CN114552053A - 一种高集成度电池包 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高集成度电池包，包括下壳体组件、上盖组件和电池组件，所述电池组件固定在所述上壳体组件和所述下壳体组件合并形成的中空内部，所述下壳体组件包括下壳体，所述上盖组件包括上盖，所述下壳体和所述上盖固定连接，其特征是，所述下壳体的壳体内部设置有冷却流道，所述上盖上设置有进水口和出水口，所述进水口连通冷却流道，所述出水口连通冷却流道。本方案吧进水口、出水口和冷却流道集成到电池包的箱体内部，使结构更简单，不需要水管连接等复杂结构，同时也保证外观更整洁，电池包外形为长方体，适用性更广。

Description

一种高集成度电池包

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其是一种高集成度电池包。

背景技术

电动汽车电池系统着火事故的频发，动力电池系统的安全性能也越来越被重视，例如，一种在中国专利文献上公开的“一种电池包”，其公告号为CN212659643U，包括壳体，电芯组件组，正极电源端子、负极电源端子以及电池包通信端子，电池包能够沿安装方向连接至电动工具。

现有低压动力电池系统方案无冷却装置，无法在电芯组件最佳适用温度下使用，有使用寿命短的缺陷，且当温度较高时热量不能及时散出去，容易引发热失控；当温度较低时使用容易使电芯组件内部短路，有发生火灾的风险；现有低压动力电池系统方案无搬运把手，不方便转运和安装；由电芯组件到高压器件转接出来的是开孔铜排，需要用螺栓连接另一铜排进行输出，组装比较复杂。连接铜排是有触电风险，铜排连接处有安全隐患；现有低压动力电池系统方案集成度不高，零件较多，体积较大。

发明内容

本发明是为了克服以上现有技术存在的问题，提供一种高集成度电池包。电池包集成了环绕式液冷系统、把手组件和快插式电源插座等等，整体可靠性增加。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高集成度电池包，包括下壳体组件、上盖组件和电池组件，所述电池组件固定在所述上壳体组件和所述下壳体组件合并形成的中空内部，所述下壳体组件包括下壳体，所述上盖组件包括上盖，所述下壳体和所述上盖固定连接，其特征是，所述下壳体的壳体内部设置有冷却流道，所述上盖上设置有进水口和出水口，所述进水口连通冷却流道，所述出水口连通冷却流道。

冷却流道环绕在下壳体内部，带走下壳体内的电芯组件散发的热量，保证电芯组件温度不会过热，延长电芯组件寿命，同时也增强安全性和稳定性。本方案将进水口、出水口和冷却流道集成到电池包的箱体内部，使结构更简单，不需要水管连接等复杂结构，同时也保证外观更整洁，电池包外形为长方体，适用性更广。

作为优选，所述下壳体外形为长方体，所述下壳体包括侧板、内底板和外底板，所述侧板的板件内部设置有侧板空腔，所述内底板和外底板固定连接形成底板空腔，所述上底板、下底板和侧板之间固定连接，底板空腔与侧板空腔连通形成冷却流道。

侧板为挤铝壳，侧板、内底板和外底板焊接而成，底部内外板合并形成空腔与两侧挤铝壳上的空腔联通，形成流道回路，环绕式冷却流道的设计可以更高效地对电芯组件进行冷却。

作为优选，所述下壳体外表面设置有定位结构，所述定位结构包括第一凸台和第二凸台，所述第一凸台和第二凸台为长条形结构且截面为梯形，所述第一凸台和第二凸台分别设置在两个相对的侧面上且贴近底面或其他侧面。

与定位结构相对应，放置平面上设置有长条形压块，所述凸台可以卡在压块之间进行固定。

作为优选，所述下壳体外表面还设置有把手组件，所述把手组件包括固定杆和把手带，所述固定杆上设置有弯折区域，所述弯折区域的长度与所述把手带的宽度配合，所述把手带一侧与所述弯折区域套接，所述固定杆连接在所述下壳体的侧楞上。

增加把手组件，方便人工搬运和安装。

作为优选，所述固定杆的弯折区域的尺寸小于所述固定杆非弯折区域的尺寸，所述下壳体侧楞上设置有C型孔，所述C型孔为一侧开口的圆孔，所述C型孔的开口的尺寸大于所述固定杆弯折区域的尺寸小于所述固定杆非弯折区域的尺寸，所述固定杆穿过C型孔与下壳体连接，所述固定杆的弯折区域从C型孔的开口露出。

作为优选，所述电池组件包括电芯组件，所述电芯组件设置在所述下壳体内部，所述电芯组件与所述下壳体之间填充有导热绝缘材料。

导热绝缘材料可以是导热胶等。

作为优选，所述电池组件还包括极耳支架、正极汇流排、负极汇流排、正极PIN针、负极PIN针和总正负极支架，所述总正负极支架固定连接在上盖上，所述总正负极支架上设置有电源插座，所述正极汇流排上设置有第一圆形端子，所述负极汇流排上设置有第二圆形端子，所述第一圆形端子配合正极PIN针，所述第二圆形端子配合负极PIN针，所述正极汇流排与电芯组件的正极极耳焊接，所述负极汇流排与电芯组件的负极极耳焊接，所述正极PIN针与所述正极汇流排通过第一圆形端子电连接，所述负极PIN针与所述负极汇流排通过第二圆形端子电连接，正极PIN针与总正负极支架的电源插座的一端电连接，负极PIN针与总正负极支架的电源插座的另一端电连接。

电动汽车在碰撞后电池系统易着火，大多是因为电池包壳体变形导致内部短路，如果把铜排的螺栓连接方式换成快插式的，可减少裸露铜排面积，从而降低安全事故。

作为优选，所述电池组件还包括弹性铜片，所述弹性铜片弯卷成圆柱形状，所述弹性铜片的截面的外轮廓直径由上至下先逐渐缩小再逐渐放大，所述弹性铜片的中间部分的截面的外轮廓直径最小，所述弹性铜片两端为实心铜片；两端之间由若干铜条连接而成，所述铜条设置有镂空区域，所述弹性铜片设置在所述汇流排的圆形端子内部。

弹性铜片的作用是为了让PIN针和圆形端子保持稳定的接触，中间细两头宽的设计也很好的卡住PIN针，使PIN针和圆形端子的电连接更稳固。

作为优选，所述电池组件还包括极耳保护盖，所述极耳支架上设置有定位凸起和若干卡槽，所述极耳保护盖上设置有与所述定位凸起相对应的定位孔和与卡槽相对应的卡扣，所述极耳支架上还设置有与汇流排圆形端子处相对应的圆形孔，所述极耳保护盖通过所述汇流排的圆形端子和所述极耳支架上的定位凸起定位，所述极耳保护盖通过卡扣和所述极耳支架上的卡槽相配合固定在极耳支架上。

极耳保护盖是绝缘材料，当电池包收到意外撞击或损坏时，极耳保护盖可有效保护极耳，避免短路等危险情况发生。

作为优选，所述上盖上设置有透气孔，所述上盖上还设置有监视器，所述监视器提供电流、电压和温度数据，对应的温度传感器原件和电流电压监控元件设置在FPC板上，所述FPC板固定在所述极耳支架上。

透气孔的作用是平衡电池包内外气压。监视器可以提供实时的电流、电压和温度数据，可以实时监控箱体内温度，所述FPC板还设置有高温报警、电路保护等功能。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）环绕式冷却流道的设计，具有更高的冷却效率，防止电芯组件温度过热，消除安全隐患；（2）增加转运把手，方便人工搬运和安装；（3）把输出端铜排的螺栓连接方式换成快插式的，可减少裸露铜排面积，从而降低安全事故。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明的下壳体组件和部分电池组件的一种结构示意图。

图3是本发明的上壳体组件和部分电池组件的一种结构示意图。

图4是本发明的一种截面示意图。

图5是本发明的上盖的一种结构示意图。

图6是本发明的下壳体的一种结构示意图。

图7是本发明的下壳体组件的定位结构的一种结构示意图。

图8是本发明的电芯组件的一种结构示意图。

图9是本发明的极耳支架的一种结构示意图。

图10是本发明的圆形端子的一种结构示意图。

图11是图2中A出的局部放大示意图。

图中，下壳体1、电芯组件2、极耳支架3、FPC板4、极耳保护盖5、负极PIN针6、FET板7、正极PIN针8、总正负极支架9、密封圈10、上盖11、冷却流道101、进水口1111、透气口1112、出水口1113、外底板111、内底板112、侧板113、固定杆114、把手带115、第一凸台1131、第二凸台1132、压块1133、端板211、泡棉212、电芯213、圆形端子311、汇流排312、弹性铜片314。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1-11所示的实施例中，一种高集成度电池包，包括下壳体组件、上盖组件和电池组件，所述电池组件固定在所述上壳体组件和所述下壳体组件合并形成的中空内部（图1），所述下壳体组件包括下壳体1，所述上盖组件包括上盖11，所述下壳体1和所述上盖11固定连接，其特征是，所述下壳体的壳体内部设置有冷却流道101，所述上盖11上设置有进水口1111和出水口1113，所述进水口1111连通冷却流道101，所述出水口1113连通冷却流道101。所述下壳体1外形为长方体，所述下壳体1包括侧板113、内底板112和外底板111（图6），所述侧板的板件内部设置有侧板空腔，所述内底板和外底板固定连接形成底板空腔，所述上底板、下底板和侧板之间固定连接，底板空腔与侧板空腔连通形成冷却流道（图4）。所述下壳体外表面设置有定位结构，所述定位结构包括第一凸台1131和第二凸台1132，所述第一凸台和第二凸台为长条形结构且截面为梯形，所述第一凸台和第二凸台分别设置在两个相对的侧面上且贴近底面或其他侧面。与定位结构相对应，放置平面上设置有长条形压块1133，所述凸台可以卡在压块之间进行固定（图7）。所述下壳体外表面还设置有把手组件（图6），所述把手组件包括固定杆114和把手带115，所述固定杆上设置有弯折区域，所述弯折区域的长度与所述把手带的宽度配合，所述把手带一侧与所述弯折区域套接，所述固定杆连接在所述下壳体的侧楞上。所述固定杆的弯折区域的尺寸小于所述固定杆非弯折区域的尺寸，所述下壳体侧楞上设置有C型孔，所述C型孔为一侧开口的圆孔，所述C型孔的开口的尺寸大于所述固定杆弯折区域的尺寸小于所述固定杆非弯折区域的尺寸，所述固定杆穿过C型孔与下壳体连接，所述固定杆的弯折区域从C型孔的开口露出。所述电池组件包括电芯组件（图8），所述电芯组件设置在所述下壳体内部，所述电芯组件与所述下壳体之间填充有导热绝缘材料。导热绝缘材料可以是导热胶等。所述电池组件还包括极耳支架3、正极汇流排、负极汇流排（图9）、正极PIN针8、负极PIN针6和总正负极支架9，所述负极PIN针固定在PCB板上，所述正极PIN针固定在正极支架上，所述总正负极支架固定连接在上盖上，所述总正负极支架上设置有电源插座，所述正极汇流排上设置有第一圆形端子，所述负极汇流排上设置有第二圆形端子（图9），所述第一圆形端子配合正极PIN针，所述第二圆形端子配合负极PIN针，所述正极汇流排与电芯组件的正极极耳焊接，所述负极汇流排与电芯组件的负极极耳焊接，所述正极PIN针与所述正极汇流排通过第一圆形端子电连接，所述负极PIN针与所述负极汇流排通过第二圆形端子电连接，正极PIN针与总正负极支架的电源插座的一端电连接，负极PIN针与总正负极支架的电源插座的另一端电连接。所述电池组件还包括弹性铜片314，所述弹性铜片弯卷成圆柱形状（图10），所述弹性铜片的截面的外轮廓直径由上至下先逐渐缩小再逐渐放大，所述弹性铜片的中间部分的截面的外轮廓直径最小，所述弹性铜片两端为实心铜片；两端之间由若干铜条连接而成，所述铜条设置有镂空区域，所述弹性铜片设置在所述汇流排的圆形端子内部。所述电池组件还包括极耳保护盖5（图11），所述极耳支架上设置有定位凸起和若干卡槽，所述极耳保护盖上设置有与所述定位凸起相对应的定位孔和与卡槽相对应的卡扣，所述极耳支架上还设置有与汇流排圆形端子处相对应的圆形孔，所述极耳保护盖通过所述汇流排的圆形端子和所述极耳支架上的定位凸起定位，所述极耳保护盖通过卡扣和所述极耳支架上的卡槽相配合固定在极耳支架上。所述上盖上设置有透气孔1112，所述上盖上还设置有监视器，所述监视器提供电流、电压和温度数据，对应的温度传感器原件和电流电压监控元件设置在FPC板4上，所述FPC板固定在所述极耳支架上。

冷却流道环绕在下壳体内部，环绕式的流道设计散热效率更高，带走下壳体内的电芯组件散发的热量，保证电芯组件温度不会过热，延长电芯组件寿命，同时也增强安全性和稳定性。本方案吧进水口、出水口和冷却流道集成到电池包的箱体内部，使结构更简单，不需要水管连接等复杂结构，同时也保证外观更整洁，电池包外形为长方体，适用性更广。

电动汽车在碰撞后电池系统易着火，大多是因为电池包壳体变形导致内部短路，如果把铜排的螺栓连接方式换成快插式的，可减少裸露铜排面积，从而降低安全事故。

弹性铜片的作用是为了让PIN针和圆形端子保持稳定的接触，中间细两头宽的设计也很好的卡住PIN针，使PIN针和圆形端子的电连接更稳固。

极耳保护盖是绝缘材料，当电池包收到意外撞击或损坏时，极耳保护盖可有效保护极耳，避免短路等危险情况发生。

透气孔的作用是平衡电池包内外气压。监视器可以提供实时的电流、电压和温度数据，可以实时监控箱体内温度，所述FPC板还设置有高温报警、电路保护等功能。

组装过程：

1.下壳体组件组装

下壳体1口朝上正放，注入适量的导热胶用于填充间隙，然后电芯组件2压紧后放入，泡棉膨胀后导热胶凝固，电芯组件2被固定在下壳体1内，电芯可以直接贴着铝壳侧壁，把热量传到到冷却液中；

极耳支架3通过工装穿过极耳，其上的卡扣特征与电芯组件端板上的孔配合固定极耳支架，利用工装压平极耳并焊接到汇流排312上，电压和电流便通过汇流排转到圆形端子311处，圆形端子与负极PIN针6和正极PIN针8配合把电流转入PCB板和正极支架；

FPC板4上开有圆孔特征通过极耳支架3上的蘑菇头固定，极耳保护盖5上带有卡扣特征与极耳支架3上的特征孔配合固定；

2.上盖组件组装

上盖11内部口朝上放置，把密封圈10嵌入安装槽中，依次用螺栓或自攻丝安装固定件总正负极支架9、正极支架、FET板7、PCB板，形成电流从总正负极插件端连接到负极PIN针6和正极PIN针8；

3.整包组装

下壳体组件朝上放置，上盖翻转后，从铝壳上方往下移动安装，首先上盖组件通过总正负极支架9上的定位销与下壳体组件中极耳支架3的定位孔配合定位，然后再往下移动，负极PIN针6和正极PIN针8插入极耳支架3上的端子中，最后压装到位后，用螺栓或自攻丝通过四角的固定孔固定上盖。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）环绕式冷却流道的设计，具有更高的冷却效率，防止电芯组件温度过热，消除安全隐患；（2）增加转运把手，方便人工搬运和安装；（3）把输出端铜排的螺栓连接方式换成快插式的，可减少裸露铜排面积，从而降低安全事故。

Claims (10)

1.一种高集成度电池包，包括下壳体组件、上盖组件和电池组件，所述电池组件固定在所述上壳体组件和所述下壳体组件合并形成的中空内部，所述下壳体组件包括下壳体，所述上盖组件包括上盖，所述下壳体和所述上盖固定连接，其特征是，所述下壳体的壳体内部设置有冷却流道，所述上盖上设置有进水口和出水口，所述进水口连通冷却流道，所述出水口连通冷却流道。

2.根据权利要求1所述的一种高集成度电池包，其特征是，所述下壳体外形为长方体，所述下壳体包括侧板、内底板和外底板，所述侧板的板件内部设置有侧板空腔，所述内底板和外底板固定连接形成底板空腔，所述上底板、下底板和侧板之间固定连接，底板空腔与侧板空腔连通形成冷却流道。

3.根据权利要求1所述的一种高集成度电池包，其特征是，所述下壳体外表面设置有定位结构，所述定位结构包括第一凸台和第二凸台，所述第一凸台和第二凸台为长条形结构且截面为梯形，所述第一凸台和第二凸台分别设置在两个相对的侧面上且贴近底面或其他侧面。

4.根据权利要求1所述的一种高集成度电池包，其特征是，所述下壳体外表面还设置有把手组件，所述把手组件包括固定杆和把手带，所述固定杆上设置有弯折区域，所述弯折区域的长度与所述把手带的宽度配合，所述把手带一侧与所述弯折区域套接，所述固定杆连接在所述下壳体的侧楞上。

5.根据权利要求4所述的一种高集成度电池包，其特征是，所述固定杆的弯折区域的尺寸小于所述固定杆非弯折区域的尺寸，所述下壳体侧楞上设置有C型孔，所述C型孔为一侧开口的圆孔，所述C型孔的开口的尺寸大于所述固定杆弯折区域的尺寸小于所述固定杆非弯折区域的尺寸，所述固定杆穿过C型孔与下壳体连接，所述固定杆的弯折区域从C型孔的开口露出。

6.根据权利要求1-5所述的任一一种高集成度电池包，其特征是，所述电池组件包括电芯组件，所述电芯组件设置在所述下壳体内部，所述电芯组件与所述下壳体之间填充有导热绝缘材料。

7.根据权利要求6所述的一种高集成度电池包，其特征是，所述电池组件还包括极耳支架、正极汇流排、负极汇流排、正极PIN针、负极PIN针和总正负极支架，所述总正负极支架固定连接在上盖上，所述总正负极支架上设置有电源插座，所述正极汇流排上设置有第一圆形端子，所述负极汇流排上设置有第二圆形端子，所述第一圆形端子配合正极PIN针，所述第二圆形端子配合负极PIN针，所述正极汇流排与电芯组件的正极极耳焊接，所述负极汇流排与电芯组件的负极极耳焊接，所述正极PIN针与所述正极汇流排通过第一圆形端子电连接，所述负极PIN针与所述负极汇流排通过第二圆形端子电连接，正极PIN针与总正负极支架的电源插座的一端电连接，负极PIN针与总正负极支架的电源插座的另一端电连接。

8.根据权利要求6所述的一种高集成度电池包，其特征是，所述电池组件还包括弹性铜片，所述弹性铜片弯卷成圆柱形状，所述弹性铜片的截面的外轮廓直径由上至下先逐渐缩小再逐渐放大，所述弹性铜片的中间部分的截面的外轮廓直径最小，所述弹性铜片两端为实心铜片；两端之间由若干铜条连接而成，所述铜条设置有镂空区域，所述弹性铜片设置在所述汇流排的圆形端子内部。

9.根据权利要求6所述的一种高集成度电池包，其特征是，所述电池组件还包括极耳保护盖，所述极耳支架上设置有定位凸起和若干卡槽，所述极耳保护盖上设置有与所述定位凸起相对应的定位孔和与卡槽相对应的卡扣，所述极耳支架上还设置有与汇流排圆形端子处相对应的圆形孔，所述极耳保护盖通过所述汇流排的圆形端子和所述极耳支架上的定位凸起定位，所述极耳保护盖通过卡扣和所述极耳支架上的卡槽相配合固定在极耳支架上。

10.根据权利要求9所述的一种高集成度电池包，其特征是，所述上盖上设置有透气孔，所述上盖上还设置有监视器，所述监视器提供电流、电压和温度数据，对应的温度传感器原件和电流电压监控元件设置在FPC板上，所述FPC板固定在所述极耳支架上。

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