CN108155312A - 快换电池包总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快换电池包总成，包括外部防护组件、电芯模组、电控模块以及数据采集与无线传输模块，电芯模组由并排连接的电芯单元组成，各个电芯单元通过固定组件安装在外部防护组件的内部，电控模块安装在外部防护组件上，并与电芯模组电连接，数据采集与无线传输模块安装在固定框架上，并与电芯模组和电控模块电连接，用于采集电芯模组和电控模块的信息，并与外部控制端进行无线数据交互。采用本发明提供的快换电池包总成，设计巧妙，集成度极高，结构紧凑，体积小巧，蓄电能力强，安全系数高，使用寿命长，便携性极佳，具有极高的市场应用价值。

Description

快换电池包总成

技术领域

本发明属于新能源汽车动力电池技术领域，具体涉及一种快换电池包总成。

背景技术

新能源汽车特别是纯电动汽车已成为汽车行业开发的热点，现有的纯电动汽车均采用动力电池作为动力源。现有的纯电动汽车基于充电方式的不同主要分为插电式和快换式。其中，插电式纯电动汽车由于动力电池数量有限，导致纯电动汽车的续驶里程有限，当纯电动汽车需要行驶较长里程时，必须在沿途进行多次充电。然而，现有的插电式纯电动汽车一次充满电一般耗时在一个小时以上，充电效率低下的问题迟迟无法得到解决，给驾驶员带来了诸多不便，已成为制约纯电动汽车推广和使用的关键因素。

由此人们提出了一种动力电池快换式纯电动汽车，其快换电池包能够由驾驶员在几分钟内独立更换完成，大致等同于甚至优于传统燃油汽车的一次加油时间。为提高这种电动汽车的使用便利性，不仅需要在各个地方设置快换电池包更换站点，而且希望能够在车上放置备用的快换电池包，以随时应对不时之需。

因此，无论是为了便于快换电池包在纯电动车上的存放，还是为了满足车辆空间设计和布置的要求，急需设计出一款体积小巧、结构可靠、安全系数高的快换电池包。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种快换电池包总成，其集成度极高，结构紧凑，体积小巧，能够实时监测工作状态，安全系数极高。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种快换电池包总成，其要点在于，包括：外部防护组件；电芯模组，其由并排连接的电芯单元组成，各个电芯单元通过固定组件安装在外部防护组件的内部；电控模块，其安装在外部防护组件上，并与电芯模组电连接；以及数据采集与无线传输模块，其安装在固定框架上，并与电芯模组和电控模块电连接，用于采集电芯模组和电控模块的信息，并与外部控制端进行无线数据交互。

采用以上结构，并排的电芯单元通集成为一体，再通过固定组件紧固连接，结构紧凑，体积小巧，稳定可靠，提高了单位体积的蓄电能力，而外部防护组件能够对内部的电芯模组起到密封和防护的作用，提高了使用的安全性，数据采集与无线传输模块能够实时采集电芯模组和电控模块的信息，并通过无线传输方式与外部控制端进行数据交互，实时检测电芯模组和电控模块的工作状态，大幅提高了本发明的安全系数。

作为优选：所述电芯单元包括导热铝板和两个相对设置的电芯支架，所述导热铝板的其中两侧外缘分别与对应电芯支架固定连接，另外两侧外缘分别弯折形成搭接部，在所述导热铝板的两侧壁上各安装有一块电芯，所述电芯相对的两侧外缘上均具有极眼；相邻所述电芯支架通过连接结构相连，所述导热铝板的两个搭接部分别搭接在相邻导热铝板的对应搭接部上，所述电芯的一个极眼与一侧相邻电芯的对应极眼搭接，另一个极眼与另一侧相邻电芯的对应极眼搭接。采用以上结构，并排的电芯单元通过连接结构相互连接，稳定可靠，导热铝板能够同时导出两块电芯发出的热量，防止电池包内的电芯温度过高，并且，一个电芯单元的导热铝板的搭接部能够搭接在相邻电芯单元的导热铝板的搭接部上，既实现整体导热，提高了导热效率，又能够防止电池包内的某一些电芯单元因导热不畅而温度过高；通过电芯极眼的连接方式，既使同一电芯单元内的两个电芯实现串联，又使相邻电芯单元的各个电芯实现串联，简化了电路的布置。

作为优选：所述电芯支架包括正极部分和负极部分，所述正极部分的中部弯折后形成第一连接部和第一功能部，所述负极部分的中部弯折后形成第二连接部和第二功能部，所述第一连接部和第二连接部的一侧面结合，所述第一功能部和第二功能部相邻的一侧外缘贴合，使正极部分和负极部分的截面共同构成“T”字形结构；所述导热铝板的两侧外缘分别固定在对应电芯支架的第一连接部和第二连接部之间，所述连接结构位于第一功能部和第二功能部上。采用以上结构，截面为“T”字形结构使整体结构更加紧凑，第一连接部和第二连接部能够可靠地固定导热铝板，第一功能部和第二功能部上的连接结构用于相邻电芯单元的电芯支架的连接和组合。

作为优选：相邻所述第一功能部和第二功能部上形成有汇流片安装结构和位于该汇流片安装结构两端的采集线固定结构，在所述汇流片安装结构上安装有汇流片，位于汇流片两侧的所述电芯的极眼搭接在该汇流片上，所述极眼通过采集线经采集线固定结构与数据采集与无线传输模块相连。采用以上结构，汇流片能够支撑极眼，使各个电芯稳定可靠地串联在一起，采集线式的有线连接稳定可靠，并且，采集线固定结构能够合理、可靠地固定采集线并引导采集线走线。

作为优选：位于电芯模组同一侧的最外层的两个所述电芯支架上分别安装有电控模块的总正铜排和总负铜排，所述总正铜排和总负铜排均通过至少两个安装卡头固定在对应电芯支架上，并与对应极眼搭接，所述安装卡头分别与对应电芯支架一体成型。采用以上结构，电控模块的总正铜排和总负铜排能够可靠地固定对应电芯支架上，使电控模块与电芯模组串联，结构紧凑，集成度高。

作为优选：在所述电芯模组的下部包覆有呈盒状的高温胶带。采用以上结构，如果电芯模组发生电池漏液，高温胶带能够兜住液体，防止液体腐蚀固定组件以及外部防护组件中的金属部件。

作为优选：所述固定组件包括模组固定底座和模组固定顶板，该模组固定底座和模组固定顶板合围形成一个将各个电芯单元限定在其内部的长方体形的框架结构。采用以上结构，模组固定底座和模组固定顶板合围形成一个框架结构，能够稳定可靠地安装和固定其内部的各个电芯单元，结构紧凑，支撑强度高。

作为优选：所述数据采集与无线传输模块包括具有数据采集与无线传输功能的集成电路板和用于安装集成电路板的保护壳体，其中，所述集成电路板通过采集线与各个电芯单元电连接，所述保护壳体固定在模组固定顶板上。采用以上结构，结构紧凑，位置合理，并且采集线式的有线连接，稳定可靠。

作为优选：所述外部防护组件包括采用塑料材质的箱体总成以及采用金属材质的底座和箱体外框，其中，所述箱体总成盖合在底座上，并与底座合围形成长方体形的箱体结构，所述箱体外框至少包覆箱体总成的部分外表面，所述箱体总成和箱体外框均与底座固定连接，且箱体外框的强度大于箱体总成的强度。采用以上结构，箱体总成采用塑料材质，塑料材质的箱体总成不仅重量轻，满足轻量化的设计要求而且结构可靠、易于加工、成本低廉，箱体外框采用强度高、耐磨性好的金属材质，能够保护箱体总成，减少箱体总成的磨损，同时配合底座对其内部的电芯模组起到可靠地保护效果，延长了使用寿命。

作为优选：所述箱体总成的其中一个侧面上具有与其一体成型的电控箱，所述电控模块安装在该电控箱内，所述电控箱通过分区隔板将其内部分隔成电池组连接线排布区、连接安装区、高压熔断保护区和低压排布区；其中，所述电池组连接线排布区用于安装充电插座及电池组进线布置，所述连接安装区用于安装电池与车身连接的正负极供电插头对，所述高压熔断保护区用于布置电池组正极高压元件及熔断保护设备，所述低压排布区用于安装低压元件，布置低压信号线及供电线路。采用以上结构，将电池充电控制电路集成于电控箱内，并通过分区隔板分成相互隔离的四个区间，各个区间相互隔离，互不影响，且整体空间占用小。其中，通过高压保护区实现高压熔断保护；通过连接安装区电源连接，并且实现电源连接智能控制；通过电池组连接线排布区，合理布置电源线，相互不影响；再通过低压排布区实现弱电线路布线，合理规划。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用本发明提供的快换电池包总成，设计巧妙，集成度极高，结构紧凑，体积小巧，蓄电能力强，安全系数高，使用寿命长，便携性极佳，具有极高的市场应用价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1去除外部防护组件和电控模块的结构示意图；

图3为固定组件的结构示意图；

图4为模组固定顶板和数据采集与无线传输模块的连接关系示意图；

图5为壳体盖子的结构示意图；

图6为壳体底座的结构示意图；

图7为电芯单元一个视角的结构示意图；

图8为电芯单元另一个视角的结构示意图；

图9为电芯单元的内部结构示意图；

图10为导热铝板的结构示意图；

图11为电芯的结构示意图；

图12为电芯支架一个视角的结构示意图；

图13为电芯支架另一个视角的结构示意图；

图14为正极部分的结构示意图；

图15为负极部分的结构示意图；

图16为底座和箱体外框的连接关系示意图；

图17为箱体总成的结构示意图；

图18为箱体外框的结构示意图；

图19为底座的结构示意图；

图20为底座和O型密封圈的连接关系示意图；

图21为电控模块的安装结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，一种快换电池包总成，包括外部防护组件f、电芯模组、电控模块e以及数据采集与无线传输模块c。其中，所述电芯模组由呈层状并排连接的电芯单元a组成，各个电芯单元a通过固定组件b安装在外部防护组件f的内部。所述电控模块e安装在外部防护组件f上，并与电芯模组电连接，该电控模块e用于控制电芯模组的充电和放电，并具有熔断保护功能。所述数据采集与无线传输模块c位于固定组件b上，且安装在固定组件b上，并与电芯模组和电控模块e电连接，用于采集电芯模组和电控模块e的信息，并与外部控制端进行无线数据交互。

请参见图7～图9，所述电芯单元a包括导热铝板a2、两块电芯a3和两个相对设置的电芯支架a1。其中，电芯支架a1为长条状结构，该电芯支架a1上均具有连接结构。导热铝板a2固定在两个电芯支架a1之间，即该导热铝板a2的其中两侧外缘分别固定在对应的电芯支架a1上，另外两侧外缘分别弯折形成搭接部a21。两块电芯a3分别位于导热铝板a2两侧，该电芯a3与对应电芯支架a1相邻的两侧外缘均具有极眼a33，分别位于两块电芯a3其中一端的两个极眼a33穿过其中一个电芯支架a1后相互结合，分别位于两块电芯a3另一端的两个极眼a33穿过另一个电芯支架a1后相互分离。

具体地说，同一电芯单元a的两块所述电芯a3其中一端的两个极眼a33穿过其中一个电芯支架a1后分别向内弯折并相互搭接，另一端的两个极眼a33穿过另一个电芯支架a1后分别向外弯折，并分别与两侧相邻电芯单元a的对应极眼a33搭接，既使同一电芯单元a内的两个电芯a3实现串联，又使相邻电芯单元a的各个电芯a3实现串联。

请参见图12和图13，所述电芯支架a1包括结合在一起的正极部分a11和负极部分a12，该正极部分a11和负极部分a12均采用塑料材质，结构稳定可靠，易于加工成型，成本低廉，且满足轻量化的设计要求。

请参见图12和图13，所述正极部分a11和负极部分a12均为长条状结构，正极部分a11和负极部分a12在本实施例中优选采用激光焊接的方式固定连接。其中，所述正极部分a11的中部弯折后形成第一连接部a111和第一功能部a112，所述负极部分a12的中部弯折后形成第二连接部a121和第二功能部a122，所述第一连接部a111和第二连接部a121的一侧面结合，并且，所述第一功能部a112和第二功能部a122相邻的一侧外缘贴合，使正极部分a11和负极部分a12的截面共同构成“T”字形结构。截面为“T”字形结构的正极部分a11和负极部分a12既便于电芯a3的安装和固定，又便于相邻电芯支架a1之间的连接和组合，使整体结构更加紧凑。

请参见图14和图15，所述第一连接部a111靠近第二连接部a121的一侧面上具有第一减重槽a111a，在该第一减重槽a111a内具有第一加强筋结构a111c。所述第二连接部a121靠近第一连接部a111的一侧面上具有第二减重槽a121a，在该第二减重槽a121a内具有第二加强筋结构a121c。以上结构使第一连接部a111和第二连接部a121满足轻量化设计的要求，同时，结构强度高。另外，在所述第一减重槽a111a内设置有n个圆柱形的沉槽a111b，在所述第二减重槽a121a设置有与沉槽a111b相适应的n个圆柱形的凸柱a121b，其中，n为正整数，当第一连接部a111和第二连接部a121结合时，各个凸柱a121b嵌入对应的沉槽a111b中，导热铝板a2上分别与对应的第一连接部a111和第二连接部a121结合的侧边上具有与凸柱a121b相适应的连接孔a24，当各个凸柱a121b分别穿过对应的连接孔a24后再嵌入对应的沉槽a111b中，使电芯支架a1能够可靠地固定导热铝板a2。

请参见图12和图13，所述第一功能部a112远离第二功能部a122的一侧外缘上具有汇流片安装缺口一a113、主动卡合结构一和从动卡合结构一。其中，汇流片安装缺口一a113位于第一功能部a112的中部，所述主动卡合结构一和从动卡合结构一分布在汇流片安装缺口一a113的两端。

请参见图12和图13，所述第二功能部a122远离第一功能部a112的一侧外缘上具有汇流片安装缺口二a123、主动卡合结构二和从动卡合结构二。其中，汇流片安装缺口二a123位于第二功能部a122的中部，并与汇流片安装缺口一a113相对设置，所述主动卡合结构二和从动卡合结构二分布在汇流片安装缺口二a123的两端，所述主动卡合结构二和从动卡合结构一相对设置，所述从动卡合结构二和主动卡合结构一相对设置，即所述汇流片安装缺口一a113和汇流片安装缺口二a123、主动卡合结构一和从动卡合结构二以及从动卡合结构一和主动卡合结构二分别对称分布在第一功能部a112和第二功能部a122贴合面的两侧。

请参见图2、图6和图7，相邻两个电芯支架a1连接时，一个电芯支架a1的汇流片安装缺口一a113同与其相邻的一个电芯支架a1的汇流片安装缺口二a123合围形成一个用于固定汇流片安装支架a4的安装口，该电芯支架a1的安装缺口二a23同与其另一侧相邻的一个电芯支架a1的汇流片安装缺口一a113合围形成一个用于固定汇流片安装支架a4的安装口。一个电芯支架a1的主动卡合结构一和另一个电芯支架a1的从动卡合结构二结合，该电芯支架a1的从动卡合结构一和另一个电芯支架a1的主动卡合结构二结合。以上结构使多个电芯支架a1可靠地并排连接，使电芯a3实现模块化的安装。

请参见图2以及图12～图13，所述主动卡合结构一和主动卡合结构二均包括卡接头部a151和连接凸起a152，所述卡接头部a151和连接凸起a152均自第一功能部a112或第二功能部a122的外缘向外延伸，所述从动卡合结构一和从动卡合结构二均包括卡口部a153和连接槽a154，所述卡口部a153和连接槽a154均自第一功能部a112或第二功能部a122的外缘向内延伸，所述卡接头部a151能够嵌入对应的卡口部a153中，所述连接凸起a152能够嵌入对应的连接槽a154中，通过卡接头部a151和卡口部a153的配合以及连接凸起a152和连接槽a154的配合使相邻电芯支架a1能够快速装配和拆卸，同时，“双保险”式的连接结构更加地稳定、可靠。另外，所述连接凸起a152为半圆柱状，所述连接槽a154为圆柱状，能够在保证连接可靠性的前提下，有效降低相邻电芯支架a1之间的组装难度。

请参见图1以及图11～图14，所述第一功能部a112和第二功能部a122共同形成有一个汇流片安装结构a13，该汇流片安装结构a13位于汇流片安装缺口一a113和汇流片安装缺口二a123之间。所述汇流片安装结构a13包括两个定位凸起a131和四个定位卡子a132，两个定位凸起a131和四个定位卡子a132分别自对应第一功能部a112和第二功能部a122的表面向外凸出。其中两个所述定位卡子a132位于第一功能部a112上，另外两个定位卡子a132位于第二功能部a122上，四个所述定位卡子a132的连线为矩形，两个所述定位凸起a131沿第一功能部a112和第二功能部a122的长度方向分布在四个定位卡子a132之间，通过两个定位凸起a131和四个定位卡子a132的配合，能够稳定、可靠地安装和固定汇流片a5，具体地说，汇流片a5上有两个与对应定位凸起a131相适应的定位孔，当两个定位凸起a131嵌入汇流片a5上对应的定位孔时，汇流片a5的两端各受两个定位卡子a132的定位。需要指出的是，在汇流片安装结构a13或汇流片安装支架a4上均可安装汇流片a5，部分极眼33搭接在汇流片安装结构a13固定的汇流片a5上，部分极眼33搭接在汇流片安装结构a13固定的汇流片a5上。

请参见图12～图15，所述定位凸起a131凸出于第二功能部a122靠近第一功能部a112的一侧外缘，所述第一功能部a112靠近第二功能部a122的一侧外缘具有与定位凸起a131相适应的圆弧形的凹槽a114，所述定位凸起a131的部分侧面分别嵌入对应的凹槽a114中，所述定位凸起a131和凹槽a114的配合不仅对正极部分a11和负极部分a12的组装起到定位的作用，有效提高组装效率，并在组装时具有防错效果。既易于正极部分a11和负极部分a12的加工成型，又对正极部分a11和负极部分a12的组装起到定位的作用，有效提高组装效率。

请参见图2以及图12～图15，所述第一功能部a112和第二功能部a122共同形成有两个采集线固定结构a14，两个所述采集线固定结构a14分别位于汇流片安装结构a13的两端。具体地说，两个所述采集线固定结构a14均包括走线槽a141和与走线槽a141相适应的采集线卡座a142，其中，两个所述走线槽a141分别自汇流片安装结构a13的两端沿第一功能部a112和第二功能部a122的长度方向向外延伸，即各个走线槽a141分别自相邻的两个定位卡子a132之间沿第一功能部a112和第二功能部a122的长度方向向外延伸。其中，所述走线槽a141由第一功能部a112和第二功能部a122相邻的边角处凹陷形成。所述采集线卡座a142包括相对设置在对应走线槽a141两侧的卡爪部，两个所述卡爪部的外端均具有钩状部分，两个卡爪部的钩状部分正对。以上结构简单可靠，易于加工，进一步提高了对采集线d的固定效果。进一步地，所述第一功能部a112和第二功能部a122的表面分别具有两个块状凸起a143，所述块状凸起a143两两一组分布在对应走线槽a141的两侧，通过两个块状凸起a143能够对采集线d起到更好的限位作用。

请参见图7～图10，所述导热铝板a2包括均为板状的主体部a22和分别位于主体部a22两端的搭接部a21，所述搭接部a21垂直于主体部a22，且靠近主体部a22处向内凹陷形成台阶a23。导热铝板a2的搭接部a21的前端能够搭接在相邻导热铝板a2的台阶a23上，使多个导热铝板a2共同构成一个稳定可靠的整体结构，实现整体导热，提高了导热效率。

请参见图7～图9以及图11，所述电芯a3包括电池板a31和分别固定在电池板a31两侧的两块电池a32，所述电池板a31的两侧分别固定有所述极眼a33，三者共同形成“三明治”结构。其中一块电池a32远离电池板a31的一侧面与导热铝板a2贴合，所述电池板a31沿电芯支架a1长度方向延伸的两端分别弯折形成固定部a311，其中一个电芯a3的电池板a31的两个固定部a311分别与对应的搭接部a21贴合。电池板a31起到支撑和固定电池a32的作用，其中一个电池板a31固定在导热铝板a2上，另一个电池板a31固定在相邻的导热铝板a2上。

请参见图2、图7、图8和图11，所述极眼a33均为片状，其中两个相邻的极眼a33穿过对应电芯支架a1后向内弯折，此时极眼a33受汇流片安装结构a13上的汇流片a5的支撑，并通过焊接工艺使三者固定，另外两个相邻的极眼a33穿过对应电芯支架a1后向外弯折，此时极眼a33分别受对汇应流片安装支架a4上安装有汇流片a5支撑，该汇流片a5上搭接的两个极眼a33分别来自相邻两个电芯单元。

请参见图2和图3，所述固定组件b包括模组固定底座b1和模组固定顶板b2，通过模组固定底座b1和模组固定顶板b2合围形成一个框架结构，能够稳定可靠地安装和固定各个电芯单元a，结构紧凑，支撑强度高。

请参见图2～图4，所述模组固定底座b1包括一个矩形的底板部b11、两个长侧板部b12和两个短侧板部b13，两个所述长侧板部b12和两个短侧板部b13各自两两相对设置，且分别自底板部b11的外缘向上延伸，具体地说，两个长侧板部b12和两个短侧板部b13分别由底板部b11的不同侧边翻折而成。

所述长侧板部b12的高度高于短侧板部b13的高度，该长侧板部b12的上缘向内弯折后再向上弯折形成限位连接部b121，其中，限位连接部b121先向内弯折能够对各个电芯单元a，再向上弯折以便与模组固定顶板b2连接。并且，所述长侧板部b12上均阵列分布有向外凸出的加强槽b123，所述加强槽b123均沿高度方向延伸，有效提高了模组固定底座b1长侧板部b12的支撑强度。

请参见图2和图3，所述模组固定顶板b2与两个长侧板部b12对应的两侧外缘向上弯折形成安装连接部b21，该安装连接部b21与对应的限位连接部b121固定连接，具体地说，所述安装连接部b21与对应的限位连接部b121通过螺钉固定连接。所述模组固定顶板b2与两个短侧板部b13对应的两侧外缘向下弯折形成电芯限定部b22，该电芯限定部b22能够配合限位连接部b121可靠地限定各个电芯单元a的位置。另外，靠近其中一个安装连接部b21的所述模组固定顶板b2上通过冲压工艺成型有至少一个向上凸出的支撑座b24，能够弹性地支撑采集线d等相关部件，结构简单可靠，易于实现，无需额外准备其它零件。并且，在所述模组固定顶板b2上固定有四个两两相对设置的固定柱b23，各个固定柱b23均自模组固定顶板b2向上延伸，以便于连接和固定数据采集与无线传输模块c。

两个所述两个短侧板部b13的上缘向外翻折形成搭接在底座f3的上缘上的底座连接部b131，两个所述长侧板部b12的下部分别通过冲压工艺冲开成型有多个搭接在底座f3上缘上的底座搭接部b122。所述底座搭接部b122和底座连接部b131上均具有至少一个螺钉安装缺口，该螺钉安装缺口分别与所述底座f3的螺纹连接孔f17对应，使底座f3通过螺钉分别与底座搭接部b122和底座连接部b131固定连接。

请参见图2和图4，所述无线传输模块c包括具有数据采集与无线传输功能的集成电路板c1和用于安装集成电路板c1的保护壳体c2，其中，所述集成电路板c1通过采集线d与各个电芯单元a电连接，所述保护壳体c2固定在模组固定顶板b2上。

具体地说，请参见图4～图6，所述保护壳体c2包括壳体底座c21和盖合在该壳体底座c21上的壳体盖子c22，其中，所述壳体底座c21的上表面具有四个与对应固定柱b23相适应的筒状部c211，各个固定柱b23分别穿过对应的筒状部c211，各个筒状部c211均自壳体底座c21向上延伸，所述壳体盖子c22的下表面具有四个与对应筒状部c211相适应的筒状连接部c221，各个所述固定柱b23与对应的筒状部c211均嵌入对应的筒状连接部c221中，并通过螺钉与壳体盖子c22固定连接。保护壳体c2结构紧凑，体积小巧，支撑强度高，能够有效保护其内部的集成电路板c1，同时，固定柱b21、筒状部c211和筒状连接部c221的“环环相扣”式的连接方式可靠性高，并且不额外占用保护壳体c2的外部空间。

另外，在所述保护壳体c2的底部设置有至少一个导热硅胶安装口c212，在各个导热硅胶安装口c212内均设置有导热硅胶片c23，各个导热硅胶片c23的两侧分别与模组固定顶板b2和集成电路板c1接触，导热硅胶片c23能够将集成电路板c1的热量有效导出至模组固定顶板b2上，防止集成电路板c1过热。

请参见图2，所述极眼a33通过采集线d经采集线固定结构a14与数据采集与无线传输模块c相连。位于电芯模组同一侧的最外层的两个所述电芯支架a1上分别安装有电控模块e的总正铜排e51和总负铜排e52，所述总正铜排e51和总负铜排e52均通过至少两个安装卡头a6固定在对应电芯支架a1上，并与对应极眼a33搭接，所述安装卡头a6分别与对应电芯支架a1一体成型。并且，在所述电芯模组的下部包覆有呈盒状的高温胶带g。

请参见图1、图16～图20，所述外部防护组件f包括采用塑料材质的箱体总成f2以及采用金属材质的底座f1和箱体外框f3，其中，所述箱体总成f2盖合在底座f1上，并与底座f1合围形成长方体形的箱体结构，所述箱体外框f3至少包覆箱体总成f2的部分外表面，所述箱体总成f2和箱体外框f3均与底座f1固定连接，且箱体外框f3的强度大于箱体总成f2的强度。

请参见图16和图19，所述底座f1为铝合金材质，不仅自身的强度高，而且磨损率小，耐磨性好，并且重量轻，满足车辆轻量化设计的要求。该底座f1为上部开口的矩形盒状结构，所述底座f1的下端外缘具有向外凸出的环形凸台f13，该底壁f12的其中两个相对的侧边均具有沉台f14，沿所述底座f1的各个侧壁f11加工有两个环形的密封圈安装槽f15，两个密封圈安装槽f15沿侧壁f11的高度方向并排设置，在各个密封圈安装槽f15内均设有O型密封圈f4，所述O型密封圈f4与底座f1和箱体总成f2均过盈配合，能够起到有效的密封效果，防止水、灰尘等杂质的进入，保护内部的电芯，延长使用寿命。并且，所述底座f1的各个侧壁f11上和沉台f14内均加工有螺纹孔f16，以便于与箱体总成f2和箱体外框f3通过螺钉可靠地固定。

请参见图1、图16和图17，所述箱体总成f2为塑料材质，不仅重量轻，而且结构可靠、易于加工、成本低廉。该箱体总成f2为长方体形的壳状结构，所述箱体总成f2盖合在底座f1上后，各个侧面f22的下端均与环形凸台f13抵接，然后，箱体总成f2的各个侧面f22上加工有与对应侧壁f11上的螺纹孔f16相对于的螺纹孔，以便于与底座f1的各个侧壁f11之间均通过螺钉连接，此时，底座f1的各个侧壁f11分别位于对应侧面f22的内侧。并且，所述箱体总成f2的内表面具有加强筋f24，各个加强筋f24均沿竖直方向设置，且并排在其中两个相对的侧面f22上，能够有效提高箱体总成f2的支撑强度。各个所述加强筋f24的上端均具有沿厚度方向向外凸出形成凸出部f241，所述凸出部f241靠近顶面f21部分的凸出高度大于远离顶面f21部分的凸出高度。提高对顶面f21的支撑强度和承重能力，以更好地保护内部元器件。

所述箱体总成f2上开设有四个提手绳安装通孔f23，各个所述提手绳安装通孔f23两两相对设置在箱体总成f2上部的四个边角处，所述提手绳安装通孔f23的一端开口位于箱体总成f2的顶面f21，另一端开口位于箱体总成f2相邻的一个侧面f22，各个提手绳安装通孔f23位于顶面f21的开口大小小于位于侧面f22的开口大小，提手绳安装通孔f23一大一小的开口能够有效地限定提手绳h绳结的位置，防止提手绳h滑脱。通过在提手绳安装通孔f23安装提手绳h，以便于操作人员搬动快换电池包。

请参见图3，所述箱体总成f2的其中一个侧面f22上具有与其一体成型的电控箱f25，该电控箱f25的外侧具有敞口f251，所述电控箱f25上盖合有用于密封该敞口f251的侧盖f25a，该侧盖f25a为平板结构，能够该和在电控箱f25上，且完全封闭敞口f251。该电控箱f25的外缘向外翻折形成连接面f252，该连接面f252与侧盖f25a之间设置有环形密封圈，并且，所述连接面f252、环形密封圈和侧盖f25a通过阵列分布的螺钉紧固。通过敞口f251便于在电控箱f25内安装和维护电气元件，而环形密封圈能够起到更佳的防水防尘性能，防止内部电气元件进水或蒙尘。所述电控箱f25具有正极接头安装口f253和负极接头安装口f254，所述正极接头安装口f253用于安装电池箱正极连接柱e32，所述负极接头安装口f254用于安装电池箱负极连接柱e33。另外，在所述电控箱f25上设置有平衡阀f5，起到平衡内外气压的效果。

请参见图1和图18，所述箱体外框f3为不锈钢材质，不仅自身的强度高，而且耐腐蚀，耐磨性好，以对电池包的内部部件起到可靠的支撑效果。箱体外框f3呈“门”形的板状结构，并包覆箱体总成f2的顶面f21及任意两个相对的侧面f22，该箱体外框f3具有镂空部f32，通过该镂空部f32，使箱体总成f2的部分顶面f21露出，也使其中两个相对的侧面f22部分露出，以防止金属材质的箱体外框f3屏蔽箱体总成f2内电器元件接收或发射的无线信号。四个所述提手绳安装通孔f23均位于箱体外框f3的内侧，所述箱体外框f3上具有与提手绳安装通孔f23一一对应的安装开口f31，各个安装开口f31的形状和大小与对应提手绳安装通孔f23的开口形状和大小一致，使箱体外框f3能够对提手绳h起到一定的支撑效果，减小箱体总成f2的磨损。需要指出的是，所述箱体外框f3的两个侧部f33包覆箱体总成f2的两个侧面f22后均向内弯折后嵌入对应的沉台f14，并均通过螺钉与底座f1固定连接。

请参见图1和图21，所述箱体总成f2的其中一个侧面f22上具有与其一体成型的电控箱f25，所述电控模块e安装在该电控箱f25内，所述电控箱f25通过分区隔板f256将其内部分隔成电池组连接线排布区e2、连接安装区e3、高压熔断保护区e4和低压排布区e1；其中，所述电池组连接线排布区e2用于安装充电插座及电池组进线布置，所述连接安装区e3用于安装电池与车身连接的正负极供电插头对，所述高压熔断保护区e4用于布置电池组正极高压元件及熔断保护设备，所述低压排布区e1用于安装低压元件，布置低压信号线及供电线路。

所述电池组连接线排布区e2侧壁安装有充电插座e22，所述充电插座e22的连接线排e21穿入所述电池箱，所述连接线排e21中的正极线与所述高压熔断保护区e4内的线排连接。在所述高压熔断保护区e4内设置有熔断器e41，该熔断器e41将所述正极线引向所述连接安装区e3内的电池箱正极连接柱e32。

优选的，所述连接安装区e3内设置有所述电池箱正极连接柱e32、磁保护继电器e31和电池箱负极连接柱e33，所述磁保护继电器e31与所述电池箱负极连接柱e33连接，所述磁保护继电器e31还与所述连接线排e21的负极线连接，所述磁保护继电器e31的线圈连接线伸入所述低压排布区e1。

在本实施例中，在所述电池箱正极连接柱e32上设置有高压柱温度传感器e34，在所述电池箱负极连接柱e33上设置有低压柱温度传感器e35，所述高压柱温度传感器e34和所述低压柱温度传感器e35的信号线伸入所述低压排布区e1。通过温度检测，实现安全供电。

在所述连接安装区e3内设置有汇流盘e36，该汇流盘e36设置在所述电池箱正极连接柱e32连接端上。该汇流盘e36将所有的正极线聚集在一起，实现电源聚集，进行供电，耐高压，结合温度检测和熔断保护，提高了充电可靠性。

在进行电源连接控制过程中，需要对要连接的电源进行识别和控制，在所述连接安装区e3内设置有射频模块e37。通过射频模块e37实现信号识别、传输和确定。进行智能电源连接控制。在本实施例中，所述电池箱正极连接柱e32、电池箱负极连接柱e33和射频模块e37安装在所述电控箱f25的同一侧壁上，且所述射频模块e37位于电池箱正极连接柱e32和电池箱负极连接柱e33之间。将电池箱正极连接柱e32、电池箱负极连接柱e33设置在同一侧，方便连接和拆卸，将射频模块e37设置在靠近连接端处，实现近距离射频信号识别，缩短识别时间，增强识别信号，方便信号传输。在本实施例中，所述低压排布区e1内的所有线束伸入所述电池箱。实现线路合理排布。优选地，所述隔离墙为PP材料墙，实现高质量屏蔽和隔离功能。

电控模块e的工作原理：

正极线穿过电池组连接线排布区e2伸入高压熔断保护区e4，通过熔断器e41对电源线路进行实时保护；该正极线经汇流盘e36聚集，实现正极线与电池箱正极连接柱e32连通。与电池箱负极连接柱e33连接的负极线上设置磁保护继电器e31，通过该磁保护继电器e31实现对负极线的通断，从而控制电源的连通和断开。实现智能控制。在所述电池箱正极连接柱e32上设置有高压柱温度传感器e34，在所述电池箱负极连接柱e33上设置有低压柱温度传感器e35，实现充电温度检测和报警，提高电源连接可靠性。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快换电池包总成，其特征在于，包括：

外部防护组件(f)；

电芯模组，其由并排连接的电芯单元(a)组成，各个电芯单元(a)通过固定组件(b)安装在外部防护组件(f)的内部；

电控模块(e)，其安装在外部防护组件(f)上，并与电芯模组电连接；以及

数据采集与无线传输模块(c)，其安装在固定组件(b)上，并与电芯模组和电控模块(e)电连接，用于采集电芯模组和电控模块(e)的信息，并与外部控制端进行无线数据交互。

2.根据权利要求1所述的快换电池包总成，其特征在于：所述电芯单元(a)包括导热铝板(a2)和两个相对设置的电芯支架(a1)，所述导热铝板(a2)的其中两侧外缘分别与对应电芯支架(a1)固定连接，另外两侧外缘分别弯折形成搭接部(a21)，在所述导热铝板(a2)的两侧壁上各安装有一块电芯(a3)，所述电芯(a3)相对的两侧外缘上均具有极眼(a33)；

相邻所述电芯支架(a1)通过连接结构相连，所述导热铝板(a2)的两个搭接部(a21)分别搭接在相邻导热铝板(a2)的对应搭接部(a21)上，所述电芯(a3)的一个极眼(a33)与一侧相邻电芯(a3)的对应极眼(a33)搭接，另一个极眼(a33)与另一侧相邻电芯(a3)的对应极眼(a33)搭接。

3.根据权利要求2所述的快换电池包总成，其特征在于：所述电芯支架(a1)包括正极部分(a11)和负极部分(a12)，所述正极部分(a11)的中部弯折后形成第一连接部(a111)和第一功能部(a112)，所述负极部分(a12)的中部弯折后形成第二连接部(a121)和第二功能部(a122)，所述第一连接部(a111)和第二连接部(a121)的一侧面结合，所述第一功能部(a112)和第二功能部(a122)相邻的一侧外缘贴合，使正极部分(a11)和负极部分(a12)的截面共同构成“T”字形结构；

所述导热铝板(a2)的两侧外缘分别固定在对应电芯支架(a1)的第一连接部(a111)和第二连接部(a121)之间，所述连接结构位于第一功能部(a112)和第二功能部(a122)上。

4.根据权利要求3所述的快换电池包总成，其特征在于：相邻所述第一功能部(a112)和第二功能部(a122)上形成有汇流片安装结构(a13)和位于该汇流片安装结构(a13)两端的采集线固定结构(a14)，在所述汇流片安装结构(a13)上安装有汇流片(a5)，位于汇流片(a5)两侧的所述电芯(a3)的极眼(a33)搭接在该汇流片(a5)上，所述极眼(a33)通过采集线(d)经采集线固定结构(a14)与数据采集与无线传输模块(c)相连。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的快换电池包总成，其特征在于：位于电芯模组同一侧的最外层的两个所述电芯支架(a1)上分别安装有电控模块(e)的总正铜排(e51)和总负铜排(e52)，所述总正铜排(e51)和总负铜排(e52)均通过至少两个安装卡头(a6)固定在对应电芯支架(a1)上，并与对应极眼(a33)搭接，所述安装卡头(a6)分别与对应电芯支架(a1)一体成型。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的快换电池包总成，其特征在于：在所述电芯模组的下部包覆有呈盒状的高温胶带(g)。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的快换电池包总成，其特征在于：所述固定组件(b)包括模组固定底座(b1)和模组固定顶板(b2)，该模组固定底座(b1)和模组固定顶板(b2)合围形成一个将各个电芯单元(a)限定在其内部的长方体形的框架结构。

8.根据权利要求7所述的快换电池包总成，其特征在于：所述数据采集与无线传输模块(c)包括具有数据采集与无线传输功能的集成电路板(c1)和用于安装集成电路板(c1)的保护壳体(c2)，其中，所述集成电路板(c1)通过采集线(d)与各个电芯单元(a)电连接，所述保护壳体(c2)固定在模组固定顶板(b2)上。

9.根据权利要求1～4中任一项所述的快换电池包总成，其特征在于：所述外部防护组件(f)包括采用塑料材质的箱体总成(f2)以及采用金属材质的底座(f1)和箱体外框(f3)，其中，所述箱体总成(f2)盖合在底座(f1)上，并与底座(f1)合围形成长方体形的箱体结构，所述箱体外框(f3)至少包覆箱体总成(f2)的部分外表面，所述箱体总成(f2)和箱体外框(f3)均与底座(f1)固定连接，且箱体外框(f3)的强度大于箱体总成(f2)的强度。

10.根据权利要求9所述的快换电池包总成，其特征在于：所述箱体总成(f2)的其中一个侧面(f22)上具有与其一体成型的电控箱(f25)，所述电控模块(e)安装在该电控箱(f25)内，所述电控箱(f25)通过分区隔板(f256)将其内部分隔成电池组连接线排布区(e2)、连接安装区(e3)、高压熔断保护区(e4)和低压排布区(e1)；其中，所述电池组连接线排布区(e2)用于安装充电插座及电池组进线布置，所述连接安装区(e3)用于安装电池与车身连接的正负极供电插头对，所述高压熔断保护区(e4)用于布置电池组正极高压元件及熔断保护设备，所述低压排布区(e1)用于安装低压元件，布置低压信号线及供电线路。