CN217009415U - 一种电芯模块、电池箱及电池*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电芯模块、电池箱及电池***，用于改进现有电池模块存在的结构缺陷，电芯模块，包括：异形电芯、限位托盘和泄压框梁；异形电芯顶部平行设置有两个凸起部；泄压框梁固定设置在两个凸起部中间，外形与两个凸起部中间部位的空间外形相适配；泄压框梁上与位于正下方的每块异形电芯相对应的位置设置有用于避让电芯防爆阀的镂空孔和/或镂空槽；两个凸起部分别与设置泄压框梁相对的一侧，在异形电芯顶部均分别设置有限位托盘；限位托盘上设置有用于外露电极所需的电极孔；电池箱用于盛装电芯模块；电池***，包括：电芯模块、电池箱、支撑泡棉、水冷板和底部隔热材料。本实用新型在结构设置方面更为紧凑，易于维修，安全性更高。

Description

一种电芯模块、电池箱及电池***

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种电芯模块、电池箱及电池***。

背景技术

随着动力电池技术的不断进步和市场的不断成熟，对动力电池的要求及标准也越来越严格。近年来，各个公司为了降低成本，提高***集成效率，越来越多的新技术逐渐应用到了动力电池领域。为了提高电池***的能量密度，动力电池***希望能够做到零部件集成化、一体化，尽可能减少零部件数量，来降低电池***重量。目前市场上比较前沿的技术方案，包括CTP电池技术(Cell To Pack)，刀片电池技术，其特点都比较鲜明，总结下来，基本上都是采用方壳电芯或者刀片电芯，堆叠后通过结构胶或者绑带固定到一起，形成一个大电池模块；将电池模块放置到电池箱内部，并通过胶粘或者螺栓与电池箱固定；其核心是减少模组的数量，直接由多个大容量电芯堆叠成若干电池模块，再形成电池***。

现有CTP技术(Cell To Pack)，刀片电池技术，在保证电池***安全的前提下，尽可能减少电池箱内部的零部件，使电池***内部零部件一体化、简单化，故大大减少了电池***内部零部件的数量，提高了电池箱内部的空间利用率，使电池包能够布置更多的电量，并且一定程度上降低了电池包的成本。但上述电池方案存在以下缺点：

1.一般的方壳电芯，正负极极柱布置在电芯顶端，正负极极柱位置采用激光焊接将汇流铝排焊接到一起，汇流铝排位置上方一般需要加绝缘层进行防护，并且在绝缘层上方预留出一定间隙，保护电池电极。这样导致电池模块高度方向空间利用率降低；并且一般电池方案中电池模块顶部会与电池箱上壳体预留出一定间隙，大概在8mm以上，保证在电池包运行过程中电池箱上壳体与电池模块不会发生相互拍击、碰撞。这种结构会导致电池包高度方向空间利用率大大降低，使电池***成组效率降低。

2.电池模块的固定方案一般采用螺栓连接或者结构胶粘接；如果采用螺栓连接，大模组方案中模组固定需要较多螺栓，需要预留出较大的安装空间；如果采用结构胶粘接，电芯成组后，电池模块拆装困难，电池包维修成本高。

3.CTP电池方案和刀片电池方案中，仍然摆脱不了电池模块的框架，如果电池模块中有一块电芯出现问题，需要将整个电池模块进行拆卸，这样大大增加了人工成本。

因此，研发一种电芯模块、电池箱及电池***用于解决上述至少一种技术问题成为一种必需。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种电芯模块、电池箱及电池***，用于改进现有电池模块存在结构设计方面存在的上述技术问题。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一方面，本实用新型提供一种电芯模块，包括：异形电芯、限位托盘和泄压框梁；所述异形电芯顶部平行设置有两个凸起部；所述泄压框梁固定设置在两个所述凸起部中间，外形与两个所述凸起部中间部位的空间外形相适配；所述泄压框梁上与位于正下方的每块异形电芯相对应的位置设置有用于避让电芯防爆阀的镂空孔和/或镂空槽；两个所述凸起部分别与设置所述泄压框梁相对的一侧，在所述异形电芯顶部均分别设置有所述限位托盘；所述限位托盘上设置有用于外露电极所需的电极孔。

优选的，所述异形电芯的上端面固定设置有绝缘保护上盖；异形电芯的底部固定设置有所述绝缘保护底壳。

优选的，所述限位托盘的至少一个侧边设置有用于形成采集线布置通道的布线槽和/或布线孔。

另一方面，本实用新型还提供一种电池箱，包括：电池箱上壳体和电池箱下壳体；所述电池箱上壳体与电池箱下壳体固定连接；所述电池箱上壳体的下底面和电池箱下壳体的上底面之间排列设置有用于连接所述电池箱上壳体与电池箱下壳体的支撑柱；所述电池箱上壳体和电池箱下壳体扣合紧固后形成箱型空间，该箱型空间内盛装有如前所述的电芯模块。

优选的，所述电池箱上壳体内设置有横/纵向加强筋，以及外形与异形电芯上端面形状相适配的凹槽/凸包。

优选的，所述电池箱下壳体的结构包括：铝型材箱体和电池模块限位梁；所述电芯模块限位梁为“井”字形结构。

优选的，所述电池箱下壳体的侧壁上设置有用于排放热流的泄压阀。

此外，本实用新型还提供一种电池***，包括：如前所述的电池箱；还包括：支撑泡棉、水冷板和底部隔热材料；所述电池箱位于下壳体部位内的小格子内放置有所述电芯模块；所述电芯模块与所述小格子的底部之间垫衬有所述底部隔热材料；相邻两个所述电芯模块之间沿横向和/或纵向方向设置有支撑泡棉及水冷板，支撑泡棉贴附在所述水冷板的一侧；所述电芯模块顶部设置有支撑泡棉；所述电池箱的上下壳体扣合并固定连接；所述电芯模块顶部的支撑泡棉的厚度需满足，当所述电池箱的上下壳体扣合时会受压并发生形变。

优选的，所述电芯模块与电池箱下壳体的底部通过胶粘接的方式固定连接。

优选的，所述水冷板为：外形为口琴管式的水冷板、挤压板或冲压板中的一种。

本实用新型的特点及优点是：本实用新型通过采用异形电芯，异形电芯两侧正负极极柱及中部防爆阀位置高度稍低，正负极极柱和泄压阀位置高度低于电芯顶部0～25mm，在电芯顶部形成一种凹凸不平的特征结构，极柱位置焊接汇流排后，可保证汇流排高度不高于电芯；此种电芯相对于普通方壳电芯容量要更大，并且能够提高电芯Z向的空间利用率。

进一步的，本实用新型电池箱下壳体为铝型材箱体和电池模块限位梁共同组成，电芯模块限位梁为“井”字形结构，一体成型；“井”字形限位梁高度在1～20mm 之间，厚度在2～5mm之间，也可以通过仿真确定限位梁合适的高度和厚度；“井”字形限位梁限制电芯模块X、Y向的移动，并提高电池箱整体刚度，降低电池箱底板的局部受力情况。

进一步的，电芯模块在电池箱下壳体“井”字形梁内部进行堆叠，根据不同箱体结构及“井”字形梁的尺寸大小，可相适应的堆叠不同数量的电芯，并且“井”字形限位梁与电芯模块预留间隙在0.5～3mm之间；梁之间的间距尺寸与电芯模块的长度和厚度相适应；在电芯模块下部放置隔热材料；电芯模块下部可采用结构胶粘接，也可以不使用结构胶；通过电芯绝缘保护底壳、绝缘保护上盖和限位托盘共同作用，将电芯限位在相应的位置，并且限制电芯在X/Y/Z方向的位移；在电芯顶部预留泄压通道，保证发生热失控时，热流能够及时传出。

进一步的，电池箱上壳体采用铝板冲压，冲压出凹槽或凸包形状，与电芯模块形状相匹配；并且在电池箱上壳体内部焊接加强筋，类似下壳体的“井”字形限位梁，此加强筋能够限制电池模块上部X/Y向的位移，并且能够提高电池箱上壳体的强度。

进一步的，电芯模块固定方案采用支撑铝柱，通过支撑铝柱与电池箱下壳体与上壳体通过螺栓固定，将电池箱上壳体与下壳体连接成一体，并且上壳体冲压出凹槽与凸包结构与电芯模块通过支撑泡棉压紧，提高了电池箱Z向空间利用率；此种电池模块固定结构不仅限制电芯模块的X、Y、Z三个方向移动，也能够大大改善电池箱上壳体的一阶模态。

进一步的，电芯模块结构摒弃了以往的模组结构形式，单个电芯即为一个小模块，小模块底部和顶部均有保护盖进行防护，将电芯模块放置到“井”字形梁内部即可；如果单个电芯出现问题需要更换，只需将电芯模块一体式上盖拆开，将对应电芯汇流排拆除，即可取出问题电芯，进行更换，使电池***后续维修和管理更加方便。

进一步的，电池热管理方案采用水冷***，水冷板可以采用口琴管式水冷板，也可以采用冲压水冷板或者挤压水冷板；水冷板一侧与电芯一侧压紧贴合，另一侧粘贴支撑泡棉；使水冷板与电芯侧面完全接触，并且通过四周泡棉形成隔热层，减少电池模块与外界的热交换，保证电芯温度的一致性。

进一步的，电池箱布置泄压阀，电池模块顶部预留出电芯防爆阀的泄压通道；电池发生热失控时，热流通过电池模块泄压通道进入电池箱前后泄压阀位置，使电池箱泄压阀迅速开启，达到泄压目的。

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，下面将对实施例描述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为本实用新型实施例1中电芯模块的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1中限位托盘的结构示意图。

图3为本实用新型实施例1中限位托盘装配后的结构示意图。

图4为本实用新型实施例1中泄压框梁的结构示意图。

图5为本实用新型实施例1中电芯模块泄压通道示意图。

图6为本实用新型实施例1中绝缘保护上盖结构示意图。

图7为本实用新型实施例1中装配有绝缘保护上盖的电芯模块结构示意图。

图8为本实用新型实施例2中电池箱的结构***图。

图9为本实用新型实施例2中电池箱上壳体结构示意图。

图10为本实用新型实施例2中电池箱下壳体结构示意图。

图11为图10的局部结构放大图。

图12为本实用新型实施例2中电池箱下壳体的结构***图。

图13为本实用新型实施例2中电芯模块限位梁结构示意图。

图14为本实用新型实施例3中电池***结构俯视图。

图15为图14的结构***图。

图16为图15中电池箱下壳体的结构示意图。

图17为本实用新型实施例3中电池***其中一种结构方式下的结构***图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

如图1所示，本实用新型提供一种电芯模块，包括：异形电芯100、绝缘保护上盖200、绝缘保护底壳300、限位托盘400和泄压框梁500；所述异形电芯 100顶部平行设置有两个凸起部；所述泄压框梁500固定设置在两个所述凸起部中间，外形与两个所述凸起部中间部位的空间外形相适配；所述泄压框梁500 上与位于正下方的每块异形电芯100相对应的位置设置有用于避让电芯防爆阀的镂空孔和/或镂空槽510；两个所述凸起部分别与设置所述泄压框梁相对的一侧，在所述异形电芯顶部均分别设置有所述限位托盘；所述限位托盘上设置有用于外露电极所需的电极孔410；所述异形电芯100的上端面固定设置有所述绝缘保护上盖200；所述异形电芯的底部固定设置有所述绝缘保护底壳300。

本实施例采用异形电芯顶部形状为凹凸不平的结构特征，使电芯正负极极柱及泄压阀位置向下凹陷，顶部突出两个耳朵，正负极极柱和泄压阀位置与电芯耳朵高度差优选范围为0～25mm；此种电芯容量要比普通方壳电芯容量要大一些，并且电芯Z向(沿重力方向上下)的空间利用率更加充分。

优选的，在本实施例的其中一个优选技术方案中，异形电芯顶部为图1和图 3所示的凹凸形结构，优选将电芯正负极极柱和电芯防爆阀设置在异形电芯顶部较低位置，正负极极柱和电芯防爆阀高度低于电芯顶部0～25mm。本方案采用异形电芯，异形电芯两侧正负极极柱及中部防爆阀位置高度稍低，正负极极柱和泄压阀位置高度低于电芯顶部0～25mm，电芯顶部形成一种凹凸不平的特征结构，极柱位置焊接汇流排后，可保证汇流排高度不高于电芯；此种电芯相对于普通方壳电芯容量要更大，并且能够提高电芯Z向的空间利用率。

进一步的，如图1至图3所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述限位托盘400的至少一个侧边设置有用于形成采集线布置通道的布线槽和/或布线孔430。需要说明的是，限位托盘为电芯限位结构，用于将电芯模块进行限位，以便于焊接汇流排；根据电芯数量不同，可相适应性的加长，限位托盘400 分别放置在图1和图3所示的电芯肩部位置，具***于两个凸起部分别与设置泄压框梁相对的一侧。

进一步的，如图2所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，在限位托盘400底部设置有限位加强筋420，用以限制异形电芯上部发生前后窜动，并提高限位托盘的结构强度；限位托盘可预留出采集线布置通道；通过焊接电芯汇流排，能够限制限位托盘400及异形电芯的Z向(沿重力上下方向)位移，这样就限制了电芯模块三个方向上异形电芯的位移。

进一步的，如图2所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，相邻两块异形电芯100间设置有缓冲垫600。

进一步的，如图2所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述缓冲垫600为缓冲泡棉。在异形电芯100间放置缓冲泡棉，用以吸收电芯循环过程中的膨胀量。

进一步的，如图4和图5所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，泄压框梁500可以做成C形结构，也可以做成封闭的方形管结构，并设置电芯防爆阀避让镂空孔和/或镂空槽510，将电芯防爆阀位置避让出来；将泄压框梁500 放置到电芯模块顶部，并避让开电芯顶部防爆阀，能有效在电芯模块顶部形成一个泄压通道520。优选的，可采用铝或铝合金来制作泄压框梁500。

需要说明的是，图1中所示意的异形电芯100的设置数量虽为11块，但可以理解的是在一块上述电芯模块中，异形电芯100的设置数量并不受限制，故在一块上述电芯模块中并列设置任意数量的异形电芯100均是本申请所要求保护的。此外，上述绝缘保护上盖200及绝缘保护底壳300的结构设置并非电芯模块的必要结构设置，将绝缘保护上盖200及绝缘保护底壳300与电池箱设置为一体式结构或分体式结构设置成电池箱结构中的一部分、以及为每块异形电芯100 设置单独的绝缘保护底壳300或将多个绝缘保护底壳300设置为一个整体结构的底壳部件也是本申请所要求保护的。

进一步的，如图6和图7所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，绝缘保护上盖200为一体结构，上盖长度与电芯模块堆叠数量相适应，并将若干个异形电芯100扣合到一起；绝缘保护上盖200内部设置有横向加强筋210和纵向加强筋220，横向加强筋210高度可根据仿真强度确定，位于绝缘保护上盖210 中部的纵向加强筋220与异形电芯100的上端面外形以及泄压框梁500相配合，共同形成电芯模块的泄压通道520。将绝缘保护上盖200扣合在异形电芯100上端面后，在泄压通道520两侧还会形成用于用于高压输出及低压输出的出线槽530。

进一步的，在本实施例的其中一个优选技术方案中，绝缘保护上盖、绝缘保护底壳、限位托盘材质采用高强度，高弹性，具有绝缘性的材料，优选为塑料结构，包括但不限于采用TPEE材料，以及其它结构性能相类似的材料，其中以绝缘性能优良的为佳；绝缘保护底壳厚度一般为1.5～3mm。

进一步的，在本实施例的其中一个优选技术方案中，绝缘保护底壳300为凹槽结构，与单个异形电芯100底部尺寸相适配；异形电芯底部通过结构胶与绝缘保护底壳300粘接固定；使用时，可将电芯模块放置到图15所示的电池箱下壳体“井”字形梁内，并按照一定顺序堆叠到一起；电芯模块数量根据实际情况确定，并且与电池箱内部“井”字形梁相匹配。

本实施例中，电芯绝缘保护底壳为塑料结构，通过结构胶与电芯底部粘接到一起，起到绝缘、防护作用；电芯在电池箱体内部堆叠后，在电芯肩部正负极位置放置有两个限位托盘，用以给电芯顶部定位，并限制电芯顶部X/Y/Z向移动；限位托盘也可做成分体式结构，通过卡接拼接成一体，这样电芯模块拆卸更加方便；泄压铝框梁放置在电芯模块顶部防爆阀位置，并预留出电芯泄压空间，形成电芯模块泄压通道；绝缘保护上盖根据电芯数量不同，可相适应的加长，也可做成分体式结构，通过卡扣进行拼接，这样拆卸更加灵活；焊接汇流排后，将绝缘保护上盖与限位托盘通过卡扣结构固定到一起；此种电芯结构特征摒弃了以往的模组框架概念，一颗电芯模块即为一个小模组，彼此相互独立，省去了模组的左右端板及侧端板等零部件，并且去掉了模组固定螺栓，集成效率大大增加；并且电芯拆装方便，可单独对某颗电芯进行更换，大大减少了人工作业。需要特别说明的是，本实施例中单个异形电芯即为一个小模块，每个小模块底部和顶部均有保护盖进行防护，使用时，将电芯模块放置到“井”字形梁内部即可；如果单个电芯出现问题需要更换，只需将电芯模块一体式上盖拆开，将对应电芯汇流排拆除，即可取出问题电芯，进行更换，使电池***后续维修和管理更加方便。

实施例2：

如图8所示，本实施例在实施例1的基础上进一步提供一种电池箱，用于承装实施例1中所公开的电芯模块，包括：电池箱上壳体X10和电池箱下壳体X20；其中，电池箱上壳体X10与电池箱下壳体X20通过螺栓X30固定连接，并在电池箱上壳体X10的下底面和电池箱下壳体X20的上底面之间排列设置有用于连接所述电池箱上壳体X10与电池箱下壳体X20的支撑柱X40。

需要说明的是，当上述支撑柱X40与上壳体X10或电池箱下壳体X20为一体式结构时，亦能达到同样的连接使用效果，故该结构方案也是本申请所要求保护的。优选的，在电池箱下壳体具有支撑铝柱，通过支撑铝柱将电池箱上下壳体连接；电芯模块顶部通过支撑泡棉与电池箱上壳体压紧，电芯模块底部与电池箱底板接触，通过电池箱底板与电池箱上壳体的结构特征对电芯模块高度方向进行限位，束缚电芯模块在X/Y/Z方向的位移，无需其他额外结构件。此限位结构特征可大幅提升电池***Z向的空间利用率；也可通过铸铝方案，将支撑铝柱与电池箱下壳体一体铸造成型，这样结构更加简单；经计算，电池箱Z向空间利用率可达95％以上。

进一步的，如图9所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，在电池箱上壳体X10内设置有横/纵向加强筋X11，以及外形与异形电芯100上端面形状相适配的凹槽/凸包X12；优选的，上述凹槽/凸包X12采用冲压工艺加工后形成。电池箱上壳体X10采用冲压工艺，冲压后上壳体的凹槽或凸包结构使电池箱上壳体整体刚度大大提高，并且冲压出的凸包或凹槽结构与电芯模块顶部绝缘保护上盖尺寸及形状相匹配，并与电芯模块顶部通过支撑泡棉压紧，用以限制电池模块Z向(沿重力方向上下)的移动；电池箱上壳体X10内焊接的横/纵向加强筋 X11为一体结构，类似电池箱下壳体内部的“井”字形梁，用以限制电芯模块上部X/Y向(在水平面上放置时的前后及左右方向)移动，并提高电池箱上壳体强度。此时，电池箱下壳体、支撑铝柱、电芯模块、电池箱上壳体连接成一个整体，电池***Z向空间(沿重力方向的上下空间)利用率可达95％以上，提高了电池箱Z向空间利用率；并且通过电池箱内部吊耳与整车连接后，电池箱与整车相互配合，大大提高了电池箱的一阶模态，并且电池箱上壳体原本薄弱的一阶模态也得到了很大的改善。

优选的，电池箱上壳体与电芯模块顶部接触的位置具有冲压限位特征，可作出凹槽及凸包的特征，冲压特征的形状尺寸与电芯模块相适应；电池箱上壳体焊接横/纵向加强筋，提高电池箱上盖刚度和强度，与电池箱下壳体“井”字形梁类似；电池箱上壳体凹槽或凸包特征可与电芯模块顶部缓冲棉压紧，对电芯模块进行下压限位；通过横/纵向加强筋对电芯模块前后和左右限位；电池箱上壳体也可通过铝型材方案或者铸铝方案，将上壳体直接铸造出横纵交错的限位加强梁，使上壳体强度及刚度大大增强，保证上壳体在限制模组上下前后左右移动时不会发生破裂。

进一步的，如图10至图13所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，电池箱下壳体X20为铝型材箱体X23和电池模块限位梁X24共同组成，如图12 和图13所示，电芯模块限位梁X24为“井”字形结构，一体成型；在电池箱下壳体X20内设置有泄压阀X21。用于排放经泄压通道520排放并汇集后形成的热流X22。

进一步的，如图10至图13所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，电池箱下壳体分为两部分，一部分为铝型材电池箱结构，一部分为电芯模块限位梁；铝型材电池箱为框架式结构，四周为挤压铝型材框架梁，底部为实心铝板，实心铝板与框架进行焊接，并且在电池箱中部增加贯穿横梁，横梁上部两个吊耳与整车固定，增加电池箱刚度。电芯模块限位梁为“井”字形限位梁，与电池箱下箱体焊接；电芯模块限位梁为一体结构，整体刚度好；限位梁隔开一个一个的小格子，用以放置电芯模块；电芯模块限位梁承载整体电芯模块的重量，并将电芯模块所受力通过横纵梁传递到箱体框架。

进一步的，如图12所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，电池箱下壳体内设置有用于提升其结构强度的箱体横梁X25。

进一步的，如图13所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，电芯模块限位梁为“井”字形梁，限位梁高度在1～20mm之间，厚度在2～5mm之间，并且单面预留间隙在0.5～3mm之间；梁之间的间距尺寸与电芯的长度和厚度相适应，梁的长度间距为L，宽度为W，电芯的长度为m，宽度为n，满足0.5mm≤L-m≤ 3mm，0.5mm≤W-n≤3mm。电芯安装绝缘保护盖后，直接放置键入“井”字梁内部，或者通过结构胶粘接到“井”字梁内部，并限制电芯模块在X、Y方向的移动。

进一步的，如图13所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，“井”字形限位梁X24高度在1～20mm之间，厚度在2～5mm之间，也可以通过仿真确定限位梁合适的高度和厚度；“井”字形限位梁限制电芯模块X、Y向(位于水平面上放置时的前后及左右方向)的移动，并提高电池箱整体刚度，降低电池箱底板的局部受力情况。电芯模块在电池箱下壳体“井”字形梁内部进行堆叠，根据不同箱体结构及“井”字形梁的尺寸大小，可相适应的堆叠不同数量的电芯，并且“井”字形限位梁与电芯模块预留间隙在0.5～3mm之间；梁之间的间距尺寸与电芯模块的长度和厚度相适应；在电芯模块下部放置隔热材料；电芯模块下部可采用结构胶粘接，也可以不使用结构胶；通过电芯绝缘保护底壳、绝缘保护上盖和限位托盘共同作用，将电芯限位在相应的位置，并且限制电芯在X/Y/Z方向(位于水平面上放置时的前后、左右及沿重力上下方向)的位移；在电芯顶部预留泄压通道，保证发生热失控时，热流能够及时传出。

优选的，电池箱下壳体结构包括“井”字形限位梁和铝型材电池箱结构，“井”字形限位梁为一体结构，梁的高度为1～20mm之间，梁的厚度为2～5mm之间，也可以通过仿真确定合适的高度和厚度；梁之间的间距尺寸与放入的电芯模块尺寸相适应，梁的长度间距为L，宽度为W，电芯模块的长度为m，宽度为n，满足 0.5mm≤L-m≤3mm，满足0.5mm≤W-n≤3mm；铝型材电池箱结构为框架式结构，框架梁为铝挤压型材，底部采用实心铝板，实心铝板与框架梁焊接；“井”字形限位梁与铝型材电池箱通过焊接形成一个整体。电芯模块堆叠放置到电池箱“井”字形梁内部的小格子里面，每个小格子可以放置一个电芯模块，也可以放置若干个电芯模块；这些“井”字形梁对电芯模块前后左右进行限位。

优选的，采用铸铝方案，铸铝方案更加简单便捷，直接将电池箱下壳体铸造出内部有横纵梁交错的限位梁特征，并且在相应位置一体铸造出支撑铝柱的特征，此时，模组限位梁和支撑铝柱与电池箱下壳体形成一个整体结构，结构简单，整体强度更好。

电池箱前后布置四个泄压阀，电池模块顶部预留出电芯防爆阀的泄压通道，在电池***发生热失控时，通过电芯模块设置的泄压通道520，形成贯穿电池箱前后的纵向泄压通道，将热流X22引到电池箱前部和后部位置，电池箱前部和后部分别有两个泄压阀X21，充分保证泄压阀能够及时开启，进而达到防爆泄压的技术目的。

需要说明的是，电池箱上壳体可以采用冲压形式，如果强度不够，也可以采用挤压铝型材或者铸铝方案进行设计，使上盖内部形成纵横交错的限位加强筋，增加电池箱上盖的强度和刚度，用以对电芯进行限位；电池箱下壳体电芯模块限位梁的每个小格子里面只有一颗电芯模块，也可以通过将电芯模块限位梁做宽，可以将若干个电芯模块放置到电芯模块限位梁内；电池箱采用铝型材下箱体和电芯模块限位梁焊接完成，也可以直接采用铸铝方案，将电池箱下壳体直接铸造出横纵交错的限位梁特征，这样工艺更加简单；将电池箱上下壳体进行连接时，如果采用铸铝方案，此支撑铝柱还可直接通过铸造形成与电池箱下壳体一体结构，只需通过螺栓将上壳体固定，这样，连接方式更加稳固。

实施例3：

如图14至图17所示，本实施例在实施例1的基础上进一步提供一种电池***，包括：电池箱上壳体X10、电池箱下壳体X20、支撑泡棉Y01、水冷板Y02、电芯模块Y03和底部隔热材料Y04；其中，电芯模块Y03如图14所示放置，将底部隔热材料Y04放置到电芯模块限位梁X24(参见图12及图13)的每个小格子内，并将电芯模块Y03放置到图16所示电芯模块限位梁X24的“井”字梁内部；电芯模块Y03底部可以通过结构胶与箱体粘接，也可以不使用结构胶。底部隔热材料Y04 厚度为1～3mm，对电芯模块Y03起到隔热、绝缘作用，并且起到一定缓冲作用；在电芯模块大面及侧面位置粘接支撑/缓冲泡棉。电芯模块顶部粘贴支撑泡棉，与电池箱上壳体压紧。

优选的，位于电芯模块Y03一侧的水冷板Y02可以采用口琴管形式；也可以采用挤压板或者冲压板；水冷板一侧粘贴支持泡棉，保证电芯模块晃动时能够吸收电池模块位移，保证水冷板始终与电芯侧面紧密贴合，能够很好的给每块电芯进行加热，保证电芯能够在最适宜温度区间工作。缓冲/支撑泡棉既有缓冲作用，又由于其较低的导热系数，能够阻止电芯模块与外界进行热交换，保证了单个电芯及整体电芯温度的一致性。本方案中，电池热管理方案采用水冷***，水冷板可以采用口琴管式水冷板、冲压水冷板或者挤压水冷板；水冷板一侧与电芯一侧压紧贴合，另一侧粘贴支撑泡棉；使水冷板与电芯侧面完全接触，并且通过四周泡棉形成隔热层，减少电池模块与外界的热交换，保证电芯温度的一致性。需要说明的是，电池热管理方案不仅限于水冷板，也可以换成PTC加热膜，能够给电芯进行加热，保证电芯在最适宜温度区间工作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电芯模块，其特征在于，包括：异形电芯、限位托盘和泄压框梁；所述异形电芯顶部平行设置有两个凸起部；所述泄压框梁固定设置在两个所述凸起部中间，外形与两个所述凸起部中间部位的空间外形相适配；所述泄压框梁上与位于正下方的每块异形电芯相对应的位置设置有用于避让电芯防爆阀的镂空孔和/或镂空槽；两个所述凸起部分别与设置所述泄压框梁相对的一侧，在所述异形电芯顶部均分别设置有所述限位托盘；所述限位托盘上设置有用于外露电极所需的电极孔。

2.根据权利要求1所述的电芯模块，其特征在于，所述异形电芯的上端面固定设置有绝缘保护上盖；所述异形电芯的底部固定设置有绝缘保护底壳。

3.根据权利要求1所述的电芯模块，其特征在于，所述限位托盘的至少一个侧边设置有用于形成采集线布置通道的布线槽和/或布线孔。

4.一种电池箱，其特征在于，包括：电池箱上壳体和电池箱下壳体；所述电池箱上壳体与电池箱下壳体固定连接；所述电池箱上壳体的下底面和电池箱下壳体的上底面之间排列设置有用于连接所述电池箱上壳体与电池箱下壳体的支撑柱；所述电池箱上壳体和电池箱下壳体扣合紧固后形成箱型空间，该箱型空间内盛装有权利要求1至3项中任一项所述的电芯模块。

5.根据权利要求4所述的电池箱，其特征在于，所述电池箱上壳体内设置有横/纵向加强筋，以及外形与异形电芯上端面形状相适配的凹槽/凸包。

6.根据权利要求4所述的电池箱，其特征在于，所述电池箱下壳体的结构包括：铝型材箱体和电池模块限位梁；所述电芯模块限位梁为“井”字形结构。

7.根据权利要求6所述的电池箱，其特征在于，所述电池箱下壳体的侧壁上设置有用于排放热流的泄压阀。

8.一种电池***，其特征在于，包括：权利要求4至7项中任一项所述的电池箱；还包括：支撑泡棉、水冷板和底部隔热材料；所述电池箱位于下壳体部位内的小格子内放置有所述电芯模块；所述电芯模块与所述小格子的底部之间垫衬有所述底部隔热材料；相邻两个所述电芯模块之间沿横向和/或纵向方向设置有支撑泡棉及水冷板，支撑泡棉贴附在所述水冷板的一侧；所述电芯模块顶部设置有支撑泡棉；所述电池箱的上下壳体扣合并固定连接；所述电芯模块顶部的支撑泡棉的厚度需满足：当所述电池箱的上下壳体扣合时会受压并发生形变。

9.根据权利要求8所述的电池***，其特征在于，所述电芯模块与电池箱下壳体的底部通过胶粘接的方式固定连接。

10.根据权利要求8所述的电池***，其特征在于，所述水冷板为：外形为口琴管式的水冷板、挤压板或冲压板中的一种。

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