CN113097626B - 电池包、储能系统及用电设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池包、储能系统及用电设备。电池包的壳体包括沿第一方向依次设置的第一结构件、第二结构件和第三结构件，电路板设于第二结构件开设的第一收容槽内，连接件(例如第一连接件)穿过第三结构件的第二通孔以及第二结构件的第一通孔后与电路板连接，第一结构件覆盖第一收容槽。本申请能够改善连接件及电路板等电气元件的暴露，从而有利于提高外观美观性，并降低触电风险。

Description

电池包、储能系统及用电设备

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种电池包、储能系统及用电设备。

背景技术

电池包一般包括壳体、电芯模组以及电路板，电芯模组设置于壳体内，且通常包括多个串联或并联的电芯，为了保障电池包的安全运行，这些电芯的极耳通过连接件(例如铜排)与电路板连接，并由电路板进行充放电控制。当前，电路板以及连接各电芯的连接件等电气元件暴露在外，不仅影响美观，而且在日常维护保养时操作人员容易触碰到这些电气元件，触电风险较高，容易对人身造成伤害。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种电池包、储能系统及用电设备，以改善电气元件暴露导致美观性较差且触电风险较高的问题。

本申请提供的一种电池包，包括壳体、电芯模组、电路板和第一连接件。电芯模组设于壳体内，电芯模组包括多个电芯。壳体包括沿第一方向依次设置的第一结构件、第二结构件和第三结构件，第二结构件设有第一收容槽和第一通孔；第三结构件设置于电芯模组的第一端部，并设有第二通孔。电池包还包括电路板和第一连接件，电路板设于第一收容槽，第一连接件连接于所述电芯模组，第一通孔用于第一连接件穿过第一通孔后连接电路板；第一结构件用于覆盖第一收容槽。

电路板设于第二结构件开设的第一收容槽内，第一连接件穿过第三结构件的第二通孔以及第二结构件的第一通孔后与电路板连接，第一结构件覆盖第一收容槽，这三个结构件相互配合隐藏第一连接件及电路板，改善电气元件的暴露，从而有利于提高外观美观性，降低触电风险。

可选地，电池包还包括电极和第二连接件，电极设于第三结构件远离电芯模组的一侧；第二连接件连接于电芯模组，并穿过第二通孔后与电极连接。

可选地，电极设置于绝缘座上，绝缘座设于第三结构件；第二结构件设有第二收容槽，绝缘座位于第二收容槽内。

可选地，电池包还包括风扇和第三连接件，第一结构件还包括第三收容槽，风扇设于第三收容槽，第三收容槽的槽底设有第一开口，第二结构件设有第二开口，第一开口和第二开口与电芯模组之间设有通道；第三连接件电连接风扇和电路板。

风扇设于第三收容槽内，有利于第三连接件的隐藏，这三个结构件相互配合隐藏第三连接件及风扇，进一步改善电气元件的暴露。

可选地，第一连接件包括第一部分和第二部分。第一部分连接于电芯模组的一侧，并穿过第二通孔和第一通孔后连接电路板；第二部分连接于电芯模组相对的另一侧，第二部分、第一开口连接电路板。

可选地，第二部分至少部分设于第一结构件和第二结构件之间，第二部分连接到第一部分后穿过第一通孔电连接到电路板。

可选地，第三收容槽和第一收容槽的槽壁设有连通的第三通孔，第三连接件连接于电路板并穿过第三通孔后连接风扇。

本申请提供的一种储能系统，包括上述任一项的多个电池包，多个电池包沿第二方向设置，储能系统还包括第四连接件，第一收容槽的槽壁设有第四通孔，第四连接件穿过第四通孔并连接相邻两个电池包的电路板。

第四连接件穿过第四通孔并连接相邻两个电池包的电路板。该第四连接件的一部分被第二结构件遮盖而得以隐藏，并且，第四连接件与第二结构件的顶面(即背向第三结构件的一侧面)之间具有一定距离，能够降低操作人员因接触这些电气元件而触电的风险。

可选地，第二结构件设有第三开口，第三开口暴露电极；储能系统还包括第五连接件和第四结构件，第五连接件的第一端部连接于第一电池包的电极，第五连接件的第二端部连接于第二电池包的电极，第一电池包和第二电池包沿第二方向设置；第四结构件用于覆盖第三开口。

第四结构件用于覆盖第三开口，将第五连接件隐藏，进一步提高电池包的外观美观性，以及改善第五连接件和第一电极、第二电极这些电气元件的暴露。

可选地，第三开口设于第一收容槽和第二收容槽之间。

本申请提供的一种用电设备，包括负载以及上述任一项所述的储能系统或电池包，储能系统或电池包为负载供电。

在本申请的用电设备中，壳体包括沿第一方向依次设置的第一结构件、第二结构件和第三结构件，电路板设于第二结构件开设的第一收容槽内，连接件(例如第一连接件)穿过第三结构件的第二通孔以及第二结构件的第一通孔后与电路板连接，第一结构件覆盖第一收容槽，这三个结构件相互配合隐藏连接件及电路板，改善电气元件的暴露，从而有利于提高外观美观性，降低触电风险。

附图说明

图1至图3是本申请一实施例的电池包的结构示意图；

图4至图7是本申请一实施例的第三结构件的示意图；

图8至图11是本申请一实施例的第二结构件的示意图；

图12和图13是本申请一实施例的第一结构件的示意图；

图14是本申请一实施例的底座的结构示意图；

图15是图14所示的底座与第三结构件的装配示意图；

图16、图18和图19是本申请一实施例的储能系统的部分结构示意图；

图17是图16所示的储能系统在区域I的局部放大示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图，对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述实施例仅是一部分实施例，而非全部。基于本申请中的实施例，在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

应理解，在本申请实施例的描述中，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”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申请相应实施例的技术方案和简化描述，而非指示或暗示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申请的限制。

在本申请的实施例中，电池包的壳体包括多个结构件，这些结构件相互配合，用以隐藏连接件及电路板，以此改善电气元件的暴露，有利于提高外观美观性，降低操作人员的触电风险。

在具体场景中，电池包包括但不限于所有种类的原电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池和电容器(例如超级电容器)电池。电池包可优选为锂二次电池，包括但不限于锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池和锂离子聚合物二次电池。另外，电池包可以以电池、电池单元、电池模块或者电池模组的形式存在。

请一并参阅图1至图15所示，本申请实施例的电池包10包括壳体11、电芯模组12、电路板13和第一连接件14。

电芯模组12包括多个电芯121，这些电芯121沿第一方向x，例如图2中箭头所示的方向，可以依次层叠设置于壳体11内。

这些电芯121通过串联或并联连接。电芯121的数量可以根据电池包10的电量设计需求而定，本文不予限制。这些电芯121包括但不限于为软包电芯，本文某些描述之处以单个电芯121为例进行阐述。

壳体11可形成电池包10的形状，以及限定电池包10的外观。电池包10的内部元件(例如电芯模组12)设于壳体11内，利用壳体11对内部元件进行保护，确保电池包10的防护效果及安全性。

如图1和图2所示，壳体11包括沿第一方向x依次设置的第一结构件21、第二结构件22和第三结构件23，沿第一方向x，电芯模组12包括相对设置的第一侧和第二侧，第一结构件21、第二结构件22和第三结构件23设于电芯模组12的第一侧。

第三结构件23设有第二通孔23a。在一些场景中，第三结构件23大致为平板状的钣金件，不仅可以更好的遮盖电芯模组12的第一侧，而且与电芯模组12的第一侧的接触面积较大，能够更好的实现与电芯模组12装配，另外，第三结构件23的厚度较小，能够降低电池包10在第一方向x上的尺寸。

在一些场景中，第二结构件22固定于第三结构件23上，例如，第二结构件22设置有多个螺孔22a，第三结构件23设置有多个通孔23b，螺孔22a和通孔23b的数量相等、位置一一对应，螺栓插置于对齐的螺孔22a和通孔23b中，并通过旋拧固定第二结构件22和第三结构件23。应理解，本申请实施例不限定螺孔22a和通孔23b的数量及位置，图中所示的四个螺孔22a和四个通孔23b仅为示例性展示。

可选地，第三结构件23可以设置有两个把手231，沿第三方向z，第三方向z可垂直于第一方向x和第二方向y所在平面，两个把手231分别设于第三结构件23的两端。把手231可以便于操作人员持握，有利于搬运和运输。可选地，把手231有利于将第三结构件23以及装配于其上元件(例如第二结构件22)与电芯模组12拆卸分离。

请一并结合图8至图11所示，第二结构件22设有第一收容槽22b和第一通孔22c。第一收容槽22b的开口背向电芯模组12。第一通孔22c可以开设于第一收容槽22b的第一槽壁221上，第一通孔22c连通第一收容槽22b。

电路板13设于第一收容槽22b内，例如通过螺丝旋拧方式固定于第一收容槽22b的槽底。电路板13的功用，可根据需求而定。例如，在一些场景中，电路板13为BMS(Batterymanagement system,电池管理系统)电路板，对电芯模组12进行充放电控制以及电压、电流等参数的采样。

第一连接件14连接于电芯模组12，并依次穿过第二通孔23a和第一通孔22c后连接电路板13。在一些场景中，第一连接件14可以为连接电芯模组12和电路板13的线束。

在一些实例中，如图3和图15所示，第一连接件14可以包括第一部分141和第二部分142，沿第二方向y，该第二方向y可以与第一方向x垂直，电芯模组12包括相对设置的第三侧和第四侧，第三侧和第四侧分别连接于第一侧和第二侧之间。第一部分141连接于电芯模组12的第三侧，并依次穿过第二通孔23a和第一通孔22c后连接电路板13。第二部分142连接于电芯模组的第四侧，第二部分142穿过第二开口23c后设于第三结构件23远离电芯模组12的一侧。优选的，第二部分142连接到第一部分141的电连接到电路板13。在一实施例中，第二部分142固定于第三结构件23，比如第三结构件23设有卡槽，第二部分142设于卡槽，比如，通过扎带将第二部分142固定于第三结构件23。第二部分142设于第三结构件23和第一收容槽22b的底壁22u之间，第二部分142延伸出底壁22u连接到第一部分141，第一部分141和第二部分142的连接处设于第一通孔22c外，具体的，第一部分141和第二部分142的连接处设于第一槽壁221的一侧，第一收容槽22b设于第一槽壁221的相对的一侧。第二部分141通过第一部分141连接到电连接到电路板30，有利于减少线束占用的空间。

在另一些实例中，第一部分141和第二部分142可以均连接于电芯模组12的同一侧，例如连接于电芯模组12的第三侧，并依次穿过第二通孔23a和第一通孔22c后连接电路板13。

进一步可选地，第二部分142可以固定于第三结构件23朝向第二结构件22的一侧面上，可以实现对第二部分142的定位，并且第二结构件22和第三结构件23装配后，第二结构件22可以覆盖并隐藏第二部分142，改善第二部分142这一电气元件的暴露。

如图1至图3所示，第一结构件21覆盖第一收容槽22b，于此将电路板13隐藏于第一收容槽22b内，降低电路板13外露的风险。

在一些实例中，如图8、图12和图13所示，第一结构件21可以设置有第一卡扣211和第二卡扣212，第二结构件22设置有第一卡槽22e和第二卡槽22f，第一卡槽22e可以设置于第一槽壁221上，第二卡槽22f可以设置于第二槽壁222上。第一槽壁221和第二槽壁222相对设置，于此，第一槽壁221和第二卡槽22f相对设置。第二卡扣212设置于第二卡槽22f中，限定第一结构件21相对第二结构件22的位置，有利于第一卡扣211与第一卡槽22e的卡接，以此将第一结构件21覆盖于第一收容槽22b并与第二结构件22相固定。进一步地，将第一卡扣211与第一卡槽22e分离，可将第一结构件21从第一收容槽22b中取出，从而暴露电路板13，便于维修或更换电路板13。

沿第一方向x观察，第一结构件21、第二结构件22和第三结构件23将电芯模组12、第一连接件14和电路板13隐藏，改善这些电气元件的暴露，从而能够提高电池包10的外观美观性，在日常维修与保养过程中，降低操作人员因接触这些电气元件而触电的风险。

在一些场景中，如图3所示，壳体11还包括上壳111、下壳112和后壳113，沿第一方向x，后壳113覆盖电芯模组12的第二侧并与前述三个结构件相对设置。上壳111可覆盖电芯模组12的第四侧及顶部，下壳112可覆盖电芯模组12的第三侧及底部，底部和顶部沿第二方向y相对设置。于此，电芯模组12的各个侧面均可以被覆盖，进一步提高电池包10的外观美观性，改善电气元件的暴露。

请继续参阅图1至图3，电池包10还包括电极和第二连接件16。电极设置于第三结构件23上，第二连接件16连接于电芯模组12，并穿过第二通孔23a后与电极连接。

按照电池包10通常具有正负极性的设计，电芯121的极耳包括正极耳和负极耳，适应地，第二连接件16可以包括正极连接件和负极连接件，正极连接件连接于正极耳，负极连接件连接于负极耳，例如可以通过焊接方式连接。在一些实际场景中，第二连接件16可以为铜排，正极连接件为正极铜排，负极连接件为负极铜排。电极包括第一电极151和第二电极152，第一电极151可以为正性电极并连接于正极耳，第二电极152可以为负性电极并连接于负极耳。

第一电极151和第二电极152可以设置于一绝缘座17上，该绝缘座17固定于第三结构件23上，以此将第一电极151和第二电极152固定于第三结构件23上，使得两个电极保持位置固定。应理解，绝缘座17的结构及材料，本申请实施例不予以限制，图14和图15所示结构仅为示例性展示，并不构成对其结构的限定。例如，在一些实例中，绝缘座17可以覆盖第一电极151和第二电极152的一部分，仅暴露每一电极的两端部，便于暴露的端部与其他元件(例如第二连接件16)连接，从而进一步改善电气元件的暴露。

在一些场景中，绝缘座172设有卡槽，第一部分141至少部分设于卡槽，有利于固定第一部分141，方便产品组装。

在一些场景中，绝缘座17和第一槽壁221之间设有间隙153，间隙153用于第二部分142延伸出底壁22u连接到第一部分141。

第二结构件22还设有第二收容槽22g，第二收容槽22g的开口方向朝向绝缘座17。当第二结构件22与第三结构件23装配后，绝缘座17设于第二收容槽22g，降低与该绝缘座17连接的连接件(例如第二连接件16)等电气元件暴露的风险。

请继续参阅图1至图3和图18，电池包10还包括风扇171和第三连接件172。第二结构件22还包括第三收容槽22h，第一开口22d开设于第三收容槽22h的槽底，第一开口22d和第二开口23c与电芯模组12之间设有通道，例如沿第一方向x，第一开口22d和第二开口23c至少部分重叠。风扇171设于第三收容槽22h内，风扇171与通道连通，从而能够将电芯模组12运行时产生的热量经由通道和风扇171排出至外界，有利于电芯模组12的及时与快速散热。

第三连接件172电连接风扇171和电路板13，使得电路板13能够控制风扇171的运行，包括启动、停止及转速。例如，当监测到电芯模组12的温度较高时，电路板13控制风扇171启动，而若温度继续升高，电路板13控制风扇171的转速升高，而在监测到电芯模组12的温度降低时，可以控制风扇171的转速降低或者停止。

在一实例中，第二结构件22可以设有第三通孔22j，第三连接件172从该第三通孔22j穿过后连接风扇171，以隐藏第三连接件172。如图8和图9所示，第三收容槽22h和第一收容槽22b相邻设置，两者共用第二槽壁222，第三通孔22j可以设于第二槽壁222。

本申请实施例的电池包10还可以组合形成储能系统。如图16至图19所示，本申请实施例提供一种储能系统20，储能系统20包括多个电池包10，多个电池包10沿第二方向y设置。这些电池包10可以串联并作为一个整体，用于充电以及对各类负载进行供电。为便于描述以及区分，本申请全文将沿第二方向y，位于上方的电池包10称为第一电池包10a，将位于下方的电池包10称为第二电池包10b。

储能系统20还包括第四连接件18，第一收容槽22b的槽壁设有第四通孔22n，例如，第一收容槽22b的第三槽壁223和第四槽壁224分别开设有第四通孔22n。优选的，这两个第四通孔22n可以沿第二方向y对齐，有利于电池包10安装时第四连接件18的连接。优选的，多个电池包10沿第二方向y堆叠设置。

可选地，如图12和图13所示，第一结构件21可以设置有突出部213，该突出部213设置有卡槽213a，第四连接件18穿过第四通孔22n之后容置于该卡槽213a中，实现对第四连接件18的限位。

第四连接件18穿过第四通孔22n并连接相邻两个电池包10的电路板13。该第四连接件18的一部分被第二结构件22遮盖而得以隐藏，并且，第四连接件18与第二结构件22的顶面(即背向第三结构件23的一侧面)之间具有一定距离，能够降低操作人员因接触这些电气元件而触电的风险。

请继续参阅图9，第二结构件22还设有第三开口22k，第三开口22k暴露底座15的第一电极151和第二电极152。

在一些实例中，第三开口22k可以设于第一收容槽22b和第二收容槽22g之间，第二结构件22在第一收容槽22b和第二收容槽22g之间设置有凹陷区22s，凹陷区22s沿与第一方向x相反的方向设置，

该凹陷区22s和第二收容槽22g之间通过第一槽壁221隔离，凹陷区22s和第二收容槽22g之间也通过第二收容槽22g的槽壁隔离，能够降低操作人员因接触第一电极151和第二电极152而触电的风险。

储能系统20还包括第五连接件19和第四结构件24。第五连接件19的一端部连接于第一电池包10a的第二电极152(例如负性电极)，第五连接件19的另一端部连接于第二电池包10b的第一电极151(例如正性电极)，得相邻的第一电池包10a和第二电池包10b之间实现串联。根据此连接方式，多个电池包10相互串联，可用于向负载供电。

第四结构件24用于覆盖第三开口22k，将第五连接件19隐藏，进一步提高电池包10的外观美观性，以及改善第五连接件19和第一电极151、第二电极152这些电气元件的暴露。

在一些实例中，第四结构件24与第二结构件22之间可以采用卡扣方式实现可拆卸装配，以此覆盖第三开口22k。

应理解，前述第一结构件21、第二结构件22、第三结构件23以及第四结构件24的形状，本申请不予以限制，图1至图18所示仅为示例性展示。

本申请又一实施例提供一种用电设备，包括负载以及上述任一实施例的电池包10，电池包10为负载供电。或者，用电设备包括负载以及上述任一实施例的储能系统20，储能系统20为负载供电。

用电设备可以以各种具体形式来实施，例如，无人机、电动车、电动清洁工具、储能产品、电动汽车、电动自行车、电动导航工具等电子产品。在实用场景中，用电设备具体包括但不限于为：备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车电动工具、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。

本领域技术人员可理解的是，除特别用于移动目的的元件之外，根据本申请实施例的构造也能够应用于固定类型的用电设备。

由于用电设备具有前述任一实施例的电池包10或者储能系统20，因此，该用电设备能够产生对应实施例的有益效果。

以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构变换，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

另外，尽管本文采用术语“第一、第二、第三”等描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

Claims (11)

1.一种电池包，包括壳体和设于壳体内的电芯模组，所述电芯模组包括多个电芯，其特征在于：

所述壳体包括沿第一方向依次设置的第一结构件、第二结构件和第三结构件，所述第二结构件设有第一收容槽和第一通孔；所述第三结构件设置于所述电芯模组的第一端部，并设有第二通孔，所述第二结构件固定于所述第三结构件上；

所述电池包还包括电路板和第一连接件，所述电路板设于所述第一收容槽，所述第一连接件用于采集电芯模组的参数，所述第一连接件连接于所述电芯模组，第一连接件穿过所述第二通孔和所述第一通孔后连接所述电路板；所述第一结构件用于覆盖所述第一收容槽。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包还包括电极和第二连接件，所述电极设于所述第三结构件远离电芯模组的一侧；所述第二连接件连接于所述电芯模组，并穿过所述第二通孔后与所述电极连接。

3.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，所述电极设置于绝缘座上，所述绝缘座设于所述第三结构件；所述第二结构件设有第二收容槽，所述绝缘座位于第二收容槽内。

4.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包还包括风扇和第三连接件，所述第一结构件还包括第三收容槽，

所述风扇设于所述第三收容槽，所述第三收容槽的槽底设有第一开口，所述第二结构件设有第二开口，所述第一开口和第二开口与所述电芯模组之间设有通道；所述第三连接件电连接所述风扇和所述电路板。

5.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于，所述第一连接件包括第一部分和第二部分；

所述第一部分连接于所述电芯模组的一侧，并穿过所述第二通孔和第一通孔后连接所述电路板；所述第二部分连接于所述电芯模组相对的另一侧，所述第二部分、第一开口连接所述电路板。

6.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述第二部分至少部分设于第一结构件和第二结构件之间，所述第二部分连接到第一部分后穿过所述第一通孔电连接到所述电路板。

7.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于，所述第三收容槽和所述第一收容槽的槽壁设有连通的第三通孔，所述第三连接件连接于所述电路板并穿过所述第三通孔后连接所述风扇。

8.一种储能系统，其特征在于，包括多个如权利要求1至7任一项所述的电池包，多个所述电池包沿第二方向设置，所述第二方向与所述第一方向垂直；

所述储能系统还包括第四连接件，所述第一收容槽的槽壁设有第四通孔，所述第四连接件穿过所述第四通孔并连接相邻两个所述电池包的所述电路板。

9.根据权利要求8所述的储能系统，其特征在于，所述第二结构件设有第三开口，所述第三开口暴露所述电池包的电极；

所述储能系统还包括第五连接件和第四结构件，所述第五连接件的第一端部连接于第一电池包的电极，所述第五连接件的第二端部连接于第二电池包的电极，所述第一电池包和第二电池包沿所述第二方向相邻设置；所述第四结构件用于覆盖所述第三开口。

10.根据权利要求9所述的储能系统，其特征在于，所述电极设置于绝缘座上，所述绝缘座设于所述第三结构件；所述第二结构件设有第二收容槽，所述绝缘座位于第二收容槽内；所述第三开口设于所述第一收容槽和所述第二收容槽之间。

11.一种用电设备，其特征在于，包括负载以及权利要求8至10任一项所述的储能系统或者权利要求1至7任一项所述的电池包，所述储能系统或所述电池包为所述负载供电。