CN115528366B - 一种电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池系统，包括下箱体；下箱体的内腔左右两侧，分别设置有第一电芯模块和第二电芯模块；第一电芯模块和第二电芯模块分别包括两个电芯堆叠体；每个电芯堆叠体分别包括多个电芯单体，且任意相邻的两个电芯单体之间设置有电芯间填充板；每个电芯堆叠体的底部与下箱体的底部顶面相粘接；第一电芯模块和第二电芯模块中的两个电芯堆叠体之间分别设置有一个底部第一定位部件；第一电芯模块和第二电芯模块相对一侧分别垂直设置有一个电芯纵梁端板；两个电芯纵梁端板相对一侧通过一个横向分布的弹性部件相垂直连接。本发明的电池系统不仅可以实现对电芯堆叠体的限位安装与预紧，还可有效缓解电池堆叠体整体形成的膨胀力，具有重大意义。

Description

一种电池系统

技术领域

本发明涉及动力锂电池技术领域，特别是涉及一种电池系统。

背景技术

目前，锂离子电池具有比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备(如移动电话、数码摄像机和手提电脑)上得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面，因此对锂离子电池的性能要求越来越高。

但是，对于目前的锂离子动力电池系统，其内具有电池堆叠体(即包括多个纵向并列设置的电芯单体)，电芯单体在循环过程中沿堆叠方向(例如电芯单体的大面方向，即纵向放置的电芯单体的左右大侧面方向)会产生膨胀力，且会随着循环次数的增加而增大，使得电池堆叠体整体的膨胀力增大。

在电池系统循环中，电池堆叠体中的每个电芯单体受力会逐渐增大，由于现有的电池堆叠体受到外部结构的严格限位约束(即不让位置移动，每个电芯单体的位置都保持不变)，随着电池堆叠体整体的膨胀力增大，在过大的膨胀力作用下，电芯单体之间会相互影响(例如相互挤压)，使得电芯单体的寿命会出现较大的衰减，影响到电芯单体以整个及电池系统的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种电池系统。

为此，本发明提供了一种电池系统，其包括中空的、顶部开口的下箱体；

下箱体的顶部，覆盖设置有上箱体；

下箱体的内腔左右两侧，分别设置有第一电芯模块和第二电芯模块；

第一电芯模块和第二电芯模块为左右对称分布；

第一电芯模块和第二电芯模块，分别包括两个电芯堆叠体；

每个电芯堆叠体，分别包括横向分布且纵向并列设置的多个电芯单体；

对于每个电芯堆叠体，其中任意相邻的两个电芯单体之间设置有电芯间填充板；

每个电芯堆叠体的底部，与下箱体的底部顶面相粘接；

第一电芯模块中的两个电芯堆叠体之间以及第二电芯模块中的两个电芯堆叠体之间，分别设置有一个横向分布的底部第一定位部件；

第一电芯模块和第二电芯模块相对一侧，分别垂直设置有一个纵向分布的电芯纵梁端板；

两个电芯纵梁端板相对一侧的纵向中间位置，通过一个横向分布的弹性部件相垂直连接。

优选地，下箱体的前后两侧，分别垂直设置有一个下箱体底板；

下箱体的左右两侧，分别垂直设置有一个下箱体端板；

每个下箱体底板在朝向每个电芯堆叠体的一侧底部，通过焊接或粘接的连接方式固定设置有一个底部第二定位部件。

优选地，底部第二定位部件的横向长度，与电芯堆叠体的横向长度相等；

每个底部第二定位部件的纵截面形状为L形。

优选地，每个底部第二定位部件包括横向分布的底部第二定位部件安装块；

底部第二定位部件安装块与下箱体底板相垂直；

底部第二定位部件安装块的外侧通过焊接或粘接的连接方式，与下箱体端板相连接；

底部第二定位部件安装块的顶部设置有横向水平分布的底部第二定位部件定位块；

底部第二定位部件定位块的底面，通过结构胶与下箱体底板的顶面相粘接。

优选地，每个底部第一定位部件，分别包括底部第一定位部件安装块和底部第一定位部件定位块；

横向分布的第一定位部件安装块顶部，垂直设置有底部第一定位部件定位块；

第一定位部件安装块的底面，通过焊接或粘接的连接方式，固定连接所述下箱体的底板顶面。

优选地，弹性部件，包括纵向分布的两个固定部与横向分布的一个弹性部；

两个固定部横向间隔分布，并且两者相对的一侧中部通过所述弹性部相垂直连接。

优选地，每个固定部，分别包括纵向分布的弹性部件固定平板；

弹性部件固定平板的下部中间位置，设置有开口向下的弹性部件安装槽。

优选地，弹性部，包括横向分布的端部弹性板；

端部弹性板的顶部前侧和后侧，分别突出地设置有至少一条横向分布的中部弹性条；

端部弹性板的左右两侧，分别具有一个弹性部安装块；

弹性部安装块，与固定部中的弹性部件安装槽相配合连接。

优选地，两个电芯纵梁端板在相对一侧的纵向中间位置，分别设置有一个固定部限位凹槽；

固定部限位凹槽，与弹性部件中的固定部具有的弹性部件固定平板相连接。

优选地，每个电芯纵梁端板上，设置有多个上下贯通的减重孔。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种电池系统，其结构设计科学，其通过在第一电芯模块和第二电芯模块(这两个模块分别包括两个电芯堆叠体)相对一侧的电芯纵梁端板之间增加弹性部件，形成可横向移动的电芯纵梁端板的结构设计，不仅可以实现对电芯堆叠体的限位安装与预紧，还可以有效缓解电池堆叠体整体形成的膨胀力，使得电池堆叠体中的电芯单体在循环过程中的受力保持在相对恒定的范围内，避免电芯单体避免电芯单体的寿命会出现较大的衰减，从而保障电池系统的循环寿命，具有重大的实践意义。

附图说明

图1为本发明提供的一种电池系统的立体装配示意图；

图2为本发明提供的一种电池系统的内部结构示意图，即在移开上箱体时的俯视图；

图3为本发明提供的一种电池系统，在移开上箱体且没有放置多个电芯单体时的俯视图；

图4为本发明提供的一种电池系统具有的两个电芯堆叠体的结构示意图；

图5为本发明提供的一种电池系统中，底部第一定位部件的结构示意图；

图6为本发明提供的一种电池系统中，底部第二定位部件的结构示意图；

图7为本发明提供的一种电池系统中，弹性部件的结构示意图；

图8为本发明提供的一种电池系统中，弹性部件具有的固定部的结构示意图；

图9为本发明提供的一种电池系统中，弹性部件具有的弹性部的结构示意图；

图10为本发明提供的一种电池系统中，电芯端板的结构示意图；

图中，1、上箱体，2、下箱体，201、下箱体底板，202、下箱体端板；

3、电芯纵梁端板，301、固定部限位凹槽，302、减重孔；

4、弹性部件，401、固定部，4011、弹性部件固定平板，4012、弹性部件安装槽；

402、弹性部，4021、弹性部安装块，4022、端部弹性板，4023、中部弹性条；

5、电芯堆叠体，501、电芯间填充板，502、电芯单体；

6、底部第一定位部件，601、底部第一定位部件安装块，602、底部第一定位部件定位块；

7、底部第二定位部件，701、底部第二定位部件安装块；

702、底部第二定位部件定位块，8、电芯安装空间。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1至图10，本发明提供了一种电池系统，包括中空的、顶部开口的下箱体2；

下箱体2的顶部，覆盖设置有上箱体1；

下箱体2的内腔左右两侧，分别设置有第一电芯模块和第二电芯模块；

第一电芯模块和第二电芯模块为左右对称分布；

第一电芯模块和第二电芯模块，分别包括两个电芯堆叠体5；

也就是说，本发明的电池系统共计有四个电芯堆叠体5；

每个电芯堆叠体5，分别包括横向分布且纵向并列设置的多个电芯单体502；

对于每个电芯堆叠体5，其中任意相邻的两个电芯单体502之间设置有电芯间填充板501；

每个电芯堆叠体5的底部，与下箱体2的底部顶面相粘接(具体可以通过现有的导热结构胶相粘接)；

第一电芯模块中的两个电芯堆叠体5之间以及第二电芯模块中的两个电芯堆叠体5之间，分别设置有一个横向分布的底部第一定位部件6；

第一电芯模块和第二电芯模块相对一侧，分别垂直设置有一个纵向分布的电芯纵梁端板3；

两个电芯纵梁端板3相对一侧的纵向中间位置，通过一个横向分布的弹性部件4相垂直连接。

在本发明中，具体实现上，电芯间填充板501为PU泡棉板或者泡棉垫片，用于吸收电芯单体在使用时产生的膨胀力，提高系统的循环寿命。

在本发明中，具体实现上，下箱体2的前后两侧，分别垂直设置有一个下箱体底板201；

下箱体2的左右两侧，分别垂直设置有一个下箱体端板202；

每个下箱体底板201在朝向每个电芯堆叠体5的一侧底部，通过焊接或粘接的连接方式固定设置有一个底部第二定位部件7；

具体实现上，底部第二定位部件7的横向长度，与电芯堆叠体5的横向长度相等。

具体实现上，每个底部第二定位部件7的纵截面形状为L形。

具体实现上，参见图6所示，每个底部第二定位部件7包括横向分布的底部第二定位部件安装块701；

底部第二定位部件安装块701与下箱体底板201相垂直；

底部第二定位部件安装块701的外侧(即远离电芯堆叠体5的一侧)通过焊接或粘接(例如通过现有的结构胶)的连接方式，与下箱体端板202相连接；

底部第二定位部件安装块701的顶部设置有横向水平分布的底部第二定位部件定位块702；

底部第二定位部件定位块702的底面，通过结构胶与下箱体底板201的顶面相粘接。

需要说明的是，对于本发明，底部第二定位部件7，可以通过焊接方式安装于下箱体左右两侧，底部第二定位部件安装块701在用于对电芯侧面与箱体侧壁进行定位的同时，还可以增加箱体强度；底部第二定位部件定位块702下侧，可以预留胶粘剂的使用空间。

在本发明中，具体实现上，每个底部第一定位部件6的底部，分别通过焊接或粘接的连接方式，固定连接所述下箱体2的底板顶面。

具体实现上，参见图5所示，每个底部第一定位部件6，分别包括底部第一定位部件安装块601和底部第一定位部件定位块602；

横向分布的第一定位部件安装块601顶部，垂直设置有底部第一定位部件定位块602；

第一定位部件安装块601的底面，通过焊接或粘接的连接方式，固定连接所述下箱体2的底板顶面。

需要说明的是，对于本发明，底部第一定位部件6，可以通过焊接方式安装于下箱体2的底板顶面中间部位，第一定位部件安装块601在用于对两个并排电芯之间进行定位的同时，还可以增加箱体强度。

在本发明中，具体实现上，参见图7所示，弹性部件4，包括纵向分布的两个固定部401与横向分布的一个弹性部402；

两个固定部401横向间隔分布，并且两者相对的一侧中部通过所述弹性部402相垂直连接。

需要说明的是，对于本发明，固定部401用来将弹性部402固定在箱体结构中，弹性部402负责吸收电芯堆叠体5产生的膨胀力。

具体实现上，参见图8所示，每个固定部401，分别包括纵向分布的弹性部件固定平板4011；

弹性部件固定平板4011的下部中间位置，设置有开口向下的弹性部件安装槽4012；

需要说明的是，对于本发明，弹性部件固定平板4011的主要作用是：将弹性部件4固定于两个电芯纵梁端板3之间，可通过螺栓连接或者粘接方式进行固定。

具体实现上，参见图9所示，弹性部402，包括横向分布的端部弹性板4022；

端部弹性板4022的顶部前侧和后侧，分别突出地设置有至少一条横向分布的中部弹性条4023；

端部弹性板4022的左右两侧，分别具有一个弹性部安装块4021；

弹性部安装块4021，与固定部40中的弹性部件安装槽4012相配合连接(例如相插接)。

具体实现上，中部弹性条402的俯视形状(即在水平面的投影形状)，为S形。

需要说明的是，对于本发明，端部弹性板4022，可以选用不同形状的结构来限制其变形位移，如S形等。中部弹性条4023的设计，可以为变形预留空间。

需要说明的是，弹性部402采用现有的弹性材料制作。端部弹性板4022，用于在受到挤压时两边进行形变，从而起到吸收膨胀力的作用。中部弹性条4023，主要防止端部弹性板4022向一侧进行变形而易损坏部件。

在本发明中，具体实现，参见图10所示，两个电芯纵梁端板3在相对一侧的纵向中间位置，分别设置有一个固定部限位凹槽301；

固定部限位凹槽301，与弹性部件4中的固定部401具有的弹性部件固定平板4011相连接(采用螺栓连接或者粘接的方式)。

具体实现，每个电芯纵梁端板3上，设置有多个上下贯通的减重孔302。

需要说明的是，对本发明，本发明的电池系统通过优化结构，采用CTP(Cell ToPack，即电芯直接集成为电池包，从而省去了中间模组环节)的形式，减少端板数量，提高了系统能量密度。

基于以上技术方案可知，对于本发明，弹性部件4通过其上的固定部401与电芯纵梁端板3上的固定部限位凹槽301进行固定，其上的弹性部402用来实现电芯纵梁端板3的移动。本发明的电池系统，由下箱体底板与下箱体端板组成下箱体框架，通过在侧边与中部安装有定位部件(即底部第一定位部件和底部第二定位部件)，用来给电芯堆叠体进行安装定位，同时对箱体结构进行了加强。

为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面说明本发明的装配过程。

首先，将下箱体底板与下箱体端板进行焊接，组成下箱体结构。

然后，将底部第一定位部件与底部第二定位部件分别利用焊接或粘接的方式固定于下箱体的中部与侧面，形成四个电芯安装空间8，每个电芯安装空间8内分别用于放置一个电芯堆叠体5，如图3所示。

然后，在电芯安装空间8的底部打上胶粘剂(例如现有的导热结构胶)，然后将电芯堆叠体5依照图4顺序依次放入电芯安装空间内，使得电芯堆叠体5底部与下箱体的底板顶面相粘接。

然后，将电芯纵梁端板3放置在电芯堆叠体的端部，然后通过弹性部件的固定部分别利用螺栓固定在电芯纵梁端板3的固定部限位凹槽301中，如图2所示。

最后，将上箱体1与下箱体2顶部，使用栓接进行固定连接，如图1所示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电池系统，其特征在于，包括中空的、顶部开口的下箱体(2)；

下箱体(2)的顶部，覆盖设置有上箱体(1)；

下箱体(2)的内腔左右两侧，分别设置有第一电芯模块和第二电芯模块；

第一电芯模块和第二电芯模块为左右对称分布；

第一电芯模块和第二电芯模块，分别包括两个电芯堆叠体(5)；

每个电芯堆叠体(5)，分别包括横向分布且纵向并列设置的多个电芯单体(502)；

对于每个电芯堆叠体(5)，其中任意相邻的两个电芯单体(502)之间设置有电芯间填充板(501)；

每个电芯堆叠体(5)的底部，与下箱体(2)的底部顶面相粘接；

第一电芯模块中的两个电芯堆叠体(5)之间以及第二电芯模块中的两个电芯堆叠体(5)之间，分别设置有一个横向分布的底部第一定位部件(6)；

第一电芯模块和第二电芯模块相对一侧，分别垂直设置有一个纵向分布的电芯纵梁端板(3)；

两个电芯纵梁端板(3)相对一侧的纵向中间位置，通过一个横向分布的弹性部件(4)相垂直连接；

弹性部件(4)，包括纵向分布的两个固定部(401)与横向分布的一个弹性部(402)；

两个固定部(401)横向间隔分布，并且两者相对的一侧中部通过所述弹性部(402)相垂直连接；

每个固定部(401)，分别包括纵向分布的弹性部件固定平板(4011)；

弹性部件固定平板 (4011)的下部中间位置，设置有开口向下的弹性部件安装槽(4012)；

弹性部(402)，包括横向分布的端部弹性板(4022)；

端部弹性板(4022)的顶部前侧和后侧，分别突出地设置有至少一条横向分布的中部弹性条(4023)；

端部弹性板(4022)的左右两侧，分别具有一个弹性部安装块(4021)；

弹性部安装块(4021)，与固定部(401)中的弹性部件安装槽(4012)相配合连接。

2.如权利要求1所述的电池系统，其特征在于，下箱体(2)的前后两侧，分别垂直设置有一个下箱体底板(201)；

下箱体(2)的左右两侧，分别垂直设置有一个下箱体端板(202)；

每个下箱体底板(201)在朝向每个电芯堆叠体(5)的一侧底部，通过焊接或粘接的连接方式固定设置有一个底部第二定位部件(7)。

3.如权利要求2所述的电池系统，其特征在于，底部第二定位部件(7)的横向长度，与电芯堆叠体(5)的横向长度相等；

每个底部第二定位部件(7)的纵截面形状为L形。

4.如权利要求2所述的电池系统，其特征在于，每个底部第二定位部件(7)包括横向分布的底部第二定位部件安装块(701)；

底部第二定位部件安装块(701)与下箱体底板(201)相垂直；

底部第二定位部件安装块 (701)的外侧通过焊接或粘接的连接方式，与下箱体端板(202)相连接；

底部第二定位部件安装块(701)的顶部设置有横向水平分布的底部第二定位部件定位块(702)；

底部第二定位部件定位块(702)的底面，通过结构胶与下箱体底板(201)的顶面相粘接。

5.如权利要求1所述的电池系统，其特征在于，每个底部第一定位部件(6)，分别包括底部第一定位部件安装块(601)和底部第一定位部件定位块(602)；

横向分布的第一定位部件安装块 (601)顶部，垂直设置有底部第一定位部件定位块(602)；

第一定位部件安装块(601)的底面，通过焊接或粘接的连接方式，固定连接所述下箱体(2)的底板顶面。

6.如权利要求1至5中任一项所述的电池系统，其特征在于，两个电芯纵梁端板(3)在相对一侧的纵向中间位置，分别设置有一个固定部限位凹槽(301)；

固定部限位凹槽(301)，与弹性部件(4)中的固定部(401)具有的弹性部件固定平板(4011)相连接。

7.如权利要求6所述的电池系统，其特征在于，每个电芯纵梁端板(3)上，设置有多个上下贯通的减重孔(302)。