CN110190216A - 动力电池包、储能装置以及电动车 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种动力电池包、储能装置以及电动车，动力电池包包括容纳装置和设置在容纳装置内的多个单体电池，容纳装置具有多个容纳区，每个容纳区分别具有沿第一方向相对设置的第一边框和第二边框、以及设置在第一边框和第二边框之间的单体电池，在不同的容纳区之间，第一边框和第二边框的沿第一方向的间距不同，每个单体电池包括相对的第一端和第二端，每个单体电池的第一端与第二端之间的距离和对应的第一边框和第二边框之间的距离相配合。由于单体电池在第一边框和第二边框之间延伸，可以减少横梁和/或纵梁的使用，提高容纳装置的空间利用率，且容纳装置具有多个形状、尺寸不同的容纳区，可以与电动车上的安装空间的结构和形状相适配。

Description

动力电池包、储能装置以及电动车
技术领域
本公开涉及动力电池包技术领域，具体地，涉及一种动力电池包、使用该动力电池包的储能装置、以及使用该动力电池包的电动车。
背景技术
在现有技术中，动力电池包主要包括容纳装置和安装在容纳装置内的多个电池模组，电池模组主要由多个单体电池组装而成，容纳装置通常包括底板和边梁，边梁设置在底板的四周。为了使容纳装置具有足够的强度，且便于电池模组的安装，边梁之间通常设置有多个横梁和纵梁，多个横梁、纵梁与边梁和底板共同限定出多个用于容纳电池模组的多个容纳空间，每个电池模组布置在相应的容纳空间内。
上述动力电池包至少具有以下弊端：
一、由于横梁和纵梁的存在，导致容纳装置的体积利用率较低，体积利用率约为40％，可安装的单体电池数量有限，无法有效地提高动力电池包的续航能力；
二、传统的动力电池包中，含有较多个电池模组，在装配过程中，每个电池模组均与横梁需要固定，需要使用大量的螺钉等紧固件对模组进行紧固，同时横梁或纵梁具有一定重量，导致了容纳装置的重量增加；
三、容纳装置内设置有横梁、纵梁，结构复杂，增加了容纳装置制作工艺的复杂性；
四、单体电池需组装成电池模组后再布置到容纳装置中，操作步骤复杂。
此外，为便于布置电池模组，容纳装置通常设计为正方形或长方形，与车身底盘形状的匹配度较低，对车身底盘的安装面积的利用率较低，进一步地减少了车身上安装的单体电池的数量，从而削弱车辆的续航能力。
发明内容
本公开的目的是提供一种动力电池包、使用该动力电池包的储能装置、以及使用该动力电池包的电动车，该动力电池包能够有效地提高容纳装置的体积利用率，并提高动力电池包的续航能。
为了实现上述目的，本公开提供一种动力电池包，包括容纳装置和设置在所述容纳装置内的多个单体电池，所述容纳装置具有多个容纳区，每个容纳区分别具有沿第一方向相对设置的第一边框和第二边框、以及设置在所述第一边框和所述第二边框之间的所述单体电池，在不同的所述容纳区之间，所述第一边框和第二边框的沿所述第一方向的间距不同，每个单体电池包括相对的第一端和第二端，每个单体电池的所述第一端与第二端之间的距离和对应的第一边框和第二边框之间的距离相配合。
可选地，每个单体电池的所述第一端支撑在对应的第一边框上，每个单体电池的所述第二端支撑在对应的第二边框上。
可选地，所述单体电池的长度方向与所述第一边框和第二边框垂直，在每个容纳区中，所述单体电池的所述第一端与所述第二端之间的距离为L1，所述第一边框的内表面与所述第二边框的内表面之间的距离为L2，其中满足L1/L2≥50％。
可选地，所述多个容纳区包括中心区和位于所述中心区相对两侧的两侧区，所述中心区的第一边框和第二边框的间距大于所述两侧区的第一边框和第二边框的间距，以使所述多个容纳区构成十字形结构。
可选地，所述多个容纳区包括第一区和位于所述第一区一侧的第二区，所述第一区的第一边框和第二边框的间距大于所述第二区的第一边框和第二边框的间距，以使所述多个容纳区构成T形结构。
可选地，不同的所述容纳区中的所述单体电池的体积和/或容量相同。
可选地，所述单体电池为长方体结构的方形电池，并具有长度、厚度和介于所述长度和厚度之间的高度，每个所述单体电池侧立放置，每个所述单体电池的长度方向为所述第一方向，厚度方向为第二方向，高度方向为第三方向，不同的所述容纳区中的所述单体电池的所述高度相同，所述长度和所述厚度的比值互为倒数。
可选地，所述容纳装置为车用托盘。
可选地，所述单体电池沿所述第一方向的长度为500mm-1000mm。
可选地，所述容纳装置形成在电动车上。
可选地，所述容纳装置为向下凹陷的腔体。
可选地，所述腔体包括相对的第一侧壁和第二侧壁，所述第一边框为所述腔体的所述第一侧壁及所述第一侧壁的延伸部，所述第二边框为所述腔体的所述第二侧壁及所述第二侧壁的延伸部。
可选地，所述第一侧壁的延伸部和所述第二侧壁的延伸部形成所述腔体的底部。
可选地，满足80％≤L1/L2≤97％。
可选地，所述多个单体电池沿不同于所述第一方向的第二方向排布。
可选地，所述动力电池包沿第三方向布置有多层所述多个单体电池，每层中的所述多个单体电池均位于所述第一边框和第二边框之间。
可选地，每个单体电池以所述第一方向为长度方向设置。
可选地，所述容纳装置还包括沿不同于所述第一方向的第二方向设置的第三边框和第四边框，所述两侧区的第一边框和第二边框远离所述中心区的一端通过所述第三边框连接，所述两侧区的第一边框和第二边框靠近所述中心区的一端通过所述第四边框分别与所述中心区的第一边框和第二边框连接，所述两侧区中的单体电池沿第二方向排布在所述第三边框和第四边框之间，所述中心区中的单体电池沿第二方向排布在所述第四边框之间。
可选地，所述第三边框向邻近所述第三边框设置的所述单体电池施加朝向所述两侧区内的作用力，所述第四边框向邻近所述第四边框设置的所述单体电池施加朝向所述中心区内的作用力。
可选地，每个单体电池的所述第一端固定在对应的第一边框上，每个单体电池的所述第二端固定在对应的第二边框上。
可选地，在每个容纳区中，所述多个单体电池中的至少部分单体电池的第一端与所述第一边框之间设置有第一端板，所述多个单体电池中的至少部分单体电池的第二端与所述第二边框之间设置有第二端板，所述至少部分单体电池的第一端通过所述第一端板支撑在所述第一边框，所述至少部分单体电池的第二端通过所述第二端板支撑在所述第二边框；所述第一端板、所述第二端板和所述至少部分单体电池组成电池模组。
可选地，在每个容纳区中，所述多个单体电池中至少部分单体电池的下方设置有模组底板，所述模组底板连接在所述第一端板和第二端板之间，所述模组底板、所述第一端板、所述第二端板与所述至少部分单体电池组成所述电池模组。
可选地，在每个容纳区中，所述多个单体电池中至少部分单体电池的上方设置有模组顶板，所述模组顶板连接在所述第一端板和第二端板之间，所述模组顶板、所述模组底板、所述第一端板、所述第二端板与所述至少部分单体电池组成所述电池模组。
可选地，在每个容纳区中，所述第一端板和所述第二端板之间设置有相对的第一侧板和第二侧板，所述第一端板、第二端板、第一侧板、第二侧板、模组顶板、模组底板和所述至少部分单体电池组成所述电池模组。
可选地，在每个容纳区中，所述多个单体电池中至少部分单体电池的下方设置有模组底板，所述至少部分单体电通过所述模组底板支撑在所述第一边框和第二边框上；所述模组底板与所述至少部分单体电池组成电池模组。
可选地，沿不同于所述第一方向的第二方向，每个容纳区中的所述电池模组至少为两个。
可选地，所述动力电池包沿第三方向布置有多层所述电池模组。
可选地，所述单体电池为长方体结构的方形电池，并具有长度、厚度和介于所述长度和厚度之间的高度，每个所述单体电池侧立放置，每个所述单体电池的长度方向为所述第一方向，厚度方向为第二方向，高度方向为第三方向，每个容纳区中的相邻两个所述单体电池通过大面对大面的方式排布。
可选地，所述单体电池的长度L和厚度D的比值满足50≤L/D≤70。
可选地，所述单体电池的表面积S与体积V的比值满足0.15≤S/V≤0.2。
可选地，所述单体电池的表面积S与能量E的比值满足250≤S/E≤400。
可选地，在每个容纳区中，所述第一边框设置有第一支撑台阶，所述第二边框设置有第二支撑台阶；每个单体电池的所述第一端支撑在对应的第一支撑台阶上，每个单体电池的所述第二端支撑在对应的第二支撑台阶上。
可选地，所述第一边框设置有第一固定部，所述第二边框设置有第二固定部；每个单体电池的所述第一端固定在所述第一固定部上，每个单体电池的所述第二端固定在所述第二固定部上。
可选地，所述单体电池为金属外壳方形电池。
可选地，所述模组底板与所述单体电池之间设置有隔热层。
可选地，所述模组顶板与所述单体电池之间设置有导热板。
可选地，所述模组顶板为内部设置有冷却结构的液冷板或直冷板。
可选地，所述单体电池的第一电极由所述单体电池朝向所述第一边框的所述第一端引出，所述单体电池的第二电极由所述单体电池朝向所述第二边框的所述第二端引出。
可选地，所述单体电池朝向所述第一边框的所述第一端设置有防爆阀，所述第一边框内部设置有排气通道，所述第一边框上与每个单体电池的所述防爆阀对应的位置均设置有进气口，所述进气口与所述排气通道连通，所述容纳装置上设置有与所述排气通道连通的排气孔；和/或所述单体电池朝向所述第二边框的所述第二端设置有防爆阀，所述第二边框内部设置有排气通道，所述第二边框上与每个单体电池的所述防爆阀对应的位置均设置有进气口，所述进气口与所述排气通道连通，所述容纳装置上设置有与所述排气通道连通的排气孔。
可选地，所述第一方向为车身宽度方向，所述第二方向为车身长度方向；或者，所述第一方向为车身长度方向，所述第二方向为车身宽度方向。
通过上述技术方案，在本公开中，单体电池的第一端和第二端与第一边框和第二边框相适配，也就是说，单体电池是在容纳装置相对设置的第一边框和第二边框之间延伸的，从而减少现有技术中的容纳装置中横梁和/或纵梁的使用，甚至容纳装置中可以不使用横梁和/或纵梁，进而减少了横梁和/或纵梁在容纳装置中占据的空间，提高了容纳装置的空间利用率，尽可能地使更多的单体电池能够布置在容纳装置中，进而提高整个动力电池包的容量、电压以及续航能力。比如在电动车中，此设计可以将空间利用率由原先的40％左右，提高到60％以上甚至更高，比如80％。
并且，由于容纳装置中无需再布置横梁和/或纵梁，一方面，使得容纳装置的制作工艺得到了简化，单体电池的组装复杂度降低，生产成本降低，另一方面，使得容纳装置和整个动力电池包的重量减轻，实现了动力电池包的轻量化。特别地，当动力电池包安装在电动车上时，还可以提升电动车的续航能力，实现电动车的轻量化。
此外，相比于现有技术中的单体电池，本公开提供的单体电池在第一边框和第二边框之间延伸，单体电池本身便可用作加强容纳装置结构强度的横梁或纵梁，也就是说，容纳装中无需再设置用于加强其结构强度的加强结构，直接通过单体电池本身便可代替加强结构来保证容纳装置的结构强度，确保容纳装置在外力作用下不易发生形变。并且，在体积恒定的情况下，由于现有技术中单体电池的尺寸较小，长度较短，单体电池的相对两端无法与容纳装置中相对设置的两个边框相适配；但本公开中的单体电池的沿第一方向的长度较长，可以使得其沿不同于第一方向的第二方向的厚度较薄，从而使得，单个单体电池的表面积大于现有技术中单体电池的表面积，从而可以增大单体电池的散热面积，提高单体电池的散热速率，进而提高了整个动力电池包的安全性，使动力电池包更加安全可靠。
此外，在本公开中，容纳装置还具有多个容纳区，且每个容纳区中第一边框和第二边框沿第一方向的间距不同，也就是说，容纳装置具有多个形状、尺寸大小不同的容纳区，当动力电池包安装在电动车上时，容纳装置的结构和形状可以与动力电池包在电动车上的安装空间的结构和形状相适配，例如，当动力电池包安装在车身底盘上时，容纳装置可以与车身底盘的形状相适配，从而尽可能地布置较多的单体电池，从而进一步地提高电动车的续航能力。
根据本公开的另一个方面，提供一种电动车，所述电动车包括上述的动力电池包。
可选地，所述动力电池包设置在所述电动车的底部，所述容纳装置与所述电动车的底盘固定连接。
可选地，所述电动车包括设置在所述电动车底部的一个动力电池包，所述容纳装置与所述电动车的底盘固定连接，所述多个单体电池沿不同于所述第一方向的第二方向排布，所述第一方向为所述电动车的车身宽度方向，所述第二方向为所述电动车的车身长度方向。
可选地，所述多个容纳区包括中心区和位于所述中心区相对两侧的两侧区，所述中心区的第一边框和第二边框的间距大于所述两侧区的第一边框和第二边框的间距，以使所述容纳区呈十字形结构，所述两侧区沿所述第二方向的外侧与所述电动车的车轮区域对应。
可选地，所述中心区在所述第一方向的宽度L3与车身宽度W的比值满足：50％≤L3/W≤80％。
可选地，所述中心区内的单体电池在所述第一方向上的长度L4车身宽度W的比值满足：40％≤L4/W≤70％。
根据本公开的再一个方面，提供一种储能装置，所述储能装置包括上述的动力电池包。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是现有技术提供的动力电池包的爆炸示意图；
图2是本公开一种实施方式提供的单体电池的立体结构示意图；
图3是本公开一种实施方式提供的动力电池包的立体结构示意图；
图4是本公开一种实施方式提供的动力电池包的俯视图；
图5是本公开一种实施方式提供的动力电池包的爆炸图；
图6是本公开一种实施方式提供的容纳装置的立体结构示意图；
图7是本公开另一种实施方式提供的容纳装置的立体结构示意图；
图8是图7中A部分的放大图；
图9是本公开一种实施方式提供的电池模组的立体结构示意图；
图10是本公开另一种实施方式提供的动力电池包的立体结构示意图，其中每个容纳区中的电池模组为多个；
图11是本公开再一种实施方式提供的动力电池包的立体结构示意图，其中每个容纳区中的电池模组为多层；
图12是本公开一种实施方式提供的动力电池包的剖视立体图；
图13是图12中B部分的放大图；
图14是本公开一种实施方式提供的电池模组的爆炸图；
图15是本公开一种实施方式提供的第一侧板或第二侧板的立体结构示意图；
图16是本公开一种实施方式提供的第一端板或第二端板的立体结构示意图；
图17是本公开一种实施方式提供的动力电池包的剖视图，其中第一边框和第二边框未示出；
图18是本公开一种实施方式提供的容纳装置(腔体)形成在电动车上的立体结构示意图；
图19是本公开一种实施方式提供的腔体的剖视图；
图20是本公开一种实施方式提供的容纳装置(车用托盘)固定在电动车上的爆炸图。
附图标记说明
100 单体电池 101 第一电极
102 第二电极 103 防爆阀
200 容纳装置 201 第一边框
202 第二边框 203 第三边框
204 第四边框 205 第一端板
206 第二端板 207 第一侧板
208 第二侧板 209 模组底板
210 模组顶板 211 第一支撑台阶
212 第二支撑台阶 213 第一固定部
214 第二固定部 215 隔热层
216 导热板 217 液冷板
218 直冷板 219 进气口
220 排气通道 221 中心区
222 两侧区
300 腔体 301 第一侧壁
302 第二侧壁 303 腔体的底部
400 电池模组 500 横梁
600 纵梁
A1 第一方向 A2 第二方向
A3 第三方向
L 单体电池的长度 D 单体电池的厚度
H 单体电池的高度
L1 单体电池的第一端与第二端之间的距离/单体电池沿第一方向的长度
L2 第一边框的内表面与第二边框的内表面之间的距离/第一侧壁与第二侧壁之间沿第一方向的距离
L3 容纳装置在第一方向的宽度
L4 单体电池在第一方向上的长度
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右、顶、底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位和位置关系，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，且“内、外”是指相应部件和结构的轮廓的内外。
此外，“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。
另外，在本公开中，在描述电动车时使用的方位词“前、后、左、右”通常是指车辆本身的前、后、左、右，具体地，朝向左车轮的方向为左，朝向右车轮的方向为右，朝向车头的方向为前，朝向车尾的方向为后。
如图2至图20所示，根据本公开的一个方面，提供一种动力电池包，包括容纳装置200和设置在容纳装置200内的多个单体电池100，容纳装置200具有多个容纳区，每个容纳区分别具有沿第一方向A1相对设置的第一边框201和第二边框202、以及设置在第一边框201和第二边框202之间的单体电池100，在不同的容纳区之间，第一边框201和第二边框202的沿第一方向A1的间距不同，以构成不同形状、尺寸的容纳区，每个单体电池100包括相对的第一端和第二端，每个单体电池100的第一端与第二端之间的距离和对应的第一边框201和第二边框202之间的距离相配合。
换言之，每个单体电池100在第一边框201和第二边框202之间延伸，多个单体电池100沿第一边框201和第二边框202的长度方向排布，即，沿第二方向A2排布。可选地，容纳装置200可以为多个，也可以为一个。这里，上文提及的“相配合”指的是两个边框或下述中的两个侧壁之间的间距能够配合安装一个单体电池100，这种配合可是间隙配合、过盈配合、紧固配合、固定配合等各种配合方式，从而实现本公开的目的。
在现有技术中，由于单体电池的尺寸较小，长度较短，单体电池的相对两端无法与容纳装置200中相对设置的两个边梁相适配，因此，容纳装置200中需要设置横梁500和/或纵梁600(如图1所示)，从而便于单体电池的装配。当单体电池通过电池模组400安装到容纳装置200中后，沿容纳装置200的第一方向A1会存在多个单体电池，也就是说，单体电池并未在两个相对设置的边框之间延伸，而是在两个相对设置的横梁500或纵梁600之间延伸的，电池模组400通过紧固件与相邻的横梁500和/或纵梁600固定。
由于现有技术中的容纳装置200中设置有横梁500和/或纵梁600，横梁500和/或纵梁600占据了容纳装置200中大量的用于容纳单体电池的安装空间，导致容纳装置200的体积利用率较低，通常，容纳装置200的体积利用率约为40％，甚至更低，也就是说，现有技术中的容纳装置200中仅有40％左右的空间可以用于安装单体电池，导致容纳装置200中可容纳的单体电池的数量有限，整个动力电池包的容量、电压受到限制，动力电池包的续航能力较差。
然而在本公开中，单体电池100的第一端和第二端与第一边框201和第二边框202相适配，也就是说，单体电池100是在容纳装置200相对设置的第一边框201和第二边框202之间延伸的，从而减少现有技术中的容纳装置200中横梁500和/或纵梁600的使用，甚至容纳装置200中可以不使用横梁500和/或纵梁600，进而减少了横梁500和/或纵梁600在容纳装置200中占据的空间，提高了容纳装置200的空间利用率，尽可能地使更多的单体电池100能够布置在容纳装置200中，进而提高整个动力电池包的容量、电压以及续航能力。比如在电动车中，此设计可以将空间利用率由原先的40％左右，提高到60％以上甚至更高，比如80％。
并且，由于容纳装置200中无需再布置横梁500和/或纵梁600，一方面，使得容纳装置200的制作工艺得到了简化，单体电池100的组装复杂度降低，生产成本降低，另一方面，使得容纳装置200和整个动力电池包的重量减轻，实现了动力电池包的轻量化。特别地，当动力电池包安装在电动车上时，还可以提升电动车的续航能力，实现电动车的轻量化。
此外，相比于现有技术中的单体电池，本公开提供的单体电池100在第一边框201和第二边框202之间延伸，单体电池100本身便可用作加强容纳装置200结构强度的横梁或纵梁，也就是说，容纳装中无需再设置用于加强其结构强度的加强结构，直接通过单体电池100本身便可代替加强结构来保证容纳装置200的结构强度，确保容纳装置200在外力作用下不易发生形变。并且，在体积恒定的情况下，由于现有技术中单体电池的尺寸较小，长度较短，单体电池100的相对两端无法与容纳装置200中相对设置的两个边框相适配；但本公开中的单体电池100的沿第一方向A1的长度较长，可以使得其沿不同于第一方向A1的第二方向A2的厚度较薄，从而使得，单个单体电池100的表面积大于现有技术中单体电池的表面积，从而可以增大单体电池100的散热面积，提高单体电池100的散热速率，进而提高了整个动力电池包的安全性，使动力电池包更加安全可靠。
此外，在本公开中，容纳装置200还具有多个容纳区，且每个容纳区中第一边框201和第二边框202沿第一方向A1的间距不同，也就是说，容纳装置200具有多个形状、尺寸大小不同的容纳区，当动力电池包安装在电动车上时，容纳装置200的结构和形状可以与动力电池包在电动车上的安装空间的结构和形状相适配，例如，当动力电池包安装在车身底盘上时，容纳装置200可以与车身底盘的形状相适配，从而尽可能地布置较多的单体电池100，从而进一步地提高电动车的续航能力。
在本公开的一些实施方式中，每个单体电池100的第一端支撑在对应的第一边框201上，每个单体电池100的第二端支撑在对应的第二边框202上。单体电池100的第一端和第二端可以分别放置在第一边框201和第二边框202上，也可以进一步地固定在第一边框201和第二边框202上，具体的固定方式将在下文中详细描述，对于特定的支撑和固定方式，对此本公开不作限制。
支撑可以为直接支撑也可以为间接支撑，直接的含义是指单体电池100的第一端和第一边框201直接接触配合支撑，单体电池100的第二端和第二边框202直接接触配合；间接的含义是指，比如在一些实施例中，单体电池100的第一端通过第一端板205与第一边框201配合支撑，单体电池100的第二端通过第二端板206与第二边框202配合支撑。
在本公开提供的一些示例性实施方式中，每个单体电池100的第一端固定在对应的第一边框201上，每个单体电池100的第二端固定在对应的第二边框202上，一方面，固定的连接方式，可以在第三方向A3上对单体电池100起到支撑作用；另一方面，固定的连接方式，可以提高整体结构的稳定性和牢固性。这里，固定的方式有多种，例如，每个单体电池100的第一端通过紧固件可拆卸地固定在第一边框201上，第二端通过紧固件可拆卸地固定在第二边框202上；或者，每个单体电池100的第一端和第二端通过焊接方式分别固定在第一边框201或第二边框202上；或者，每个单体电池100的第一端和第二端通过点胶的方式分别固定在第一边框201或第二边框202上。
需要注意的是，上文即下文提及的第一边框201和第二边框202相对设置是指，第一边框201可以相互平行，也可以呈角度设置，可以是直线结构也可以是曲线结构。单体电池100可以与第一边框201和/或第二边框202垂直，或与第一边框201和/或第二边框202呈锐角或钝角设置。例如，当第一边框201和第二边框202相互平行时，第一边框201和第二边框202构成的容纳装置200可以为矩形、正方形或平行四边形、扇形等结构；当第一边框201和第二边框202呈角度时，第一边框201和第二边框202构成的容纳装置200可以为梯形、三角形等结构。本公开对第一边框201和第二边框202之间的角度关系、单体电池100与第一边框201和第二边框202之间的角度关系不作限制。
对于相互平行的第一边框201和第二边框202的实施例而言，在不同的容纳区中，第一边框201和第二边框202之间的距离为尺寸突变；而对于第一边框201和第二边框202之间呈角度设置的实施例而言，在不同的容纳区中，第一边框201和第二边框202之间的距离为尺寸渐变，此时，第一边框201和第二边框202之间的间距指的是该容纳区中第一边框201和第二边框202之间的间距的平均值。
另外，第一边框201和第二边框202位于容纳装置200沿第一方向A1相对的两侧，指的是，第一边框201和第二边框202位于容纳装置200沿第一方向A1的最边侧，即，第一边框201和第二边框202为容纳装置200的最外部侧边。
此外，上文及下文提及的单体电池100的“第一端”和“第二端”是用于描述单体电池100的方位的，并不用于限定和描述单体电池100的具体结构，例如，第一端和第二端并不用于限定和描述单体电池100的正极和负极，也就是说，在本公开中，单体电池100与第一边框201配合的一端为第一端，单体电池100与第二边框202配合的一端为第二端。
单体电池100可以通过多种实施方式装配在第一边框201和第二边框202之间，例如，在本公开的一些实施方式中，每个单体电池100的第一端支撑在对应的第一边框201上，每个单体电池100的第二端支撑在对应的第二边框202上。单体电池100的第一端和第二端可以分别放置在第一边框201和第二边框202上，也可以进一步地固定在第一边框201和第二边框202上，具体的固定方式将在下文中详细描述，对于特定的支撑和固定方式，对此本公开不作限制。
支撑可以为直接支撑也可以为间接支撑，直接的含义是指单体电池100的第一端和第一边框201直接接触配合支撑，单体电池100的第二端和第二边框202直接接触配合；间接的含义是指，比如在一些实施例中，单体电池100的第一端通过第一端板205与第一边框201配合支撑，单体电池100的第二端通过第二端板206与第二边框202配合支撑。
在本公开提供的一些示例性实施方式中，每个单体电池100的第一端固定在对应的第一边框201上，每个单体电池100的第二端固定在对应的第二边框202上，一方面，固定的连接方式，可以在第三方向A3上对单体电池100起到支撑作用；另一方面，固定的连接方式，可以提高整体结构的稳定性和牢固性。这里，固定的方式有多种，例如，每个单体电池100的第一端通过紧固件可拆卸地固定在第一边框201上，第二端通过紧固件可拆卸地固定在第二边框202上；或者，每个单体电池100的第一端和第二端通过焊接方式分别固定在第一边框201或第二边框202上；或者，每个单体电池100的第一端和第二端通过点胶的方式分别固定在第一边框201或第二边框202上。
此外，多个容纳区构成的容纳装置200可以具有任意适当的结构和形状，例如，在本公开提供的一种实施方式中，多个容纳区包括中心区221和位于中心区221相对两侧的两侧区222，中心区221的第一边框201和第二边框202的间距大于两侧区222的第一边框201和第二边框202的间距，以使所述多个容纳区构成呈十字形结构。这样，当容纳装置200安装在电动车底部上时，两侧区222中的一个可以位于前左车轮和前右车轮之间，两侧区222中的另一个可以位于后左车轮和后右车轮之间，中心区221可以位于前车轮(包括前左车轮和前右车轮)和后车轮(包括后左车轮和后右车轮)之间，从而尽可能多的利用电动车底部的安装空间，扩大容纳装置200的面积，从而使电动车上能够布置更多的单体电池100，提高电动车的续航能力。位于中心区221两侧的两侧区222的第一边框201和第二边框202的间距可以相同也可以不同，对此本公开不作限制。
在本公开提供的另一种实施方式中，多个容纳区包括第一区和位于所述第一区一侧的第二区，第一区的第一边框201和第二边框202的间距大于所述第二区的第一边框201和第二边框202的间距，以使多个容纳区构成T形结构。这样，当容纳装置200安装在电动车底部上时，第二区可以伸入前左车轮和前右车轮之间或后左车轮和后右车轮之间的区域，以合理地利用电动车底部车轮之间的安装区域，尽可能地提高容纳装置200的面积。在其他实施方式中，多个容纳区还可以构成三角形、梯形、菱形、平行四边形等，多个容纳区构成的具体形状可以根据电动车底部的安装空间来设置。
此外，为保证不同容纳区中的单体电池100具有一致性，在本公开提供的一种实施方式中，不同容纳区中的单体电池100的体积和/或容量相同。在动力电池包中，单体电池100之间通常相互串联，以使动力电池包具有足够的电压来驱动电动车行驶，由于不同容纳区中第一边框201和第二边框202之间的间距不同，第一单体电池100的第一端和第二端之间的距离也不同，也就是说，不同容纳区中的单体电池100的形状和尺寸不同。通常，每个单体电池100的电压是相同的，为了保证不同容纳区中的单体电池100具有一致性，即，保证不同容纳区中的单体电池100的电量相同，则需保证每个单体电池的容量相同(电量等于容量与电压的乘积)。在每个单体电池100所采用的材料相同的情况下，由于容量与单体电池100的体积成正比，保证每个单体电池100的体积相同也可实现保证每个单体电池电量相同的目的，这样，可以确保不同容纳区中的单体电池100能够在相同的充电时间内被充至相同的状态，避免例如某一单体电池100已被充满而另一单体电池100并未充满的状况发生。
为保证不同容纳区中的单体电池100的体积与容量之比相同，在本公开提供的一种示例性实施方式中，单体电池100为长方体结构的方形电池，并具有长度L、厚度D和介于长度L和厚度D之间的高度H，每个单体电池100侧立放置，每个单体电池100的长度方向为第一方向A1，厚度方向为第二方向A2，高度方向为第三方向A3，不同的容纳区中的单体电池100的高度H相同，长度L和厚度D的比值互为倒数，从而使不同容纳区中的单体电池100的体积与容量之比相同。这里，以多个容纳区构成十字形，且两侧区222的第一边框201和第二边框202之间的距离相等的实施例来举例说明，当中心区221内的单体电池100的长度为两侧区222内的单体电池100的长度的两倍时，两侧区222内的单体电池100的厚度为，当中心区221内的单体电池100的厚度的两倍，从而保证中心区221内的单体电池100和两侧区222内的单体电池100的体积相同，从而具有相同的电量，保证中心区221内的单体电池100和两侧区222内的单体电池100之间具有一致性。
另外，如图2所示，在本公开提供的一种实施方式中，容纳装置200为车用托盘，该车用托盘为单独生产的用于容纳并安装单体电池100的车用托盘。当单体电池100安装到车用托盘中后，该车用托盘可以通过紧固件安装到车身上，例如，悬挂在电动车的底盘上。
在车用托盘中，由于车体宽度较大，比如在1.2m-2m；长度较长，比如在2m-5m；针对不同的车型，对应的车体宽度和车体长度是不同的。较大的车体宽度和长度，使得设置在车体底部的托盘整体尺寸要求也较大；较大的托盘尺寸，导致在现有技术中，必须在托盘上除了设置位于边侧的边框外，还需要在托盘内部设置横梁500，才能够为内部设置单体电池提供足够的支撑力和结构强度。而在车用托盘中加入横梁500后，整个车用托盘的重量及内部空间都被占用，使得在托盘内部，能够有效利用的空间较低；同时，由于横梁500的存在，为配合横梁500安装，必须在托盘内部宽度和长度方向上设置多个电池模组400，安装复杂，需要的安装结构件也较多。
然后，如图1所示，若要去掉横梁500，在现有技术中的模组布局及单体电池布局方式而言，是无法给电池模组400提供足够的结构强度的，托盘无法提供足够的承重力。
而在本公开中，将单体电池100的两端支撑和/或固定在第一边框201和第二边框202上，单体电池100的重量将分解到两侧的托盘边框上；在去除横梁500的基础上，有效的提高了托盘的承重能力；同时，单体电池100本身也能够作为动力电池包的整体加强结构使用，提高了动力电池包的整体结构强度。
在一些实施例中，当动力电池包作为车辆上使用的提供电能的动力电池包使用时，可以使单体电池100的第一方向A1为车辆的宽度方向，即，车辆的左右方向，作为一种可以选的实施方式，单体电池100沿第一方向A1的长度可以为500mm-1000mm，以使单体电池100的长度能够与车辆的宽度的相适配。对于不同的容纳区而言，每个容纳区中的单体电池100沿第一方向A1的长度都在500mm-1000mm的范围内。
在本公开提供的另一种实施方式中，如图3至图9所示，上述容纳装置200也可以直接形成在电动车上，也就是说，容纳装置200为形成在电动车上任意适当位置的用于安装单体电池100的装置。例如，容纳装置200可以形成在电动车的底盘上。
作为一种实施例，容纳装置200可以为向下凹陷的腔体300，以便于单体电池100的装配。可选地，容纳装置200可以与电动车的底盘一体成型，并形成为由该底盘向下凹陷的腔体300。
其中，在本公开提供的一种具体实施方式中，该腔体300可以包括相对设置的第一侧壁301和第二侧壁302，可选地，第一边框201和/或第二边框202可以由电动车的底盘向下延伸得到。上述第一边框201为该腔体300的第一侧壁301及第一侧壁301的延伸部，上述第二边框202为该腔体300的第二侧壁302及第二侧壁302的延伸部。这样，作为一种可选地实施方式，单体电池100的第一端可以支撑在第一侧壁301的延伸部上，单体电池100的第二端可以支撑在第二侧壁302的延伸部上。也就是说，本公开还提供一种能够按上述技术方案排布单体电池100的电动车，该电动车上形成和单独的车用托盘相同特征的腔体300，从而构成本公开提供的电池容纳装置200。
可选地，第一侧壁301的延伸部和第二侧壁302的延伸部可以形成腔体300的底部303。在一种实施方式中，第一侧壁301的延伸部与第二侧壁302的延伸部相接，使上述腔体300形成为具有向下凹陷的U形槽的腔体300，单体电池100可以由该腔体300的底部303支撑。在另一种实施方式中，第一侧壁301的延伸部也可以与第二侧壁302的延伸部之间间隔一定距离。
如图2至图7所示，回到单体电池100，一些实施例中，单体电池100与第一边框201和第二边框202垂直，单体电池100的第一端与第二端之间的距离为L1，第一边框201的内表面与第二边框202的内表面之间的距离为L2，其中L1与L2的比值满足L1/L2≥50％。换言之，沿第一方向A1，在第一边框201与第二边框202之间仅布置一个单体电池100，通过在第一方向A1上，如此布置单体电池100和两个边框之间距离的关系，可以起到通过单体电池100作为横梁500或纵梁600的目的。在其他可能的实施方式中，满足这样的尺寸比例，在本公开的构思下，在第一方向A1上，还可以设置两个或两个以上的单体电池100，也能够至少起到充分利用容纳装置200的空间的效果。
可选地，L1和L2的比值可以满足80％≤L1/L2≤97％，以使单体电池100的第一端和第二端尽可能地靠近第一边框201和第二边框202，甚至与第一边框201和第二边框202抵顶，以便于通过单体电池100本身的结构来实现力的分散、传到，保证单体电池100可以用作加强容纳装置200结构强度的横梁500或纵梁600使用，保证容纳装置200具有足够强度抵抗外力变形。
如图3所示，多个单体电池100在容纳装置200中可以具有多种排布方式，在本公开提供的一种实施方式中，多个单体电池100沿不同于第一方向A1的第二方向A2排布。多个单体电池100可以沿第二方向A2间隔排布，或者紧密排布，在本实施方式中为沿垂直于第一方向A1的第二方向A2紧密排布以充分利用空间。
其中，在本公开提供的一种具体实施方式中，第一方向A1可以与第二方向A2垂直，第一方向A1为每个单体电池100的长度方向，第二方向A2为第一边框201和第二边框202的长度方向，即每个单体电池100的厚度方向。也就是说，第一边框201和第二边框202与单体电池100垂直，每个单体电池100的长度方向上的两端支撑在第一边框201和第二边框202上。这样，当第一边框201和/或第二边框202收到外力冲击时，多个单体电池100能够进行力的传导和分散，从而更好地起到加强结构的作用，提高容纳装置200抵抗外力形变的能力。其中，第一边框201和第二边框202为直线结构，第二方向A2为直线方向。在有些可能的实施方式中，第一边框201和第二边框202可以为曲线结构，此时第一方向A1也可以是圆周方向，对应的第二方向A2则为径向方向。
另一些实施例中，动力电池包沿第三方向A3布置有多层所述多个单体电池100。换言之，多个单体电池100布置为沿第三方向A3层叠的多层，每层中的多个单体电池100均位于第一边框201和第二边框202之间，单体电池100的层数可以根据容纳装置200的尺寸进行设置。这样，在容纳装置200有限的空间内可以尽可能多地布置多个单体电池100，从而进一步地提高容纳装置200的体积利用率，提高动力电池包的容量、电压和续航能力。在一种实施方式中，第一方向A1和第二方向A2可以相互垂直，第三方向A3可以垂直于第一方向A1和第二方向A2。更具体地，第一方向A1和第二方向A2为水平方向上的前后左右方向，第三方向A3为竖直方向。可选地，各层中的单体电池100之间可以相连也可以不相连，对此本公开不作限制。
其中，在上述实施例中，沿第三方向A3叠置的单体电池100，可以是两端与第一边框201和第二边框202配合的单体电池100，也可以是直接放置在下一层单体电池100顶部而不与第一边框201和第二边框202配合支撑或连接。
在一种实施方式中，如图3至图8所示，单体电池100的第一电极101由单体电池100朝向第一边框201的第一端引出，单体电池100的第二电极102由单体电池100朝向第二边框202的第二端引出。换言之，单体电池100的长度方向可以为单体电池100内部的电流方向，即，单体电池100内部的电流方向为第一方向A1。这样，由于电流方向与单体电池100的长度方向相同，单体电池100的有效散热面积更大、散热效率更好。这里，第一电极101可以为单体电池100的正极，第二电极102为单体电池100的负极；或者，第一电极101为单体电池100的负极，第二电极102为单体电池100的正极。
此外，单体电池100可以具有任意适当的结构和形状，在本公开提供的一种实施方式中，如图4至图8所示，单体电池100、为长方体结构的方形电池，并具有长度L、厚度D和介于长度L和厚度D之间的高度H，每个单体电池100侧立放置，每个单体电池100的长度方向为第一方向A1，厚度方向为第二方向A2，高度方向为第三方向A3，相邻两个单体电池100通过大面对大面的方式排布。换言之，该长方体在长度方向上具有长度L，在垂直于长度方向的厚度方向上具有厚度D，在高度方向上具有高度H，该高度H介于长度L和厚度D之间。具体地，单体电池100具有大面、窄面和端面，大面的长边具有上述长度L，短边具有上述高度H；窄面的长边具有上述长度L，短边具有上述厚度D；端面的长边具有上述高度H，短边具有上述厚度D。单体电池100侧立放置是指，单体电池100的两个端面分别面向第一边框201和第二边框202，相邻两个单体电池100的大面相对，使得单体电池100具备替代横梁500的功能，其效果更好，强度更高。在其他实施方式中，单体电池100也可以为圆柱形电池。
在现有技术中，如何设计单体电池的形状和尺寸，使其不仅能够具有适当的电池容量和良好的散热效果，一直是电池技术领域需要解决的问题之一。
在本公开提供的一种实施方式中，单体电池100的长度L和厚度D的比值满足50≤L/D≤70。在该比值下，可以得到长度较长，厚度较薄的单体电池100，这样，可以保证在单体电池100的长度沿第一方向A1延伸的情况下，还能保持适当的阻值、和较高的散热面积和散热效率，各种车型的适应性好。
在本公开提供的另一种实施方式中，单体电池100的表面积S与体积V的比值满足0.15≤S/V≤0.2。在该比值下，可以通过上述长度较长，厚度较薄的单体电池100实现，也可以通过尺寸的调整实现，通过控制单体电池100的表面积S与体积V的比值，可以保证单体电池100的长度沿第一方向A1延伸的同时，具备足够的散热面积，以保证单体电池100的散热效果。
在本公开提供的再一种实施方式中，单体电池100、的表面积S与能量E比值满足250≤S/E≤400。在该比值下，依然可以得到长度较长，厚度较薄的单体电池100。同样，该比值可以通过上述长度较长，厚度较薄的单体电池100实现，也可以通过其他尺寸的调整实现。通过控制单体电池100的表面积S与能量E的比值，可以保证单体电池100具有一定能量E的同时，其表面积S能够满足其散热需求。
一些实施例中，上述单体电池100可以为金属外壳方形电池，也就是说，单体电池100的外壳由金属材料制成，金属的导热性能更好，从而能够进一步地提高单体电池100的散热效率，优化散热效果。在本公开提供的另一种实施方式中，单体电池100可以为软包电池，软包电池是指在液态锂离子电池套上一层聚合物外壳，在结构上采用铝塑膜包装，当发生安全隐患的情况下，软包电池会鼓气裂开，而不会发生爆炸，从而提高单体电池100的安全性能。
如图6和图7所示，回到容纳装置200的具体结构，以多个容纳区构成十字形的实施例为例，在本公开提供的一种实施方式中，容纳装置200还包括沿不同于第一方向A1的第二方向A2设置的第三边框203和第四边框204，两侧区222的第一边框201和第二边框202远离中心区221的一端通过第三边框203连接，两侧区222的第一边框201和第二边框202靠近中心区221的一端通过第四边框204分别与中心区221的第一边框201和第二边框202连接，两侧区222中的单体电池100沿第二方向A2排布在第三边框203和第四边框204之间，中心区221中的单体电池100沿第二方向A2排布在第四边框204之间。可选地，第一边框201和第二边框202与第三边框203和第四边框204垂直并连接。
需要注意的是，容纳装置200无论是单独生产的用于容纳并安装单体电池100的车用托盘，还是与电动车的底盘一体成型的腔体300，其形状和结构大致相同，车用托盘与单体电池100之间的尺寸关系，也同样可用于腔体300与单体电池100。
在一些实施例中，如图3至图12所示，第三边框203可以向邻近第三边框203设置的单体电池100施加朝向两侧区222内的作用力，第四边框204可以向邻近第四边框204设置的单体电池100施加朝向中心区221内的作用力。以使多个单体电池100能够紧密地沿第二方向A2排布，多个单体电池100之间能够相互贴合。此外，第三边框203和第四边框204可以在第二方向A2上对多个单体电池100进行限位，特别是当单体电池100发生少量膨胀时，可以对单体电池100起到缓冲和提供向内压力的作用，防止单体电池100膨胀量和变形量过大。特别是当单体电池100设置有防爆阀103和电流中断装置装置(CID)时，通过第三边框203和第四边框204可以有效地限制单体电池100膨胀，使得当单体电池100在发生故障并膨胀时时，其内部能够具有足够的气压冲破防爆阀103或电流中断装置装置(CID)内的翻转片，从而使单体电池100短路，保证单体电池100的安全，防止单体电池100爆炸。
在一些实施方式中，单体电池100朝向第一边框201的第一端设置有防爆阀103，第一边框201内部设置有排气通道220，第一边框201上与每个单体电池100的防爆阀103对应的位置均设置有进气口219，进气口219与排气通道220连通，容纳装置200上设置有与排气通道220连通的排气孔；和/或单体电池100朝向第二边框202的第二端设置有防爆阀103，第二边框202内部设置有排气通道220，第二边框202上与每个单体电池100的防爆阀103对应的位置均设置有进气口219，进气口219与排气通道220连通，容纳装置200上设置有与排气通道220连通的排气孔。在其他实施方式中，如图12所示，进气口219也可以形成在第一边框201和下文即将提及的第一端板205上，和/或第二边框202和下文即将提及的第二端板206上。
在现有技术中，在单体电池的使用过程中，如果其内部的气压增大到一定程度，则防爆阀开启，单体电池内部的火焰、烟雾或气体会通过防爆阀排出，该火焰、烟雾或气体会聚集在动力电池包的内部，若无法及时排出，则会对单体电池造成二次伤害。然而在本公开中，由于第一边框201和/或第二边框202上设置有与单体电池100的防爆阀103对应的进气口219，且第一边框201和/或第二边框202内部设置有排气通道220，当单体电池100内部气压增大时，其防爆阀103开启，其内部的火焰、烟雾或气体等将直接通过进气口219进入第一边框201和/或第二边框202内的排气通道220，并通过排气孔排出第一边框201和或第二边框202，例如，通过排气孔排到大气中，这样，该火焰、烟雾或气体便不会聚集在容纳装置200内部，从而避免火焰、烟雾或气体对单体电池100造成二次伤害。
此外，可选地，多个单体电池100也可以先组装成至少一个电池模组400后再安装到容纳装置200中。这样基于本公开的技术构思，通过电池模组400的外部结构和第一边框201、第二边框202的配合关系同样能够实现本公开的技术效果。
例如，在第一种实施方式中，在每个容纳区中，多个单体电池100中的至少部分单体电池100的第一端与第一边框201之间设置有第一端板205，多个单体电池100中的至少部分单体电池100的第二端与第二边框202之间设置有第二端板206，至少部分单体电池100的第一端通过第一端板205支撑在第一边框201，至少部分单体电池100的第二端通过第二端板206支撑在第二边框202；第一端板205、第二端板206和至少部分单体电池100组成电池模组400。
具体地，在每个容纳区中，第一端板205和第二端板206可以为一个，第一端板205、第二端板206、和多个单体电池100组成一个电池模组400，单体电池100的第一端和第二端可以通过第一端板205和第二端板206分别支撑和/或固定在第一边框201和第二边框202上。第一端板205和第二端板206也可以为多个，多个第一端板205、第二端板206、单体电池100组成多个电池模组400，每个电池模组400通过对应的第一端板205和第二端板206支撑在第一边框201和第二边框202上。换言之，作为一种可选地实施方式，沿不同于第一方向A1的第二方向A2，每个容纳区中的电池模组400可以至少为两个。在本公开中，对第一端板205、第二端板206的数量，即，电池模组400的数量不作限制。
在第二种实施方式中，每个容纳区中，多个单体电池100中至少部分单体电池100的下方还可以设置有模组底板209，模组底板209连接在第一端板205和第二端板206之间，模组底板209、第一端板205、第二端板206与至少部分单体电池100组成电池模组400。换言之，至少部分多个单体电池100下方设置有模组底板209，以支撑单体电池100，模组底板209与第一端板205连接，模组底板209与第二端板206连接；模组底板209、第一端板205、第二端板206与至少部分多个单体电池100组成电池模组400。模组底板209可以为一个，也可以为多个。对于每个容纳区中布置有多个电池模组400的实施例而言，相邻两个电池模组400的模组底板209可以相互连接，或者一体成型为一个模组底板209。或者，多个容纳区中的模组底板209一体成型为一个模组底板209，例如，对于多个容纳区构成十字型结构的实施例而言，模组底板209可以为十字形。
在第三种实施方式中，多个单体电池100中至少部分单体电池100的上方还可以设置有模组顶板210，模组顶板210连接在第一端板205和第二端板206之间，模组顶板210、模组底板209、第一端板205、第二端板206与至少部分单体电池100组成电池模组400。这样，单体电池100位于模组顶板210和模组底板209之间，模组顶板210和模组底板209可以防止单体电池100上下窜动，增加了单体电池100的稳定性。模组顶板210可以为一个，也可以为多个。对于每个容纳区中布置有多个电池模组400的实施例而言，相邻两个电池模组400的模组顶板210可以相互连接，或者一体成型为一个模组顶板210。或者，多个容纳区中的模组顶板210一体成型为一个模组顶板210，例如，对于多个容纳区构成十字型结构的实施例而言，模组顶板210可以为十字形。
在第四种实施方式中，在每个容纳区中，第一端板205和所述第二端板206之间还可以设置有相对的第一侧板207和第二侧板208，第一端板205、第二端板206、第一侧板207、第二侧板208、模组顶板210、模组底板209和至少部分单体电池100组成电池模组400。例如，以多个容纳区构成十字型结构的实施例为例，中心区221内的第一侧板207可以靠近其中一个第四边框204，中心区221内的第二侧板208可以靠近另一个第四边框204，两侧区222内的第一侧板207可以靠近第三边框203，两侧区222内的第二侧板208可以靠近第四边框204，也就是说，中心区221的第一侧板207可以与两侧区222的第二侧板208相邻。第一侧板207和第二侧板208可以支撑和/或固定在第一边框201和第二边框202上，也可以固定在模组底板209上。
在第五种实施方式中，在每个容纳区中，多个单体电池100中至少部分单体电池100的下方设置有模组底板209，至少部分单体电通过模组底板209支撑在第一边框201和第二边框202上；模组底板209与至少部分单体电池100组成电池模组400。这里，模组底板209主要用于遮挡单体电池100的底部，单体电池100的底部可以与模组底板209接触，也可以与模组底板209间隔设置，以在模组底板209与单体电池100之间布置隔热层215或保温层。在该实施方式中，多个单体电池100通过模组底板209支撑在第一边框201和第二边框202上，简化了电池模组400的结构，利于实现动力电池包的轻量化。
在上述实施例中，第一端板205和第二端板206，或者，模组底板209可以通过多种实施方式支撑在第一边框201和第二边框202上，对此本公开不作限制，例如，通过紧固件可拆卸地紧固在第一边框201和第二边框202上；或者通过焊接的方式与第一边框201和第二边框202固定；或者通过点胶的方式与第一边框201和第二边框202连接；或者直接放置在第一边框201和第二边框202上，被第一边框201和第二边框202支撑。
对于单体电池100通过电池模组400设置在容纳装置200中的实施例而言，动力电池包沿第三方向A3布置有多层电池模组400。这样，可以进一步地提高容纳装置200的体积利用率，进而提高动力电池包的续航能力。可选地，沿第三方向A3叠置的电池模组400，可以是两端与第一边框201和第二边框202配合的电池模组400，也可以是直接放置在下一层电池模组400顶部而不与第一边框201和第二边框202配合支撑或连接。
需要注意的是，容纳装置200无论是单独生产的用于容纳并安装单体电池100的车用托盘，还是与电动车的底盘一体成型的腔体300，其形状和结构大致相同，上文提到的第一端板205、第二端板206、第一侧板207、第二侧板208等安装在车用托盘中的结构同样适用于腔体300。
在上述实施例中，对于电池模组400中包括有模组底板209的实施例而言，如图12所示，模组底板209与单体电池100之间可以设置有隔热层215，以隔绝单体电池100与外界的热量传递，实现单体电池100保温的功能，并避免容纳装置200外的外部环境与容纳装置200内的单体电池100之间发生热干扰的现象。可选地，隔热层215可以为具有隔热、保温功能的材料制成，例如，由保温棉制成。
对于电池模组400中包括有模组顶板210的实施例而言，模组顶板210与单体电池100之间可以设置导热板216，以利于单体电池100散热，并保证多个单体电池100之间的温度差不会过大。导热板216可以由导热性好的材料制成，例如，导热板216可以有导热系数高的铜或铝等材料制成。
在一种实施方式中，上述模组顶板210为内部设置有冷却结构的液冷板217，液冷板217内部设置有冷却液，从而通过冷却液来实现对单体电池100的降温，使单体电池100能够处于适宜的工作温度。由于液冷板217与单体电池100之间设置有导热板216，在通过冷却液对单体电池100进行冷却时，液冷板217各位置处的温差可以通过导热板216进行均衡，从而将多个单体电池100之间的温度差控制在1℃以内。
为提高液冷板217的冷却效果，可以在液冷板217的上游设置气液分离器，由于液冷板217中的冷却液可能来自于车辆其他热管理回路，冷却液可能为气态和液态混合的冷却液，使气液混合的冷却液通过气液分离器进行气液分离后，可以保证纯液相的冷却液进入液冷板217对单体电池100进行冷却，保证冷却效果。
在另一种实施方式中，单体电池100的冷却还可以通过冷媒进行冷却，模组顶板210为内部设置有冷却结构的直冷板218，直冷板218内部设置有冷媒，该冷媒可以为经由车辆空调系统进行散热降温后的冷媒，低温冷媒可以有效地吸收单体电池100的热量，使单体电池100的温度始终保持在适宜的温度值。
此外，回到容纳装置200的具体结构上，为使第一边框201和第二边框202能够对单体电池100提供支撑力，在本公开提供的一种实施方式中，如图9、图11、图12所示，在每个容纳区中，第一边框201设置有第一支撑台阶211，第二边框202设置有第二支撑台阶212；每个单体电池100的第一端支撑在对应的第一支撑台阶211上，每个单体电池100的第二端支撑在对应的第二支撑台阶212上。可选地，第一支撑台阶211可以从第一边框201的底部向内凸出，第二支撑台阶212可以从第二边框202的底部向内凸出。与现有技术中通过容纳装置中的底板来支撑单体电池的技术方案相比，在本公开中，通过设置在第一边框201和第二边框202上的第一支撑台阶211和第二支撑台阶212来支撑单体电池100，可以简化本公开提供的容纳装置200的结构，并减轻容纳装置200的重量。可选地，第一支撑台阶211和第二支撑台阶212上可以设置绝缘板，绝缘板位于单体电池100与第一支撑台阶211和第二支撑台阶212之间。
一些实施例中，第一边框201上还设置有第一固定部213，第二边框202上还设置有第二固定部214，每个单体电池100的第一端固定在第一固定部213上，每个单体电池100的第二端固定在第二固定部214。可选地，该第一固定部213可以是设置在第一边框201上的第三支撑台阶，第三支撑台阶位于第一支撑台阶211的上方，该第二固定部214可以是设置在第二边框202上的第四支撑台阶，第四支撑台阶位于第二支撑台阶212的上方。电池的第一端和第二端可以通过紧固件与第一固定部213和第二固定部214固定；或者焊接在第一固定部213和第二固定部214上。
对于单体电池100是通过电池模组400安装在电容纳装置200中，且电池模组400包括邻近第一边框201设置的第一端板205，且邻近第二边框202设置的第二端板206的实施例而言，第一端板205可以的底部可以支撑在第一支撑台阶211上，第一端板205的顶部或侧壁可以固定在第一固定部213上；第二端板206的底部可以支撑在第二支撑台阶212上，第二端板206的顶部或侧壁可以固定在第二固定部214上。
当本公开提供的动力电池包布置在电动车上时，作为一种实施方式中，上文提及的第一方向A1可以为车身的宽度方向，即，车辆的左右方向，第二方向A2可以为车辆的车身长度方向，即，车辆的前后方向，这样，由于单体电池100沿第一方向A1延伸，单体电池100在容纳装置200中起到横向加强梁的作用。在本公开提供的另一种实施方式中，上文提及的第一方向A1可以为车辆的车身长度方向，即，车辆的前后方向，第二方向A2可以为车身的宽度方向，即，车辆的左右方向，这样，由于单体电池100沿第一方向A1延伸，单体电池100在容纳装置200中起到纵向加强梁的作用。
根据本公开的另一个方面，提供一种储能装置，该储能装置包括上述的动力电池包。该储能装置不仅可以用于乘用车，还可以用于商用车、特种车、轮船、备用电源(dps、ups)、电动自行车、电动摩托车、电动滑板车等需要使用单体电池100为其提供电能的装置上。
根据本公开的再一个方面，提供一种电动车，该电动车包括上述的动力电池包，该电动车上形成有至少一个上述的容纳装置200200，该容纳装置200200为一体成型在电动车上的上文提及的腔体300300。
根据本公开的再一个方面，提供一种电动车，该电动车包括上述的动力电池包。可选地，该动力电池包中的容纳装置200为单独生产的用于容纳并安装单体电池100的车用托盘。
这里，电动车可以包括商用车、特种车、电动自行车、电动摩托车、电动滑板车等需要使用动力电池包为其提供电能，以驱动其行驶的电动车。
作为一种实施方式，动力电池包设置在电动车的底部，容纳装置200与电动车的底盘固定连接。由于电动车底盘处的安装空间较大，将动力电池包设置在电动车的底盘处，可以尽可能地提高单体电池100的数量，从而提高电动车的续航能力。这里，设置在电动车底部的动力电池包可以为一个也可以为多个。
可选地，电动车包括设置在电动车底部的一个动力电池包，容纳装置200与电动车的底盘固定连接，多个单体电池100沿不同于第一方向A1的第二方向A2排布，第一方向A1为电动车的车身宽度方向，第二方向A2为电动车的车身长度方向。
可选地，电动车可以包括多个设置在电动车底部的动力电池包，多个动力电池包的形状和尺寸可以相同，也可以不同，具体地，每个动力电池包可以根据电动车底盘的形状及尺寸进行调整。
一些实施例中，多个容纳区包括中心区221和位于中心区221相对两侧的两侧区222，中心区221的第一边框201和第二边框202的间距大于两侧区222的第一边框201和第二边框202的间距，以使容纳区呈十字形结构，两侧区222沿第二方向A2的外侧与电动车的车轮区域对应。
可选地，中心区221在第一方向A1的宽度L3与车身宽度W的比值满足：50％≤L3/W≤80％，该比值可以通过沿车身的宽度方向仅设置一个容纳装置200实现。通常，对于多数车辆而言，车身宽度为500mm-2000mm，例如，500mm、1600mm、1800mm、2000mm,车身长度为500mm-5000mm，对于乘用车而言,乘用车的宽度通常为500mm-1800mm，车身的长度为500mm-4000mm。
在本公开提供的一种示例性实施方式中，中心区221内的单体电池100在第一方向A1上的长度L4车身宽度W的比值满足：40％≤L4/W≤70％。在考虑容纳装置200的第一边框201和第二边框202的厚度的情况下，当单体电池100100的在第一方向A1上的长度L4与车身宽度W的比值满足：40％≤L4/W≤70％时，可以沿车身的宽度方向仅设置一个单体电池100100实现。在其他可能的实施方式中，满足这样的尺寸要求的情况下，可以在长度方向上设置多个电池模组400或多个单体电池100来实现。作为一种实施方式，单体电池100100在第一方向A1上的长度L4为500mm-1000mm。
需要说明的是，本发明中的一些实施例中，虽然公开了一个单体电池100的两端分别与第一边框201和第二边框202配合支撑的方案，但是在实际生产过程中，有可能出现无法制作与车身宽度相配合的长度尺寸的单体电池100；也即是说，单体电池100因为某些原因，无法被加工成我们想要的长度。因为，电动车对单体电池100的电压平台是有要求的，而在固定的材料体系下，要达到一定的电压平台，其所需单体电池100的体积是一定的；这就使得，如果增加单体电池100的长度，就会减小其厚度或者宽度。而另一方面，要保证整个电池的表面积，以提高散热功能，在此前提下，无法通过降低单体电池100的宽度(高度)来增加单体电池100的长度；同时，在车体上，其高度空间利用也是有限的，为了最大程度降低影响，一般对单体电池100的宽度(高度)不做调整。因此，只能改变单体电池100沿第一方向A1的长度和第二方向A2的厚度来改变整个单体电池100的表面积；所以，若想要增加长度，大概率会从减小厚度的角度考虑。而实际上，单体电池100因为内部需要加入电芯及相关材料，其厚度的变化是有一个最小极限值的；这就使得，单体电池100的长度因受厚度以的极限值影响，第一方向A1上的长度改变能力，也是有限的，并不能无限的增加单体电池100的长度。
因此，在一些实施例中，会通过在第一方向A1设置两个单体电池100来解决上述问题。例如，原沿第一方向A1设置一个单体电池100的方案中，单体电池100沿第一方向A1的长度为1000mm，那么，使用此方案后，在第一方向A1上设置两个单体电池100，每个单体电池100的长度大概是450mm左右。之所以少于1000mm的一半，是因为中间需要添加安装位。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (47)

1.一种动力电池包，其特征在于，包括容纳装置(200)和设置在所述容纳装置(200)内的多个单体电池(100)，所述容纳装置(200)具有多个容纳区，每个容纳区分别具有沿第一方向(A1)相对设置的第一边框(201)和第二边框(202)、以及设置在所述第一边框(201)和所述第二边框(202)之间的所述单体电池(100)，在不同的所述容纳区之间，所述第一边框(201)和第二边框(202)的沿所述第一方向(A1)的间距不同，每个单体电池(100)包括相对的第一端和第二端，每个单体电池(100)的所述第一端与第二端之间的距离和对应的第一边框(201)和第二边框(202)之间的距离相配合。
2.根据权利要求1所述的力电池包，其特征在于，每个单体电池(100)的所述第一端支撑在对应的第一边框(201)上，每个单体电池(100)的所述第二端支撑在对应的第二边框(202)上。
3.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述单体电池(100)的长度方向与所述第一边框(201)和第二边框(202)垂直，在每个容纳区中，所述单体电池(100)的所述第一端与所述第二端之间的距离为L1，所述第一边框(201)的内表面与所述第二边框(202)的内表面之间的距离为L2，其中满足L1/L2≥50％。
4.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述多个容纳区包括中心区(221)和位于所述中心区(221)相对两侧的两侧区(222)，所述中心区(221)的第一边框(201)和第二边框(202)的间距大于所述两侧区(222)的第一边框(201)和第二边框(202)的间距，以使所述多个容纳区构成十字形结构。
5.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述多个容纳区包括第一区和位于所述第一区一侧的第二区，所述第一区的第一边框(201)和第二边框(202)的间距大于所述第二区的第一边框(201)和第二边框(202)的间距，以使所述多个容纳区构成T形结构。
6.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，不同的所述容纳区中的所述单体电池(100)的体积和/或容量相同。
7.根据权利要求6所述的动力电池包，其特征在于，所述单体电池(100)为长方体结构的方形电池，并具有长度(L)、厚度(D)和介于所述长度(L)和厚度(D)之间的高度(H)，每个所述单体电池(100)侧立放置，每个所述单体电池(100)的长度方向为所述第一方向(A1)，厚度方向为第二方向(A2)，高度方向为第三方向(A3)，不同的所述容纳区中的所述单体电池(100)的所述高度(H)相同，所述长度(L)和所述厚度(D)的比值互为倒数。
8.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述容纳装置(200)为车用托盘。
9.根据权利要求8所述的动力电池包，其特征在于，所述单体电池(100)沿所述第一方向(A1)的长度为500mm-1000mm。
10.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述容纳装置(200)形成在电动车上。
11.根据权利要求10所述的动力电池包，其特征在于，所述容纳装置(200)为向下凹陷的腔体(300)。
12.根据权利要求11所述的动力电池包，其特征在于，所述腔体(300)包括相对的第一侧壁(301)和第二侧壁(302)，所述第一边框(201)为所述腔体(300)的所述第一侧壁(301)及所述第一侧壁(301)的延伸部，所述第二边框(202)为所述腔体(300)的所述第二侧壁(302)及所述第二侧壁(302)的延伸部。
13.根据权利要求12所述的动力电池包，其特征在于，所述第一侧壁(301)的延伸部和所述第二侧壁(302)的延伸部形成所述腔体(300)的底部(303)。
14.根据权利要求3所述的动力电池包，其特征在于，满足80％≤L1/L2≤97％。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的动力电池包，其特征在于，所述多个单体电池(100)沿不同于所述第一方向(A1)的第二方向(A2)排布。
16.根据权利要求15所述的动力电池包，其特征在于，所述动力电池包沿第三方向(A3)布置有多层所述多个单体电池(100)，每层中的所述多个单体电池(100)均位于所述第一边框(201)和第二边框(202)之间。
17.根据权利要求1-14中任一项所述的动力电池包，其特征在于，每个单体电池(100)以所述第一方向(A1)为长度方向设置。
18.根据权利要求4-14中任一项所述的动力电池包，其特征在于，所述容纳装置(200)还包括沿不同于所述第一方向(A1)的第二方向(A2)设置的第三边框(203)和第四边框(204)，所述两侧区(222)的第一边框(201)和第二边框(202)远离所述中心区(221)的一端通过所述第三边框(203)连接，所述两侧区(222)的第一边框(201)和第二边框(202)靠近所述中心区(221)的一端通过所述第四边框(204)分别与所述中心区(221)的第一边框(201)和第二边框(202)连接，所述两侧区(222)中的单体电池(100)沿第二方向(A2)排布在所述第三边框(203)和第四边框(204)之间，所述中心区(221)中的单体电池(100)沿第二方向(A2)排布在所述第四边框(204)之间。
19.根据权利要求18所述的动力电池包，其特征在于，所述第三边框(203)向邻近所述第三边框(203)设置的所述单体电池(100)施加朝向所述两侧区(222)内的作用力，所述第四边框(204)向邻近所述第四边框(204)设置的所述单体电池(100)施加朝向所述中心区(221)内的作用力。
20.根据权利要求1-14中任一项所述的动力电池包，其特征在于，每个单体电池(100)的所述第一端固定在对应的第一边框(201)上，每个单体电池(100)的所述第二端固定在对应的第二边框(202)上。
21.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，在每个容纳区中，所述多个单体电池(100)中的至少部分单体电池(100)的第一端与所述第一边框(201)之间设置有第一端板(205)，所述多个单体电池(100)中的至少部分单体电池(100)的第二端与所述第二边框(202)之间设置有第二端板(206)，所述至少部分单体电池(100)的第一端通过所述第一端板(205)支撑在所述第一边框(201)，所述至少部分单体电池(100)的第二端通过所述第二端板(206)支撑在所述第二边框(202)；所述第一端板(205)、所述第二端板(206)和所述至少部分单体电池(100)组成电池模组(400)。
22.根据权利要求21所述的动力电池包，其特征在于，在每个容纳区中，所述多个单体电池(100)中至少部分单体电池(100)的下方设置有模组底板(209)，所述模组底板(209)连接在所述第一端板(205)和第二端板(206)之间，所述模组底板(209)、所述第一端板(205)、所述第二端板(206)与所述至少部分单体电池(100)组成所述电池模组(400)。
23.根据权利要求22所述的动力电池包，其特征在于，在每个容纳区中，所述多个单体电池(100)中至少部分单体电池(100)的上方设置有模组顶板(210)，所述模组顶板(210)连接在所述第一端板(205)和第二端板(206)之间，所述模组顶板(210)、所述模组底板(209)、所述第一端板(205)、所述第二端板(206)与所述至少部分单体电池(100)组成所述电池模组(400)。
24.根据权利要求23所述的动力电池包，其特征在于，在每个容纳区中，所述第一端板(205)和所述第二端板(206)之间设置有相对的第一侧板(207)和第二侧板(208)，所述第一端板(205)、第二端板(206)、第一侧板(207)、第二侧板(208)、模组顶板(210)、模组底板(209)和所述至少部分单体电池(100)组成所述电池模组(400)。
25.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，在每个容纳区中，所述多个单体电池(100)中至少部分单体电池(100)的下方设置有模组底板(209)，所述至少部分单体电通过所述模组底板(209)支撑在所述第一边框(201)和第二边框(202)上；所述模组底板(209)与所述至少部分单体电池(100)组成电池模组(400)。
26.根据权利要求21-25中任一项所述的动力电池包，其特征在于，沿不同于所述第一方向(A1)的第二方向(A2)，每个容纳区中的所述电池模组(400)至少为两个。
27.根据权利要求21-25中任一项所述的动力电池包，其特征在于，所述动力电池包沿第三方向(A3)布置有多层所述电池模组(400)。
28.根据权利要求15所述的动力电池包，其特征在于，所述单体电池(100)为长方体结构的方形电池，并具有长度(L)、厚度(D)和介于所述长度(L)和厚度(D)之间的高度(H)，每个所述单体电池(100)侧立放置，每个所述单体电池(100)的长度方向为所述第一方向(A1)，厚度方向为第二方向(A2)，高度方向为第三方向(A3)，每个容纳区中的相邻两个所述单体电池(100)通过大面对大面的方式排布。
29.根据权利要求28所述的动力电池包，其特征在于，所述单体电池(100)的长度(L)和厚度(D)的比值满足50≤L/D≤70。
30.根据权利要求28所述的动力电池包，其特征在于，所述单体电池(100)的表面积(S)与体积(V)的比值满足0.15≤S/V≤0.2。
31.根据权利要求28所述的动力电池包，其特征在于，所述单体电池(100)的表面积(S)与能量(E)的比值满足250≤S/E≤400。
32.根据权利要求1-14中任一项所述的动力电池包，其特征在于，在每个容纳区中，所述第一边框(201)设置有第一支撑台阶(211)，所述第二边框(202)设置有第二支撑台阶(212)；每个单体电池(100)的所述第一端支撑在对应的第一支撑台阶(211)上，每个单体电池(100)的所述第二端支撑在对应的第二支撑台阶(212)上。
33.根据权利要求32所述的动力电池包，其特征在于，所述第一边框(201)设置有第一固定部(213)，所述第二边框(202)设置有第二固定部(214)；每个单体电池(100)的所述第一端固定在所述第一固定部(213)上，每个单体电池(100)的所述第二端固定在所述第二固定部(214)上。
34.根据权利要求1-14中任一项所述的动力电池包，其特征在于，所述单体电池(100)为金属外壳方形电池。
35.根据权利要求22-25中任一项所述的动力电池包，其特征在于，所述模组底板与所述单体电池(100)之间设置有隔热层(215)。
36.根据权利要求23或24所述的动力电池包，其特征在于，所述模组顶板(210)与所述单体电池(100)之间设置有导热板(216)。
37.根据权利要求36所述的动力电池包，其特征在于，所述模组顶板(210)为内部设置有冷却结构的液冷板(217)或直冷板(218)。
38.根据权利要求1-14中任一项所述的动力电池包，其特征在于，所述单体电池(100)的第一电极(101)由所述单体电池(100)朝向所述第一边框(201)的所述第一端引出，所述单体电池(100)的第二电极(102)由所述单体电池(100)朝向所述第二边框(202)的所述第二端引出。
39.根据权利要求1-14中任一项所述的动力电池包，其特征在于，所述单体电池(100)朝向所述第一边框(201)的所述第一端设置有防爆阀(103)，所述第一边框(201)内部设置有排气通道(220)，所述第一边框(201)上与每个单体电池(100)的所述防爆阀(103)对应的位置均设置有进气口(219)，所述进气口(219)与所述排气通道(220)连通，所述容纳装置(200)上设置有与所述排气通道(220)连通的排气孔；和/或所述单体电池(100)朝向所述第二边框(202)的所述第二端设置有防爆阀(103)，所述第二边框(202)内部设置有排气通道(220)，所述第二边框(202)上与每个单体电池(100)的所述防爆阀(103)对应的位置均设置有进气口(219)，所述进气口(219)与所述排气通道(220)连通，所述容纳装置(200)上设置有与所述排气通道(220)连通的排气孔。
40.根据权利要求15所述的动力电池包，其特征在于，所述第一方向(A1)为车身宽度方向，所述第二方向(A2)为车身长度方向；或者，所述第一方向(A1)为车身长度方向，所述第二方向(A2)为车身宽度方向。
41.一种电动车，其特征在于，所述电动车包括权利要求1-40中任一项所述的动力电池包。
42.根据权利要求41所述的电动车，其特征在于，所述动力电池包设置在所述电动车的底部，所述容纳装置(200)与所述电动车的底盘固定连接。
43.根据权利要求41或42所述的电动车，其特征在于，所述电动车包括设置在所述电动车底部的一个动力电池包，所述容纳装置(200)与所述电动车的底盘固定连接，所述多个单体电池(100)沿不同于所述第一方向(A1)的第二方向(A2)排布，所述第一方向(A1)为所述电动车的车身宽度方向，所述第二方向(A2)为所述电动车的车身长度方向。
44.根据权利要求43所述的电动车，其特征在于，所述多个容纳区包括中心区(221)和位于所述中心区(221)相对两侧的两侧区(222)，所述中心区(221)的第一边框(201)和第二边框(202)的间距大于所述两侧区(222)的第一边框(201)和第二边框(202)的间距，以使所述容纳区呈十字形结构，所述两侧区(222)沿所述第二方向(A2)的外侧与所述电动车的车轮区域对应。
45.根据权利要求44所述的电动车，其特征在于，所述中心区(221)在所述第一方向(A1)的宽度(L3)与车身宽度(W)的比值满足：50％≤L3/W≤80％。
46.根据权利要求44所述的电动车，其特征在于，所述中心区(221)内的单体电池(100)在所述第一方向(A1)上的长度(L4)车身宽度(W)的比值满足：40％≤L4/W≤70％。
47.一种储能装置，其特征在于，所述储能装置包括权利要求1-40中任意一项所述的动力电池包。
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