CN214313319U - 一种无模组式的电池系统结构、电池包及电动车 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池的技术领域，具体涉及一种无模组式的电池系统结构、电池包及电动车，包括箱本体(1)；若干个电池(2)，包括壳体(21)、顶盖片(22)和电芯，所述电芯容置于所述壳体(21)，所述顶盖片(22)盖接于所述壳体(21)；若干个导热结构(3)，间隔设置在所述箱本体(1)，用于将所述箱本体(1)分成多排放置所述电池(2)的空间；其中，所述壳体(21)安装在相邻的两个所述导热结构(3)之间，所述壳体(21)通过连接板(4)与所述导热结构(3)固定连接。本实用新型能够提高电池的降温效果，还便于对电池进行拆卸安装，有助于降低电池的生产成本。

Description

一种无模组式的电池系统结构、电池包及电动车

技术领域

本实用新型属于电池的技术领域，具体涉及一种无模组式的电池系统结构、电池包及电动车。

背景技术

如今，锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。目前对电池包能量密度要求越来越高，在电池包所有的PACK方案中，无模组方案相比于其他PACK方案无疑是最有效的，可以提升能量密度的手段。无模组方案是以电芯为基本单位直接装进电池包，跳过模组这一中间环节。

现有的方案存在以下缺陷：电芯通过结构胶直接固定在电池箱内，对于电芯一致性要求高，而且也对电芯极柱焊接要求高，无法进行返工操作，损耗率高；电芯整体成组为模组后再入电池箱，多出端板等零部件，成组率低，且成本高；采用水冷系统，只与电池包底部与电芯接触，接触面较小，制冷效果不明显；电芯需要包裹绝缘膜，存在气泡等不良，影响电芯冷却效果。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种无模组式的电池系统结构，能够提高电池的降温效果，还便于对电池进行拆卸安装，有助于降低电池的生产成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种无模组式的电池系统结构，包括：箱本体；若干个电池，包括壳体、顶盖片和电芯，所述电芯容置于所述壳体，所述顶盖片盖接于所述壳体；若干个导热结构，间隔设置在所述箱本体，用于将所述箱本体分成多排放置所述电池的空间；其中，所述壳体安装在相邻的两个所述导热结构之间，所述壳体通过连接板与所述导热结构固定连接。

作为本实用新型所述的一种无模组式的电池系统结构的一种改进，所述壳体和所述连接板为一体式结构或分体式结构，所述壳体内设置有结构胶，所述电芯通过所述结构胶固定于所述壳体内。

作为本实用新型所述的一种无模组式的电池系统结构的一种改进，所述连接板设置有通孔，所述导热结构的顶部设置有与所述通孔配合的安装孔，所述安装孔沿长度方向依次排列，用于与若干个所述电池的位置对应，所述导热结构为水冷板或导热金属板。

作为本实用新型所述的一种无模组式的电池系统结构的一种改进，若干个所述导热结构之间平行设置，所述壳体沿长度方向依次排列，并夹在两个所述导热结构之间。

作为本实用新型所述的一种无模组式的电池系统结构的一种改进，若干个所述连接板设置在所述壳体的外侧，相对的两侧的所述连接板错开设置。

作为本实用新型所述的一种无模组式的电池系统结构的一种改进，所述连接板的数量为3-9个，至少一个所述连接板设置在所述壳体的宽度方向的一侧，至少两个所述连接板设置在所述壳体的宽度方向的另一侧。

作为本实用新型所述的一种无模组式的电池系统结构的一种改进，所述箱本体包括底板及围绕所述底板设置的侧板，所述底板靠近所述侧板的一侧设置有凸部，所述凸部设置有第一固定孔，所述导热结构的两端设置有与所述凸部配合的安装板，所述安装板设置有与所述第一固定孔配合的第二固定孔。

作为本实用新型所述的一种无模组式的电池系统结构的一种改进，所述顶盖片设置有极柱、防爆阀和注液孔中的至少一种，所述极柱的数量为两个，所述防爆阀和所述注液孔设置在两个所述极柱之间。

本实用新型的目的之二在于一种电池包，包括上述的无模组式的电池系统结构。

本实用新型的目的之三在于一种电动车，包括上述的电池包。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型包括：箱本体；若干个电池，包括壳体、顶盖片和电芯，所述电芯容置于所述壳体，所述顶盖片盖接于所述壳体；若干个导热结构，间隔设置在所述箱本体，用于将所述箱本体分成多排放置所述电池的空间；其中，所述壳体安装在相邻的两个所述导热结构之间，所述壳体通过连接板与所述导热结构固定连接。由于现有的方案存在以下缺陷，电芯通过结构胶直接固定在电池箱内，对于电芯一致性要求高，而且也对电芯极柱焊接要求高，无法进行返工操作，损耗率高；电芯整体成组为模组后再入电池箱，多出端板等零部件，成组率低，且成本高；采用水冷系统，只与电池包底部与电芯接触，接触面较小，制冷效果不明显；电芯需要包裹绝缘膜，存在气泡等不良，影响电芯冷却效果，因此，将若干个导热结构间隔设置在箱本体，形成多排放置电池的空间，且壳体安装在相邻的两个导热结构之间，通过导热结构直接与壳体的侧面接触，提高降温或加热的效果，相比现有的底部接触结构，导热结构和壳体的侧面的接触面积更大，效果更显著，同时，壳体通过连接板与导热结构固定连接，省去了端板结构，有助于降低电池系统结构整体的重量，有助于对电池包整体进行轻量化，从而提高电池的总体的能量密度和续航里程，此外，通过连接板进行固定连接，简化拆卸和安装的步骤，可返工更换，即在出现极柱焊接以及电芯成组率不一致的问题时，可以更换电芯，箱本体和导热结构可重复使用，有助于提高电池系统的适配性，电池的数量，可根据实际需求以及箱本体可用尺寸进行调节，且结构简单，方便调整电池包大小以及电池数量，也可根据电池的宽度，调整相邻的两个导热结构之间间距，已达到适配不同型号或大小的电池。本实用新型能够提高电池的降温效果，还便于对电池进行拆卸安装，有助于降低电池的生产成本。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。

图1为本实用新型的实施方式一的结构示意图。

图2为本实用新型的实施方式一的俯视图。

图3为本实用新型中实施方式一的分解示意图。

图4为本实用新型中实施方式一的侧面分解示意图。

图5为本实用新型中实施方式一的若干个电池的示意图。

图6为本实用新型中实施方式一的电池的结构示意图。

图7为本实用新型中实施方式一的壳体的结构示意图。

图8为本实用新型中实施方式一的导热结构的结构示意图。

图9为本实用新型中实施方式一的箱本体的俯视图。

其中，附图标记说明如下：

1-箱本体；11-底板；12-侧板；111-凸部；1111-第一固定孔；

2-电池；21-壳体；22-顶盖片；221-极柱；222-防爆阀；

3-导热结构；31-安装孔；32-安装板；321-第二固定孔；

4-连接板；41-通孔；

X-长度方向；Y-宽度方向。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

此外，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。

在实用新型中，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，或一体地连接；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。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。

以下结合附图1～9对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

实施方式一

一种无模组式的电池系统结构，包括箱本体1；若干个电池2，包括壳体21、顶盖片22和电芯，电芯容置于壳体21，顶盖片22盖接于壳体21；若干个导热结构3，间隔设置在箱本体1，用于将箱本体1分成多排放置电池2的空间；其中，壳体21安装在相邻的两个导热结构3之间，壳体21通过连接板4与导热结构3固定连接。

由于现有的方案存在以下缺陷，电芯通过结构胶直接固定在电池箱内，对于电芯一致性要求高，而且也对电芯极柱焊接要求高，无法进行返工操作，损耗率高；电芯整体成组为模组后再入电池箱，多出端板等零部件，成组率低，且成本高；采用水冷系统，只与电池包底部与电芯接触，接触面较小，制冷效果不明显；电芯需要包裹绝缘膜，存在气泡等不良，影响电芯冷却效果，因此，参见图1至图9所示，将若干个导热结构3间隔设置在箱本体1，形成多排放置电池2的空间，且壳体21安装在相邻的两个导热结构3之间，通过导热结构3直接与壳体21的侧面接触，提高降温或加热的效果，相比现有的底部接触结构，导热结构3和壳体21的侧面的接触面积更大，效果更显著，同时，壳体21通过连接板4与导热结构3固定连接，省去了端板结构，有助于降低电池系统结构整体的重量，有助于对电池包整体进行轻量化，从而提高电池的总体的能量密度和续航里程，此外，通过连接板4进行固定连接，简化拆卸和安装的步骤，可返工更换，即在出现极柱焊接以及电芯成组率不一致的问题时，可以更换电芯，箱本体1和导热结构3可重复使用，有助于提高电池系统的适配性，电池的数量，可根据实际需求以及箱本体1可用尺寸进行调节，且结构简单，方便调整电池包大小以及电池数量，也可根据电池2的宽度，调整相邻的两个导热结构3之间间距，已达到适配不同型号或大小的电池2。

于本实施方式中，电芯包括正极片、隔膜及负极片，可以顺序堆叠并卷绕，正极片包括正极集流体，以及涂覆于正极集流体表面的正极活性材料，负极片包括负极集流体，以及涂覆于负极集流体表面的负极活性材料。第一极耳连接于正极集流体，第二极耳连接于负极集流体，正极集流体的边缘处可具有未被正极活性材料覆盖的空白区，第一极耳可直接通过裁切空白区形成。同样的，第二极耳可直接通过裁切负极集流体的空白区。

在根据本实用新型的无模组式的电池系统结构中，参见图7所示，壳体21和连接板4为一体式结构，壳体21内设置有结构胶，电芯通过结构胶固定于壳体21内，壳体21和连接板4采用一体式结构，省去了对壳体21和连接板4组装固定，同时提高壳体21和连接板4的稳固性，降低连接板4发生脱落的概率，于本实施方式中，电芯和壳体21通过结构胶相连，将结构胶灌入壳体21内，然后将电芯塞入壳体21进行粘接固定，电芯和壳体21连接部分包括但不限于电芯的底部和侧部，其中，结构胶是指强度高，能承受较大荷载，且耐老化、耐疲劳、耐腐蚀，在预期寿命内性能稳定，适用于承受强力的结构件粘接。

在根据本实用新型的无模组式的电池系统结构中，参见图3和图4所示，连接板4设置有通孔41，导热结构3的顶部设置有与通孔41配合的安装孔31，安装孔31沿长度方向X依次排列，用于与若干个电池2的位置对应，导热结构3为水冷板。连接板4设置有通孔41，便于通过锁定件与导热结构3的顶部的安装孔31固定连接，简化连接板4和导热结构3的拆卸和安装，从而提高电池2和导热结构3的拆卸和安装的效率，可返工更换，有助于提高电池系统结构的适配性，容错率较高，当若出现极柱焊接以及电芯成组率不一致的问题，则可以更换电芯，箱本体1和导热结构3等零部件可重复使用，减小损耗，此外，安装孔31沿长度方向X依次排列，且安装孔31与若干个电池2的位置对应，使得导热结构3可与若干个电池2固定连接，有助于提高长度方向X上的空间利用率，放置更多的电池2，从而提高电池系统结构整体的能量密度，导热结构3为扁状的长方体结构，可以为水冷板，可连接有冷水源，冷水源内置热交换器、水泵、控制阀、及温度、压力、湿度等传感器获取精确的流量、压力、温度、湿度等数据，通过控制器控制，分别为冷却水的两级循环做精确的控制，从而通过水冷板热交换，将电池2产生的热量最大限度地消除。其中，锁定件为螺栓、螺丝、铆钉或其他用于锁定的部件。

在根据本实用新型的无模组式的电池系统结构中，参见图5所示，若干个连接板4设置在壳体21的外侧，相对的两侧的连接板4错开设置。连接板4设置在壳体21的外侧，避免连接板4侵占电池2内部的空间，降低对电池2能量密度的影响，连接板4的厚度较薄，设置在壳体21顶端的侧边缘，用于与壳体21宽度方向Y两侧的导热结构3固定连接，使得壳体21的两侧大面均能与导热结构3接触，有助于导热结构3进行热交换，提高电池2的降温和升温效果，其中，相对的两侧的连接板4错开设置，相比对称设计，能够避免两个连接板4重叠在一起的情况，提高电池2定位的准确性，还有助于降低电池系统结构整体的高度。

在根据本实用新型的无模组式的电池系统结构中，参见图3所示，箱本体1包括底板11及围绕底板11设置的侧板12，底板11靠近侧板12的一侧设置有凸部111，凸部111设置有第一固定孔1111，导热结构3的两端设置有与凸部111配合的安装板32，安装板32设置有与第一固定孔1111配合的第二固定孔321。侧板12围绕底板11设置，形成顶部具有开口的腔体结构，便于往箱本体1安装电池2，同时，底板11靠近侧板12的一侧设置有凸部111，凸部111和导热结构3的安装板32配合，起到固定导热结构3位置的作用，安装板32与箱本体1的上底面的距离大于或等于凸部111的高度，满足导热结构3的底面和箱本体1的上底面平齐，有助于提高导热结构3在箱本体1内的稳固性，其中，第一固定孔1111配合第二固定孔321，便于通过螺接或铆接，将导热结构3固定在箱本体1内，但本实用新型不以此为限，导热结构3和箱本体1之间还可以采用卡接或粘接的方式进行固定连接，满足导热结构3固定于箱本体1即可。

本实用新型的工作原理是：

将若干个导热结构3间隔设置在箱本体1，形成多排放置电池2的空间，且壳体21安装在相邻的两个导热结构3之间，通过导热结构3直接与壳体21的侧面接触，提高降温或加热的效果，相比现有的底部接触结构，导热结构3和壳体21的侧面的接触面积更大，效果更显著，同时，壳体21通过连接板4与导热结构3固定连接，省去了端板结构，有助于降低电池系统结构整体的重量，有助于对电池包整体进行轻量化，从而提高电池的总体的能量密度和续航里程，此外，通过连接板4进行固定连接，简化拆卸和安装的步骤，可返工更换，即在出现极柱焊接以及电芯成组率不一致的问题时，可以更换电芯，箱本体1和导热结构3可重复使用，有助于提高电池系统的适配性，电池的数量，可根据实际需求以及箱本体1可用尺寸进行调节，且结构简单，方便调整电池包大小以及电池数量，也可根据电池2的宽度，调整相邻的两个导热结构3之间间距，已达到适配不同型号或大小的电池2。

实施方式二

与实施方式一不同的是：本实施方式的在根据本实用新型的无模组式的电池系统结构中，连接板4的数量为3-9个，至少一个连接板4设置在壳体21的宽度方向Y的一侧，至少两个连接板4设置在壳体21的宽度方向Y的另一侧，若干个导热结构3之间平行设置，壳体21沿长度方向X依次排列，并夹在两个导热结构3之间。于本实施方式中，若干个导热结构3沿宽度方向Y依次排列，为了和宽度方向Y上的两个导热结构3连接，壳体21的宽度方向Y的两侧均设置有连接板4，确保壳体21的两侧均能通过连接板4与导热结构3固定连接，有助于提高导热结构3和壳体21之间的稳固性，且相对的两侧的连接板4也错开设置，避免连接板4重叠的情况，连接板4的数量为3个，其中一个连接板4位于壳体21的宽度方向Y的一侧，通孔41在该连接板4的中央，另外两个连接板4位于壳体21的宽度方向Y的另一侧，两个通孔41分别在远离电池2中心的一端，避免位于不同排的连接板4的距离过近，影响电池2的固定效果；若干个导热结构3之间平行设置，但相邻的导热结构3之间的距离可以相同，也可以不相同，可根据实际电池2的大小和型号进行调整，壳体21沿长度方向X依次排列，有助于提高电池系统结构的空间利用率，壳体21夹在两个导热结构3之间，使得壳体21的两侧大面均能与导热结构3接触，增大两者接触面积，有助于导热结构3进行热交换，提高电池2的降温和升温效果。

其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。

实施方式三

与实施方式一不同的是：本实施方式的顶盖片22设置有极柱221、防爆阀222和注液孔中的至少一种，极柱221的数量为两个，防爆阀222和注液孔设置在两个极柱221之间，壳体21和连接板4为分体式结构，导热结构3为导热金属板。电池有两个极柱221，分别为第一极柱、第二极柱，均设置在顶盖片22上，第一极柱可以为正极柱也可以为负极柱，相应地，第二极柱为负极柱或正极柱，第一极耳和第二极耳也可以通过焊接分别固定于正极片和负极片的空白区。可采用激光焊接的方式，将第一极耳与第一极柱连接，第二极耳与第二极柱连接。防爆阀222可设置薄弱部，当电池内部发热产生气体，内部压力达到一定值时，薄弱部在内压作用下破裂，防止电池内压过大导致爆炸；增加注液孔，便于电解液从电池顶盖的注液孔进入到电池内部，保证注液效率；根据实际电池的型号和结构，壳体21和连接板4为分体式结构，使得连接板4可拆卸更换，有助于降低维修的成本，同时，匹配不同的导热结构3，有助于提高壳体21的适用性，省去了更换整个壳体21的情况，有助于降低生产成本，但本实用新型不以为限，壳体21和连接板4还可以采用卡接、铆接或粘接的形式进行固定连接，满足两者之间的稳固性要求即可；根据成本和市场需求，导热结构3也可以为导热金属板，满足导热结构3和壳体21之间热交换即可。

其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。

实施方式四

一种电池包，包括实施方式一的无模组式的电池系统结构。

需要说明的是，电池包可包括多个无模组式的电池系统结构，电池系统结构之间可以通过串联或并联实现电连接，电池系统结构之间也可以采用导线或汇流排进行连接。

实施方式五

一种电池包，包括实施方式二的无模组式的电池系统结构。

实施方式六

一种电池包，包括实施方式三的无模组式的电池系统结构。

实施方式七

一种电动车，包括实施方式四的电池包。

实施方式八

一种电动车，包括实施方式五的电池包。

实施方式九

一种电动车，包括实施方式六的电池包。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种无模组式的电池系统结构，其特征在于，包括：

箱本体(1)；

若干个电池(2)，包括壳体(21)、顶盖片(22)和电芯，所述电芯容置于所述壳体(21)，所述顶盖片(22)盖接于所述壳体(21)；

若干个导热结构(3)，间隔设置在所述箱本体(1)，用于将所述箱本体(1)分成多排放置所述电池(2)的空间；

其中，所述壳体(21)安装在相邻的两个所述导热结构(3)之间，所述壳体(21)通过连接板(4)与所述导热结构(3)固定连接。

2.如权利要求1所述的一种无模组式的电池系统结构，其特征在于：所述壳体(21)和所述连接板(4)为一体式结构或分体式结构，所述壳体(21)内设置有结构胶，所述电芯通过所述结构胶固定于所述壳体(21)内。

3.如权利要求1所述的一种无模组式的电池系统结构，其特征在于：所述连接板(4)设置有通孔(41)，所述导热结构(3)的顶部设置有与所述通孔(41)配合的安装孔(31)，所述安装孔(31)沿长度方向(X)依次排列，用于与若干个所述电池(2)的位置对应，所述导热结构(3)为水冷板或导热金属板。

4.如权利要求1所述的一种无模组式的电池系统结构，其特征在于：若干个所述导热结构(3)之间平行设置，所述壳体(21)沿长度方向(X)依次排列，并夹在两个所述导热结构(3)之间。

5.如权利要求1所述的一种无模组式的电池系统结构，其特征在于：若干个所述连接板(4)设置在所述壳体(21)的外侧，相对的两侧的所述连接板(4)错开设置。

6.如权利要求5所述的一种无模组式的电池系统结构，其特征在于：所述连接板(4)的数量为3-9个，至少一个所述连接板(4)设置在所述壳体(21)的宽度方向(Y)的一侧，至少两个所述连接板(4)设置在所述壳体(21)的宽度方向(Y)的另一侧。

7.如权利要求1所述的一种无模组式的电池系统结构，其特征在于：所述箱本体(1)包括底板(11)及围绕所述底板(11)设置的侧板(12)，所述底板(11)靠近所述侧板(12)的一侧设置有凸部(111)，所述凸部(111)设置有第一固定孔(1111)，所述导热结构(3)的两端设置有与所述凸部(111)配合的安装板(32)，所述安装板(32)设置有与所述第一固定孔(1111)配合的第二固定孔(321)。

8.如权利要求1所述的一种无模组式的电池系统结构，其特征在于：所述顶盖片(22)设置有极柱(221)、防爆阀(222)和注液孔中的至少一种，所述极柱(221)的数量为两个，所述防爆阀(222)和所述注液孔设置在两个所述极柱(221)之间。

9.一种电池包，其特征在于：包括权利要求1-8任意一项所述的无模组式的电池系统结构。

10.一种电动车，其特征在于：包括权利要求9所述的电池包。

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