JP7498717B2 - 動力電池パック及び電気自動車 - Google Patents

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Description

本願は、ビーワイディー・カンパニー・リミテッドが２０１９年６月２１日に出願した国際特許出願（国際特許出願番号PCT/CN2019/092393）、および、同国際特許出願が優先権を主張する、２０１９年１月９日に提出した、中国特許出願第「２０１９１００２１２４４．０」、「２０１９１００２０９６７．９」、「２０１９１００２１２４６．Ｘ」、「２０１９１００２１２４８．９」、「２０１９１００２１２４７．４」及び「２０１９１００２０９２５．５」号、その全ての内容は参照により本願に組み込まれるものとする。
本願は、電池の技術分野に関し、具体的には、動力電池パック及び前記動力電池パックを有する電気自動車に関する。
従来技術において、例えば、電気自動車に適用される動力電池パックは、主に、パック本体と、パック本体内に取り付けられ、それぞれが複数の単電池からなる複数の電池モジュールとを含む。
電気自動車のバッテリー寿命に対するユーザーの要件が徐々に高まっているにつれて、車体の底部の空間が限られている場合、従来技術における動力電池パックを採用すれば、内部空間の利用率が低くなる。加えて、動力電池パックのエネルギー密度が需要を満たすことができず、これも電気自動車の発展を制限する重要な要因となってきている。
関連する従来技術では、図１に示すように、動力電池パック１０′のパック本体２００′′は、幅方向クロスビーム５００′及び長手方向クロスビーム６００′によって、複数の電池モジュール４００′の取付領域に分割されることが多く、例えば、ＣＮ１０７９２５０２８Ａに開示された組電池における電池モジュール４００′は、ねじなどの方式により、幅方向クロスビーム５００′又は長手方向クロスビーム６００′に固定される。電池モジュール４００′は、順に配列された複数の単電池を含み、複数の単電池は、配列されて電池アレイを形成し、電池アレイの外部に端板及び／又は側板が設けられ、一般的には、端板と側板を同時に含み、端板と側板は、固定されて電池アレイを収容する空間を囲む。同時に、端板と側板は、電池アレイの固定を実現するために、ねじにより接続されるか、又はタイロッドなどの他の接続部材により接続される。
発明者は、試験及び分析により、電池モジュール４００′がねじなどの構造により幅方向クロスビーム５００′又は長手方向クロスビーム６００′に固定される場合、空間が無駄になり、また、ねじなどの接続部材を増加させるため、重量が高くなり、なお、電池モジュール４００′が端板と側板の組み合わせにより設計され、端板と側板がいずれも一定の厚さ及び高さを有するため、パック本体２００′′の内部空間が無駄になり、パック本体２００′′の体積利用率が低くなることを見出した。一般的な場合には、上記従来技術における動力電池パック１０′は、パック本体２００′′内の単電池の体積の和とパック本体２００′′の体積との比がいずれも５０％程度であり、更に４０％まで低い。
上記従来技術の実施例に係る電池パック１０′によれば、それが採用した電池モジュール４００′の端板、側板、及び動力電池パック１０′の内部の接続取付形態などは、いずれもパック本体２００′′の内部空間の利用率を低下させ、その結果、動力電池パック１０′では、単電池の体積の和とパック本体２００′′の体積との比が低すぎて、そのエネルギー密度が電気自動車の航続能力に対するユーザの需要を満たすことができず、これは、電気自動車の発展を制限する重要な要因となってきている。なお、組立過程が煩雑であり、組立工程が複雑であり、先に電池モジュールとして組み立て、次に電池モジュールをパック本体内に取り付ける必要があるため、手間や物資などのコストを増加させ、同時に、複数回の組立工程が必要であるため、動力電池パックの組立過程において、不良品発生の確率が高まり、複数回の組立により、動力電池パックが緩み、取付が強固にならない可能性が大きくなり、動力電池パックの品質に悪影響を及ぼし、かつ動力電池パックの安定性及び信頼性を低下させる。
本願は、少なくとも従来技術における技術的課題の１つを解決しようとする。したがって、本願は、空間利用率が高く、エネルギー密度が大きく、航続能力が強く、信頼性が高く、コストが低く、品質が高いなどの利点を有する動力電池パックを提供することを１つの目的とする。
本願は、前記動力電池パックを有する電気自動車をさらに提供する。
本願の第１の態様の実施例に係る動力電池パックは、内部に収容空間が画定され、かつ少なくとも１つの中間クロスビームが設けられ、前記収容空間が前記中間クロスビームによって少なくとも２つの収容チャンバーに分割されるパック本体と、前記パック本体内に設けられ、かつ前記収容チャンバー内に配列され、各前記収容チャンバー内に、電池アレイを構成するように少なくとも１つが配置される複数の単電池と、を含み、前記パック本体は、前記収容空間の両側に対向して設けられた第１のサイドビーム及び第２のサイドビームを含み、前記単電池の長手方向においては、第１の端部及び第２の端部を有し、前記単電池の配置は、前記第１のサイドビームが前記第１の端部を支持し、前記中間クロスビームが前記第２の端部を支持する方式、或いは、前記第１のサイドビームが前記第２の端部を支持し、前記中間クロスビームが前記第１の端部を支持する方式、或いは、隣接する２つの前記中間クロスビームがそれぞれ前記第１の端部と第２の端部を支持する方式、或いは、前記中間クロスビームが前記第１の端部を支持し、前記第２のサイドビームが前記第２の端部を支持する方式、或いは、前記中間クロスビームが前記第２の端部を支持し、前記第２のサイドビームが前記第１の端部を支持する方式のうちの少なくとも１つを選択する。
本願に係る動力電池パックは、複数の単電池をパック本体内の複数の収容チャンバー内に直接配置配列することにより、従来の電池パックにおける、電池モジュールを取り付ける様々な取付構造を除去し、パック本体の内部空間の利用率を向上させ、パック本体の内部の単電池の体積の和を増加させ、換言すれば、単電池の体積とパック本体の体積との比を増加させ、一定の体積空間内に、より多くの単電池を組み立てて、動力電池パックのエネルギー密度を向上させることを実現する。同時に、組立過程が簡単で、工程が簡単であり、手間や物資などのコストを低減し、また、組立工程が少なくなり、動力電池パックの組立過程において、不良品発生の確率を低減し、緩みが発生し、取付が強固にならない可能性が小さくなり、動力電池パックの品質を向上させ、かつ電池パックの安定性及び信頼性を向上させる。単電池の両端はそれぞれ、第１のサイドビーム、第２のサイドビーム又は中間クロスビームに支持され、単電池自体が荷重支持部材として利用されるため、電池パックの底部トレイなどの他の部材に対する単電池の圧力を減少させ、単電池自体は荷重を支持し、両端が支持されて支持作用を果たすことにより、モジュールフレームなどの、単電池を固定し荷重を支持する他の部材の体積を低減し、空間利用率を増加させ、エネルギー密度を向上させることができる。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記中間クロスビームは、前記動力電池パックの幅方向に沿って延びる幅方向クロスビームであり、前記収容チャンバー内の単電池は、動力電池パックの長手方向に沿って収容チャンバーの一側から他側まで延びる。
本願のいくつかの具体的な実施形態では、前記単電池は、長手方向が前記動力電池パックの長手方向に沿うように配置され、前記複数の単電池は、前記動力電池パックの幅方向に沿って配列され、前記動力電池パックの長手方向において、各前記収容チャンバーは、１つの前記単電池のみを収容する。
本願のいくつかの具体的な実施形態では、前記単電池は、長手方向が前記動力電池パックの長手方向に沿うように配置され、前記複数の単電池は、前記動力電池パックの幅方向に沿って配列され、前記動力電池パックの長手方向において、前記単電池の一端とそれに隣接する収容チャンバーの側壁との間の最近接距離は、Ｌ１であり、前記単電池の他端とそれに隣接する収容チャンバーの側壁との間の最近接距離は、Ｌ２であり、前記単電池の長さＬ０は、Ｌ１＋Ｌ２＜Ｌ０を満たす。
本願のいくつかの具体的な実施形態では、前記単電池は、長手方向が前記動力電池パックの長手方向に沿うように配置され、前記複数の単電池は、前記動力電池パックの幅方向に沿って配列され、前記パック本体内には、前記動力電池パックの高さ方向に沿って少なくとも２層の電池アレイが含まれる。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記第１のサイドビームは、第１のビームであり、前記第２のサイドビームは、第２のビームであり、前記第１のビーム及び第２のビームは、いずれも動力電池パックの長手方向に沿って延び、前記中間クロスビームは、前記動力電池パックの幅方向に沿って延びる幅方向クロスビームである。
前記パック本体は、動力電池パックの長手方向に沿って収容空間の両側に位置する第３のビーム及び第４のビームを含み、前記第３のビーム及び第４のビームは、いずれも前記動力電池パックの幅方向に沿って延び、前記第３のビーム、第４のビーム、第１のビーム及び第２のビームは、共に固定されて矩形枠を形成し、前記矩形枠と１つの底板は、収容空間を画定し、前記第３のビームと第４のビームは、それぞれ自体に隣接する単電池に内向きの押圧力を提供する。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記矩形枠と底板は、車両用トレイを形成し、前記第１のビームと第２のビームのそれぞれに、収容空間外に延びる吊り金具が設けられる。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記吊り金具には、パック本体の車両への取付のための取付孔が設けられる。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記中間クロスビームは、前記動力電池パックの長手方向に沿って延びる長手方向クロスビームであり、前記収容チャンバー内の単電池は、動力電池パックの幅方向に沿って収容チャンバーの一側から他側まで延びる。
本願のいくつかの具体的な実施形態では、前記単電池は、長手方向が前記動力電池パックの幅方向に沿うように配置され、前記複数の単電池は、前記動力電池パックの長手方向に沿って配列され、前記動力電池パックの幅方向において、各前記収容チャンバーは、１つの前記単電池のみを収容する。
本願のいくつかの具体的な実施形態では、前記単電池は、長手方向が前記動力電池パックの幅方向に沿うように配置され、前記複数の単電池は、前記動力電池パックの長手方向に沿って配列され、前記動力電池パックの幅方向において、前記単電池の一端とそれに隣接する収容チャンバーの側壁との間の最近接距離は、Ｌ３であり、前記単電池の他端とそれに隣接する収容チャンバーの側壁との間の最近接距離は、Ｌ４であり、前記単電池の長さＬ０は、Ｌ３＋Ｌ４＜Ｌ０を満たす。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記パック本体内には、前記動力電池パックの高さ方向に沿って少なくとも２層の電池アレイが含まれる。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記第１のサイドビームは、第３のビームであり、前記第２のサイドビームは、第４のビームであり、前記第３のビーム及び第４のビームは、いずれも動力電池パックの幅方向に沿って延び、前記中間クロスビームは、前記動力電池パックの幅方向に沿って延びる幅方向クロスビームである。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記パック本体は、動力電池パックの幅方向に沿って収容空間の両側に位置する第１のビーム及び第２のビームを含み、前記第１のビーム及び第２のビームは、いずれも前記動力電池パックの長手方向に沿って延び、前記第３のビーム、第４のビーム、第１のビーム及び第２のビームは、共に固定されて矩形枠を形成し、前記矩形枠と１つの底板は、収容空間を画定し、前記第１のビームと第２のビームは、それぞれ、それに隣接する単電池に内向きの押圧力を提供する。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記矩形枠と底板は、車両用トレイを形成し、前記第３のビームと第４のビームのそれぞれに、収容空間外に延びる吊り金具が設けられる。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記吊り金具には、パック本体の車両への取付のための取付孔が設けられる。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記複数の単電池の体積の和Ｖ１と前記動力電池パックの体積Ｖ２は、Ｖ１／Ｖ２≧５５％を満たす。
本願のいくつかの具体的な実施例では、Ｖ１／Ｖ２≧６０％である。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記複数の単電池の体積の和Ｖ１と前記収容空間の容積Ｖ０は、８１％≦Ｖ１／Ｖ０≦９２％を満たす。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記収容空間は、底面を有し、前記複数の単電池の前記底面への正射影の面積の和Ｓ１と前記底面の面積Ｓ０は、７２％≦Ｓ１／Ｓ０≦８８％を満たす。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記動力電池パックの幅方向での前記パック本体の幅Ｆは、５００ｍｍ～１５００ｍｍである。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記動力電池パックは、電池管理システム及び／又は電池熱管理システムをさらに含む。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記パック本体は、電気自動車に形成される。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記動力電池パックは、幅方向が車体の幅方向に沿うとともに長手方向が車体の長手方向に沿うように配置され、或いは、前記動力電池パックは、幅方向が車体の長手方向に沿うとともに長手方向が車体の幅方向に沿うように配置される。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記単電池は、電池本体を含み、前記電池本体は、長さＬ、幅Ｈ及び厚さＤを有し、前記電池本体の長さＬは、幅Ｈより大きく、前記電池本体の幅Ｈは、厚さＤより大きく、前記電池本体の長さＬと幅Ｈは、Ｌ／Ｈ＝４～２０を満たす。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の長さＬと前記電池本体の厚さＤは、Ｌ／Ｄ＝２３～２００を満たす。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の長さＬと前記電池本体の体積Ｖは、Ｌ／Ｖ＝０．０００４５ｍｍ－２～０．００１５ｍｍ－２を満たす。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の幅Ｈと前記電池本体の体積Ｖは、Ｈ／Ｖ＝０．０００１ｍｍ－２～０．０００１５ｍｍ－２を満たす。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の厚さＤと前記電池本体の体積Ｖは、Ｄ／Ｖ＝０．０００００６５ｍｍ－２～０．００００２ｍｍ－２を満たす。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の長さＬと前記電池本体の表面積Ｓは、Ｌ／Ｓ＝０．００２ｍｍ－１～０．００５ｍｍ－１を満たす。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の表面積Ｓと前記電池本体の体積Ｖは、Ｓ／Ｖ＝０．１ｍｍ－１～０．３５ｍｍ－１を満たす。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の長さＬは、７００ｍｍ～２５００ｍｍである。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記単電池は、アルミニウムケース角型電池であり、電池本体及び防爆弁を含み、前記防爆弁が前記電池本体の長手方向での少なくとも１端に設けられる。
本願のいくつかの具体的な実施例では、前記単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の長手方向での両端にぞれぞれ防爆弁が設けられ、前記電池本体の両端の防爆弁は、異なる排気通路により排気する。
本願の第２の態様の実施例に係る電気自動車は、本願の第１の態様の実施例に記載の動力電池パックを含む。
本願の実施例に係る電気自動車は、本願の第１の態様の実施例に記載の動力電池パックを利用することにより、電池の占有空間を拡大することなく航続能力を向上させることができる。
本願のいくつかの具体的な実施例によれば、前記動力電池パックは、前記電気自動車の底部に設けられ、前記パック本体は、前記電気自動車のシャーシに固定接続される。
本願のいくつかの具体例によれば、前記電気自動車は、前記電気自動車の底部に設けられた１つの動力電池パックを含み、前記動力電池パックは、幅方向が前記電気自動車の車体の幅方向に沿うとともに長手方向が前記電気自動車の車体の長手方向に沿うように配置される。
前記パック本体の幅Ｆと車体の幅Ｗは、５０％≦Ｆ／Ｗ≦８０％を満たす。
前記単電池は、電池本体を含み、前記動力電池パックの幅方向での前記電池本体の長さＬと車体の幅Ｗは、４０％≦Ｌ／Ｗ≦７０％を満たす。
本願のいくつかの具体例によれば、前記車体の幅Ｗは、５００ｍｍ～２０００ｍｍである。
本願の追加の態様及び利点は、一部が以下の説明において示され、一部が以下の説明において明らかになるか又は本願の実施により把握される。
以下、本願の上記及び／又は追加の様態及び利点は、図面を参照して実施例を説明することにより、明らかになって理解されやすくなる。
従来技術における動力電池パックの分解図である。 本願の実施例に係る動力電池パックの断面図である。 本願の実施例に係る動力電池パックの斜視図である。 本願の実施例に係る動力電池パックの分解図である。 本願の実施例に係る単電池の概略構成図である。 本願の実施例に係る動力電池パックの電池アレイの配列方式概略図である。 本願の別の実施例に係る動力電池パックの電池アレイの配列方式概略図である。 本願の実施例に係る動力電池パックのパック本体が電気自動車に形成された概略構成図である。 本願の実施例に係る電気自動車の概略構成図である。 本願の実施例に係る電気自動車の分解図である。 図２におけるＧ領域の拡大図である。 本願の第１の代替的な実施例に係る動力電池パックの斜視図である。 本願の第２の代替的な実施例に係る動力電池パックの斜視図である。 本願の第３の代替的な実施例に係る動力電池パックの斜視図である。 本願の第４の代替的な実施例に係る動力電池パックの斜視図である。 本願の第５の代替的な実施例に係る動力電池パックの斜視図である。
（従来技術）
動力電池パック１０′、パック本体２００′′、電池モジュール４００′、長手方向クロスビーム６００′、幅方向クロスビーム５００′
（本開示）
電気自動車１、動力電池パック１０、単電池１００、電池本体１１０、パック本体２００、トレイ２１０、上部カバー２２０、第１のビーム２０１、第２のビーム２０２、第３のビーム２０３、第４のビーム２０４、排気通路２２２、吸気口２２１、電池アレイ４００、第１の端子１０１、第２の端子１０２、防爆弁１０３、長手方向クロスビーム６００、幅方向クロスビーム５００、動力電池パック１０の長手方向Ａ、動力電池パック１０の幅方向Ｂ、動力電池パック１０の高さ方向Ｃ、電池本体１１０の長さＬ、電池本体１１０の幅Ｈ、電池本体１１０の厚さＤ、車体の幅Ｗ、パック本体２００の幅Ｆ
以下、本願の実施例を詳細に説明し、上記実施例の例は図面に示され、全体を通して同一又は類似する符号は、同一又は類似する部品、若しくは同一又は類似する機能を有する部品を示す。以下、図面を参照して説明される実施例は、例示的なものであり、本願を解釈するものに過ぎず、本願を限定するものであると理解すべきではない。
なお、本願の説明において、用語「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「内」、「外」などで示す方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づくものであり、本願を容易に説明し説明を簡略化するためのものに過ぎず、示された装置又は部品が特定の方位を有するとともに、特定の方位で構成されて動作しなければならないことを示すか又は示唆するものではないため、本願を限定するものであると理解すべきではない。
また、本願の説明において、「複数」とは、２つ以上を意味する。
従来技術における動力電池パックの現状を考慮して、本願は、空間利用率が高く、エネルギー密度が大きく、航続能力が高いなどの利点を有する動力電池パック及びそれを有する電気自動車を提供する。
以下、図面を参照して、本願の実施例に係る動力電池パック１０を説明し、動力電池パック１０は、長手方向が矢印Ａで示され、幅方向が矢印Ｂで示される。
図１３及び１５に示すように、本願の実施例に係る動力電池パック１０は、パック本体２００と、複数の単電池１００とを含む。
パック本体２００の内部に収容空間が画定され、かつ少なくとも１つの中間クロスビームが設けられ、上記収容空間が、上記中間クロスビームによって少なくとも２つの収容チャンバーに分割され、上記複数の単電池１００は、上記パック本体内に設けられ、かつ上記収容チャンバー内に配列され、各上記収容チャンバー内に、電池アレイを構成するように少なくとも１つの単電池１００が配置され、上記パック本体２００は、上記収容空間の両側に対向して設けられた第１のサイドビーム及び第２のサイドビームを含み、上記単電池１００の長手方向においては、第１の端部及び第２の端部を有し、上記単電池１００の配置は、前記第１のサイドビームが前記第１の端部を支持し、前記中間クロスビームが前記第２の端部を支持する方式、或いは、前記第１のサイドビームが前記第２の端部を支持し、前記中間クロスビームが前記第１の端部を支持する方式、或いは、隣接する２つの前記中間クロスビームがそれぞれ前記第１の端部と第２の端部を支持する方式、或いは、前記中間クロスビームが前記第１の端部を支持し、前記第２のサイドビームが前記第２の端部を支持する方式、或いは、前記中間クロスビームが前記第２の端部を支持し、前記第２のサイドビームが前記第１の端部を支持する方式のうちの少なくとも１つを選択する。
本願の具体的な実施例によれば、上記中間クロスビームは、上記動力電池の幅方向に沿って延びる幅方向クロスビーム５００である。
本願の具体的な実施例によれば、上記中間クロスビームは、上記動力電池パックの長手方向に沿って延びる長手方向クロスビーム６００である。
幅方向クロスビーム５００又は長手方向クロスビーム６００について、幅方向クロスビーム５００は、動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿って延び、長手方向クロスビーム６００は、動力電池パックの長手方向Ａに沿って延びる。上記収容空間は、幅方向クロスビーム５００又は長手方向クロスビーム６００によって複数の収容チャンバーに分割される。複数の単電池１００は、パック本体２００内に設けられ、かつ上記複数の収容チャンバー内に直接配置配列され、各上記収容チャンバー内に、電池アレイを構成するように少なくとも１つの単電池１００が配置される。
例えば、図１３及び１５に示すように、パック本体２００内に、幅方向クロスビーム５００と長手方向クロスビーム６００のうちの一種が設けられ、幅方向クロスビーム５００は、動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿って延び、かつパック本体２００内に動力電池パックの長手方向Ａに沿って収容空間を複数の収容チャンバーに仕切っており、図１３に示すように、幅方向クロスビーム５００は、収容空間を２つの収容チャンバーに仕切っており、各収容チャンバー内に、１つの電池アレイが対応して配置され、長手方向クロスビーム６００は、動力電池パック１０の長手方向Ａに沿って延び、かつパック本体２００内に動力電池パックの幅方向Ｂに沿って収容空間を複数の収容チャンバーに仕切っており、図１５に示すように、長手方向クロスビーム６００は、収容空間を２つの収容チャンバーに仕切っており、各収容チャンバー内に、１つの電池アレイが対応して配置される。複数の単電池１００は、上記複数の収容チャンバー内に直接配置配列され、各上記収容チャンバー内に、電池アレイを構成するように少なくとも１つの単電池１００が配置される。
なお、上記直接配置配列における「直接」とは、収容チャンバー内の複数の単電池１００が収容チャンバー内に取り付けられる前に、電池モジュールとして予め組み立てられず、組立過程において、複数の単電池１００を収容チャンバー内に直接配置することにより、取付を実現することを指す。例えば、単電池１００で形成された電池アレイには、端板及び側板などの構造が設けられない（例えば、図１に示す構造であり、まず単電池を電池モジュールに構成し、次にパック本体内に入れる）。
本願に係る動力電池パック１０は、複数の単電池１００をパック本体内の複数の収容チャンバー内に直接配置配列することにより、従来の電池パックにおける、電池モジュールを取り付ける様々な取付構造を除去し、パック本体２００の内部空間の利用率を向上させ、パック本体２００の内部の単電池１００の体積の和を増加させ、換言すれば、単電池１００の体積とパック本体２００の体積との比を増加させ、一定の体積空間内に、より多くの単電池１００を組み立てて、動力電池パック１０のエネルギー密度を向上させることを実現する。同時に、組立過程が簡単で、工程が簡単であり、手間や物資などのコストを低減し、また、組立工程が少なくなり、動力電池パック１０の組立過程において、不良品発生の確率を低減し、緩みが発生し、取付が強固にならない可能性が小さくなり、動力電池パックの品質を向上させ、かつ電池パックの安定性及び信頼性を向上させる。
本願の具体的な実施例によれば、パック本体２００内に、少なくとも１つの幅方向クロスビーム５００が設けられ、単電池１００は、動力電池パック１０の長手方向Ａに沿って延び、かつ動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿って配列され、即ち、上記収容チャンバー内の単電池１００は、動力電池パック１０の長手方向Ａに沿って収容チャンバーの一側から他側まで延び、パック本体２００及び幅方向クロスビーム５００は、共に単電池１００の長手方向での端部を支持する。
動力電池パック１０の長手方向Ａにおいて、単電池１００とパック本体２００の端壁との間の間隔は、単電池１００の長さよりも小さい。具体的には、動力電池パック１０の長手方向Ａにおいて、単電池１００の一端とそれ（上記単電池１００の一端）に隣接する収容チャンバーの側壁との間の最近接距離は、Ｌ１であり、単電池１００の他端とそれ（上記単電池１００の他端）に隣接する収容チャンバーの側壁との間の最近接距離は、Ｌ２であり、単電池１００の長さＬ０は、Ｌ１＋Ｌ２＜Ｌ０を満たす。このように、動力電池パック１０の長手方向Ａにおいて、追加の別の単電池１００を収容することができない。
換言すれば、パック本体２００は、動力電池パック１０の長手方向Ａにおいて、各収容チャンバーが１つの単電池１００のみを収容する。即ち、動力電池パック１０の長手方向Ａにおいて、単電池１００は、２つ以上の数で同じ収容チャンバー内に該方向に配置することができない。
本願の具体的な実施例によれば、上記第１のサイドビームと第２のサイドビームは、それぞれ動力電池パック１０の幅方向Ｂでのパック本体２００の両側の第１のビームと第２のビームであり、上記第１のビーム及び第２のビームは、動力電池パック１０の長手方向に沿って延び、本願の具体的な実施例によれば、上記第１のサイドビームと第２のサイドビームは、それぞれ動力電池パック１０の長手方向Ａでのパック本体２００の両側の第３のビームと第４のビームであり、上記第３のビーム及び第４のビームは、いずれも動力電池パック１０の幅方向に沿って延び、第１のビーム２０１、第２のビーム２０２、第３のビーム２０３及び第４のビーム２０４は、仕切り部材、絶縁部材、放熱部材又は防護仕切り板などであってよい。
パック本体２００内には、動力電池パック１０の高さ方向Ｃに沿って少なくとも２層の電池アレイが含まれる。これにより、単電池１００の数を最適化することにより、空間利用率を向上させてエネルギー密度を向上させ、かつＢＩＣ、低電圧サンプラーの集積化を実現しやすい。
本願のいくつかの具体例では、パック本体２００は、動力電池パック１０の長手方向Ａの両端に位置する第３のビーム及び第４のビームを含み、上記第３のビーム及び第４のビームは、単電池１００の長手方向の端部を支持し、パック本体２００は、動力電池パック１０の幅方向Ｂの両側に位置する第１のビーム及び第２のビームを含み、上記第１のビーム及び第２のビームは、それに隣接する単電池１００に内向きの押圧力を提供する。
図１５に示すように、パック本体２００は、第１のビーム２０１、第２のビーム２０２、第３のビーム２０３及び第４のビーム２０４を有し、第１のビーム２０１、第２のビーム２０２、第３のビーム２０３及び第４のビーム２０４は、共に固定されて矩形枠を構成し、上記矩形枠と１つの底板は、収容空間を画定し、第１のビーム２０１と第２のビーム２０２は、動力電池パック１０の幅方向Ｂにおいて対向し、第３のビーム２０３と第４のビーム２０４は、動力電池パック１０の長手方向Ａにおいて対向する。第３のビーム２０３及び第４のビーム２０４は、単電池１００の長手方向での端部に支持力を提供する。第１のビーム２０１及び第２のビーム２０２は、単電池１００の厚さ方向での両側に押圧力を提供し、即ち、第１のビーム２０１は、第１のビーム２０１に隣接して設けられた単電池１００に対して第２のビーム２０２に向かう作用力を印加し、第２のビーム２０２は、第２のビーム２０２に隣接して設けられた単電池１００に対して第１のビーム２０１に向かう作用力を印加することにより、複数の単電池１００は、動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿って第１のビーム２０１と第２のビーム２０２との間に緊密に配列し、複数の単電池１００の間が互いに貼り合わせることができる。また、第１のビーム２０１及び第２のビーム２０２は、動力電池パック１０の幅方向Ｂにおいて複数の単電池１００を位置規制し、特に、単電池１００が僅かに膨張すると、単電池１００に対して緩衝作用を果たし、内向きの圧力を提供して、単電池１００の膨張量及び変形量が大きすぎることを防止することができる。
単電池１００の長手方向においては、第１の端部及び第２の端部を有し、単電池１００の配置は、第３のビーム２０３が単電池１００の第１の端部を支持し、幅方向クロスビーム５００が単電池１００の第２の端部を支持する方式と、第３のビーム２０３が単電池１００の第２の端部を支持し、幅方向クロスビーム５００が単電池１００の第１の端部を支持する方式と、隣接する２つの幅方向クロスビーム５００がそれぞれ単電池１００の第１の端部と第２の端部を支持する方式と、幅方向クロスビーム５００が単電池１００の第１の端部を支持し、第４のビーム２０４が単電池１００の第２の端部を支持する方式と、幅方向クロスビーム５００が単電池１００の第２の端部を支持し、第４のビーム２０４が単電池１００の第１の端部を支持する方式とのうちの少なくとも１つを選択する。
本願のいくつかの具体例では、上記矩形枠と底板は、車両用トレイを形成し、第３のビーム２０３と第４のビーム２０４のそれぞれに、動力電池パックを車両に取り付ける吊り金具が設けられ、かつ上記吊り金具には、パック本体２００の車両への取付のための取付孔が設けられる。
本願の具体的な実施例によれば、パック本体２００内に、少なくとも１つの長手方向クロスビーム６００が設けられ、単電池１００は、動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿って延び、かつ動力電池パック１０の長手方向Ａに沿って配列され、即ち、上記収容チャンバー内の単電池１００は、動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿って収容チャンバーの一側から他側まで延び、パック本体２００及び長手方向クロスビーム６００は、共に単電池１００の長手方向での端部を支持する。
動力電池パック１０の幅方向Ｂにおいて、単電池１００とパック本体２００の側壁との間の間隔は、単電池１００の長さより小さく、具体的には、動力電池パック１０の幅方向Ｂにおいて、単電池１００の一端とそれ（上記単電池１００の一端）に隣接する収容チャンバーの側壁との間の最近接距離は、Ｌ３であり、単電池１００の他端とそれ（上記単電池１００の他端）に隣接する収容チャンバーの側壁との間の最近接距離は、Ｌ４であり、単電池１００の長さＬ０は、Ｌ３＋Ｌ４＜Ｌ０を満たす。このように、動力電池パック１０の幅方向Ｂにおいて、収容チャンバーは、追加の別の単電池１００を収容することができない。
換言すれば、パック本体２００は、動力電池パック１０の幅方向Ｂにおいて、各収容チャンバーが１つの単電池１００のみを収容する。即ち、動力電池パック１０の幅方向Ｂにおいて、単電池１００は、２つ以上の数で同じ収容チャンバー内に該方向に配置することができない。
なお、動力電池パック１０の幅方向Ｂにおいて、パック本体２００の両側は、第１のビームと第２のビームであり、動力電池パック１０の長手方向Ａにおいて、パック本体２００の両端は、第３のビームと第４のビームであり、第１のビーム２０１、第２のビーム２０２、第３のビーム２０３及び第４のビーム２０４は、仕切り部材、絶縁部材、放熱部材又は防護仕切り板などであってよい。
パック本体２００内には、動力電池パック１０の高さ方向Ｃに沿って少なくとも２層の電池アレイが含まれる。これにより、単電池１００の数を最適化することにより、空間利用率を向上させてエネルギー密度を向上させ、かつＢＩＣ、低電圧サンプラーの集積化を実現しやすい。
本願のいくつかの具体例では、パック本体２００は、動力電池パック１０の幅方向Ｂの両側に位置する第１のビーム及び第２のビームを含み、上記第１のビーム及び第２のビームは、単電池１００の長手方向の端部を支持し、パック本体２００は、動力電池パック１０の長手方向Ａの両端に位置する第３のビーム及び第４のビームを含み、上記第３のビーム及び第４のビームは、それに隣接する単電池１００に内向きの押圧力を提供する。
図１３に示すように、パック本体２００は、第１のビーム２０１、第２のビーム２０２、第３のビーム２０３及び第４のビーム２０４を有し、第１のビーム２０１、第２のビーム２０２、第３のビーム２０３及び第４のビーム２０４は、共に固定されて矩形枠を構成し、上記矩形枠と１つの底板は、収容空間を画定し、第１のビーム２０１と第２のビーム２０２は、動力電池パック１０の幅方向Ｂにおいて対向し、第３のビーム２０３と第４のビーム２０４は、動力電池パック１０の長手方向Ａにおいて対向する。第１のビーム２０１及び第２のビーム２０２は、単電池１００の長手方向での端部に支持力を提供する。第３のビーム２０３及び第４のビーム２０４は、単電池１００の厚さ方向での両側に押圧力を提供し、即ち、第３のビーム２０３は、第３のビーム２０３に隣接して設けられた単電池１００に対して第４のビーム２０４に向かう作用力を印加し、第４のビーム２０４は、第４のビーム２０４に隣接して設けられた単電池１００に対して第３のビーム２０３に向かう作用力を印加することにより、複数の単電池１００は、動力電池パック１０の長手方向Ａに沿って第３のビーム２０３と第４のビーム２０４との間に緊密に配列し、複数の単電池１００の間が互いに貼り合わせることができる。また、第３のビーム２０３及び第４のビーム２０４は、動力電池パック１０の長手方向Ａにおいて複数の単電池１００を位置規制し、特に、単電池１００が僅かに膨張すると、単電池１００に対して緩衝作用を果たし、内向きの圧力を提供して、単電池１００の膨張量及び変形量が大きすぎることを防止することができる。
単電池１００の長手方向においては、第１の端部及び第２の端部を有し、単電池１００の配置は、第１のビーム２０１が単電池１００の第１の端部を支持し、長手方向クロスビーム６００が単電池１００の第２の端部を支持する方式、或いは、第１のビーム２０１が単電池１００の第２の端部を支持し、長手方向クロスビーム６００が単電池１００の第１の端部を支持する方式、或いは、隣接する２つの長手方向クロスビーム６００がそれぞれ単電池１００の第１の端部と上記第２の端部を支持する方式、或いは、長手方向クロスビーム６００が単電池１００の第１の端部を支持し、第２のビーム２０２が単電池１００の第２の端部を支持する方式、或いは、長手方向クロスビーム６００が単電池１００の第２の端部を支持し、第２のビーム２０２が単電池１００の第１の端部を支持する方式のうちの少なくとも１つを選択する。
本願のいくつかの具体例では、上記矩形枠と底板は、車両用トレイを形成し、第１のビーム２０１と第２のビーム２０２のそれぞれに、収容空間外に延びる吊り金具が設けられ、上記吊り金具には、パック本体２００の車両への取付のための取付孔が設けられる。
以下、図面を参照して、本願の実施例に係る動力電池パック１０を説明する。
図２～図１６に示すように、本願の実施例に係る動力電池パック１０は、パック本体２００と、複数の単電池１００とを含む。
いくつかの実施例では、パック本体２００は、トレイ２１０及び上部カバー２２０を含み、トレイ２１０及び上部カバー２２０は、共に複数の単電池１００の収容空間を画定し、複数の単電池１００は、トレイ２１０に設けられ、かつ上部カバー２２０によりカバーされる。該実施例では、トレイ２１０は、上側が開口したボックス本体であってよく、上部カバー２２０は、平板状であり、トレイ２１０の上側開口を密封し、業界の一般的な解決手段において、トレイ２１０は、上側が開口したボックス本体であり、上部カバー２２０は、それと対向する、下側が開口したボックス本体であり、トレイ２１０の上側開口は、上部カバー２２０の下側開口に対応し、組立時、両者を整列して内部収容空間に対するパッケージを実現する。
当然のことながら、別のいくつかの特別な実施例では、例えば単電池全体の防水性能が高く、又はパック本体が電気自動車に直接形成される場合、上部カバーを設ける必要がなく、１つのトレイだけで複数の単電池で構成された電池アレイを支持すればよい。さらにいくつかの実施例では、パック本体において、その周囲に位置するサイドビーム又はフレームを設ける必要がなく、パック本体が、平板により近く、フレームがなく、単電池を該平板に直接的に設けるか、又は平板にクロスビームを設け、次にクロスビームで単電池を固定する。より具体的には、パック本体を、単電池を支持し、単電池で形成された電池アレイを電気自動車に取り付けるブラケットとして想定してよく、完全なパック本体に限定する必要がない。
本願のいくつかの具体的な実施例では、図２～図１６に示すように、本願の実施例に係る動力電池パック１０は、パック本体２００と、複数の単電池１００とを含む。
複数の単電池１００は、パック本体２００内に設けられ、パック本体２００は、複数の単電池１００を収容するケースとして理解することができ、パック本体２００の構造は、トレイ２１０及び上部カバー２２０を含んでよく、トレイ２１０及び上部カバー２２０は、共に複数の単電池１００の収容空間を画定し、複数の単電池１００は、トレイ２１０に設けられ、かつ上部カバー２２０によりカバーされ、即ち、上記複数の単電池１００は、収容空間内に設けられる。上記複数の単電池１００の体積の和Ｖ１と上記収容空間の容積Ｖ０は、８１％≦Ｖ１／Ｖ０≦９７％を満たす。
当業者であれば理解できるように、Ｖ１は、各単電池１００の体積と単電池１００の数との積であり、即ち、Ｖ１は、複数の単電池１００の総体積であり、Ｖ０とは、パック本体２００の総体積から、トレイ底板、トレイ底板の周囲を囲む４つのフレーム及び上部カバーなどのケースの体積と、内部電池管理システム及び他の配電モジュールが占める体積とを除去して、実際に残される、単電池１００、幅方向クロスビーム５００及び長手方向クロスビーム６００を収容できる体積を指し、即ち、Ｖ０とは、パック本体２００内に開設された、単電池１００及び幅方向クロスビーム５００又は長手方向クロスビーム６００を収容する空間の体積を指す。
本願の実施例の動力電池パック１０によれば、単電池１００の体積Ｖ１の和と収容空間の容積との割合、即ち、８１％≦Ｖ１／Ｖ０≦９７％を限定することにより、動力電池パック１０の空間利用率を向上させ、動力電池パック１０内に、より多くの単電池１００を配置し、即ち、単位空間内に、より多くのエネルギー供給構造を配置するため、エネルギー密度を向上させて、占有空間を拡大することなく航続能力を向上させることができる。
本願のいくつかの具体的な実施例では、図２～図１６に示すように、本願の実施例に係る動力電池パック１０は、パック本体２００と、複数の単電池１００とを含む。
複数の単電池１００は、パック本体２００内に設けられ、パック本体２００は、複数の単電池１００を収容するケースとして理解することができ、例えば、トレイ２１０及び上部カバー２２０を含んでよく、トレイ２１０及び上部カバー２２０は、共に複数の単電池１００の収容空間を画定し、複数の単電池１００は、トレイ２１０に設けられ、かつ上部カバー２２０によりカバーされ、即ち、収容空間内に設けられ、上記収容空間は、底面を有し、該底面は、即ち収容空間を画定する底壁の部分である。複数の単電池１００の上記底面への正射影の面積の和Ｓ１と上記底面の面積Ｓ０は、７２％≦Ｓ１／Ｓ０≦８８％を満たす。
当業者であれば理解できるように、Ｓ１は、各単電池１００の底面への正射影の面積と単電池１００の数との積であり、Ｓ０は、底面の面積であり、なお、ここで底面の面積とは、底面の全体の平坦面積を指し、いくつかの凹凸構造の表面積を含まず、換言すれば、底面の水平面への正射影の面積として理解することができる。
本願の実施例に係る動力電池パック１０は、単電池１００の底面への正射影の面積の和と底面の面積との割合、即ち、７２％≦Ｓ１／Ｓ０≦８８％を限定することにより、動力電池パック１０の空間利用率を向上させ、動力電池パック１０内に、より多くの単電池１００を配置し、即ち、単位空間内に、より多くのエネルギー供給構造を配置するため、エネルギー密度を向上させて、占有空間を拡大することなく航続能力を向上させることができる。
本願のいくつかの具体例では、複数の単電池１００の体積の和Ｖ１と動力電池パック１０の体積Ｖ２は、Ｖ１／Ｖ２≧５５％を満たす。
当業者であれば理解できるように、Ｖ１は、各単電池１００の体積と単電池１００の数との積であり、Ｖ２は、動力電池パック１０の外郭によって画定された立体形状の全体積であり、即ち、動力電池パック１０の内部空間を含む体積であり、即ち、動力電池パック１０の外郭によって空間上で囲まれた立体領域の体積である。Ｖ１／Ｖ２は、空間利用率として定義できる。
本願の実施例に係る動力電池パック１０は、単電池１００の体積Ｖ１の和と動力電池パック１０の体積との割合、即ち、Ｖ１／Ｖ２≧５５％を限定することにより、動力電池パック１０の空間利用率を向上させ、動力電池パック１０内に、より多くの単電池１００を配置し、即ち、単位空間内に、より多くのエネルギー供給構造を配置するため、エネルギー密度を向上させて、占有空間を拡大することなく航続能力を向上させることができる。
本願のいくつかの実施例では、単電池１００の体積の和と動力電池パック１０の体積との割合は、Ｖ１／Ｖ２≧６０％を満たし、本願の別のいくつかの実施例によれば、単電池１００の体積の和と動力電池パック１０の体積との割合は、Ｖ１／Ｖ２≧６２％を満たし、本願の別のいくつかの実施例によれば、単電池１００の体積の和と動力電池パック１０の体積との割合は、Ｖ１／Ｖ２≧６５％を満たす。
当業者であれば理解できるように、いくつかの要因の影響により、例えば、トレイの底部の衝突防止空間及び液冷システム、保温材料、絶縁保護材、熱安全補助部品、火炎排出及び排気通路、高圧配電モジュールなどを含む周辺部品がパック本体２００の内部空間を占有するため、Ｖ１／Ｖ２の最大値は、一般的に８０％であり、即ちＶ１／Ｖ２≦８０％である。
以下、図面を参照して、本願の具体的な実施例に係る動力電池パック１０を説明し、動力電池パック１０は、長手方向が矢印Ａで示され、幅方向が矢印Ｂで示され、高さ方向が矢印Ｃで示される。
本願のいくつかの具体的な実施例では、図１３に示すように、単電池１００は、長手方向が動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿うように配置され、複数の単電池１００は、動力電池パック１０の長さＡに沿って配列されることにより、動力電池パック１０の空間利用率を５５％、６０％、６２％、６５％又はそれ以上に設定することに役立つ。
本願のいくつかの具体的な実施例では、図１５に示すように、単電池１００は、長手方向が動力電池パック１０の長手方向Ａに沿うように配置され、複数の単電池１００は動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿って配列されることにより、動力電池パック１０の空間利用率を５０％、６０％、６２％、６５％又はそれ以上に設定することに役立つ。
本願のいくつかの具体的な実施例では、複数の単電池１００は、複数の電池アレイ４００に組み立てることができ、複数の電池アレイ４００は、動力電池パック１０の長手方向Ａに沿って配列されてもよく（図６に示す）、動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿って配列されてもよく（図１５に示す）、動力電池パック１０の高さ方向Ｃに沿って多層構造を形成するように配列されてもよく（図７に示す）、換言すれば、単電池１００が動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿って延びるか又は長手方向Ａに沿って延びるかにかかわらず、複数の単電池１００は、いずれも動力電池パック１０の高さ方向Ｃに沿って多層に配列することができる。当然のことながら、複数の電池アレイ４００は、動力電池パック１０の長手方向Ａ及び高さ方向Ｃに沿って同時に配列されてもよく、動力電池パック１０の幅方向Ａ及び高さ方向Ｃに沿って同時に配列されてもよい。これにより、電池アレイ４００の数を最適化することにより、空間利用率を向上させてエネルギー密度を向上させ、かつＢＩＣ、低電圧サンプラーの集積化を実現しやすい。なお、本願の実施例における電池アレイ４００には、端板及び側板等の構造が設けられない。
従来技術において、単電池の寸法が小さく、長さが短く、単電池の対向する両端が、パック本体２００′′における対向して設けられた２つの側壁に合わせることができないため、パック本体２００′′内に、単電池の組立が容易になるように、長手方向クロスビーム６００′及び幅方向クロスビーム５００′（図１に示す）を設ける必要がある。
従来技術におけるパック本体２００′′内に長手方向クロスビーム６００′及び幅方向クロスビーム５００′が設けられ、長手方向クロスビーム６００′及び幅方向クロスビーム５００′がパック本体２００′′内の単電池を収容する大量の取付空間を占めるため、パック本体２００′′の空間利用率が低く、一般的に、単電池の体積の和とパック本体２００′′の体積との比は約４０％であり、さらにより低く、即ち、従来技術におけるパック本体２００′′内の約４０％の空間のみに単電池を取り付けるため、パック本体２００′′内に収容可能な単電池の数が限られ、動力電池パック１０′全体の容量、電圧が制限され、動力電池パック１０’の航続能力が低い。
本願の実施例に係る動力電池パック１０は、パック本体２００内の長手方向クロスビーム及び幅方向クロスビームの使用を低減することにより、長手方向クロスビーム及び／又は幅方向クロスビームがパック本体２００内に占める空間を低減し、パック本体２００の空間利用率を向上させる一方、電池アレイ４００内の端板及び側板の使用を低減し、端板及び側板がパック本体２００に占める空間を低減することにより、パック本体２００の空間利用率を向上させることができる。多くの単電池１００をパック本体２００内にできるだけ配置することにより、動力電池パック全体の容量、電圧及び航続能力を向上させる。
また、パック本体２００内の長手方向クロスビーム及び幅方向クロスビームの使用を低減するため、パック本体２００の製造プロセスを簡略化し、単電池１００の組立の複雑度を低減し、生産コストを低減する一方、パック本体２００及び動力電池パック１０全体の重量を軽減して、動力電池パック１０の軽量化を実現する。特に、動力電池パック１０が電気自動車に取り付けられる場合、電気自動車の航続能力を向上させ、電気自動車の軽量化を実現することもできる。
本願のいくつかの具体例では、単電池１００は、電池本体１１０（タブなどの小さな寸法の突出構造を除いた本体部分として理解できる）を含み、電池本体１１０の体積Ｖと電池本体１１０のエネルギーＥは、Ｖ／Ｅ≦２０００ｍｍ３・Ｗｈ－１を満たす。これにより、十分な放熱面積を保証して放熱効果を保証するだけでなく、単電池１００の体積割合を低減することができ、複数の単電池１００の動力電池パック１０での配置のコンパクト化に役立つ。
本願のいくつかの具体的な実施例では、図９及び図１０に示すように、上記パック本体２００は、中国特許文献ＣＮ１０７９２５０２８Ａに開示された組電池のケースと異なり、特に寸法及び荷重支持の態様において、パック本体２００は、車両本体／車体と係合する、単電池１００を収容し担持する構造を形成するように、車体と係合して接続された車両用トレイ２１０を含んでよく、該車両用トレイ２１０は、独立して製造される、単電池１００を収容し取り付けるトレイである。単電池１００を車両用トレイ２１０内に取り付けた後、該車両用トレイ２１０を締結具により車体に取り付けることができ、例えば、電気自動車のシャーシに吊り下げて、収容及び荷重支持の作用を果たす。
動力電池パック１０が、車両に使用される、電気エネルギーを提供する動力電池パックとして使用される場合、単電池１００の長手方向を車体の幅方向、即ち車両の左右方向に沿うように配置してよく、この場合、単電池１００の長さが車両の幅に合わせるように、単電池１００の電池本体１１０の長さＬは、６００～２５００であってもよく、本願の別のいくつかの実施例によれば、６００ｍｍ～１５００ｍｍであってもよい。
単電池１００は各収容チャンバー内に、収容チャンバーの内側壁に対して垂直に設けられてもよく、傾斜して設けられてもよい。
本願のいくつかの具体例では、図８に示すように、パック本体２００は、電気自動車に直接形成されてよく、即ち、パック本体２００は、電気自動車の任意の適切な位置に形成される、単電池１００を取り付ける装置である。例えば、パック本体２００は、電気自動車のシャーシに形成されてよい。
本願のいくつかの具体的な実施例では、動力電池パック１０が電気自動車に配置される場合、中国特許文献ＣＮ１０７９２５０２８Ａに開示された組電池と異なり、動力電池パック１０は、電池管理システム（ＢＭＳ）、電池コネクタ、電池サンプラー及び電池熱管理システムのうちの少なくとも１つなどの車両用電池に必要な部材を含み、動力電池パック１０は、幅方向Ｂが車体の幅方向、即ち車両の左右方向に沿うとともに長手方向が車体の長手方向、即ち車両の前後方向に沿うように配置される。当然のことながら、本願は、これに限定されず、動力電池パック１０を、幅方向Ｂが車体の長手方向に沿うとともに長手方向Ａが車体の幅方向に沿うように配置してよい。
当業者であれば理解できるように、単電池１００の動力電池パック１０内での方向配置及び動力電池パック１０の電気自動車での方向配置は、異なる形式で組み合わせることができ、例えば、単電池１００は、長手方向が動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿うように配置されてもよく、長手方向が動力電池パック１０の長手方向Ａに沿うように配置されてもよく、動力電池パック１０は、幅方向Ｂが車体の幅方向に沿うように配置されてもよく、幅方向Ｂが車体の長手方向に沿うように配置されてもよく、さらに、例えば、動力電池パック１０は、幅方向Ｂが車体の幅方向に沿うように配置されるか又は車体の長手方向に沿うように配置されるにかかわらず、単電池１００は、長手方向が車体の幅方向に沿うように配置される。単電池１００、動力電池パック１０及び車体の相対的な配置方向は、実際の応用に応じて設定することにより、異なる要求を満たすことができる。
以下、図面を参照して、本願の実施例に係る単電池１００を説明する。
以下の具体的な実施例では、長さＬ、幅Ｈ及び厚さＤの単位は、いずれもミリメートル（ｍｍ）であり、表面積Ｓの単位は、平方ミリメートル（ｍｍ２）であり、体積Ｖの単位は、立方ミリメートル（ｍｍ３）であり、エネルギーＥの単位は、ワット時（Ｗｈ）である。
図５に示すように、本願の実施例に係る単電池１００は、電池本体１１０を含み、電池本体１１０は、タブなどの小さな寸法の突出構造を除いた本体部分として理解できる。電池本体１１０は、長さＬ、幅Ｈ及び厚さＤを有する。
電池本体１１０の長さＬは、電池本体１１０の幅Ｈより大きく、電池本体１１０の幅Ｈは、電池本体１１０の厚さＤより大きく、電池本体１１０の長さＬと電池本体１１０の幅Ｈは、Ｌ／Ｈ＝４～２１を満たし、本願のいくつかの具体的な実施例では、電池本体１１０の長さＬと電池本体１１０の幅Ｈは、Ｌ／Ｈ＝９～１３を満たす。
電気自動車の開発において、単電池の電圧プラットフォームに対する要求が予め決められているため、単電池の体積は一定値になり、即ち、ある電圧プラットフォームに達する場合、同じ化学系材料を使用する上で、その単電池に収容された材料の量が一定であるため、体積は一定である。本願の実施例に係る単電池１００は、電池本体１１０の長さＬと幅Ｈとの比を設計することにより、一定の体積で電池本体１１０を合理的に扁平化することができ、動力電池パック内での全体的な配列に役立つ（例えば、本願の上記実施例に係る動力電池パック１０の配列を実現する）ことにより、動力電池パックの空間利用率を向上させ、動力電池パックのエネルギー密度を向上させて、動力電池パックの航続能力を向上させる一方、単電池１００が十分に大きな放熱面積を有することを保証し、内部の熱量をタイムリーに外部に伝導して、熱量が内部に集まることを防止することにより、高いエネルギー密度に適合し、航続能力の向上をサポートすることができる。
本願のいくつかの具体的な実施例によれば、単電池１００の動力電池パック内での配列を最適化し、単電池１００の放熱能力を向上させるために、電池本体１１０の長さＬと厚さＤは、Ｌ／Ｄ＝２３～２０８を満たし、本願の別のいくつかの具体的な実施例によれば、電池本体１１０の長さＬと厚さＤは、Ｌ／Ｄ＝５０～１２０を満たす。
本願のいくつかの具体的な実施例では、図５に示すように、電池本体１１０は、一定の構造強度を有するように、外面が平滑な直方体形状に構成され、例えば、電池用電極体を角型電池ケース内に入れ、蓋板で電池ケースの開口部分を密封し、電解液を注入する。アルミプラスチック複合膜の電池と比較して、本願の実施例に係る単電池１００は、熱伝導性能が高く、従来の電池熱管理構造と組み合わせて、大きな寸法の構造による放熱問題を効果的に回避することができる。円筒型電池と比較して、空間利用率がより高く、製造組立プロセスがより簡単である。
本願の実施例に係る単電池１００が動力電池パック１０のパック本体２００内に配置される場合、電池本体１１０は、長手方向及び厚さ方向が水平方向に沿って延び、幅方向が垂直方向に沿って延びることができ、即ち、単電池１００が縦に立てて配置され、該水平方向及び垂直方向は、いずれも動力電池パック１０を使用する場合（例えば、電気自動車に適用する場合）の方向を基準とする。
本願のいくつかの具体例では、単電池１００の動力電池パック１０内での配列を最適化することにより、エネルギー密度を向上させて航続能力を向上させ、パック本体２００の限られた空間内に、電池本体１１０をよりコンパクトに配列し、エネルギーをより集中させるために、単電池１００の他のパラメータを設計する。
本願のいくつかの実施例によれば、電池本体１１０の長さＬと電池本体１１０の体積Ｖは、Ｌ／Ｖ＝０．０００５ｍｍ－２～０．００２ｍｍ－２を満たし、例えば、Ｌ／Ｖ＝０．０００４５ｍｍ－２～０．００１５ｍｍ－２を満たし、本願のいくつかの実施例によれば、電池本体１１０の幅Ｈと電池本体１１０の体積Ｖは、Ｈ／Ｖ＝０．０００１ｍｍ－２～０．０００１５ｍｍ－２を満たし、本願のいくつかの実施例によれば、電池本体１１０の厚さＤと電池本体１１０の体積Ｖは、Ｄ／Ｖ＝０．０００００６５ｍｍ－２～０．００００２ｍｍ－２を満たす。これにより、一定の体積の電池本体１１０に対して、長さＬ、幅Ｈ及び厚さＤのそれぞれと体積Ｖとの割合を設計することにより、単位数量のエネルギーの空間での分布を最適化し、このように、パック本体２００内での配置に役立つ。
本願のいくつかの実施例では、電池本体１１０の長さＬと電池本体１１０の表面積Ｓは、Ｌ／Ｓ＝０．００２ｍｍ－１～０．００５ｍｍ－１を満たし、電池本体１１０の長さＬと電池本体１１０のエネルギーＥは、Ｌ／Ｅ＝０．８ｍｍ・Ｗｈ－１～２．４５ｍｍ・Ｗｈ－１を満たし、本願のいくつかの実施例によれば、電池本体１１０の長さＬと電池本体１１０のエネルギーＥは、Ｌ／Ｅ＝１．６５ｍｍ・Ｗｈ－１～２．４５ｍｍ・Ｗｈ－１を満たす。このように、単電池１００がその長手方向にパック本体２００の対向する両辺を跨ぐことに役立つことにより、動力電池パック１０の航続能力を向上させ、かつ単電池１００の構造強度及び放熱効果を両立させる。
本願のいくつかの他の例では、電池本体１１０の表面積Ｓと電池本体１１０の体積Ｖは、Ｓ／Ｖ＝０．１ｍｍ－１～０．３５ｍｍ－１を満たす。これにより、十分な放熱面積を保証して放熱効果を保証するだけでなく、単電池１００の体積割合を低減することができ、複数の単電池１００の動力電池パック１０での配置のコンパクト化に役立つ。
電池本体１１０の表面積Ｓと電池本体１１０のエネルギーＥは、Ｓ／Ｅ≦１０００ｍｍ・Ｗｈ－１を満たす。このように、単電池１００の表面の放熱面積が十分であり、特に三元又は高ニッケル三元正極材料を採用する場合、電池内部の熱量をタイムリーに伝導することを保証でき、電池の安全に役立つ。また、本願の実施例における単電池１００は、外面が平滑な角型電池であり、一定の構造強度を有し、金属熱伝導性が良好であり、波形により表面積を増加させる電池と比較して、プロセス及び後期の組立の難度が小さい。
本願のいくつかの具体的な実施例では、図５に示すように、単電池１００は、第１の端子１０１及び第２の端子１０２をさらに含む。
第１の端子１０１は、電池本体１１０の長手方向での一端に設けられ、第２の端子１０２は、電池本体１１０の長手方向での他端に設けられる。換言すれば、単電池１００の長手方向は、単電池１００の内部の電流方向であってよく、即ち、単電池１００の内部の電流方向は、矢印Ｂにより示すとおりである。このように、電流方向が単電池１００の長手方向と同じであるため、単電池１００の有効放熱面積がより大きく、放熱効率がより高い。ここで、第１の端子１０１は、単電池１００の正極タブに接続され、第２の端子１０２は、単電池１００の負極タブに接続され、或いは、第１の端子１０１は、単電池１００の負極タブに接続され、第２の端子１０２は、単電池１００の正極タブに接続される。
本願のいくつかの具体例では、図５に示すように、単電池１００は、防爆弁１０３をさらに含む。
防爆弁１０３は、電池本体１１０の長手方向での少なくとも１端に設けられる。単電池１００が故障して膨張すると、その内部は、防爆弁１０３内の反転シートを突き破るのに十分な気圧を有することにより、単電池１００を短絡させ、単電池１００の安全を保証し、単電池１００が爆発することを防止することができる。
当業者であれば理解できるように、防爆弁１０３を設けることは、アルミニウムケース電池だけでなく、パウチ電池にも適用することができ、また、防爆弁１０３は、電池本体１１０の端部以外の他の位置に設けられてよい。
本願のいくつかの具体的な実施例では、電池本体１１０の長手方向での両端にぞれぞれ防爆弁１０３が設けられ、電池本体１１０の両端の防爆弁１０３は、異なる排気通路２２２により排気する。
例えば、図２、図５及び図１１に示すように、単電池１００の第１のビーム２０１に向かう第１の端部に防爆弁１０３が設けられ、第１のビーム２０１の内部に排気通路２２２が設けられ、各単電池１００の防爆弁１０３に対応する第１のビーム２０１での位置にいずれも吸気口２２１が設けられ、吸気口２２１が排気通路２２２に連通し、パック本体２００に排気通路２２２に連通する排気孔が設けられ、及び／又は
単電池１００の第２のビーム２０２に向かう第２の端部に防爆弁１０３が設けられ、第２のビーム２０２の内部に排気通路２２２が設けられ、各単電池１００の防爆弁１０３に対応する第２のビーム２０２での位置にいずれも吸気口２２１が設けられ、吸気口２２１が排気通路２２２に連通し、パック本体２００に排気通路２２２に連通する排気孔が設けられる。
従来技術において、単電池の使用過程において、その内部の気圧がある程度まで上昇すれば、防爆弁が開き、単電池の内部の火炎、煙又はガスが防爆弁を通って排出され、動力電池パックの内部に集まり、タイムリーに排出できなければ、単電池に対して二次的な損傷を与える。本願の実施例では、第１のビーム２０１及び／又は第２のビーム２０２に、単電池１００の防爆弁１０３に対応する吸気口２２１が設けられ、かつ第１のビーム２０１及び／又は第２のビーム２０２の内部に排気通路２２２が設けられるため、単電池１００の内部の気圧が上昇すると、その防爆弁１０３が開き、その内部の火炎、煙又はガスなどが直接的に吸気口２２１を通って第１のビーム２０１及び／又は第２のビーム２０２内の排気通路２２２に入り、かつ排気孔を通って第１のビーム２０１及び／又は第２のビーム２０２から排出され、例えば、排気孔を通って大気中に排出され、このように、該火炎、煙又はガスがパック本体２００の内部に集まらないことにより、火炎、煙又はガスが単電池１００に対して二次的な損傷を与えることを回避する。
また、複数の単電池１００における各単電池１００は、一端が第１のビーム２０１内の排気通路２２２により排気し、他端が第２のビーム２０２内の排気通路２２２により排気し、これにより、単電池１００の両端は異なる通路により排気し、排気距離を増加させ、交差排気を形成することにより、温度を低減することができる。
以下、図面を参照して、本願の実施例に係る電気自動車１を説明し、該電気自動車は、動力電池パックを使用して電気エネルギーを提供することにより、走行を駆動する必要がある商用車、特種車、電動自転車、電動バイク、電動スクーターなどの電気自動車を含んでよい。
図９及び図１０に示すように、本願の実施例に係る電気自動車１は、本願の上記実施例に係る動力電池パック１０を含み、パック本体２００は、電気自動車に一体成形されてもよく、独立して製造される、単電池１００を収容し取り付ける車両用トレイであってもよい。
本願の実施例に係る電気自動車１は、本願の上記実施例に係る動力電池パック１０を利用することにより、電池の占有空間を拡大することなく航続能力を向上させることができる。
本願のいくつかの具体的な実施例では、図９及び図１０に示すように、動力電池パック１０は、電気自動車１の底部に設けられ、パック本体２００は、電気自動車１のシャーシに固定接続される。電気自動車１のシャーシでの取付空間が大きいため、動力電池パック１０を電気自動車１のシャーシに設けることにより、単電池１００の数をできるだけ増加させて、電気自動車１の航続能力を向上させることができる。
本願のいくつかの具体例では、図９及び図１０に示すように、電気自動車１は、電気自動車１の底部に設けられた１つの動力電池パック１０を含み、パック本体２００は、電気自動車１のシャーシに固定接続され、動力電池パック１０は、幅方向が電気自動車１の車体の幅方向、即ち電気自動車１の左右方向に沿うとともに長手方向が電気自動車１の車体の長手方向、即ち電気自動車１の前後方向に沿うように配置される。他の実施例では、電気自動車１は、電気自動車１の底部に設けられた複数の動力電池パック１０を含んでよく、該複数の電池パック１０の形状及び寸法は、同じであっても異なってもよく、各動力電池パック１０は、電気自動車１のシャーシの形状及び寸法に応じて調整でき、複数の動力電池パック１０は、車体の長手方向、即ち前後方向に沿って配列される。
本願のいくつかの具体例では、パック本体２００の幅Ｆと車体の幅Ｗとの比は、５０％≦Ｆ／Ｗ≦８０％を満たす。本願の別のいくつかの実施例では、上記動力電池パックの幅方向での上記電池本体の長さＬと車体の幅Ｗは、４６％≦Ｌ／Ｗ≦７６％を満たす。上記実施例では、車体の幅方向に沿って１つのパック本体２００のみを設けることで実現することができ、パック本体２００が複数である場合、複数のパック本体２００は、車体の長手方向に沿って配列される。一般的には、大部分の車両にとって、車体の幅Ｗが５００ｍｍ～２０００ｍｍ、例えば５００ｍｍ、１６００ｍｍ、１８００ｍｍ、２０００ｍｍであり、車体の長さが５００ｍｍ～５０００ｍｍであり、乗用車にとって、乗用車の幅が一般的に５００ｍｍ～１８００ｍｍであり、車体の長さが５００ｍｍ～４０００ｍｍである。
本願のいくつかの他の実施例では、パック本体２００の幅Ｆは、５００ｍｍ～１５００ｍｍであり、中国特許文献ＣＮ１０７９２５０２８Ａに開示された組電池のケースよりはるかに大きく、ＣＮ１０７９２５０２８Ａのような組電池の電池アレイ４００を収容し、航続能力を保証し、かつ車体の寸法に適合することに役立つ。
本願のいくつかの具体例では、単電池１００は、電池本体１１０を含み、電池本体１１０の長さＬと車体の幅Ｗとの比は、４６％≦Ｌ／Ｗ≦７６％を満たす。本実施形態では、車体の幅方向に沿って１つの単電池１００のみを設けることで実現することができる。他の可能な実施形態では、このような寸法要求を満たす場合、長手方向に複数の電池アレイ４００又は複数の単電池１００を設けることで実現することができる。いくつかの実施例として、電池本体１１０の長さＬは、６００ｍｍ～２５００ｍｍである。
当業者であれば理解できるように、本願のいくつかの他の実施例では、動力電池パック１０は、幅方向が電気自動車１の車体の幅方向に沿うとともに長さ方向が電気自動車１の車体の長手方向に沿うように配置されてよく、該実施例では、パック本体２００の幅Ｆと車体の幅Ｗとの比及び電池本体１１０の長さＬと車体の幅Ｗとの比は、対応して調整される。
本願の実施例に係る単電池１００、動力電池パック１０及び電気自動車１の他の構成及び操作は、当業者にとって既知であるため、ここで詳細に説明しない。
以下、比較例１及び実施例１～３、比較例２及び実施例４～５、比較例３及び実施例６～７により説明し、本願の実施例に係る動力電池パック１０は、単電池１００の配列及び寸法パラメータなどを設計することにより、エネルギー密度などの態様で向上する。
以下の実施例及び比較例では、いずれも電力が７３ｋｗｈのリン酸鉄リチウム電池を例とする。
比較例１及び実施例１～３では、動力電池パックの総体積は、２１３Ｌであり、パック本体の長さ＝１３８０、幅＝１００５、厚さ＝１３であり、トレイ及び上部カバーなどのケースの体積と、内部の電池管理システム及び他の配電モジュールが占める体積との和は、５８Ｌであり、実際に残される、単電池及び／又は幅方向クロスビームｏｒ長手方向クロスビームを収容できる体積は、１５５Ｌである。
比較例１
従来技術における動力電池パック１０′は、図１に示すように、パック本体２００′′内に、２つの幅方向クロスビーム５００′及び１つの長手方向クロスビーム６００′が設けられ、２つの幅方向クロスビーム５００′及び１つの長手方向クロスビーム６００′が、単電池を６つの組電池４００′に仕切っており、各組電池４００′が、いずれも組電池のケースを有する。
実施例１
本願の実施例に係る電池パック１０において、図１２に示すように、単電池１００は、長手方向が動力電池パックの幅方向Ｂに沿うように配置され、複数の単電池１００が動力電池パック１０の長手方向Ａに沿って配列され、パック本体２００は、動力電池パックの幅方向Ｂにおいて２つの単電池１００を収容する。パック本体２００内に、１つの幅方向クロスビーム５００及び１つの長手方向クロスビーム６００が設けられ、幅方向クロスビーム５００は、動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿って延び、複数の単電池１００は、動力電池パック１０の長手方向Ａに沿って配列されて電池アレイを形成し、幅方向クロスビーム５００は、電池アレイを動力電池パック１０の長手方向Ａに沿って２つの部分に分割する。また、複数の単電池１００は、動力電池パックの幅方向Ｂに沿って２列の電池アレイとして配置され、長手方向クロスビーム６００は、隣接する２列の電池アレイの間に位置する。動力電池パック１０の幅方向Ｂの両側に位置するパック本体２００の第１のビーム２０１及び第２のビーム２０２は、単電池１００に支持力を提供し、動力電池パック１０の長手方向Ａの両側に位置するパック本体２００の第３のビーム２０３及び第４のビーム２０４は、隣接する単電池１００に内向きの押圧力を提供する。該動力電池パック１０の電池アレイに端板及び側板が設けられない。
実施例２
本願の実施例に係る動力電池パック１０において、図１３に示すように、単電池１００は、長手方向が動力電池パックの幅方向Ｂに沿うように配置され、複数の単電池１００が動力電池パック１０の長手方向Ａに沿って配列され、パック本体２００は、動力電池パックの幅方向Ｂにおいて１つの単電池１００を収容し、単電池１００は、動力電池パック１０の幅方向Ｂにおいてパック本体２００の一側から他側まで延びる。パック本体２００内に１つの幅方向クロスビーム５００が設けられ、長手方向クロスビーム６００が設けられておらず、幅方向クロスビーム５００は、動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿って延び、複数の単電池１００は、動力電池パック１０の長手方向Ａに沿って配列されて電池アレイを形成し、幅方向クロスビーム５００は、電池アレイを動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿って２つの部分に分割する。動力電池パック１０の幅方向Ｂの両側に位置するパック本体２００の第１のビーム２０１及び第２のビーム２０２は、単電池１００に支持力を提供し、動力電池パック１０の長手方向Ａの両側に位置するパック本体２００の第３のビーム２０３及び第４のビーム２０４は、隣接する単電池１００に内向きの押圧力を提供する。該動力電池パック１０の電池アレイに端板及び側板が設けられない。
実施例３
本願の実施例に係る動力電池パック１０において、図１４に示すように、単電池１００は、長手方向が動力電池パックの幅方向Ｂに沿うように配置され、複数の単電池１００が動力電池パック１０の長手方向Ａに沿って配列され、パック本体２００は、動力電池パックの幅方向Ｂにおいて１つの単電池１００を収容し、単電池１００は、動力電池パック１０の幅方向Ｂにおいてパック本体２００の一側から他側まで延びる。パック本体２００内に幅方向クロスビーム５００及び長手方向クロスビーム６００が設けられていない。動力電池パック１０の幅方向Ｂの両側に位置するパック本体２００の第１のビーム２０１及び第２のビーム２０２は、単電池１００に支持力を提供し、動力電池パック１０の長手方向Ａの両端に位置するパック本体２００の第３のビーム２０３及び第４のビーム２０４は、隣接する単電池１００に内向きの押圧力を提供する。該動力電池パック１０の電池アレイに端板及び側板が設けられない。
当業者であれば、上記比較例１と実施例１～３を比較して分かるように、従来技術における動力電池パック１０′と比較して、本願の実施例に係る動力電池パック１０は、単電池１００の配列、寸法パラメータ及び他の要因の設計により、空間利用率が従来の動力電池パックの制限を打破できることにより、より高いエネルギー密度を実現する。
比較例２及び実施例４～５では、動力電池パックの総体積は、３１０Ｌであり、パック本体の長さ＝１５８０、幅＝１３８０、厚さ＝１３７であり、トレイ及び上部カバーなどのケースの体積と、内部の電池管理システム及び他の配電モジュールが占める体積との和は、８９Ｌであり、実際に残される、単電池及び／又は幅方向クロスビームｏｒ長手方向クロスビームを収容できる体積は、２２１Ｌである。
比較例２
従来技術における動力電池パック１０′は、図１に示すように、パック本体２００′′内に、２つの幅方向クロスビーム５００′及び１つの長手方向クロスビーム６００′が設けられ、２つの幅方向クロスビーム５００′及び１つの長手方向クロスビーム６００′が、単電池を６つの電池モジュール４００′に仕切っており、各組電池４００′が、いずれも側板及び端板を有する。
実施例４
本願の実施例に係る動力電池パック１０において、図１５に示すように、単電池１００は、長手方向が動力電池パックの長手方向Ａに沿うように配置され、複数の単電池１００が動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿って配列され、パック本体２００は、動力電池パックの長手方向Ａにおいて１つの単電池１００を収容し、単電池１００は、動力電池パック１０の長手方向Ａにおいてパック本体２００の一側から他側まで延びる。パック本体２００内に１つの長手方向クロスビーム６００が設けられ、幅方向クロスビーム５００が設けられておらず、長手方向クロスビーム６００は、動力電池パック１０の長手方向Ａに沿って延び、複数の単電池１００は、動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿って配列されて電池アレイを形成し、長手方向クロスビーム６００は、電池アレイを動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿って２つの部分に分割する。動力電池パック１０の長手方向Ａの両端に位置するパック本体２００の第３のビーム２０３及び第４のビーム２０４は、単電池１００に支持力を提供し、動力電池パック１０の幅方向Ｂの両側に位置するパック本体２００の第１のビーム２０１及び第２のビーム２０２は、隣接する単電池１００に内向きの押圧力を提供する。該動力電池パック１０の電池アレイに端板及び側板が設けられない。
実施例５
本願の実施例に係る動力電池パック１０において、図１６に示すように、単電池１００は、長手方向が動力電池パックの長手方向Ａに沿うように配置され、複数の単電池１００が動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿って配列され、パック本体２００は、動力電池パックの長手方向Ａにおいて１つの単電池１００を収容し、単電池１００は、動力電池パック１０の長手方向Ａにおいてパック本体２００の一側から他側まで延びる。パック本体２００内に幅方向クロスビーム５００及び長手方向クロスビーム６００が設けられていない。動力電池パック１０の長手方向Ａの両端に位置するパック本体２００の第３のビーム２０３及び第４のビーム２０４は、単電池１００に支持力を提供し、動力電池パック１０の幅方向Ｂの両側に位置するパック本体２００の第１のビーム２０１及び第２のビーム２０２は、隣接する単電池１００に内向きの押圧力を提供する。該動力電池パック１０の電池アレイに端板及び側板が設けられない。
比較例３及び実施例６では、動力電池パックの総体積は、４１４Ｌであり、パック本体の長さ＝２１３０、幅＝１３８０、厚さ＝１３７であり、トレイ及び上部カバーなどのケースの体積と、内部の電池管理システム及び他の配電モジュールが占める体積との和は、５８Ｌであり、実際に残される、単電池及び／又は幅方向クロスビームｏｒ長手方向クロスビームを収容できる体積は、３１２Ｌである。
実施例７では、動力電池パックの総体積は、５０８Ｌであり、パック本体の長さ＝２６３０、幅＝１３８０、厚さ＝１３７であり、トレイ及び上部カバーなどのケースの体積と、内部の電池管理システム及び他の配電モジュールが占める体積との和は、１１９Ｌであり、実際に残される、単電池及び／又は幅方向クロスビームｏｒ長手方向クロスビームを収容できる体積は、３８９Ｌである。
比較例３
従来技術における動力電池パック１０′は、図１に示すように、パック本体２００′′内に、２つの幅方向クロスビーム５００′及び１つの長手方向クロスビーム６００′が設けられ、２つの幅方向クロスビーム５００′及び１つの長手方向クロスビーム６００′が、単電池を６つの組電池４００′に仕切っており、各組電池４００′が、いずれも組電池のケースを有する。
実施例６及び実施例７
本願の実施例に係る動力電池パック１０において、図１６に示すように、単電池１００は、長手方向が動力電池パックの長手方向Ａに沿うように配置され、複数の単電池１００が動力電池パック１０の幅方向Ｂに沿って配列され、パック本体２００は、動力電池パックの長手方向Ａにおいて１つの単電池１００を収容し、単電池１００は、動力電池パック１０の長手方向Ａにおいてパック本体２００の一側から他側まで延びる。パック本体２００内に幅方向クロスビーム５００及び長手方向クロスビーム６００が設けられていない。動力電池パック１０の長手方向Ａの両端に位置するパック本体２００の第３のビーム２０３及び第４のビーム２０４は、単電池１００に支持力を提供し、動力電池パック１０の幅方向Ｂの両側に位置するパック本体２００の第１のビーム２０１及び第２のビーム２０２は、隣接する単電池１００に内向きの押圧力を提供する。該動力電池パック１０の電池アレイに端板及び側板が設けられない。
実施例１～７と比較例１～３の具体的なパラメータを表１に示す。
表１
Figure 0007498717000001
当業者であれば、上記比較例１と実施例１～３を比較して分かるように、従来技術における動力電池パック１０′と比較して、本願の実施例に係る動力電池パック１０は、単電池１００の配列、寸法パラメータ及び他の要因の設計により、空間利用率が従来の動力電池パックの制限を打破できることにより、より高いエネルギー密度を実現する。
当業者であれば、上記比較例２と実施例４～５、比較例３と実施例６～７を比較して分かるように、本願の実施例に係る動力電池パック１０は、単電池１００の配列、寸法パラメータ及び他の要因の設計により、空間利用率が従来の動力電池パックの制限を打破できることにより、より高いエネルギー密度を実現する。また、このようなエネルギー密度の向上は、動力電池パックの全体積の上昇に伴って拡大され、即ち、動力電池パックの体積が大きいほど、本願の実施例の技術手段によるエネルギー密度の向上効果が顕著となる。
本明細書の説明において、用語「具体的な実施例」、「具体例」などを参照する説明は、該実施例又は例を組み合わせて説明された具体的な特徴、構造、材料又は特性が本願の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語の例示的な表現は、必ずしも同一の実施例又は例に限定されるものではない。
本願の実施例を例示し説明したが、当業者であれば理解できるように、本願の原則及び主旨から逸脱しない場合、これらの実施例に対して、様々な変更、修正、置換及び変形を行うことができ、本願の範囲は、特許請求の範囲及びその等価範囲で限定される

Claims (33)

  1. 動力電池パックであって、
    内部に収容空間が画定されたパック本体であって、前記パック本体は、少なくとも１つの中間クロスビームを備え、前記収容空間が前記中間クロスビームによって少なくとも２つの収容チャンバーに分割されるパック本体と、
    複数の収容チャンバー内に配列された複数の単電池であって、各収容チャンバー内に少なくとも１つの単電池が整列されて、電池アレイを構成する複数の単電池と、
    を含み、
    前記パック本体は、前記収容空間の両側に対向して設けられた第１のサイドビーム及び第２のサイドビームを含み、単電池は、長手方向において、第１の端部及び第２の端部を有し、複数の単電池は、複数の配列方式のうちの少なくとも１つの配列方式で配列されており、
    前記複数の配列方式とは、
    第１の端部は、第１のサイドビームに支持され、第２の端部は、中間クロスビームに支持され、単電池の全荷重は、前記第１のサイドビーム及び前記中間クロスビームに支持される配列方式、
    第２の端部は、第１のサイドビームに支持され、第１の端部は、中間クロスビームに支持され、単電池の全荷重は、前記第１のサイドビーム及び前記中間クロスビームに支持される配列方式、
    パック本体は、少なくとも２つの中間クロスビームを備え、第１の端部と第２の端部は、隣接する２つの中間クロスビームによって支持され、単電池の全荷重は、前記隣接する２つの中間クロスビームに支持される配列方式、
    第１の端部は、中間クロスビームに支持され、第２の端部は、第２のサイドビームに支持され、単電池の全荷重は、前記中間クロスビーム及び前記第２のサイドビームに支持される配列方式、または、
    第２の端部は、中間クロスビームに支持され、第１の端部は、第２のサイドビームに支持され、単電池の全荷重は、前記中間クロスビーム及び前記第２のサイドビームに支持される配列方式である、
    動力電池パック。
  2. 前記中間クロスビームは、前記動力電池パックの幅方向に沿って延びる幅方向クロスビームであり、前記収容チャンバーの、動力電池パックの長手方向に沿った両側を、第１側、第２側としたとき、前記収容チャンバー内の少なくとも１の単電池は、動力電池パックの長手方向に沿って、対応する収容チャンバーの第１側から第２側まで連続して延びている、
    請求項１に記載の動力電池パック。
  3. 単電池の長手方向は、前記動力電池パックの長手方向に沿うように配置され、複数の単電池は、前記動力電池パックの幅方向に沿って配列され、前記動力電池パックの長手方向において、各収容チャンバーは、１つの単電池のみを収容する、
    請求項２に記載の動力電池パック。
  4. 単電池の長手方向は、前記動力電池パックの長手方向に沿うように配置され、複数の単電池は、前記動力電池パックの幅方向に沿って配列され、前記動力電池パックの長手方向において、単電池の一端とそれに隣接する収容チャンバーの側壁との間の最近接距離は、Ｌ１であり、単電池の他端とそれに隣接する収容チャンバーの側壁との間の最近接距離は、Ｌ２であり、単電池の長さＬ０としたとき、
    Ｌ１＋Ｌ２＜Ｌ０
    を満たす、
    請求項２に記載の動力電池パック。
  5. 前記パック本体内には、前記動力電池パックの高さ方向に沿って少なくとも２層の電池アレイが含まれる、
    請求項１に記載の動力電池パック。
  6. 前記第１のサイドビームは、第１のビームであり、前記第２のサイドビームは、第２のビームであり、前記第１のビーム及び第２のビームは、いずれも動力電池パックの長手方向に沿って延び、前記中間クロスビームは、前記動力電池パックの長手方向に沿って延びる長手方向クロスビームである、
    請求項１に記載の動力電池パック。
  7. 前記パック本体は、底板と、動力電池パックの長手方向に沿って収容空間の両側に位置する第３のビーム及び第４のビームとを含み、前記第３のビーム及び第４のビームは、いずれも前記動力電池パックの幅方向に沿って延び、前記第３のビーム、第４のビーム、第１のビーム及び第２のビームは、共に固定されて矩形枠を形成し、前記矩形枠と前記底板は、収容空間を画定し、前記第３のビームと第４のビームは、それぞれ自体に隣接する単電池に内向きの押圧力を提供する、
    請求項６に記載の動力電池パック。
  8. 前記矩形枠と底板は、車両用トレイを形成し、前記第１のビームと第２のビームのそれぞれに、動力電池パックを車両に取り付ける吊り金具が設けられている、
    請求項７に記載の動力電池パック。
  9. 前記吊り金具には、パック本体の車両への取付のための取付孔が設けられている、
    請求項８に記載の動力電池パック。
  10. 前記中間クロスビームは、前記動力電池パックの長手方向に沿って延びる長手方向クロスビームであり、前記収容チャンバーの、動力電池パックの幅方向に沿った両側を、第３側、第４側としたとき、前記収容チャンバー内の少なくとも１つの単電池は、動力電池パックの幅方向に沿って収容チャンバーの第３側から第４側まで連続して延びている、
    請求項１に記載の動力電池パック。
  11. 単電池の長手方向は、前記動力電池パックの幅方向に沿うように配置され、複数の単電池は、前記動力電池パックの長手方向に沿って配列され、各収容チャンバーに、前記動力電池パックの幅方向に１つの単電池のみが収容されている、
    請求項１０に記載の動力電池パック。
  12. 単電池の長手方向は、前記動力電池パックの幅方向に沿うように配置され、複数の単電池は、前記動力電池パックの長手方向に沿って配列され、
    前記動力電池パックの幅方向において、単電池の一端とそれに隣接する収容チャンバーの側壁との間の最近接距離は、Ｌ３であり、単電池の他端とそれに隣接する収容チャンバーの側壁との間の最近接距離は、Ｌ４であり、単電池の長さＬ０としたとき、
    Ｌ３＋Ｌ４＜Ｌ０
    を満たす、
    請求項１０に記載の動力電池パック。
  13. 前記パック本体内には、前記動力電池パックの高さ方向に沿って少なくとも２層の電池アレイが含まれる、
    請求項１０に記載の動力電池パック。
  14. 前記第１のサイドビームは、第３のビームであり、前記第２のサイドビームは、第４のビームであり、前記第３のビーム及び前記第４のビームは、いずれも動力電池パックの幅方向に沿って延び、前記中間クロスビームは、前記動力電池パックの幅方向に沿って延びる幅方向クロスビームである、
    請求項１に記載の動力電池パック。
  15. 前記パック本体は、底板と、動力電池パックの幅方向に沿って収容空間の両側に位置する第１のビーム及び第２のビームとを含み、前記第１のビーム及び前記第２のビームは、いずれも前記動力電池パックの長手方向に沿って延び、前記第３のビーム、第４のビーム、第１のビーム及び第２のビームは、共に固定されて矩形枠を形成し、前記矩形枠と前記底板は、収容空間を画定し、前記第１のビームと第２のビームは、それぞれ、それに隣接する単電池に内向きの押圧力を提供する、
    請求項１４に記載の動力電池パック。
  16. 前記矩形枠と前記底板は、車両用トレイを形成し、前記第３のビームと前記第４のビームのそれぞれに、動力電池パックを車両に取り付ける吊り金具が設けられる、
    請求項１５に記載の動力電池パック。
  17. 前記吊り金具には、パック本体の車両への取付のための取付孔が設けられる、
    請求項１６に記載の動力電池パック。
  18. 複数の単電池の体積の和Ｖ１と動力電池パックの体積Ｖ２は、
    Ｖ１／Ｖ２≧５５％
    を満たす、
    請求項１に記載の動力電池パック。
  19. Ｖ１／Ｖ２≧６０％
    である、
    請求項１８に記載の動力電池パック。
  20. 複数の単電池の体積の和Ｖ１と収容空間の容積Ｖ０は、
    ８１％≦Ｖ１／Ｖ０≦９７％
    を満たす、
    請求項１に記載の動力電池パック。
  21. 前記収容空間は、底面を有し、複数の単電池の前記底面への正射影の面積の和Ｓ１と前記底面の面積Ｓ０は、
    ７２％≦Ｓ１／Ｓ０≦８８％
    を満たす、
    請求項１に記載の動力電池パック。
  22. さらに、電池管理システム、および、電池熱管理システムの少なくとも１つを含む、
    請求項１～２１のいずれか一項に記載の動力電池パック。
  23. 前記パック本体は、電気自動車に一体的に形成される、
    請求項１～２１のいずれか一項に記載の動力電池パック。
  24. 単電池は、電池本体を含み、前記電池本体は、長さＬ、幅Ｈ及び厚さＤを有し、前記電池本体の長さＬは、幅Ｈより大きく、前記電池本体の幅Ｈは、厚さＤより大きく、前記電池本体の長さＬと幅Ｈは、
    Ｌ／Ｈ＝４～２１
    を満たす、
    請求項１～２１のいずれか一項に記載の動力電池パック。
  25. 単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の長さＬと前記電池本体の厚さＤは、
    Ｌ／Ｄ＝２３～２０８
    を満たす、
    請求項１～２１のいずれか一項に記載の動力電池パック。
  26. 単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の長さＬと前記電池本体の体積Ｖは、
    Ｌ／Ｖ＝０．０００５ｍｍ－２～０．００２ｍｍ－２
    を満たす、
    請求項１～２１のいずれか一項に記載の動力電池パック。
  27. 前記単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の幅Ｈと前記電池本体の体積Ｖは、Ｈ／Ｖ＝０．０００１ｍｍ－２～０．０００１５ｍｍ－２を満たすことを特徴とする、請求項１～２１のいずれか一項に記載の動力電池パック。
  28. 単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の厚さＤと前記電池本体の体積Ｖは、
    Ｄ／Ｖ＝０．０００００６５ｍｍ－２～０．００００２ｍｍ－２
    を満たす、
    請求項１～２１のいずれか一項に記載の動力電池パック。
  29. 単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の長さＬと前記電池本体の表面積Ｓは、
    Ｌ／Ｓ＝０．００２ｍｍ－１～０．００５ｍｍ－１
    を満たす、
    請求項１～２１のいずれか一項に記載の動力電池パック。
  30. 単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の表面積Ｓと前記電池本体の体積Ｖは、
    Ｓ／Ｖ＝０．１ｍｍ－１～０．３５ｍｍ－１
    を満たす、
    請求項１～２１のいずれか一項に記載の動力電池パック。
  31. 単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の長さＬは、７００ｍｍ～２５００ｍｍである、
    請求項１～２１のいずれか一項に記載の動力電池パック。
  32. 単電池は、アルミニウムケース角型電池であり、電池本体及び防爆弁を含み、前記防爆弁が前記電池本体の長手方向に沿う前記電池本体の少なくとも１端に設けられる、
    請求項１～２１のいずれか一項に記載の動力電池パック。
  33. 単電池は、電池本体を含み、前記電池本体の長手方向に沿う前記電池本体の両端にそれぞれ防爆弁が設けられ、前記電池本体の両端の前記防爆弁は、異なる排気通路により排気する、
    請求項１～２１のいずれか一項に記載の動力電池パック。
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