CN116995347A - 容量可扩展的车载电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种容量可扩展的车载电池系统。该系统包括：电池壳体、电池模组、电池管理模块以及模组支架；电池模组设置在电池壳体内部；电池模组包括电芯组合；电芯组合包括M个电芯和M+1个保护支架，每个电芯水平设置在相邻两个水平设置的保护支架之间；其中，M为正整数；模组支架，设置在电芯组合的上表面，与电池壳体的金属电源盖连接，用于将金属电源盖受到的外界压力转移到车载电池系统外部；电池管理模块，设置在模组支架的上表面，与电池模组连接，用于监测电池模组的状态、控制电池模组的充放电以及与车载电池系统外界进行信息交互。本发明能够有效提升车载电池系统的抗挤压性能的同时，兼顾满足电池的容量和性能需求的差异化设计。

Description

容量可扩展的车载电池系统

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种容量可扩展的车载电池系统。

背景技术

在目前的电动汽车中，往往需要用12V电池系统来控制高压系统及车用电器设备。传统的铅酸12V电池系统的重量高、寿命短且抗挤压性能较差，而相较于铅酸12V电池系统，锂电12V电池系统则拥有更长的使用寿命、更高的放电倍率以及更高的能量密度。

目前，随着电动汽车行业的蓬勃发展，锂电12V电池系统越来越受到大众的青睐。然而，一方面，市面上现存的锂电12V电池系统大多是基于塑料壳体进行封装，这往往导致锂电12V电池系统的抗挤压性能较差，电池系统容易受损；另一方面，由于目前电动汽车的车型以及设计都处于探索阶段，电动汽车的动力系统、电器系统、智能化系统等差异很大，所以对于锂电12V电池系统的容量及性能需求的差异往往也相对比较大。

因此，如何实现车载电池系统容量和性能需求的差异化设计，同时还能提高车载电池系统的抗挤压性能，是亟需解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种容量可扩展的车载电池系统，以解决现有技术中车载电池系统的抗挤压性能低且难以实现容量和性能需求的差异化设计的问题。

本发明实施例提供了一种容量可扩展的车载电池系统，包括：电池壳体、电池模组、电池管理模块以及模组支架；

所述电池模组设置在所述电池壳体内部；其中，所述电池模组包括电芯组合；所述电芯组合包括M个电芯和M+1个保护支架，每个所述电芯水平设置在相邻两个水平设置的所述保护支架之间；其中，M为正整数；

所述模组支架，设置在所述电芯组合的上表面，与所述电池壳体的金属电源盖连接，用于将所述金属电源盖受到的外界压力转移到车载电池系统外部；

所述电池管理模块，设置在所述模组支架的上表面，与所述电池模组连接，用于监测所述电池模组的状态、控制所述电池模组的充放电以及与车载电池系统外界进行信息交互。

在一种可能的实现方式中，所述电池模组还包括转接板总成；

所述转接板总成，设置在所述电芯组合竖直方向上的一侧，与所述电池管理模块连接；

所述转接板总成上设置有热敏电阻固定构件和热敏电阻；其中，所述热敏电阻用于测量所述电芯组合中电芯的温度；

所述热敏电阻固定构件用于固定所述热敏电阻的电阻部，以使所述热敏电阻设置在靠近所述电芯组合的第一预设位置；

所述热敏电阻的接线端连接所述转接板总成。

在一种可能的实现方式中，所述热敏电阻固定构件上设置有固定槽；

所述固定槽用于放置所述电阻部，以固定所述电阻部；

所述接线端从所述固定槽内部引出与所述转接板总成连接。

在一种可能的实现方式中，还包括隔离支架；

所述隔离支架，设置在所述模组支架的上表面，分别与所述转接板总成和所述电池管理模块连接，用于使所述电池管理模块与所述模组支架之间形成电气隔离。

在一种可能的实现方式中，还包括第一连接部件和第二连接部件；

所述金属电源盖基于所述第一连接部件与所述电池壳体的上壳体连接；

所述金属电源盖基于所述第二连接部件与所述模组支架连接，以将所述金属电源盖受到的外界压力转移到车载电池系统外部。

在一种可能的实现方式中，所述保护支架的第二预设位置以及所述电池壳体中上壳体的侧棱处均设置有螺栓孔；

基于螺栓将所述保护支架与所述上壳体进行连接。

在一种可能的实现方式中，所述电池管理模块包括电池管理子模块和继电器模块；

所述继电器模块集成设置在所述电池管理子模块上，所述继电器模块用于根据所述电池管理子模块下发的指令对应控制所述电池模组的充放电。

在一种可能的实现方式中，所述电池模组的第一正极与所述电池壳体的第二正极连接，所述电池模组的第一负极与所述电池壳体的第二负极连接。

在一种可能的实现方式中，所述电池壳体中下壳体上的第三预设位置设置有排气孔，用于排出所述电池壳体内部的气体。

在一种可能的实现方式中，所述电池壳体中上壳体上的第四预设位置设置有通信接口，以使车载电池系统与车辆进行通信。

本发明实施例提供一种容量可扩展的车载电池系统，通过增设或删减电芯组合中水平设置的电芯的数量，即可相应调整整个车载电池系统的容量。如此一来，可根据车载电池系统具体的容量和性能需求，对电芯组合中的电芯数量进行相应设置，从而实现车载电池系统的差异化设计。并且，将每个电芯设置在相邻的两个保护支架之间，可以有效保证电芯不易变形和受挤压，从而提高整个电池模组的抗挤压性能。另外，在电芯组合的上表面还加设了模组支架，一方面，该模组支架可以在保护支架的基础上进一步提升电池模组的抗挤压能力；另一方面，该模组支架与电池壳体的金属电源盖连接，如此一来，可以将金属电源盖处受到的外界挤压转移到车载电池系统外部。除此之外，将电池管理模块设置在模组支架的上表面，同时与电池模组连接，从而可以基于电池管理模块监测电池模组的状态并采集电池模组的状态数据、控制电池模组的充放电以及与车载电池系统外界进行信息交互。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的容量可扩展的车载电池系统的整体外侧的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的容量可扩展的车载电池系统的分立组件的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的电池模组和模组支架的结构示意图；

图4(a)是本发明实施例提供的转接板总成的结构示意图；

图4(b)是本发明实施例提供的转接板总成的平面示意图；

图4(c)是本发明实施例提供的转接板总成的截面示意图；

图5(a)是本发明实施例提供的金属电源盖与模组支架之间连接关系的结构示意图；

图5(b)是本发明实施例提供的金属电源盖与模组支架之间局部连接关系的放大示意图；

图5(c)是本发明实施例提供的金属电源盖与模组支架之间局部连接关系放大示意的截面示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。

本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含，并不仅限于文中列举的示例。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述：

图1为本发明实施例提供的容量可扩展的车载电池系统的整体外侧的结构示意图，图2为本发明实施例提供的容量可扩展的车载电池系统的分立组件的结构示意图，图3为本发明实施例提供的电池模组和模组支架的结构示意图。请一并参照图1、图2和图3，本发明实施例提供的容量可扩展的车载电池系统包括：电池壳体1、电池模组2、电池管理模块3以及模组支架4。

电池模组2设置在电池壳体1内部。具体地，请一并参照图2和图3，电池模组2设置在电池壳体1的下壳体11内部。其中，电池模组2包括电芯组合21。电芯组合21包括M个电芯211和M+1个保护支架212。每个电芯211水平设置在相邻两个水平设置的保护支架212之间；其中，M为正整数。电芯211之间可以通过串、并联形式连接形成电池模块，本申请对此不作限定。本实施例中，通过设置保护支架212来保护电芯211不受到损坏。

可选的，如图3所示，相邻的保护支架212之间可以基于卡扣方式连接或者通过铰接方式连接。如此一来，便可以根据实际的车载电池系统的容量需求增加或删减电芯数量，从而快速调整车载电池系统的电池总容量。示例性的，可以针对不同车型、不同结构，合理调整下壳体11的高度和电芯211的数量，以使设计的车载电池系统可以适应不同车辆的性能需求。可选的，保护支架212的材质可以为塑料，如此一来，既能保护电芯211不受挤压，又可以减轻电芯组合21的重量，从而便于设计得到轻量化且抗挤压性能好的车载电池系统。

本实施例中，可选的，相邻保护支架212之间的连接方式可以为铰接或卡口连接。如此一来，便于拆卸和安装电芯211，从而实现车载电池系统的容量及性能需求的差异化设计。另外，保护支架212可以重复使用，仅需根据电芯211数量即可确定保护支架212的使用个数。除此之外，为了保证保护支架212之间的相互位置关系，可以另设定位结构来进行定位。可选的，该定位结构可以为定位销，本申请对此不作限定。

如图3所示，模组支架4，设置在电芯组合21的上表面，与电池壳体1的金属电源盖12连接，用于将金属电源盖12受到的外界压力转移到车载电池系统外部。可选的，金属电源盖12上设置有与模组支架4连接的连接组件，如此一来，当金属电源盖12受到外界压力时，力会传导到模组支架4上，从而被转移到车载电池系统的外部。示例性的，模组支架4的材质可以为金属。

如图2所示，电池管理模块3，设置在模组支架4的上表面，与电池模组2连接，用于监测电池模组2的状态、控制电池模组2的充放电以及与车载电池系统外界进行信息交互。可选的，电池模组2的状态数据可以包括：荷电状态数据、温度数据以及电流数据等，进而电池管理模块3可以根据这些状态数据确定电池模组2的状态。

本发明实施例提供一种容量可扩展的车载电池系统，通过增设或删减电芯组合中水平设置的电芯的数量，即可相应调整整个车载电池系统的容量。如此一来，可根据车载电池系统具体的容量和性能需求，对电芯组合中的电芯数量进行相应设置，从而实现车载电池系统的差异化设计。并且，将每个电芯设置在相邻的两个保护支架之间，可以有效保证电芯不易变形和受挤压，从而提高整个电池模组的抗挤压性能。另外，在电芯组合的上表面还加设了模组支架，一方面，该模组支架可以在保护支架的基础上进一步提升电池模组的抗挤压能力；另一方面，该模组支架与电池壳体的金属电源盖连接，如此一来，可以将金属电源盖处受到的外界挤压转移到车载电池系统外部。除此之外，将电池管理模块设置在模组支架的上表面，同时与电池模组连接，从而可以基于电池管理模块监测电池模组的状态并采集电池模组的状态数据、控制电池模组的充放电以及与车载电池系统外界进行信息交互。

在一个可选的实施例中，图4(a)为本发明实施例提供的转接板总成的结构示意图，请一并参照图3和图4(a)，电池模组2还包括转接板总成22。

转接板总成22，设置在电芯组合21竖直方向上的一侧，与电池管理模块3连接。可选的，转接板总成22可以通过卡扣或铰接的方式与电芯组合21中的保护支架212进行连接，从而便于维持电池模组2结构的稳定。

转接板总成22上设置有热敏电阻固定构件221和热敏电阻222；其中，热敏电阻222用于测量电芯组合21中电芯211的温度。如此一来，电池管理模块3即可基于热敏电阻222所测得的电芯211的温度确定电池模组的状态。

热敏电阻固定构件221用于固定热敏电阻222的电阻部，以使热敏电阻222设置在靠近电芯组合21的第一预设位置。可选的，第一预设位置可以为相邻两个电芯之间的位置，也可以为靠近保护支架的位置，本申请对此不作限定。

图4(b)为本发明实施例提供的转接板总成的平面示意图，如图4(b)所示，热敏电阻222的接线端连接转接板总成22。可选的，热敏电阻222的接线端可以焊接在转接板总成22上，也可以粘接在转接板总成22上，本申请对此不做限定。

可选的，可以在转接板总成22上设置若干个热敏电阻222，以使每个热敏电阻222测量至少一个电芯211的温度，从而有利于兼顾所有电芯211的温度监测，进而有利于电池管理模块3能够及时监测出电池模组2中电芯组合21状态的变化，以便及时对电池模组2进行调节。示例性的，图4(c)为本发明实施例提供的转接板总成的截面示意图，如图4(c)所示，对于相邻的两个电芯211，可以在转接板总成22上为其对应设置一个热敏电阻222。如此一来，电池管理模块3即可通过获取每一个热敏电阻222所采集的对应电芯211的温度，进而基于采集温度及时监测出电池模组2中电芯组合21状态的变化。

在一个可选的实施例中，如图4(a)所示，热敏电阻固定构件221上设置有固定槽。

固定槽用于放置电阻部，以固定电阻部。

接线端从固定槽内部引出与转接板总成22连接，从而保证热敏电阻与转接板总成22之间的电气连接。

在一个可选的实施例中，如图2所示，车载电池系统还包括隔离支架5。

隔离支架5，设置在模组支架4的上表面，分别与转接板总成22和电池管理模块3连接，用于使电池管理模块3与模组支架4之间形成电气隔离。可选的，隔离支架5的材质可以为塑料。如此一来，基于该塑料材质的隔离支架5可以实现电池管理模块3和金属材质的模组支架4之间的电气隔离，从而有效保证车载电池系统的正常使用。

在一个可选的实施例中，如图2所示，车载电池系统还包括第一连接部件6和第二连接部件7。

金属电源盖12基于第一连接部件6与电池壳体1的上壳体13连接。上壳体13采用分离式设计，独立于下壳体11存在，从而便于根据用户的结构需求对车载电池系统的电池外壳进行灵活的定制化变更。在进行组装时，上壳体13可以与下壳体11之间进行密封连接，以防止车载电池系统的内部组件暴露在外界容易受到损害。可选的，为了保证上下壳体之间的密封性能优异，可以在上下壳体之间涂上密封胶或者设置密封胶条等。

示例性的，如图2所示，第一连接部件6可以设置6个，从而保证金属电源盖12与上壳体13之间的稳固、均衡连接。可选的，第一连接部件6的个数也可以设置为2个或4个等合理个数，本申请对此不作限定。

图5(a)为本发明实施例提供的金属电源盖与模组支架之间连接关系的结构示意图，图5(b)为本发明实施例提供的金属电源盖与模组支架之间局部连接关系的放大示意图。具体地，图5(b)为图5(a)中的C结构。请一并参照图5(a)和图5(b)，金属电源盖12基于第二连接部件7与模组支架4连接，以将金属电源盖12受到的外界压力转移到车载电池系统外部。

可选的，模组支架4的大小可以和保护支架212相同。当金属电源盖12受到外界压力时，金属材质的金属电源盖12可以承受部分压力。除此之外，图5(c)为本发明实施例提供的金属电源盖与模组支架之间局部连接关系放大示意的截面示意图，如图5(c)所示，模组支架4上对应每个第二连接部件7均设置有相应结构。通过第二连接部件7将金属电源盖12与模组支架4连接起来，如此一来，金属电源盖12所承受的外力便可以从第二连接部件7传导给模组支架4，由于模组支架4又与电芯组合21连接，从而便可以将外力通过电芯组合21传导至下壳体11的底部，从而将外力转移至车载电池系统外部。

可选的，模组支架4的大小也可以和下壳体11的横截面大小相同。当金属电源盖12受到外界压力时，一方面金属材质的金属电源盖12可以承受部分压力；另一方面，通过第二连接部件7将金属电源盖12与模组支架4连接起来，如此一来，金属电源盖12所承受的外力便可以从第二连接部件7传导给模组支架4，进而模组支架4可以将外力直接传导给下壳体11，从而将外力转移至车载电池系统外部。本实施例中，通过利用第二连接部件7将金属电源盖12和模组支架4进行连接，可以有效将外力转移至车载电池系统外部，从而有效提升车载电池系统的抗挤压性能，进而避免车载电池系统因外力挤压而有所损坏。

在一个可选的实施例中，请一并参照图2和图3，保护支架212的第二预设位置以及电池壳体1中上壳体13的侧棱处均设置有螺栓孔。可选的，第二预设位置可以为保护支架212的四个角处。

本实施例中，可以基于螺栓将保护支架212与上壳体13进行连接，如此一来，既能保证结构之间连接稳定，又便于拆卸组装。

可选的，可以根据下壳体11底面的厚度，对应在其四个角处设置非贯穿式的螺栓孔，如此一来，可以基于螺栓将上壳体13、电芯组合21、模组支架4以及下壳体11紧固连接为一个整体，从而实现车载电池系统的部分集成。

在一个可选的实施例中，如图2所示，电池管理模块3可以包括电池管理子模块31和继电器模块。可选的，电池管理子模块31可以为电池管理系统。本实施例中，通过将电池模组2、电池管理子模块31以及继电器模块集成于一体，从而可以减小系统的使用空间及重量，增加空间利用率。

继电器模块集成设置在电池管理子模块31上，继电器模块用于根据电池管理子模块31下发的指令对应控制电池模组2的充放电。也即，继电器模块用于实现车载电池系统与外部电源之间的通断。

可选的，车载电池系统的工作过程可以包括：车载电池系统的电压输出口为车载12V高压控制器件、车灯、音响、显示屏以及雷达等多个用电器进行供电。电池管理子模块31采集电池模组2的荷电状态数据、工作温度数据以及工作电流数据，基于这些数据监测电池模组2中电芯组合21的状态，以及保证其安全稳定运行。在整车对车载电池系统进行预充电压并发送接通信号之后，继电器模块将闭合，为车载电池系统外部的各用电器输出对应强度的电压。

在一个可选的实施例中，如图1所示，A可以为第二正极，B可以为第二负极。本实施例中，电池模组2的第一正极与电池壳体1的第二正极连接，电池模组2的第一负极与电池壳体1的第二负极连接。如此一来，有利于实现车载电池系统的充放电功能。

在一个可选的实施例中，如图1所示，电池壳体1中下壳体11上的第三预设位置设置有排气孔8，用于排出电池壳体1内部的气体。示例性的，第三预设位置可以是下壳体中侧面上的合理位置。当电池模组2中的电芯211因故障着火时，短时间内可能会排出大量气体，此时便可以基于该排气孔8迅速将气体排出电池壳体外部，以保证系统内部压力平衡，进而保证整车及用户的安全。

在一个可选的实施例中，如图1所示，电池壳体1中上壳体13上的第四预设位置设置有通信接口9，以使车载电池系统与车辆进行通信。示例性的，第四预设位置可以为上壳体13中侧面上的合理位置。本实施例中，车载电池系统可以基于该通信接口9实现与车辆之间的通信。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种容量可扩展的车载电池系统，其特征在于，包括：电池壳体、电池模组、电池管理模块以及模组支架；

所述电池模组设置在所述电池壳体内部；其中，所述电池模组包括电芯组合；所述电芯组合包括M个电芯和M+1个保护支架，每个所述电芯水平设置在相邻两个水平设置的所述保护支架之间；其中，M为正整数；

所述模组支架，设置在所述电芯组合的上表面，与所述电池壳体的金属电源盖连接，用于将所述金属电源盖受到的外界压力转移到车载电池系统外部；

所述电池管理模块，设置在所述模组支架的上表面，与所述电池模组连接，用于监测所述电池模组的状态、控制所述电池模组的充放电以及与车载电池系统外界进行信息交互。

2.如权利要求1所述的容量可扩展的车载电池系统，其特征在于，所述电池模组还包括转接板总成；

所述转接板总成，设置在所述电芯组合竖直方向上的一侧，与所述电池管理模块连接；

所述转接板总成上设置有热敏电阻固定构件和热敏电阻；其中，所述热敏电阻用于测量所述电芯组合中电芯的温度；

所述热敏电阻固定构件用于固定所述热敏电阻的电阻部，以使所述热敏电阻设置在靠近所述电芯组合的第一预设位置；

所述热敏电阻的接线端连接所述转接板总成。

3.如权利要求2所述的容量可扩展的车载电池系统，其特征在于，所述热敏电阻固定构件上设置有固定槽；

所述固定槽用于放置所述电阻部，以固定所述电阻部；

所述接线端从所述固定槽内部引出与所述转接板总成连接。

4.如权利要求2所述的容量可扩展的车载电池系统，其特征在于，还包括隔离支架；

所述隔离支架，设置在所述模组支架的上表面，分别与所述转接板总成和所述电池管理模块连接，用于使所述电池管理模块与所述模组支架之间形成电气隔离。

5.如权利要求1所述的容量可扩展的车载电池系统，其特征在于，还包括第一连接部件和第二连接部件；

所述金属电源盖基于所述第一连接部件与所述电池壳体的上壳体连接；

所述金属电源盖基于所述第二连接部件与所述模组支架连接，以将所述金属电源盖受到的外界压力转移到车载电池系统外部。

6.如权利要求1所述的容量可扩展的车载电池系统，其特征在于，所述保护支架的第二预设位置以及所述电池壳体中上壳体的侧棱处均设置有螺栓孔；

基于螺栓将所述保护支架与所述上壳体进行连接。

7.如权利要求1所述的容量可扩展的车载电池系统，其特征在于，所述电池管理模块包括电池管理子模块和继电器模块；

所述继电器模块集成设置在所述电池管理子模块上，所述继电器模块用于根据所述电池管理子模块下发的指令对应控制所述电池模组的充放电。

8.如权利要求1所述的容量可扩展的车载电池系统，其特征在于，所述电池模组的第一正极与所述电池壳体的第二正极连接，所述电池模组的第一负极与所述电池壳体的第二负极连接。

9.如权利要求1所述的容量可扩展的车载电池系统，其特征在于，所述电池壳体中下壳体上的第三预设位置设置有排气孔，用于排出所述电池壳体内部的气体。

10.如权利要求1所述的容量可扩展的车载电池系统，其特征在于，所述电池壳体中上壳体上的第四预设位置设置有通信接口，以使车载电池系统与车辆进行通信。