电池包和电动汽车

文档序号:244148 发布日期:2021-11-12 浏览:5次 >En<

阅读说明:本技术 电池包和电动汽车 (Battery pack and electric automobile ) 是由 张永明 李志鑫 丁勋峰 陆文浩 谭晶 于 2020-04-26 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种电池包,包括托盘、外侧挡板和行间挡板,外侧挡板安装至托盘且包围形成容置空间,行间挡板收容在容置空间内且安装至托盘,行间挡板将容置空间分隔为至少两行子空间,各子空间用于收容排列一行的电芯,行间挡板远离托盘的一端为顶端,顶端设有电芯限位结构,电芯限位结构压覆于电芯的上端面。本申请的电池包由可拆卸的托盘、外侧挡板以及带有电芯限位结构的行间挡板,在保证电芯固定安装的同时,避免了焊接、胶粘等连接方式,便于电池包的安装和拆卸。(The invention discloses a battery pack which comprises a tray, an outer side baffle and an inter-row baffle, wherein the outer side baffle is installed on the tray and surrounds the tray to form an accommodating space, the inter-row baffle is accommodated in the accommodating space and installed on the tray, the accommodating space is divided into at least two sub-spaces by the inter-row baffle, each sub-space is used for accommodating and arranging a row of battery cells, one end of the inter-row baffle, which is far away from the tray, is a top end, the top end is provided with a battery cell limiting structure, and the battery cell limiting structure is pressed on the upper end face of each battery cell. The battery package of this application is by detachable tray, outside baffle and have electric core limit structure&#39;s the inter-row baffle, when guaranteeing electric core fixed mounting, has avoided connection mode such as welding, sticky, the installation and the dismantlement of the battery package of being convenient for.)

电池包和电动汽车

技术领域

本发明涉及电动汽车领域,特别涉及电池包、电池模组及电动汽车。

背景技术

传统的电池包采用的是电芯-模组-电池包的层级方式,电芯组成模组,然后再将模组安装到托盘上,从而组成电池包。通常电芯和围设在其周围的侧板之间通过结构胶粘接固定,侧板和侧板之间通过焊接固定,从而组成电池模组。从装配顺序上,电芯组成模组,再将模组装配成电池包,装配效率低;从成本角度上,模组装配需要用到端板、侧板等部件,还有焊接工艺等,无法起到降本增效的效果;从市场角度上,电芯组成的电池模组是通过焊接、粘接固定的,无法拆卸,这对电池包的产线返修、售后维修造成极大困难,浪费成本。更重要的是,此种模组很不利于电池的回收和梯次应用,将会失去广阔的电池梯次应用市场。

发明内容

本申请的目的在于,提供一种便于拆卸的电池包,通过托盘、外侧挡板以及带有电芯限位结构的行间挡板,在保证电芯固定安装的同时,避免了焊接、胶粘等不可拆卸的连接方式。

一方面,本申请提供一种电池包,包括托盘、外侧挡板和行间挡板,所述外侧挡板安装至所述托盘且包围形成容置空间,所述行间挡板收容在所述容置空间内且可拆卸的安装至所述托盘,所述行间挡板将所述容置空间分隔为至少两行子空间,各所述子空间用于收容排列一行的电芯,所述行间挡板远离所述托盘的一端为顶端,所述顶端设有电芯限位结构,所述电芯限位结构压覆于所述电芯的上端面。实施例中的托盘、外侧挡板和行间挡板形成可以收容多行电芯的子空间,这样设计的优势一方面,在沿着电芯高度方向上,行间挡板的电芯限位结构与托盘共同对电芯进行限位固定;另一方面行间挡板与托盘属于可拆卸安装,当需要对部分电芯进行更换时,只需要将对应的行间挡板拆卸,然后替换掉有问题的电芯即可。如果采用传统的电池模组技术,由于焊接等连接工艺的存在,问题电芯和完好电芯形成一个不可拆分的整体,需要对问题电芯进行更换时就必须对整个电池模组进行更换,极大地增加了制作成本和返修成本。

在一种实施例中,所述电芯限位结构从所述顶端向所述子空间内部方向延伸形成。从所述顶端向所述子空间内部方向延伸的电芯限位结构与托盘配合,避免了电芯在其高度方向上的变化,当需要进行电芯更换时只需要将行间挡板拆卸掉,让电芯限位结构不再压覆于电芯的上端面即可。

在一种实施例中,所述顶端的端面设有安装凹槽,所述安装凹槽的槽底面开设通孔,所述托盘上开设有与所述通孔对应的螺纹孔,用于所述行间挡板与所述托盘的固定连接。安装凹槽的设计在于减少通孔的深度,提高拆卸效率。实施例中,通孔的设计在于与托盘的螺纹孔对接,便于螺栓旋紧安装,如果不开设安装凹槽,则通孔就需要贯穿整个行间挡板的高度,导致通孔的孔深增长,会对螺栓安装带来明显的不便。

在一种实施例中,所述托盘包括与所述行间挡板相对设置的限位梁,所述行间挡板的底端端面与所述限位梁的梁端面对接,所述螺纹孔开设在所述梁端面上。限位梁是从托盘盘面沿着电芯高度方向延伸的凸起结构,该凸起结构与行间挡板形成对接。限位梁的作用包括三个方面:第一方面,作为托盘盘面沿着电芯高度方向延伸的凸起结构,限位梁对电芯沿着电芯长度方向进行了限位,便于电芯安装的成行分布;第二方面,限位梁作为凸起结构,起到了腹板的作用,增加了整个托盘的强度;第三方面,由于电芯的高度是固定不变的,限位梁具有一定的凸起高度,螺纹孔是开设在梁端面上,这就进一步降低了对螺栓长度的要求,同时也给与了螺栓末端的安装预留量,如果没有限位梁,则螺纹孔必然是开设在托盘盘面上,而对于螺栓连接而言,其末端端必须有足够的长度旋入螺纹孔,这就要求托盘的厚度大于旋入的螺纹长度,变相的增加了托盘厚度的需求。

在一种实施例中,所述电芯和所述托盘之间设有冷液板,所述冷液板上开设有与所述限位梁对应的限位通孔,用于所述冷液板的固定安装。液冷板的作用在于对电芯进行降温,由于液冷板设在电芯和托盘之间,为了便于限位梁和限位挡板的对接,液冷板上开设与限位梁对应的限位通孔,在液冷板的安装过程中,只需要将限位梁穿设限位通孔即可。

在一种实施例中,所述冷液板包括主管道和与所述主管道连通的支管道,所述主管道的延伸方向垂直于所述行间挡板的延伸方向,所述支管道的延伸方向与所述行间挡板的延伸方向重合。由于电池包内的多个电芯按照宽度方向分成多行,为了让液冷板中的冷液剂流过所有的电芯,则冷液板的管道分为两种,一种是垂直于行间挡板延伸方向延伸的主管道,一种是沿行间挡板延伸方向延伸的支管道,两种管道就可以流经所有的电芯,同时形成液流回路。

在一种实施例中,所述主管道设于所述冷液板沿所述长度方向延伸的中心轴线重合,所述主管道垂直于所述限位通孔并将所述限位通孔分割为两个分限位通孔,与所述限位通孔对应的所述限位梁也被等分两条分限位梁,当所述冷液板安装于所述托盘时,所述分限位梁对称分布在所述主管道的两侧。为了便于冷却液最快的回流降温,主管道优选的设置在冷液板沿电芯长度方向延伸的中心轴线重合,这样与其连通的分管道就可以对称分布在主管道的两侧,从而便于分管道流经每一个电芯。实施例在考虑到主管道与中心轴线重合、限位通孔垂直于主管道的同时,选择将限位通孔分割为两个关于主管道对称的分限位通孔,对应的限位梁从中间被等分成两条分限位梁,两条分限位梁分别穿设两个关于主管道对称的分限位通孔,然后与限位挡板形成对接。

在一种实施例中,外侧挡板包括平行于所述行间挡板的第一挡板和垂直于所述行间挡板的第二挡板,每一行的所述电芯与所述第二挡板之间设有压力探测结构。在每一行的电芯和第二挡板之间设置压力探测结构,压力探测结构能够实时探测电芯的热膨胀情况,并反馈液冷系统以调节冷却功率。

在一个实施例中,所述压力探测结构包括中间夹设压力探测器的两块压力板,两块所述压力板分别与所述电芯和所述第二挡板贴合。压力探测结构的两块压力板一块与电芯贴合,一块与第二挡板贴合,当电芯发生膨胀时,两块压力板之间的距离就会变化,此时设置在两个压力板之间的压力探测器就会检测到,从而对电芯进行实时监测。

另一方面,本申请提供一种电动汽车,包括上述的电池包。安装有上述电池包的电动汽车其在使用过程出现电芯膨胀问题后,只需要更换问题电芯即可,不用调换整个电池模组,同时返修的速度变快,维修成本降低。

本申请实施例中电池包,通过托盘、外侧挡板以及带有电芯限位结构的行间挡板的结构设计,确保了电芯的固定,同时这种可拆卸的安装避免了焊接、胶粘等连接方式,降低了产品的生产、返修成本。

附图说明

图1是本发明一个实施例中电池包的结构示意图;

图2是本发明一个实施例中电池包的爆炸图;

图3是本发明一个实施例中行间挡板的结构示意图;

图4是图1中以A-A为剖切线的剖视图;

图5是本发明一个实施例中托盘和冷液板的安装示意图;

图6是本发明一个实施例中压力检测结构的安装示意图;

图7是本发明一个实施例中压力检测结构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图,对本申请的具体实施方式进行清楚地描述。

请一并参阅图1和图2,图1是本申请实施例提供的一种电池包的结构示意图,图2是本申请实施例提供的一种电池包的爆炸图。需要说明的是,为了便于对图中部件的描述,这里对图中方向进行限定:第一方向X为行间挡板40的延伸方向,第二方向Y垂直于行间挡板40的延伸方向,第三方向Z为电芯30的高度方向。

电池包100包括托盘10、外侧挡板20和行间挡板40,外侧挡板20安装至托盘10且包围形成容置空间,行间挡板40收容在容置空间内且可拆卸的安装至托盘10,行间挡板40将容置空间分隔为至少两行子空间,各子空间用于收容排列一行的电芯30,行间挡板40远离托盘10的一端设有电芯限位结构41,电芯限位结构41压覆于电芯30的上端面31。实施例中的外侧挡板20可拆卸连接的围设在托盘10的盘面上,从而形成一个放置电芯30的容置空间,外侧挡板20形成对电芯30在第一方向X和第二方向Y上的限位,托盘10为电芯30提供了第三方向Z的托举力。

不同于传统的电池包设计,实施例中的电池包100是由多个电芯30直接组装而成。实施例中行间挡板40将容置空间分隔为至少两行子空间,各子空间用于收容排列一行的电芯30。对于排成一行的多个电芯30而言,其在第一方向X上受到外侧挡板20的限制;其在第二方向Y上受到行间挡板40的限制;如图4所示,由于行间挡板40远离托盘10的一端设有电芯限位结构41,该电芯限位结构41形成对电芯30上端面31的压覆,这样电芯限位结构41和托盘10就在第三方向Z上对电芯30进行了限制。这样电芯30就因为托盘10、外侧挡板20以及带有电芯限位结构41的行间挡板40被安装限位,而外侧挡板20和行间挡板40都是可拆卸的与托盘10进行连接安装。当电池包100中有电芯30出现问题时,只需要将压覆在有问题的电芯30上的行间挡板40拆掉,即可解除对有问题的电芯30的限制。如果采用传统的电池模组技术,由于焊接等连接工艺的存在,有问题的电芯和完好电芯形成一个不可拆分的整体,需要对问题电芯进行更换时就必须对整个电池模组进行更换,极大地增加了制作成本和返修成本。本申请的设计则避免了传统电池包对电池模组(多个电芯构成)的更换,同时由于整个电池包100是可拆卸连接,电芯30的更换更为简便,提升维修效率,降低成本。

在一个可选的实施例中,如图3和图4所示,电芯限位结构41从行间挡板40的顶端向子空间内部方向延伸形成,电芯限位结构41和托盘10对所述电芯30限位。从行间挡板40顶端沿着第二方向Y延伸的电芯限位结构41与托盘10配合,避免了电芯30在其第三方向Z上的变化。当需要进行电芯30更换时,只需要将压覆在电芯30上端面31上的行间挡板40拆卸掉,即解除了电芯限位结构41对电芯30在其第三方向Z上的限制。

实施例中,行间挡板40通过螺栓可拆卸的安装在托盘10上。具体的,行间挡板40顶端的端面42设有安装凹槽43,安装凹槽43的槽底面44开设通孔44,托盘10上开设有与通孔44对应的螺纹孔12,通过螺栓将行间挡板40与托盘10连接。安装凹槽43的设计在于减少通孔44的深度,提高拆卸效率。如果行间挡板40顶端的端面42没有设安装凹槽43,则螺栓作为连接行间挡板40与托盘10的部件,其螺纹长度必然要大于通孔44的深度,这样螺栓的长度就被增大,在拆卸过程中必然导致效率低下。同时设计安装凹槽43也为螺栓的螺帽提供了收容空间,如果没有安装凹槽43,则螺栓的螺帽必然是凸出于行间挡板40顶端的端面42,使其裸露在产品外部,容易受到碰撞或者腐蚀。

具体的,托盘10包括与行间挡板40相对设置的限位梁11,行间挡板40的底端端面47与限位梁11的梁端面111对接,螺纹孔12开设在梁端面111上。限位梁11是从托盘10盘面沿着电芯30第三方向Z延伸的凸起结构,该凸起结构与行间挡板40形成对接。限位梁11的作用包括三个方面:第一方面,作为托盘10盘面沿着电芯30第三方向Z延伸的凸起结构,限位梁11对电芯30沿着电芯长度Y方向进行了限位,便于电芯30安装的成行分布;第二方面,限位梁11作为凸起结构,起到了腹板的作用,增加了整个托盘10的强度;第三方面,由于电芯10的高度是固定不变的,限位梁11具有一定的凸起高度,螺纹孔12是开设在梁端面111上,这就进一步降低了对螺栓长度的要求,同时也给与了螺栓末端的安装预留量,如果没有限位梁11,则螺纹孔12则开设在托盘10盘面上,而对于螺栓连接而言,其末端必须有足够的长度旋入螺纹孔12,这就要求托盘10的厚度大于旋入的螺纹长度,变相的增加了托盘10厚度的需求。

在一个可选的实施例中,如图3和图5所示,电芯30和托盘10之间设有冷液板50,冷液板50上开设有与限位梁11对应的限位通孔51,用于冷液板50的固定安装。液冷板50的作用在于对电芯30进行降温,由于液冷板50设在电芯30和托盘10之间,为了便于限位梁11和限位挡板40的对接,液冷板50上开设与限位梁11对应的限位通孔51,在液冷板50的安装过程中,只需要将限位梁11穿设限位通孔51即可。

在实际的制作过程中,冷液板50包括主管道(图中未示出)和与主管道连通的支管道(图中未示出),主管道沿第二方向Y延伸,支管道沿第一方向X延伸。由于电池包100内的多个电芯30按照第一方向X分成成多行,为了让液冷板50中的冷液剂流过所有的电芯30,则冷液板50的管道分为两种,一种是沿第二方向Y延伸的主管道,一种是沿第一方向X延伸的支管道,通过这两种管道,冷却液就可以流经所有的电芯,实现对所有电芯30的降温。

具体的,如图5所示,主管道设于冷液板50沿第二方向Y延伸的中心轴线B重合,主管道垂直于限位通孔51并将限位通孔51分割为两个分限位通孔,与限位通孔51对应的限位梁11也被等分两条分限位梁,当冷液板50安装于托盘10时,分限位梁对称分布在主管道(中心轴线B)的两侧。为了便于冷却液最快的回流降温,主管道优选的设置与冷液板50沿第二方向Y延伸的中心轴线B重合,这样分管道就可以对称分布在主管道的两侧,从而便于分管道流经每一个电芯30。实施例在考虑到主管道与中心轴线B重合、限位通孔51垂直于主管道的同时,选择将限位通孔51分割为两个关于主管道(中心轴线B)对称的分限位通孔,对应的限位梁11从中间被等分成两条分限位梁,两条分限位梁分别穿设两个关于主管道(中心轴线B)对称的分限位通孔,然后与限位挡板40形成对接。

在一个可选的实施例中,如图2和图6所示,电池包100的外侧挡板20包括平行于行间挡板40的第一挡板21和垂直于行间挡板40的第二挡板22,每一行的电芯30与第二挡板22之间设有压力探测结构60。第一挡板21和第二挡板22通过托盘10上的安装孔13可拆卸安装与托盘10上,在每一行的电芯30和第二挡板22之间设置压力探测结构60,用于检测每一行的电芯30是否发生膨胀,当其中一个电芯30因充放电发生膨胀时,压力探测结构30会检测到压力异常,此时只需要将该行电芯30对应的限位挡板40拆卸掉,对应更换掉问题电芯30即可。

具体的,请一并参阅图7,压力探测结构60包括中间夹设压力探测器62的两块压力板61,两块压力板61分别与电芯30和第二挡板22贴合。压力探测结构60的两块压力板61一块与电芯30贴合,一块与第二挡板22贴合,当电芯30发生膨胀时,两块压力板61之间的距离就会变化,此时设置在两个压力板61之间的压力探测器62就会检测到,从而对电芯30进行实时监测。实施例中,压力探测结构60能够实时探测电芯30的热膨胀情况,并反馈液冷系统,通过对冷液板50中冷却液的流速进行控制,来调节冷却功率。

本申请还提供一种电动汽车,包括上述的电池包100。安装有上述电池包100的电动汽车其在使用过程出现电芯30膨胀问题后,只需要更换问题电芯即可,不用调换整个电池包100;同时,电池包100由可拆卸连接的托盘10、外侧挡板20、行间挡板40组合而成,形成对电芯30的固定安装,这种可拆卸的方式其安装和拆卸过程更为方便,制造和维修的成本也会更低。

以上仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

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