CN108075068B - 一种车载动力电池箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载动力电池箱，包括：箱体；模组，设置在所述箱体内，所述模组具有一个以上并排卡接安装在一起的电池模块；信号采集板，安装在所述模组上。本发明提供一种通过电池模块通过卡合安装在一起的车载动力电池箱，能够使电池箱体更容易进行组合和安装，便于车载动力电池的自动化生产。

Description

一种车载动力电池箱
技术领域
本发明涉及一种车载动力电池箱。
背景技术
随着人们的环保意识的越来越强，电动车作为交通工具开始逐渐普及。
电动车包括直充型和换电型。直充型电动车的电池固定在车上，需要充电的时候采用充电机对设置在车体上的充电端口进行直充。换电型是电池箱可更换地设置在车体上，比如设置在车体底盘的上。通过更换电池箱的方式来实现补充电能。
目前的电池箱在组装时需要采用大量的螺栓来固定安装电池模块。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无螺栓连接的用于电动车的车载动力电池箱。
本发明的一种车载动力电池箱，包括：
箱体；
模组，固定设置在所述箱体内，所述模组具有一个以上并排安装在一起的电池模块；
信号采集板，安装在所述模组上。
优选地，所述箱体包括：
底部；
第一侧板和第二侧板，分别对称设置在所述底部长边上和所述底部宽边上；
下定位板，设置在所述第一侧板的底部，所述下定位板为条状，开设有多个孔，包括工艺孔和固定孔；
上定位板，设置在所述第一侧板的顶部，上定位板为条状，开设有多个孔，包括工艺孔和固定孔，所述上定位板开设有多个凹槽。
优选地，所述第二侧板的四个角处还设置有四个凸包。
优选地，所述下定位板为底部的延伸或第一侧板的翻折或平行于底部；所述上定位板为第一侧板的翻折，所述第二侧板和底部为一体，所述第一侧板和第二侧板之间无孔铆接连接。
优选地，所述电池模块包括模块盒和设置在模块盒内的电芯单体，所述模块盒包括：
上盖，形成有一个以上用于安装电池单体的上槽体；
下盖，形成有与所述上槽体对应的用于安装所述电池单体的下槽体；
其中，所述上盖和下盖可拆卸地设置在一起。
优选地，所述上盖和下盖通过卡合件卡合连接，所述卡合件包括在所述上盖上形成的卡扣，以及在所述下盖上形成的卡舌，所述卡舌上开设有与所述卡扣相适配的卡槽。
优选地，所述上盖的外侧设置有用于连接所述电池单体一侧电极的上导电片，所述下盖体的外侧设置有用于连接所述电池单体另一侧电极的下导电片，且所述上导电片和下导电片分别通过所述上盖和下盖外侧边缘的多个卡扣件限位在所述上盖和下盖上；所述上导电片外侧盖设有上绝缘片，所述下导电片外侧盖设有下绝缘片，所述上绝缘片和下绝缘片分别完全覆盖所述上导电片和下导电片，且分别通过所述上盖和下盖外侧边缘的多个卡扣件限位在所述上盖和下盖上，所述上导电片、下导电片、上绝缘片和下绝缘片上还开设有位置对应的通孔，在所述下盖上还形成有至少一个用于支撑和/或可拆卸固定上盖的支柱。
优选地，所述多个电池模块通过至少一个卡条并排安装到一起，所述模块盒的上盖和下盖的四周侧面形成有多个凹槽，所述多个凹槽包括定位凹槽和/或卡条凹槽，所述卡条凹槽内形成有与卡条孔洞相配合的伸出件。
优选地，所述信号采集板包括信号板和与该信号板安装在一起的卡条，
所述信号板上形成有电信号传输电路；
所述卡条上设置有插孔，用于通过与设置在电池模块盒上的伸出件配合固定在电池模块盒上，所述卡条上还设有孔洞；
所述信号板上固定有信号采集件，所述信号采集件穿过卡条上的孔洞，所述信号采集件还与所述电信号传输电路相连接。
优选地，所述信号板在安装有卡条的相反一侧设置有信号输出端，所述信号输出端通过所述电信号传输电路与所述信号采集件相连接。
优选地，所述信号采集件包括对应多个电池模块的多组，每组至少一个，所述信号采集件是柔性线缆、导电片或塔簧，所述孔洞内设置有密封圈。
优选地，所述卡条沿其长度方向间隔设置有内凹弧形凸块，用于与单体电芯的外壁相适配。
本发明提供一种通过电池模块通过卡合安装在一起的车载动力电池箱，能够使电池箱体更容易进行组合和安装，便于车载动力电池的自动化生产。
附图说明
图1为本发明车载动力电池箱的结构示意图。
图2是图1中箱体的结构示意图。
图3为图1去掉箱体的结构示意图。
图4为图3中电池模块的立体结构示意图。
图5为图4从另一侧看的立体结构示意图。
图6是图1中信号采集板的结构示意图。
图7为图6从另一侧看的结构示意图。
图8为连接电池模块的线束插头的立体结构示意图。
图9为图8中的线束插头的立体结构分解示意图。
图10为图9中的上壳体的立体结构示意图。
图11为图9中的的下壳体的立体结构示意图。
图12为图9中的引导壳的立体结构示意图。
图13为图12中的引导壳的立体结构示意图，此时为另一个视角。
图14为图9中的公连接器的立体结构分解示意图。
图15为图9中的母连接器的立体结构分解示意图。
图16为图9中的电连接头的立体结构分解示意图。
图17为图9中的电连接座的立体结构示意图。
图18为图8的线束插头的连接示意图。
图19为图3中第二卡条结构示意图。
具体实施方式
如1所示，本发明的一种车载动力电池模组箱包括：箱体101、电池模组102、信号采集板103和线束插头(未图示出)等。模组102设置在箱体101内，模组102具有一个以上并排卡接安装在一起的电池模块。信号采集板103安装在模组102上。线束插头用于与相邻电池模组箱或与整个电池包(或称电池箱、电池包，由多个电池模组箱、高压模块、BMS模块等组成)内的高压模块连接。
下面结合附图对本发明各个结构进一步详细的说明。
如图2所示，本发明的一种装载电池模块的箱体101，包括：底部1011、第一侧板1012、第二侧板1013、下定位板1014和上定位板1017。第一侧板1012和第二侧板1013分别对称设置在底部1011长边上和底部1011宽边上；下定位板1014设置在第一侧板1012的底部，并且平行于底部1011或为底部1011的延伸或第一侧板的翻折。
第一侧板1012和第二侧板1013之间铆接连接，较佳地为无孔铆接连接，以实现平整表面，便于电池模组的放入，第二侧板1013还可以与底部1011为一体。
本实施例中，下定位板1014与第一侧板1012可以为一体，第一侧板1012底部外翻形成下定位板1014，下定位板1014为条状，开设有多个孔1016，包括工艺孔和固定孔，工艺孔用于在模组箱放置到电池箱时与电池箱下盖的定位销相配合、定位，固定孔用于在模组箱放置到电池箱后与电池箱下盖通过螺钉相固定。
上定位板1017设置在第一侧板1012顶部。上定位板1017与第一侧板1012可为一体，第一侧板1012顶部外翻形成上定位板1017。上定位板1017位条状，开设有多个孔，包括工艺孔和固定孔，工艺孔用于在通过抓手将模组箱放置到电池箱时与抓手上的定位销相配合、定位，固定孔用于在模组箱放置到电池箱后与电池箱上盖通过螺钉相固定。本实施例中，上定位板1017开设有多个凹槽，用于在通过抓手将模组箱放置到电池箱时，抓手卡入凹槽并以凹槽两边的上定位板作为向上提起的着力点。
本实施例中，箱体101的第二侧板1013位于四个角处还设置有四个小凸包1015，用于容纳与模组电连接的线束插头，电池模组的总正极和总负极可以设置在其中两个凸包的位置，电池模组多个模块被串联至总正极和总负极。本实施例的箱体被设置成大小与电池模组相配合，以使得电池模组可以卡入箱体内而无需螺栓固定。
如图3～5所示，模组102具有一个以上并排卡接安装在一起的电池模块1021。电池模块1021包括模块盒1022和设置在模块盒1022内的电芯1023。
电池模块1021并排设置在箱体101内；第二卡条105(如图19所示)将电池模块1021卡止固定成一体。电池模块1021还包括导电片、绝缘片。
模块盒1022包括：上盖10221和下盖10222；上盖10221形成有一个以上安装电池单体1023的上槽体1022a；下盖10222形成有与上槽体1022a对应的用于安装电池单体1023的下槽体1022b；上盖10221和下盖10222可拆卸地设置在一起。上盖10221和下盖10222通过卡合件卡合连接。
本实施例中，卡合件包括上盖10221上形成的凸起的卡扣1022c，以及在下盖10222上形成有卡舌1022d，卡舌1022d上开设有与卡扣1022c相适配的卡槽1022e。通过卡扣1022c和卡舌1022d上的卡槽1022e将上盖10221和下盖10222卡合在一起。其中，卡扣1022c和卡舌1022d的位置可以互换；卡合的方式不限于本实施例的1022c、卡舌1022d及卡槽1022e；上下盖之间也可以是卡合之外的可拆卸式固定方式。
上盖10221的外侧(即上盖的上表面)设置有连接电池单体1023一侧电极的上导电片1022f，下盖10222的外侧(即下盖的下表面)设置有连接电池单体1023另一侧电极的下导电片1022g。上导电片1022f外侧(即上导电片的上表面)盖设有上绝缘片1022h，下导电片1022g外侧(即下导电片的下表面)盖设有下绝缘片1022i。其中，上导电片1022f和下导电片1022g用于实现多个电池单体1023之间的串并联，上绝缘片1022h和下绝缘片1022i用于在多个模块层叠设置后避免导电片和另一组模块的导电片相互接触，因此被设置成至少可以完全覆盖导电片的大小，图中由于导电片被绝缘片覆盖，只示出其边缘。
本实施例中，上导电片1022f和下导电片1022g通过上盖10221和下盖10222外侧面边缘的多个卡扣件限位在上盖10221和下盖10222上，并与模块盒内电池单体1023的正极或负极焊接固定连接，上绝缘片1022h和下绝缘片1022i也通过上盖10221和下盖10222外侧面边缘的多个卡扣件限位在上盖10221和下盖10222上。
为了实现电池模组中各个模块的串联，导电片及绝缘片上还开设有多个位置对应的供导电电芯穿过的通孔1022n(本实施例为6个，如图3、4所示)，导电电芯可以被设置成电池单体的外形，被设置在上槽体和下槽体中，与相邻模块内的导电电芯通过导电件电连接，从而实现模块与模块之间的通路。
下盖10222的内部或四周向上还形成有支撑上盖10221的支柱1022j，对上盖10221起均匀支撑作用，同时这些支柱为空心，其所在空间还可以有助于防止电池区域过热。其中，支柱1022j可以有多个，包括但不限于仅依靠对上盖10221起支撑作用的支柱1022j。支柱1022j的顶端也可设置卡合件并与上盖10221相应部位卡合，便于拆卸或固定支柱。
上盖10221和下盖10222的四周侧面均形成有多个凹槽1022k，包括用于多个电池模块叠放时上下对齐定位的定位凹槽以及用于多个电池模块叠放后卡入固定卡条的卡条凹槽，其中，卡条凹槽内形成有凸杆1022m，以便与具有卡孔的卡条卡合连接。
图6是本发明信号采集板一个实施例的正面结构示意图。其中，信号采集板103包括信号板1031，信号板1031的正面有与信号采集件(未示出)信号连接的至少一个信号输出端1032，用于与动力电池箱内的电池管理系统BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)模块相连。
信号板1031可以采用印刷电路板的形式。信号板1031上还间隔设置有多个卡口1033，用于与第一卡条1034(如图7所示)上的卡扣结合实现卡条1034与信号板103的连接。上述卡口与卡扣的配合方式只是一种优选方式，信号板1031与第一卡条1034的连接也可以通过粘合、插接等方式来实现。
其中，第一卡条1034已与信号板1031卡合在一起。第一卡条1034与信号板1031在长度方向上基本一致，宽度窄于信号板1031。
第一卡条1034具有多个插孔1037，与模块盒顶面凹槽内的凸杆或卡扣(未示出)插接连接。如图7所示，插孔1037可设置在第一卡条1034的两端和中间部位。第一卡条1034沿其长度方向还间隔设置有内凹弧形凸块1036，用于与单体电芯的外壁相适配。
信号板1031背面具有多个信号采集件(未示出)，第一卡条1034上相应设置有供信号采集件穿过的孔洞1035，孔洞1035内较佳地具有密封圈。其中，采集件可以是一端固定在信号板1031上一端裸露的柔性线缆，也可以是固定在信号板1031上的导电片或者塔簧等，只要能与预设在铜镍导电片上的塔簧相接触实现电连接即可，铜镍导电片上的塔簧在模块盒层叠后从模块盒的侧面凸出。作为示例，每个模组(由5个模块组成)可凸出有5组塔簧，4组正极，1组负极；每组至少一个塔簧，以确保在一个塔簧因车子震动等因素导致与信号采集板断开连接后保证仍有一个塔簧连接着。
这里所说的动力电池的采集信号包括但不限于动力电池的温度信号(例如，信号输出端1032可包括温度传感器)、电压信号、和/或电压均衡信号等，电池管理系统基于这些信号对动力电池进行管理。
如图8～18所示，线束插头104包含一上壳体1042和一下壳体1043。该上壳体1042包含一板状的上基板10421，该上基板10421的两侧分别设有一上侧板10422，该上侧板10422的内壁上分别设有一第一连接卡条10424和一对第二连接卡条10423，该第二连接卡条10423位于该第一连接卡条10424的两侧。其中，如图3所示，第二连接卡条10423的外端还具有限位块，阻止引导壳1044向外滑动、掉落；类似地，第一连接卡条10424两端也伸出有限位块，阻止引导壳1044向中间继续滑动。该下壳体1043包含一弧形的下基弧板10430和一对板状的平行设置的下侧板10431，该下侧板10431的外侧壁的顶部分别设有一第三连接卡突10432。
在上壳体1042和下壳体1043之间设有一对引导壳1044。该引导壳1044包含一板状的引导基板10441，该引导基板10441的两侧分别设有一引导侧板10442，该引导基板10441的顶部设有一引导顶板10443，该引导基板10441上设有一活动槽口10447，该活动槽口10447的边缘设有一槽口突出104471。该引导侧板10442的内壁上分别设有一引导滑槽10444，该引导侧板10442的外壁顶部上分别设有一引导卡条10445，该引导顶板10443的内壁上设有一弹簧限位柱10446。
在引导壳1044上分别设有一可滑动的公连接器104a和一可滑动的母连接器104b。
如图15所示，该公连接器104a包含一第一连接滑块1045，该第一连接滑块1045包含一长条状的第一滑块横条10451和一圆柱状的第一滑块柱体10452，该第一滑块横条10451上设有一贯穿的第一滑块圆孔10453，该第一滑块横条10451的头部设有一第一圆柱状的第一弹簧固定柱10454，该第一弹簧固定柱10454上设有一第一压力弹簧1049，该第一滑块柱体10452上设有一对环形的第一导电环槽10455，该第一导电环槽10455内分别设有一可分离的环形的第一导电弹簧1048。
如图16所示，该母连接器104b包含一第二连接滑块10412，该第二连接滑块10412包含一长条状的第二滑块横条104121和一圆筒状的第二滑块筒体104122，该第二滑块横条104121上设有一贯穿的第二滑块圆孔104123，该第二滑块横条104121的头部设有一圆柱状的第二弹簧固定柱104124，该第二弹簧固定柱104124上设有一第二压力弹簧10411。
该第一滑块圆孔10453和第二滑块圆孔104123中分别设有一可分离的电连接头1046，该电连接头1046的下方分别设有一可分离的电连接座1047。
如图17所示，该电连接头1046包含一电连接柱10461，该电连接柱10461包含一圆柱状的连接柱体104610，该连接柱体104610的侧壁上设有一环形的密封环槽104611和一对环形的第二导电环槽104612，该密封环槽104611内设有一可分离的密封圈10462，该第二导电环槽104612内分别设有一可分离的环形的第二导电弹簧10463。
如图18所示，该电连接座1047包含一扁平的连接座体10471，该连接座体10471内设有一圆筒状的连接筒10472，该连接座体10471的顶部设有一环形的锁止环10473，锁止环10473与连接座体10471之间形成锁止插槽。
下面对该双头连接装置的装配及使用方法进行说明，步骤如下：
1、进行连接操作前，先将一对电连接座1047预先焊接到电池模组上；
2、将公连接器104a的第一滑块柱体10452插入到母连接器104b的第二滑块筒体104122中，此时，第一导电弹簧1048紧密抵住第二滑块筒体104122的内壁；
3、将引导壳1044套入到公连接器104a的第一连接滑块1045上，此时，第一压力弹簧1049末端抵住引导壳1044的弹簧限位柱10446，然后将电连接头1046穿过活动槽口10447，并使得电连接头1046的顶部插入到公连接器104a的第一滑块圆孔10453中。类似地，将另一电连接头1046的顶部插入到母连接器104b的第二滑块圆孔104123中。利用引导滑槽10444，整个第一连接滑块1045可以自由滑动，由于第一压力弹簧1049的压迫，第一连接滑块1045具有始终向右活动的趋势；
4、下压上壳体1042，使得上壳体1042同时与下壳体1043和引导壳1044卡接连接。此时，上壳体1042的第一连接卡条10424扣住下壳体1043的第三连接卡突10432，上壳体1042的第二连接卡条10423扣住引导壳1044的引导卡条，连接牢固可靠；
5、在两个相邻电池模组引出的两个电连接座1047处，沿相对方向挤压两个引导壳1044，使得电连接头1046向中间移动并分别对位于电连接座1047，下压整个连接装置，电连接头1046分别被插入到电连接座1047内；
6、消除引导壳1044的挤压力后，借助第一压力弹簧1049和第二压力弹簧10411的挤压作用，引导壳1044的槽口突出104471卡合到电连接座1047锁止环10473下方的锁止凹槽内，实现锁止扣压连接，保证了电连接头1046与电连接座1047的可靠电连接。
利用第一导电弹簧1048，公连接器104a与母连接器104b连接后，公连接器104a的第一连接滑块1045在横向上可以细微的活动，通常几个毫米的范围。利用第二导电弹簧10463，电连接头1046在电连接座1047中在纵向上可以进行细微的活动，通常几个毫米的范围。这种结构既能保持可靠的电连接，又能保持较好的抗震性。显然，这里并不限于环形的导电弹簧，也可以采用簧片或弹性导电球结构等。
该公连接器104a、母连接器104b、电连接头1046和电连接座1047均为电导体制成，第一导电弹簧1048和第二导电弹簧10463为镀银弹簧，以提高其导电性。
另外，本发明的双头连接装置并不局限于电池模组的连接，也可以用于高压模组或其他汽车电子结构。
此外，如图19所示，本发明中的第二卡条105用于从模组侧面与各个模块盒卡合，是模块盒固定在一起而成组，如图3所示，其包括：本体1051，在本体1051上沿本体1051的长度方向并排形成有一个以上的凸缘1052，凸缘1052用于将电池模组卡住，凸缘1052最好为内凹弧形凸块，与电芯外壁相适配；在本体1051上还开设有卡孔1053，用于与电池模块盒周围的凸杆卡合连接。其中，凸缘与卡孔沿本体长度方向均匀分布，以分别对应每一个模块。
以上所述仅为本发明优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种车载动力电池箱，其特征在于，包括：
箱体；
模组，固定设置在所述箱体内，所述模组具有一个以上并排安装在一起的电池模块；
信号采集板，安装在所述模组上；
所述电池模块包括模块盒和设置在模块盒内的电池单体，所述模块盒包括：
上盖，形成有一个以上用于安装电池单体的上槽体；
下盖，形成有与所述上槽体对应的用于安装所述电池单体的下槽体；
其中，所述上盖和下盖可拆卸地设置在一起；
所述多个电池模块通过至少一个卡条并排安装到一起，所述模块盒的上盖和下盖的四周侧面形成有多个凹槽，所述多个凹槽包括卡条凹槽，所述卡条凹槽内形成有与卡条孔洞相配合的伸出件。
2.根据权利要求1所述的车载动力电池箱，其特征在于，所述箱体包括：
底部；
第一侧板和第二侧板，分别对称设置在所述底部长边上和所述底部宽边上；
下定位板，设置在所述第一侧板的底部，所述下定位板为条状，开设有多个孔，包括工艺孔和固定孔；
上定位板，设置在所述第一侧板的顶部，上定位板为条状，开设有多个孔，包括工艺孔和固定孔，所述上定位板开设有多个凹槽。
3.根据权利要求2所述的车载动力电池箱，其特征在于，所述第二侧板的四个角处还设置有四个凸包。
4.根据权利要求2或3所述的车载动力电池箱，其特征在于，所述下定位板为底部的延伸或第一侧板的翻折或平行于底部；所述上定位板为第一侧板的翻折，所述第二侧板和底部为一体，所述第一侧板和第二侧板之间无孔铆接连接。
5.根据权利要求1所述的车载动力电池箱，其特征在于，所述上盖和下盖通过卡合件卡合连接，所述卡合件包括在所述上盖上形成的卡扣，以及在所述下盖上形成的卡舌，所述卡舌上开设有与所述卡扣相适配的卡槽。
6.根据权利要求1所述的车载动力电池箱，其特征在于，所述上盖的外侧设置有用于连接所述电池单体一侧电极的上导电片，所述下盖的外侧设置有用于连接所述电池单体另一侧电极的下导电片，且所述上导电片和下导电片分别通过所述上盖和下盖外侧边缘的多个卡扣件限位在所述上盖和下盖上；所述上导电片外侧盖设有上绝缘片，所述下导电片外侧盖设有下绝缘片，所述上绝缘片和下绝缘片分别完全覆盖所述上导电片和下导电片，且分别通过所述上盖和下盖外侧边缘的多个卡扣件限位在所述上盖和下盖上，所述上导电片、下导电片、上绝缘片和下绝缘片上还开设有位置对应的通孔，在所述下盖上还形成有至少一个用于支撑和/或可拆卸固定上盖的支柱。
7.根据权利要求1所述的车载动力电池箱，其特征在于，所述多个凹槽包括定位凹槽。
8.根据权利要求1所述的车载动力电池箱，其特征在于，所述信号采集板包括信号板和与该信号板安装在一起的卡条，
所述信号板上形成有电信号传输电路；
所述卡条上设置有插孔，用于通过与设置在电池模块盒上的伸出件配合固定在电池模块盒上，所述卡条上还设有孔洞；
所述信号板上固定有信号采集件，所述信号采集件穿过卡条上的孔洞，所述信号采集件还与所述电信号传输电路相连接。
9.根据权利要求8所述的车载动力电池箱，其特征在于，所述信号板在安装有卡条的相反一侧设置有信号输出端，所述信号输出端通过所述电信号传输电路与所述信号采集件相连接。
10.根据权利要求8所述的车载动力电池箱，其特征在于，所述信号采集件包括对应多个电池模块的多组，每组至少一个，所述信号采集件是柔性线缆、导电片或塔簧，所述孔洞内设置有密封圈。
11.根据权利要求7或8所述的车载动力电池箱，其特征在于，所述卡条沿其长度方向间隔设置有内凹弧形凸块，用于与电池单体的外壁相适配。
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