CN114388972A - 电池组 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种电池组，该电池组包括壳体、纵向设置在壳体内的纵向构件以及多个电池模块，该多个电池模块在壳体的横向方向上依次设置在壳体中以形成多排电池模块，其中纵向构件将设置多排中包括的多个电池模块的区域划分为第一区域和第二区域，并且多排之中的一排的第一区域中包括的电池模块的数量与该排中的第二区域中包括的电池模块的数量不同。

Description

电池组
技术领域
本公开涉及一种电池组，并且更特别地涉及一种能够通过部件的有效布置来减小尺寸并降低制造成本的电池组。
背景技术
近年来，响应于减少二氧化碳排放的全球趋势，对代替通过燃烧化石燃料产生动力的典型的内燃机车辆的通过使用存储在电池中的电能驱动马达来产生动力的电动车辆的需求正在迅速增加。
电动车辆的性能主要取决于电池的容量和性能，该电池用于存储提供给驱动马达的电能。尽管随着电池容量的增加，电动车辆可以行驶的距离增大，但是可以容纳电池的车辆空间有限。
因此，在电动车辆的领域中，需要用于电池的构件的有效布置的技术，诸如能够实现电动车辆中设置的电池组中的电池模块的高密度布置的布置结构，以提高电动车辆的性能。
描述为背景技术的细节仅旨在促进对本公开的背景的理解，而不应被理解为对本领域普通技术人员先前已知的现有技术的承认。
发明内容
因此，鉴于上述问题提出本公开，本公开的目的在于提供一种电池组，该电池组能够通过将诸如电池模块和继电器模块的部件有效地设置在电池组的壳体内来提高功率密度并且通过减少管理所需的部件数量来减小电池组的尺寸并降低制造成本。
根据本公开，上述和其它目的可以通过提供一种电池组来实现，该电池组包括壳体、纵向设置在壳体内的纵向构件以及多个电池模块，多个电池模块在壳体的横向方向上依次设置在壳体中以形成多排电池模块，其中纵向构件将设置多排中包括的多个电池模块的区域划分为第一区域和第二区域，并且多排之中的一排的第一区域中包括的电池模块的数量与该排中的第二区域中包括的电池模块的数量不同。
在本公开的实施例中，电池组可以进一步包括多个电池单元管理单元，多个电池单元管理单元安装在纵向构件上并且多个电池单元管理单元中的每一个监测多个电池模块中的一些电池模块的电压。
在本公开的实施例中，多个电池单元管理单元中的每一个可以仅监测第一区域中包括的多个电池模块或者仅监测第二区域中包括的多个电池模块。
在本公开的实施例中，多个电池单元管理单元之中的第一电池单元管理单元可以监测多排之中的一排的第一区域中包括的多个电池模块，并且多个电池单元管理单元的第二电池单元管理单元可以监测多排之中的至少两排的第二区域中包括的多个电池模块。
在本公开的实施例中，多排之中的一排的第一区域中包括的电池模块的数量与该排的第二区域中包括的电池模块的数量的比率可以为2:1。
在本公开的实施例中，多个电池单元管理单元之中的第一电池单元管理单元可以监测多排之中的至少一排的第一区域中包括的多个电池模块，并且多个电池单元管理单元之中的第二电池单元管理单元可以监测相当于所述第一电池单元管理单元监测的排的数量的两倍的多排之中的一些排的第二区域中包括的多个电池模块(即包括由第二电池单元管理单元监视的多个电池模块的排的数量是包括由第一电池单元管理单元监视的多个电池模块的至少一排的数量的两倍)。
在本公开的实施例中，电池组可以进一步包括设置在多排之间的一个或多个横向构件和固定设置在横向构件之间或横向构件中的一个与壳体的端部之间的支架，以及固定在支架上的功率继电器组件。
在本公开的实施例中，电池组可以进一步包括：高压连接器，将电池模块的电力传输到电池组的外部或从外部接收用于对电池模块充电的电力；以及电池管理系统连接器，向外部电池管理系统发送用于管理所述电池模块的信号并且从外部电池管理系统接收用于管理电池模块的信号，其中高压连接器和电池管理系统连接器被制造成一体式块。
附图说明
结合附图并且根据下列详细描述，将更清楚地理解本公开的以上和其它目的、特征以及其它优点，其中：
图1是示出根据本公开的实施例的电池组的平面图；
图2是示意性地示出根据本公开的实施例的电池组的电池模块和电池单元管理单元的布置的视图；
图3是示出根据本公开的实施例的电池组的功率继电器组件的安装区域的平面图；并且
图4和图5是示出根据本公开的实施例的电池组的高压连接器和电池管理系统连接器的视图。
具体实施方式
现在将更详细地参照本公开的优选实施例，附图中示出了本公开的优选实施例的示例。只要有可能，在整个附图中，相同的附图标记将用于指相同或相似的部件。
在下文中，将参照附图详细地描述根据本公开的各个实施例的电池组。
图1是根据本公开的实施例的电池组的平面图。
参照图1，根据本公开的实施例的电池组10可以包括用于在其中容纳电池模块12的壳体11、设置在壳体11内部的电池模块12以及在壳体11的纵向上设置在容纳电池模块12的壳体11的空间中的纵向构件A。
壳体11可以具有包括下面板和固定到下面板的外围边缘的侧壁构件的形式，并且可以将电池模块12容纳在由下面板和侧壁构件限定的空间中。为了减轻重量，壳体11可以由铝制成。
壳体11的内部空间中可以设置有纵向构件A以增大壳体11的纵向刚性。纵向构件A可以具有在壳体11中在壳体11的纵向上延伸的棒状。纵向构件A可以被固定到壳体11的下面板，并且其两端可以固定到侧壁构件。纵向构件A可以包括与壳体11的材料相同的材料。
电池模块12中的每一个可以是构成电池组的单元结构，并且可以包括多个电池单元。电池单元中的每一个可以是输出最小单位电压的元件。电池模块12可以被制造为使得多个电池单元彼此堆叠，并利用坚硬的结构物从外部挤压电池单元的堆叠结构，然后形成用于将电池单元电连接到外部部件的端子。电池模块12的具体形状或结构可以根据车辆品牌或型号而不同。电池组10可以以制备以上述方式制造的多个电池模块12并且将电池模块12彼此电连接以输出期望的电压电平的方式制造。
在本公开的实施例中，多个电池模块12可以依次设置以在壳体11的横向方向上形成至少一排。图1示出总共形成四排R1至R4的实施例。
四排R1至R4中的每一排中包括的电池模块12可以被纵向构件A划分为第一区域C1中包括的电池模块12和第二区域C2中包括的电池模块12。
在本公开的实施例中，在一排中包括的电池模块之中，第一区域C1中包括的电池模块的数量可以不同于第二区域C2中包括的电池模块的数量。换言之，在本公开的一个实施例中，纵向构件A在横向方向上没有被设置在壳体11的中心处，而是被设置为在横向方向上偏离壳体11的中心。在一排电池模块中，位于纵向构件A左侧的电池模块12的数量可以不同于位于纵向构件A右侧的电池模块12的数量。
根据本公开的实施例的电池组包括多个电池单元管理单元(CMU)13，多个电池单元管理单元(CMU)13设置在纵向构件A上以监测多个电池模块12中的一些电池模块的电压。
电池单元管理单元13中的每一个可以监测多个电池模块12的电压，并且一个电池单元管理单元13可以监测的电池模块12的数量有限。
在一些实施例中，电池单元管理单元13中的每一个监测位于由纵向构件A界定的两个区域中的仅一个中的电池模块12。这是因为，当电池单元管理单元13中的每一个监测位于两个区域中的电池模块12时，由于额外的布线，电路配置变得复杂并且增大了后续发生错误的可能性。
考虑到一个电池单元管理单元130可以监测的电池单元的数量以及设置电池单元管理单元13的位置(监测位置)有限，电池单元管理单元13中的一个可以被布线以监测一排的第一区域C1中包括的电池模块12。而电池单元管理单元13中的另一个可以被布线以监测两排的第二区域C2中包括的电池模块12。
根据本公开的实施例的电池组可以包括设置在各排R1至R4之间的横向构件B1至B3。横向构件B1至B3可以用于增大壳体11的横向刚性。横向构件B1至B3中的每一个可以具有在壳体11的横向方向上在壳体11中延伸的棒状。横向构件B1至B3中的每一个可以被固定到下面板，并且横向构件的两端可以被固定到侧壁构件。横向构件B1至B3可以包括与壳体11相同的材料。
图2是示意性地示出根据本公开的实施例的电池组的电池模块和电池单元管理单元的布置的视图。
如图2所示，在四排R1至R4中的每一排包括电池模块12-1至12-36之中的九个电池模块的电池组的情况下，在一排中，六个电池模块可以设置在第一区域C1中并且三个电池模块可以设置在第二区域C2中。
具体地，六个电池模块12-19至12-24可以设置在第一排R1的第一区域C1中，三个电池模块12-16至12-18可以设置在第一排R1的第二区域C2中。六个电池模块12-25至12-30可以设置在第二排R2的第一区域C1中，三个电池模块12-13至12-15可以设置在第二排R2的第二区域C2中。六个电池模块12-31至12-36可以设置在第三排R3的第一区域C1中，三个电池模块12-10至12-12可以设置在第三排R3的第二区域C2中。最后，六个电池模块12-1至12-6可以设置在第四排R4的第一区域C1中，三个电池模块12-7至12-9可以设置在第四排R4的第二区域C2中。
位于第一区域C1与第二区域C2之间的纵向构件A可以设置有电池单元管理单元13-1至13-6。
第一电池单元管理单元13-1可以监测设置在第一排R1的第一区域C1中的六个电池模块12-19至12-24，第二电池单元管理单元13-2可以监测设置在第二排R2的第一区域C1中的六个电池模块12-25至12-30。第三电池单元管理单元13-3可以监测设置在第一排R1的第二区域C2中的三个电池模块12-16至12-18以及设置在第二排R2的第二区域C2中的三个电池模块12-13至12-15。
类似地，第四电池单元管理单元13-4可以监测设置在第三排R3的第一区域C1中的六个电池模块12-31至12-36，第五电池单元管理单元13-5可以监测设置在第四排R4的第一区域C1中的六个电池模块12-1至12-6。最后，第六电池单元管理单元13-6可以监测设置在第三排R3的第二区域C2中的三个电池模块12-10至12-12以及设置在第四排R4的第二区域C2中的三个电池模块12-7至12-9。
在本实施例中，电池单元管理单元13-1至13-6中的每一个可以监测最多六个电池模块。
在横向设置在一排中的电池模块以2:1的比率布置在纵向构件A的两侧并且设置在纵向构件A处的多个电池单元管理单元中的每一个被布线以监测设置在基于纵向构件A的一侧的电池模块，并且设置在一排的第一区域C1中的电池模块连接到一个电池单元管理单元而设置在两排的第二区域C2中的电池模块连接到另一个电池单元管理单元的情况下，可以最小化电池单元管理单元的数量并且实现避免跨越纵向构件A布线的最佳电池布局。
图3是示出根据本公开的实施例的电池组的功率继电器组件的安装区域的平面图。
根据本公开的实施例的电池组可以包括功率继电器组件20。功率继电器组件20是包括适于在多个电池模块12与外部部件之间形成电连接的多个继电器的部件。例如，当电动车辆的电源接通时，可以使功率继电器组件中包括的继电器短路，使得从电池模块12产生的电力被传输到电池组的外部部件(例如，诸如逆变器的高压部件)。当电动车辆的电源断开时，可以打开功率继电器组件中包括的继电器，使得电池模块12与电动车辆的部件之间的电连接中断。
功率继电器组件20可以包括：两个主继电器，适于将电池模块12彼此连接的整体结构的正(+)端子和负(-)端子直接电连接到外部部件；以及初充电继电器，经由电阻器连接到两个主继电器中的一个(主要地，连接到正(+)端子的主继电器)的两端。当电动车辆的电源接通时在对构成高压母线的电容器充电的期间，初充电继电器代替主继电器被短路，允许电流经由电阻器流动，从而防止由过电流引起的对连接到电池组的系统的损坏。
通常，功率继电器组件设置在电池组10中的额外空间中以与电池模块12对齐(设置在同一条线上)。因此，在常规的技术中，为了提供额外的空间来安装功率继电器组件，必须增大电池组的壳体的尺寸，因此也不可避免地增大不可用空间的量。
在本公开的实施例中，功率继电器组件20经由支架21安装在电池模块12上部。支架21可以被固定到壳体11或安装在壳体11中的横向构件B3上，并且功率继电器组件20可以被固定到支架21的上部。
凭借功率继电器组件20设置在电池模块12上的结构，可以减小电池组10的壳体11的尺寸和重量，并且最小化电池组10中的不可用空间的量。
图4和图5是示出根据本公开的实施例的电池组的高压连接器和电池管理系统(BMS)连接器的视图。
具体地，图4是示出从电池组10向外露出的连接器的视图，图5是示出被制造成一体式块的连接器的视图。当图5所示的一体式块被紧固到电池组10时，当从电池组10的外部观察时，连接器可以如图4所示。
电池组10可以设置有：高压连接器31，适于输出由设置在电池组10中的电池模块12产生的电力或者从外部接收充电电力；以及BMS连接器32，适于接收电池组10中的电池模块12的监测电压并且向电池管理系统(BMS)发送信号并且接收电池管理系统(BMS)的信号，电池管理系统(BMS)执行整体管理，诸如电池状态的监测和电池输出的控制。
高压连接器31可以电连接到功率继电器组件20的正(+)端子和负(-)端子，BMS连接器32可以电连接到各种部件，这些部件用于执行电池状态的控制，诸如电池单元管理单元13之间、电池模块12之间或电池模块12中的电池单元之间的电压平衡，其中电池单元管理单元13、电池模块12以及电池模块12中的电池单元安装在电池组10中。
在常规的技术中，高压连接器和BMS连接器被分别制备成单独的块，并且分别附接到电池组10中来使用。因此，常规的技术需要足够的空间来分别单独紧固连接器。
与之相反，根据本公开，如图5所示，由于高压连接器31和BMS连接器32一体地形成为单个块，因此可以简化紧固每一个的块所需的结构并且减少紧固每一个的块所需的空间。因此，还可以减轻电池组的壳体的重量。
根据以上描述显而易见的是，本公开提供一种电池组，在该电池组中横向设置在一排中的电池模块以2:1的比率布置在纵向构件的两侧，并且在该电池组中设置在纵向构件处的多个电池单元管理单元中的每一个被布线以监测设置在基于纵向构件的一侧上的电池模块，并且设置在一排的第一区域中的电池模块连接到一个电池单元管理单元而设置在两排的第二区域中的电池模块连接到一个电池单元管理单元，从而可以最小化电池单元管理单元的数量并且实现避免跨越纵向构件布线的最佳电池布局。
此外，根据本公开，凭借功率继电器组件经由支架安装在电池模块上部的结构，可以减小电池组的壳体的尺寸并减轻重量并且最小化电池组中的不可用空间的量。
另外，根据本公开，由于高压连接器和BMS连接器一体地形成为单个块，因此可以简化紧固每一个的块所需的结构并且减少紧固每一个的块所需的空间。因此，还可以减轻电池组的壳体的重量。
本公开可以获得的效果不限于上述效果，并且以上未提及的其它效果对于本公开所属领域的技术人员来说将是显而易见的。
尽管出于说明的目的已公开本公开的优选实施例，但本领域技术人员将领会，在不脱离在所附权利要求中公开的本公开的范围和思想的情况下，可以进行各种修改、增加和替换。

Claims (8)

1.一种电池组，包括：
壳体；
纵向构件，纵向设置在所述壳体内；以及
多个电池模块，在所述壳体的横向方向上设置在所述壳体中以形成多排电池模块；
其中所述纵向构件将设置所述多排中包括的所述多个电池模块的区域划分为第一区域和第二区域，并且所述多排之中的一排的第一区域中包括的电池模块的数量不同于所述一排的第二区域中包括的电池模块的数量。
2.根据权利要求1所述的电池组，进一步包括安装在所述纵向构件上的多个电池单元管理单元，所述多个电池单元管理单元中的每一个被配置为监测所述多个电池模块中的一些电池模块的电压。
3.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述多个电池单元管理单元中的每一个被配置为仅监测所述第一区域中包括的多个电池模块或者仅监测所述第二区域中包括的多个电池模块。
4.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述多个电池单元管理单元之中的第一电池单元管理单元被配置为监测所述多排之中的一排的第一区域中包括的多个电池模块，所述多个电池单元管理单元的第二电池单元管理单元被配置为监测所述多排之中的至少两排的第二区域中包括的多个电池模块。
5.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述多排之中的一排的第一区域中包括的电池模块的数量与所述一排的第二区域中包括的电池模块的数量的比率为2:1。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述多个电池单元管理单元之中的第一电池单元管理单元被配置为监测所述多排之中的至少一排的第一区域中包括的多个电池模块，所述多个电池单元管理单元之中的第二电池单元管理单元被配置为监测相当于所述第一电池单元管理单元监测的排的数量的两倍的所述多排之中的一些排的第二区域中包括的多个电池模块。
7.根据权利要求1所述的电池组，进一步包括：
一个或多个横向构件，设置在所述多排之间；
支架，固定设置在所述横向构件之间或所述横向构件中的一个与所述壳体的端部之间；以及
功率继电器组件，固定在所述支架上。
8.根据权利要求1所述的电池组，进一步包括：
高压连接器，被配置为将所述电池模块的电力传输到所述电池组的外部，或从外部接收用于对所述电池模块充电的电力；以及
电池管理系统连接器，被配置为向外部电池管理系统发送用于管理所述电池模块的信号并且从外部电池管理系统接收用于管理所述电池模块的信号；
其中所述高压连接器和所述电池管理系统连接器一体地制造。
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