CN217387886U - 配电装置、电池包和车辆 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种配电装置、电池包和车辆，所述配电装置包括：电路保护元器件、开关元器件以及电流检测元器件，所述电路保护元器件的引出端子、所述开关元器件的引出端子以及所述电流检测元器件的引出端子朝向第一方向，所电路保护元器件和所述电流检测元器件分别与所述开关元器件直接搭接；散热组件，所述散热组件从所述第一方向分别与所述电路保护元器件的引出端子、所述开关元器件的引出端子以及所述电流检测元器件的引出端子接触换热，以对所述电路保护元器件、所述开关元器件以及所述电流检测元器件散热。根据本实用新型实施例的配电装置具有散热效率高、体积小、重量轻、成本低、结构简单、生产效率高等优点。

Description

配电装置、电池包和车辆
技术领域
本实用新型涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种配电装置、电池包和车辆。
背景技术
电池切断单元(Battery Disconnect Unit,BDU)是新能源汽车动力电池断开与接通高压电的装置，BDU位于电池包内部，是电池系统高压分配、切断、短路保护的工作单元，对电池包的安全有着至关重要的作用。因此，电池切断单元是新能源汽车上一个较为关键的部件。电池切断单元集成了继电器、预充电阻、电流检测元器件、熔断器、高低压连接器等零部件。BDU寿命和安全直接影响电池包的寿命和安全，从而影响到新能源汽车的安全和性能。
工作电流会使得BDU内部元器件发热明显，工作温度显著提升。工作温度的增加，使得BDU内元器件的老化加快、粘连等风险增加，影响BDU安全及寿命。相关技术中，为了提高元器件的散热效率，在BDU中增设了散热结构，一定程度上提高了元器件的散热效率，但是由于增设散热结构，以及元器件的布局影响，又会导致电池切断单元体积增加和结构变得复杂。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种配电装置，该配电装置具有散热效率高、体积小、重量轻、成本低、结构简单、生产效率高等优点。
本实用新型还提出一种具有上述配电装置的电池包。
本实用新型还提出一种具有上述电池包的车辆。
为了实现上述目的，根据本实用新型的第一方面实施例提出一种配电装置，包括：电路保护元器件、开关元器件以及电流检测元器件，所述电路保护元器件的引出端子、所述开关元器件的引出端子以及所述电流检测元器件的引出端子朝向第一方向，所电路保护元器件和所述电流检测元器件分别与所述开关元器件直接搭接；散热组件，所述散热组件从所述第一方向分别与所述电路保护元器件的引出端子、所述开关元器件的引出端子以及所述电流检测元器件的引出端子接触换热，以对所述电路保护元器件、所述开关元器件以及所述电流检测元器件散热。
根据本实用新型实施例的配电装置具有散热效率高、体积小、重量轻、成本低、结构简单、生产效率高等优点。
根据本实用新型的一些实施例，所述散热组件包括：导热结构胶，所述导热结构胶包覆所述电路保护元器件的引出端子、所述开关元器件的引出端子以及所述电流检测元器件的引出端子。
根据本实用新型的一些实施例，所述散热组件还包括：导热板，所述导热板设置于所述导热结构胶的远离所述电路保护元器件的引出端子、所述开关元器件的引出端子以及所述电流检测元器件的引出端子的一侧且与所述导热结构胶接触换热。
根据本实用新型的一些实施例，所述导热板包括：第一板体，所述第一板体设置于所述导热结构胶的远离所述电路保护元器件的引出端子、所述开关元器件的引出端子以及所述电流检测元器件的引出端子的一侧且与所述导热结构胶接触换热；第二板体，所述第二板体与所述第一板体的一端连接且适于向电池包的冷却板的方向延伸；第三板体，所述第三板体与所述第二板体的靠近所述电池包的冷却板的一端连接且与所述电池包的冷却板接触换热。
根据本实用新型的一些实施例，所述导热板上设有多个热管，每个所述热管沿所述导热板的长度方向延伸，多个所述热管沿所述导热板的宽度方向间隔设置。
根据本实用新型的一些实施例，所述配电装置还包括：导热绝缘膜，所述导热绝缘膜包覆于所述导热板的外表面。
根据本实用新型的一些实施例，所述电路保护元器件、所述开关元器件、和所述电流检测元器件并排设置。
根据本实用新型的一些实施例，所述电路保护元器件为熔断器且具有第一引出端子和第二引出端子，所述开关元器件包括为第一继电器和第二继电器，所述电流检测元器件为分流器且具有第三引出端子和第四引出端子，所述电路保护元器件和所述电流检测元器件分设于所述开关元器件的两侧，所述第一引出端子形成电池正极引出端，所述第二引出端子与所述第一继电器的一引出端子搭接，所述第三引出端子形成电池负极引出端，所述第四引出端子与所述第二继电器的一引出端子搭接。
根据本实用新型的第二方面实施例提出一种电池包，包括：电池，以及用于冷却所述电池的冷却板，根据本实用新型的第一方面实施例所述的配电装置，所述配电装置的所述散热组件与所述冷却板相连。
根据本实用新型的第二方面实施例的电池包，通过利用根据本实用新型的第一方面实施例所述的配电装置，具有散热效率高、体积小、重量轻、成本低、结构简单、生产效率高等优点。
根据本实用新型的第三方面实施例提出一种车辆，包括根据本实用新型的第二方面实施例所述的电池包。
根据本实用新型的第三方面实施例的车辆，通过利用根据本实用新型的第二方面实施例的电池包，具有散热效率高、体积小、重量轻、成本低、结构简单、生产效率高等优点。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本实用新型实施例的配电装置的第一视角的分解示意图。
图2是根据本实用新型实施例的配电装置的第二视角的分解示意图。
图3是根据本实用新型实施例的配电装置的第三视角的分解示意图。
图4是根据本实用新型实施例的配电装置的第四视角的分解示意图。
附图标记：
配电装置1、
基座100、高压连接器110、低压连接器120、
电池正极引出端201、电池负极引出端202、电路保护元器件211、开关元器件212、电流检测元器件213、电流采集针214、第一引出端子221、第二引出端子222、电流采集连接端223、第一继电器230、第二继电器240、
散热组件300、导热板310、第一板体311、第二板体312、第三板体313、冷却板 320、冷却液道321、导热结构胶330、热管350、第一热管351、第二热管352。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
下面参考附图描述根据本实用新型实施例的电池包，电池包包括外壳、冷却板、电池和配电装置1。
首先参考附图描述根据本实用新型实施例的配电装置1。
如图1-图4所示，根据本实用新型实施例的配电装置1包括电路保护元器件211、开关元器件212、电流检测元器件213和散热组件300。
电路保护元器件211的引出端子、开关元器件212的引出端子以及电流检测元器件213的引出端子朝向第一方向，电路保护元器件211和电流检测元器件213分别与开关元器件212的引出端子直接搭接。散热组件300从第一方向与电路保护元器件211的引出端子、开关元器件212的引出端子以及电流检测元器件213的引出端子接触换热，以对电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213散热。所述第一方向可以为所述配电装置的顶部方向。
举例而言，配电装置1包括基座100，电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213安装于基座100，散热组件300可以位于基座100外，以避免散热组件 300占用基座100内部的空间，达到提高了基座100的空间利用率的效果，以及防止散热组件300和电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213发生干涉，增加配电装置1的电气安全性。
在本实用新型实施例的电池包中，电池可以为成组后的电池模组，或是相互排列连接的单体电池。电池的正负极端子分别和电路保护元器件211的引出端子以及电流检测元器件213的引出端子电连接，电池、电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213可以形成高压供电电路。
根据本实用新型实施例的配电装置1，在电路保护元器件211、电流检测元器件213和开关元器件212三个元器件之间的连接处以及电路保护元器件211、电流检测元器件 213和开关元器件212三个元器件与单体电池之间的连接处容易产生热量堆积，导致配电装置1内的电路出现烧结的问题，通过设置散热组件300可以与电路保护元器件211 的引出端子、开关元器件212的引出端子以及电流检测元器件213的引出端子接触进行换热，从而能够降低上述三个元器件的连接处的温度以及上述三个元器件和电池连接处的温度，以防止配电装置1内的电路出现烧结的问题，提高电连接的安全性。
此外，电路保护元器件211的引出端子、开关元器件212的引出端子以及电流检测元器件213的引出端子朝向第一方向，散热组件300可以从第一方向同时与电路保护元器件211的引出端子、开关元器件212的引出端子以及电流检测元器件213的引出端子接触，这样，能够避免电路保护元器件211的引出端子、开关元器件212的引出端子以及电流检测元器件213的引出端子的朝向不同而导致散热组件300的结构复杂，有利于简化散热组件300的结构，以降低重量和成本，同时提高生产效率，并且能够缩小散热组件300的体积，散热组件300与电路保护元器件211的引出端子、开关元器件212的引出端子以及电流检测元器件213的引出端子之间可以更为贴合，达到提高散热效率的目的。
在上述的基础上，电路保护元器件211和电流检测元器件213分别与开关元器件212 的引出端子直接搭接，而省去现有电路保护元器件、开关元器件和电流检测元器件之间的中间连接件(例如导电铜排以及导线)，这样配电装置1内的元器件更为集中，可以采用更小的空间进行装配，此时可以缩小散热组件300的体积，在满足电路保护元器件 211、开关元器件212和电流检测元器件213散热要求的同时，减小配电装置1的体积，配电装置1适用性更强，可以适配更严苛的工况。
如此，根据本实用新型实施例的配电装置1具有散热效率高、体积小、重量轻、成本低、结构简单、生产效率高等优点。
根据本实用新型实施例的电池包，通过利用根据本实用新型上述实施例的配电装置 1，具有散热效率高、体积小、重量轻、成本低、结构简单、生产效率高等优点。
在本实用新型的一些具体实施例中，如图1-图4所示，散热组件300包括导热结构胶330，导热结构胶330包覆电路保护元器件211的引出端子、开关元器件212的引出端子以及电流检测元器件213的引出端子。其中，导热结构胶330的导热系数大于空气的导热系数。
通过设置导热结构胶330，能够提高电路保护元器件211的引出端子、开关元器件212的引出端子以及电流检测元器件213的引出端子向空气中的散热速率，能够更快速地为电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213降温。并且，导热结构胶330还能够提高电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213三者与基座100之间的连接强度，避免电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213的连接处发生相对位置，提高电连接的可靠性。
进一步地，散热组件300包括导热板310，导热板310设置于导热结构胶330的远离电路保护元器件211的引出端子、开关元器件212的引出端子以及电流检测元器件213 的引出端子的一侧且与导热结构胶330接触换热。其中导热板310可以为金属材料制成，例如金属铝材料或者铝合金材料制成。
需要说明的是，冷却板320构造有冷却液道321且可以与导热板310接触换热，冷却液道321内可以注入冷却液(例如水)，通过冷却液在冷却液道321内的不断流动而降低冷却板320的温度。这样，电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213会通过它们的引出端子、导热结构胶330和导热板310以和冷却板320进行热交换，因此相当于在冷却板320与电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213之间形成了一条导热通道，从而冷却板320可以对电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213进行降温，避免电路保护元器件211、开关元器件212 和电流检测元器件213出现热量堆积，可以大幅度地降低电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213的过流温升，提高电路保护元器件211、开关元器件212 和电流检测元器件213的散热效率，增加电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213的安全性，进而配电装置1的散热效率以及安全性都得到了极大地提高。
另外，冷却板320为电池包现有的用于单体电池散热的部件，因此冷却板320集成了为电池和配电装置1内的元器件散热的两个功能，无需为配电装置1内的元器件额外设置冷却结构，提高了冷却板320的利用率，减小了电池包的体积，电池包的零件数量更少。
举例而言，导热板310和冷却板320之间也可以设置导热结构胶330，一方面能够提高导热板310和冷却板320之间的连接强度，避免导热板310和冷却板320之间发生相对位置，保证冷却板320与导热板310的有效换热，另一方面导热结构胶330能够填充导热板310和冷却板320之间的间隙，增加导热板310和冷却板320之间的换热面积，提高导热板310和冷却板320之间换热速率。
其中，配电装置1还包括导热绝缘膜(图中未示意)，导热绝缘膜包覆于导热板310的外表面，这样，在不影响导热板310和导热结构胶330之间换热效率的前提下，能够避免导热板310和电池包内的元器件之间发生电导通，避免电池包内出现短路的问题，提高电连接的安全性。
可选地，如图1所示，导热板310包括第一板体311、第二板体312和第三板体313。
第一板体311设置于导热结构胶3330的远离电路保护元器件211的引出端子、开关元器件212的引出端子以及电流检测元器件213的引出端子的一侧且与导热结构胶330 接触换热。第二板体312与第一板体311的一端连接且适于向冷却板320的方向延伸，第三板体313与第二板体312的靠近冷却板320的一端连接且与冷却板320之间换热。
通过将导热板310分成第一板体311、第二板体312和第三板体313三部分，以使导热板310既能够同时与电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213 三个元器件进行换热，又能够与冷却板320进行换热，以实现冷却板320对电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213三个元器件的散热降温，且提高电池包内的空间利用率。
具体地，第一板体311和冷却板320分别位于基座100的相对两侧，这样，基座100分隔了第一板体311和冷却板320，有利于冷却板320内通入以及排出冷却液，第一板体311不会干涉冷却板320的布置，且冷却板320也不会影响第一板体311与电路保护元器件211、开关元器件212、电流检测元器件213之间的换热。
并且，第一板体311沿基座100的长度方向延伸，这样，第一板体311和基座100 之间重叠面积更大，在尽量少增加第一板体311和基座100两者所需布局体积的同时，能够保证第一板体311具有充足的与电路保护元器件211、开关元器件212、电流检测元器件213接触的面积，进而保证第一板体311同时对电路保护元器件211、开关元器件212、电流检测元器件213有效散热。
另外，第二板体312位于基座100的宽度方向的一侧，第三板体313从第二板体312的靠近冷却板320的一侧向远离基座100的方向延伸。这样，第二板体312的体积可以较小，第三板体313也不会与基座100之间发生干涉，配电装置1的组装更为方便。
举例而言，冷却板320、第一板体311和第三板体313平行设置，如此，通过将冷却板320和第一板体311平行设置，能够减小冷却板320和第一板体311之间的最大距离，从而减小配电装置1的体积，提高配电装置1的元器件集中度，有利于配电装置1 的小型化设置。并且，第二板体312垂直于第一板体311和第三板体313，第二板体312 的长度尺寸更小，同时可以使第二板体312与基座100的外壁保持贴合，从而既能够降低成本，又能够减小第二板体312和基座100之间间隙，缩小配电装置1的体积。
根据本实用新型的一些具体实施例，如图1-图4所示，导热板310上设有多个热管350，每个热管350沿导热板310的长度方向延伸，多个热管350沿导热板310的宽度方向间隔设置。
多个热管350可以加快导热板310在导热体310的长度方向的导热速度，从而使导热板310在其长度方向上的温度更为均匀，有利于加快冷却板320和电路保护元器件 211、开关元器件212和电流检测元器件213之间的换热速率，从而提高电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213的散热速率。
另外，导热板310的背向导热结构胶330的一侧构造有多个嵌入槽(图中未示意)，多个热管350一一对应地嵌入多个嵌入槽，这样，一方面能够提高导热板310和多个热管350之间的连接强度，避免导热板310和多个热管350之间出现相对位置，从而保证导热板310的均温效果，另一方面可以减小导热板310和热管350整体在导热板310的厚度方向的尺寸，从而实现减小散热组件300的体积的目的，进而能够减小配电装置1 的体积。
举例而言，如图2所示，多个热管350包括第一热管351和第二热管352，第一热管351安装于第一板体311，第二热管352安装于第二板体312。
根据本实用新型的一些具体实施例，如图3和图4所示，电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213并排设置。
这样，既便于电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213三者之间连接，减小配电装置1的体积，又能够方便散热组件300与电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213三者连接，以实现对电路保护元器件211、开关元器件212和电流检测元器件213三者的有效散热。
其中，电路保护元器件211可以包括但不限于保险丝、断路器、熔断器、主动保险等回路保护器件中的一种或多种。并且，开关元器件212可以包括但不限于继电器、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)、MOS管 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET，场效应管)中的一种或多种。
需要说明的是，开关元器件212可以只保留主要实现其功能的部分，即开关元器件212除去其本身壳体，这样开关元器件212可以与电池包共用一个外壳，结构简单且更加紧凑。
具体地，电路保护元器件211为熔断器且具有第一引出端子221和第二引出端子222，第一引出端子221形成有电池正极引出端201以和电池的正极连接，开关元器件 212包括第一继电器230和第二继电器240，电流检测元器件213具有第三引出端子和第四引出端子，电路保护元器件211和电流检测元器件213分设于开关元器件212的相对两侧，第二引出端子222与第一继电器230的一个引出端子搭接，第三引出端子形成有电池负极引出端202以和电池的负极连接，第四引出端子与第二继电器240的一个引出端子搭接。
其中，第一引出端子221、第二引出端子222、第三引出端子和第四引出端子可以位于同一平面，便于散热组件300与第一引出端子221、第二引出端子222、第三引出端子和第四引出端子同时接触，进一步地减小散热组件300的结构复杂度以及体积，提高配电装置1的空间利用率。
并且，第一继电器230的另一引出端子和第二继电器240的另一引出端子可以和高压连接器110连接，这样电池、电路保护元器件211、第一继电器230、高压连接器110、第二继电器240和电流检测元器件213形成一个高压供电电路。
举例而言，电流检测元器件213连接有电流采集针214，电流检测元器件213的与电流采集针214连接处为电流采集连接端223，电流采集连接端223的朝向第一方向的一侧也与散热组件300连接，电流采集针214与配电装置1的电路板连接，电路板可以控制第一继电器230的通断以及第二继电器240的通断，电路板还可以通过电流检测元器件213检测高压供电电路中的电流大小，以保证配电装置1的正常运行，电路板还连接有低压连接器120，低压连接器120可以与车辆控制器连接，车辆控制器和电路板之间通过低压连接器传输控制信号与反馈信号，以实现车辆控制器对配电装置1的实时控制。
其中，第一继电器230可以无需设置壳体，第二继电器240可以无需设置壳体，即第一继电器230和第二继电器240与电池包共用壳体。
根据本实用新型实施例的电池包，包括电池以及用于冷却电池的冷却板320，所述电池包还包括根据上述实施例的配电装置。
下面参考附图描述根据本实用新型实施例的车辆，车辆包括根据本实用新型上述实施例的电池包。
根据本实用新型实施例的车辆，通过利用根据本实用新型上述实施例的电池包，具有散热效率高、体积小、重量轻、成本低、结构简单、生产效率高等优点。
根据本实用新型实施例的配电装置1、电池包和车辆的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种配电装置，其特征在于，包括：
电路保护元器件、开关元器件以及电流检测元器件，所述电路保护元器件的引出端子、所述开关元器件的引出端子以及所述电流检测元器件的引出端子朝向第一方向，所电路保护元器件和所述电流检测元器件分别与所述开关元器件直接搭接；
散热组件，所述散热组件从所述第一方向分别与所述电路保护元器件的引出端子、所述开关元器件的引出端子以及所述电流检测元器件的引出端子接触换热，以对所述电路保护元器件、所述开关元器件以及所述电流检测元器件散热。
2.根据权利要求1所述的配电装置，其特征在于，所述散热组件包括：
导热结构胶，所述导热结构胶包覆所述电路保护元器件的引出端子、所述开关元器件的引出端子以及所述电流检测元器件的引出端子。
3.根据权利要求2所述的配电装置，其特征在于，所述散热组件还包括：
导热板，所述导热板设置于所述导热结构胶的远离所述电路保护元器件的引出端子、所述开关元器件的引出端子以及所述电流检测元器件的引出端子的一侧且与所述导热结构胶接触换热。
4.根据权利要求3所述的配电装置，其特征在于，所述导热板包括：
第一板体，所述第一板体设置于所述导热结构胶的远离所述电路保护元器件的引出端子、所述开关元器件的引出端子以及所述电流检测元器件的引出端子的一侧且与所述导热结构胶接触换热；
第二板体，所述第二板体与所述第一板体的一端连接且适于向电池包的冷却板的方向延伸；
第三板体，所述第三板体与所述第二板体的靠近所述电池包的冷却板的一端连接且与所述电池包的冷却板接触换热。
5.根据权利要求3所述的配电装置，其特征在于，所述导热板上设有多个热管，每个所述热管沿所述导热板的长度方向延伸，多个所述热管沿所述导热板的宽度方向间隔设置。
6.根据权利要求3所述的配电装置，其特征在于，还包括：
导热绝缘膜，所述导热绝缘膜包覆于所述导热板的外表面。
7.根据权利要求1所述的配电装置，其特征在于，所述电路保护元器件、所述开关元器件和所述电流检测元器件并排设置。
8.根据权利要求1所述的配电装置，其特征在于，所述电路保护元器件为熔断器且具有第一引出端子和第二引出端子，所述开关元器件包括第一继电器和第二继电器，所述电流检测元器件为分流器且具有第三引出端子和第四引出端子，所述电路保护元器件和所述电流检测元器件分设于所述开关元器件的两侧，所述第一引出端子形成电池正极引出端，所述第二引出端子与所述第一继电器的一引出端子搭接，所述第三引出端子形成电池负极引出端，所述第四引出端子与所述第二继电器的一引出端子搭接。
9.一种电池包，包括电池，以及用于冷却所述电池的冷却板，其特征在于，
所述电池包还包括：根据权利要求1-8中任一项所述的配电装置，所述配电装置的所述散热组件与所述冷却板相连。
10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求9所述的电池包。
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