CN213150897U - 一种动力电池包结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种动力电池包结构，包括框体和容置于框体的电池组，框体包括沿宽度方向设置的端板和沿长度方向设置的侧板；电池组包括第一电池组和第二电池组，第一电池组包括若干沿长度方向依次堆叠的第一电芯；第二电池组包括若干沿宽度方向依次堆叠的第二电芯；且第一电芯的长度大于第二电芯的长度；其中，第一电池组与所述第二电池组沿框体的长度方向交替排布。与现有技术相比，本实用新型通过将第一电芯(磷酸铁锂刀片电芯)与第二电芯(三元VDA电芯)进行混合排布，有效地提高了电池包的能量密度，省却了电池包的生产成本，同时，还能增强电池包的整体结构强度以及安全性能。
Description
技术领域
本实用新型属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种动力电池包结构。
背景技术
随着新能源产业的不断发展，用于电动汽车的动力电池技术也得到了飞速的提升，不同类型的动力电池具有不同的性能。
传统的汽车动力电池主要以三元VDA标准尺寸的电池为主，其制造工艺成熟，重量能量密度高，但是电芯长度较小，在电池包中需要模组结构作为刚性支撑，且热失效温度相对更低，因此，对电池包的散热功能要求更高，制造成本较高。而近来兴起的“刀片型”磷酸铁锂方形铝壳动力电池则由于其高体积能量密度，高安全，易配组等优势，被越来越多地应用在新能源汽车中。当前主流的刀片电池是按照电池包的宽度定制特定长度的刀片电芯，如附图1中所示，刀片电芯纵向排布在电池包中，由于多个刀片电池的铝壳联合排布在一起具有很高的刚度和强度，因此，可以取消电池包壳体的横梁及模组结构件，达到提高电池包整体体积能量密度的效果，此外，刀片电芯的铝壳长且表面积大，有利于散热，最后，磷酸铁锂电芯热失效温度高，不易起火爆炸且成本更低。但是，在现有技术中，刀片电芯在纵向排布时，每个刀片电芯单体之间的宽面1’需要重叠，由于宽面1’的面积较大，因此，导致了单体电芯之间仍具有过多的铝质壳体材料而造成重量较大，重量能量密度较小的缺陷。
有鉴于此，有必要提出一种将刀片电池和三元VDA电池相结合的电池包方案，以提高电池包的能量密度和安全性能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供的一种动力电池包结构，有效地将较长的刀片电池和较短三元VDA电池进行结合，降低了电池包的整体重量，提高电池包的能量密度、散热效果和安全性能。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种动力电池包结构，包括：
框体，包括沿宽度方向设置的端板和沿长度方向设置的侧板；以及
电池组，容置于所述框体内，所述电池组包括：
第一电池组，包括若干沿所述长度方向依次堆叠的第一电芯；
第二电池组，包括若干沿所述宽度方向依次堆叠的第二电芯；且所述第一电芯的长度大于所述第二电芯的长度；
其中，所述第一电池组与所述第二电池组沿所述框体的长度方向交替排布。
作为对本实用新型中所述的动力电池包结构的改进，所述第一电池组与所述第二电池组在沿所述长度方向上的长度相等。
作为对本实用新型中所述的动力电池包结构的改进，所述框体内设置有支撑板，所述支撑板沿所述长度方向连续弯折形成有若干个腔室，所述第一电池组与所述第二电池组依次容纳于所述腔室。
作为对本实用新型中所述的动力电池包结构的改进，所述支撑板为“S”形结构。
作为对本实用新型中所述的动力电池包结构的改进，所述支撑板为铝板、铝合金板、钢板、铜箔板、钛合金板、碳纤维板和塑钢板中的任意一种。
作为对本实用新型中所述的动力电池包结构的改进，所述支撑板上开设有多个散热通孔。
作为对本实用新型中所述的动力电池包结构的改进，所述散热通孔均匀排布于所述支撑板。
作为对本实用新型中所述的动力电池包结构的改进，所述电池组的前后至少一个边缘为所述第一电池组。
作为对本实用新型中所述的动力电池包结构的改进，所述电池组的至少一侧上还设置有所述第一电池组，所述第一电池组的长度与所述电池组在所述长度方向上的长度相等。
作为对本实用新型中所述的动力电池包结构的改进，所述电池组为多个，相邻两个所述电池组之间为并排设置。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
1)本实用新型采用“第一电芯(磷酸铁锂刀片电芯)+第二电芯(三元VDA电芯)”的电池包结构，相比仅由磷酸铁锂刀片电池组成的电池包结构，由于减少了刀片电池的数量，因此，刀片电池宽面重叠的面积减少，重量得到了降低，有效地提高了电池包的能量密度，省却了电池包的生产成本；而相对于仅由三元VDA电池组成的电池包结构，由于增加了磷酸铁锂刀片电池，利用磷酸铁锂刀片电池壳体的刚度和强度对电池包进行支撑，从而有效地提高电池包的整体结构强度；
2)本实用新型中将第一电池组与第二电池组进行交替设置，因此，第二电芯(三元VDA电芯)的至少一个侧面为第一电芯(磷酸铁锂刀片电芯)的宽面，在电池包工作的过程中，第二电芯(三元VDA电芯)产生的热量可以快速传递到第一电芯(磷酸铁锂刀片电芯)的宽面进行有效地散热，有利于阻隔第二电芯(三元VDA电芯)失效时横向的热失控，提高电池包的安全性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型中刀片电池包的结构排布图；
图2为本实用新型的结构示意图；
图3为本实用新型中第一种实施方式的侧视图；
图4为本实用新型中第一种实施方式中排布结构的俯视图；
图5为本实用新型中第二种实施方式中排布结构的俯视图；
图6为本实用新型中第三种实施方式中排布结构的俯视图；
图7为本实用新型中第四种实施方式中排布结构的俯视图；
其中，1-框体；2-第一电池组；3-第二电池组；4-支撑板；21-第一电芯；31-第二电芯；A-电池组。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”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。
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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。
实施例1
如图2～4所示，一种动力电池包结构，包括：
框体1，包括沿宽度方向X设置的端板和沿长度方向Y设置的侧板；以及
电池组A，容置于框体1内，电池组A包括：
第一电池组2，包括若干沿长度方向Y依次堆叠的第一电芯21；
第二电池组3，包括若干沿宽度方向X依次堆叠的第二电芯31；且第一电芯21的长度L1大于第二电芯31的长度L2；
其中，第一电池组2与第二电池组3沿框体1的长度方向Y交替排布。
于本实用新型中，第一电芯21主要为长度较大的磷酸铁锂刀片电芯，而第二电芯31主要为长度较小的三元VDA尺寸的电芯。
在本实用新型中，电池组A通过第一电池组2与第二电池组3交替设置而成，由于第一电池组2与第二电池组3分别由第一电芯21(磷酸铁锂刀片电芯)和第二电芯31(三元VDA电芯)组成；
相比仅由磷酸铁锂刀片电芯组成的电池包结构，在相同尺寸规格的电池包中，由于增加了三元VDA电芯，即相当于减少了磷酸铁锂刀片电池的数量，因此，刀片电池宽面重叠的面积减少，重量得到了降低，有效地提高了电池包的能量密度，省却了电池包的生产成本；
而相对于仅由三元VDA电芯组成的电池包结构，由于在电池包中增加了磷酸铁锂刀片电池，通过刚度和强度大磷酸铁锂刀片电池对三元VDA电芯进行支撑，可有效地提高电池包的整体结构强度。
另外，在第一电池组2与第二电池组3的交替设置中，由于第二电池组3的侧面为第一电池组2，而第一电池组2中的磷酸铁锂刀片电芯具有较大面积的宽面，因此，第二电池组3中的三元VDA电芯产生的热量可以通过磷酸铁锂刀片电池进行快速散热，有利于阻隔三元VDA电池失效时横向的热失控，从而提高电池包的安全性能。
作为本实用新型的优选方案，框体1内还设置有支撑板4，支撑板4沿方向Y连续弯折形成有若干个腔室，其自身形成类似于“S”的结构，第一电池组2与第二电池组3依次容纳于腔室。支撑板4用于进一步加强电池包内的支撑能力以及结构强度，防止电池包内部的三元VDA电池与磷酸铁锂刀片电池在长期使用过程中发生位移或产生变形的现象，增强电池的可靠性。在实际执行的过程中，第一个腔室与最后一个腔室内安装的均为第一电池组2，即在框体1的前后两个边缘均设置为磷酸铁锂刀片电池，这样设置有助于增强电池包前后两个边缘的支撑力。
支撑板4通常为0.5～10mm厚度的铝板，一方面，可以有效地提供充足的支撑力以及降低支撑板4自身的重量，避免造成电池包整体能量密度的降低；另一方面，也具有较好的导热性能，能够加快三元VDA电池与磷酸铁锂刀片电池之间的导热效率。但是，支撑板4也可以根据具体的生产要求，适配性地选用铝合金板、钢板、铜箔板、钛合金板、碳纤维板或塑钢板。另外，为了进一步提高支撑板4三元VDA电池与磷酸铁锂刀片电池之间的散热效率，支撑板4上还可以开设有多个均匀排布设置的散热通孔，使得散热均匀、稳定，防止局部过热。
实施例2
如图5所示，为本实用新型提供的第二种实施方式，与实施例1不同的是，在本实施例中，电池组A的两侧还设置有第一电池组2，即在电池包的侧部增加了由磷酸铁锂刀片电芯，因此，有效提高了电池包侧部的结构强度和支撑能力，进一步加强了电池包的可靠性。
实施例3
如图6所示，为本实用新型提供的第三种实施方式，与实施例1不同的是，在本实施例中，电池组A为多个，其中，相邻两个电池组A之间为横向并排设置。
在本实施例中，通过将多个电池组A进行横向并排设置，因此，可以增大电池包的宽度，进而适应具有宽度要求的使用环境，提高电池的能量密度。
实施例4
如图7所示，为本实用新型提供的第四种实施方式，与实施例1不同的是，在本实施例中，电池组A为多个，其中，相邻两个电池组A之间为纵向并排设置。
在本实施例中，通过将多个电池组A进行纵向并排设置，因此，可以增大电池包的长度，同样的，可以更好地适应对宽度具有使用要求的环境，提高电池的能量密度。
上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施方式，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种动力电池包结构，其特征在于，包括：
框体(1)，包括沿宽度方向(X)设置的端板和沿长度方向(Y)设置的侧板；以及
电池组(A)，容置于所述框体(1)内，所述电池组(A)包括：
第一电池组(2)，包括若干沿所述长度方向(Y)依次堆叠的第一电芯(21)；
第二电池组(3)，包括若干沿所述宽度方向(X)依次堆叠的第二电芯(31)；且所述第一电芯(21)的长度(L1)大于所述第二电芯(31)的长度(L2)；
其中，所述第一电池组(2)与所述第二电池组(3)沿所述框体的长度方向(Y)交替排布。
2.根据权利要求1中所述的动力电池包结构，其特征在于：所述第一电池组(2)与所述第二电池组(3)在沿所述长度方向(Y)上的长度相等。
3.根据权利要求1中所述的动力电池包结构，其特征在于：所述框体(1)内设置有支撑板(4)，所述支撑板(4)沿所述长度方向(Y)连续弯折形成有若干个腔室，所述第一电池组(2)与所述第二电池组(3)依次容纳于所述腔室。
4.根据权利要求3中所述的动力电池包结构，其特征在于：所述支撑板(4)为“S”形结构。
5.根据权利要求3中所述的动力电池包结构，其特征在于：所述支撑板(4)为铝板、铝合金板、钢板、铜箔板、钛合金板、碳纤维板和塑钢板中的任意一种。
6.根据权利要求3中所述的动力电池包结构，其特征在于：所述支撑板(4)上开设有多个散热通孔。
7.根据权利要求6中所述的动力电池包结构，其特征在于：所述散热通孔均匀排布于所述支撑板(4)。
8.根据权利要求1中所述的动力电池包结构，其特征在于：所述电池组(A)的前后至少一个边缘为所述第一电池组(2)。
9.根据权利要求1中所述的动力电池包结构，其特征在于：所述电池组(A)的至少一侧上还设置有所述第一电池组(2)，所述第一电池组(2)的长度与所述电池组(A)在所述长度方向(Y)上的长度相等。
10.根据权利要求2中所述的动力电池包结构，其特征在于：所述电池组(A)为多个，相邻两个所述电池组(A)之间为并排设置。
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