发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种电池包及包括其的电动装置,取消了传统电池包中的电池模组结构,采用轻量化设计理念,电芯直接成组电池包方案,实现了电芯的模块化和集成化,减少了电池包内部的零件数量,增大了电池包内部的可用空间,提高了电池包的能量密度,;电芯堆叠单元直接集成在箱体内,采用无模组设计,降低了生产成本,简化了装配工艺,提高了电池包的组装效率。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种电池包,所述电池包包括箱体和位于所述箱体内的电芯堆叠单元;在水平面内,所述箱体具有相互垂直的x方向和y方向,所述电芯堆叠单元包括沿x方向依次堆叠的至少两排电芯单元组,相邻两排电芯单元组错位设置;每一排电芯单元组包括沿y方向依次堆叠的至少两个电芯;
相邻两排电芯单元组之间设置有液冷板。
作为本发明所述的电池包的优选技术方案,所述箱体包括上壳体和下盖,所述上壳体倒扣设置于所述下盖的上表面。
优选地,所述上壳体的敞口边缘处开设有若干壳体固定孔,所述下盖的边缘处开设有若干下盖固定孔,所述壳体固定孔与所述下盖固定孔的位置对应,固定件通过所述壳体固定孔和所述下盖固定孔将所述上壳体与所述下盖固定连接。
作为本发明所述的电池包的优选技术方案,所述箱体内还设置有电气交互单元。
优选地,所述上壳体位于y方向的一侧壁的部分区域向外突出形成凸字形结构的上壳体,突出部分的侧壁内部形成容置腔,所述电气交互单元位于所述容置腔内。
优选地,突出部分的上壳体侧壁处开设有若干插件安装孔,通过所述插件安装孔将外部设备接入所述电气交互单元。
优选地,所述上壳体的x方向的两侧外壁处均开设有若干防爆阀安装孔,所述防爆阀安装孔上设置有防爆阀。
作为本发明所述的电池包的优选技术方案,所述下盖的表面设置有绝缘层。
优选地,所述下盖的底面设置有加强层。
优选地,所述上壳体采用钣金拉伸成型或模压成型。
优选地,所述下盖采用型材拼焊成型或一体化铸造成型。
作为本发明所述的电池包的优选技术方案,相邻两排电芯单元组之间错开的距离小于等于电芯长度的1/2。
优选地,相隔的两排电芯单元组的两端对齐,从而在相邻三排电芯单元组的一端形成凹字形或凸字形的错位空间,所述液冷板一端设置的液冷快插接头容纳于所述错位空间内。
作为本发明所述的电池包的优选技术方案,所述电芯堆叠单元的底面与所述下盖的表面之间设置有胶层。
优选地,所述电芯单元组与相邻的所述液冷板之间设置有胶层。
优选地,同一排电芯单元组中,相邻两个电芯之间设置有胶层。
作为本发明所述的电池包的优选技术方案,所述电芯堆叠单元的y方向两侧分别设置有膨胀约束固定件,两侧的所述膨胀约束固定件用于夹紧固定依次堆叠的若干排电芯单元组。
优选地,所述膨胀约束固定件与相邻的所述电芯单元组之间设置有胶层。
优选地,所述膨胀约束固定件底面与下盖之间固定连接。
作为本发明所述的电池包的优选技术方案,所述电芯堆叠单元外周围绕设置有液冷管路,所述液冷板一端的液冷快插接头接入所述液冷管路,所述液冷管路的两端分别设置有进水接口和出水接口,所述液冷管路内循环流动的换热液经所述液冷快插接头进入相应的液冷板。
优选地,所述液冷板内设置有液体流道。
作为本发明所述的电池包的优选技术方案,所述上壳体与所述电芯堆叠单元之间设置有汇流排组件,所述电芯的正极极柱和负极极柱分别接入所述汇流排组件,通过所述汇流排组件将各所述电芯串联或并联。
优选地,所述汇流排组件与所述上壳体之间设置有保护层。
第二方面,本发明提供了一种电动装置,所述电动装置包括第一方面所述的电池包。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明提供的电池包取消了传统电池包中的电池模组结构,采用轻量化设计理念,电芯直接成组电池包方案,实现了电芯的模块化和集成化,减少了电池包内部的零件数量,增大了电池包内部的可用空间,提高了电池包的能量密度,;电芯堆叠单元直接集成在箱体内,采用无模组设计,降低了生产成本,简化了装配工艺,提高了电池包的组装效率。此外,在降低电池包重量和生产成本的同时,使得电池包在长度和宽度方向上可以更好地适配不同轮距和不同轴距的车型,适配性更高。
具体实施方式
需要理解的是,在本发明的描述中,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述,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发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“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,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,实施例的内容不构成对本发明的限制,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
现有电动汽车的动力电池均采用传统的设计思路,由电芯1401成组模组,模组成组电池包100,能量密度低,续航里程短。同时零部件数量多,装配工艺复杂,制造成本较高。
为了解决上述问题,本发明在一个实施例中提供了一种电池包100,如图1和图2所示,所述电池包100包括箱体和位于所述箱体内的电芯堆叠单元140;在水平面内,所述箱体具有相互垂直的x方向和y方向,所述电芯堆叠单元140包括沿x方向依次堆叠的至少两排电芯单元组,相邻两排电芯单元组错位设置;每一排电芯单元组包括沿y方向依次堆叠的至少两个电芯1401;
相邻两排电芯单元组之间设置有液冷板1601。
本发明提供的电池包100取消了传统电池包100中的电池模组结构,采用轻量化设计理念,电芯1401直接成组电池包100方案,实现了电芯1401的模块化和集成化,减少了电池包100内部的零件数量,增大了电池包100内部的可用空间,提高了电池包100的能量密度,;电芯堆叠单元140直接集成在箱体内,采用无模组设计,降低了生产成本,简化了装配工艺,提高了电池包100的组装效率。此外,在降低电池包100重量和生产成本的同时,使得电池包100在长度和宽度方向上可以更好地适配不同轮距和不同轴距的车型,适配性更高。
在一个实施例中,所述箱体包括上壳体110和下盖120,所述上壳体110倒扣设置于所述下盖120的上表面。
在本发明中,上壳体110与下盖120之间形成封闭空间,用于容纳电芯堆叠单元140,对电芯堆叠单元140进行机械安全防护,防止外物侵入破坏电芯堆叠单元140或进水短路,上壳体110上设有若干防爆阀103,用于维持电池包100内外气压平衡。
在一个实施例中,如图3所示,所述上壳体110的敞口边缘处开设有若干壳体固定孔,所述下盖120的边缘处开设有若干下盖固定孔,所述壳体固定孔与所述下盖固定孔的位置对应,固定件通过所述壳体固定孔和所述下盖固定孔将所述上壳体110与所述下盖120固定连接。
如图3所示,上壳体110的底部外缘沿外周水平延伸形成环形凸起,环形凸起与下盖120边缘对接形成密封面1101。
在一个实施例中,所述箱体内还设置有电气交互单元130。
在一个实施例中,所述上壳体110位于y方向的一侧壁的部分区域向外突出形成凸字形结构的上壳体110,突出部分的侧壁内部形成容置腔,所述电气交互单元130位于所述容置腔内。
本发明提供的电气交互单元130集成了高压和低压设计结构,高低压插件集成在其中,同时插件面板上设计有插件安装孔1103,参与电池包100整体的密封功能,满足电池包100的密封要求。
在一个实施例中,突出部分的上壳体110侧壁处开设有若干插件安装孔1103,通过所述插件安装孔1103将外部设备接入所述电气交互单元130。
在一个实施例中,所述上壳体110的x方向的两侧外壁处均开设有若干防爆阀安装孔1102,所述防爆阀安装孔1102上设置有防爆阀103。
本发明提供的电池包100上设置有若干防爆阀103,防爆阀103安装于上壳体110的防爆阀安装孔1102内。需要说明的是,本发明对防爆阀103的数量和安装位置不作具体要求和特殊限定,本领域技术人员可以根据电池包100的规格和尺寸以及使用场景进行适应性调整。
在一个实施例中,如图4所示,所述下盖120的表面设置有绝缘层1202。
在一个实施例中,所述下盖120的底面设置有加强层。
在一个实施例中,所述下盖120的两侧边缘处设置有整车缔结点1201。
本发明中,下盖120为扁平化的平板设计结构,包含若干整车缔结点1201、绝缘层1202、若干下盖固定孔及结构件固定点。下盖120采用平板结构,可以进行X方向和Y方向的扩展应用,可以适应不同轴距和不同轮距的使用场景需求。下盖120优先采用铝合金型材拼焊工艺,也可以采用一体化铸造成型工艺,成型后进行表面处理,喷涂绝缘层1202或者粘贴绝缘层1202,防止下盖120表面的毛刺刺破电芯1401蓝膜引发绝缘问题。下盖120底面还设置有加强层,提升电池包100底部抗石击能力。
在一个实施例中,所述上壳体110采用钣金拉伸成型或模压成型。
在一个实施例中,所述下盖120采用型材拼焊成型或一体化铸造成型。
在一个实施例中,如图6所示,相邻两排电芯单元组之间错开的距离△L小于等于电芯1401长度的1/2。
在本发明中,电芯堆叠单元140堆由若干电芯1401沿平面方向排列组成,在Y方向上的电芯1401与相邻电芯1401之间填充结构胶,在X方向上的每两排电芯单元组之间设置有液冷板1601,每排电芯单元组与相邻的液冷板1601之间设置有胶层,可选地胶层为导热结构胶或结构胶,用于导热和固定。液冷板1601沿电芯1401宽度方向设置有利于电芯1401的散热并提升电池包100的整体刚度,通过调整Y方向的电芯1401数量,可以实现电池包100宽度方向的扩展。通过调整X方向的电芯1401排列数量,可以实现电池包100长度方向的扩展。在X方向上,相邻两排电芯单元组之间交错布置,为防止汇流排阻塞电芯1401防爆阀103排气,交错布置的重叠量△L不超过1/2。电芯1401和相邻电芯1401之间的错位空间1402可以容纳液冷快插接头1602,进一步提升电池包100空间利用率,电芯堆叠单元140与下盖120之间填充结构胶,用于固定和提升可靠性。
在一个实施例中,如图7所示,相隔的两排电芯单元组的两端对齐,从而在相邻三排电芯单元组的一端形成凹字形或凸字形的错位空间1402,所述液冷板1601一端设置的液冷快插接头1602容纳于所述错位空间1402内。
在一个实施例中,所述电芯堆叠单元140的底面与所述下盖120的表面之间设置有胶层。
在一个实施例中,所述电芯单元组与相邻的所述液冷板1601之间设置有胶层。
本发明中的电池包100采用了电芯堆叠单元140,避免使用电池模组结构,不仅便于安装,还能降低电池包100的成本,减轻电池包100的重量。此外,由于电芯堆叠单元140的尺寸可根据实际使用需求灵活设计,因此可以极大地提升电池包100的空间利用率和电池包100的能量密度。箱体包括上壳体110和下盖120,下盖120盖设于上壳体110的底部开口,以形成容置腔。相邻两排电芯单元组之间设置有液冷板1601,液冷板1601具有中空结构,中空结构内注入冷却液,两排电芯单元组能够支撑固定一组液冷板1601,以使电芯单元组具有独立的液冷板1601,从而提升电芯单元组中每一个电芯1401的冷却效率,进而提升电池包100的综合性能。
在一个实施例中,同一排电芯单元组中,相邻两个电芯1401之间设置有胶层。
本发明在相邻两个电芯1401之间设置胶层,同一排的电芯单元组中的相邻两个电芯1401之间填充结构胶,提升电芯1401之间的抗剪切能力,防止电池包100使用过程中电芯1401之间发生相对错位。此外,通过胶层将除了两端电芯1401外的其余电芯1401的外周侧壁完全包覆起来,使得相邻的两个电芯1401之间被胶层隔离,即使一个电芯1401发生异常,也可最大限度地降低对其他电芯1401的影响,从而改善电池包100中相邻电芯1401之间的隔离防护性能,降低个别电芯1401异常损坏爆裂而可能引发的电池包100风险。
在一个实施例中,所述电芯堆叠单元140的y方向两侧分别设置有膨胀约束固定件,两侧的所述膨胀约束固定件用于夹紧固定依次堆叠的若干排电芯单元组。
如图2所示,电芯堆叠单元140的两侧分别设置有第一膨胀约束固定件101和第二膨胀约束固定件102。
在一个实施例中,所述膨胀约束固定件与相邻的所述电芯单元组之间设置有胶层。
在一个实施例中,所述膨胀约束固定件底面与下盖120之间固定连接。
本发明中,电芯堆叠单元140在电池包100内除了依靠底部结构胶粘,在电芯单元组两侧分别设置有第一膨胀约束固定件101和第二膨胀约束固定件102,第一膨胀约束固定件101和第二膨胀约束固定件102从电芯堆叠单元140的两侧对各排电芯单元组进行挤压固定,第一膨胀约束固定件101和第二膨胀约束固定件102与电芯1401之间填充结构胶,第一膨胀约束固定件101和第二膨胀约束固定件102与下盖120采用螺栓连接或卡扣等连接方式固定,本发明对膨胀约束固定件和下盖120之间的连接方式不作具体要求和特殊限定,两侧的膨胀约束固定件均可采用可拆卸连接方式进行固定,也可以一侧的膨胀约束固定件采用可拆卸连接方式固定,另一侧的膨胀约束固定件采用不可拆卸的连接方式固定于下盖120上。
在一个实施例中,如图5所示,所述电芯堆叠单元140外周围绕设置有液冷管路1603,所述液冷板1601一端的液冷快插接头1602接入所述液冷管路1603,所述液冷管路1603的两端分别设置有进水接口1604和出水接口1605,所述液冷管路1603内循环流动的换热液经所述液冷快插接头1602进入相应的液冷板1601。
本发明中的电池包100内还设置有热管理系统160,热管理系统160由若干液冷板1601、若干液冷快插接头1602、液冷管路1603、进水接口1604和出水接口1605组成,液冷板1601同时满足相邻两排电芯单元组的冷却或加热,采用左右奇偶数的热端或者冷端,来实现电池包100整体的均温性能。
在本发明中,电芯1401之间的串联或并联采用汇流排组件150为集成化设计结构,汇流排组件150中包括铝合金材质的汇流排,通过激光焊接工艺将电芯1401的正极柱和负极柱连接在一起。汇流排组件150中还包含低压插件和FPC/FFC结构的柔性线路,用于电压和温度的采集与传递。汇流排组件150上设有定位孔结构,用于制造装配定位。
在一个实施例中,所述液冷板1601内设置有液体流道。
在本发明中,液冷板1601内部设有对应的液体流道,可以实现电芯1401的温度均衡和高温冷却散热以及低温液热功能;电芯1401与液冷板1601之间填充一定的导热结构胶或者结构胶,一方面用于电芯1401的固定,提升电池包100整体刚度,另一方面用于温度隔离和均衡,防止温度在电芯1401和液冷板1601之间快速传递导致温差太大。
在一个实施例中,所述上壳体110与所述电芯堆叠单元140之间设置有汇流排组件150,所述电芯1401的正极极柱和负极极柱分别接入所述汇流排组件150,通过所述汇流排组件150将各所述电芯1401串联或并联。
在一个实施例中,所述汇流排组件150与所述上壳体110之间设置有保护层。
本发明在汇流排组件150顶部设置保护层,可以有效防止外部短路。
在另一个实施例中,本发明提供了一种电动装置,所述电动装置包括上述实施例提供的电池包100。
申请人声明,以上所述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,所属技术领域的技术人员应该明了,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。