电池组件、电池包和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及动力电池技术领域，具体涉及一种电池组件、电池包和车辆。


背景技术：

2.近年来，动力汽车发展迅速，作为电动车辆的重要组成部分，动力电池有着举足轻重的地位。由于电池在充放电过程中涉及化学反应，并伴随热量的产生，当多个单电池组装成电池模组或电池包时，产热量会更多更快，温度也会相应升高。液冷系统以其冷却性能好、热容量大、结构紧凑等优点成为是当前工程应用中较为普遍的方式。随着动力电池能量密度的提高和高倍率快充性能的需求加剧，液冷型热管理系统面对越来越大的挑战，在单电池的底面设置液冷板，由于单电池的底面面积较小，导致液冷板与单电池的接触面积较小，已很难满足电池包的散热功率需求。
3.相关技术中，部分电池包采用将液冷板设在单电池的侧面，且多个液冷板和多个单电池依次交替布置的方式，利用液冷板对单电池的两个相对的侧面冷却，提高对单电池的冷却效果，此种方式会大大增加液冷板的数量，从而增加电池包的重量，导致电池包的能量密度较小，具有电池包的车辆的续航里程较短。还有一部分电池包采用将包括相变材料的相变板设在单电池的侧面，且多个相变板和多个单电池依次交替布置，利用相变板对单电池的两个相对的侧面冷却，此种方式虽然可以在电池包重量增加较少的情况下，实现对每个单电池的冷却散热，但是相变材料的冷却效率较低，仍然难以满足电池包的散热功率需求。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本实用新型的实施例提出一种电池组件，以提高单电池的散热效果和安全性。
6.本实用新型的实施例提出一种电池包，以提高电池包的安全性和能量密度。
7.本实用新型的实施例提出一种车辆，以提高车辆的安全性和续航里程。
8.本实用新型实施例的电池组件包括液冷板、相变板、第一电池组和第二电池组，所述相变板包括相变介质；所述第一电池组和所述第二电池组均包括至少一个单电池，所述液冷板、所述第一电池组、所述相变板和所述第二电池组沿第一方向交替设置，且所述单电池在所述第一方向上的一个侧面与所述液冷板接触，所述单电池在所述第一方向上的另一个侧面与所述相变板接触。
9.在一些实施例中，所述第一电池组包括多个单电池，所述第一电池组中的多个所述单电池沿第二方向设置，所述第二方向垂直于所述第一方向；和/或所述第二电池组包括多个单电池，所述第二电池组中的多个所述单电池沿第二方向设置，所述第二方向垂直于所述第一方向。
10.在一些实施例中，所述第一电池组包括多个单电池，所述第一电池组中的多个所
述单电池均与同一所述液冷板接触；和/或所述第二电池组包括多个单电池，所述第二电池组中的多个所述单电池均与同一所述液冷板接触。
11.在一些实施例中，所述液冷板包括进液部分和出液部分，所述进液部分在所述第二方向上位于所述第一电池组和所述第二电池组的一侧，所述进液部分上设有进液口，所述出液部分在所述第二方向上位于所述第一电池组和所述第二电池组的另一侧，所述出液部分上设有出液口。
12.在一些实施例中，所述相变板的数量为多个，每个所述单电池对应一个所述相变板设置，每个所述单电池与对应的所述相变板接触。
13.在一些实施例中，所述单电池具有多个侧面；多个所述侧面中的一个为第一侧面，所述第一侧面的面积大于等于其余所述侧面的面积，所述第一侧面与所述液冷板接触，和/或多个所述侧面中的一个为第二侧面，所述第二侧面的面积大于等于其余所述侧面的面积，所述第二侧面与所述相变板接触。
14.在一些实施例中，所述相变板还包括壳体，所述相变介质设在所述壳体内。
15.在一些实施例中，所述液冷板在所述第一方向上的尺寸为1mm～1.5mm；和/或所述相变板在所述第一方向上的尺寸为1mm～4mm；和/或所述液冷板与所述单电池粘接；和/或所述相变板与所述单电池粘接。
16.本实用新型实施例的电池包包括上述任一实施例所述的电池组件。
17.本实用新型实施例的车辆包括上述任一实施例所述的电池组件和/或电池包。
18.本实用新型实施例的电池组件通过将液冷板、第一电池组、相变板和第二电池组沿第一方向交替设置，使得每个单电池在所述第一方向上的一个侧面与所述液冷板接触，单电池在所述第一方向上的另一个侧面与所述相变板接触。利用液冷板和相变板实现对单电池的两个相对侧面的冷却散热。由于液冷板具有冷却效率高和重量大的特点，相变板具有冷却效率低和重量低的特点，因此，与相关技术中仅采用液冷板对单电池的两个相对侧面进行冷却相比，可以在保证单电池的冷却效果较好的同时，降低电池组件的重量；与相关技术中仅采用相变材料对单电池的两个相对侧面进行冷却相比，可以在电池组件重量较低的同时，提高电池组件的冷却散热效果。因此，本实用新型实施例的电池组件具有散热效果好和安全性好等优点，具有该电池组件的电池包具有安全性高和能量密度高等优点。
附图说明
19.图1是本实用新型一个实施例的电池组件的结构示意图。
20.图2是本实用新型一个实施例的电池组件的爆炸图。
21.图3是图2中液冷板的结构示意图。
22.图4是图3中液冷板的内部结构示意图。
23.图5是图3中液冷板的局部结构示意图。
24.图6是图3中进液嘴的结构示意图。
25.图7是图3中堵头的结构示意图。
26.图8是图2中相变板的结构示意图。
27.附图标记：
28.电池组件100；
29.液冷模块1；液冷板101；主体部分1011；进液部分1012；进液口10121；出液部分1013；出液口10131；堵头1014；密封面10141；流道1015；进液嘴102；进液法兰盘1021；密封圈1022；出液嘴103；进液管104；出液管105；
30.相变模块2；相变板201；
31.第一电池组3；
32.第二电池组4；
33.单电池5；第一侧面501；
34.导热胶6。
具体实施方式
35.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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
36.如图1至图8所示，本实用新型实施例的电池组件100液冷板101、相变板201、第一电池组3和第二电池组4，相变板201包括相变介质。液冷板101、第一电池组3、相变板201和第二电池组4沿第一方向交替设置。第一电池组3和第二电池组4均包括至少一个单电池5，且单电池5在第一方向上的一个侧面与液冷板101接触，单电池5在第一方向上的另一个侧面与相变板201接触。
37.可以理解的是，如图4所示，液冷板101上设有进液口10121和出液口10131，进液口10121供换热介质进入液冷板101内，出液口10131供换热介质流出液冷板101。需要对电池组件100进行冷却时，通过进液口10121向液冷板101内通换热介质，利用换热介质与液冷板101接触的单电池5进行热交换，之后换热介质通过出液口10131流出液冷板101外，而将单电池5的热量带出，实现对单电池5的冷却散热。相变板201包括相变介质，当与相变板201接触的单电池5温度升高时，相变介质会吸收单电池5的热量并发生相变(例如从固态变为液态)，从而实现对单电池5的冷却散热。
38.本实用新型实施例的电池组件100，通过将液冷板101、第一电池组3、相变板201和第二电池组4沿第一方向交替设置，使得每个单电池5在第一方向上的一个侧面与液冷板101接触，单电池5在第一方向上的另一个侧面与相变板201接触，利用液冷板101和相变板201实现对单电池5的两个相对侧面的冷却散热。由于液冷板101具有冷却效率高和重量大的特点，相变板201具有冷却效率低和重量低的特点，因此，与相关技术中仅采用液冷板对单电池的两个相对侧面进行冷却相比，可以在保证单电池5的冷却效果较好的同时，降低电池组件100的重量；与相关技术中仅采用相变材料对单电池的两个相对侧面进行冷却相比，可以在电池组件100重量较低的同时，提高电池组件100的冷却散热效果。
39.因此，本实用新型实施例的电池组件100具有散热效果好和安全性好等优点。
40.可选地，液冷板101内的换热介质可以为水或导热油等。
41.其中，液冷板101以及设在在其内的换热介质形成一个液冷模块1。
42.可选地，相变介质可以包括石蜡和石墨。
43.通过将相变介质设为石蜡和石墨的复合相变材料，该复合相变材料导热系数高，相变潜热值大，可快速吸收单电池5的热量，有利于提高单电池5的散热效率和安全性。
44.可选地，相变板201还包括壳体，相变介质设在壳体内。
45.例如，壳体呈板状，相变介质填充在壳体内。
46.通过将相变板201设为相变介质填充在壳体内的结构，方便相变板201的设计加工。
47.可选地，壳体为弹性壳体。
48.例如，壳体为气凝胶材质或泡棉材质。
49.通过将壳体设为弹性壳体，使得相变板201具有一定的可压缩性，一方面，单电池5在工作过程发生热膨胀时，可以通过弹性壳体的变形为单电池5提供膨胀空间；另一方面，电池组件100发生磕碰或被外界挤压时，可以通过壳体的变形吸收一部分外界压力，有利于提高电池组件100的安全性。
50.为了使本技术的技术方案更容易被理解，下面以第一方向与前后方向一致为例，进一步描述本技术的技术方案，其中前后方向如图1和图2所示。
51.液冷板101、第一电池组3、相变板201和第二电池组4沿前后方向交替设置。第一电池组3中单电池5的后侧面与液冷板101接触，第一电池组3中单电池5的前侧面与相变板201接触；第二电池组4中单电池5的后侧面与相变板201接触，第二电池组4中单电池5的前侧面与液冷板101接触。
52.在一些实施例中，第一电池组3包括多个单电池5，第一电池组3中的多个单电池5沿第二方向设置，第二方向垂直于第一方向。
53.为了使本技术的技术方案更容易被理解，下面以第二方向与左右方向一致为例，进一步描述本技术的技术方案，其中左右方向如图1和图2所示。
54.例如，如图1和图2所示，第一电池组3包括五个单电池5，第一电池组3中的五个单电池5沿左右方向设置。
55.通过将第一电池组3设为包括多个单电池5，可以利用一个液冷板101和一个相变板201实现对多个单电池5的冷却散热，有利于简化电池组件100的整体结构，便于电池组件100的组装。
56.可选地，第一电池组3中的多个单电池5均与同一液冷板101接触。
57.例如，如图1和图2所示，液冷板101沿左右方向延伸，第一电池组3中的五个单电池5沿左右方向设置。液冷板101包括沿左右方向布置的第一部分、第二部分、第三部分、第四部分和第五部分，液冷板101的第一部分、第二部分、第三部分、第四部分和第五部分分别第一电池组3中的五个单电池5对应并接触。从而利用一个液冷板101可以实现对五个单电池5的冷却散热。
58.通过将多个单电池5与同一液冷板101接触，有利于进一步简化电池组件100的整体结构，便于电池组件100的组装。
59.在一些实施例中，第二电池组4包括多个单电池5，第二电池组4中的多个单电池5沿第二方向设置，第二方向垂直于第一方向。
60.例如，如图1和图2所示，第二电池组4包括五个单电池5，第二电池组4中的五个单电池5沿左右方向设置。
61.通过将第二电池组4设为包括多个单电池5，可以利用一个液冷板101和一个相变板201实现对多个单电池5的冷却散热，有利于简化电池组件100的整体结构，便于电池组件
100的组装。
62.可选地，第二电池组4中的多个单电池5均与同一液冷板101接触。
63.例如，如图1和图2所示，液冷板101沿左右方向延伸，第二电池组4中的五个单电池5沿左右方向设置。液冷板101包括沿左右方向布置的第一部分、第二部分、第三部分、第四部分和第五部分，液冷板101的第一部分、第二部分、第三部分、第四部分和第五部分分别第二电池组4中的五个单电池5对应并接触。从而利用一个液冷板101可以实现对五个单电池5的冷却散热。
64.通过将多个单电池5与同一液冷板101接触，有利于进一步简化电池组件100的整体结构，便于电池组件100的组装。
65.在一些实施例中，单电池5具有多个侧面，多个侧面中的一个为第一侧面501，第一侧面501的面积大于等于其余侧面的面积，第一侧面501与液冷板101接触。
66.例如，如图1和图2所示，在第一电池组3中，单电池5具有在前后方向上相对的前侧面和后侧面，单电池5具有在左右方向上相对的左侧面和左侧面，单电池5还具有在上下方向上相对的上侧面和下侧面，其中后侧面的面积等于前侧面的面积，后侧面的面积大于左侧面、右侧面、上侧面和下侧面的面积，后侧面与液冷板101接触，后侧面形成第一侧面501。
67.通过将面积较大的侧面与液冷板101接触，可以有效增加单电池5的散热面积，有利于提高单电池5的冷却散热效率，有利于进一步提高电池组件100的散热效果和安全性。特别是针对宽度大而高度低、厚度小的单电池5，单电池5面积较大的侧面远大于面积较大的侧面的底面、顶面或其余侧面，在大电流充、放电工况下，液冷板101对单电池5的液冷散热效率可显著提高，还可以有效改善单电池5的温度一致性。
68.在一些实施例中，单电池5具有多个侧面，多个侧面中的一个为第二侧面，第二侧面的面积大于等于其余侧面的面积，第二侧面与相变板201接触。
69.例如，如图1和图2所示，在第一电池组3中，单电池5具有在前后方向上相对的前侧面和后侧面，单电池5具有在左右方向上相对的左侧面和左侧面，单电池5还具有在上下方向上相对的上侧面和下侧面，其中前侧面的面积等于后侧面的面积，前侧面的面积大于左侧面、右侧面、上侧面和下侧面的面积，前侧面与相变板201接触，前侧面形成第二侧面。
70.通过将面积较大的侧面与相变板201接触，可以有效增加单电池5的散热面积，有利于提高单电池5的冷却散热效率，有利于进一步提高电池组件100的散热效果和安全性。
71.可选地，相变板201的数量为多个，以设置在第一电池组3和第二电池组4之间的多个相变板201为一个相变模块2，每个相变模块2包括多个相变板201，同一相变模块2内的多个相变板201沿第二方向设置，每个单电池5对应一个相变板201设置，每个单电池5与对应的相变板201接触。
72.例如，如图2所示，每个相变模块2包括五个相变板201，五个相变板201沿左右方向设置，第一电池组3中的五个单电池5分别与五个相变板201一一对应，第二电池组4中的五个单电池5分别与五个相变板201一一对应，每个单电池5与对应的相变板201接触。
73.通过将相变模块2设置为包括多个相变板201，且每个单电池5对应一个相变板201设置，在进行相变板201的维修或更换时，可以仅对相变模块2中损坏的相变板201进行维修或更换，有利于降低电池组件100的维护成本。
74.在一些实施例中，液冷板101包括进液部分1012和出液部分1013，进液部分1012在
第二方向上位于第一电池组3和第二电池组4的一侧，进液部分1012上设有进液口10121，出液部分1013在第二方向上位于第一电池组3和第二电池组4的另一侧，出液部分1013上设有出液口10131。
75.例如，如图3至图5所示，液冷板101主体部分1011、进液部分1012和出液部分1013，进液部分1012设在主体部分1011的右侧，进液部分1012位于第一电池组3和第二电池组4的右侧；出液部分1013设在主体部分1011的左侧，出液部分1013位于第一电池组3和第二电池组4的左侧。进液部分1012上设有进液口10121，出液部分1013上设有出液口10131。
76.通过将进液部分1012设在第一电池组3和第二电池组4的一侧，出液部分1013设在第一电池组3和第二电池组4的另一侧，且将进液部分1012上设有进液口10121，出液部分1013上设有出液口10131，方便进行液冷板101与换热介质之间的连通，从而方便电池组件100的组装。
77.可选地，如图1、图2、图3、图5和图6所示，液冷板101的进液口10121上设有进液嘴102，液冷板101的出液口10131上设有出液嘴103，相邻的液冷板101的进液嘴102之间通过进液管104相连，相邻液冷板101的出液嘴103之间通过出液管105相连。
78.可选地，进液嘴102包括第一管体和进液法兰盘1021，第一管体与进液管104插接相连，进液法兰盘1021与液冷板101焊接相连。
79.例如，第一管体与进液管104通过冷压相连，进液法兰盘1021与液冷板101通过激光焊接相连。
80.可选地，出液嘴103包括第二管体和出液法兰盘，第二管体与出液管105插接相连，出液法兰盘与液冷板101焊接相连。
81.例如，第二管体与出液管105通过冷压相连，出液法兰盘与液冷板101通过激光焊接相连。
82.当然，进液嘴102与进液管104之间也可以通过快速接头或卡箍相连，出液嘴103与出液管105之间也可以通过快速接头或卡箍相连。
83.多个液冷板101通过多个进液管104和多个出液管105并联。
84.可选地，如图6所示，进液嘴102和出液嘴103均套设有密封圈1022，进液嘴102上的密封圈1022夹持在进液嘴102和进液管104之间，出液嘴103上的密封圈夹持在出液嘴103和出液管105之间。
85.可选地，如图3、图4、图5和图7所示，液冷板101包括流道板和堵头1014，流道板为铝挤压型材板，流道板内具有多个流道1015，流道板的左右两端具有矩形开口，堵头1014封堵在开口处。
86.例如，如图7所示，堵头1014整体呈立方体形，堵头1014具有四个密封面10141，堵头1014的四个密封面10141分别与矩形开口的四个壁面一一对应，密封面10141与对应的避免密封相连。
87.可选地，堵头1014与流道板通过激光焊接相连。
88.可选地，流道1015设置多个，多个流道1015并联。
89.可选地，流道1015的宽度为2mm～3mm。
90.可选地，进液管104和出液管105为尼龙管或橡胶管。
91.具体设计时，液冷板101的高度、流道1015的数量、流道1015的宽度可以根据冷却
需求和系统流阻情况进行调整，液冷板101的长度和数量可以根据单电池5的排布进行调整。
92.可选地，液冷板101在第一方向上的尺寸为1mm～1.5mm。换言之，液冷板101的厚度为1mm～1.5mm。
93.例如，如图3所示，液冷板101在前后方向上的尺寸为1mm。
94.通过将液冷板101在第一方向上的尺寸设为1mm～1.5mm，在保证液冷板101具有足够结构强度的同时，不至过厚。一方面，有利于降低电池组件100的重量，提高电池组件100的能量密度；另一方面，有利于减小电池组件100在第一方向上的尺寸，利于电池组件100的小型化设计。
95.可选地，相变板201在第一方向上的尺寸为1mm～4mm。换言之，液冷板101的厚度为1mm～4mm。
96.例如，如图8所示，相变板201在前后方向上的尺寸为2mm。
97.通过将相变板201在第一方向上的尺寸设为1mm～4mm，在保证相变板201具有足够结构强度的同时，不至过厚。一方面，有利于降低电池组件100的重量，提高电池组件100的能量密度；另一方面，有利于减小电池组件100在第一方向上的尺寸，利于电池组件100的小型化设计。
98.可选地，液冷板101与单电池5粘接。
99.例如，液冷板101与单电池5通过导热胶粘接。
100.通过将液冷板101与单电池5粘接，方便液冷板101与单电池5之间的定位，有利于挺好电池组件100的装配效率。
101.可选地，相变板201与单电池5粘接。
102.例如，如图2所示，相变板201与单电池5通过导热胶6粘接。
103.通过将相变板201与单电池5粘接，方便相变板201与单电池5之间的定位，有利于挺好电池组件100的装配效率。
104.本实用新型实施例的电池组件100，采用单电池5的大面液冷，液冷板101采用铝挤压型材作为流道板，进液嘴、出液嘴和堵头通过激光焊接方式与流道板焊接成一体，结构简单强度高、成本低、轻量化。且在单电池5的大面之间增加复合相变材料，可起吸热缓冲作用，该电池组件100冷却效率高，单电池5温度一致性好，可有效满足高倍率快充条件下的冷却需求，保证产品可靠性和安全性。
105.本实用新型实施例的电池包包括任一实施例所述的电池组件100。
106.由于电池组件100具有散热效果好和安全性好等优点，因此，本实用新型实施例的电池包具有安全性好和能量密度高等优点。
107.本实用新型实施例的车辆包括上述任一实施例所述的电池组件100和/或上述任一实施例所述的电池包。
108.车辆包括上述任一实施例所述的电池组件100和/或上述任一实施例所述的电池包可以理解为：车辆包括上述任一实施例所述的电池组件100，且不包括电池包；或者，车辆包括上述任一实施例所述的电池包；或者，车辆包括上述任一实施例所述的电池组件100和上述任一实施例所述的电池包。
109.由于电池组件100具有散热效果好和安全性好等优点，电池包具有安全性好和能
量密度高等优点，因此，本实用新型实施例的车辆具有安全性好和续航里程长等优点。
110.需要说明的是，当车辆包括电池包时，电池包的箱体与车身相连。当车辆包括电池组件100时，车身的一部分形成容纳空间，电池组件100直接安装在容纳空间内。
111.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。
112.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
113.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
114.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
115.在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
116.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本实用新型的保护范围内。