CN114122539A - 电池系统配电盒及电池包 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池系统配电盒，用于车辆，车辆具有宽度方向。电池系统配电盒包括正极配电盒和负极配电盒，正极配电盒容纳有正极电路中的器件，正极电路用于连通输入端正极和输出端正极，负极配电盒沿宽度方向与正极配电盒分离地设置，容纳有负极电路中的器件，负极电路用于连通输入端负极和输出端负极。本发明还提供一种包括上述电池系统配电盒的电池包。采用上述电池系统配电盒可以解决车辆Z向空间不足的问题。

Description

电池系统配电盒及电池包
技术领域
本发明涉及一种电池系统配电盒，还涉及一种电池包。
背景技术
随着新能源技术的发展，新能源产品不断普及。作为新能源产品的代表之一，电动汽车成为研究的热点。在电动汽车的组装中，电池系统配电盒是其重要的电控部件。合适的电池系统配电盒设计能够缩小汽车组件的安装空间、降低整车的安装成本。
目前，四驱和增程式电动汽车产量的增长速度明显，目前在四驱和增程式电动汽车的车型设计过程中，底盘越做越低。这种情况使得各个部件的Z向要求面临更严峻的考验，特别是矮电池包，Z向空间尤其不足。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种电池系统配电盒及电池包，可以解决车辆Z向空间不足的问题。
本发明提供一种电池系统配电盒，用于车辆，所述车辆具有宽度方向。所述电池系统配电盒包括正极配电盒和负极配电盒，正极配电盒容纳有正极电路中的器件，所述正极电路用于连通输入端正极和输出端正极，负极配电盒沿宽度方向与所述正极配电盒分离地设置，容纳有负极电路中的器件，所述负极电路用于连通输入端负极和输出端负极。
在一个实施方式中，所述正极电路包括正极主电路，所述正极主电路中的器件包括主正继电器；所述正极电路还包括与所述正极主电路并联的预充电路，所述预充电路中的器件包括预充继电器和/或预充电阻；和/或，所述负极电路中的器件包括主负继电器和/或主熔断器。
在一个实施方式中，所述主正继电器和/或所述主负继电器为卧式继电器。
在一个实施方式中，所述卧式继电器布置成其线圈的中心轴线沿宽度方向延伸。
在一个实施方式中，所述车辆具有高度方向；所述正极配电盒和所述负极配电盒中的每个配电盒包括沿高度方向分离的上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体通过紧固件可拆卸地连接。
在一个实施方式中，每个配电盒的所述上壳体的至少一部分上表面的平面度设置成小于0.5mm，所述至少一部分上表面设置有用于安装电池管理系统的安装位。
在一个实施方式中，所述配电盒中容纳有继电器，所述配电盒的所述上壳体和所述下壳体中对应所述继电器的位置均设置有散热孔；和/或，所述配电盒中容纳有熔断器，所述配电盒的所述上壳体中对应所述熔断器的位置设置有散热孔。
本发明还提供一种电池包，用于车辆，所述车辆具有前后方向。所述电池包包括电池模组，还包括前述的电池系统配电盒，所述电池系统配电盒位于所述电池模组的前侧。
在一个实施方式中，所述电池包还包括水冷管，用于冷却所述电池模组，所述水冷管设置成穿过所述电池系统配电盒的正极配电盒和负极配电盒之间的空间。
在一个实施方式中，所述电池包还包括电池仓，所述电池仓提供矩形形状的第一容置区和梯形形状的第二容置区，分别用于容纳所述电池模组和所述电池系统配电盒，其中，所述梯形形状的位于后侧的底边与所述矩形形状的位于前侧的前侧边重合。
上述电池系统配电盒分为沿车辆的宽度方向分离设置的正极配电盒和负极配电盒，可以充分利用车辆在宽度方向上的空间，而减少高度方向上的尺寸，也即，占用的Z向空间可显著减少，可以解决车辆Z向空间不足的问题，特别利于轿跑车型的布置要求。而且，将正极电路和负极电路中的器件分离地容纳，不仅方便器件布置，而且彼此不易干涉。
上述电池包采用上述电池系统配电盒，并且使得水冷管穿过正极配电盒和负极配电盒之间在宽度方向上的空间而过，不仅方便冷却，容易布置，而且不占用Z向空间，进一步解决车辆Z向空间不足的问题。
附图说明
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
图1是示例性电池包的示意图。
图2是示例性正极电路的示意图。
图3是示例性负极电路的示意图。
图4是示例性正极配电盒的后视图。
图5是示例性正极配电盒的俯视图。
图6是示例性正极配电盒的分解视图。
图7是示出示例性正极配电盒中器件布置的示意图。
图8是示例性负极配电盒的后视图。
图9是示例性负极配电盒的俯视图。
图10是示例性负极配电盒的分解视图。
图11是示出示例性负极配电盒中器件布置的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施方式的内容限制本发明的保护范围。
例如，在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一特征和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一特征和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一特征和第二特征之间可以不直接联系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一元件和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一元件和第二元件间接地相连或彼此结合。
电池系统配电盒也称作BDU，是电动汽车中重要的电控部件。随着对汽车组件的安装空间要求越来越高，对电池包内的安装空间也要求越来越高。
参见图1，本发明提供一种电池系统配电盒10，用于车辆(未图示)。车辆具有宽度方向X0、前后方向Y0和高度方向Z0。车辆的宽度方向X0、前后方向Y0和高度方向Z0也常常称为X向、Y向和Z向，其中，高度方向Z0也即上下方向，宽度方向X0也即左右方向，前后方向Y0实质上也是车辆的长度方向。可以理解，文中使用诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等等的空间关系词语来描述附图中示出的一个元件或特征与其他元件或特征的关系，是参考图1中布置于车辆时的方向。
电池系统配电盒10包括正极配电盒1和负极配电盒2。
正极配电盒1容纳有正极电路S1中的器件。正极电路S1中的器件也即正极电路S1中设置的电子元器件，例如可以是电阻、电容、电感、熔断器、开关元件诸如继电器等。图2示出了正极电路S1的示意图。正极电路S1用于连通输入端正极(图2中，输入+)和输出端正极(图2中，输出+)。连通也即接通，使得电流可以从输入端正极流到输出端正极。
负极配电盒2沿宽度方向X0与正极配电盒1分离地设置。负极配电盒2容纳有负极电路S2中的器件。类似地，负极电路S2中的器件也即负极电路S2中设置的电子元器件，例如可以是电阻、电容、电感、熔断器、开关元件诸如继电器等。图3示出了负极电路S2的示意图。负极电路S2用于连通输入端负极(图2中，输入-)和输出端负极(图2中，输出-)。也即，负极电路S2使得电流可以在输入端负极和输出端负极之间流通。
上述电池系统配电盒10分为沿宽度方向X0分离设置的正极配电盒1和负极配电盒2，可以充分利用车辆在宽度方向X0上的空间，而减少高度方向Z0上的尺寸，也即，占用的Z向空间可显著减少，特别利于轿跑车型的布置要求。
上述电池系统配电盒10可以设置于电池包100中，特别利于电池包100的平台化设计。上述电池系统配电盒10沿宽度方向D1分体，也有利于对电池包100中的电池模组20进行冷却的冷水管30的布置，这个后面会进一步详述。上述电池系统配电盒10可以称之为矮分体式配电盒，可以解决矮电池包Z向高度空间不足的问题。
实际操作过程中，发电机、充电桩等可以通过电池系统配电盒10向电池包100中的电池模组20充电。也即，发电机、充电桩等接通输入端正极和输入端负极，作为电力输出单元，而电池模组20接通输出端正极和输出端负极，作为电力接收单元而蓄电。电池包100中的电池模组20也可以通过电池系统配电盒10向车辆中的各负载诸如电机供电。也即，电池模组20接通输入端正极和输入端负极，作为电力输出单元，而车辆负载接通输出端正极和输出端负极，作为电力接收单元或而用电。
可以理解，正极电路S1和负极电路S1均作为配电回路中连接输出端与输入端的线路段。正极电路S1和负极电路S1连通电力输出单元和电力接收单元以后，可以形成闭合回路。
图2中，正极电路S1包括正极主电路S10。正极主电路S10中的器件可以包括主正继电器K1。图2中，正极电路S1还可以包括与正极主电路S10并联的预充电路S11。预充电路S11中的器件可以包括预充继电器Kp和/或预充电阻Rp，图示实施方式中，预充电路S11中的器件包括预充继电器Kp和预充电阻Rp。预充电路S11中的器件还可以包括预充电阻Rp。可以理解，预充电路S11中的器件包括预充继电器Kp和预充电阻Rp，也即，预充继电器Kp和预充电阻Rp串联地设置于预充电路S11中。
图3中，负极电路S2中的器件可以包括主负继电器K2和/或主熔断器Fu。图示实施方式中，负极电路S2中的器件包括主负继电器K2和主熔断器Fu。
可以理解，文中“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。举例而言，第一部件和/或第二部件，可以表示：单独存在第一部件，同时存在第一部件和第二部件，单独存在第二部件这三种情况。另外，文中若采用字符“/”，则一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。还需要理解，文中使用“第一”、“第二”等词语来限定特征，仅仅是为了便于对相应特征进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此也不能理解为对本发明保护范围的限制。
电池包100可以包括电池管理系统(未图示)。电池管理系统也可称作BMS。图示实施方式中，当电池管理系统接收上电指令，可以先闭合预充继电器Kp。此时，正极电路S1中的预充电路S11接通输入端正极和输出端正极。当输出电压为输入电压的预定比例诸如98％或者95％时，可以断开预充继电器Kp，再闭合主正继电器K1和主负继电器K2，例如给整车电机输入电流。此时，正极电路S1中的正极主电路S10接通输入端正极和输出端正极。
主熔断器Fu作为主保险，可以在主回路发生短路及时熔断，以此保护其他元器件。图3示出的实施方式中，负极电路S2中的器件还可以包括分流器Sa。分流器Sa可以采集充放电流值并将充放电流值上报给电池管理系统。
在一个实施方式中，正极配电盒1和/或还可以容纳有相应的接插件、铜排和低压线束等。可以理解，文中使用特定词语来描述本发明的实施方式，如“一个实施方式”、“另一实施方式”和/或“一些实施方式”意指与本发明至少一个实施方式相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一个实施方式”或“另一实施方式”并不一定是指同一实施方式。此外，本发明的一个或多个实施方式中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
需要理解，文中提及的两个方向“垂直”、“一致”、“平行”等并不需要满足数学意义上严格的角度要求，而是容许一定的容差范围，例如，相比于数学意义上要求的角度相差20°以内，优选地，在5°以内。而“沿”某一方向意指在该方向上至少有分量，优选地，与该方向的夹角在45°以内，更优选地，夹角在20°以内，进一步优选地，在5°以内。
图示实施方式中，主正继电器K1和/或主负继电器K2可以为卧式继电器。可以理解，卧式继电器也即该继电器中的线圈或弹簧卧倒放置，换言之，线圈的中心轴线大体水平延伸。采用卧式继电器可以减少Z向空间，特别利于轿跑车型的布置要求。
优选地，卧式继电器布置成卧式继电器的线圈的中心轴线沿着宽度方向X0延伸。卧式继电器中线圈的中心轴线的延伸方向可以认为是卧式继电器的方向。这样，卧式继电器的方向可以与前后方向Y0垂直，因而，继电器K1、K2的方向可以与车辆的行驶方向大体为垂直方向。这可以避免车辆在动态行驶过程中对继电器过载触点的机械损伤，特别是可以避免Y向震动对继电器的不利影响。
图4至图7示出了正极配电盒1的示例构造，图8至图11示出了负极配电盒2的示例构造。可以特别参见图6和图10，正极配电盒1和负极配电盒2中的每个配电盒包括沿高度方向Z0分离的上壳体和下壳体。上壳体和下壳体可以通过紧固件可拆卸地连接。需要理解，附图均仅作为示例，并非按照等比例的条件绘制，不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。
图6中，正极配电盒1包括沿高度方向Z0分离的上壳体11和下壳体12。结合图4至图5，正极配电盒1大体为矩形盒形状，紧固件诸如螺栓71可以穿过上壳体11的大体沿对角线分布的两个安装孔61而与下壳体12连接，例如，下壳体12中可以设置有螺纹孔，从而将上壳体11和下壳体12可拆卸地连接在一起。上壳体11和下壳体12还可以进一步通过扣合件扣合来辅助连接，诸如搭扣或锁扣。
图10中，类似地，负极配电盒2也包括沿高度方向Z0分离的上壳体21和下壳体22。结合图8和图9，负极配电盒2也大体为矩形盒形状，紧固件诸如螺栓72可以穿过上壳体21的大体沿对角线分布的两个安装孔61而与下壳体22中设置的螺纹孔连接，从而将上壳体21和下壳体22连接在一起。安装孔61、62也可以称之为螺栓固定点。
每个配电盒的上壳体的至少一部分上表面的平面度可以设置成小于0.5mm，也即＜0.5mm。前述至少一部分上表面设置有用于安装电池管理系统的安装位。可以理解，前述至少一部分上表面的平面度是除了用于安装电池管理系统的安装位以外的部分的平面度。上述布置可以满足电池管理系统的安装要求，无需另外设置BMS安装支架，例如在后续提及的电池仓40中。这样可以节约电池仓空间，增加电芯或者电池模组的布置空间，增大整车续航能力。
图5和图6中，正极配电盒1的上壳体11的上表面111设置有用于安装电池管理系统的安装位63，图中为沿前后方向分布的两个安装点或安装孔。
图10和图11中，负极配电盒2的上壳体21的上表面211设置有用于安装电池管理系统的安装位64，图中也为沿前后方向分布的两个安装点。
如前所述，配电盒中可以容纳有继电器。此时，配电盒的上壳体和下壳体中对应继电器的位置可以均设置有散热孔。参见图6，正极配电盒1的上壳体11和下壳体12在对应主正继电器K1的位置均设置有散热孔71a。参见图10，负极配电盒2的上壳体21和下壳体22在对应主负继电器K2的位置均设置有散热孔72a。上述布置可以降低继电器在大电流工作时的工作温升，有效延长元器件的电气寿命。
如前所述，配电盒中可以容纳有熔断器。此时，配电盒的上壳体中对应熔断器的位置可以设置有散热孔。参见图10，负极配电盒2的上壳体21中对应主熔断器Fu的位置设置有散热孔72b。上述布置可以降低主熔断器Fu在大电流工作时的工作温升，有效延长元器件的电气寿命。
散热孔71a、72a、72b均可以包括阵列的多个孔，每个孔可以是条形孔，条形孔的伸长方向可以与车辆的宽度方向X0一致。这样，利于排布和散热。
图7和图11分别示意性地示出了正极配电盒1和负极配电盒2中的器件分布。图7中，正极配电盒1中，预充电阻Rp在宽度方向X0上位于预充继电器Kp和主正继电器K1之间，其中，预充继电器Kp位于左侧，而主正继电器K1位于右侧。图11中，负极配电盒2中，主负继电器K2位于右侧，而主熔断器Fu位于左侧，并且分流器Sa位于主熔断器Fu的右前方位。上述布置充分考虑了各器件的连接关系以及配电盒乃至电池包的空间特点，可以使得占用空间更少。
预充电阻Rp在宽度方向X0上位于预充继电器Kp和主正继电器K1之间，其中，预充继电器Kp位于左侧，而主正继电器K1位于右侧
图1中，正极配电盒1的用于接入电池模组20的接口(结合图5，图5中以“电池+”示出)可以位于正极配电盒1在宽度方向X0上远离负极配电盒2的端部18。也即，图5中，正极配电盒1的用于接入电池模组20的接口可以位于正极配电盒1的右端部18。需要理解，如前面提及的，图5中的“电池+”可以根据放电和充电状态的选择而相应地作为接通图2示出的正极电路S1中的输入端正极或输出端正极的接口。图5中还示出了以“输出+”示出的接口位置，该接口也位于正极配电盒1的右端部18。需要理解，图5中的“输出+”可以根据放电或充电状态的选择，而相应地作为接通图2示出的正极电路S1中的输出端正极或输入端正极的接口。
图1中，负极配电盒2的用于接入电池模组20的接口(结合图9，图9中以“电池-”示出)可以位于负极配电盒2在宽度方向X0上远离正极配电盒1的端部28。也即，图5中，负极配电盒2的用于接入电池模组20的接口可以位于负极配电盒2的左端部28。也需要理解，如前面提及的，图9中的“电池-”可以根据放电和充电状态的选择而相应地作为接通图3示出的负极电路S2中的输入端负极或输出端负极的接口。图9中还示出了以“输出-”示出的接口位置，该接口也位于负极配电盒2的右端部28。需要理解，图9中的“输出+”可以根据放电或充电状态的选择，而相应地作为接通图3示出的负极电路S2中的输出端负极或输入端负极的接口。
上述布置有利于从宽度方向X0的两侧排线。另外，图5和图9还分别示出了以“增程+”、“增程-”示出的接口位置，该接口可以分别用于接通增程器的电控的正极和负极。
上述矩形盒形状的正极配电盒1的盒长尺寸(左右方向上的尺寸)、盒宽尺寸(前后方向上的尺寸)以及盒高尺寸(上下方向上的尺寸)可以控制在211.5mm、105mm以及61mm左右。而上述矩形盒形状的负极配电盒2的盒长尺寸(左右方向上的尺寸)、盒宽尺寸(前后方向上的尺寸)以及盒高尺寸(上下方向上的尺寸)可以控制在260mm、102mm以及67mm左右。
如图1所示，本发明还提供一种电池包100，用于车辆。如前所述，电池包100包括电池模组20，图中示出了八个电池模组20。电池包100还可以包括上述电池系统配电盒10。图示实施方式中，电池系统配电盒10位于电池模组20的前侧。这样有利于高低压布置。
如前面提及的，电池包100还可以包括水冷管30，用于冷却电池模组20。水冷管30可以设置成穿过电池系统配电盒10的正极配电盒1和负极配电盒2之间的空间。也即，如图1所示，水冷管30大体沿前后方向穿过正极配电盒1和负极配电盒2之间在宽度方向X0上的空间。
电池包100还可以包括电池仓40。图示实施方式中，电池仓40提供矩形形状的第一容置区A1和梯形形状的第二容置区A2，分别用于容纳电池模组20和电池系统配电盒1。其中，构成第一容置区A1的梯形形状的位于后侧的底边与构成第二容置区A2的矩形形状的位于前侧的侧边重合。图1中，以虚线La示出了前述梯形形状的底边，也是与之重合的前述矩形形状的位于前侧的前侧边。
可以理解，上述形状仅是为了方便描述其构造，并不意指其实际边界，例如，梯形形状的底边和矩形形状的侧边处并未设置实际的壳壁，以进行分离。
换言之，第一容置区A1由前侧壁81、由前侧壁81的两端分别斜向后方延伸的两个斜侧壁82以及前述虚线La圈围出来。而第二容置区A2由前述虚线La、分别从两个斜侧壁82的后端向后延伸的两个直侧壁83以及后侧壁84圈围出来。第一容置区A1和第二容置区A2可以大体呈对称形状，其对称平面可以大体是沿着前后方向延伸的一竖直平面，而配电盒1、2则分别布置在该对称平面的两侧。图1中，每个配电盒1、2的盒长方向可以布置成与车辆的宽度方向X0一致。每个配电盒1、2在高度方向Z0上的尺寸可以小于电池模组20的高度尺寸。上述布置可以有效利用电池仓40的前面空间，可以减少电池包100的整体占用空间。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池系统配电盒，用于车辆，所述车辆具有宽度方向，其特征在于，所述电池系统配电盒包括：
正极配电盒，容纳有正极电路中的器件，所述正极电路用于连通输入端正极和输出端正极；和
负极配电盒，沿宽度方向与所述正极配电盒分离地设置，容纳有负极电路中的器件，所述负极电路用于连通输入端负极和输出端负极。
2.如权利要求1所述的电池系统配电盒，其特征在于，
所述正极电路包括正极主电路，所述正极主电路中的器件包括主正继电器；
所述正极电路还包括与所述正极主电路并联的预充电路，所述预充电路中的器件包括预充继电器和/或预充电阻；和/或
所述负极电路中的器件包括主负继电器和/或主熔断器。
3.如权利要求2所述的电池系统配电盒，其特征在于，
所述主正继电器和/或所述主负继电器为卧式继电器。
4.如权利要求3所述的电池系统配电盒，其特征在于，
所述卧式继电器布置成其线圈的中心轴线沿宽度方向延伸。
5.如权利要求1所述的电池系统配电盒，其特征在于，所述车辆具有高度方向；
所述正极配电盒和所述负极配电盒中的每个配电盒包括沿高度方向分离的上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体通过紧固件可拆卸地连接。
6.如权利要求5所述的电池系统配电盒，其特征在于，
每个配电盒的所述上壳体的至少一部分上表面的平面度设置成小于0.5mm，所述至少一部分上表面设置有用于安装电池管理系统的安装位。
7.如权利要求5所述的电池系统配电盒，其特征在于，
所述配电盒中容纳有继电器，所述配电盒的所述上壳体和所述下壳体中对应所述继电器的位置均设置有散热孔；和/或
所述配电盒中容纳有熔断器，所述配电盒的所述上壳体中对应所述熔断器的位置设置有散热孔。
8.一种电池包，用于车辆，所述车辆具有前后方向，所述电池包包括电池模组，其特征在于，还包括：
如权利要求1至7中任一项所述的电池系统配电盒，位于所述电池模组的前侧。
9.如权利要求8所述的电池包，其特征在于，所述电池包还包括：
水冷管，用于冷却所述电池模组，所述水冷管设置成穿过所述电池系统配电盒的正极配电盒和负极配电盒之间的空间。
10.如权利要求8所述的电池包，其特征在于，
所述电池包还包括电池仓，所述电池仓提供矩形形状的第一容置区和梯形形状的第二容置区，分别用于容纳所述电池模组和所述电池系统配电盒，其中，所述梯形形状的位于后侧的底边与所述矩形形状的位于前侧的前侧边重合。
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