CN217740701U - 一种双层电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及动力电池技术领域，具体涉及一种双层电池包。所述双层电池包包括：上层电芯，由若干片状电芯组成；上层模组框架，环绕设置于上层电芯的周侧，适于包围并固定上层电芯；上层模组压板，沿高度方向设置于上层电芯的顶部，适于限位上层电芯沿高度方向向上的移动；上层水冷板，沿高度方向设置于上层电芯的底部，适于支撑上层电芯并为上层电芯进行散热。本实用新型提供的双层电池包，通过沿高度方向并排设置下层模组和上层模组，采用片状电芯进行双层布置，满足电池包的高电压平台需求，在电动商用车内部空间受限的情况下，通过合理的空间布局，使得单个电池包满足电压大于500V，节省空间，降低装配难度。

Description

一种双层电池包

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，具体涉及一种双层电池包。

背景技术

随着新能源行业的不断发展，电动商用车如重卡或大巴车存在着巨大需求，商用车由于动力需求较大，电压需要达到500V以上。目前市场上商用车使用的电池包电压多为200V以下的电池包，使用多个电池包进行串并联满足整车的高电压需求，每个电池包内部布置48串电芯，电芯尺寸多为54mm*174mm*207mm的方壳电芯。

但对于单个电池包满足电压大于500V时，因方壳电芯尺寸太大，无法布置更多的电芯满足电池包电压需求。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中单个电池包无法满足电压大于500V的需求的缺陷，从而提供一种通过合理布局实现单个电池包能够大于500V的双层电池包。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种双层电池包，包括：

上壳体与下壳体，所述上壳体与所述下壳体适于围合形成容纳腔；

下层模组，设置于所述容纳腔内；

上层模组，设置于所述容纳腔内，并沿高度方向设置于所述下层模组的相对上方；

所述下层模组与所述上层模组内均独立设置有冷却单元；

所述下层模组与所述上层模组的均采用片状电芯。

可选的，所述片状电芯沿长度方向的一侧与所述容纳腔沿宽度方向的一侧贴合设置，所述片状电芯沿长度方向的另一侧与所述容纳腔沿宽度方向的另一侧之间形成配件布置区；所述片状电芯的长度为Vmm，所述双层电池包的宽度为Wmm，且满足V＜W＜V*2。

可选的，所述双层电池包还包括电池管理系统、配电盒总成、进出液管总成，且所述电池管理系统、所述配电盒总成与所述进出液管总成均设置于所述配件布置区内。

可选的，所述上层模组包括：

上层电芯，由若干片状电芯组成；

上层模组框架，环绕设置于所述上层电芯的周侧，适于包围并固定所述上层电芯；

上层模组压板，沿高度方向设置于所述上层电芯的顶部，适于限位所述上层电芯沿高度方向向上的移动；

上层水冷板，沿高度方向设置于所述上层电芯的底部，适于支撑所述上层电芯并为所述上层电芯进行散热。

可选的，所述下层模组包括：

下层电芯，由若干片状电芯组成；

下壳体框架，环绕设置于所述下层电芯的周侧，适于包围并固定所述下层电芯；

底护板，沿高度方向设置于所述下层电芯的底部，适于支撑所述下层电芯；

下层水冷板设置于所述下层电芯与所述底护板之间，适于为所述下层电芯进行散热。

可选的，所述下壳体框架包括：

第一边框，与所述下层电芯内的片状电芯沿长度方向的第一侧贴合设置；

第二边框，与所述第一边框平行，并与所述下层电芯内的片状电芯沿长度方向的第一侧间隔设置；

侧边框，垂直设置于所述第一边框与所述第二边框的两侧，适于围合形成四边形结构；

至少两根横梁，与所述侧边框平行设置，适于与所述下层电芯内的片状电芯沿厚度方向的侧边贴合设置；

纵梁，与所述第一边框平行设置，适于与所述下层电芯内的片状电芯沿长度方向的第一侧贴合设置。

可选的，所述下层水冷板上设置有水冷板螺栓，所述水冷板螺栓适于连接所述下层水冷板与所述横梁。

可选的，所述双层电池包还包括：

连接螺栓，所述连接螺栓适于连接所述第一边框与所述上层模组，并适于连接所述纵梁与所述上层模组。

可选的，单块所述片状电芯的尺寸范围满足：V≥300mm，且0.02≤D/V≤0.04，其中，V为单块所述片状电芯的长度，D为单块所述片状电芯的厚度。

可选的，所述双层电池包的尺寸范围满足：0.7≤H1/H2≤0.95，其中，H1为所述双层电池包内的所述片状电芯沿高度方向的总高度，H2为所述容纳腔的高度。

可选的，所述双层电池包还包括：

环氧板，设置于所述下层模组与所述上层模组之间，适于沿高度方向分隔所述容纳腔。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的双层电池包，通过沿高度方向并排设置下层模组和上层模组，并且所述下层模组与所述上层模组均采用片状电芯，采用片状电芯进行双层布置，满足电池包的高电压平台需求，在电动商用车内部空间受限的情况下，通过合理的空间布局，使得单个电池包满足电压大于500V，节省空间，降低装配难度，无需设置串并联线缆等辅助元件，整体结构更加紧凑。

2.本实用新型提供的双层电池包，在片状电芯沿长度方向的另一侧与所述容纳腔沿宽度方向的另一侧之间形成配件布置区，从而将片状电芯在容纳腔内的宽度方向偏心放置，并在配件布置区用于布置电池管理系统、配电盒总成、进出液管总成，避免电池包宽度方向的空间浪费，同时将长度方向空间更多的布置片状电芯；使得在电动商用车内部空间受限的情况下，尽可能多的布置片状电芯。

3.本实用新型提供的双层电池包，通过采用水冷板螺栓连接所述下层水冷板与所述横梁，可以提高下层水冷板对下层模组的支撑作用，保证连接牢靠。

4.本实用新型提供的双层电池包，通过设置连接螺栓连接所述纵梁与所述上层模组，能够将上层模组与下层模组连接为一体，提高整体结构强度。

5.本实用新型提供的双层电池包，所述环氧板的上下表面均可以通过结构胶与上层模组和下层模组粘接，环氧板可以有效避免电芯热失控后的上下层的蔓延。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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方式，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为本实用新型双层电池包的分解示意图；

图2为本实用新型双层电池包的截面示意图；

图3为本实用新型下层电芯的安装状态示意图；

图4为本实用新型上层模组的分解示意图；

图5为本实用新型下层模组的分解示意图一；

图6为本实用新型下层模组的俯视图；

图7为本实用新型下层模组的分解示意图二；

图8为本实用新型下层水冷板的俯视图；

图9为图8中A-A截面的示意图；

图10为图9中B处放大图。

附图标记说明：

1-上壳体，2-下壳体；

3-下层模组，31-下壳体框架，311-第一边框，312-横梁，313-纵梁，314-连接螺栓，315-第二边框，316-侧边框，32-底护板，33-下层水冷板，34-水冷板螺栓，35-下层电芯；

4-上层模组，41-上层模组框架，42-上层模组压板，43-上层水冷板，44-上层电芯；

5-电池管理系统，6-配电盒总成，7-环氧板，8-进出液管总成。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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做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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例一

结合图1-图10所示，本实施例提供的双层电池包，包括：

上壳体1与下壳体2，所述上壳体1与所述下壳体2适于围合形成容纳腔；

下层模组3，设置于所述容纳腔内；

上层模组4，设置于所述容纳腔内，并沿高度方向设置于所述下层模组3的相对上方；

所述下层模组3与所述上层模组4内均独立设置有冷却单元；

所述下层模组3与所述上层模组4均采用片状电芯。

需要说明的是，本实施例采用的片状电芯均为侧出极柱的电芯，极柱设置于所述片状电芯沿长度方向的至少其中一端的端头。可选的，所述片状电芯包括刀片电芯。

本实施例提供的双层电池包，通过沿高度方向并排设置下层模组3和上层模组4，并且所述下层模组3与所述上层模组4均采用片状电芯，采用片状电芯进行双层布置，满足电池包的高电压平台需求，在电动商用车内部空间受限的情况下，通过合理的空间布局，使得单个电池包满足电压大于500V，节省空间，降低装配难度，无需设置串并联线缆等辅助元件，整体结构更加紧凑。

所述上壳体1与所述下壳体2的凹陷区域对置设置，从而适于围合形成容纳腔，通过将下层模组3与上层模组4沿上下方向排列，并同时放置在容纳腔内，从而使得双层电池包内能够容纳两层的电池模组，提高空间占用率。通过合理的空间布局，方便使得单个电池包满足电压的需求。

可选的，所述双层电池包采用片状电芯双层布置，且上层模组4设计为单独模块，下层模组3与上层模组4单独冷却，下层水冷板与下壳体集成，上层水冷板与下层模组集成。通过分别设置冷却单元，使得下层模组3与上层模组4单独冷却，提高冷却效果，避免由于电池包设计为双层而造成散热差的问题。

具体地，所述片状电芯沿长度方向的一侧与所述容纳腔沿宽度方向的一侧贴合设置，所述片状电芯沿长度方向的另一侧与所述容纳腔沿宽度方向的另一侧之间形成配件布置区；所述片状电芯的长度为Vmm，所述双层电池包的宽度为Wmm，且满足V＜W＜V*2。

通过将片状电芯沿长度方向的一侧与所述容纳腔沿宽度方向的一侧贴合设置，并使得所述片状电芯沿长度方向的另一侧与所述容纳腔沿宽度方向的另一侧之间形成配件布置区，从而方便在配件布置区内放置电池管理系统5、配电盒总成6、进出液管总成8等单元组件，合理利用双层电池包的长度空间，在保证片状电芯集中布置的同时，能够为双层的电池模组同时提供电池管理、电路传输、冷却等配套装置，提高空间利用率。

具体地，所述双层电池包还包括电池管理系统5、配电盒总成6、进出液管总成8，且所述电池管理系统5、所述配电盒总成6与所述进出液管总成8均设置于所述配件布置区内。

结合图2所示，所述片状电芯的长度方向与所述容纳腔的宽度方向相平行，且在片状电芯沿长度方向的另一侧与所述容纳腔沿宽度方向的另一侧之间形成配件布置区，从而将片状电芯在容纳腔内的宽度方向偏心放置，并在配件布置区用于布置电池管理系统5、配电盒总成6、进出液管总成8，避免电池包宽度方向的空间浪费，同时将长度方向空间更多的布置片状电芯；使得在电动商用车内部空间受限的情况下，尽可能多的布置片状电芯。

具体地，所述上层模组4包括：

上层电芯44，由若干片状电芯组成；

上层模组框架41，环绕设置于所述上层电芯44的周侧，适于包围并固定所述上层电芯44；

上层模组压板42，沿高度方向设置于所述上层电芯44的顶部，适于限位所述上层电芯44沿高度方向向上的移动；

上层水冷板43，沿高度方向设置于所述上层电芯44的底部，适于支撑所述上层电芯44并为所述上层电芯44进行散热。

可选的，所述上层模组4采用模块化设计，提高生产工艺的方便性。

可选的，所述上层模组框架41包括平行设置的三根横梁，三根横梁分别与上层水冷板43通过螺栓连接紧固，上层电芯44底部与上层水冷板43通过导热结构胶粘接，上层模组压板42通过结构胶与上层电芯44顶部粘接，并通过螺栓与上层模组框架41的三根横梁固定连接。

具体地，所述下层模组3包括：

下层电芯35，由若干片状电芯组成；

下壳体框架31，环绕设置于所述下层电芯35的周侧，适于包围并固定所述下层电芯35；

底护板32，沿高度方向设置于所述下层电芯35的底部，适于支撑所述下层电芯35；

下层水冷板33设置于所述下层电芯35与所述底护板32之间，适于为所述下层电芯35进行散热。

可选的，所述下壳体框架通过铝型材拼焊而成，为电池包提供足够的强度、刚度和保护。

结合图8、图9、图10所示，底护板32、下层水冷板33与下壳体框架31采用焊接连接的方式进行固定。其中，下层水冷板33与下壳体框架31的第一边框311、第二边框315及侧边框316通过FSW对接焊焊接连接，例如图10中N处所示的位置。底护板32通过FSW穿透焊与下壳体框架焊接而成，例如图10中P处所示的位置。从而保证底护板32、下层水冷板33与下壳体框架31的连接牢靠，保证结构强度，便于下层模组3的布置。

具体地，所述下壳体框架31包括：

第一边框311，与所述下层电芯35内的片状电芯沿长度方向的第一侧贴合设置；

第二边框315，与所述第一边框311平行，并与所述下层电芯35内的片状电芯沿长度方向的第一侧间隔设置；

侧边框316，垂直设置于所述第一边框311与所述第二边框315的两侧，适于围合形成四边形结构；

至少两根横梁312，与所述侧边框316平行设置，适于与所述下层电芯35内的片状电芯沿厚度方向的侧边贴合设置；

纵梁313，与所述第一边框311平行设置，适于与所述下层电芯35内的片状电芯沿长度方向的第一侧贴合设置。

其中，第一边框311和纵梁313可以作为上层模组4的支撑梁，保证上层模组4的结构强度。

具体地，所述下层水冷板33上设置有水冷板螺栓34，所述水冷板螺栓34适于连接所述下层水冷板33与所述横梁312。

通过采用水冷板螺栓34连接所述下层水冷板33与所述横梁312，可以提高下层水冷板33对下层模组3的支撑作用，保证连接牢靠。

具体地，所述双层电池包还包括：

连接螺栓314，所述连接螺栓314适于连接所述第一边框311与所述上层模组4，并适于连接所述纵梁313与所述上层模组4。

通过设置连接螺栓314连接所述纵梁313与所述上层模组4，能够将上层模组4与下层模组3连接为一体，提高整体结构强度。

具体地，单块所述片状电芯的尺寸范围满足：V≥300mm，且0.02≤D/V≤0.04，其中，V为单块所述片状电芯的长度，D为单块所述片状电芯的厚度。通过限定单块所述片状电芯的长度V≥300mm，从而保证片状电芯具有足够的长度，能够合理利用双层电池包的长度空间，此外，通过保证单块所述片状电芯的厚度与单块所述片状电芯的长度的比值为0.02≤D/V≤0.04，从而保证所述片状电芯为长且薄的结构形式，从而能够在厚度方向容纳更多的电芯。

具体地，所述双层电池包的尺寸范围满足：0.7≤H1/H2≤0.95，其中，H1为所述双层电池包内的所述片状电芯沿高度方向的总高度，H2为所述容纳腔的高度。

通过保证片状电芯沿高度方向的总高度与容纳腔的高度的比值范围为0.7≤H1/H2≤0.95，从而保证片状电芯在高度方向上具有足够的空间占用，以避免造成高度方向的空间浪费。

作为一种可选的实现形式，单块所述片状电芯的尺寸为：长度409mm，宽度121mm，厚度14.6mm。

所述双层电池包内部采用长度409mm宽度121mm厚度14.6mm的片状电芯，下层模组3布置80S，上层模组4布置80S，合计布置160S。

具体地，所述双层电池包还包括：

环氧板7，设置于所述下层模组3与所述上层模组4之间，适于沿高度方向分隔所述容纳腔。

所述环氧板7的上下表面均可以通过结构胶与上层模组4和下层模组3粘接，环氧板7可以有效避免电芯热失控后的上下层的蔓延。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种双层电池包，其特征在于，包括：

上壳体(1)与下壳体(2)，所述上壳体(1)与所述下壳体(2)适于围合形成容纳腔；

下层模组(3)，设置于所述容纳腔内；

上层模组(4)，设置于所述容纳腔内，并沿高度方向设置于所述下层模组(3)的相对上方；

所述下层模组(3)与所述上层模组(4)内均独立设置有冷却单元；

所述下层模组(3)与所述上层模组(4)均采用片状电芯。

2.根据权利要求1所述的双层电池包，其特征在于，所述片状电芯沿长度方向的一侧与所述容纳腔沿宽度方向的一侧贴合设置，所述片状电芯沿长度方向的另一侧与所述容纳腔沿宽度方向的另一侧之间形成配件布置区；所述片状电芯的长度为Vmm，所述双层电池包的宽度为Wmm，且满足V＜W＜V*2。

3.根据权利要求2所述的双层电池包，其特征在于，所述双层电池包还包括电池管理系统(5)、配电盒总成(6)、进出液管总成(8)，且所述电池管理系统(5)、所述配电盒总成(6)与所述进出液管总成(8)均设置于所述配件布置区内。

4.根据权利要求1所述的双层电池包，其特征在于，所述上层模组(4)包括：

上层电芯(44)，由若干片状电芯组成；

上层模组框架(41)，环绕设置于所述上层电芯(44)的周侧，适于包围并固定所述上层电芯(44)；

上层模组压板(42)，沿高度方向设置于所述上层电芯(44)的顶部，适于限位所述上层电芯(44)沿高度方向向上的移动；

上层水冷板(43)，沿高度方向设置于所述上层电芯(44)的底部，适于支撑所述上层电芯(44)并为所述上层电芯(44)进行散热。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的双层电池包，其特征在于，所述下层模组(3)包括：

下层电芯(35)，由若干片状电芯组成；

下壳体框架(31)，环绕设置于所述下层电芯(35)的周侧，适于包围并固定所述下层电芯(35)；

底护板(32)，沿高度方向设置于所述下层电芯(35)的底部，适于支撑所述下层电芯(35)；

下层水冷板(33)设置于所述下层电芯(35)与所述底护板(32)之间，适于为所述下层电芯(35)进行散热。

6.根据权利要求5所述的双层电池包，其特征在于，所述下壳体框架(31)包括：

第一边框(311)，与所述下层电芯(35)内的片状电芯沿长度方向的第一侧贴合设置；

第二边框(315)，与所述第一边框(311)平行，并与所述下层电芯(35)内的片状电芯沿长度方向的第一侧间隔设置；

侧边框(316)，垂直设置于所述第一边框(311)与所述第二边框(315)的两侧，适于围合形成四边形结构；

至少两根横梁(312)，与所述侧边框(316)平行设置，适于与所述下层电芯(35)内的片状电芯沿厚度方向的侧边贴合设置；

纵梁(313)，与所述第一边框(311)平行设置，适于与所述下层电芯(35)内的片状电芯沿长度方向的第一侧贴合设置。

7.根据权利要求6所述的双层电池包，其特征在于，所述下层水冷板(33)上设置有水冷板螺栓(34)，所述水冷板螺栓(34)适于连接所述下层水冷板(33)与所述横梁(312)。

8.根据权利要求6所述的双层电池包，其特征在于，所述双层电池包还包括：

连接螺栓(314)，所述连接螺栓(314)适于连接所述第一边框(311)与所述上层模组(4)，并适于连接所述纵梁(313)与所述上层模组(4)。

9.根据权利要求1-4任意一项所述的双层电池包，其特征在于，单块所述片状电芯的尺寸范围满足：V≥300mm，且0.02≤D/V≤0.04，其中，V为单块所述片状电芯的长度，D为单块所述片状电芯的厚度。

10.根据权利要求9所述的双层电池包，其特征在于，所述双层电池包的尺寸范围满足：0.7≤H1/H2≤0.95，其中，H1为所述双层电池包内的所述片状电芯沿高度方向的总高度，H2为所述容纳腔的高度。

11.根据权利要求1-4任意一项所述的双层电池包，其特征在于，所述双层电池包还包括：

环氧板(7)，设置于所述下层模组(3)与所述上层模组(4)之间，适于沿高度方向分隔所述容纳腔。

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