图18和图21所示，上盖1和下盖2通过螺纹连接的多个螺栓b和多个螺母n固定在一起。

Claims (28)

1.一种固定架(32)，包括：

框体(321)，由周壁(W)围成且周壁(W)上设有进流口(W1)和出流口(W2)；以及

两个导热板(322)，固定于框体(321)的周壁(W)中；

其特征在于，

各导热板(322)具有：

周缘部(3221)；以及

本体部(3222)，连接于周缘部(3221)；

其中，

一个导热板(322)的面对另一个导热板(322)的一侧定义为内侧，各导热板(322)的与内侧相反的一侧定义为外侧；

两个导热板(322)沿框体(321)的厚度方向对接在一起，两个周缘部(3221)固定于框体(321)的周壁(W)中，两个导热板(322)在周缘部(3221)配合以形成入流端口(I)和出流端口(O)；

至少一个本体部(3222)至少部分地沿框体(321)的厚度方向从内侧向外侧鼓出，以使两个周缘部(3221)和两个本体部(3222)形成与入流端口(I)和出流端口(O)连通的内部空间(S)，内部空间(S)的四周除与入流端口(I)和出流端口(O)连通的部位外均封闭；

至少一个本体部(3222)形成有从外侧向内侧鼓出的至少一个鼓筋条(D)，各鼓筋条(D)与相对的导热板(322)的表面的一部分靠接在一起，所述至少一个鼓筋条(D)将内部空间(S)划分成至少两条流道；

进流口(W1)、入流端口(I)、所述至少两条流道、出流端口(O)以及出流口(W2)形成连通的通道；

进流口(W1)设置于框体(321)的周壁(W)的与入流端口(I)对准的位置且与入流端口(I)以不呈一直线地相交。

2.根据权利要求1所述的固定架(32)，其特征在于，

各导热板(322)的周缘部(3221)形成有从内侧向外侧鼓出形成的入流凹口(I1)和出流凹口(O1)；

两个入流凹口(I1)形成入流端口(I)，两个出流凹口(O1)形成出流端口(O)。

3.根据权利要求1所述的固定架(32)，其特征在于，

各导热板(322)的本体部(3222)连接于各导热板(322)的周缘部(3221)并沿厚度方向从各导热板(322)的周缘部(3221)向外侧鼓出，各导热板(322)的本体部(3222)形成有从外侧向内侧鼓出的至少一个鼓筋条(D)；

一个导热板(322)的对应的一个鼓筋条(D)与另一个导热板(322)的对应的一个鼓筋条(D)靠接在一起。

4.根据权利要求1所述的固定架(32)，其特征在于，两个导热板(322)形状相同，且两个导热板(322)镜像沿框体(321)的厚度方向对接在一起。

5.根据权利要求1所述的固定架(32)，其特征在于，

一个导热板(322)的周缘部(3221)形成有从内侧向外侧鼓出的入流凹口(I1)和出流凹口(O1)；

所述另一个导热板(322)的周缘部(3221)的与入流凹口(I1)和出流凹口(O1)对应的两个部位均为平的并与入流凹口(I1)和出流凹口(O1)分别形成入流端口(I)和出流端口(O)。

6.根据权利要求5所述的固定架(32)，其特征在于，所述另一导热板(322)的本体部(3222)为平板。

7.根据权利要求1所述的固定架(32)，其特征在于，

两个导热板(322)的一个周缘部(3221)形成有从内侧向外侧鼓出形成的入流凹口(I1)而另一个周缘部(3221)的与入流凹口(I1)对应的部位为平的并与入流凹口(I1)形成入流端口(I)；

两个导热板(322)的另一个周缘部(3221)形成有从内侧向外侧鼓出形成的出流凹口(O1)而所述一个周缘部(3221)的与出流凹口(O1)对应的部位为平的并与出流凹口(O1)形成出流端口(O)。

8.根据权利要求1所述的固定架(32)，其特征在于，

一个导热板(322)的本体部(3222)从与所述一个导热板(322)的周缘部(3221)间隔预定距离的位置从内侧向外侧鼓出。

9.根据权利要求1所述的固定架(32)，其特征在于，两个导热板(322)一体成型。

10.根据权利要求1所述的固定架(32)，其特征在于，各鼓筋条(D)在对应导热板(322)的一侧上的形状为倒U型形状。

11.根据权利要求1所述的固定架(32)，其特征在于，各鼓筋条(D)的顶部为平面。

12.根据权利要求1所述的固定架(32)，其特征在于，各导热板(322)的所有鼓筋条(D)的顶部处于同一平面。

13.根据权利要求1所述的固定架(32)，其特征在于，框体(321)为塑胶，各导热板(322)的周缘部(3221)埋设于塑胶中。

14.根据权利要求13所述的固定架(32)，其特征在于，各导热板(322)的周缘部(3221)设置有多个加强筋(R)，加强筋(R)埋设于塑胶中。

15.根据权利要求13所述的固定架(32)，其特征在于，各导热板(322)的周缘部(3221)设置有孔(H)，塑胶填充孔(H)。

16.根据权利要求1所述的固定架(32)，其特征在于，导热板(322)为冲压成型。

17.根据权利要求1所述的固定架(32)，其特征在于，导热板(322)为金属板。

18.根据权利要求14所述的固定架(32)，其特征在于，两个导热板(322)与框体(321)一体成型。

19.根据权利要求1所述的固定架(32)，其特征在于，进流口(W1)在周壁(W)的一侧为凸台，而在周壁(W)的相反的另一侧为凹槽。

20.根据权利要求1所述的固定架(32)，其特征在于，出流口(W2)周壁(W)的一侧为凹槽，而在周壁(W)的相反的另一侧为凸台。

21.根据权利要求1所述的固定架(32)，其特征在于，

框体(321)的周壁(W)围成中空内部(3211)；

两个导热板(322)将框体(321)的中空内部(3211)分割以与框体(321)的周壁(W)一起形成两个收容部(323)，各导热板(322)的仅一个侧面用于构成一个收容部(323)。

22.一种电池模块(3)，包括两个二次电池(31)，其特征在于，电池模块(3)还包括根据权利要求1-21中任一项所述的固定架(32)，各二次电池(31)对应地固定于各导热板(322)对应的一侧面。

23.根据权利要求22所述的电池模块(3)，其特征在于，二次电池(31)为软包装电池。

24.一种电池包(P)，其特征在于，包括：

上盖(1)，设有上入流道(11)和上出流道(12)；

下盖(2)，设有下入流道(21)和下出流道(22)，下盖(2)的下入流道(21)和下出流道(22)分别与上盖(1)的上入流道(11)和上出流道(12)相对应并连通；

并排布置的多个根据权利要求22-23中任一项所述的电池模块(3)，收容于上盖(1)与下盖(2)之间，且各电池模块(3)的固定架(32)的进流口(W1)和出流口(W2)分别与下盖(2)的下入流道(21)和下出流道(22)相对应并连通。

25.根据权利要求24所述的电池包(P)，其特征在于，上盖(1)形成有上收容腔(13)，下盖(2)形成有下收容腔(23)，上盖(1)的上收容腔(13)和下盖(2)的下收容腔(23)一起***述多个电池模块(3)。

26.根据权利要求24所述的电池包(P)，其特征在于，上盖(1)的上入流道(11)与下盖(2)的下入流道(21)的对接处设有密封垫(4)，上盖(1)的上出流道(12)与下盖(2)的下出流道(22)的对接处设有密封垫(4)且固定架(32)的进流口(W1)与下入流道(21)的对接处设有密封垫(4)，固定架(32)的出流口(W2)与下出流道(22)的对接处设有密封垫(4)。

27.根据权利要求24所述的电池包(P)，其特征在于，电池包(P)还包括：缓冲垫(5)，设置于相邻的两个电池模块(3)之间。

28.根据权利要求24所述的电池包(P)，其特征在于，上盖(1)和下盖(2)通过螺纹连接的多个螺栓(b)和多个螺母(n)固定在一起。

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