CN216872182U - 模块化电池箱、电池箱系统及电动作业机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池箱技术领域，提供一种模块化电池箱、电池箱系统及电动作业机械。该模块化电池箱包括：底部模块，底部模块包括底部框架；电池模块，电池模块可拆卸安装于底部框架上；顶部模块，顶部模块包括用于吊装的顶部框架，顶部框架可拆卸安装于电池模块的顶部；功能模块，功能模块设于电池模块的侧壁上。该电池箱系统包括：上述模块化电池箱以及与其配合的电池箱底座和电池箱吊具。本实用新型提供的模块化电池箱、电池箱系统及电动作业机械，采用模块化设计，具有更高的灵活性，便于组装和拆卸，方便检修和维护；并且将功能模块设置于电池箱的中央区域的侧部，降低了电池箱的高度，具有结构紧凑，重心低的优势。

Description

模块化电池箱、电池箱系统及电动作业机械

技术领域

本实用新型涉及电池箱技术领域，尤其涉及一种模块化电池箱、电池箱系统及电动作业机械。

背景技术

随着国家对环保的愈加重视，工程车辆和工程机械的电动化发展迅速，但由于工程车辆和工程机械负载较大，其搭载的电池包容量也较大，需要多个电池模块拼装组成电池包。

以电动重卡为例，现有电池箱结构通常是采用整体框架式结构，例如专利CN202120326051.9公开了一种电池箱，该专利电池箱主体结构是一个型钢框架，标准电池模块在框架内层叠放置，受电池模块的尺寸限制，电池模块放置在电池箱的中间，电池箱底部安装充电连接器、高压盒、电控等设备，电池箱顶部安装冷却系统和用于吊装。此种电池箱结构往往质量大，能量密度低，不利于电动车的续航，而且整体高度高，存在电池的重心偏高等弊端。

实用新型内容

本实用新型提供一种模块化电池箱、电池箱系统及电动作业机械，用以解决现有技术中电池箱结构为整体框架式结构，且存在质量大、能量密度低、整体高度高和重心偏高的缺陷，本实用新型采用了一种模块化设计的电池箱，并且将功能模块设置在中间区域，结构紧凑，占用空间小，提高电池箱的能量密度。

本实用新型提供一种模块化电池箱，包括：

底部模块，所述底部模块包括底部框架；

电池模块，所述电池模块可拆卸安装于所述底部框架上；

顶部模块，所述顶部模块包括用于吊装的顶部框架，所述顶部框架可拆卸安装于所述电池模块的顶部；

功能模块，所述功能模块设于所述电池模块的侧壁上。

根据本实用新型提供的一种模块化电池箱，所述顶部框架包括第一框架梁、第二框架梁和第一纵梁，所述第一框架梁位于所述第二框架梁的上方，且所述第一纵梁连接于所述第一框架梁与所述第二框架梁之间。

根据本实用新型提供的一种模块化电池箱，所述底部框架包括第三框架梁、第四框架梁和第二纵梁，所述第三框架梁位于所述第四框架梁的上方，且所述第二纵梁连接于所述第三框架梁与所述第四框架梁之间。

根据本实用新型提供的一种模块化电池箱，所述底部模块还包括充电连接器，所述充电连接器固定于所述第三框架梁与所述第四框架梁之间。

根据本实用新型提供的一种模块化电池箱，所述功能模块包括冷却单元、接线盒和电池管理系统中的一种或多种。

根据本实用新型提供的一种模块化电池箱，所述电池模块包括箱体以及设于所述箱体内部的电芯，所述箱体、所述顶部框架和所述底部框架之间通过紧固件连接，所述功能模块设于所述箱体的外壁或内壁上。

本实用新型提供的一种电池箱系统，包括：

如本实用新型的模块化电池箱；

电池箱底座，所述电池箱底座与所述模块化电池箱的所述底部模块可拆卸连接。

根据本实用新型提供的一种电池箱系统，所述电池箱底座包括：

底座框架；

第一定位装置，所述第一定位装置设于所述底座框架，用于定位所述底部模块；

锁止装置，所述锁止装置设于所述底座框架，用于锁定所述底部模块；

安装板，所述安装板通过弹性部件设于所述底座框架，用于安装充电连接器。

本实用新型提供的一种电动作业机械，包括：车体和本实用新型的电池箱系统，所述电池箱系统设于所述车体上。

根据本实用新型提供的电动作业机械，所述车体上设有电池箱吊具，所述电池箱吊具与所述模块化电池箱的顶部模块连接，所述电池箱吊具包括：

回转平台，所述回转平台顶部与链条连接；

吊具框架，所述吊具框架设置于所述回转平台的底部；

第二定位装置，所述第二定位装置设于所述吊具框架，用于定位所述顶部模块；

夹具，所述夹具设置于所述吊具框架，用于夹持所述顶部模块。

本实用新型提供的一种模块化电池箱，通过设计底部模块、电池模块和顶部模块三者可拆卸连接，采用模块化设计，具有更高的灵活性，便于组装和拆卸，方便检修和维护；并且将功能模块设置于电池箱的中央区域的侧部，降低了电池箱的高度，具有结构紧凑，重心低的优势。

进一步地，本实用新型还提供一种电池箱系统，其包括模块化电池箱以及与其配套的电池箱底座，因此具有结构紧凑，占用空间小，能量密度高，便于组装、拆卸和检修维护的优势。

更进一步地，本实用新型还提供一种电动作业机械，其包括上述的电池箱系统，因此具有同样的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的模块化电池箱的结构示意图；

图2是本实用新型提供的顶部模块的结构示意图；

图3是本实用新型提供的底部模块的结构示意图；

图4是本实用新型提供的电池模块的结构示意图；

图5是本实用新型提供的电池箱底座的结构示意图；

图6是本实用新型提供的电池箱吊具的顶部结构示意图；

图7是本实用新型提供的电池箱吊具的底部结构示意图；

附图标记：

100：顶部模块；200：底部模块；300：电池模块；400：功能模块；500：充电连接器；600：螺栓；101：第一框架梁；102：第二框架梁；103：第一纵梁；201：第三框架梁；202：第四框架梁；203：第二纵梁；301：箱体；302：电芯；700：电池箱底座；800：电池箱吊具；701：底座框架；702：第一导向柱；703：导向锥；704：第一驱动单元；705：连杆；706：锁止单元；707：安装板；708：弹簧；801：回转平台；802：链条；803：吊具框架；804：钩板；805：第二驱动单元；806：第三驱动单元；807：第二导向柱。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合图1至图4描述本实用新型的一种模块化电池箱。该模块化电池箱包括四部分，分别为：底部模块200、电池模块300、顶部模块100和功能模块400。

其中，底部模块200包括底部框架；电池模块300可拆卸安装于底部框架上；顶部模块100包括用于吊装的顶部框架，顶部框架可拆卸安装于电池模块300的顶部；功能模块400设于电池模块300的侧壁上。

具体来说，底部模块200、电池模块300和顶部模块100由下至上依次设置，功能模块400安装于中央区域，底部框架用于固定电池模块300，顶部模块100用于与吊装设备连接，从而将整个模块化电池箱进行起吊搬运。功能模块400包括冷却单元、接线盒和电池管理系统(BatteryManagementSystem，简称：BMS)等，电池管理系统可以是电路板或电控箱等。功能模块400可以根据电池箱实际使用情况增添对应功能单元，本实用新型不局限于上述的冷却、接线和管理等功能单元。

进一步地，电池模块300可以为多个电芯302堆叠构成，也可以是一整个电池包的结构，可根据实际情况选用合适的形式，本实用新型不局限于此。

本实用新型提供的一种模块化电池箱，通过设计底部模块200、电池模块300和顶部模块100三者可拆卸连接，采用模块化设计，具有更高的灵活性，便于组装和拆卸，方便检修和维护；并且将功能模块400设置于电池箱的中央区域(即电池模块300)的侧部，降低了电池箱的高度，具有结构紧凑，重心低的优势。

在本实用新型的其中一个实施例中，顶部框架包括第一框架梁101、第二框架梁102和第一纵梁103，第一框架梁101位于第二框架梁102的上方，且第一纵梁103垂直连接于第一框架梁101与第二框架梁102之间。在本实施例中，第一框架梁101用于与起吊设备连接，第二框架梁102用于与底部的电池模块300连接。本实施例的顶部框架采用双层框架梁的设计，并采用第一纵梁103连接的方式，具有结构紧凑和稳定的优势。

在本实用新型的其中一个实施例中，底部框架包括第三框架梁201、第四框架梁202和第二纵梁203，第三框架梁201位于第四框架梁202的上方，且第二纵梁203垂直连接于第三框架梁201与第四框架梁202之间。底部框架与顶部框架的结构类似，区别在于底部框架中第三框架梁201与第四框架梁202的间距稍大，需容纳充电连接器500。进一步地，底部模块200设置充电连接器500，充电连接器500固定于第三框架梁201与第四框架梁202之间。在本实施例中，底部模块200具有对电池模块300的充电功能，将充电连接器500隐藏在底部框架内部，能够节省高度空间，提高了能量密度，具有结构紧凑和稳定的优势。

在本实用新型的其中一个实施例中，功能模块400包括冷却单元、接线盒和电池管理系统中的一种或多种。具体地，冷却单元可以对电芯302进行降温，避免电芯302充放电时热失控；接线盒可以是高压配电盒(Power Distribution Unit，简称：PDU)，能进行高压系统充放电控制、高压部件上电控制、电路过载保护、高压采样、低压控制等功能；电池管理系统(BMS)用于对电池的荷电状态、功率边界、健康状态和故障状态等进行监控、评估和管理。当然，针对不同的电池模块300和不同使用环境，功能模块400可以相应增添或删减对应的功能单元。本实施例中，功能模块400设置于电池模块300的侧壁，解决现有技术中在底部设置功能模块400导致的电池框架过高，重心高的缺陷。

在本实用新型的其中一个实施例中，电池模块300包括箱体301以及设于箱体301内部的电芯302，箱体301、顶部框架和底部框架之间通过紧固件连接，功能模块400设于箱体301的外壁或内壁上。具体来说，箱体301、顶部框架和底部框架均设有螺孔，紧固件采用螺栓，更加具体地，是第二框架梁102、箱体301的顶部和底部以及第三框架梁201上设有螺孔，箱体301、顶部框架和底部框架之间通过螺栓600连接。在本实施例中，电池模块300由外部的箱体301和内部的电芯302构成，而箱体301、顶部框架和底部框架是通过螺栓600进行可拆卸连接的，当需要进行检修和维护时，拆除对应的螺栓600即可。

如图5-7所示，本实用新型还提供一种电池箱系统。该电池箱系统包括：如上述实施例的模块化电池箱和电池箱底座700。电池箱底座700与模块化电池箱进行配合。

其中，电池箱底座700与模块化电池箱的底部模块200可拆卸连接。

具体地，电池箱底座700可以直接安装于电动车体上，其用于定位和锁定模块化电池箱，其具体通过与底部模块200的连接进行定位和锁定。

本实用新型提供的一种电池箱系统，其包括模块化电池箱以及与其配套的电池箱底座700，因此具有结构紧凑，占用空间小，能量密度高，便于组装、拆卸和检修维护的优势。

根据本实用新型提供的一种电池箱系统，电池箱底座700包括：底座框架701、第一定位装置、锁止装置和安装板707。其中，第一定位装置设于底座框架701，用于定位底部模块200；锁止装置设于底座框架701，用于锁定底部模块200；安装板707通过弹性部件设于底座框架701，用于安装充电连接器500。

具体来说，第一定位装置包括设置于底座框架701上的第一导向柱702和导向锥703，均用于定位底部模块200，底部模块200可以设计导向孔，导向锥703配合插入到导向孔内，并且配合第一导向柱702定位底部模块200的外围，从而实现底部模块200的导向定位。锁止装置包括第一驱动单元704、连杆705和锁止单元706，第一驱动单元704通过连杆705与锁止单元706连接，驱动锁止单元706转动，从而夹紧底部模块200。安装板707上设有安装孔，可通过安装孔与充电连接器500连接，弹性部件采用弹簧708，其连接在安装板707与底座框架701之间，能够在一定程度上调整充电连接器500的高度。

本实用新型还提供一种电动作业机械，其可以是电动车辆，移动式换电车或电动工程机械，例如电动挖掘机等。该电动作业机械包括：车体和上述实施例的电池箱系统，电池箱系统设于车体上。

进一步地，车体上设有电池箱吊具800。电池箱吊具800则与起吊设备连接，其用于对模块化电池箱进行起吊，其具体通过与顶部模块100的连接进行起吊作业。该电池箱吊具800包括：回转平台801、吊具框架803、第二定位装置和夹具。其中，回转平台801顶部与链条802连接；吊具框架803设置于回转平台801的底部；第二定位装置设于吊具框架803，用于定位顶部模块100；夹具设置于吊具框架803，用于夹持顶部模块100。

具体来说，回转平台801通过链条802与起吊设备连接，回转平台801通过第二驱动单元805驱动进行旋转，并带动吊具框架803一同旋转。第二定位装置采用第二导向柱807，从而实现顶部模块100的导向定位。夹具为钩板804，其设置于吊具框架803的底部，且钩板804通过第三驱动单元806驱动转动，通过钩板804转动到相应位置后，能够夹在第一框架梁101上。起吊设备通过链条802起吊电池箱吊具800从而带动模块化电池箱一同移动。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种模块化电池箱，其特征在于，包括：

底部模块，所述底部模块包括底部框架；

电池模块，所述电池模块可拆卸安装于所述底部框架上；

顶部模块，所述顶部模块包括用于吊装的顶部框架，所述顶部框架可拆卸安装于所述电池模块的顶部；

功能模块，所述功能模块设于所述电池模块的侧壁上。

2.根据权利要求1所述的模块化电池箱，其特征在于，所述顶部框架包括第一框架梁、第二框架梁和第一纵梁，所述第一框架梁位于所述第二框架梁的上方，且所述第一纵梁连接于所述第一框架梁与所述第二框架梁之间。

3.根据权利要求1所述的模块化电池箱，其特征在于，所述底部框架包括第三框架梁、第四框架梁和第二纵梁，所述第三框架梁位于所述第四框架梁的上方，且所述第二纵梁连接于所述第三框架梁与所述第四框架梁之间。

4.根据权利要求3所述的模块化电池箱，其特征在于，所述底部模块还包括充电连接器，所述充电连接器固定于所述第三框架梁与所述第四框架梁之间。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的模块化电池箱，其特征在于，所述功能模块包括冷却单元、接线盒和电池管理系统中的一种或多种。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的模块化电池箱，其特征在于，所述电池模块包括箱体以及设于所述箱体内部的电芯，所述箱体、所述顶部框架和所述底部框架之间通过紧固件连接，所述功能模块设于所述箱体的外壁或内壁上。

7.一种电池箱系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-6中任意一项所述的模块化电池箱；

电池箱底座，所述电池箱底座与所述模块化电池箱的所述底部模块可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的电池箱系统，其特征在于，所述电池箱底座包括：

底座框架；

第一定位装置，所述第一定位装置设于所述底座框架，用于定位所述底部模块；

锁止装置，所述锁止装置设于所述底座框架，用于锁定所述底部模块；

安装板，所述安装板通过弹性部件设于所述底座框架，用于安装充电连接器。

9.一种电动作业机械，其特征在于，包括：车体和根据权利要求7或8所述的电池箱系统，所述电池箱系统设于所述车体上。

10.根据权利要求9所述的电动作业机械，其特征在于，所述车体上设有电池箱吊具，所述电池箱吊具与所述模块化电池箱的顶部模块连接，所述电池箱吊具包括：

回转平台，所述回转平台顶部与链条连接；

吊具框架，所述吊具框架设置于所述回转平台的底部；

第二定位装置，所述第二定位装置设于所述吊具框架，用于定位所述顶部模块；

夹具，所述夹具设置于所述吊具框架，用于夹持所述顶部模块。

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