电池模组、动力电池包及车辆的制作方法

1.本公开涉及动力电池技术领域，具体地，涉及一种电池模组、动力电池包及车辆。


背景技术：

2.随着新能源汽车的快速发展，对动力电池的需求与日俱增，其中，动力电池热管理性能的优劣直接影响着动力电池的续航里程及使用寿命。相关技术中，整个电池模组通常采用一整块冷却板进行冷却，使得单个电芯接触冷却板的面积较小，冷却效率较低。此外，为了节省空间，电芯之间常通过简单贴合的方式堆叠在一起，导致电芯之间容易出现错位移动，从而影响电池模组的结构强度。


技术实现要素：

3.本公开的第一个目的是提供一种电池模组，至少部分的解决现有技术中存在的上述问题。
4.为了实现上述目的，本公开提供一种电池模组，包括多个依次堆叠在一起的电芯，其中，每个所述电芯分别包括内壳体和外壳体，所述内壳体用于封装极芯，所述外壳体和所述内壳体之间形成有供冷媒流通以冷却所述电芯的冷却通道，所述外壳体的形状配置成能够维持相邻两个所述电芯之间的相对位置。
5.可选地，所述外壳体的相对的两侧壁上均形成有凸出部和平坦部，冷却通道设置在所述凸出部对应的位置，两侧壁上的所述凸出部在所述电芯的高度方向上分别自顶壁和底壁向中心对向延伸，所述凸出部向所述平坦部过渡形成有抵接面，通过所述抵接面以维持相邻两个所述电芯之间的相对位置。
6.可选地，所述抵接面为倾斜角度α在20～40
°
范围内的抵接斜面。
7.可选地，所述冷却通道内设置有多个沿冷媒的流动方向延伸的隔板，且多个所述隔板沿垂直于冷媒的流动方向间隔设置，以将所述冷却通道分隔成多个子冷却通道。
8.可选地，所述子冷却通道的高度h为1.2～1.4
㎜
，宽度w为1～3
㎜
。
9.可选地，在所述冷却通道内，多个所述子冷却通道的端部与所述外壳体的端面之间形成汇流通道，且在所述外壳体的端面上开设有供冷媒通入到所述冷却通道中的开孔，以使所述冷媒通过所述开孔进入所述汇流通道，并通过所述汇流通道进入多个所述子冷却通道内，所述电池模组还包括输送管路，所述输送管路包括用于与冷媒源连通或供冷媒导出所述电池模组的端口，以及用于与所述开孔连通的接口。
10.可选地，所述输送管路构造为u形，包括分别沿所述电芯的堆叠方向延伸的第一管体和第二管体，以及用于将第一管体和所述第二管体的一端连通的连接管，所述接口与所述开孔数量对应地设置在所述第一管体和所述第二管体上，所述端口设置在所述连接管上。
11.可选地，所述电池模组还包括保护盖，所述输送管路设置在所述保护盖和所述电芯之间，所述保护盖包括大致呈矩形的保护盖本体以及形成在所述保护盖本体的外周边缘
的翻边，所述翻边上分别开设有用于露出所述接口的第一缺口以及用于供连接片伸出所述电池模组的第二缺口。
12.可选地，多个所述隔板的端部分别延伸至所述外壳体的端面，以在所述外壳体的端面上形成多个供气态冷媒通入到所述冷却通道中的开口，所述电池模组还包括保护盖，所述保护盖与所述电芯之间形成有腔室，所述腔室与所述开口连通。
13.可选地，所述保护盖包括大致呈矩形的保护盖本体以及形成在所述保护盖本体的外周边缘的翻边，所述翻边上设置有供气态冷媒通入到所述腔室或供腔室中的气态冷媒导出所述电池模组的第一缺口。
14.可选地，所述电池模组还包括用于封盖在所述电芯的两侧壁的端板以及用于封盖在所述电芯的顶壁和底壁的固定板，所述端板和所述电芯的侧壁之间设置有绝缘板，所述固定板和所述电芯之间设置有绝缘膜。
15.可选地，所述绝缘板朝向所述电芯的侧壁的一面的形状构造为与所述电芯的侧壁贴合，所述绝缘板的另一面为平直面。
16.本公开的第二个目的是提供一种动力电池包，包括上述任一项的电池模组。
17.本公开的第三个目的是提供一种车辆，该车辆包括上述的动力电池包。
18.通过上述技术方案，将电芯构造为包括内壳体和外壳体，并且在外壳体和内壳体之间形成有供冷媒流通的冷却通道，即，每一个电芯分别集成有冷却结构。相较于相关技术中电池模组通过一整块冷却板进行散热的方式，增大了冷媒与单个电芯的接触面积，提高了冷却效率。由于每一个电芯分别集成冷却结构，从而能够根据需求模块化组装电池模组，而无需因为电芯的数量的变化重新设计和制造冷却板，降低了生产开发的成本。此外，将外壳体的形状配置成能够维持相邻两个电芯之间的相对位置，避免了电芯之间发生错位移动的问题，提高了电池模组的结构强度。
19.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
20.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
21.图1是本公开示例性实施方式提供的多个电芯堆叠后的正视图；
22.图2是本公开示例性实施方式提供的电芯的正面剖视图；
23.图3是本公开示例性实施方式提供的电芯的侧面剖视图；
24.图4是本公开示例性实施方式提供的在一种冷却方式下多个电芯堆叠后的正视图，其中，电芯的端面安装输送管路；
25.图5是图4中多个电芯堆叠后的俯视图；
26.图6是本公开示例性实施方式提供的输送管路的结构示意图；
27.图7是本公开示例性实施方式提供的另一种电芯的侧视图；
28.图8是图7中电芯的正视图；
29.图9是本公开示例性实施方式提供的在另一种冷却方式下多个电芯堆叠后的附视图，其中，电芯的端面安装保护盖；
30.图10是公开示例性实施方式提供的保护盖的结构示意图；
31.图11是本公开示例性实施方式提供的电池模组的结构示意图；
32.图12是图11中电池模组的分解结构图；
33.图13是本公开示例性实施方式提供的另一种电池模组的结构示意图。
34.附图标记说明
[0035]1‑
电芯，11
‑
外壳体，111
‑
凸出部，112
‑
平坦部，113
‑
抵接面，114
‑
冷却通道，1141
‑
子冷却通道，1142
‑
汇流通道，115
‑
开孔，116
‑
隔板，117
‑
极芯，118
‑
开口，12
‑
内壳体，2
‑
输送管路，21
‑
端口，22
‑
接口，23
‑
第一管体，24
‑
第二管体，25
‑
连接管，26
‑
堵头，3(3’)
‑
保护盖，31(31’)
‑
保护盖本体，32(32’)
‑
翻边，33(33’)
‑
第一缺口，34
‑
第二缺口，4
‑
连接片，5
‑
端板，6
‑
绝缘板，7
‑
固定板，8
‑
绝缘膜，9
‑
安装座。
具体实施方式
[0036]
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0037]
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”是根据相应附图指示的方向进行定义的，而“内”、“外”是指相应部件本身轮廓的内和外。此外，本公开使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
[0038]
本公开中，将电芯1依次排列的方向定义为堆叠方向，相邻电芯1所面对的壁面称为电芯1的侧壁；电芯1的高度方向具体为从电芯1的顶壁到底壁的距离；将电芯1的第一端面到第二端面的方向定义为冷媒的流通方向。
[0039]
如图1至图13所示，本公开提供一种电池模组，包括个依次堆叠在一起的电芯1，每个电芯1分别包括内壳体12和外壳体11。内壳体12用于封装极芯117，外壳体11包覆于内壳体12的外部，极芯117部分地露出于外壳体11而形成极柱，以便通过连接片4将多个堆叠在一起的电芯1串联或并联使用。外壳体11和内壳体12之间形成有供冷媒流通以冷却电芯1的冷却通道114。需要说明的是，冷媒既可以是冷却液也可以冷风，通过冷媒在冷却通道114中流动以带走内壳体12外侧表面的热量，起到降低电池模组热量的作用。外壳体11的形状配置成能够维持相邻两个电芯1之间的相对位置，具体来说，就是通过对电芯1的外壳体11的形状设计，限制堆叠在一起的多个电芯1发生错位移动。
[0040]
通过上述技术方案，将电芯1构造为包括内壳体12和外壳体11，并且在外壳体11和内壳体12之间形成有供冷媒流通的冷却通道114，即，每一个电芯1分别集成有冷却结构。相较于相关技术中电池模组通过一整块冷却板进行散热的方式，增大了冷媒与单个电芯的接触面积，提高了冷却效率。由于每一个电芯1分别集成冷却结构，从而能够根据需求模块化组装电池模组，而无需因为电芯1的数量的变化重新设计和制造冷却板，降低了生产开发的成本。此外，将外壳体11的形状配置成能够维持相邻两个电芯1之间的相对位置，避免了电芯之间发生错位移动的问题，提高了电池模组的结构强度。
[0041]
根据本公开的一种实施方式，为实现维持相邻两个电芯1之间的相对位置，如图1和图2所示，外壳体11的相对的两侧壁上均形成有凸出部111和平坦部112，冷却通道114设置在凸出部111对应的位置。两侧壁上的凸出部111在电芯1的高度方向上分别自顶壁和底
壁向中心对向延伸，凸出部111向平坦部112过渡形成有抵接面113，通过抵接面113以维持相邻两个电芯1之间的相对位置。
[0042]
需要说明的是，这里的凸出部111指的是外壳体11的侧壁朝向远离内壳体12的方向凸出，而平坦部112是相对于凸出部111而言的，尽管在加工的过程中，可以仅使得外壳体11的侧壁部分地向外凸出，那么剩余的部分则自然地形成为平坦部112。外壳体11可以采用一体注塑成型或采用冲压的方式成型，对此不做限定。
[0043]
相邻两个电芯1中的一个可以通过抵接面113对另一个电芯1施加一个向下的压力，从而能够在多个电芯1之间产生相互作用力，以维持多个电芯1在高度方向上的相对位置。可选地，抵接面113为倾斜角度α在20～40
°
范围内的抵接斜面。通过合理的设计抵接面113的倾斜角度，还能够在相邻两个电芯1之间形成膨胀间隙，为外壳体提供膨胀变形的空间，减小电芯1之间相互挤压变形产生内部应力，进而提高电池模组整体的机械安全性。
[0044]
值得说明的是，凸出部111向平坦部112过渡也可以形成直角搭接面，同样能够实现上述的在多个电芯1之间产生相互作用力，以维持多个电芯1在高度方向上的相对位置的功能。在其他一些实施方式中，外壳体11的形状还可以构造为梯形，相邻两个电芯1通过梯形的斜腰抵接堆叠，以维持相邻两个电芯1之间的位置。或者在相邻两个电芯1中的一个的外壳体11的侧壁上形成有限位凸块，在另一个的外壳体11的侧壁上形成有限位凹槽，限位凹槽用于容纳限位凸块并与限位凸块形状配合，以维持相邻两个电芯1之间的相对位置，该种实施方式也可以变形为在相邻两个电芯1的外壳体11的侧壁上形成有错落的锯齿状结构，通过啮合的方式以维持相邻两个电芯1之间的相对位置。再者除了通过在外壳体11的侧壁上设置结构的方式之外，还可以在外壳体11的顶壁或底壁上形成有朝向远离内壳体12的方向延伸的挡板，相邻两个电芯1中的一个的外壳体11的顶壁上的挡板在安装后能够搭在另一个电芯1的外壳体11的顶壁上，以维持相邻两个电芯1之间的相对位置。
[0045]
根据本公开的一种实施方式，同时参考图2和图3所示，冷却通道114内可以设置有多个沿冷媒流动方向延伸的隔板116，且多个隔板116沿垂直于冷却液的流动方向间隔设置，以将冷却通道114分隔成多个子冷却通道1141。也就是说，进入到冷却通道114中的冷媒被隔板116进一步分散为多股，对电芯1的冷却更加均匀。可选地，子冷却通道1141的高度h的范围可以为1.2～1.4
㎜
，宽度w的范围可以为1～3
㎜
。
[0046]
在图3示出的实施方式中，多个隔板116配置成使得冷媒能够在冷却通道114中并行流动，即各个子冷却通道1141中的冷媒的流动方向相同。除此之外，多个隔板116还可以配置成使得冷媒能够在冷却通道114中蛇形流动，即相邻的两个子冷却通道1141中的冷却液的流动方向相反，以延缓冷媒在冷却通道114中流动的时间。
[0047]
根据本公开的一种实施方式，同时参考图1至图6，在冷却通道114内，多个子冷却通道1141的端部与外壳体11的端面之间形成汇流通道1142，且在外壳体11的端面上开设有供冷媒通入到冷却通道114中的开孔115，以使冷媒通过开孔115进入汇流通道1142，并通过汇流通道1142进入多个子冷却通道1141内。该种方式由于端面开孔较少，因此适合于通过冷却液冷却的方式，但是并不意味着该种结构不能用于通过冷风冷却的方式。
[0048]
电池模组还包括输送管路2，输送管路2包括用于与冷媒源连通的端口21以及用于与开孔115连通的接口22。来自冷却液源的冷却液经端口21而进入到输送管路2，然后通过多个接口22而通入到冷却通道114中。电芯1上冷却液的进口和出口可以分别设置在电芯1
的两个端面上，即冷却液从第一端经开孔115进入到电芯1中而从第二端经开孔115导出电池模组，此时，输送管路2的端口21用于供冷媒导出所述电池模组，而接口22用于与开孔115连通。
[0049]
如图6所示，输送管路2可以构造为u形，包括分别沿电芯1的堆叠方向延伸的第一管体23和第二管体24，以及用于将第一管体23和第二管体24的一端连通的连接管25，接口22设置在第一管体23和第二管体24上，端口21设置在连接管25上，第一管体23和第二管体24的另一端分别设置有防止冷却液溢出的堵头26。同时参考图4，其中，接口22与开孔115数量对应地设置在第一管体23和第二管体24上。详细来说，设置于第一管体23上的接口22的位置与多个电芯1的靠近顶壁位置的多个开孔115连接，而设置于第二管体24上的接口22的位置与多个电芯1的靠近底壁位置的多个开孔115连接。
[0050]
此外，如图11和图12所示，电池模组还包括保护盖3，输送管路2设置在保护盖3和电芯1之间，保护盖3包括大致呈矩形的保护盖本体31以及形成在保护盖本体31的外周边缘的翻边32，翻边32上分别开设有用于露出接口22的第一缺口33以及用于供连接片4伸出电池模组的第二缺口34。即，通过在保护盖3上设置朝向电芯1的两侧开设的两个缺口，使得输送管路2和连接片4能够在保护盖3内部前后错开设置，以避免安装干涉。
[0051]
根据本公开的一种实施方式，同时参考7至图10，多个隔板116的端部分别延伸至外壳体11的端面，以在外壳体11的端面上形成多个供气态冷媒(例如冷风)通入到冷却通道114中的开口118。电池模组还包括保护盖3’，保护盖3’与电芯1之间形成有腔室，腔室与开口118连通。冷风经开口118而进入到腔室，然后通过开口118而通入到冷却通道114中。电芯1上冷风的进口和出口可以分别设置在电芯1的两个端面上，即冷风从第一端经开口118进入到电芯1中而从第二端经开口118导出电池模组。
[0052]
如图10所示，保护盖3’包括大致呈矩形的保护盖本体31’以及形成在保护盖本体31’的外周边缘的翻边32’，翻边32’上设置有供气态冷媒通入到腔室或供腔室中的气态冷媒导出电池模组的第一缺口33’。在通过冷风对电芯1进行冷却的方式中，由于无需考虑连接片4与输送管路2错开布置的问题，因此，设置一个缺口便已足够，即，该缺口33’既作为冷风的入口，同时也作为供连接片4伸出的出口。
[0053]
如图11至图13所示，电池模组还可以包括用于封盖在电芯1的两侧壁的端板5以及用于封盖在电芯1的顶壁和底壁的固定板7，从而为电芯1提供全方位的保护。端板5和电芯1的侧壁之间设置有绝缘板6，绝缘板6可以采用pu发泡材料制成，且绝缘板6朝向电芯1的侧壁的一面构造为与形状与电芯1的侧壁紧密贴合，具体来说，绝缘板6具有用于与电芯1的平坦部112贴合的“凸出部”，该“凸出部”同样具有与电芯1的外壳体11配合以限制电芯1的移动的作用，而pu发泡材料能起到保护电芯1的作用。绝缘板6的另一面则构造为平直面，以减少所占空间。固定板7可以具有多个且分别构造为几字形的折弯板，固定板7的端部与端板5可以通过例如铆钉固定连接。绝缘膜8的尺寸构造为能够覆盖整个电芯1的顶壁和底壁。
[0054]
本公开的第二个目的是提供一种动力电池包，包括上述任一实施方式所述的电池模组，并具有该些电池模组的全部有益效果，此处不再赘述。
[0055]
本公开的第三个目的是提供一种车辆，包括上述的动力电池包，并具有该些动力电池包的全部有益效果，此处不再赘述。
[0056]
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实
施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
[0057]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0058]
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。