CN217405614U - 电池混装排布的电池包 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池混装排布的电池包。所述电池包包括第一电池单元和第二电池单元；所述第一电池单元包括多个第一电池单体，第二电池单元包括多个第二电池单体，其中，第一电池单体的尺寸小于第二电池单体的尺寸；第二电池单元设置在电池包的中间区域；第一电池单元设置在电池包的边缘区域，且位于第二电池单元的外侧。由于第一电池单体的尺寸较小，有利于分散冲击载荷以及扩散冲击的能量，从而降低碰撞冲击对电池包所造成的损伤，提高电池包的安全性。并且，第二电池单体由于尺寸较大，能够搭载更多的电池卷芯，能量密度更高，能够提高电池包的电量。从而能够在无需增加额外的防护装置的情况下，提高电池包的碰撞安全性。

Description

电池混装排布的电池包

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池混装排布的电池包。

背景技术

随着汽车技术的发展，新能源汽车越来越普及。新能源汽车的电池包通常集成在车身的底板上，为了提高新能源汽车的续航里程，电池包的体积越来越大，而越来越大的电池包，也会导致新能源汽车在发生碰撞事故时，电池包更加容易受到挤压和冲击，从而电池包有发生短路甚至起火爆炸的危险。因此，如何提高电池包在发生碰撞时的安全性，是目前需要解决的问题。

传统技术中，电池包中的各个电池单体的尺寸相同，为了提高续航里程，通常将电池包的体积设计为几乎覆盖车辆的整个底盘，并且，为了提高电池包的能量密度，通常将电池包制作的尽量轻巧。

然而，传统技术中的电池包，由于电池包的体积大，并且轻巧，从而导致电池包的防护不足，在发生碰撞时，电池包的碰撞安全性较低。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够在不增加额外的防护装置的情况下，提高电池包碰撞时的安全性的电池混装排布的电池包。

一种电池混装排布的电池包，所述电池包包括第一电池单元和第二电池单元；所述第一电池单元包括多个第一电池单体，所述第二电池单元包括多个第二电池单体，其中，所述第一电池单体的尺寸小于所述第二电池单体的尺寸；所述第二电池单元设置在所述电池包的中间区域；所述第一电池单元设置在所述电池包的边缘区域，且位于所述第二电池单元的外侧。

在其中一个实施例中，所述第一电池单元的数量为多个，多个所述第一电池单元至少设置在所述第二电池单元相对的两侧。

在其中一个实施例中，所述第一电池单元中包括沿所述电池包长度方向排列的至少一行所述第一电池单体，每一行所述第一电池单体包括多个所述第一电池单体。

在其中一个实施例中，若所述第一电池单体的行数为多行时，则相邻两行所述第一电池单体在所述电池包宽度方向上交错排布，或，相邻两行所述第一电池单体在所述电池包宽度方向上对齐设置。

在其中一个实施例中，所述第二电池单元中包括沿所述电池包长度方向排列的至少一行所述第二电池单体，每一行所述第二电池单体包括多个所述第二电池单体。

在其中一个实施例中，若所述第二电池单体的行数为多行时，则相邻两行所述第二电池单体在所述电池包宽度方向上交错排布，或，相邻两行所述第二电池单体在所述电池包宽度方向上对齐设置。

在其中一个实施例中，所述电池包还包括第三电池单元，所述第三电池单元包括多个第三电池单体，其中，所述第三电池单体的尺寸大于所述第一电池单体的尺寸，且小于所述第二电池单体的尺寸；所述第三电池单元设置在所述第一电池单元和所述第二电池单元之间。

在其中一个实施例中，若所述第二电池单元的数量为多个，则至少两个相邻的所述第二电池单元间隔设置。

在其中一个实施例中，所述电池包包括沿自身高度方向设置的至少一层电池阵列，所述电池阵列包括至少一个所述第一电池单元和至少一个所述第二电池单元。

在其中一个实施例中，所述第一电池单体为磷酸铁锂电池，所述第二电池单体为三元锂电池。

上述电池混装排布的电池包，包括第一电池单元和第二电池单元，第一电池单元包括多个第一电池单体，第二电池单元包括多个第二电池单体，第一电池单体的尺寸小于第二电池单体的尺寸。并且第二电池单元设置在电池包的中间区域，第一电池单元设置在第二电池外侧的电池包边缘区域。从而通过将尺寸较小的电池单体设置在尺寸较大的电池单体外侧，使得在车辆发生碰撞时，第一电池单体会优先受到冲击，而第一电池单体的尺寸较小，有利于分散冲击载荷以及扩散冲击的能量，从而降低碰撞冲击对电池包所造成的损伤，提高电池包的安全性。并且，第二电池单体由于尺寸较大，能够搭载更多的电池卷芯，能量密度更高，能够提高电池包的电量。从而能够在无需增加额外的防护装置的情况下，提高电池包的碰撞安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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申请的一些实施例，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为一个实施例中电池包的结构示意图；

图2为另一个实施例中电池包的结构示意图；

图3为一个实施例中电池包的结构框图；

图4为另一个实施例中电池包的结构框图；

图5为又一个实施例中电池包的结构示意图。

附图标记说明：10-电池包，20-第一电池单元，30-第二电池单元，21-第一电池单体，31-第二电池单体，40-第三电池单元，41-第三电池单体。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

正如背景技术所述，现有技术中的电池包有碰撞安全性较低问题。经发明人研究发现，出现这种问题的原因在于，现有技术中，电池包中的各个电池单体的尺寸相同，为了提高续航里程，通常将电池包的体积设计为几乎覆盖车辆的整个底盘，并且，为了提高电池包的能量密度，通常将电池包制作的尽量轻巧，因此电池包的防护不足，碰撞安全性较低。

基于以上原因，本实用新型提供了一种能够在不增加额外的防护装置的情况下，提高电池包碰撞时的安全性的电池包。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种电池混装排布的电池包，电池包10包括第一电池单元20和第二电池单元30。

第一电池单元20包括多个第一电池单体21，第二电池单元30包括多个第二电池单体31。第一电池单体21的尺寸小于第二电池单体31的尺寸。

具体地，第一电池单体21的尺寸小于第二电池单体31的尺寸，可以是第一电池单体21的厚度与第二电池单体31的厚度相同，但是长度和/或宽度较小。

第二电池单元30设置在电池包10的中间区域。

第一电池单元20设置在电池包10的边缘区域，且位于第二电池单元30的外侧。

具体地，电池包的中间区域为相对远离电池包边缘壳体的区域。电池包的边缘区域为相对靠近电池包边缘壳体的区域。第一电池单元设置在第二电池单元的外侧，可以为靠近电池包边缘壳体的任意一侧，也可以为靠近电池包边缘壳体的多侧。例如，图1中，第一电池单元设置在第二电池单元的上侧，同样的，第一电池单元也可以设置在第二电池单元的上侧和/或下侧、和/或左侧、和/或右侧。

具体地，尺寸较小的电池单体能够增加电池离散性，于承受碰撞工况时有助于将碰撞载荷由多个小的电池单体分散冲击载荷，扩散冲击能量至碰撞区域的远场以缓解碰撞区域的损伤集中，提升电池包的碰撞安全性。尺寸较大的电池单体，在相同的电池包容积中能搭载相对多的电池卷芯，电池卷芯是储存电能的元件，进而提升电池包的能量密度。另外，通过电池单体直接集成到电池包的方式，省略了传统技术中电池包中的结构件，能够提高电池包的能量密度，但是碰撞安全性较低，通过本申请中的电池排布方式能够提高碰撞安全性，从而兼顾能量密度和碰撞安全性。

在本实施例中，电池包，包括第一电池单元和第二电池单元，第一电池单元包括多个第一电池单体，第二电池单元包括多个第二电池单体，第一电池单体的尺寸小于第二电池单体的尺寸。并且第二电池单元设置在电池包的中间区域，第一电池单元设置在第二电池外侧的电池包边缘区域。从而通过将尺寸较小的电池单体设置在尺寸较大的电池单体外侧，使得在车辆发生碰撞时，第一电池单体会优先受到冲击，而第一电池单体的尺寸较小，有利于分散冲击载荷以及扩散冲击的能量，从而降低碰撞冲击对电池包所造成的损伤，提高电池包的安全性。并且，第二电池单体由于尺寸较大，能够搭载更多的电池卷芯，能量密度更高，能够提高电池包的电量。从而能够在无需增加额外的防护装置的情况下，提高电池包的碰撞安全性。

示例性地，通过仿真试验分析的方式，对电池单体的尺寸对于碰撞安全性的影响进行验证。

在本次仿真分析中，采用同样的力量撞击电池包，并且电池包1、电池包2和电池包3均采用相同的结构形式，其区别仅在于电池包1中沿碰撞方向的电池单体的厚度为N，电池包2中沿碰撞方向的电池单体的厚度为2N，电池包3中沿碰撞方向的电池单体的厚度为4N。分别对三种电池包的电池卷芯损伤绝对值进行比对分析，从而对碰撞安全性进行验证。

电池包的电池卷芯损伤绝对值越低，表示电池包的在受到碰撞后的塑性能量耗散越小，代表电池包具备更小的电池热失控可能性，也就代表电池包更安全。

三种电池单体厚度不同的电池包的仿真试验数据如下表所示。

表一、电池包仿真试验结果表。

从表中可以看出电池单体厚度为N的电池包1相比于电池单体厚度为2N的电池包2，电池卷芯损伤相对值降低11.6％，损伤更小，安全性更高。电池单体厚度为4N的电池包3相比于电池单体厚度为2N的电池包2，电池卷芯损伤相对值提高9.8％，损伤更大，安全性更低。因此，电池单体的尺寸越小，电池包的碰撞安全性越高。然而，电池单体的尺寸越小，则电池单体的数量就越多。例如，电池单体厚度为N的电池包中电池单体的数量为224个，电池单体厚度为2N的电池包中电池单体的数量为112个，电池单体厚度为4N的电池包中电池单体的数量为56个。电池单体的数量越多，电池单体的包装重量和占用空间也会越大，从而会降低电池包的整体的能量密度，因此，也不能仅为了电池包的碰撞安全性而全都使用小尺寸的电池，而是需要将大尺寸的电池和小尺寸的电池配合使用，从而兼顾碰撞安全性和能量密度。

在一个实施例中，如图2所示，第一电池单元20的数量为多个，多个第一电池单元20至少设置在第二电池单元30相对的两侧。

具体地，第一电池单元的数量可以为多个，第二电池单元的数量也可以为多个。在第二电池单元相对的两侧至少都设置有一个第一电池单元。例如，图2中一个第二电池单元的上侧和下侧均设置有至少一个第一电池单元，同样的，图2中的第二电池单元的数量为多个时，依然在每个第二电池单元的上侧和下侧均设置有至少一个第一电池单元。第一电池单元也可以设置在第二电池单元的左侧和右侧，第一电池单元也可以同时设置在第二电池单元的上侧、下侧、左侧和右侧。并且，设置在第二电池单元的上侧、和/或下侧、和/或左侧、和/或右侧的第一电池单元的数量可以为一个也可以为多个。

在本实施例中，通过在第二电池单元的至少相对的两侧设置至少设置一个第一电池单元，从而能够将第二电池单元包围在第一电池单元的内部，通过将尺寸较小的电池单体设置在尺寸较大的电池单体外侧，使得在车辆发生碰撞时，第一电池单体会优先受到冲击，而第一电池单体的尺寸较小，有利于分散冲击载荷以及扩散冲击的能量，从而降低碰撞冲击对电池包所造成的损伤，提高电池包的安全性。并且，第二电池单体由于尺寸较大，能够搭载更多的电池卷芯，能量密度更高，能够提高电池包的电量。从而能够在无需增加额外的防护装置的情况下，提高电池包的碰撞安全性。

在一个实施例中，如图3和图4所示，第一电池单元20中包括沿电池包长度方向排列的至少一行第一电池单体21，每一行第一电池单体21包括多个第一电池单体21。

具体地，第一电池单元20中的第一电池单体21的行数可以为一行或多行，每行第一电池单体21均包括多个第一电池单体21。

第二电池单元30中包括沿电池包长度方向排列的至少一行第二电池单体31，每一行第二电池单体31包括多个第二电池单体31。

具体地，第二电池单元30中的第二电池单体31的行数可以为一行或多行，每行第二电池单体31均包括多个第二电池单体31。

在本实施例中，每个第一电池单元中，均包括一行或多行第一电池单体。和/或，每个第二电池单元中，均包括一行或多行第二电池单体。从而能够根据实际的车辆需求，在设计电池包时，进行灵活的设置，使得第一电池单体在第二电池单体外侧即可。

在一个实施例中，如图3和图4所示，若第一电池单体21的行数为多行时，则相邻两行第一电池单体21在电池包宽度方向上交错排布，或，相邻两行第一电池单体21在电池包宽度方向上对齐设置。

若第二电池单体31的行数为多行时，则相邻两行第二电池单体31在电池包宽度方向上交错排布，或，相邻两行第二电池单体31在电池包宽度方向上对齐设置。

具体地，将电池单体交错排布，使得电池包在受到外部撞击时，至少一部分的电池单体由于与相邻行中的电池单体交错分布，使得电池单体更容易在外部冲击力的作用下发生弯曲、旋转、移动等运动和变形，从而使得外部冲击能量和电池包的变形能能够较多地传递到更大的区域，而不是较为集中在碰撞接触区域，降低电池包损伤的集中性，降低电池单体在碰撞接触区域发生变形破坏、内短路、外短路和热失控的风险，从而提升电池包碰撞安全性。

具体地，将电池单体对齐设置，能够有效的降低电池单体所占的空间，提高电池包的空间利用率，从而提高电池包的能量密度。因此，可以灵活的设置电池包中的电池单体是交错排布或者对齐设置。

具体地，第一电池单体21和第二电池单体31的排布方式不局限于图3和图4中的排布方式，可以根据实际需要，将第一电池单体21交错排布，第二电池单体31交错排布；或者，将第一电池单体21交错排布，第二电池单体31对齐排布；或者，将第一电池单体21对齐排布，第二电池单体31交错排布；或者，将第一电池单体21对齐排布，第二电池单体31对齐排布。另外，也可以根据实际需要，将上述排布方式旋转所需的角度，例如旋转90度，变成沿电池包的宽度方向进行上述排布。

在本实施例中，通过将第一电池单元和第二电池单元中的电池单体分别可以设置为交错排布或对齐排布，能够灵活的根据实际的车辆设计需求进行调整。当相邻行的电池单体交错排布时，能够进一步提高电池单体的碰撞安全性，当相邻行的电池单体对齐排布时，能够进一步提高电池单体的能量密度。

在一个实施例中，如图5所示，电池包10还包括第三电池单元40，第三电池单元40包括多个第三电池单体41，其中，第三电池单体41的尺寸大于第一电池单体21的尺寸，且小于第二电池单体31的尺寸；

第三电池单元40设置在第一电池单元20和第二电池单元30之间。

具体地，第三电池单元40中的第三电池单体41也可以为一行或多行。第三电池单体41的排布方式也可以为交错排布或者对齐排布。排布方式与第一电池单体21或第二电池单体31相同或不同。

在本实施例中，通过在第一电池单元和第二电池单元中设置第三电池单元，能够进一步的根据实际需要，兼顾电池包的碰撞安全性和能量密度。通过设置过渡的电池单元，使得电池包的碰撞安全性和能量密度进一步的优化。

在一个实施例中，如图3、4所示，若第二电池单元30的数量为多个，则至少两个相邻的所述第二电池单元30间隔设置。

具体地，两个相邻的第二电池单元30间隔设置，即在多个第二电池单元30之间设有形变间隙，并且在多个第二电池单体31之间也可以设置有形变间隙。通过设置形变间隙，用于容纳电池单体产生的形变。这样，可以避免碰撞导致电池单体发生形变时，由于冲击能量由冲击点向周围逐渐扩散过程中导致不同电池单体发生不同形变而使相邻电池单体之间出现直接碰撞的情况，从而降低碰撞过程中电池单体之间产生的二次碰撞，提高对电池单体的保护。

示例性地，第一电池单体21为磷酸铁锂电池，第二电池单体31为三元锂电池。三元锂电池的能量密度更大，但是安全性较差，磷酸铁锂电池的安全性较好，但是能量密度较小。

在本实施例中，通过在多个第二电池单元之间设置形变间隙，和/或在多个第二电池单体之间设置形变间隙，能够进一步的提高电池包的碰撞安全性。

在一个实施例中，电池包10包括沿自身高度方向设置的至少一层电池阵列，电池阵列包括至少一个第一电池单元20和至少一个第二电池单元30。

具体地，电池包所包含的电池阵列的层数，可根据实际应用进行设定，例如设置1层或2层、3层等多层。当电池阵列的层数设为多层时，相邻两层电池阵列之间可设置支撑架，该支撑架用来支撑上层电池阵列，也便于上层电池阵列的走线及上、下层电池阵列散热。

在本实施例中，上述排布的第一电池单元和第二电池单元，在一个电池包中可以为一层或多层，根据车辆的实际需求进行设计和调整，每一层电池阵列中的第一电池单体和第二电池单体的排布可以相同或不同。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征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描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池混装排布的电池包，其特征在于，所述电池包包括第一电池单元和第二电池单元；

所述第一电池单元包括多个第一电池单体，所述第二电池单元包括多个第二电池单体，其中，所述第一电池单体的尺寸小于所述第二电池单体的尺寸；

所述第二电池单元设置在所述电池包的中间区域；

所述第一电池单元设置在所述电池包的边缘区域，且位于所述第二电池单元的外侧。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第一电池单元的数量为多个，多个所述第一电池单元至少设置在所述第二电池单元相对的两侧。

3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第一电池单元中包括沿所述电池包长度方向排列的至少一行所述第一电池单体，每一行所述第一电池单体包括多个所述第一电池单体。

4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，若所述第一电池单体的行数为多行时，则相邻两行所述第一电池单体在所述电池包宽度方向上交错排布，或，相邻两行所述第一电池单体在所述电池包宽度方向上对齐设置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电池包，其特征在于，所述第二电池单元中包括沿所述电池包长度方向排列的至少一行所述第二电池单体，每一行所述第二电池单体包括多个所述第二电池单体。

6.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，若所述第二电池单体的行数为多行时，则相邻两行所述第二电池单体在所述电池包宽度方向上交错排布，或，相邻两行所述第二电池单体在所述电池包宽度方向上对齐设置。

7.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包还包括第三电池单元，所述第三电池单元包括多个第三电池单体，其中，所述第三电池单体的尺寸大于所述第一电池单体的尺寸，且小于所述第二电池单体的尺寸；

所述第三电池单元设置在所述第一电池单元和所述第二电池单元之间。

8.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，若所述第二电池单元的数量为多个，则至少两个相邻的所述第二电池单元间隔设置。

9.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包包括沿自身高度方向设置的至少一层电池阵列，所述电池阵列包括至少一个所述第一电池单元和至少一个所述第二电池单元。

10.根据权利要求1-4任一项所述的电池包，其特征在于，所述第一电池单体为磷酸铁锂电池，所述第二电池单体为三元锂电池。

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