CN115911767B - 一种动力电池堆及具其的机动车 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种动力电池堆及具其的机动车，传统的电池包由硬包电芯组成，本申请的电池堆由大量软包电池并联再串联成组成，封装所用的并联组件、夹持部件由挤出铝型材加工而成，用螺丝紧固安装和顶出拆开，与并联收口部件一起构成封闭的冷却通道，冷却介质可为气体或液体；通过上下盖板实现密封防水，电池堆通过一种隔热结构与车架连接，并通过两种护板加强夏季散热和冬季保温。本申请提高了电池堆的可靠性和寿命，软包电芯供应商更广泛，装配也更容易实现标准化、自动化，进一步降低了成本。

Description

一种动力电池堆及具其的机动车

技术领域

本申请属于新能源汽车技术领域，具体涉及一种动力电池堆及具其的机动车。

背景技术

动力电池包，是电动汽车最关键的部件。目前组成电池包的电芯，都是硬包的，有圆柱形的，有方块形的。为了增加能量密度，电池包的结构由有模组过渡到无模组。但不管怎样，电芯之间都是没有结构强度的，整个电池包的机械强度由外壳提供。这种电池包的结构形式，将软包电池排除在外，而软包电池由于智能手机的普及，工艺更加成熟，供应商也更广泛。事实上，目前的硬包电芯的内部，也是“软”的，只是空有一个硬壳，却对电池包的机械强度没有贡献。

电池包的散热和保温，也是个难题。某些厂家电池包内电芯之间，绕了一些中空的扁带，虽然解决了温度控制问题，但由于用胶填充，使得整个电池包拆解和重装成本极高，等价于不可维修。虽然已经有各种保温和加热方案，但在应对严寒冬季的续航和充电方面，实际效果还是不尽如人意；就算换电方案，也出现了底盘结冰被冻住，快速换电也就成了梦。

针对上述问题，本申请提出了基于软包电池的动力电池堆及具其的机动车解决方案。

发明内容

为进一步提升动力电池堆的性能，降低成本，尤其是解决严寒冬季的续航和充电难题，本申请提供一种动力电池堆及具其的机动车。

第一方面，本申请提供一种动力电池堆，包括并联组件、夹持组件及软包电池，所述软包电池在并联组件中并联，并联组件呈背靠背形式，相互扣接，一层层叠加，电极引线从每一层并联组件两端引出；所述每层电极引线正负连接形成串联；所述夹持组件有两个，夹持在并联组件两侧，形成整体。

进一步地，所述并联组件为铝合金挤出型材加工而成，上下两侧背靠背设置有电池槽、电极引出槽和扣接槽，电池槽位于中间，电极引出槽分正极和负极两种，位于电池槽外侧，扣接槽位于电极引出槽外侧。

进一步地，还设置有两个将所述并联组件夹在中间并联收口部件，上面设置有电池槽、电极引出槽和扣接槽，与并联组件扣接；还设置有端接口，与夹持组件连接；还设置有密封腔体，安装电池保护电路板。

进一步地，所述夹持组件对应每层并联组件有凹槽，使并联组件可插入夹持组件；所述并联组件、夹持组件和并联收口部件设置有全封闭等路径的循环冷却管道，冷却介质为气体或者液体。

进一步地，所述夹持组件设置有螺丝压紧结构和螺丝顶出结构。

进一步地，所述动力电池堆设置有安装孔，所述安装孔设置有隔热结构。

进一步地，所述动力电池堆设置有上下盖板，所述盖板与夹持组件和并联收口部件坚固连接，形成一个整体，设置有防水密封结构。

进一步地，所述动力电池堆还设置有一个护板，所述护板有两种，一种镂空通风，便于散热，用于夏季；一种设置有绝热层和电加热膜，用于冬季。

第二方面，本申请提供一种机动车，包括如第一方面所述的动力电池堆。

进一步地，所述冬季护板的电加热膜，其加热电源取自慢速充电接口的市电。

本申请提供的技术方案可以取得以下有益效果：

本申请提供了一种动力电池堆及具其的机动车，传统的电池包由硬包电芯组成，本申请的电池堆由大量软包电池并联再串联成组成，封装所用的并联组件、夹持部件由挤出铝型材加工而成，用螺丝紧固安装和顶出拆开，与并联收口部件一起构成封闭的冷却通道，冷却介质可为气体和液体；通过上下盖板实现密封防水，电池堆通过一种隔热结构与车架连接，并通过两种护板加强夏季散热和冬季保温。由于智能手机的普及，软包电池工艺更加成熟，供应商更加广泛；由于大量软包电池并联，相互隔离，个别电池出问题，对电池堆整体影响更小，从而提高了电池堆的可靠性和寿命；传统动力电池盒由金属铸件精加工而成，装配过程很复杂，本申请取消了电池盒，用铝型材加工成并联组件和夹持组件，形成具有结构强度的电池堆整体，并且带有全封闭的冷却通道，不但使单位体积和质量具有更大的容量，而且装配也更容易实现标准化、自动化，因而成本上也更具有优势；隔热连接结构和冬夏两种护板，更易于冬季电池保温，减少了低温对电池续航的影响和低温大电流充电对电池的伤害。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请一个实施例提供的一种动力电池堆结构示意图。

图2为本申请一个实施例提供的一种并联组件结构示意图。

图3为本申请提供的电池堆串联的一种实施方式。

图4为本申请一个实施例提供的并联组件与夹持组件结构关系示意图。

图5为本申请一个实施例提供的全封闭冷却管道的侧剖面示意图。

图6为本申请一个实施例提供的全封闭冷却管道俯视图。

图7为本申请一个实施例提供的夹持组件结构示意图。

图8为本申请一个实施例提供的一种电池堆隔热安装结构示意图。

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，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

为进一步提升动力电池堆的性能，降低成本，尤其是解决严寒冬季的续航和充电难题，本申请提供一种动力电池堆及具其的机动车。

第一方面，本申请提供一种动力电池堆，包括并联组件、夹持组件及软包电池，所述软包电池在并联组件中并联，并联组件呈背靠背形式，相互扣接，一层层叠加，电极引线从每一层并联组件两端引出；所述每层电极引线正负连接形成串联；所述夹持组件有两个，夹持在并联组件两侧，形成整体。

图1为本申请一个实施例提供的一种动力电池堆结构示意图。1为并联组件，一层层扣接叠加起来，层与层之间夹持着并联的软包电池，电极引线从每一层的并联组件两端引出，正负连接形成串联。2为夹持组件，有两个，将并联组件夹紧，形成一个整体。

进一步地，所述并联组件为铝合金挤出型材加工而成，上下两侧背靠背设置有电池槽、电极引出槽和扣接槽，电池槽位于中间，电极引出槽分正极和负极两种，位于电池槽外侧，扣接槽位于电极引出槽外侧。

图2为本申请一个实施例提供的一种并联组件结构示意图，它是一个侧视图，如图1，A-A处。4是软包电池，4所处的位置，即为电池槽；5是软包电池并联用的电极，5所处位置即为电极引出槽；6是扣接槽，位于电极引出槽的外侧。由图2可见，除扣接槽外，结构是对称的。

图2和图3还给出了电池堆串联的一种实施方式，由图2可知，相邻两层的软包电池，正极和负载是颠倒布置的，在一侧，并联电极只引出一个，比如左侧引出正极，那么右侧就引出的是负极，所以从并联组件的一侧看去，引出电极要么在上边，要么在下边，而且正极和负极交替，如图3所示。所以，只要把引出的电极可靠地连接起来，如图2、图3和图4中的7所示，层叠的并联电池组，就被串联起来了。

进一步地，还设置有两个将所述并联组件夹在中间并联收口部件，上面设置有电池槽、电极引出槽和扣接槽，与并联组件扣接；还设置有端接口，与夹持组件连接；还设置有密封腔体，安装电池保护电路板。

所述并联收口部件可由铝合金方坯精加工而成，优选地，由铝合金铸件精加工而成，以减少加工量，降低成本。

进一步地，所述保护电路板与线束连接，所述线束走夹持组件的槽19，如图4所示。线束在每一并联组件的电极串联处提供两种连接，一种连接串联电极，以便测量每一并联电池组的电压；另一种连接温度传感器，温度传感器可以安装在软包电池之间的缝隙处，每一并联电池组内，可以安装多个温度传感器，层与层的安装位置错开，以便可以更分散、更全面地检测电池温度。

进一步地，所述夹持组件对应每层并联组件有凹槽，使并联组件可插入夹持组件；所述并联组件、夹持组件和并联收口部件设置有全封闭等路径的循环冷却管道，冷却介质为气体或者液体。

图4为本申请一个实施例提供的并联组件与夹持组件结构示意图，优选地，夹持组件由铝合金挤出型材精加工而成。图中9即为对应每层并联组件的凹槽，8为每层并联组件的凸出，由图3可以看出，这个凸出对应着电极引出槽。图3的电极引出槽被设计成中空，用于冷却介质流动，尤其里面还可以增加一些结构，用于增加接触传热面积。图4的夹持组件也被设计成中空，如10，与图3中电极槽的中空结构对应，并通过8和9的凹凸结构连通，可设置o型圈，形成所述全封闭循环冷却管道。

在一个实施例中，图4的8和9所示的凹凸结构被设计成导向，优选并联收口部件的8尺寸大，导向作用显著，对应并联组件的9也尺寸大导向作用显著。也就是说，所述并联收口部件夹持中间的并联组件，并进行压紧，从而调整每层并联组件的空间位置；夹持组件从两侧夹持装配时，首先接触并联收口部件的凸起并通过导向自动校正并联收口部件的夹紧；接下来各层并联组件的凸起接触夹持组件的凹陷，并自动导向插入。

图5和图6为全封闭冷却循环管道一个实施例的示意图。图5是剖面侧视图，分别剖自如图1所示的上并联收口部件D-D处，中间并联组件C-C处，下并联收口部件E-E处。如图5所示，管道分上下两层，夹持组件中所示的冷却介质循环方向是从右向左，如9；夹持组件中的管道也相应分两层，上层方向垂直向内，如10；在上并联收口部件中，冷却介质从左向右流向夹持组件的下层，中间经过一个换热组件11；夹持组件中下层的循环方向是垂直向外，如12；再通过并联组件的下层，从右循环向左，如9；再通过下并联收口部件，从左向右流向夹持组件的上层，中间经过换热组件13。作为一个实施例，换热组件包括换热器，如果是气冷，还包括风扇；如果是液冷，还包括泵。换热器的另一侧，一般是液冷，与汽车空调连接。

图6是俯视图，是将电池堆沿中间水平面切开，分上下两层，如图5的F和G。由图可见，中间的并联组件，介质流动方向都是从右向左；两边的夹持组件，上层流动方向向上，与图5的10对应；下层的流动方向向下，与图5的12对应；在并联收口部件内，介质流动方向实现了上下层交替，而且中间经过了换热组件11和13。由图可知，对于任意并联组件内的循环管道，冷却介质的循环是等路径的，没有远近差异，这样设计的益处是获得均匀的温度控制效果。

进一步地，所述并联组件与夹持组件设置有螺丝压紧结构和螺丝顶出结构。

图7为本申请一个实施例提供的夹持组件结构示意图。14为螺丝压紧和顶出孔，设置有内螺纹；并联组件的对应位置，也有孔和螺纹，只是内径要小；压紧螺丝的螺纹与并联组件相配，螺帽大，将夹持组件与并联组件压紧；顶出螺丝的前端无螺纹，可以伸进并联组件的孔，后端有螺纹，与夹持组件相配，通过旋进，将夹持组件与并联组件顶开，使并联组件的凸起8从夹持组件的凹陷9脱开，达到拆卸目的。

进一步地，所述动力电池堆还设置有上下盖板，所述盖板与夹持组件和并联收口部件坚固连接，形成一个整体，设置有防水密封结构。

如图4的15所示，所述盖板覆盖并联组件、夹持组件、并联收口部件所有的接缝，在夹持组件、并联收口部件上设置有螺丝孔16，上下盖板对应位置有安装孔，安装前，要在安装孔的内侧打一圈或者多圈密封胶，然后再用螺丝将盖板压紧，实现密封防水。

进一步地，所述动力电池堆还设置有安装孔，所述安装孔设置有隔热结构。

图8为本申请一个实施例提供的一种电池堆隔热安装结构示意图。15位于电池堆上，16位于机动车上，如底盘大梁，17为螺栓。将电池堆与大梁紧固在一起，这是通常的安装方法。由于都是金属，为热的良导体，所以即使对电池堆进行了保温，在寒冷的冬季，电池堆的热量也会通过与螺栓和大梁的接触传导出去。本申请在安装孔设置的隔热结构如图8的18所示，为一种异形垫片，将电池堆与螺栓和大梁隔开；所述异形垫片采用热的不良导体制成，并且具体一定的机械强度；进一步，异形垫片优选采用聚醚醚酮，一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工程塑料（PEEK）。这种材料不仅绝热性能好，而且强度接近金属，只是价格比较贵，所以除安装孔外，其他部分，可以采用聚氨酯发泡材料进行隔热。

进一步地，所述动力电池堆还设置有一个护板，所述护板有两种，一种镂空通风，便于散热，用于夏季；一种设置有绝热层和电加热膜，用于冬季。

由于目前的电芯，气温低会显著减少电池容量，在低温情况下大电流充电还会对电池有较大损伤，所以冬季保温是一大难题；而电池堆又是电动汽车的最重要部件，一般位于底盘，为避免飞石或恶劣路面的冲击，安装底盘装甲是必要的；所以将底盘装甲与保温和加热结合起来就会大受欢迎，绝热层优选气凝胶。而在夏季，特别是在夏季大电流充电，或者猛烈驾驶的情况下，电池的散热又是很重要的，所以将底盘装甲设计成两种，冬季保温，夏季通风散热，就很有必要。也许有人会觉得麻烦，这大多是南方人想法，因为对于北方人，在冬季来临换雪地胎时，顺便换一下底盘装甲，也不算太麻烦。另外，如果电池堆主动散热设计的好，也可以只安装一种保温加热的护板，不必更换。

第二方面，本申请提供一种机动车，包括如第一方面所述的动力电池堆。

进一步地，所述冬季护板的电加热膜，其加热电源取自慢速充电接口的市电。

目前，冬季加热电池的电源，一般都取自电池本身，开启这一功能后，车停在那里也会自耗电，给车主体验很不好。由于本申请的电池堆，与车架间有隔热结构，这将大大减少通过车架而散失的热量；由于底盘护板有冬季保温型，并且具有加热膜，也大大提高了保温效果，因而更省电。众所周知，北方冬季的取暖费是很高的，一个暖库的取暖费近千元，甚至更多。本申请的电池取暖用电，可以取自慢速充电接口的市电，这样不管停在家里，还是单位，只要停车就插上，即使不需要给电池充电，也用市电给电池加热，电加热膜相当于电褥子，一个冬天，电费不多，相当于有了一个廉价的暖库，这对于解决冬季续航焦虑和延长电池寿命，都是极为有利的。

本申请的实施例提供的技术方案可以取得以下有益效果：

本申请实施例提供了一种动力电池堆及具其的机动车，传统的电池包由硬包电芯组成，本申请的电池堆由大量软包电池并联再串联成组成，封装所用的并联组件、夹持部件由挤出铝型材加工而成，用螺丝紧固安装和顶出拆开，并与并联收口部件一起构成封闭的冷却通道，冷却介质可为气体和液体；通过上下盖板实现密封防水，电池堆通过一种隔热结构与车架连接，并通过两种护板加强夏季散热和冬季保温。由于智能手机的普及，软包电池工艺更加成熟，供应商更加广泛；由于大量软包电池并联，相互隔离，个别电池出问题，对电池堆整体影响更小，从而提高了电池堆的可靠性和寿命；传统动力电池盒由铸件精加工而成，装配过程很复杂，本申请取消了电池盒，用铝型材加工成并联组件和夹持组件，形成具有结构强度的电池堆整体，并且带有全封闭的冷却通道，不但使单位体积和质量具有更大的容量，而且装配也更容易实现标准化、自动化，因而成本上也更具有优势；隔热连接结构和冬夏两种护板，更易于冬季电池保温，减少了低温对电池续航的影响和低温大电流充电对电池的伤害。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，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。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

需要说明的是，本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上做任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种动力电池堆，包括并联组件、夹持组件及软包电池，其特征在于：

所述软包电池在并联组件中并联，并联组件呈背靠背形式，相互扣接，一层层叠加，电极引线从每一层并联组件两端引出；

每层所述电极引线正负连接形成串联；

所述夹持组件有两个，夹持在并联组件两侧，形成整体；

所述并联组件为铝合金挤出型材加工而成，上下两侧背靠背设置有电池槽、电极引出槽和扣接槽，电池槽位于中间，电极引出槽分正极和负载两种，位于电池槽外侧，扣接槽位于电极引出槽外侧；

还设置有两个将所述并联组件夹在中间并联收口部件，上面设置有电池槽、电极引出槽和扣接槽，与并联组件扣接；还设置有端接口，与夹持组件连接；还设置有密封腔体，安装电池保护电路板；

所述夹持组件对应每层并联组件有凹槽，使并联组件可插入夹持组件；所述并联组件、夹持组件和并联收口部件设置有全封闭等路径的循环冷却管道，冷却介质为气体或者液体。

2. 根据权利要求 1 所述一种动力电池堆，其特征在于，所述夹持组件设置有螺丝压紧和螺丝顶出结构。

3. 根据权利要求 1 所述一种动力电池堆，其特征在于，设置有上下盖板，所述盖板与夹持组件和并联收口部件坚固连接，形成一个整体，设置有防水密封结构。

4. 根据权利要求 1 所述一种动力电池堆，其特征在于，设置有安装孔，所述安装孔设置有隔热结构。

5. 根据权利要求 4 所述一种动力电池堆，其特征在于，还设置有一个护板，所述护板有两种，夏季护板镂空通风，便于散热；冬季护板，设置有绝热材料层和电加热膜。

6. 一种机动车，其特征在于，包括如权利要求 1~5 任一项所述的动力电池堆。

7. 根据权利要求 6 所述一种机动车，其特征在于，所述冬季护板的电加热膜，其加热电源取自慢速充电接口的市电。