电池模组制造技术

本发明专利技术公开了一种电池模组及电动车辆，所述电池模组包括：多个单体电池、壳体、隔热层和导热层，其中所述多个单体电池并排设置在所述壳体内，所述隔热层以及所述导热层均位于单体电池与壳体之间，其中，最外侧的两个单体电池分别与壳体的两个侧板靠近，其余单体电池均位于所述最外侧的两个单体电池之间，所述导热层所在平面垂直于所述隔热层所在平面；隔热层具有预定的厚度，以使得R

【技术实现步骤摘要】
电池模组
本专利技术涉及电池
，尤其是涉及一种电池模组。
技术介绍
随着新能源汽车技术的快速发展，锂离子电池各方面技术取得了长足的进步，进一步提高动力电池的能量密度、实现可与燃油车相比拟的性价比是锂电业发展的目标之一，这其中，设计具备高能量密度的动力电池模组是承上启下的关键。众所周知，电动汽车上的动力电池系统包括多个动力电池单体电池，多个动力电池单体电池串并联可构成动力电池模组，在为车辆提供电能的过程中，由于单体电池自身具有一定内阻，在输出电能的同时会产生一定热量，使单体电池自身温度升高，当温度超出其正常工作温度的范围时，将影响电池系统的性能和寿命。因此，实际中，高能量密度的电池模组在使用过程中存在电池模组温度高、电池模组内部若干单体电池之间温度不一致等问题。当前，对于如何控制动力电池模组的工作温度、温度一致性的方案较少见诸报告。以下简要介绍两种目前已有的电池模组的设计方式。一、利用缓冲泡棉隔热：多个单体电池堆叠成电池模组后，在端侧单体电池的侧面设置缓冲泡棉，泡棉在吸收电池膨胀的同时，可隔绝端侧电池的传热。二、利用液冷系统散热：多个单体电池堆叠成电池模组后，通过对液冷系统优化设计，降低端侧单体电池的换热量。尽管上述措施已广泛应用于动力电池模块的热管理设计，但是，在提高能量密度与降低生产成本的快速进程中，已有设计的使用效果并不理想，例如：对于第一种方案，在电池膨胀后，泡棉厚度及内部空间被压缩，导致泡棉隔热性能大幅下降，意味着随着电池使用时间拉长，电池温度差将越大、循环寿命衰退越快；对于第二种方案，通过改良液冷系统提高温控是一项较为复杂的工程，实现难度较高，不利于推广及应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种电池模组，用以解决电池模组温度一致性低的问题。本专利技术提供一种电池模组，所述电池模组包括：多个单体电池、壳体、隔热层和导热层，其中所述多个单体电池并排设置在所述壳体内，所述隔热层以及所述导热层均位于单体电池与壳体之间，其中，最外侧的两个单体电池分别与壳体的两个侧板靠近，其余单体电池均位于所述最外侧的两个单体电池之间，所述导热层所在平面垂直于所述隔热层所在平面；所述隔热层具有预定的厚度，以使得Ri≤1.3×Ro，其中Ro代表最外侧的单体电池的热阻，Ri代表位于最外侧的两个单体电池之间的单体电池的热阻。本专利技术实施例考虑到壳体内部与壳体侧板紧邻的单体电池以及中间的单体电池的传热路径不同，散热特点不同，建立了Ri≤1.3×Ro关系式，其中Ro为与壳体侧板紧邻的单体电池的热阻，Ri为中间的单体电池的热阻，根据该关系式推导出隔热层厚度所满足的条件，在制作电池模组时按照该隔热层厚度进行设置，能够最大限度地优化各单体电池的散热效果，从而达到提高电池模组温度一致性的目的，可在一定程度上提升电池模组的可靠性。附图说明图1为本专利技术实施例的电池模组的透视结构示意图；图2为图1所示的A-A方向的剖视图；图3为本专利技术实施例的单体电池的传热路径示意图；图4为图3的等效电路转换示意图。附图标记说明：10-电池模组，1-单体电池，2-隔热层，3-导热层，4-壳体。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本专利技术的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本专利技术造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能调整了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本专利技术的具体结构进行限定。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。为了更好地理解本专利技术，下面结合图1至图4对本专利技术实施例的电池模组进行详细描述。请一并参阅图1至图4，图1为本专利技术实施例的电池模组的透视结构示意图。图2为图1所示的A-A方向的剖视图。图3为本专利技术实施例的单体电池的传热路径示意图。图4为图3的等效电路转换示意图。如图1至图4所示，本专利技术实施例提供了一种电池模组，包括多个单体电池1、壳体4、隔热层2和导热层3，其中多个单体电池1并排设置在壳体4内，隔热层2以及导热层3均位于单体电池1与壳体4之间，其中，最外侧的两个单体电池分别与壳体4的两个侧板靠近，其余单体电池均位于最外侧的两个单体电池之间，导热层3所在平面垂直于隔热层2所在平面；并且，隔热层2具有预定的厚度，以使得Ri≤1.3×Ro，其中Ro代表最外侧的单体电池的热阻，Ri代表位于最外侧的两个单体电池之间的各个单体电池的热阻。这里，热阻指的是当有热量在物体上传输时，在物体两端温度差与热源的功率之间的比值。单位为开尔文每瓦特(K/W)或摄氏度每瓦特(℃/W)。本专利技术实施例提供的电池模组，通过使隔热层具有预定的厚度，以使得最外侧的单体电池的热阻Ro和位于最外侧的两个单体电池之间的各个单体电池的热阻Ri满足关系式Ri≤1.3×Ro，从而可以提高各个单体电池之间的温度一致性，提高了电池模组的可靠性。在本专利技术的一个实施方式中，如图2所示，导热层3设置在多个单体电池1与壳体4的底板之间，导热层3可以为导热硅胶垫或者导热胶，导热层3的厚度可以是小于3mm。单体电池1包括塑料外壳、铝合金外壳、不锈钢外壳或者铁外壳，塑料外壳可以为但不限于聚丙烯(polypropylene，PP)。本专利技术实施例以塑料外壳为例进行说明，塑料外壳的单体电池1的导热系数一般低于0.3W/m.K，另外，单体电池1的塑料外壳的厚度小于1mm，单体电池1通过外壳向冷却面方向(即外壳传热截面积最小的方向)的传热热阻异常的大，因此，将此部分传热忽略。伴随当下新能源汽车对动力电池散热需求的提高，电池传热路径上的导热层3普遍都会采用导热垫或导热胶来降低界面热阻，因此，位于最外侧的两个单体电池之间的单体电池，即中间单体电池的热阻Ri包括R1、R2和R3。在本专利技术的实施例中，位于最外侧的两个单体电池之间的单体电池，即中间单体电池的热阻Ri的计算公式(1)为：Ri＝R1+R2+R3(1)其中，第一热阻R1代表位于最外侧的两个单体电池之间的单体电池沿第一方向的热阻，即在第一方向上中间单体电池的质心到中间单体电池的外表面的热阻；第二热阻R2代表导热层3沿第一方向的热阻，即在第一方向上导热层2的上表面到下表面的热阻；第三热阻R3代表壳体4沿第一方向的热阻，即在第一方向上壳体4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括：多个单体电池、壳体、隔热层和导热层，其中所述多个单体电池并排设置在所述壳体内，所述隔热层以及所述导热层均位于单体电池与壳体之间，其中，/n最外侧的两个单体电池分别与壳体的两个侧板靠近，其余单体电池均位于所述最外侧的两个单体电池之间，所述导热层所在平面垂直于所述隔热层所在平面；/n所述隔热层具有预定的厚度，以使得R

【技术特征摘要】
1.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括：多个单体电池、壳体、隔热层和导热层，其中所述多个单体电池并排设置在所述壳体内，所述隔热层以及所述导热层均位于单体电池与壳体之间，其中，
最外侧的两个单体电池分别与壳体的两个侧板靠近，其余单体电池均位于所述最外侧的两个单体电池之间，所述导热层所在平面垂直于所述隔热层所在平面；
所述隔热层具有预定的厚度，以使得Ri≤1.3×Ro，其中Ro代表最外侧的单体电池的热阻，Ri代表位于最外侧的两个单体电池之间的单体电池的热阻。


2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述位于最外侧的两个单体电池之间的单体电池的热阻Ri的计算公式为：
Ri＝R1+R2+R3
其中，第一热阻R1代表所述位于最外侧的两个单体电池之间的各个单体电池沿第一方向的热阻；所述第一方向为电池模组的高度方向；
第二热阻R2代表所述导热层沿所述第一方向的热阻；
第三热阻R3代表所述壳体沿所述第一方向的热阻。


3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述第一热阻R1的计算公式为：



其中，H为所述单体电池的高度；
K1为所述单体电池沿所述第一方向的导热系数；
A1为所述位于最外侧的两个单体电池之间所述单体电池的导热面积，A1＝W×L1，W为所述单体电池的宽度，L1为所述单体电池的长度。


4.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述第二热阻R2的计算公式为：



其中，δ2为所述导热层沿所述第一方向的厚度；
K2为所述导热层沿所述第一方向的导热系数；
A1为所述位于最外侧的两个单体电池之间所述单体电池的导热面积，A1＝W×L1，W为所述单体电池沿第二方向的宽度，L1为所述单体电池沿第三方向的长度；
所述第二方向为所述多个单体电池排布的方向，第二方向垂直于第一方向，所述第三方向垂直于所述第一方向和第二方向形成的平面。


5.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述第三热阻R3的计算公式为：



其中，δ3为所述壳体沿所述第一方向的厚度；
K3为所述壳体沿所述第一方向的导热系数；
A1为所述位于最外侧的两个单体电池之间的单体电池的导热面积，A1＝W×L1，W为所述单体电池沿第二方向的宽度，L1为所述单体电池沿第三方向的长度；
所述第二方向为所述多个单体电池排布的方向，且第二方向垂直于第一方向、所述第三方向垂直于所述第一方向和第二方向形成的平面。


6.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述最外侧的单体电池的热阻Ro的计算公式为：



其中，第一热阻R1代表所述位于最外侧的两个单体电池之间的单体电池沿第一方向的热阻；
第二热阻R2代表所述导热层沿所述第一方向的热阻；
第三热阻R3代表所述壳体沿所述第一方向的热阻；
第四热阻R4代表所述最外侧的单体电池沿第二方向的热阻；
第五热阻R5代表所述隔热层沿所述第二方向的热阻；
第六热阻R6代表所述壳体沿所述第一方向的另一个热阻；
第七热阻R7代表所述壳体沿所述第一方向的再一个热阻；
其中，第一热阻R1的计算公式为：



第二热阻R2的计算公式为：



第三热阻R3的计算公式为：



其中，H为所述单体电池沿所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，康蒙，秦峰，赵佩杰，李清，
申请(专利权)人：江苏时代新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32