CN112038517A - 一种mtc动力电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MTC动力电池系统，其技术方案要点是包括一体化车架和并列设置于一体化车架内的若干电池模组，任一所述电池模组包括模组箱体和设置于模组箱体内的电芯组件，所述模组箱体配合一体化车架设有快接连接组件，所述一体化车架的底板上端设有配合模组箱体的滑轨组件，所述一体化车架设有配合任一所述电池模组的第二开口，任一所述的电池模组设有液冷回路组件。本发明将电池模组和一体化车架集成的方法，忽略模组到电池包的集成层级，在保证动力电池系统安全性的基础上，基于现有的制造能力水平，减少了系统的集成层级，降低系统的零部件数量，提升系统的集成效率。

Description

一种MTC动力电池系统

技术领域

本发明涉及电池模组加工技术领域，更具体的说，它涉及一种MTC动力电池系统。

背景技术

随着全球能源危机的不断加深，石油资源的不断枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府和汽车行业普遍认识到节能减排是未来汽车行业技术发展的主攻方向。电动汽车作为汽车行业发展的新一代的交通工具，在节能减排，减少人类对传统化石能源的依赖方面具备传统汽车不可比拟的优势。

对于电动汽车来说，电池系统是核心储能部件，提升电池系统的能量密度能够有效地增加电动汽车的续航里程，而电动汽车的续航里程短一直是制约电动汽车发展的主要因素，开发轻量化的动力电池系统，提升动力电池能量密度是解决该问题的一项有效方法。

常规地，动力电池系统由电芯到整车主要经过3个层级：电芯（Cell）集成到模组（Module），模组（Module）集成到电池包（Pack），电池包（Pack）集成到整车（Car）。随着集成层级的增多，电池系统的能量密度、体积利用率逐渐降低，制造成本也逐渐提升。因此，减少电芯到整车之间的集成层级，是提升系统能量密度、降低系统成本的一种有效手段。

目前，市场上出现电芯直接集成电池包的动力电池系统（CTP）的系统集成方案，忽略了电池系统成组过程中的模组（Module）层级，省去了模组组装环节，减少了系统零部件，提升了系统的能量密度和体积利用率。但是，电芯直接集成系统(CTP)技术对电芯性能（一致性）、系统制造工艺，制造设备、维护能力提出了更高的要求，同时系统对电芯的功能防护也有所降低。如何在现有的制造能力水平下，在不降低动力电池系统的安全水平的前提下，提升动力电池系统的集成化水平，降低系统成本，是本行业内急需解决的一个问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明目的在于提供了一种MTC动力电池系统，将电池模组和一体化车架集成的方法，忽略模组到电池包的集成层级，在保证动力电池系统安全性的基础上，基于现有的制造能力水平，减少了系统的集成层级，降低系统的零部件数量，提升系统的集成效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种MTC动力电池系统，包括一体化车架和并列设置于一体化车架内的若干电池模组，任一所述电池模组包括模组箱体和设置于模组箱体内的电芯组件，所述模组箱体配合一体化车架设有快接连接组件，所述一体化车架的底板上端设有配合模组箱体的滑轨组件，所述一体化车架设有配合任一所述电池模组的第二开口，任一所述的电池模组设有液冷回路组件。

本发明进一步设置为：任一所述的滑轨组件包括滚轮固定梁、设置于滚轮固定梁上边沿的第一凸台和并列设置于滚轮固定梁侧部的滚轮，配合滚轮的所述电池模组的底板设有凹槽部，任一所述凹槽部的外侧设有配合第一凸台的外凸沿。

本发明进一步设置为：任一所述的快接连接组件包括分别设置于模组箱体的前端板的连接板和固定销，所述连接板设有快接连接器，所述一体化车架的前端板分别设有配合快接连接器的第一开口和配合固定销的固定孔。

本发明进一步设置为：所述快接连接器包括配合第一开口的限位凸台、设置于限位凸台内的低压通讯接口和分别设置于低压通讯接口左右两侧的高压连接接口。

本发明进一步设置为：任一所述的所述模组箱体的后端板设有配合第二开口的封板和配合封板的提手。

本发明进一步设置为：任一所述的所述模组箱体的上开口与模组箱体的盖板间、所述第二开口与封板间均设有密封件。

本发明进一步设置为：所述液冷回路组件包括设置于模组箱体的底板与电芯组件间的液冷板、设置于液冷板两侧的第二凸台、设置于连接板上的水冷接口和连接于液冷板与水冷接口的液冷管路。

本发明进一步设置为：任一所述的模组箱体的侧板均从上至下并列设有若干加强梁。

本发明进一步设置为：任一所述的电芯组件包括并列设置的若干电芯，任一所述的电芯的侧面与模组箱体的侧板间设有结构胶层。

本发明进一步设置为：任一所述的电芯的底部与液冷板间设有导热胶层。

本发明具有下述优点：

1.提出了一种MTC（模组到整车）的动力电池系统集成方法，将电池模组直接与整车集成，忽略了电池模组箱体的集成层级，具有集成效率高、灵活性好、可制造、可维护性方便、安全性高等诸多优势；

2.设计了一种易扩展、高强度、功能齐全的标准化快换模组：通过模组的端板、侧板相互连接组成基本的受力框架，保证了电池的结构安全性；通过端板设置的固定插销和快接连接器实现模组与整车的快换固定、电连接与通讯，实现了模组与整车的高效固定、连接；通过设置于模组内部的BMS管理系统实现对电芯状态的实时检测和控制，保证了模组的功能安全性。

附图说明

图1：为本发明的整体示意图图；

图2：为本发明的电池模组整体示意图；

图3：为本发明的电池模组内部结构示意图；

图4：为本发明的模组箱体的俯视立体结构示意图；

图5：为本发明的快接连接器结构示意图；

图6：为本发明的一体化车架结构示意图；

图7：为本发明的模组箱体的侧视立体结构示意图；

图8：为本发明的电池模组与滑轨组件的结构放大示意图；

图9：为本发明的电芯组件与液冷板结构示意图；

图10：为本发明的图4中A处的局部放大示意图；

图11：为本发明的模组箱体与任一电芯之间的结构局部示意图；

图12：为本发明的图6中B处的放大示意图；

图中：1、电池模组；2、一体化车架；3、第一开口；4、固定孔；5、第二开口；12、模组箱体；121、固定销；122、加强梁；123、第二凸台；124、第一凹槽；125、凹槽部；126、外凸沿；127、模组箱体的前端板；128、模组箱体的后端板；129、模组箱体的底板；130、模组箱体的侧板；131、连接板；11、模组箱体的盖板；13、封板；14、提手；15、电芯组件；151、电芯；16、液冷板；17、快接连接器；171、水冷接口；172、高压连接接口；173、低压通讯接口；174、定位柱；175、限位凸台；18；结构胶层；19、导热胶；21、一体化车架的前端板；22、一体化车架的后端板；221、第二凹槽；23、一体化车架的侧板；24、滚轮；25、滚轮固定梁；251、第一凸台；26、一体化车架的底板。

具体实施方式

参照图1至图6所示，本实施例的一种MTC动力电池系统，包括一体化车架2和并列设置于一体化车架2内的若干电池模组1，任一所述电池模组1包括模组箱体12和设置于模组箱体12内的电芯组件15，所述模组箱体12配合一体化车架2设有快接连接组件，所述一体化车架2的底板26上端设有配合模组箱体12的滑轨组件，所述一体化车架2设有配合任一所述电池模组1的第二开口5，任一所述的电池模组1设有液冷回路组件。

任一所述的快接连接组件包括分别设置于模组箱体12的前端板127的连接板131和固定销121，所述连接板131设有快接连接器17，所述一体化车架的前端板21分别设有配合快接连接器17的第一开口3和配合固定销的固定孔4。

在本发明中，所述连接板131的四角分别设有通孔，配合任一所述通孔设有定位柱174。通过定位柱174将连接板131与模组箱体12进行固定连接，定位柱174的四个设置能提高连接的稳固性。

任一所述的所述模组箱体12的后端板128设有配合第二开口5的封板13和配合封板13的提手14。

在本发明中，电池模组1设成两个以上，任一所述的电池模组1直接与一体化车架2相连，这种实施方式忽略了电池模组1箱体结构，具有集成效率高、空间利用率好等优势。任一所述电池模组1由模组框架和设置在模组框架内的若干电芯151组成。模组框架由前端板127、后端板128、左侧板、右侧板、底板129和盖板11组成，任一所述电芯151沿着模组框架侧板依次堆叠。模组框架的左侧板、有侧板、后端板128、前端板127均采用机械连接方式固定，组成基本受力框架，所述的连接方式可以是焊接或胶接。为保证模组的结构强度，左侧板和侧板均采用铝型材挤压成型工艺制造。

在本发明中，电池模组1与一体化车架2通过快换连接固定方式配合设置，模组箱体的前端板127上设置的固定销121插入一体化车架2上的固定孔4，模组箱体12的前端板127的快接连接器17插入一体化车架2上的第一开口3处，形成了电池模组的前端板127与一体化车架的前端板21的固定连接。模组箱体的前端板127设置的快接连接器17用于电池模组1与整车的通讯、供电。模组箱体的后端板128上设置有固定提手14用于模组的搬运、安装。

在本发明中，一体化车架2由前端板21、后端板22、侧板23、底板26、滚轮24、滚轮固定梁25组合而成。前端板21、后端板22、侧板23、底板26采用焊接的方式固定，并形成完整的封闭空间，所述的前端板21上设置有与模组快接连接器17和固定销121配合设置的第一开口3和固定孔4，用于电池模组1前端的快换固定。所述的后端板22上设置有第二开口5用于电池模组1的推入。所述一体化车架的底板26上设置有与任一所述电池模组1相配合的滑轨组件。安装时，将电池模组1的前端板一侧先沿着一体化车架2上的第二开口5插入、通过一体化车架的底板26上的滑轨组件推入，通过电池模组1的固定销121实现电池模组1与一体化车架2的有效安装固定，并通过配合设置的快接连接器17实现模组和整车的通讯和电连接。

在本发明中，多个电池模组1之间的电连接方式可以为串联、并联或混合连接的方式连接，所述的连接方式根据整车性能需求灵活布置。电池模组1之间可以采用相互并联的方式进行电连接，不同模组之间相互独立。这种冗余设计方式提升的电池系统的功能安全性及系统可靠性，在部分电池模组1存在功能失效的情况下，其余电池模组1仍可为整车正常提供能量。同时，该布置方式也具有较好的维护性。

在本发明中，电池模组1直接与一体化车架2集成，通过一体化车架2实现对电池模组1的安全防护，忽略了电池模组1箱体的重复防护作用，在不显著降低系统机械强度的基础上，提升了系统的轻量化水平。

在本发明中，提供的一种控制方法为在电池模组1内部通过从控BMS实现电池模组温度、电流、电压等状态参数的实时检测，通过设置于整车高压箱内的主控BMS实现动力电池系统的控制。另一种优选方案为在电池模组1内部设置完整的BMS管理模块，使电池模组1内部实现电池状态参数的检测和控制，保证了模组的功能独立性。

参照图7和图8所示，任一所述滑轨组件包括滚轮固定梁25、设置于滚轮固定梁25上边沿的第一凸台251和并列设置于滚轮固定梁25侧部的滚轮24，配合滚轮24的所述电池模组1的底板设有凹槽部125，任一所述凹槽部125的外侧设有配合第一凸台251的外凸沿126。

在本发明中，若干滚轮24依次固定在滚轮固定梁25上，任一所述滚轮固定梁25焊接规定在一体化车架的底板26上，滚轮24的依次排列，形成电池模组1的滑轨组件，实现电池模组1的简易快换操作，任一所述滚轮固定梁25上边沿部设置有第一凸台251，第一凸台251和电池模组1外凸沿126相配合，实现电池模组1的Z向固定，增加电池模组1的固定强度，提升系统的可靠性。

在本发明中，所述电池模组1的模组箱体12底板的两个外侧均设置有凹槽部125，所述凹槽部125与一体化车架2上设置的滚轮24相配合，实现电池模组1的快换。所述电池模组1的模组箱体的底板129外侧还设置有外凸沿126，所述外凸沿126与一体化车架2上设置的滚轮固定梁25相配合，实现电池模组1的Z向限位，提升电池模组1的固定强度。

参照图5所示，所述快接连接器17包括配合第一开口3的限位凸台175、设置于限位凸台175内的低压通讯接口173和分别设置于低压通讯接口173左右两侧的高压连接接口172。

在本发明中，所述的快接连接器17由高压连接接口172、低压通讯接口173和定位柱174组成。所述的高压连接接口172和低压通讯接口173实现电池模组1的电连接和通讯连接。

参照图5和图9所示，所述液冷回路组件包括设置于模组箱体的底板129与电芯151组件15间的液冷板16、设置于液冷板16两侧的第二凸台123、设置于连接板131上的水冷接口171和连接于液冷板16与水冷接口171的液冷管路。

在本发明中，所述的水冷接口171与液冷板16通过液冷管路连接，形成完整的液冷回路，实现电池模组1的有效热管理。所述的液冷接口、高压连接接口172、低压通讯接口173布置在同一快接连接器17上，有利于简化连接结构、优化各部件之间的配合间隙，减轻整车重量，提升其使用寿命，节省电池包快换连接成本。

在本发明中，一个电池模组1上的两个水冷接口171是一个进口和一个出口，不同电池模组1之间液冷系统并联，即入水口与入水口连接，出水口与出水口连接，保证不同电池模组1之间传热效果的一致性，当然，另一种方案为不同电池模组1之间的液冷系统的串联，即每个电池模组1的进水口和相邻的电池模组1的出水口相连，形成串联回路，达到简化液冷系统的目的。

在本发明中，所述的模组箱体12内的底部两侧设有凸台，两个凸台之间形成液冷板16的容纳腔，用于液冷板16的安装固定。

参照图4所示，任一所述的模组箱体的侧板130均从上至下并列设有若干加强梁122。

在本发明中，任一所述的所述电池模组的侧板130外壁设置有加强梁122，用于提升模组箱体12的结构强度。

参照图10和12所示，任一所述的所述模组箱体12的上开口与模组箱体12的盖板11间、所述第二开口5与封板13间均设有密封件。

在本发明中，所述的电池模组1的模组箱体12上开口壁面上设置有第一凹槽124，所述的第一凹槽124内可设置密封圈或密封胶，与电池模组1的盖板相配合，形成密封结构，保证电池模组1的防水防尘防护要求。

在本发明中，第二开口5处还设置有第二凹槽221，第二凹槽221内设置有密封圈，与电池模组1的封板13相配合，保证车架的防水防尘。上述的布置方式在电池模组IP67防水防尘防护的基础上实现了又一重IP67防护，这种双重防护设置增加了结构的可靠性。

参照图11所示，所述电芯组件15包括并列设置的若干电芯151，任一所述的电芯151的侧面与模组箱体的侧板130间设有结构胶层18。

在本发明中，若干电芯151沿着电池模组1的模组箱体12依次堆叠，并用铝巴串并连接成一个整体，获取系统所需的容量和电压。

在本发明中，任一所述的电芯151的侧面与电池模组1的模组箱体12侧板采用结构胶固定，所述结构胶层18厚度为0.3~0.5mm，涂胶面积占电芯151侧面面体的60%~80%。

参照图9所示，任一所述的电芯151的底部与液冷板16间设有导热胶19层。

在本发明中，所述液冷板16放置在电芯151的底部，所述电芯151的底部和液冷板16之间填充导热胶19，形成电芯151导热路径。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种MTC动力电池系统，其特征在于：包括一体化车架（2）和并列设置于一体化车架（2）内的若干电池模组（1），任一所述电池模组（1）包括模组箱体（12）和设置于模组箱体（12）内的电芯组件（15），所述模组箱体（12）配合一体化车架（2）设有快接连接组件，所述一体化车架（2）的底板（26）上端设有配合模组箱体（12）的滑轨组件，所述一体化车架（2）设有配合任一所述电池模组（1）的第二开口（5），任一所述的电池模组（1）设有液冷回路组件。

2.根据权利要求1所述的一种MTC动力电池系统，其特征在于：任一所述的滑轨组件包括滚轮固定梁（25）、设置于滚轮固定梁（25）上边沿的第一凸台（251）和并列设置于滚轮固定梁（25）侧部的滚轮（24），配合滚轮（24）的所述电池模组（1）的底板设有凹槽部（125），任一所述凹槽部（125）的外侧设有配合第一凸台（251）的外凸沿（126）。

3.根据权利要求1所述的一种MTC动力电池系统，其特征在于：任一所述的快接连接组件包括分别设置于模组箱体（12）的前端板（127）的连接板（131）和固定销（121），所述连接板（131）设有快接连接器（17），所述一体化车架的前端板（21）分别设有配合快接连接器（17）的第一开口（3）和配合固定销的固定孔（4）。

4.根据权利要求3所述的一种MTC动力电池系统，其特征在于：所述快接连接器（17）包括配合第一开口（3）的限位凸台（175）、设置于限位凸台（175）内的低压通讯接口（173）和分别设置于低压通讯接口（173）左右两侧的高压连接接口（172）。

5.根据权利要求1所述的一种MTC动力电池系统，其特征在于：任一所述的所述模组箱体（12）的后端板（128）设有配合第二开口（5）的封板（13）和配合封板（13）的提手（14）。

6.根据权利要求5所述的一种MTC动力电池系统，其特征在于：任一所述的所述模组箱体（12）的上开口与模组箱体（12）的盖板（11）间、所述第二开口（5）与封板（13）间均设有密封件。

7.根据权利要求1所述的一种MTC动力电池系统，其特征在于：所述液冷回路组件包括设置于模组箱体的底板（129）与电芯组件（15）间的液冷板（16）、设置于液冷板（16）两侧的第二凸台（123）、设置于连接板（131）上的水冷接口（171）和连接于液冷板（16）与水冷接口（171）的液冷管路。

8.根据权利要求1所述的一种MTC动力电池系统，其特征在于：任一所述的模组箱体（12）的侧板（130）均从上至下并列设有若干加强梁（122）。

9.根据权利要求1所述的一种MTC动力电池系统，其特征在于：任一所述的电芯组件（15）包括并列设置的若干电芯（151），任一所述的电芯（151）的侧面与模组箱体（12）的侧板（130）间设有结构胶层（18）。

10.根据权利要求9所述的一种MTC动力电池系统，其特征在于：任一所述的电芯（151）的底部与液冷板（16）间设有导热胶层（19）。

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