CN111430604A - 用于车辆的电池包以及具有其的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于车辆的电池包以及具有其的车辆，所述电池包，包括：壳体、电芯组件，壳体内限定出容纳空间；电芯组件包括：依次堆叠的多个电芯单体、设置在相邻的电芯单体之间的绝缘纸以及位于最外端的两个电芯单体外的绝缘板；其中电芯组件直接安装到容纳空间内。由此，一方面，电芯组件相较现有的电池模组，无需设置模组端板等部件，在降低成本的同时，使电芯组件的空间占用更小，单位体积内能够布置的电芯单体的数量更多，使电池包的能量密度更大；另一方面，通过绝缘纸将相邻的电芯单体间隔开，通过绝缘板将电芯组件与壳体间隔开，可以提高电池包的使用安全性，同时绝缘板可以吸收一定量的电芯单体膨胀，延长电池包的使用寿命。

Description

用于车辆的电池包以及具有其的车辆
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种用于车辆的电池包以及具有其的车辆。
背景技术
相关技术中，随着电动车辆的不断发展，对电池包的能量密度和成本均提出了更高的要求。
然而，现有技术中，电池包，包括：壳体、设置在壳体内的电池模组、BDU、BMS主控板以及BMS从控板等组件，电池模组的体积较大，且零部件较多，不仅成本较高，且会降低电池包的能量密度。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于车辆的电池包，所述电池包的成本更低、能量密度更高。
本发明还提出了一种具有上述电池包的车辆。
根据本发明第一方面实施例的用于车辆的电池包，包括：壳体、电芯组件，所述壳体内限定出容纳空间；所述电芯组件包括：依次堆叠的多个电芯单体、设置在相邻的所述电芯单体之间的绝缘纸以及位于最外端的两个电芯单体外的绝缘板；其中所述电芯组件直接安装到所述容纳空间内。
根据本发明实施例的电池包，采用上述电芯组件，一方面，电芯组件相较现有的电池模组，无需设置模组端板等部件，在降低成本的同时，使电芯组件的空间占用更小，单位体积内能够布置的电芯单体的数量更多，使电池包的能量密度更大、续航里程更长；另一方面，通过绝缘纸将相邻的电芯单体间隔开，通过绝缘板将电芯组件与壳体间隔开，可以提高电池包的使用安全性，同时绝缘板可以吸收一定量的电芯单体膨胀，延长电池包的使用寿命。
根据本发明的一些实施例，所述壳体包括：上壳体和下壳体，所述容纳空间包括：第一容纳空间和第二容纳空间，所述第一容纳空间适于容纳所述电芯组件，所述第二容纳空间适于容纳所述电池包的电气元件。
在一些实施例中，所述第一容纳空间的厚度大于所述第二容纳空间的厚度。
根据本发明的一些实施例，所述下壳体包括：侧板、托板和底板，所述托板适于承载所述电芯组件，所述底板适于承载所述电气元件，所述侧板位于所述托板和所述底板的周向边沿上。
进一步地，所述侧板包括：前侧板、左侧板、右侧板和后侧板，所述左侧板、右侧板以及后侧板上设置有朝向所述第一容纳空间延伸的安装凸台，所述托板焊接在所述安装凸台上；所述左侧板与所述右侧板之间设置有第一横梁，所述第一横梁位于所述第一容纳空间和所述第二容纳空间之间。。
进一步地，所述电池包还包括：冷却件安装板，所述冷却件安装板与所述托板之间限定出冷却空间，所述冷却空间内可选择地安装有冷却组件。
可选地，所述冷却组件包括：导热板、散热管以及与所述散热管导通的汇流管，所述导热板设置在所述托板与所述散热管之间，多个所述散热管的一端与一个汇流管连通，另一端与另一个汇流管连通；所述冷却组件与所述冷却件安装板之间还设置有支撑件。
进一步地，所述第一横梁包括自下向上依次延伸的第一台阶面、第二台阶面和第三台阶面，所述第三台阶面与所述底板的下表面平齐，所述第二台阶面适于与所述冷却件安装板连接以夹紧所述支撑件，所述第一台阶面适于固定所述托板。
在一些实施例中，所述托板还包括：位于所述托板的宽度方向两端的夹板以及夹板两侧的限位凹槽，所述电芯组件安装在两个所述夹板之间并通过扎带拉紧。
根据本发明第二方面实施例的电动车辆包括：上述实施例中所述的用于车辆的电池包。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的电池包的一个分解示意图；
图2是根据本发明实施例的电池包的另一个分解示意图(电芯组件、扎带、冷却组件未示出)；
图3是根据本发明实施例的电池包的下壳体的示意图；
图4是根据本发明实施例的电池包的下壳体与第一横梁、第二横梁的配合示意图；
图5是根据本发明实施例的电池包的第一横梁的示意图；
图6是根据本发明实施例的电池包的托板的示意图；
图7是根据本发明实施例的电池包的下壳体与托板的一个角度的立体示意图；
图8是根据本发明实施例的电池包的下壳体与托板配合的另一个角度的立体示意图；
图9是根据本发明实施例的电池包的冷却件安装板与下壳体的配合示意图；
图10是根据本发明实施例的电池包的冷却组件以及支撑件的示意图；
图11是根据本发明实施例的电池包的电芯组件的示意图。
附图标记：
电池包100，
壳体10，侧板11，前侧板111，左侧板112，右侧板113，后侧板114，托板12，夹板121，限位凹槽122，底板13，安装凸台14，
电芯组件20，电芯单体21，绝缘纸22，绝缘板23，
电气元件30，冷却件安装板40，冷却组件50，导热板51，散热管52，汇流管53，第一横梁60，第二横梁70，支撑件80，扎带90，
第一容纳空间a，第二容纳空间b，冷却空间c。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1-图11描述根据本发明实施例的电池包100。
如图1和图11所示，根据本发明实施例的用于车辆的电池包100，包括：壳体10、电芯组件20，壳体10内限定出容纳空间；电芯组件20包括：依次堆叠的多个电芯单体21、设置在相邻的电芯单体21之间的绝缘纸22以及位于最外端的两个电芯单体21外的绝缘板23；其中电芯组件20直接安装到容纳空间内。
具体而言，多个电芯单体21通过绝缘纸22间隔开，且依次堆叠的电芯单体21与位于多个电池单体外端的绝缘板23一同直接安装到壳体10的容纳空间内。
可以理解的是，本实施例的电芯组件20，在电芯单体21的外侧，无需设置模组端板，且相邻的两个电池单体之间的结构更加简单。
根据本发明实施例的电池包100，采用上述电芯组件20，一方面，电芯组件20相较现有的电池模组，无需设置模组端板等部件，在降低成本的同时，使电芯组件20的空间占用更小，单位体积内能够布置的电芯单体21的数量更多，使电池包100的能量密度更大、续航里程更长；另一方面，通过绝缘纸22将相邻的电芯单体21间隔开，通过绝缘板23将电芯组件20与壳体10间隔开，可以提高电池包100的使用安全性，同时绝缘板23可以吸收一定量的电芯单体21膨胀，延长电池包100的使用寿命。
如图1、图4和图8所示，壳体10包括：上壳体和下壳体，容纳空间包括：第一容纳空间a和第二容纳空间b，第一容纳空间a适于容纳电芯组件20，第二容纳空间b适于容纳电池包100的电气元件30。
由此，将电气元件30(如：BDU、BMS主控板、BMS从控板)固定在第二容纳空间b内，将电芯组件20布置在第一容纳空间a内，在方便电池包100的组装的同时，使电气元件30与发热量较高的电芯组件20间隔开，可以提高电池包100的工作稳定性。
如图4、图7和图9所示，第一容纳空间a的厚度大于第二容纳空间b的厚度。换言之，电气组件的厚度大于电芯组件20的厚度，进而对壳体10进行适形设计，并使壳体10的底面(第一容纳空间a的底面与第二容纳空间b的底面)之间具有高度差，可以充分地利用电池包100内的空间，并使电池包100的空间布置更加紧凑。
如图2和图3所示，下壳体包括：侧板11、托板12和底板13，托板12适于承载电芯组件20，底板13适于承载电气元件30，侧板11位于托板12和底板13的周向边沿上。
具体而言，托板12固定在侧板11上且托板12上可以安装电芯组件20，底板13固定在侧板11上，且底板13上可以安装电气元件30。由此，可以提高电芯组件20以及电气元件30在壳体10内的固定效果。
可以理解的是，底板13位于托板12的斜下方。
在图2所示的具体的实施例中，侧板11包括：前下侧板111、左侧板112、右侧板113和后侧板114，左侧板112、右侧板113以及后侧板114上设置有朝向第一容纳空间a延伸的安装凸台14，托板12焊接在安装凸台14上。
具体而言，前下侧板111与电气元件30适形设计，以使不同规格尺寸的电气元件30均可以设置在第二容纳空间b内，前下侧板111、左侧板112、后侧板114以及右侧板113依次连接，并在左侧板112、右侧板113、后侧板114上设置安装凸台14，以使托板12可以焊接或螺接在安装凸台14上。由此，可以提高托板12在侧板11上的固定效果，使托板12与左侧板112、后侧板114以及右侧板113的配合效果更好，壳体10的结构强度更高。
如图1和图9所示，电池包100还包括：冷却件安装板40，冷却件安装板40与托板12之间限定出冷却空间c，冷却空间c内可选择地安装有冷却组件50。
也就是说，第二容纳空间b的正下方设置有冷却空间c，托板12将第二容纳空间b与冷却空间c间隔开，进而在冷却空间c内可以设置冷却组件50，并在冷却组件50下方设置冷却件安装板40。
这样，通过设置与电芯组件20正对的冷却组件50，并通过冷却组件50有效地吸收托板12的热量，使电芯组件20可以在一个适宜的环境温度下工作，提高电池包100的工作稳定性以及使用安全性，同时通过设置冷却件安装板40，可以避免位于托板12下方的冷却组件50受到剐蹭，延长冷却组件50的使用寿命。
如图4所示，左侧板112与右侧板113之间设置有第一横梁60，第一横梁60位于第一容纳空间a与第二容纳空间b之间。这样，第一横梁60、前下侧板111、一部分左侧板112以及一部分右侧板113限定出第二容纳空间b，第一横梁60、后侧板114、另一部分左侧板112以及另一部分右侧板113限定出第一容纳空间a，以通过间隔开的第一容纳空间a和第二容纳空间b使电芯组件20与电气元件30间隔开，提高电池包100的工作稳定性，避免电气元件30过热。
在图10所示的具体的实施例中，冷却组件50包括：导热板51、散热管52以及与散热管52导通的汇流管53，导热板51设置在托板12与散热管52之间，多个所述散热管52的一端与一个汇流管53连通，另一端与另一个汇流管53连通。
具体而言，导热板51与托板12贴合设置，导热板51下方设置有散热管52，散热管52构造为扁管，且扁管的一端与一个汇流管53连通，另一端与另一个汇流管53连通，以使冷却液有一个汇流管53流入冷却组件50由另一个汇流管53流出冷却组件50。这样，一方面，导热板51与托板12贴合设置，且使导热板51与电芯组件20正对，可以提高冷却组件50的换热效果，对电芯组件20的降温效果更好；另一方面，构造为循环系统的冷却组件50，可以针对性地提高或降低冷却液流速，以根据电池包100的工作情况，调整散热状态，从而满足使用需求。
如图10所示，在一些实施例中，冷却组件50与冷却件安装板40之间还设置有支撑件80。
其中，支撑件80构造为支撑泡棉(发泡材料件)，冷却件安装板40可以压紧支撑件80，在起到固定冷却组件50的技术效果的同时，使冷却组件50与托板12更加贴合，进一步地提高冷却组件50的换热效果。
如图6所示，第一横梁60包括自下向上依次延伸的第一台阶面、第二台阶面和第三台阶面，第三台阶面与底板13的下表面平齐，第二台阶面适于与冷却件安装板40连接以夹紧支撑件80，第一台阶面适于固定托板12。
具体而言，第三台阶面与底板13的下表面平齐，并使冷却件安装板40可拆卸地安装到第二台阶面上，第一台阶面与安装凸台14均适于固定托板12。
这样，托板12在周向上分别与安装凸台14、第一台阶面固定，使托板12在下壳体上的固定稳定性更高，冷却件安装板40与第二台阶面连接的紧固件位于底板13所在的平面的上方，防止紧固件凸出该表面，可以提高电池包100的通过性，进而在电池包100通过位于左侧板112和右侧板113上的安装吊耳安装到车辆的车身上之后，可以避免冷却件安装板40以及位于冷却件安装板40周向上的紧固件出现剐蹭。
参见图1和图4所示，托板12构造为多个，每个托板12上均可以放置多组电芯组件20，相邻的两个托板12之间设置有第二横梁70。由此，可以进一步地提高托板12的固定效果，同时通过设置第二横梁70，在提高下壳体的结构强度的同时，使第一容纳空间a内设置的多组电芯组件20的固定效果均更好。
同时，可以使相邻的两组电芯组件20之间具有足够的间隔，避免电芯组件20之间出现热量堆积。
如图6所示，托板12还包括：位于托板12的宽度方向两端的夹板121以及夹板121两侧的限位凹槽122，电芯组件20安装在两个夹板121之间并通过扎带90拉紧。这样，通过夹板121在电芯组件20的两端夹紧电芯组件20，且夹板121与电芯组件20上的绝缘板23插接配合，方便拆装的同时，还可以有效地吸收电芯单体21的膨胀力，避免电芯单体21过度膨胀。
根据本发明实施例的电动车辆包括：上述实施例中的用于车辆的电池包100。
根据本发明实施例的电动车辆，采用上述电池包100，所具有的技术效果与上述电池包100一致，在这里不再赘述。
下面，对本实施例的电池包100的具体的结构进行详细地说明。
如图1所示，电池包100包括：壳体10、冷却组件50、电气元件30(BDU、BMS从控板、BMS主控板)等。
其中，壳体10由上壳体、下壳体组成，下壳体包括：前下侧板111、左侧板112、后侧板114、右侧板113、底板13以及托板12。前下侧板111、左侧板112、后侧板114以及右侧板113均为型材挤压成型后机加工成型得出，左侧板112、右侧板113、后侧板114上的安装凸台14适于与托板12焊接固定，左侧板112、右侧板113的外侧设置有安装吊耳，安装吊耳适于固定在车辆的底盘上。
前下侧板111包括：第一前下侧板111以及与之连接的第二前下侧板111，第一前下侧板111、第二前下侧板111在前后方向上交错设置，从而在第二容纳空间b内布置电气元件30的同时，预留出了线束布置空间，方便线束走向；第二前下侧板111上设置有高低压线束插接口、防爆阀等部件，方便线束插接的同时，可以提高电池包100的工作稳定性。
后侧板114上设置有供汇流管53穿过的过孔，两个汇流管53均至少部分伸出后侧板114，其中一个汇流管53形成为进液管、另一个汇流管53形成为出液管，以构造出循环冷却液的冷却流路。
第一横梁60和第二横梁70的两端分别固定在左侧板112、右侧板113上，以提高下壳体的结构强度，同时在第一横梁60上设置多个台阶面，以方便托板12、冷却件安装板40的固定。
具体而言，安装凸台14的下表面、第二台阶面位于同一表面，与托板12固定，第三台阶面适于与冷却件安装板40固定连接。
托板12为铝型材挤压成型件，托板12上的夹板121上具有凸起，对应的在电芯组件20的绝缘板23上形成有插槽，凸起与插槽插接配合，相对的两个夹板121之间形成有限位凹槽122，适于固定电芯组件20。
同时，通过托板12将冷却组件50与电芯组件20间隔开，避免冷却组件50与电芯组件20直接接触，在满足散热要求的前提下，可以提高电池包100的工作稳定性。
托板12与冷却件安装板40之间限定出冷却空间c，该冷却空间c的厚度与第一台阶面与第二台阶面的高度差一致，可以获得更大的空间设置冷却组件50，使冷却组件50的装配更加简单、方便。
电芯组件20与托板12安装过程中，需要在夹板121与绝缘板23之间，限位凹槽122内均涂覆过量的导热结构胶，进而通过夹具将电芯组件20安装到托板12上，并在安装过程中，通过夹板121的凹槽进行导向定位，安装完毕后，使至少部分导热结构胶溢出，以使电芯组件20与托板12的固定更加牢固、可靠，且传热效率更高，可以避免电芯单体21之间出现热量堆积。
在电芯组件20与托板12完成固定安装后，通过扎带90在外侧扎紧多个依次堆叠的电芯单体21以及夹板121，以确保夹板121可以承受电芯组件20的膨胀。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于车辆的电池包(100)，其特征在于，包括：
壳体(10)，所述壳体(10)内限定出容纳空间；
电芯组件(20)，所述电芯组件(20)包括：依次堆叠的多个电芯单体(21)、设置在相邻的所述电芯单体(21)之间的绝缘纸(22)以及位于最外端的两个电芯单体(21)外的绝缘板(23)；其中
所述电芯组件(20)直接安装到所述容纳空间内。
2.根据权利要求1用于车辆的电池包(100)，其特征在于，所述壳体(10)包括：上壳体和下壳体，所述容纳空间包括：第一容纳空间(a)和第二容纳空间(b)，所述第一容纳空间(a)适于容纳所述电芯组件(20)，所述第二容纳空间(b)适于容纳所述电池包(100)的电气元件(30)。
3.根据权利要求2用于车辆的电池包(100)，其特征在于，所述第一容纳空间(a)的厚度大于所述第二容纳空间(b)的厚度。
4.根据权利要求2用于车辆的电池包(100)，其特征在于，所述下壳体包括：侧板(11)、托板(12)和底板(13)，所述托板(12)适于承载所述电芯组件(20)，所述底板(13)适于承载所述电气元件(30)，所述侧板(11)位于所述托板(12)和所述底板(13)的周向边沿上。
5.根据权利要求4用于车辆的电池包(100)，其特征在于，所述侧板(11)包括：前下侧板(111)、左侧板(112)、右侧板(113)和后侧板(114)，所述左侧板(112)、右侧板(113)以及后侧板(114)上设置有朝向所述第一容纳空间(a)延伸的安装凸台(14)，所述托板(12)焊接在所述安装凸台(14)上；所述左侧板(112)与所述右侧板(113)之间设置有第一横梁(60)，所述第一横梁(60)位于所述第一容纳空间(a)与所述第二容纳空间(b)之间。
6.根据权利要求4用于车辆的电池包(100)，其特征在于，还包括：冷却件安装板(40)，所述冷却件安装板(40)与所述托板(12)之间限定出冷却空间(c)，所述冷却空间(c)内可选择地安装有冷却组件(50)。
7.根据权利要求6用于车辆的电池包(100)，其特征在于，所述冷却组件(50)包括：导热板(51)、散热管(52)以及与所述散热管(52)导通的汇流管(53)，所述导热板(51)设置在所述托板(12)与所述散热管(52)之间，多个所述散热管(52)的一端与一个汇流管(53)连通，另一端与另一个汇流管(53)连通；所述冷却组件(50)与所述冷却件安装板(40)之间还设置有支撑件(80)。
8.根据权利要求7用于车辆的电池包(100)，其特征在于，所述第一横梁(60)包括自下向上依次延伸的第一台阶面、第二台阶面和第三台阶面，所述第三台阶面与所述底板(13)的下表面平齐，所述第二台阶面适于与所述冷却件安装板(40)连接以夹紧所述支撑件(80)，所述第一台阶面适于固定所述托板(12)。
9.根据权利要求4用于车辆的电池包(100)，其特征在于，所述托板(12)还包括：位于所述托板(12)的宽度方向两端的夹板(121)以及夹板(121)两侧的限位凹槽(122)，所述电芯组件(20)安装在两个所述夹板(121)之间并通过扎带(90)拉紧。
10.一种电动车辆，其特征在于，包括：权利要求1-9中任一项用于车辆的电池包(100)。
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