電池包
背景介紹:
在相關(guān)技術(shù)中,車輛的電池包在采用雙層電池模組布置后,存在充電時電池發(fā)熱、和在自然條件下的溫度過高,會導(dǎo)致電池包發(fā)生熱失控從而引起車輛起火的問題,故需要對電池包進(jìn)行重新設(shè)計。
奇瑞發(fā)明專利CN 116526024 A提供了一種電池包,其主要包括外殼、分隔件和冷卻支撐件。該方案電池包的上層電池模組和下層電池模組通過冷卻支撐件間隔開,冷卻支撐件在對上層電池模組進(jìn)行支撐的同時還能對上層電池模組和下層電池模組進(jìn)行冷卻,從而降低電池包熱失控的風(fēng)險。
電池包組成及特點:?
電池包包括外殼、分隔件和冷卻支撐件。外殼內(nèi)形成有安裝腔,分隔件安裝于安裝腔內(nèi),且分隔件將安裝腔分隔為多個子安裝腔。上層電池模組和下層電池模組均位于子安裝腔內(nèi),上層電池模組位于下層電池模組的上方且與下層電池模組間隔開分布,冷卻支撐件與分隔件相連且朝向子安裝腔內(nèi)延伸,其中在子安裝腔的高度方向上,冷卻支撐件的兩側(cè)分別與上層電池模組和下層電池模組相抵。
分隔件在安裝于外殼的安裝腔內(nèi)后,能夠?qū)惭b腔分隔為多個子安裝腔,上層電池模組和下層電池模組均設(shè)置在子安裝腔內(nèi),且上層電池模組位于下層電池模組的上方,而冷卻支撐件設(shè)置在上層電池模組和下層電池模組之間,這樣冷卻支撐件在被分隔件固定后能對上層電池模組起到支撐作用,同時還能夠?qū)ι蠈与姵啬=M和下層電池模組進(jìn)行散熱,從而降低電池包熱失控的風(fēng)險。?

分隔件設(shè)有插接槽,冷卻支撐件構(gòu)造為液冷板,液冷板插接于插接槽。由此,分隔件上設(shè)有的插接槽能夠容納冷卻支撐件,這樣冷卻支撐件在構(gòu)造為液冷板并直接插接在插接槽上,這樣液冷板與上層電池模組和下層電池模組能夠接觸的面積更大,從而提高冷卻效果。同時液冷板能夠提高上層電池模組的穩(wěn)定性,且由于液冷板集成在分隔件上,這樣提高了空間利用率,有利于電池包的小型化設(shè)計。
安裝腔的內(nèi)壁包括相對設(shè)置的兩個第一側(cè)壁和相對設(shè)置的兩個第二側(cè)壁,分隔件包括橫梁和縱梁,橫梁的長度方向的兩端分別與兩個第一側(cè)壁相抵,縱梁的一端連接于橫梁且另一端與一個第二側(cè)壁相抵。橫梁、縱梁和安裝腔的內(nèi)壁之間限定出子安裝腔。由此分隔件的橫梁和縱梁安裝于安裝腔中,從而限定出多個子安裝腔,這樣為上層電池模組和下層電池模組提供了安裝空間,電池模組設(shè)置在不同的子安裝腔中后,位于不同子安裝腔中的電池模組互不影響從而提高電池包的安全性。

橫梁包括第一橫梁和第二橫梁,在縱梁的延伸方向上,第一橫梁和第二橫梁平行間隔開。需要說明的是,第一橫梁、第二橫梁和縱梁構(gòu)成了類似土字形的結(jié)構(gòu),這樣分隔件上形成的插接槽在安裝冷卻支撐件時,能夠?qū)鋮s支撐件起到良好的固定效果,從而使冷卻支撐件能夠有效地對上層電池模組進(jìn)行支撐,同時類似土字形的結(jié)構(gòu)能夠使電池包內(nèi)的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,使得上層電池模組和下層電池模組不易受到外界的振動影響。?
橫梁在背離縱梁的一側(cè)與安裝腔的內(nèi)壁之間限定出電機(jī)安裝腔,電機(jī)安裝腔內(nèi)設(shè)置有高壓電氣件。由此,高壓電氣件與上層電池模組和下層電池模組之間間隔有橫梁,這樣安裝在子安裝腔中的電池模組不會影響到高壓電氣件,同時高壓電氣件與電池模組距離近,更方便接線并控制電池模組,同時高壓電氣件靠近電池模組,能提高電池包內(nèi)的空間利用率,從而利于電池包的小型化設(shè)計。?
冷卻支撐件設(shè)置在上層電池模組和下層電池模組之間時,其會與上層電池模組和下層電池模組相抵,且相抵的形式存在直接相抵和間接相抵兩種形式。當(dāng)冷卻支撐件的相抵形式為直接相抵時,冷卻支撐件能夠直接接觸到上層電池模組和下層電池模組,這樣冷卻支撐件對上層電池模組和下層電池模組的散熱效果更好。而冷卻支撐件采用間接相抵的形式時,冷卻支撐件與上層電池模組和下層電池模組之間均存在一定的間隙,這樣能夠使冷卻支撐件在對上層電池模組進(jìn)行支撐時使上層電池模組與下層電池模組間隔開,從而使冷卻支撐件能夠充分利用二者之間的空間進(jìn)行冷卻,能夠提高空間利用率,實現(xiàn)電池包的小型化設(shè)計。

上層電池模組和下層電池模組均安裝于外殼內(nèi)的子安裝腔內(nèi),同時上層電池模組和下層電池模組通過冷卻支撐件間隔開,冷卻支撐件在對上層電池模組進(jìn)行支撐的同時還能對上層電池模組和下層電池模組進(jìn)行冷卻,從而降低電池包熱失控的風(fēng)險。上層電池模組包括多個上層電池,多個上層電池沿第一方向排布,下層電池模組包括多個下層電池,多個下層電池沿第二方向排布,第一方向和第二方向平行或相交。由此,多個上層電池和多個下層電池的排布方向相交或平行,這樣使得上層電池和下層電池在布置于子安裝腔中后,能夠根據(jù)排布方向的不同將接電位置設(shè)置在不同的地方,這樣能夠根據(jù)需要來布置接電位置,從而降低接電難度。
在上層電池模組和下層電池模組互相遠(yuǎn)離的一端同樣可以設(shè)有液冷板,這樣能夠進(jìn)一步提高液冷板對上層電池模組和下層電池模組的冷卻效果,使得電池包不容易出現(xiàn)熱失控的情況。例如在上層電池模組的上方和下層電池模組的下方同樣設(shè)有液冷板,這兩處的液冷板會與上層電池模組和下層電池模組之間的液冷板并聯(lián)在一起,這樣在液冷板對上層電池模組和下層電池模組進(jìn)行冷卻時,能夠擁有更好的冷卻效果,從而使電池包的穩(wěn)定性更好。?
上層電池模組包括三元鋰電池和鈷酸鋰電中的至少一種,下層電池模組包括磷酸鐵鋰電池和鈉離子電池中的至少一種。需要說明的是,三元鋰電池和鈷酸鋰電的能量密度相較于磷酸鐵鋰電池和鈉離子電池的能量密度更高,但是三元鋰電池和鈷酸鋰電相較于磷酸鐵鋰電池和鈉離子電池失控的風(fēng)險也更大,這樣上層電池模組和下層電池模組采用不同類型的電池,使得上層電池的能量密度更大,而下層電池模組的穩(wěn)定性更好,使得電池包整體的能量密度較高的同時電池包的穩(wěn)定性也更好。
上層電池模組可以選用三元鋰電池,下層電池模組可以選用磷酸鐵鋰電池,而三元鋰電池在相同鋰離子數(shù)量想具有更低的分子質(zhì)量,故其比容量高于磷酸鐵鋰電池,上層電池模組選用三元鋰電池的能量密度會高于下層電池模組的磷酸鐵鋰電池,但是磷酸鐵鋰電池的熱穩(wěn)定性比三元鋰電池的熱穩(wěn)定性好,故電池包的整體的能量密度能夠通過上層電池模組變的較高,同時通過下層電池模組也能夠有較好的穩(wěn)定性。
由此,上層電池模組和下層電池模組采用不同種類的電池能夠使得電池包整體的能量密度更高的同時電池包的穩(wěn)定性更好。上層電池模組和下層電池模組采用同樣種類的電池,這樣能夠提高電池包內(nèi)電池的一致性,從而使電池包在安裝電池模組時更加方便。?
電池包還包括限位支撐件,限位支撐件設(shè)有上安裝槽和下安裝槽,上安裝槽和下安裝槽在高度方向上間隔開分布,且上層電池模組的下端插接于上安裝槽,下層電池模組的上端插接于下安裝槽。由此,限位支撐件的通過上安裝槽和下安裝槽固定在上層電池模組和下層電池模組上,而上安裝槽和下安裝槽在高度方向上間隔開,這樣使上層電池模組和下層電池模組之間存在間隙,從而能夠增強(qiáng)電池包的穩(wěn)定性,避免上層電池模組和下層電池模組直接接觸。

限位支撐件包括第一限位支撐件和第二限位支撐件,第一限位支撐件套設(shè)于上層電池模組的下端,第二限位支撐件套設(shè)于下層電池模組的上端,且第一限位支撐件的下端和第二限位支撐件的上端相抵。由此,第一限位支撐件和第二限位支撐件使上層電池模組和下層電池模組在安裝于子安裝腔內(nèi)后會被完全固定住,從而不會因震動而從安裝位置處脫落??蛇x的,在限位支撐件的內(nèi)壁可以設(shè)置絕緣潤滑劑,這樣使得上層電池模組和下層電池模組在插入限位支撐件是更加容易,從而有效地降低裝配難度。?

上蓋上設(shè)有具有阻燃特性的泡棉材料,這樣能避免電池包在使用時產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動或較大分貝的噪音。在下箱體上還設(shè)有支架、插接件、高壓維修開關(guān)和通訊采集端口,以便于后續(xù)的安裝和使用,同時在下箱體上還設(shè)有進(jìn)水口和出水口,電池包中的冷卻支撐件通過進(jìn)水口進(jìn)水并對上層電池模組和下層電池模組進(jìn)行熱交換,再從出水口流出電池包從而帶走電池包中的熱量。
總結(jié):
電池包主要由外殼、分隔件和冷卻支撐件組成,外殼可以分為上蓋和下箱體,下箱體內(nèi)形成有安裝腔,而分隔件設(shè)置在安裝腔中并把安裝腔分隔為多個子安裝腔,而上層電池模組和下層電池模組均設(shè)置在子安裝腔中,在上層電池模組和下層電池模組之間設(shè)置有冷卻支撐件,冷卻支撐件插接在分隔件的插接槽中并與上層電池模組和下層電池模組相抵從而對上層電池模組和下層電池模組進(jìn)行冷卻,同時在上層電池模組和下層電池模組之間還設(shè)有限位支撐件,這樣使上層電池模組和下層電池模組在安裝至子安裝腔中后更加穩(wěn)定,同時還能對上層電池模組和下層電池模組進(jìn)行冷卻,從而降低電池包熱失控的風(fēng)險。