CN107346811A - 低压动力电池包 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低压动力电池包，其包括电池箱体、电池模组、箱盖、电池管理系统、快接插头、电池正负极柱和低压连接器；电池箱体设有收容空间和箱体对接部，箱盖设有与箱体对接部连接的箱盖对接部；电池管理系统、快接插头、电池正负极柱和低压连接器均集成于箱盖而与箱盖共同形成模块化的集成控制单元；集成控制单元通过快接插头与电池模组的正负极端子分别插接连接，并以外露于箱盖的电池正极柱和电池负极柱作为整个低压动力电池包的能量输出端，以穿出箱盖的低压连接器作为数据输出端。与现有技术相比，本发明实现了电池控制单元的集成化和模块化，提高了生产和装配效率，并节约了空间，可显著提高低压动力电池包的能量密度。

Description

低压动力电池包

技术领域

本发明属于动力电池领域，更具体地说，涉及一种低压动力电池包。

背景技术

现有动力电池包未实现模块化装配，电池零部件在箱体内各自安装，特别是低压动力电池包，由于箱体内空间狭小，安装时工具与箱体之间存在互相干涉的问题。同时，现有动力电池包的制造无法展开流水线式的装配，只能一个人在箱体内装配，装配效率低。

现有动力电池包的电器控制系统未实现集成化和模块化，它们分散地安装在箱体内部，需要在箱体上设计相应的结构来配合安装，造成箱体结构复杂，占用较大的空间，并增加了整体重量，导致动力电池包的重量比能量密度和体积比能量密度降低；同时，现有电池包需在箱体上开设安装孔，用于安装低压连接器等，增加了设计难度，降低了电池包的密封等性能。

现有电池包中电池模组的能量输出载体——铜片通常利用焊接、螺栓等方式连接，需设计特有的工装，增加成本，影响生产节拍；此外，在狭小的空间内不便于安装，不便于拆卸。

有鉴于此，确有必要提供能够解决上述问题的低压动力电池包。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种空间利用率高、装配效率高的低压动力电池包，实现低压动力电池包的快速安装以及能量密度的提高。

为了实现上述目的，本发明提供了一种低压动力电池包，其包括电池箱体、电池模组、箱盖、电池管理系统、快接插头、电池正负极柱和低压连接器；电池箱体设有收容空间和箱体对接部，电池模组收容于电池箱体的收容空间中，箱盖设有与箱体对接部连接的箱盖对接部；电池模组设有正负极端子；电池管理系统、快接插头、电池正负极柱和低压连接器均集成于箱盖而与箱盖共同形成模块化的集成控制单元；集成控制单元通过快接插头与电池模组的正负极端子分别插接连接，并以外露于箱盖的电池正极柱和电池负极柱作为整个低压动力电池包的能量输出端，以穿出箱盖的低压连接器作为数据输出端。

作为本发明低压动力电池包的一种改进，所述集成控制单元还集成有继电器、保险装置、分流器、平衡阀中的一个或一个以上；分流器、继电器各自与电池管理系统电连接。

作为本发明低压动力电池包的一种改进，所述集成控制单元还集成有正极连接铜片和负极连接铜片；其中，正极快插接头、正极连接铜片、电池正极柱连接形成电池的正极输出系统，负极快插接头、负极连接铜片、电池负极柱连接形成电池的负极输出系统；电池管理系统通过数据采样线从正极输出系统和/或负极输出系统采集数据而实现管理功能；低压连接器与电池管理系统电连接，且输出端以密封方式自箱盖穿出。

作为本发明低压动力电池包的一种改进，所述继电器、保险装置连接在正极输出系统中，分流器连接在负极输出系统中，平衡阀安装在箱盖上。

作为本发明低压动力电池包的一种改进，所述集成控制单元还包括固定在箱盖内侧的隔板，隔板采用绝缘材料制成，其与箱盖一起作为集成控制单元中各元器件的安装界面；电池管理系统固定于隔板。

作为本发明低压动力电池包的一种改进，所述电池模组包括用于收容电池的模组装配外壳，模组装配外壳的至少一个端板上冲压出用于增强端板强度和刚度的凹槽。

作为本发明低压动力电池包的一种改进，所述电池模组设有线束隔离板和汇流条；汇流条置于线束隔离板开设的卡槽内，按预设规则将各个电池的端子连接至正负极端子，使正负极端子成为电池模组的总正极和总负极。

作为本发明低压动力电池包的一种改进，所述快插接头包括导电弹片；导电弹片中间部分尺寸小于首尾两端尺寸，中间部位镂空并设有交错相替的凸起结构。

作为本发明低压动力电池包的一种改进，所述快插接头还包括导电弹片、导电弹片连接板、导电弹片框架和绝缘固定座；导电弹片的两端分别与导电弹片连接板连接，导电弹片连接板外套设导电弹片框架后安装在绝缘固定座中；绝缘固定座的尺寸大于正负极端子、导电弹片、导电弹片连接板的尺寸。

作为本发明低压动力电池包的一种改进，所述箱盖对接部与箱体对接部的连接为凸块与凹槽的卡接结构。

与现有技术相比，本发明低压动力电池包实现了电池控制单元的集成化和模块化，提高了生产和装配效率，并节约了空间，可显著提高低压动力电池包的重量比能量密度和体积比能量密度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明低压动力电池包及其有益技术效果进行详细说明。

图1为本发明低压动力电池包的整体结构示意图。

图2为本发明低压动力电池包的箱盖的结构示意图。

图3为图2中A部分的局部放大图。

图4为本发明低压动力电池包的电池箱体的结构示意图。

图5为图4中B部分的局部放大图。

图6为本发明低压动力电池包的电池模组的结构示意图。

图7为本发明低压动力电池包的集成控制单元的结构示意图。

图8为本发明低压动力电池包的集成控制单元去掉箱盖后的结构示意图。

图9为本发明低压动力电池包的集成控制单元去掉箱盖和隔板后的结构示意图。

图10为本发明低压动力电池包的箱盖内侧的结构示意图。

图11为本发明低压动力电池包的快插接头的结构示意图。

图12为本发明低压动力电池包的快插接头去掉导电弹片框架后的结构示意图。

图13为本发明低压动力电池包的快插接头的导电弹片正视图。

图14为图13中C部分的局部放大图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

请参阅图1-8，本发明低压动力电池包包括电池箱体10、电池模组30和箱盖20。电池箱体10设有收容空间和箱体对接部11，电池模组30收容于电池箱体10的收容空间中，箱盖20设有与箱体对接部11连接的箱盖对接部21。电池模组30设有正负极端子34a、34b。低压动力电池包中的外接元器件以及与电气控制相关的元器件全部集成于箱盖20，与箱盖20共同形成模块化的集成控制单元50。集成控制单元50通过两个快接插头80分别与电池模组30的正负极端子34a、34b连接，并以固定在箱盖20外的电池正极柱55a和电池负极柱55b作为整个低压动力电池包的能量输出端，以低压连接器590作为数据输出端。

请参阅图2-5，电池箱体10为设有收容空间且上部开口的长方体或正方体，箱体对接部位11设于电池箱体10的上沿，根据图示实施方式，箱体对接部11为如图5所示的凹槽。箱盖对接部21位于箱盖20的下沿，根据本发明的一个实施方式，箱盖对接部21为与电池箱体10上沿的凹槽相配合的凸块。

请参阅图6，电池模组30收容于电池箱体10的收容空间中，其侧面设有第一端板31a和第二端板31b，第一端板31a和第二端板31b通过焊接形成模组装配外壳；多个电池堆栈并用胶粘接成为一体、两端覆盖绝缘罩后安装在模组装配外壳内。第一端板31a和第二端板31b采用导热性能优异的铝合金等材料，提高了电池模组30的导热性能。根据图示实施方式，第二端板31b上冲压出4个凹槽，使其强度和刚度增强，同时散热面积增大，增强了电池模组30的散热性能。

电池模组30设有线束隔离板32和汇流条33，汇流条33置于线束隔离板32的卡槽内。汇流条33按预设规则将各个电池的端子连接至正负极端子34a、34b，使正负极端子34a、34b成为电池模组30的总正极和总负极，汇流条33起到在电池和电池模组30的总正极、总负极之间传递能量的作用。

请参阅图7-10，集成控制单元50包括箱盖20、电池管理系统51、继电器52、保险装置53、平衡阀54、正极连接铜片57a、负极连接铜片57b、电池正极柱55a、电池负极柱55b、分流器58、连接器59、低压连接器590、数据采样线56、隔板70和两个快插接头80。其中，正极快插接头80、正极连接铜片57a、继电器52、保险装置53、电池正极柱55a共同构成电池的正极输出系统；负极快插接头80、负极连接铜片57b、分流器58、电池负极柱55b共同构成电池的负极输出系统。

箱盖20上开设有极柱穿孔222和连接器穿孔(图未示出)，且箱盖20的内侧设有卡槽220和多个连接凸柱224。隔板70固定在箱盖20的内侧，与箱盖20一起作为集成控制单元50中其他元器件的安装界面，其背向箱盖20的一面设有凸台72和插头。

低压动力电池包的正极输出系统的元器件连接顺序为：正极快插接头80---正极连接铜片57a---继电器52---正极连接铜片57a---保险装置53---正极连接铜片57a---电池正极柱55a。固定方式为：正极快插接头80卡入箱盖20的卡槽220固定，且与正极连接铜片57a的对应端焊接固定；继电器52、保险装置53的两端连接方式均是先与正极连接铜片57a的对应端对齐后，再通过螺栓固定在箱盖20的连接凸柱224上；电池正极柱55a在箱盖20外，与箱盖12的极柱穿孔222及箱盖20内的正极连接铜片57a的对应端对齐，并通过螺栓固定于箱盖20。

低压动力电池包的负极输出系统的元器件连接顺序为：负极快插接头80---负极连接铜片57b---分流器58---电池负极柱55b。固定方式为：负极快插接头80卡入箱盖20的卡槽220固定，且与负极连接铜片57b的对应端焊接固定；分流器58的一端与负极连接铜片57b的对应端对齐，再一起通过螺栓固定在箱盖20的连接凸柱224上；分流器58的中部穿过隔板70的通孔实现固定；电池负极柱55b在箱盖20外，与箱盖12的极柱穿孔222及箱盖20内的分流器58的另一端对齐，并通过螺栓固定于箱盖20。

电池管理系统51、连接器59、低压连接器590和数据采样线56的电连接关系为：连接器59、低压连接器590均插接在电池管理系统51而与电池管理系统51电连接；数据采样线56的一端与正极连接铜片57a或负极连接铜片57b连接，另一端经连接器59与电池管理系统51连接，实现对电池模组30的温度、电压等数据的采集，以便于电池管理系统51实现管理功能；分流器58的凸柱卡进电池管理系统51的卡槽内实现电连接；继电器52与电池管理系统51电连接，受电池管理系统51控制。

电池管理系统51、连接器59、低压连接器590的物理固定关系为：连接器59、低压连接器590插接在隔板70的对应插头上实现固定；电池管理系统51通过螺栓锁在隔板70的凸台72上实现固定。隔板70可采用塑料等绝缘材料制成，在起到保护电池管理系统51的作用的同时，有效阻隔电池模组30，起到绝缘保护的作用。低压连接器590的输出端以密封的方式自箱盖20的连接器穿孔伸出，作为低压动力电池包的数据输出端。

平衡阀54安装在箱盖20上。当电池模组30内温度较高导致箱体20内气体膨胀时，平衡阀54自动开启而使气体可经平衡阀54向外部排气，以防动力电池包的箱体爆炸，提高了低压动力电池包的安全性。

请参阅图11-14，快插接头80包括导电弹片81、导电弹片连接板82、导电弹片框架84和绝缘固定座83。导电弹片81的两端分别与导电弹片连接板82连接，导电弹片连接板82外套设导电弹片框架84后安装在绝缘固定座83中。导电弹片81采用独特的结构，其中间尺寸小于首尾两端尺寸，且中间部分镂空以减小导电弹片81的刚度。导电弹片81的中间部位通过折弯形成如图14所示的交错相替的凸起结构。

正负极端子34a、34b插入快插接头80时，需要一定的插拔力才能插入快插接头80的导电弹片81中，插接时会使导电弹片81变形；插入后，导电弹片81形变恢复，导电弹片81的凸起结构使其与正负极端子34a、34b紧密贴合而实现稳定的电连接。在使用低压动力电池包的车辆受到外力振动和撞击时，正负极端子34a、34b不会出现松动，装配牢靠，大大提高了装配的连接可靠性。

导电弹片连接板82的结构为折弯而成，工艺简单，导电弹片连接板82上设置有凹槽，导电弹片81通过冲裁出的悬臂梁结构卡入导电弹片连接板82的凹槽内。导电弹片连接板82由导电材料制成，当它与外部导体连接时，可以形成导电通路。

导电弹片框架84用于保护导电弹片81和导电弹片连接板82，同时防止导电弹片81与不需要连接的导体接触造成短路。

绝缘固定座83的结构尺寸较大，其侧板的尺寸大于插入导体、导电弹片连接板82和导电弹片81的尺寸，如此，当正负极端子34a、34b插入绝缘固定座83时，绝缘固定座83能够提供充分的空间隔离，确保正负极端子34a、34b、导电弹片连接板82和导电弹片81不会与周围其他不需要连接的导体接触而造成短路，起到了有效地绝缘保护作用。另外，绝缘固定座83还用于固定导电弹片连接板82，并提供插入导体进入的插口。

本发明低压动力电池包装配时，先将电池模组30装于电池箱体10内，然后再安装集成控制单元50，将电池模组30的正负极端子34a、34b插入集成控制单元50的快插接头80而实现与集成控制单元50的电连接，使得电池能量从电池模组30传递到集成控制单元50，进而输出至外部连接设备。根据本发明的一个实施方式，箱盖20通过其下沿的凸块与电池箱体10上沿的凹槽进行卡接，实现电池的密封。这种设计可以提高系统的密封等级，防止水、灰尘等进入电池箱体10内部，有效保护电池箱体10内的部件。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

1)将电池管理系统51、继电器52、数据采样线56、保险装置53、分流器58、电池正极柱55a、电池负极柱55b、低压连接器590等元器件与隔板70一起集成在箱盖20上，形成集成控制单元50，作为低压动力电池包的一个组模块进行装配，实现了低压动力电池包中电气控制元器件的集成化和模块化，避免了在狭小的箱体空间内对各元器件的分别装配，解决了装配过程中出现的干涉和部件装配不牢的问题，显著提高了生产效率，同时提高了低压动力电池包的优率；

2)由于将原本分散安装于电池箱体10内的电池管理系统51和电气控制系统集成于箱盖20内，节约了电池箱体10的空间，因此，本发明设计的低压动力电池包具有较高的重量比能量密度和体积比能量密度；

3)集成控制单元50的设计降低了电池箱体10的设计难度，减少了低压动力电池包的结构支撑件数量，降低了低压动力电池包的重量；

4)电池模组30通过快插接头80与集成控制单元50连接，增强了连接的可靠性，可实现快速插接和取拔，避免了螺栓连接方式的弊端，提高了装配效率，减少了装配流程，降低了成本；

5)快插接头80一方面实现了电池模组30与集成控制单元50间的快速插接，另一方面实现了电池箱体10和箱盖20的连接，保证电池包密封性的同时，减少了电池箱体10和箱盖20间额外的连接部件，降低了成本，提高了装配效率；

6)在箱盖20上安装平衡阀54，使低压动力电池包的安全性得到了极大地提高；

7)继电器52、保险装置53的设置提高了整个电气回路的安全可靠性。

根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种低压动力电池包，包括电池箱体、电池模组和箱盖；电池箱体设有收容空间和箱体对接部，电池模组收容于电池箱体的收容空间中，箱盖设有与箱体对接部连接的箱盖对接部；电池模组设有正负极端子；其特征在于：还包括电池管理系统、快接插头、电池正负极柱和低压连接器，电池管理系统、快接插头、电池正负极柱和低压连接器均集成于箱盖而与箱盖共同形成模块化的集成控制单元；集成控制单元通过快接插头与电池模组的正负极端子分别插接连接，并以外露于箱盖的电池正极柱和电池负极柱作为整个低压动力电池包的能量输出端，以穿出箱盖的低压连接器作为数据输出端。

2.根据权利要求1所述的低压动力电池包，其特征在于：所述集成控制单元还集成有继电器、保险装置、分流器、平衡阀中的一个或一个以上；分流器、继电器各自与电池管理系统电连接。

3.根据权利要求2所述的低压动力电池包，其特征在于：所述集成控制单元还集成有正极连接铜片和负极连接铜片；其中，正极快插接头、正极连接铜片、电池正极柱连接形成电池的正极输出系统，负极快插接头、负极连接铜片、电池负极柱连接形成电池的负极输出系统；电池管理系统通过数据采样线从正极输出系统和/或负极输出系统采集数据而实现管理功能；低压连接器与电池管理系统电连接，且输出端以密封方式自箱盖穿出。

4.根据权利要求3所述的低压动力电池包，其特征在于：所述继电器、保险装置连接在正极输出系统中，分流器连接在负极输出系统中，平衡阀安装在箱盖上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的低压动力电池包，其特征在于：所述集成控制单元还包括固定在箱盖内侧的隔板，隔板采用绝缘材料制成，其与箱盖一起作为集成控制单元中各元器件的安装界面；电池管理系统固定于隔板。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的低压动力电池包，其特征在于：所述电池模组包括用于收容电池的模组装配外壳，模组装配外壳的至少一个端板上冲压出用于增强端板强度和刚度的凹槽。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的低压动力电池包，其特征在于：所述电池模组设有线束隔离板和汇流条；汇流条置于线束隔离板开设的卡槽内，按预设规则将各个电池的端子连接至正负极端子，使正负极端子成为电池模组的总正极和总负极。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的低压动力电池包，其特征在于：所述快插接头包括导电弹片；导电弹片中间部分尺寸小于首尾两端尺寸，中间部位镂空并设有交错相替的凸起结构。

9.根据权利要求8所述的低压动力电池包，其特征在于：所述快插接头还包括导电弹片、导电弹片连接板、导电弹片框架和绝缘固定座；导电弹片的两端分别与导电弹片连接板连接，导电弹片连接板外套设导电弹片框架后安装在绝缘固定座中；绝缘固定座的尺寸大于正负极端子、导电弹片、导电弹片连接板的尺寸。

10.根据权利要求1所述的低压动力电池包，其特征在于：所述箱盖对接部与箱体对接部的连接为凸块与凹槽的卡接结构。