CN213026259U - 一种蓄能电池模组、电池蓄能***及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于蓄能电池技术领域，提供了一种蓄能电池模组、电池蓄能***及车辆。蓄能电池模组包括电池列，电池列包括层叠设置的电池层，电池层包括多个电芯和设置于相邻电芯的第一隔热件，相邻的电池层设置有第二隔热件和导热板，每组电池层至少与一个导热板接触；相邻电池列之间设置有第三隔热件；蓄能电池模组还包括阻燃壳体，各电池列设置于阻燃壳体内。电池蓄能***和电池蓄能***具有上述蓄能电池模组。本实用新型所提供的一种蓄能电池模组、电池蓄能***及车辆，其在电芯与电芯之间、电池层与电池层之间、电池列与电芯之间均设置有隔热材料，且在电池层与电池层之间设置有导热板，提高了蓄能电池模组的整体安全可靠性。

Description

一种蓄能电池模组、电池蓄能***及车辆

技术领域

本实用新型属于蓄能电池技术领域，尤其涉及一种蓄能电池模组、电池蓄能***及车辆。

背景技术

电池模组是由数量不等的电芯通过连接片串联或者并联组成，电芯在电池模组内会密集排列，由于电芯的电连接或机械接触，当某个电芯出现过热或者着火时，散出的热量会影响相邻电芯，使相邻电芯出现热失控。近年来，对于电动汽车和储能***发生***的事例层出不穷。

现有技术的蓄能电池模组，其大多仅在相邻电芯之间设置“热绝缘体”，例如中国实用新型申请号为201911166601.9所公开的一种隔热结构及电池模组，其在相邻的叠电芯之间添加隔热材料，隔热材料为发泡硅胶垫，在它的外表面会设置有将外表面上的气孔封闭，以形成封闭气腔的封闭结构。这种隔热材料将空气封闭在封闭气腔中，空气的导热性差且发泡硅胶的导热系数较低，能够起到在相邻叠置电芯之间具有一定的隔热效果，但是，蓄能电池模组整体的防护效果欠佳，某个电芯发生热失控时危害程度会放大，安全可靠性欠佳。

另外，这种发泡硅胶垫在使用不久后会***变脆，弹性和密封性会变差，而且这种发泡硅胶的最高耐温仅达220℃，在异常充电或高温受热的情况下，电芯容易热失控，在发生热失控时，电芯温度高达500至600℃，电芯的防爆阀将打开，并向外喷射高温电解液，有着火和***的可能。而发泡硅胶会被融化，因此当发生高温危险时，发泡硅胶起不到隔热作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种蓄能电池模组、电池蓄能***及车辆，其安全可靠性佳。

本实用新型的技术方案是：一种蓄能电池模组，包括电池列，所述电池列包括至少两层层叠设置的电池层，所述电池层包括多个沿厚度方向排布的电芯和设置于相邻所述电芯之间的第一隔热件，相邻的所述电池层之间设置有第二隔热件和导热板，每组所述电池层至少与一个所述导热板接触；所述电池列设置有至少两列，相邻所述电池列之间设置有第三隔热件；所述蓄能电池模组还包括阻燃壳体，各所述电池列设置于所述阻燃壳体内。

可选地，所述第一隔热件为气凝胶层或云母片层。

可选地，所述第二隔热件为绝热胶层或云母片层。

可选地，所述导热板为液冷板，其中一列所述电池列中的所述导热板前端设置有一个进液口，其中一列所述电池列中的所述导热板前端设置有一个出液口，相邻两列所述电池列中同层的所述导热板的后端通过串联管连接，同一所述电池列中各所述进液口并联，各所述出液口并联；或者，同一所述液冷板上分别设置有进液口和出液口，同一所述电池列中各所述进液口并联，各所述出液口并联。

可选地，所述第三隔热件为云母片层。

可选地，所述阻燃壳体采用发泡硅胶制成。

可选地，所述电芯的厚度方向为第一方向，所述电池层沿第二方向层叠，所述电池列沿第三方向并列设置；所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直；所述电池列沿第三方向的外侧面设置有所述第三隔热件。

可选地，所述电池层沿所述电池厚度方向的两端均设置有端板，每个所述电池层两端的端板之间连接有拉紧结构，所述第一隔热件在第二方向与所述第二隔热件相近或相接，所述第一隔热件在第三方向与所述第三隔热件相近或相接。

可选地，所述蓄能电池模组还包括底部托盘，所述电池列设置于所述底部托盘上，所述阻燃壳体罩于所述电池列且连接于所述底部托盘。

可选地，所述底部托盘的两侧设置有叉装孔；和/或,所述底部托盘背面设置有用于与电池柜沿***方向插接配合的限位结构。

可选地，所述蓄能电池模组的正面设置有正极连接件和负极连接件，所述正极连接件和所述负极连接件之间具有防误结构；

所述蓄能电池模组的正面设置有连通于所述导热板的冷却水进水管和冷却水出水管；

所述蓄能电池模组的正面设置有维修开关；

所述蓄能电池模组的正面设置有维修窗口，所述维修窗口处设置有可开启的盖板，所述盖板正面设置有通信接口，所述盖板的背面设置有电池管理***，所述电池管理***连接于所述电池层或/和所述电芯；所述通信接口连接于所述电池管理***。

本实用新型还提供了一种电池蓄能***，包括电池柜和如上述的一种蓄能电池模组，所述电池柜具有多个电池固定层架，所述蓄能电池模组设置有多个且分别连接于所述电池固定层架。

本实用新型还提供了一种车辆，所述车辆具有上述的一种电池蓄能***或上述的一种蓄能电池模组。

本实用新型所提供的一种蓄能电池模组、电池蓄能***及车辆，其在电芯与电芯之间、电池层与电池层之间、电池列与电芯之间均设置有隔热材料，而且在电池层与电池层之间设置有导热板，导热板与各电芯底部的发热位置接触，利于保证电芯可以在合适的温度范围内充放电，若某一电芯因热失控等原因而导致喷射等故障，可以有效地避免危害扩大，安全可靠性高，并采用了阻燃外壳，进一步提高了蓄能电池模组的整体安全可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种蓄能电池模组的立体示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种蓄能电池模组去除阻燃壳体后的立体示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的一种蓄能电池模组，包括电池列100，所述电池列100包括至少两层层叠设置的电池层110，所述电池层110包括多个沿厚度方向排布的电芯111和设置于相邻所述电芯111之间的第一隔热件210，相邻的所述电池层110之间设置有第二隔热件和导热板，导热板与电池层110的电芯111接触，第二隔热件位于导热板下方。每组所述电池层110至少与一个所述导热板接触，导热板可以将电芯111产生的热量传递至蓄能电池模组外；所述电池列100设置有至少两列，相邻所述电池列100之间设置有第三隔热件240；蓄能电池模组还包括阻燃壳体250，各所述电池列100设置于所述阻燃壳体250内。通过这样的设计，本实用新型实施例所提供的蓄能电池模组，其在电芯111与电芯111之间、电池层110与电池层110之间、电池列100与电芯111之间均设置有隔热材料，而且在电池层110与电池层110之间设置有导热板，导热板与各电芯111底部的发热位置接触，利于保证电芯111可以在合适的温度范围内充放电，若某一电芯111因热失控等原因而导致喷射等故障，可以有效地避免危害扩大，安全可靠性高，并采用了阻燃外壳，进一步提高了蓄能电池模组的整体安全可靠性。

本实施例中，所述电芯111的厚度方向为第一方向(图2中X方向)，所述电池层110沿第二方向层叠(图2中Z方向)，所述电池列100沿第三方向(图2中Y方向)并列设置；所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直。本实施例中，电池层110一共有6层，分两列设置，即每列有3层上下层叠的电池层110，每个电池层110具有19个电芯111，每个电池层110的各电芯111可以串联设置。各电池层110可以串联或并联设置。本实施例中，各电池层110串联设置，可形成119个电芯111串联的电池包。

具体地，所述第一隔热件210可以为气凝胶层或云母片层等。本实施例中，第一隔热件210为气凝胶层，气凝胶层由气凝胶形成，气凝胶又称干凝胶，当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满介质是气体，外表为固体状，电芯111发生热失控时，第一隔热件210可以起到较好的隔热作用。通过在相邻的电芯111之间布置气凝胶，阻止电芯111之间的热传递。气凝胶相对其他材料，制造简便，形状、尺寸可任意调节，材料非常坚固耐用，最高能承受1400℃的高温，将气凝胶布置在相邻的电芯111之间，可以很好的阻挡电芯111之间的热传递，减少危险，利于保证安全可靠性。当然，第一隔热件210也可以采用具有气凝胶的复合材料层，例如云母片层和气凝胶层层叠设置。

具体地，每个电池层110的底部均设置有第二隔热件，所述第二隔热件可为绝热胶层或云母片层。本实施例中，第二隔热件为绝热胶层，例如橡胶绝热层。当然，第二隔热件也可以采用具有气凝胶的复合材料层，例如橡胶绝热层和气凝胶层层叠设置。

具体地，所述导热板为液冷板，其通过液冷导热的方式传导热量。具体应用中，其中一列所述电池列100中的所述导热板前端设置有一个进液口，其中一列所述电池列100中的所述导热板前端设置有一个出液口，相邻两列所述电池列100中同层的所述导热板的后端通过串联管连接，同一所述电池列100中各所述进液口并联，各所述出液口并联；蓄能电池模组的正面设置有连通于所述导热板的冷却水进水管36和冷却水出水管37；冷却水进水管36连接于进液口，冷却水出水管37连接于出液口。或者，同一所述液冷板上分别设置有进液口和出液口，同一所述电池列100中各所述进液口并联，各所述出液口并联。

具体地，所述第三隔热件240可为云母片层(云母板)，云母片层由云母纸与有机硅胶水粘合，经加温压制而成，其绝缘和耐高温性能佳。当然，第三隔热件240也可以采用具有云母片层的复合材料层，例如云母片层和气凝胶层层叠设置。

具体地，所述电池列100沿第三方向的外侧面也可以设置有所述第三隔热件240，即除了电池列100与电池列100相向的一面设置有第三隔热件240，与该面相向的另一面也可以设置有第三隔热件240，防护效果更佳。

具体地，所述阻燃壳体250可以采用发泡硅胶制成，发泡硅胶也叫加成型硅胶，可以由硅胶和固化剂按照1:1组成，白色硫化后成为柔软的弹性材料，其耐温范围在-40至220℃，阻燃等级可达UL94-V0。

具体地，所述电池层110沿所述电池厚度方向的两端均设置有端板112，每个所述电池层110两端的端板112之间连接有拉紧结构113，所述第一隔热件210在第二方向与所述第二隔热件相近或相接，所述第一隔热件210在第三方向与所述第三隔热件240相近或相接，即使某一电芯111热失控，第一隔热件210、第二隔热件和第三隔热件240的配合，也可以更好地阻挡电芯111之间的热传递，利于进一步减少危险，进一步保证安全可靠。

具体地，蓄能电池模组还包括底部托盘120，底部托盘120可以采用铝合金材料制成。所述电池列100设置于所述底部托盘120上，所述阻燃壳体250罩于所述电池列100且连接于所述底部托盘120。底部托盘120的两侧为承托部，承托部可以由电池柜的侧梁承托。

具体地，所述底部托盘120的两侧设置有叉装孔121，用工装将叉臂伸入叉装孔121，提起蓄能电池模组，然后推入电池柜内，可以节省电池本身装配空间。实际应用中，蓄能电池模组通过工装提升到安装对应电池层110架高度后，蓄能电池模组易于被推入电池柜内。

具体地，所述底部托盘120背面设置有用于与电池柜沿***方向插接配合的限位结构。限位结构可为插销。于蓄能电池模组至设定电池柜的位置时，电池柜的后端固定梁可以卡接于限位结构。蓄能电池模组插接于电池柜后，两侧的承托部可以由电池柜的侧梁承托，后端限位部可以由电池柜的后端固定梁限位，从而使电池包被可靠地限位，即使在颠簸的运输过程中，也不会对电池内部结构造成损害，利于保证电池蓄能***的可靠性。

具体地，蓄能电池模组的正面设置有正极连接件31和负极连接件32，所述正极连接件31和所述负极连接件32之间具有防误结构，即正极连接件和负极连接件的形状可以不同，以防止反接。

具体地，蓄能电池模组的正面设置有维修开关33，维修开关33简称MSD(ManualService Disconnect，即手动维护开关)，在检修时，可以断开维修开关33。每个电池列100可以对应一个维修开关33。本实施例中，维修开关33设置有两个。

具体地，蓄能电池模组的正面设置有维修窗口，所述维修窗口处设置有可开启的盖板38，所述盖板38正面设置有通信接口35(CAN通信接口35)，所述盖板38的背面设置有电池管理***，用于管理和控制电池充放电过程。所述电池管理***连接于所述电池层110或/和所述电芯111；所述通信接口35连接于所述电池管理***。

本实用新型实施例的一种蓄能电池模组，设置有多层防护，侧重电芯111单体的防护，且正常工作时不对相邻电芯111造成挤压；电芯111在万一热失控时，除热传导之外，兼顾防止高温电解液向对面电池列100喷射(类似对流效应)，避免引起对向电芯111热失控；不但防止内部热传导，通过外壳防止向外辐射热量，从热传递的三个方式(传导、对流、辐射)阻断热源，提高安全可靠性。

而且，电池层110与电池层110之间用液冷板隔离，采用了电池小面(即底面)散热，比电池大面(端面)散热效果好，并且可以减少液冷板的使用量，利于提高电池模组空间利用率。

本实用新型实施例还提供了一种电池蓄能***，包括电池柜和上述的一种蓄能电池模组，所述电池柜具有多个电池固定层架，蓄能电池模组设置有多个且分别连接于所述电池固定层架。本实施例中，蓄能电池模组中上下电池层110之间有液冷板和隔热材料，左右或前后电池列100之间用云母片隔离，防止热失控的电解液喷射到相邻的电池列100。云母片的耐热温度与电芯111热失控最高温度至少相当，热失控在短时间不会穿透，安全可靠性佳。

本实用新型实施例还提供了一种车辆，所述车辆具有上述电池蓄能***。电池蓄能***的蓄能电池模组设计有5个层级防护，采用由小及大、由内向外、层层设防的设计方案。

第1层：电芯111之间隔热，即在相邻电芯111之间增加气凝胶层(第一隔热件210)，当单个电芯111热失控时，不会导致热传递而影响相邻电芯111，不会造成使相邻电芯111发生热失控。

第2层：电池层110之间隔热，在每层电池层110之间增加隔热层(第二隔热件)，防止每层电池层110之间热传递。

第3层：电池层110之间导热，通过液冷板把电芯111产生的热量快速排出，防止电芯111热量向四周扩散。

第4层：电池列100之间隔热，相邻列电池列100之间增加云母板，防止防爆阀开启的高温气流喷射对向的电池列100。

第5层：模组外壳阻燃，采用阻燃等级最高级别(UL94-5VA)的材料来进行最后封装，对所用模组进行最后一道防护，同时能有效的控制电解液漏液以及发生***的危险。

本实用新型实施例所提供的一种蓄能电池模组、电池蓄能***及车辆，在相邻电芯111之间布置隔热材料(第一隔热件210，具体为气凝胶)，气凝胶坚固耐热，最高能承受约1400℃的高温。相对于其他材料具有很好的耐高温，隔热作用；然后在每层电池层110之间布置绝缘片(第二隔热件，用于实现层与层之间的隔热；然后再在每列电池列100之间放置云母板(第三隔热件240)，云母板最高耐温高达650℃，进行了又一层隔热防护；最后采用阻燃材料外壳来进行封装保护。相对于其他现有技术，对蓄能电池模组进行了层层防护，而且在相邻电芯111之间，采用了极耐高温的气凝胶，在源头处就减轻了危害的产生，利于防止热蔓延，起到了很好的防护作用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种蓄能电池模组，其特征在于，包括电池列，所述电池列包括至少两层层叠设置的电池层，所述电池层包括多个沿厚度方向排布的电芯和设置于相邻所述电芯之间的第一隔热件，相邻的所述电池层之间设置有第二隔热件和导热板，每组所述电池层至少与一个所述导热板接触；所述电池列设置有至少两列，相邻所述电池列之间设置有第三隔热件；所述蓄能电池模组还包括阻燃壳体，各所述电池列设置于所述阻燃壳体内。

2.如权利要求1所述的一种蓄能电池模组，其特征在于，所述第一隔热件为气凝胶层或云母片层。

3.如权利要求1所述的一种蓄能电池模组，其特征在于，所述第二隔热件为绝热胶层或云母片层。

4.如权利要求1所述的一种蓄能电池模组，其特征在于，所述导热板为液冷板，其中一列所述电池列中的所述导热板前端设置有一个进液口，其中一列所述电池列中的所述导热板前端设置有一个出液口，相邻两列所述电池列中同层的所述导热板的后端通过串联管连接，同一所述电池列中各所述进液口并联，各所述出液口并联；或者，同一所述液冷板上分别设置有进液口和出液口，同一所述电池列中各所述进液口并联，各所述出液口并联。

5.如权利要求1所述的一种蓄能电池模组，其特征在于，所述第三隔热件为云母片层。

6.如权利要求1所述的一种蓄能电池模组，其特征在于，所述阻燃壳体采用发泡硅胶制成。

7.如权利要求1所述的一种蓄能电池模组，其特征在于，所述电芯的厚度方向为第一方向，所述电池层沿第二方向层叠，所述电池列沿第三方向并列设置；所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直；所述电池列沿第三方向的外侧面设置有所述第三隔热件。

8.如权利要求7所述的一种蓄能电池模组，其特征在于，所述电池层沿所述电池厚度方向的两端均设置有端板，每个所述电池层两端的端板之间连接有拉紧结构，所述第一隔热件在第二方向与所述第二隔热件相近或相接，所述第一隔热件在第三方向与所述第三隔热件相近或相接。

9.如权利要求1所述的一种蓄能电池模组，其特征在于，所述蓄能电池模组还包括底部托盘，所述电池列设置于所述底部托盘上，所述阻燃壳体罩于所述电池列且连接于所述底部托盘。

10.如权利要求9所述的一种蓄能电池模组，其特征在于，所述底部托盘的两侧设置有叉装孔；和/或,所述底部托盘背面设置有用于与电池柜沿***方向插接配合的限位结构。

11.如权利要求1所述的一种蓄能电池模组，其特征在于，

所述蓄能电池模组的正面设置有正极连接件和负极连接件，所述正极连接件和所述负极连接件之间具有防误结构；

所述蓄能电池模组的正面设置有连通于所述导热板的冷却水进水管和冷却水出水管；

所述蓄能电池模组的正面设置有维修开关；

所述蓄能电池模组的正面设置有维修窗口，所述维修窗口处设置有可开启的盖板，所述盖板正面设置有通信接口，所述盖板的背面设置有电池管理***，所述电池管理***连接于所述电池层或/和所述电芯；所述通信接口连接于所述电池管理***。

12.一种电池蓄能***，其特征在于，包括电池柜和如权利要求1至11中任一项所述的一种蓄能电池模组，所述电池柜具有多个电池固定层架，所述蓄能电池模组设置有多个且分别连接于所述电池固定层架。

13.一种车辆，其特征在于，所述车辆具有如权利要求12所述的一种电池蓄能***或如权利要求1至11中任一项所述的一种蓄能电池模组。

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