CN116722293B - 用于车辆的电池包组件 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于车辆的电池包组件，包括：底盘；至少一个电芯模块，其被接收在底盘上；电芯约束系统，其被布置在该至少一个电芯模块上方，其中，该至少一个电芯模块被固定在底盘和电芯约束系统之间；和顶盖，其布置在该电芯约束系统上方并配置成能够连接到底盘；其中，该至少一个电芯模块包括第一电芯组和第二电芯组，这两者经由非包含正负极结构的侧面部分互相邻接并且彼此轴对称布置；其中，每个电芯组包括至少两个电芯对以及位于一个电芯对和另一个电芯对之间的间隔件；由此，电芯能够通过仅一次包装过程直接集成到电池包组件，而无需电芯经由包装过程组装成模块然后模块再经过二次包装过程形成电池包组件。

Description

用于车辆的电池包组件

技术领域

本申请涉及一种电池包组件。特别地，本申请涉及一种用于车辆，尤其是电动车辆的电池包组件。

背景技术

电动车辆是一种新能源车辆。为电动车辆提供动力的部件是动力电池。动力电池通过充电过程储存能量，用以为车辆的行驶以及其他各种功能发挥作用。

现有技术中，经常利用端板、侧板等部件，将多个电池单体（电芯）组成电池模组。然后，将多个电池模组进一步组合以形成电池包组件。这种电池包组件作为车辆的动力来源安装在车辆中。然而，这种现有技术组装的电池仍然存在许多缺陷。例如，在电芯组成电池模组的过程中，使用的端板、侧板等部件经常由金属和/或合金构成。这些部件的重量和尺寸都比较大，造成了整车的不必要的重量增加和空间浪费。

因此，考虑但不限于上述情况，提供一种新型的电池包组件以至少解决上述问题是被期望的。

发明内容

本申请旨在提供一种用于车辆的动力电池，这在至少一个方面相对于现有技术是有利的。

为此，本申请在一个方面提供了一种用于车辆的电池包组件，包括：底盘；至少一个电芯模块，所述至少一个电芯模块被接收在底盘上；电芯约束系统，所述电芯约束系统被布置在所述至少一个电芯模块上方，其中，所述至少一个电芯模块被固定在底盘和电芯约束系统之间；和顶盖，所述顶盖布置在所述电芯约束系统上方并配置成能够连接到底盘；其中，所述至少一个电芯模块包括第一电芯组和第二电芯组，所述第一电芯组和第二电芯组经由非包含正负极结构的侧面部分互相邻接并且彼此轴对称布置；其中，每个电芯组包括至少两个电芯对以及位于一个电芯对和另一个电芯对之间的间隔件；其中，每个电芯对包括第一电芯和第二电芯和位于第一电芯和第二电芯之间的弹性元件，所述弹性元件配置成将第一电芯和第二电芯间隔开并弹性支撑；其中，每个电芯包括：主表面，包括彼此相反定位的顶面和底面并被配置成平行于所述底盘，使得电芯呈躺式布置；和至少一个侧面，其中，所述主表面的面积大于所述至少一个侧面的面积；其中，电芯约束系统包括：约束本体，所述约束本体配置成能够平铺在电芯模块上；和形成在所述约束本体上的约束件，约束件配置成能够固定到底盘的止挡件；

由此，电芯能够通过仅一次包装过程直接集成到电池包组件，而无需电芯经由包装过程组装成模块然后模块再经过二次包装过程形成电池包组件。

在一个实施方式中，约束本体实现为金属制成的平板状结构。

在一个实施方式中，所述底盘包括所述止挡件，所述止挡件实现为片状结构。

在一个实施方式中，所述电芯模块还包括热管理系统，所述热管理系统设置在一个电芯组和另一个电芯组之间。

在一个实施方式中，利用导热胶，所述热管理系统连接到所述一个电芯组和所述另一个电芯组。

在一个实施方式中，所述热管理系统实现为水冷板，所述水冷板布置成紧贴于电芯。

在一个实施方式中，电芯模块还包括集成端板，所述集成端板包括基板和集成在基板上的高压连接件，所述高压连接件配置成用以将电芯模块中的电能向外连通。

在一个实施方式中，集成端板配置成能够，经由胶接的方式，与位于电芯模块的端部的电芯以所述电芯的非包括正负极的侧面部分连接。

在一个实施方式中，所述用于车辆的电池包组件还包括：电连接系统，电连接系统配置成连接到电芯组并配置成用以高压连接以及低压采样，其中，高压连接用以电能传送，低压采样用于电池管理。

在一个实施方式中，电连接系统连接到电池管理单元，所述电池管理单元单独集成在电芯模块的外部。

通过以上公开的描述可以知道，本申请所提供的电池包组件是从电芯经过有且只有一次的包装过程形成的。作为对比，现有技术公开的电池包组件是由电芯经过两次包装过程形成的：电芯首先被包装形成模组，然后模组再次被包装形成电池包组件。由于本公开提供的这种电池包组件的构成方式，能够显著减少电池包组件的部件使用，减小电池包组件的体积以及降低电池包组件的重量，提高了电池包组件的空间效率并同时降低了经济成本。

另外，根据本申请的电池包组件中的电芯是通过刚性不强的部件进行约束。这为电芯使用过程中的膨胀效应较小了阻力，有效增加了电芯的循环次数，从而增加了电池包组件的使用寿命。

另外，热管理系统被布置在一个电芯组和另一个电芯组之间。这能够防止热失控的蔓延。当存在水冷板的情况下，由于水冷板紧贴于电芯，从而更有利于确保电芯温度处于其适合的范围内，这也能够增加电芯以及电池包组件的使用寿命。

附图说明

图1示出了根据本申请的一种实施方式的电芯。

图2示出了根据本申请的一种实施方式的电芯对。

图3示出了根据本申请的一种实施方式的电芯组。

图4示出了根据本申请的一种实施方式的电芯模块。

图5示出了根据本申请的一种实施方式的电池包组件。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的一些可行实施方式。需要指出，各图并非按比例绘制的。某些细节可能被加大以便清楚地展示，还有一些非必要示出的细节被略去。

如图1所示，示出了根据本申请的一种实施方式的电芯1。电芯1具有主表面。所述主表面包括彼此相背的顶面11和底面12。电芯1还包括连接所述顶面11和底面12的至少一个侧面13。顶面11的面积设置成大于所述至少一个侧面13的面积。底面12的面积设置成大于所述至少一个侧面13的面积。

在图1中，示出了顶面11，底面12以及侧面13为长方形。可以设想，在一些实施方式中，顶面11，底面12和/或侧面13可以实现为任何合适的形状。在图1中，示出了所述至少一个侧面为四个侧面。可以设想，在一些实施方式中，侧面13的数量可以实现为任何合适的数量。在图1中，示出了顶面11的面积和底面12的面积大致相同（例如，相同）。可以设想，在一些实施方式中，顶面11的面积可以不同于底面12的面积。

电芯1的正极14和负极15设置在电芯1的所述至少一个侧面13上。在电芯1具有至少两个侧面的情况下，在一个实施方式中，正极14和负极15设置在同一侧面上。

在图2中，示出了根据本申请的一种实施方式的电芯对100。电芯对100包括两个电芯1：第一电芯和第二电芯。所述两个电芯以各自的主表面上下叠置。换句话说，第一电芯的底面和第二电芯的顶面彼此面对。所述电芯对100还可包括弹性元件105。所述弹性元件105设置在第一电芯和第二电芯之间以将第一电芯和第二电芯间隔开并弹性支撑。所述弹性元件105配置成吸收所述两个电芯中的至少一个的变形（例如，由充电和/或放电引起）。

在图2中，所述弹性元件105示出为两个弹性元件。可以设想，在一些实施方式中，所述弹性元件的数量可以实现为任何合适的数量。在图2中，所述弹性元件成形为长条状。可以设想，在一些实施方式中，所述弹性元件的形状可以实现为任何合适的形状。在图2中，所述弹性元件示出为相互平行布置。可以设想，在一些实施方式中，所述弹性元件的排列可以具有任何合适的排列方式，例如：互相垂直的排列方式。

在图3中，示出了根据本申请的一种实施方式的电芯组200。所述电芯组200可包括至少两个电芯对100。所述至少两个电芯对100以侧面的非正负极部分互相面对的方式定位。例如，如图3中所示，所述至少两个电芯对100以不具有正负极的侧面互相面对的方式定位。所述电芯组还可包括至少一个间隔件106。每个间隔件106分别布置在相应的、彼此相邻的两个电芯对之间，用以热隔离相邻的两个电芯对100。通过这种方式，在热失控发生的情况下，可以有效延缓甚至阻止热失控的蔓延。

所述间隔件106可以成形为任何合适的形状。例如，在图4中，间隔件106示出为间隔板。可选地，间隔件106的形状可以适配于电芯对100的侧面。例如，间隔件106的形状可以设置成与电芯对100的侧面相同。所述间隔件106的材料可以实现为或包括任何抗火和/或抗热的材料。

在图4中，示出了根据本申请的一种实施方式的电芯模块500。所述电芯模块500可包括两个电芯组200：第一电芯组200和第二电芯组200。第一电芯组200和第二电芯组200经由非包含正负极结构的侧面互相邻接并且彼此轴对称布置。

所述电芯模块500还可包括热管理系统104。在所述两个电芯组200之间布置有所述热管理系统104。所述热管理系统104可通过胶接的方式（例如利用导热胶）连接到所述两个电芯组200。所述热管理系统104可配置成为监测和控制电芯模块500的温度，使得电芯模块500的温度处于合理适当的区间内，例如在电芯模块500的使用过程中，甚至也包括在电芯模块500的非使用期间。

在一个实施方式中，所述热管理系统104可实现为水冷板。水冷板可布置成紧贴于电芯，用以有效且高效地对电芯进行热管理。

所述电芯模块500还可包括电连接系统103。所述电连接系统103可连接到所述两个电芯组200并配置成用以高压连接以及低压采样。高压连接用于电芯模块500之间的电能传递。低压采样用于电池管理。具体地，电连接系统103另外可连接到电池管理单元（未示出）。可选地，所述电池管理单元可单独集成在电芯模块500的外部。在一种实施方式中，如图4所示，所述电连接系统103实现为基板与电路的集成件。可以设想，所述电连接系统103可以实现为任何合适的实体。在一种实施方式中，如图4所示，所述电连接系统103设置在电芯的具有正负极结构的侧面上。这种安装可以通过任何合适的方式实现，例如，通过卡扣、焊接和/或胶接等方式实现。所述电连接系统的数量可以实现为任何合适的数量，例如两个，如图4所示。

所述电芯模块500还可包括集成端板102。所述集成端板102可包括基板和集成在基板上的高压连接件。通过这种方式，集成端板既可以作为端板从而有效约束电芯的潜在移动又可以作为高压连接端口从而将电芯模块500与其他电连接元件互相连接。在一种实施方式中，集成端板102配置成能够与位于电芯模块500的端部的电芯经由所述电芯的非包括正负极的侧面部分连接（例如，经由胶接的方式）。

如图5所示，示出了根据本申请的一种实施方式的电池包组件600。电池包组件600可包括至少两个电芯模块500。可选地，例如在图5中，电池包组件600示出包括三个电芯模块500。所述至少两个电芯模块500可以以任何合适的方式布置。可选地，所述至少两个电芯模块以横向并排的方式布置，如图5所示。在一种可选的实施方式中，所述至少两个电芯模块可以纵向并排的方式布置。

电池包组件600可包括底盘202。所述底盘202可以形成为托盘。所述底盘可包括基底2021。所述基底2021配置成能够（在所述至少两个电芯模块500的下方）接收所述至少两个电芯模块500，其中，所述至少两个电芯模块500以其电芯的主表面平行于底盘202的方式定位。通过这种方式，各个电芯呈“躺式”布置在底盘202上。所述基底2021可以由任何合适的材料构成。通过这种方式，所述底盘能够将所述至少两个电芯模块500相对于外界环境隔离开。

所述底盘可包括止挡件2022。所述止挡件2022可配置成阻挡所述至少两个电芯模块500的移动。所述止挡件2022可以成形为任何合适的形状。例如，所述止挡件2022可以成形为柱状物。又例如，所述止挡件2022可以成形为板状物。再例如，所述止挡件2022可以成形为柱状物和板状物的组合，如图5所示。所述止挡件2022可以由任何合适的材料制成。例如，所述止挡件2022可以由与所述基底2021相同的材料构成。又例如，所述止挡件2022可以由与所述基底2021不同的材料构成。

在一种实施方式中，所述基底2021可以相对于止挡件2022分别制成然后再组合在一起。在另一种实施方式中，所述基底2021可以与止挡件2022集成地形成。

电池包组件600可包括电芯约束系统300。所述电芯约束系统300配置成能够约束所述至少两个电芯模块500的位移。所述电芯约束系统300配置成能够定位在所述至少两个电芯模块500的上方。通过这种方式，电芯模块500能够被固定在电芯约束系统300和底盘202之间。

所述电芯约束系统300可包括约束本体3001。所述约束本体3001可成形为片状物。例如，所述约束本体3001可成形为能够平铺于所述至少两个电芯模块500的片状物，如图5所示。可以设想，在一些实施方式中，所述约束本体3001可以成形为任何合适的形状。所述约束本体3001可以由金属制成，如图5所示。可以设想，在一些实施方式中，所述约束本体3001可以由任何合适的材料构成。

所述电芯约束系统300可包括约束件3002。所述约束件3002成形在所述约束本体3001上。所述约束件3002可配置成能够约束所述至少两个电芯模块500的位移。所述约束件3002可成形为梁状物，如图5所示。约束件3002可配置成能够固定到底盘202的止挡件2022。例如，成形为梁状的约束件3002可配置成能够固定到成形为板状物和/或柱状物的止挡件2022（例如，经由螺纹连接，卡扣连接和/或粘合连接的方式）。

在所述电芯约束系统300与所述至少两个电芯模块500配合使用时，所述约束件3002能够定位在相邻的两个电芯模块500之间，用以阻挡所述相邻的两个电芯模块500的位移和/或所述相邻的两个电芯模块500之间的互相接触甚至是碰撞。可以设想，在一些实施方式中，所述约束件3002可成形为其他任何合适的形状，例如点状突出物和/或柱状突出物。所述约束件3002可以由任何合适的材料构成。例如，所述约束件3002可以由与约束本体3001相同的材料构成。又例如，所述约束件3002可以由与约束本体3001不同的材料构成。

在一种实施方式中，所述约束本体3001可以相对于约束件3002分别制成然后再组合在一起。在另一种实施方式中，所述约束本体3001可以与约束件3002集成地形成。

电池包组件600可包括顶盖201。所述顶盖201配置成能够定位在所述至少两个模块的上方；所述顶盖201配置成能够定位在所述电芯约束系统300的上方。所述顶盖201配置成能够和所述底盘202一起限定内部空间。所述内部空间能够容纳所述至少两个电芯模块500（以及电芯约束系统）并将所述至少两个电芯模块500相对于外界环境隔离开。所述顶盖201可以以螺纹连接的方式固定到所述底盘202，如图5所示。可以设想，在一些实施方式中，所述顶盖201可以以其他合适的方式固定到所述底盘202，例如焊接和/或胶接。

所述顶盖201可成形为片状结构，如图5所示。可以设想，在一些实施方式中，顶盖201可以成形为任何合适的形状结构。所述顶盖可以以任何合适的材料构成。例如，所述顶盖201可以由与所述底盘202相同的材料构成。又例如，所述顶盖201可以由与所述底盘202不同的材料构成。

本申请还提供了一种制造电池包组件600的方法。

方法可包括在第一步骤S101中，将至少两个电芯1相邻设置以形成电芯对100。在一种实施方式中，所述至少两个电芯1可以实现为包括且只包括两个电芯。另外可选地，一个电芯1和相邻的另一电芯1之间布置有弹性元件105。

方法还可包括在第二步骤S102中，将至少两个电芯对100彼此相邻设置以形成电池组。根据实际使用情况，所述至少两个电芯对100可以实现为两个电芯对，三个电芯对，四个电芯对等等。另外可选地，一个电芯对和相邻的另一电芯对之间布置有间隔件106。

方法还可包括在第三步骤S103中，将至少两个电芯组相邻设置以形成电芯模块500。在一种实施方式中，所述至少两个电芯组可以实现为包括且只包括两个电芯组。另外可选地，一个电芯组和相邻的另一电芯组之间布置有热管理系统104。可选地，所述热管理系统104经由胶接的方式分别连接到其相邻的两个电芯组。另外可选地，在第三步骤S103中，将电连接系统103结合到所述至少两个电芯组，和/或将集成端板102结合到所述至少两个电芯组。

方法还可包括在第四步骤S104中，将至少一个电芯模块500包装为电池包组件600。根据实际使用情况，所述至少一个电芯模块500可以实现为一个电芯模块，两个电芯模块，三个电芯模块等等。在该步骤中，将所述至少一个电芯模块500接收在底盘202中。可选地，经由胶接，将所述至少一个电芯模块固定到底盘202。在该步骤中，将电芯约束系统300连接到所述底盘202。可选地，经由螺纹连接，将电芯约束系统300连接到所述底盘202。在该步骤中，将顶盖201连接到所述底盘202，用以形成内部空间。所述内部空间配置成能够将所述至少一个电芯模块500包裹并将所述至少一个电芯模块500相对于外界环境隔离开。可选地，经由卡扣连接，将顶盖201连接到所述底盘202。

本申请还涉及一种车辆，所述车辆包括如上所述的电池包组件。

车辆可以实现为任何合适的车辆。在一种实施方式中，车辆可以实现为电动车辆。在一种实施方式中，车辆可以实现为混合动力车辆。

在一种实施方式中，车辆可以实现为乘用车。在一种实施方式中，车辆可以实现为商用车。

在一种实施方式中，车辆可以实现为自动驾驶车辆。在一种实施方式中，车辆可以实现为采用自动驾驶辅助技术的车辆。

如本文所用，术语“包括”和“包含”是开放式的，并且包括一个或多个陈述的特征、元件、组件或功能，但不排除一个或多个其他特征、元件、组件、功能或其组合的存在或增加。

在本申请的范围内，明确地意图是，在前述段落、权利要求书和/或在以下描述和图中列出的各种方面、实施方式、示例和替代方案，特别是其各个特征，可以独立地或以任何组合方式进行。也就是说，所有实施方式和/或任何实施方式的特征可以以任何方式和/或组合，除非这些特征是不相容的。申请人保留相应地改变任何原提交的权利要求或提交任何新的权利要求的权利，包括修改任何原提交的权利要求以从属和/或纳入任何其它权利要求的任何特征，尽管原来没有以这种方式要求。

虽然这里参考具体的实施方式描述了本申请，但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。

Claims (9)

1.用于车辆的电池包组件（600），包括：

底盘（202）；

至少一个电芯模块（500），所述至少一个电芯模块（500）被接收在底盘（202）上；

电芯约束系统（300），所述电芯约束系统（300）被布置在所述至少一个电芯模块（500）上方，其中，所述至少一个电芯模块（500）被固定在底盘（202）和电芯约束系统（300）之间；和

顶盖（201），所述顶盖（201）布置在所述电芯约束系统（300）上方并配置成能够连接到底盘（202）；

其中，所述至少一个电芯模块（500）包括第一电芯组和第二电芯组，所述第一电芯组和第二电芯组经由非包含正负极结构的侧面部分互相邻接并且彼此轴对称布置；

其中，每个电芯组包括以不具有正负极的侧面互相面对的方式定位的至少两个电芯对（100）以及位于一个电芯对（100）和另一个电芯对（100）之间的间隔件（106）以热隔离相邻的两个电芯对（100）；

其中，每个电芯对（100）包括第一电芯和第二电芯和位于第一电芯和第二电芯之间的弹性元件（105），所述弹性元件（105）配置成将第一电芯和第二电芯间隔开并弹性支撑；

其中，每个电芯包括：

主表面，包括彼此相反定位的顶面（11）和底面（12）并被配置成平行于所述底盘（202），使得电芯呈躺式布置；和

至少一个侧面（13），其中，电芯（1）的正极（14）和负极（15）设置在电芯（1）的所述至少一个侧面（13）上，并且所述主表面的面积大于所述至少一个侧面（13）的面积；

其中，电芯约束系统（300）包括：

约束本体（3001），所述约束本体（3001）成形为能够平铺于电芯模块（500）上方的金属片状物；和

形成在所述约束本体（3001）上、并成形为梁状物的约束件（3002），约束件（3002）配置成定位在相邻的两个电芯模块（500）之间以阻挡所述相邻的两个电芯模块（500）的位移和/或其之间的互相接触甚至碰撞并且配置成能够固定到底盘（202）的止挡件（2022），使得形成刚性不强的约束，为电芯使用过程中的膨胀效应减小了阻力，增加电芯的循环次数，从而增加了电池包组件的使用寿命；

由此，电芯能够通过仅一次包装过程直接集成到电池包组件（600），而无需电芯经由包装过程组装成模块然后模块再经过二次包装过程形成电池包组件（600）。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的电池包组件（600），其中，所述底盘（202）包括所述止挡件（2022），所述止挡件（2022）实现为片状结构。

3.根据权利要求1所述的用于车辆的电池包组件（600），其中，所述电芯模块（500）还包括热管理系统（104），所述热管理系统（104）设置在一个电芯组和另一个电芯组之间。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的电池包组件（600），其中，利用导热胶，所述热管理系统（104）连接到所述一个电芯组和所述另一个电芯组。

5.根据权利要求3或4所述的用于车辆的电池包组件（600），其中，所述热管理系统（104）实现为水冷板，所述水冷板布置成紧贴于电芯。

6.根据权利要求1所述的用于车辆的电池包组件（600），其中，电芯模块（500）还包括集成端板（102），所述集成端板（102）包括基板和集成在基板上的高压连接件，所述高压连接件配置成用以将电芯模块（500）中的电能向外连通。

7.根据权利要求6所述的用于车辆的电池包组件（600），其中，集成端板（102）配置成能够，经由胶接的方式，与位于电芯模块（500）的端部的电芯以所述电芯的非包括正负极的侧面部分连接。

8.根据权利要求1所述的用于车辆的电池包组件（600），还包括：电连接系统（103），电连接系统（103）配置成连接到电芯组并配置成用以高压连接以及低压采样，其中，高压连接用以电能传送，低压采样用于电池管理。

9.根据权利要求8所述的用于车辆的电池包组件（600），其中，电连接系统（103）连接到电池管理单元，所述电池管理单元单独集成在电芯模块（500）的外部。