CN116231169A - 一种热平衡电池包和电池包储能*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热平衡电池包和电池包储能***，所述的电池包包括电池模块、前端板、后端板、底板、液冷板和上盖；所述的前端板放置在电池模块前端；所述的后端板放置在电池模块后端；所述的底板位于电池模块底端；所述的液冷板内部设置流道；所述的液冷板为两个，分别置于电池模块两侧，用于通过冷却液带走电池模块的热量；所述的液冷板与电池模块之间设置导热垫；所述的液冷板外侧设置隔热贴；所述的电池模块通过铜排连接正负极输出端；所述的铜排安装在前端板上；所述的前端板、后端板、底板、液冷板和上盖通过紧固件固定为一个包裹住电池模块的长方体形的框架结构。与现有技术相比，本发明具有温差均匀、散热效果好、结构简单等优点。
Description
技术领域
本发明涉及电力储能领域，尤其是涉及一种热平衡电池包和电池包储能***。
背景技术
随着电动汽车行业的快速发展，对电池包的需求越来越大，电池包的安全问题也显得尤为重要。在电池包运作为汽车提供动力时，电池包会产生较高的温度，如不及时进行散热，则会造成电池包的损坏，影响电动汽车的使用，甚至带来安全风险。
而当前液冷电池包的液冷方式主要以底部液冷为主，对于方形电芯在电芯高度方向上(电芯极柱与电芯壳体底部)温差较大，随着高度的增加，如市场常见的280Ah(174X74X204宽厚高)，如采用底部液冷方式存在7-10℃温差，单体电芯顶部和底部的温差对电芯的循环寿命及安全性产生较大的影响，且当前市场上电池包主要由模组、液冷***、箱体等关键零部件组成，结构较复杂，成本较高；当前市场上的液冷储能***，一般由电芯(cell)集成为液冷模组，通过模组组成电池包(Pack)，再通过电池包串联成组为电池簇(Rack)，电池包接口众多，结构复杂。
因此，如何实现高性能热平衡的电池包，以及结构简单的电池包储能***，成为需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种热平衡电池包和电池包储能***。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种热平衡电池包，所述的电池包包括电池模块、前端板、后端板、底板、液冷板和上盖；所述的前端板放置在电池模块前端；所述的后端板放置在电池模块后端；所述的底板位于电池模块底端；所述的液冷板内部设置流道，用于冷却液流通；所述的液冷板为两个，分别置于电池模块两侧，用于通过液冷板中的冷却液带走电池模块的热量；所述的液冷板与电池模块之间设置导热垫；所述的液冷板外侧设置隔热贴，用于隔绝热量；所述的电池模块通过铜排连接正负极输出端；所述的铜排安装在前端板上；所述的前端板、后端板、底板、液冷板和上盖通过紧固件固定为一个包裹住电池模块的长方体形的框架结构。
进一步地，所述的电池模块包括多个电芯、导热胶和相变均温板；所述的相变均温板与电芯侧面连接，用于将电芯各向温差进行均温；所述的导热胶位于电芯和相变均温板之间，用于将电芯侧面热量传导至相变均温板；多个所述的电芯通过串联连接。
进一步地，所述的电池模块顶部设置有采集线路模块，用于采集电芯的电压和温度；所述的采集线路模块包括电芯电压采集端子、电芯温度采集端子和过流铝排；所述的电芯电压采集端子和电芯温度采集端子焊接在过流铝排上；所述的过流铝排与电芯的极柱焊接形成导电回路。
进一步地，所述的电池模块两端设置弹性元件，用于吸收电芯厚度公差。
进一步地，所述的前端板上设置有端子座和电池管理模块；所述的电池管理模块通过线速与采集线路模块连接，用于检测电芯的电压和温度状况。
进一步地，所述的导热胶为导热系数0.5-3W/mK的导热胶；所述的相变均温板内部具备微通道，并灌注相变工质。
进一步地，所述的前端板和后端板的后部均开有凹槽，用于组装成储能***时进行限位固定；所述的底板底部设置加强横梁，用于支撑电池模组的重量。
一种采用所述的热平衡电池包的电池包储能***，所述的储能***包括边框、支撑架、竖梁和多个限位支架；所述的支撑架为两个，分别固定在边框两侧，用于与电池包的底板接触，支撑电池包重量；所述的竖梁固定在边框后侧，用于与后端板的凹槽配合，对电池包进行左右限位；多个所述的限位支架固定在竖梁上，用于对电池包进行竖直方向限位；所述的前端板通过凹槽和两侧的支撑架连接。
进一步地，多个所述的限位支架通过焊接均匀固定在竖梁上。
进一步地，所述的储能***包括多个电池包；多个所述的电池包之间通过串联铜排进行电连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
一、本发明通过电芯间布置相变均温板使电芯在各向温差减小至2℃以内，解决电芯单体上下温差过大的问题，使得电芯达到高性能的热平衡，安全可靠，有效防止由于过热导致电芯损坏和安全事故。
二、本发明通过在电池包侧方布置液冷板与相变均温板接触将电芯的热量带走，在大倍率下1C连续充放电下可将电池包的温差控制在3-5℃以内，有效的进行热平衡和散热。
三、本发明结构进一步简化电池簇结构，通过电池包直连形成CTR形式的储能***，省略电池包集成步骤，结构简单，零部件数量进一步减少，成本更低，同时提高储能***的空间利用率，减轻重量；
附图说明
图1为本发明的电池包结构示意图；
图2为本发明的电池模块成品示意图；
图3为本发明的电池模块结构示意图；
图4为本发明的电芯与相变均温板安装结构示意图；
图5为本发明的底板结构示意图；
图6为本发明的电池包安装成品示意图；
图7为本发明的储能***结构示意图；
图8为本发明的电池包在储能***中左右限位示意图；
图9为本发明的电池包在储能***中竖直方向限位示意图；
图10为本发明的储能***中多个电池包串联示意图。
图中标号所示为：
101、电芯，102、导热胶，103、相变均温板，200、电池模块，201、采集线路模块，202、弹性元件，300、电池包，301、铜排，302、前端板，303、后端板，304、底板，305、液冷板，306、导热垫，307、隔热贴，308、电池管理模块，309、线束，310、上盖，321、端子座，400、边框，401、支撑架，402、竖梁，403、限位支架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1和2所示，一种热平衡电池包，所述的电池包300包括电池模块200、前端板302、后端板303、底板304、液冷板305和上盖310；所述的前端板302可采用铝型材或者压铸件形式，放置在电池模块200前端，用于承受电池模块200的末期膨胀力；所述的后端板303可采用铝型材或者压铸件形式，放置在电池模块200后端，用于承受电池模块200的末期膨胀力；所述的底板304可采用铝值钢质或者钢质材料，位于电池模块200底端，采用结构胶或导热结构胶与电池模块200底部粘结；所述的液冷板305可采用铝值钢质或者钢质材料，内部设置流道，用于冷却液流通；所述的液冷板305为两个，分别置于电池模块200两侧，用于通过液冷板305中的冷却液带走电池模块200的热量；所述的液冷板305与电池模块200之间设置导热垫306；所述的液冷板305外侧设置隔热贴307，用于隔绝热量；所述的电池模块200通过铜排301连接正负极输出端；所述的铜排301安装在前端板302上；所述的上盖310为绝缘、阻燃非金属材质，用于绝缘防护；所述的前端板302、后端板303、底板304、液冷板305和上盖310通过紧固件311固定为一个包裹住电池模块200的长方体形的框架结构，用于约束电池模组200避免因重量过大导致脱落。
如图3和4所示，所述的电池模块200包括多个电芯101、导热胶102和相变均温板103；所述的相变均温板103与电芯101侧面连接，用于将电芯101各向温差进行均温；所述的导热胶102位于电芯101和相变均温板103之间，在装配时通过液冷板305挤压，使电芯101与相变均温板102充分接触，减小热阻，用于将电芯101侧面热量传导至相变均温板103；多个所述的电芯101通过串联连接；所述的电池模块200顶部设置有采集线路模块201，用于采集电芯101的电压和温度；所述的采集线路模块201包括电芯电压采集端子、电芯温度采集端子和过流铝排；所述的电芯电压采集端子和电芯温度采集端子焊接在过流铝排上；所述的过流铝排与电芯101的极柱焊接形成导电回路；所述的电池模块200两端设置弹性元件202，用于吸收电芯101厚度公差，确保两侧液冷板305与前端板302和后端板303的装配，同时起到隔热作用，避免电池模块200两端电芯101由于端板散热导致电池包300内温差进一步拉大，且随着电芯101循环末期厚度增加进一步压缩弹性元件202，弹性元件202同时提供更大的回弹应力，减缓电芯101的寿命快速衰减；所述的导热胶102为导热系数0.5-3W/mK的导热胶；所述的相变均温板103内部具备微通道，并灌注相变工质，具备高传热密度，可达600W/cm2～1000W/cm2；高导热性能，导热系数可达4000～10000W/m·K；高均温特性，可实现长距离的温差控制在1℃以内。
如图5和6所示，所述的前端板302上设置有端子座321和电池管理模块308；所述的电池管理模块308通过线速309与采集线路模块201连接，用于检测电芯101的电压和温度状况；所述的前端板302和后端板303的后部均开有凹槽，用于组装成储能***时进行限位固定；所述的底板304底部设置加强横梁，用于支撑电池模组200的重量。
如图7～10所示，一种采用所述的热平衡电池包的电池包储能***，所述的储能***包括边框400、支撑架401、竖梁402和多个限位支架403；所述的支撑架401为两个，分别固定在边框400两侧，用于与电池包300的底板304接触，支撑电池包300重量；所述的竖梁402固定在边框400后侧，用于与后端板303的凹槽配合，对电池包300进行左右限位；多个所述的限位支架403固定在竖梁402上，用于对电池包300进行竖直方向限位；多个所述的限位支架403通过焊接均匀固定在竖梁402上；所述的储能***包括多个电池包300；组装时，将电池包300依次放置在支撑架401上，向内推入，后端通过竖梁402和限位支架403分别约束左右及上下跳动；前端通过电池包300的前端板302上的凹槽与两侧支撑架401框架连接，多个所述的电池包300之间通过串联铜排进行电连接，形成CTR(Cell to Rack，电芯101到电池簇)形式的储能***，省略电池包300的集成步骤，结构简单，零部件数量进一步减少，成本更低，同时提高储能***的空间利用率，减轻重量。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种热平衡电池包，其特征在于，所述的电池包(300)包括电池模块(200)、前端板(302)、后端板(303)、底板(304)、液冷板(305)和上盖(310)；所述的前端板(302)放置在电池模块(200)前端；所述的后端板(303)放置在电池模块(200)后端；所述的底板(304)位于电池模块(200)底端；所述的液冷板(305)内部设置流道，用于冷却液流通；所述的液冷板(305)为两个，分别置于电池模块(200)两侧，用于通过液冷板(305)中的冷却液带走电池模块(200)的热量；所述的液冷板(305)与电池模块(200)之间设置导热垫(306)；所述的液冷板(305)外侧设置隔热贴(307)，用于隔绝热量；所述的电池模块(200)通过铜排(301)连接正负极输出端；所述的铜排(301)安装在前端板(302)上；所述的前端板(302)、后端板(303)、底板(304)、液冷板(305)和上盖(310)通过紧固件(311)固定为一个包裹住电池模块(200)的长方体形的框架结构。
2.根据权利要求1所述的一种热平衡电池包，其特征在于，所述的电池模块(200)包括多个电芯(101)、导热胶(102)和相变均温板(103)；所述的相变均温板(103)与电芯(101)侧面连接，用于将电芯(101)各向温差进行均温；所述的导热胶(102)位于电芯(101)和相变均温板(103)之间，用于将电芯(101)侧面热量传导至相变均温板(103)；多个所述的电芯(101)通过串联连接。
3.根据权利要求2所述的一种热平衡电池包，其特征在于，所述的电池模块(200)顶部设置有采集线路模块(201)，用于采集电芯(101)的电压和温度；所述的采集线路模块(201)包括电芯电压采集端子、电芯温度采集端子和过流铝排；所述的电芯电压采集端子和电芯温度采集端子焊接在过流铝排上；所述的过流铝排与电芯(101)的极柱焊接形成导电回路。
4.根据权利要求2所述的一种热平衡电池包，其特征在于，所述的电池模块(200)两端设置弹性元件(202)，用于吸收电芯(101)厚度公差。
5.根据权利要求3所述的一种热平衡电池包，其特征在于，所述的前端板(302)上设置有端子座(321)和电池管理模块(308)；所述的电池管理模块(308)通过线速(309)与采集线路模块(201)连接，用于检测电芯(101)的电压和温度状况。
6.根据权利要求2所述的一种热平衡电池包，其特征在于，所述的导热胶(102)为导热系数0.5-3W/mK的导热胶；所述的相变均温板(103)内部具备微通道，并灌注相变工质。
7.根据权利要求1所述的一种热平衡电池包，其特征在于，所述的前端板(302)和后端板(303)的后部均开有凹槽，用于组装成储能***时进行限位固定；所述的底板(304)底部设置加强横梁，用于支撑电池模组(200)的重量。
8.一种采用如权利要求7所述的热平衡电池包的电池包储能***，其特征在于，所述的储能***包括边框(400)、支撑架(401)、竖梁(402)和多个限位支架(403)；所述的支撑架(401)为两个，分别固定在边框(400)两侧，用于与电池包(300)的底板(304)接触，支撑电池包(300)重量；所述的竖梁(402)固定在边框(400)后侧，用于与后端板(303)的凹槽配合，对电池包(300)进行左右限位；多个所述的限位支架(403)固定在竖梁(402)上，用于对电池包(300)进行竖直方向限位；所述的前端板(302)通过凹槽和两侧的支撑架(401)连接。
9.根据权利要求8所述的储能***，其特征在于，多个所述的限位支架(403)通过焊接均匀固定在竖梁(402)上。
10.根据权利要求8所述的储能***，其特征在于，所述的储能***包括多个电池包(300)；多个所述的电池包(300)之间通过串联铜排进行电连接。
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