CN116345035A - 电池包及车辆 - Google Patents

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CN116345035A CN202310277346.5A CN202310277346A CN116345035A CN 116345035 A CN116345035 A CN 116345035A CN 202310277346 A CN202310277346 A CN 202310277346A CN 116345035 A CN116345035 A CN 116345035A
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傅家麒
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胡信鹏
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李逸卿
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吉英亮
周凯航
白阳
王勇
钟毅
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Abstract

本申请提供一种电池包和车辆。所述电池包包括：盖板组件；与盖板组件相对的底板组件；设置在盖板组件与底板组件之间的电芯组件，电芯组件包括电芯单元；以及垂直于盖板组件安装在盖板组件与底板组件之间的横梁组件以及侧板组件；横梁组件包括平行设置的多个横梁，侧板组件包括与多个横梁相交固定的多个侧板，多个侧板中的每个侧板中设置有冷却液流道，电芯单元设置在多个横梁和多个侧板形成的间隙中。根据本申请的技术方案，通过设置横梁组件以及具有冷却功能的侧板组件，使得电芯两侧均能够得到有效冷却，显著提高了电池包的换热效率，并且简化了电池包设计，提升了电池包的空间效率和能量密度。

Description

电池包及车辆
技术领域
本申请涉及电池包系统领域，具体地涉及一种电池包，并进一步涉及一种包括该电池包的车辆。
背景技术
电动汽车在节能减排上具有很大的潜力和优势，电动汽车的研发工作越来越受到人们的重视，电动汽车的电池包能量密度和快充需求的不断提高。现有电池包结构复杂、换热效率低并且安全性较差，已不能满足市场对电池包的高能量密度和高体积效率的需求。
发明内容
本申请旨在提供一种电池包和包括前述电池包的车辆，以解决或缓解至少部分背景技术中提及的问题。
为了实现前述目的之一，根据本申请的一个方面，提供一种电池包，所述电池包包括：盖板组件；与所述盖板组件相对的底板组件；设置在所述盖板组件与所述底板组件之间的电芯组件，所述电芯组件包括电芯单元；以及垂直于所述盖板组件安装在所述盖板组件与所述底板组件之间的横梁组件以及侧板组件；所述横梁组件包括平行设置的多个横梁，所述侧板组件包括与所述多个横梁相交固定的多个侧板，所述多个侧板中的每个侧板中设置有冷却液流道，所述电芯单元设置在所述多个横梁和所述多个侧板形成的间隙中。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述冷却液流道的冷却液进口和冷却液出口设置在所述侧板的同一端部，所述冷却液流道在所述侧板中以U形形状自所述冷却液进口延伸回到所述冷却液出口。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，每个所述侧板包括两个或多个子侧板以及将所述两个或多个子侧板固定连接的固定支架。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述固定支架构造有贯穿口，相邻两个子侧板的端部插入所述贯穿口中并经由所述贯穿口流体连通。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述多个侧板与所述多个横梁在相交位置处分别经由多个所述固定支架固定连接；所述固定支架包括第一固定部和垂直于所述第一固定部延伸的第二固定部，所述侧板与所述第一固定部固定连接，所述横梁与所述第二固定部固定连接。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述侧板构造有朝向所述横梁开口的第一槽口，所述横梁构造有朝向所述侧板开口的第二槽口，所述侧板在所述第一槽口处插入所述横梁的所述第二槽口以与所述横梁相交设置。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述第一固定部构造有朝向所述横梁的所述第二槽口的底部凸出的凸起，所述第二槽口的底部构造有背离所述第一固定部凹进的凹槽，所述凹槽与所述凸起形状相匹配并且所述凸起插入所述凹槽中。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述电池包包括铺设在所述电芯组件上的电路组件，并且还包括覆盖在所述电路组件上的热电分离组件以保护所述电路组件。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述电芯组件抵靠所述底板组件设置，所述底板组件包括构造有冷却液流管的底部冷却板，所述冷却液流管与所述侧板组件的所述冷却液流道流体连通。
为了实现前述目的之一，根据本申请的另一方面，提供一种车辆，其包括根据前述方面所述的电池包。
根据本申请的电池包和包括前述电池包的车辆，通过设置同时具备冷却功能与结构功能的侧板组件以及与其相交固定的横梁组件，省去了其他复杂的结构固定件，优化了电池包的结构布局，提升了电池包的空间效率和能量密度。此外，电芯单元设置在相邻两个侧板之间，使得电芯两侧均得到有效冷却，显著提高了电池包的冷却性能和安全性能。
附图说明
参照附图，本申请的公开内容将更加方便理解。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本申请的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本申请的一种实施方式的电池包的分解示意图；
图2示出了图1中的侧板组件的示意图；
图3示出了安装在电芯单元之间的图2中的侧板组件的侧板的截面图；
图4示出了图1中的电池包的局部截面示意图；
图5示出了图1中的电池包的局部立体图；
图6示出了图2中的侧板组件的固定支架的示意图；
图7示出了图1中的侧板与横梁的连接处的分解示意图；
图8示出了图1中的侧板与横梁的组装示意图；
图9示出了组装在电池包中的图8中的横梁和侧板局部示意图；
图10示出了组装在电池包中的图1中的横梁和最外侧的侧板的局部示意图；
图11示出了图1中的热电分离组件的示意图；
图12示出了图11中的热电分离组件的耐高温结构的示意图；以及
图13示出了图1中的喷淋系统的示意图。
具体实施方式
下文将参照附图中的示例性实施例来详细地描述本申请。但应当知道的是，本申请可通过多种不同的形式来实现，而不应该被理解为局限于本文所阐述的实施例。在此提供这些实施例旨在使得本申请的公开内容更为完整与清楚，并将本申请的构思完全传递给本领域技术人员。
此外，对于本文所提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，本领域技术人员容易想到在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行适当的组合或者删减，由此获得可能未在本文中直接提及的本申请的更多其它实施例，这些实施例并未脱离本申请的技术思想范围。
本文中所使用的属于“纵向”指的是如图2中的侧板41的长度方向；“横向”指的是如图2中的进液冷管421或出液冷管422的轴向延伸方向，其与“纵向”垂直；“高度方向”指的是与“纵向”和“横向”垂直的方向。然而，需要理解的是，“纵向”、“横向”、“高度方向”等指示方位或位置关系的术语是基于附图所示的方位或位置关系，其仅为了便于描述本申请的实施例，而不是指示或暗指所指的部件必须需具有特定的方位或必须以特定的方位构造或布置，因此其不能理解为对本申请的限制。
图1是根据本申请的一种实施方式的电池包的分解示意图，该电池包包括盖板组件1和与盖板组件1整体上平行且相对的底板组件7(例如包括底部冷却板71、底部保温板72、底护板73)；设置在盖板组件1与底板组件7之间的喷淋系统2、热电分离组件3、高低压组件8、侧板组件4、电芯组件5以及横梁组件6，电芯组件5包括多个电芯单元51。侧板组件4以及横梁组件6垂直于盖板组件1安装在盖板组件1与底板组件7之间。横梁组件6包括平行设置的多个横梁61，例如图1中示出了三个横梁61，横梁可以为电池包到整车的安装提供固定连接点，并且可以在电芯膨胀时吸收电芯的膨胀力，此外，在整车发生碰撞时，也可以吸收碰撞作用力，从而保持电芯结构稳定，对电芯起到结构保护的作用。侧板组件4包括与多个横梁61相交固定的多个侧板41，例如图1中示出了七个侧板41，由此可以形成纵横相交的稳定的固定方式，提高了整个电池包的结构强度。每个侧板41中设置有冷却液流道(未示出)，例如该侧板41可以通过挤型工艺一体成型，形成集成纵梁、侧部板和冷板的三合一侧板。电芯单元51设置在多个横梁61和多个侧板41形成的空格间隙中并且抵靠其两侧的侧板41，由此形成电芯单元51的双侧面冷却，提高电芯组件5的冷却效果。
在此种布置下，本文述及的电池包，通过设置横梁组件以及与横梁组件相交固定设置的侧板组件，省去了其他复杂的结构固定件，优化了电池包的结构布局，并且侧板组件中设置有冷却液流道，使得侧板组件同时具备冷却功能与结构加强功能，提升了电池包的空间效率和能量密度。此外，电芯单元设置在相邻两个侧板之间，使得电芯两侧均得到有效冷却，显著提高了电池包的冷却性能和安全性能。
如下将通过示例性说明来介绍关于该电池包的进一步的具体实施或细化、改进过程，以便进一步改善其工作效率、可靠性或出于其他方面的改进考虑。
例如，在图1所示的实施方式中，多个电芯单元51直接布置在电池包内，整个电芯组件5一体封装，从而简化装配过程、提高集成效率。在可选的实施方式中，也可以根据装配条件的需要，先将电芯单元51分组封装成多个模组，再进一步封装成整体。
图2示出了图1中的侧板组件4的示意图。可以看到，每个侧板41包括三个子侧板410以及将子侧板410固定连接的固定支架43。图3示出了安装在电芯单元51之间的图2中的侧板组件4的侧板41的截面图。从图3可以看到，冷却液流道进出口设置在侧板41的同一端部，侧板41的上部两个开口依次为侧板41的冷却液进口411和冷却液出口412，冷却液流道在侧板41内构造成U型流道(未示出)，从而冷却液在侧板41中呈U型往返流动，充分利用侧板41内部的结构空间，延长冷却路线、提高冷却效果。应当理解的是，在可选的实施方式中，冷却液进口411和冷却液出口412可以上下互换。此外，图3中侧板41的下部设置有两个减重通孔413，以实现电池包的轻量化设计。
如图2所示，侧板组件4在其端部还横向设置(与侧板41延伸方向垂直)有与各个冷却液进口411和冷却液出口412流体连接的进液冷管421和出液冷管422，其例如可以分别通过快插接头连接固定，从而通过连接时的声响等物理反馈确认安装到位，简化安装操作。同样地，在可选实施方式中，当冷却液进口411和冷却液出口412上下互换时，进液冷管421和出液冷管422的上下布置相应地互换。通过冷却液进口411和冷却液出口412的同侧设置以及多个侧板41的冷却液流道对进液冷管421和出液冷管422的共用设计，简化了冷却液供应和分配的结构，优化了电池包的整体布局。
图2中还示出了与进液冷管421流体连通的进液口44和与出液冷管422流体连通的出液口45，两者可以分别与底板组件7的底部冷却板71(见图4)中的冷却液流管(未示出)流体连接，从而实现冷却液的整体循环利用。如图4示出了图1中的电池包的局部截面示意图，可以看到，电芯单元51的两侧的侧板41以及底部冷却板71共同构成了电芯单元51的三面冷却，从而明显改善了电池包的散热效果，可将整个电池包的快充性能提升至3-4C(C表示电池充放电的倍率)，并进一步提高电池包的安全性和使用寿命。
在此基础上，如图4和图5所示，侧板组件4沿垂直于盖板组件1的方向(图4中的上下方向)延伸超过电芯组件5的朝向盖板组件1的表面，从而在电池包被碰撞时，侧板组件4能够支撑盖板组件1，防止盖板组件1过度变形而触及并损伤电芯组件5。例如，在图4和图5中用箭头示意性地标示了碰撞时盖板组件1对侧板组件的可能的压力方向。
图6示出了图2中的侧板组件4的固定支架43的示意图，图7示出了侧板41与横梁61连接处的分解示意图，图8示出了侧板41与横梁61的组装示意图。如图6至图8所示，固定支架43包括第一固定部431和垂直于第一固定部431延伸的第二固定部432，第一固定部431可以构造有贯穿口433，相邻两个子侧板410的端部可以插入贯穿口433中并经由贯穿口433流体连通，即如图3中示出的具有冷却液进口411和冷却液出口412的子侧板410的上部端部插入到贯穿口433中并流体接通。侧板41可以与固定支架43通过焊接、粘接等方式固定连接。
参见图7、图8，第二固定部432用于固定连接到横梁61，例如通过第二固定部432上的固定孔4321经由螺钉固定连接。图6-7中示出的固定支架43包括两个第二固定部432，其适用于图8中的十字形交叉的横梁61和侧板41，两个第二固定部432分别朝向侧板41的两侧延伸。图9示出了组装在电池包中的图8中的横梁61和侧板41与电芯组件5的局部示意图，同样可以看到包括两个第二固定部432的固定支架43。而在图10所示的实施方式中，由于最外侧的侧板41与横梁61呈T形相交位置，固定支架43仅包括一个第二固定部432以与横梁61固定连接。此外，如图6和图7所示，第一固定部431中的贯穿口433可以是顶部封闭的，子侧板410的端部可以相应地构造有直角缺口(未示出)，该直角缺口抵靠该顶部封闭的结构，其他部分插入贯穿口433中，使得侧板41与固定支架43顶部整体上齐平；贯穿口433也可以是顶部开口的，如图8、图9和图10所示，从而子侧板410的端部直接插入该开口贯穿口433中。
回到图7和图8，侧板41构造有朝向横梁61开口的第一槽口47，横梁61构造有朝向侧板41开口的第二槽口62，侧板41在第一槽口47处插入横梁61的第二槽口62，以实现与横梁61的相交设置。例如图8中，可以在子侧板410的端部构造直角凹口471，两个相接的子侧板410的直角凹口471形成该第一槽口47。进一步地，如图7所示，第一固定部431构造有朝向横梁61的第二槽口62的底部凸出的凸起4311，第二槽口62的底部构造有背离第一固定部431凹进的凹槽621，该凹槽621与凸起4311形状相匹配并且凸起4311可以插入凹槽621中。由此，可以进一步加强侧板41与横梁61之间的固定连接，在电芯组件5循环膨胀过程中起到约束作用，防止结构变形。
图11示出了图1中的热电分离组件3的示意图，该热电分离组件3覆盖铺设在电芯组件5上(例如电芯极柱上)的电路组件(例如图1中示出的高低压组件8)，以实现热电分离，从而保护电路组件。该热电分离组件3可以是绝缘防火复合材料带或其他耐高温材料，如图12示出了覆盖在电芯单元51上的耐高温结构31的示意图。
图13示出了图1中的喷淋系统2的示意图，其布置在电芯组件5上方，并且包括喷淋管路21、喷淋进水口22、冷管三通连接器23等。当电芯组件5发生热失控时，喷淋系统2可以及时对失效电芯单元51喷淋冷却液以降温，从而进一步提升系统的热失控安全性能。
在此种布置下，根据本申请的电池包，通过将结构固定与系统冷却的功能集成到侧板组件上，整合优化了零件结构功能，精简了电池包设计，显著提升了整个电池包的集成效率和安全性能，此外通过布置热电分离组件、喷淋系统等进一步提升了电池包的冷却性能。在此基础上，包括该电池包的车辆的制造效率以及使用安全性也得到显著提升。
以上例子主要说明了本申请的电池包和包括该电池包的车辆。尽管只对其中一些本申请的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本申请可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离本申请的技术方案的精神及范围的情况下，本申请可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (10)

1.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括：
盖板组件；
与所述盖板组件相对的底板组件；
设置在所述盖板组件与所述底板组件之间的电芯组件，所述电芯组件包括电芯单元；以及
垂直于所述盖板组件安装在所述盖板组件与所述底板组件之间的横梁组件以及侧板组件；
所述横梁组件包括平行设置的多个横梁，所述侧板组件包括与所述多个横梁相交固定的多个侧板，所述多个侧板中的每个侧板中设置有冷却液流道，所述电芯单元设置在所述多个横梁和所述多个侧板形成的间隙中。
2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述冷却液流道的冷却液进口和冷却液出口设置在所述侧板的同一端部，所述冷却液流道在所述侧板中以U形形状自所述冷却液进口延伸回到所述冷却液出口。
3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，每个所述侧板包括两个或多个子侧板以及将所述两个或多个子侧板固定连接的固定支架。
4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述固定支架构造有贯穿口，相邻两个子侧板的端部插入所述贯穿口中并经由所述贯穿口流体连通。
5.根据权利要求3或4所述的电池包，其特征在于，所述多个侧板与所述多个横梁在相交位置处分别经由多个所述固定支架固定连接；所述固定支架包括第一固定部和垂直于所述第一固定部延伸的第二固定部，所述侧板与所述第一固定部固定连接，所述横梁与所述第二固定部固定连接。
6.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述侧板构造有朝向所述横梁开口的第一槽口，所述横梁构造有朝向所述侧板开口的第二槽口，所述侧板在所述第一槽口处插入所述横梁的所述第二槽口以与所述横梁相交设置。
7.根据权利要求6所述的电池包，其特征在于，所述第一固定部构造有朝向所述横梁的所述第二槽口的底部凸出的凸起，所述第二槽口的底部构造有背离所述第一固定部凹进的凹槽，所述凹槽与所述凸起形状相匹配并且所述凸起插入所述凹槽中。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的电池包，其特征在于，所述电池包包括铺设在所述电芯组件上的电路组件，并且还包括覆盖在所述电路组件上的热电分离组件以保护所述电路组件。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的电池包，其特征在于，所述电芯组件抵靠所述底板组件设置，所述底板组件包括构造有冷却液流管的底部冷却板，所述冷却液流管与所述侧板组件的所述冷却液流道流体连通。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括根据权利要求1-9中任一项所述的电池包。
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