CN212485392U - 一种纯电动汽车软包动力电池总成及纯电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纯电动汽车软包动力电池总成及纯电动汽车，所述软包动力电池总成包括：上箱体总成、模组总成、高压系统、低压系统、电池热管理系统和下箱体总成；模组总成由呈矩阵单层排布并串联的三元811体系VDA355软包电池模组，以及分布覆盖在电池模组上表面和侧面的防火板组成；所述低压系统中，低压线束分别与电池模组的低压输出接口相连，动力电池主控制器和动力电池从控制器位于模组总成外侧并分布连接；所述电池热管理系统中，冷却板呈矩阵单层排布，冷却板通过上表面覆盖的导热硅胶与模组总成相接触实现热传递。本实用新型在保证动力电池总成高能量密度的同时，匹配模组防火板系统，防范热失控的发生，保障动力电池总成的安全性。

Description

一种纯电动汽车软包动力电池总成及纯电动汽车

技术领域

本实用新型属于纯电动汽车动力电池技术领域，具体涉及一种纯电动汽车软包动力电池总成及纯电动汽车。

背景技术

近些年来，我国已将新能源汽车产业作为七大新兴战略之一，并加快落实相关新能源产业支撑政策，新能源已成为国际汽车技术竞争的焦点。

随着行业的发展，纯电动汽车已成为新能源领域的主流技术路线，开发高性能、高续驶里程、高安全性的纯电动汽车产品已成为各大车企的战略发展目标。作为纯电动汽车核心部件的动力电池总成，需要具备结构紧凑、高能量密度、高安全性的特性以满足整车的需求。

在现有技术中，纯电动汽车动力电池总成为了达到较高的能量密度，采用双层电池模块布置结构，并采用双层布置的水冷板形式以达到有效散热的目的，仅在双层电池模块层间设置水冷板，而同层各个电池模块之间直接接触，一旦某一电池模组出现热失控，则同层所有热模组之间将发生热失控扩散，此外，电池控制子板分别集成到每个电池单体中，使得电池的通用性较差，维护难度较高。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供了一种纯电动汽车软包动力电池总成及纯电动汽车，本实用新型所述软包动力电池总成采用811体系 VDA355软包模组，具备能量密度高，结构标准化、通用性高的特点，在保证动力电池总成高能量密度的同时，匹配模组防火板系统，防范热失控的发生，保障动力电池总成的安全性。结合说明书附图，本实用新型的技术方案如下：

一种纯电动汽车软包动力电池总成，包括：上箱体总成、模组总成、高压系统、低压系统、电池热管理系统和下箱体总成，其特征在于：

所述模组总成由呈矩阵单层排布并串联的三元811体系VDA355软包电池模组，以及分布覆盖在电池模组上表面和电池模组侧面的防火板组成；

所述低压系统中，低压线束分别与电池模组的低压输出接口相连，并将采集到的电池模组的信号传递至动力电池从控制器，动力电池主控制器和动力电池从控制器位于模组总成外侧并分布连接，动力电池主控制器和动力电池从控制器通过CAN通信连接；

所述电池热管理系统中，冷却板呈矩阵单层排布，冷却板通过上表面覆盖的导热硅胶与模组总成相接触实现热传递。

进一步地，所述上箱体总成与下箱体总成的对接外沿相对接，且在上箱体总成与下箱体总成的对接外沿之间设有密封条，上箱体总成与下箱体总成通过螺栓固定连接；

所述高压系统、低压系统和电池热管理系统均安装在上箱体总成与下箱体总成对接密封固定组成的腔体内。

进一步地，所述上箱体总成的上箱体上安装有透气阀。

进一步地，所述三元811体系VDA355软包电池模组呈4行×6列的矩阵式分布。

进一步地，所述动力电池从控制器有两个，两个电池从控制器通过支架分别固定在模组总成上方；

每个所述动力电池从控制器有48个采样通道，两个动力电池从控制器具备96个采样通道，用于实现24个电池模组的数据采集。

进一步地，所述防火板采用云母材质，且防火板通过结构胶粘贴固定在电池模组表面。

进一步地，所述高压系统中，高压熔断器通过支架固定于模组总成的上方；

高压铜排与模组总成的高压输出接口相连；

高压配电盒通过支架固定安装在下箱体总成上。

进一步地，所述冷却板之间通过水管联通，实现导热介质在冷却板之间流通。

进一步地，所述下箱体总成由下箱体和接口端板组成；

所述下箱体与上箱体总成的上箱体密封固定对接；

所述接口端板垂直固定在下箱体端部；

所述高压系统的高压接头、低压系统的低压接头以及电池热管理系统中的导热介质进出端口均集成设置在所述接口端板上。

一种纯电动汽车，所述纯电动汽车上固定安装有如前文所述的纯电动汽车软包动力电池总成；

所述纯电动汽车软包动力电池总成的下箱体总成通过螺栓固定安装在纯电动汽车的底板上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型所述纯电动汽车软包动力电池总成中，模组总成采用单层的 811体系VDA355软包模组串联的布置方案，具备能量密度高，结构标准化、通用性高的特点，保证了动力电池总成高能量密度，同时采用标准化模组尺寸，对制造和装配工艺要求低，开发和制造成本低，并且通用性高

2、本实用新型所述纯电动汽车软包动力电池总成中，模组总成中各模组上表面及各模组之间相接触的侧面均设有防火板结构，形成可分区域隔离、防范热失控结构，使每个模组形成一个单独区域，确保电池单个模组发生热失控时，阻止高温高压气体冲破模组，防止模组发生进一步自然以及热失控扩散到其他模组，最终保障保动力电池总成整包的安全，给纯电动汽车提供充足的应急处置时间。

3、本实用新型所述纯电动汽车软包动力电池总成中，低压系统中，采用分布式的主从控制器结构形式，且从控制器布置于电池模组外侧，在确保电池控制精度的同时，具备更加便捷的通用性和维护性，并相比于将从控制器采样板集成于模组内部的方案，更具备先进性及成本优势。

4、本实用新型所述纯电动汽车软包动力电池总成中，电池热管理系统使得电池内部具备良好散热或加热效果，提高了动力电池的可靠性、安全性及使用寿命。

5、本实用新型所述纯电动汽车软包动力电池总成，模组总成、高压系统、低压系统和电池热管理系统均布置在由上箱体总成于下箱体总成密封组成的一个内腔中，内部结构布置紧凑，在保证使用性能的基础上，降低动力电池总成在车辆上的布置难度。

附图说明

图1为本实用新型所述纯电动汽车软包动力电池总成爆炸分解图；

图2为本实用新型所述纯电动汽车软包动力电池总成内部结构装配图；

图3为本实用新型所述软包动力电池总成中，上箱体总成结构板示意图；

图4为本实用新型所述软包动力电池总成中，模组总成结构示意图；

图5为本实用新型所述软包动力电池总成中，高压系统结构示意图；

图6为本实用新型所述软包动力电池总成中，低压系统结构示意图；

图7为本实用新型所述软包动力电池总成中，电池热管理系统结构示意图；

图8为本实用新型所述软包动力电池总成中，下箱体总成结构板示意图；

图中：

1-上箱体总成， 2-模组总成， 3-高压系统，

4-低压系统， 5-电池热管理系统， 6-下箱体总成；

11-上箱体， 12-透气阀， 13-密封条，

21-电池模组， 22-防火板Ⅰ， 23-防火板Ⅱ；

31-高压熔断器， 32-高压铜排， 33-高压配电盒；

41-动力电池主控制器， 42-动力电池从控制器， 43-低压线束Ⅰ，

44-低压线束Ⅱ；

51-水管， 52-导热硅胶， 53-冷却板；

61-下箱体， 62-接口端板。

具体实施方式

为清楚、完整地描述本实用新型所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本实用新型的具体实施方式如下：

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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实用新型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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

实施例一：

本实施例一公开了一种纯电动汽车软包动力电池总成，如图1所示，所述软包动力电池总成包括：上箱体总成1、模组总成2、高压系统3、低压系统4、电池热管理系统5和下箱体总成6；其中，所述下箱体总成6与整车地板连接固定，电池热管理系统5通过螺栓固定在下箱体总成6上，模组总成2亦通过螺栓固定在下箱体总成6上，且模组总成2的底面并与电池热管理系统5上表面贴合接触，高压系统3分别与下箱体总成6和模组总成2固定连接，低压系统4与模组总成2连接固定；所述模组总成2、高压系统3、低压系统4和电池热管理系统5固定安装所组成的软包动力电池总成内部结构如图2所示。

如图1和图3所示，所述上箱体总成1主要包括：上箱体11、透气阀12 和密封条13；

所述上箱体11为开口向下的矩形壳体结构，在上箱体11的顶部一端安装有一对透气阀12，在上箱体11的底部对接外沿处设有密封条13；

所述上箱体总成1与所述下箱体总成6相对接，密封条13安装在上箱体总成1与下箱体总成6的对接外沿之间，且密封条13的形状与上箱体总成1与下箱体总成6的对接外沿形状相匹配，上箱体总成1与所述下箱体总成6通过螺栓紧固连接，上箱体总成1与下箱体总成6对接形成密闭的内腔，所述内腔通过所述透气阀12与外界联通，通过所述透气阀12平衡电池内外部气压。

如图1和图4所示，所述模组总成2主要包括：电池模组21、防火板Ⅰ22 和防火板Ⅱ23；

所述电池模组21采用三元811体系VDA355软包模组，本实施例一中，采用呈矩阵式分布的4行×6列共24个电池模组21，且24个电池模组21依次串联，本实施例一采用三元811体系VDA355软包模组24个串联的布置方案，具备高能量密度、标准化尺寸的特点，可确保软包动力电池总成具备 160Wh/kg的高能量密度，以及较好的通用性；

所述防火板Ⅰ22和防火板Ⅱ23组成的防火板组件分布覆盖在每一个所述电池模组21的上表面和两个侧面，其中，所述防火板Ⅰ22位于每行电池模组 21的边缘位置，由一个顶板和两个侧板组成，分别覆盖对应电池模组21的上表面和两侧面，使对应电池模组21与相邻电池模组21之间形成防火隔档；防火板Ⅱ23由一个顶板和一个侧板组成，分别覆盖对应电池模组21的上表面和一个侧面，使对应电池模组21与相邻电池模组21之间形成防火隔档；一个所述防火板Ⅰ22和五个防火板Ⅱ23依次连接形成一组防火板组件，每组防火板组件对应覆盖一行电池模组21；

所述防火板Ⅰ22和防火板Ⅱ23与各电池模组21的覆盖面之间通过结构胶粘贴固定，所述防火板Ⅰ22和防火板Ⅱ23均采用云母材质，结构强度大，防火且耐高温；所述防火板Ⅰ22和防火板Ⅱ23的尺寸形状与对应电池模组21的外表面尺寸形状相匹配，完全包覆于模组外表面；防火板Ⅰ22和防火板Ⅱ23的厚度2mm；

上述防火板Ⅰ22与防火板Ⅱ23共同形成的防火板结构可分区域隔离，以防范热失控结构，使得全部24个电池模组21的上表面与侧面均覆盖有防火耐高温的云母板，每个电池模组21均形成一个单独区域，可确保单个电池模组发生热失控时，阻止高温高压气体冲破模组，防止电池模组发生进一步自燃，或热失控扩散到其他电池模组，最终实现保障保动力电池总成整包的安全，为纯电动汽车提供充足的应急处置时间。

如图1和图5所示，所述高压系统3主要包括：高压熔断器31、高压铜排 32和高压配电盒33；其中，如图2所述，所述高压熔断器31设置于模组总成 2的一端顶部上方，并通过支架固定支撑；所述高压铜排32固定于模组总成2 的高压输出接口处，并与模组总成2的高压输出接口相连；所述高压配电盒33 通过支架固定安装在下箱体总成6的端部位置。

如图1和图6所示，所述低压系统4主要包括：动力电池主控制器41、动力电池从控制器42、低压线束Ⅰ43和低压线束Ⅱ44；其中，所述低压线束Ⅱ44 通过连接端口分别与24个电池模组21的低压输出接口相连，通过低压线束Ⅱ 44采集24个电池模组21的信号后经低压线束Ⅰ43汇总并传递至动力电池从控制器42；所述电池从控制器42与动力电池主控制器41采用分布式结构，且所述电池从控制器42与动力电池主控制器41之间通过CAN总线通信，所述电池主控制器41负责相关的控制功能；

本实施例一中，所述动力电池从控制器42有两个，每个所述动力电池从控制器有48个采样通道用于实现12个电池模组21的数据采集，两个动力电池从控制器具备96个采样通道，覆盖本实施例一所述24个电池模组21的采样控制需求；

如图2所示，两个电池从控制器42通过支架分别固定在模组总成2的一端顶部上方，所述动力电池从控制器42同时外置于模组的从控制器采样，可以在确保采样精度的同时，具备更加便捷的通用性和维护性，并相比于将从控制器采样板集成于模组内部的方案，更具备先进性及成本优势。

如图1和图7所示，所述电池热管理系统5主要包括：水管51、导热硅胶 52、冷却板53；

所述冷却板53为中空结构，其内部注有导热介质，若干块所述冷却板53 呈矩阵排布，且所述冷却板53排布组成的冷却板矩阵的尺寸和形状与24个电池模组21所组成矩阵的尺寸和形状相匹配对应；

若干根所述水管51连接于各个冷却板53之间，以实现各个冷却板53内腔之间相互导通，使导热介质流通与各个冷却板53之间；

所述导热硅胶52覆盖贴合于所述冷却板53的上表面，与模组总成2直接接触；

根据整车工况，当所述电池模组21的温度较高时，电池模组21通过导热硅胶52实现与冷却板53之间的热量交换，冷却板53在其内部流通的导热介质的导热作用下，将电池模组21经导热硅胶52传递来的热量带走，实现对电池模组21的降温冷却；

根据整车工况，当所述电池模组21的温度较低时，电池模组21通过导热硅胶52实现与冷却板53之间的热量交换，冷却板53在其内部流通的导热介质的导热作用下，将热量经导热硅胶5传递至电池模组212，实现对电池模组21 的升温加热。

如图1和图8所示，所述下箱体总成6主要包括：下箱体61和接口端板 62；

所述下箱体61为开口向上的矩形壳体结构，如前所述，所述下箱体61与上箱体11的对接外沿相对接，并通过密封条13和螺栓紧固密封连接；

所述下箱体61的四周均匀分布有固定孔，用于与整车底板固定安装；

所述下箱体61采用钣金结构，其用于承载着整个软包动力电池总成的重量；

所述接口端板62通过螺栓垂直向上固定在下箱体61的端部，所述高压系统3的高压接头、低压系统4的低压接头以及电池热管理系统中的导热介质进出水管端均集成设置在所述接口端板62上。

实施例二：

本实施例二公开了纯电动汽车，在所述纯电动汽车的底板上固定安装有如上述实施例一种所述的纯电动汽车软包动力电池总成，所述纯电动汽车软包动力电池总成的下箱体总成6通过螺栓固定安装在纯电动汽车的底板上，以实现整个纯电动汽车软包动力电池总成固定安装在纯电动汽车的底板下方。

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

以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种纯电动汽车软包动力电池总成，包括：上箱体总成、模组总成、高压系统、低压系统、电池热管理系统和下箱体总成，其特征在于：

所述模组总成由呈矩阵单层排布并串联的三元811体系VDA355软包电池模组，以及分布覆盖在电池模组上表面和电池模组侧面的防火板组成；

所述低压系统中，低压线束分别与电池模组的低压输出接口相连，并将采集到的电池模组的信号传递至动力电池从控制器，动力电池主控制器和动力电池从控制器位于模组总成外侧并分布连接，动力电池主控制器和动力电池从控制器通过CAN通信连接；

所述电池热管理系统中，冷却板呈矩阵单层排布，冷却板通过上表面覆盖的导热硅胶与模组总成相接触实现热传递。

2.如权利要求1所述一种纯电动汽车软包动力电池总成，其特征在于：

所述上箱体总成与下箱体总成的对接外沿相对接，且在上箱体总成与下箱体总成的对接外沿之间设有密封条，上箱体总成与下箱体总成通过螺栓固定连接；

所述高压系统、低压系统和电池热管理系统均安装在上箱体总成与下箱体总成对接密封固定组成的腔体内。

3.如权利要求1或2所述一种纯电动汽车软包动力电池总成，其特征在于：

所述上箱体总成的上箱体上安装有透气阀。

4.如权利要求1所述一种纯电动汽车软包动力电池总成，其特征在于：

所述三元811体系VDA355软包电池模组呈4行×6列的矩阵式分布。

5.如权利要求4所述一种纯电动汽车软包动力电池总成，其特征在于：

所述动力电池从控制器有两个，两个电池从控制器通过支架分别固定在模组总成上方；

每个所述动力电池从控制器有48个采样通道，两个动力电池从控制器具备96个采样通道，用于实现24个电池模组的数据采集。

6.如权利要求1所述一种纯电动汽车软包动力电池总成，其特征在于：

所述防火板采用云母材质，且防火板通过结构胶粘贴固定在电池模组表面。

7.如权利要求1所述一种纯电动汽车软包动力电池总成，其特征在于：

所述高压系统中，高压熔断器通过支架固定于模组总成的上方；

高压铜排与模组总成的高压输出接口相连；

高压配电盒通过支架固定安装在下箱体总成上。

8.如权利要求1所述一种纯电动汽车软包动力电池总成，其特征在于：

所述冷却板之间通过水管联通，实现导热介质在冷却板之间流通。

9.如权利要求1所述一种纯电动汽车软包动力电池总成，其特征在于：

所述下箱体总成由下箱体和接口端板组成；

所述下箱体与上箱体总成的上箱体密封固定对接；

所述接口端板垂直固定在下箱体端部；

所述高压系统的高压接头、低压系统的低压接头以及电池热管理系统中的导热介质进出端口均集成设置在所述接口端板上。

10.一种纯电动汽车，其特征在于：

所述纯电动汽车上固定安装有如权利要求1所述的纯电动汽车软包动力电池总成；

所述纯电动汽车软包动力电池总成的下箱体总成通过螺栓固定安装在纯电动汽车的底板上。

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