CN109873093A - 电池包 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池包，所述电池包包括：电池模组，包括多个以阵列形式排布的电池单元；电池包箱体，包括横梁和纵梁，多个横梁和多个纵梁限定多个模组容置空间，靠近配件容置空间的横梁和纵梁位置处增设保温层，配件容置空间中容纳电池管理***、高压电器盒等；以及下盖保温层，设置于电池包箱体背离电池模组的一侧，下盖保温层在电池模组所在平面上的投影至少覆盖分布于电池模组的四条侧边的最外侧电池单元。本发明提供了一种具有保温箱体结构的电池包，提升保温效果的同时降低保温成本，应对受环境温度影响较大的电池模组所在的箱***置进行隔热，以尽可能少的使用隔热材料为前提，重点在于改善隔热性能较差的电池模组，以实现保温和均温。

Description

电池包

技术领域

本发明涉及电池包技术领域，尤其涉及一种实现保温功能的电池包。

背景技术

锂离子动力电池的温差较大，会直接引起一些缺陷：(1)电池衰减不一致，甚至引起电池老化加速；(2)电池状态估算误差较大，甚至导致车辆无法行驶；(3)降低电池包冷却/加热效率、延长预冷/预热时间、增加能耗，甚至导致车辆无法行驶，严重情况下会产生着火***等风险。

电池温度过低会减少电池可用容量和电池可用功率。当车辆面向较冷地区销售和使用时，为了延缓低气温对电池可用容量和电池可用功率的影响，电池包需要配置保温结构。

电池温度较高会加速电池的老化。在夏天炎热的环境下，对于配置了液冷***的电池包的车辆，当车辆下电后，环境会加热电池，导致电池温度甚至高于40℃。

因此，对于动力电池来说，无论是温度过高、温度过低或者是温差过大，都会对动力电池甚至车辆的性能产生很大的不利影响。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种具有保温箱体结构的电池包，通过增加保温层，提高电池包的保温效果，降低保温成本。

本发明实施例提供一种电池包，所述电池包包括：

电池模组，包括多个以阵列形式排布的电池单元；

电池包箱体，包括多个横梁和多个纵梁，所述多个横梁和多个纵梁限定多个模组容置空间，所述电池模组放置于所述模组容置空间中；以及

下盖保温层，设置于所述电池包箱体背离所述电池模组的一侧，所述下盖保温层在所述电池模组所在平面上的投影至少覆盖分布于所述电池模组的四条侧边的最外侧电池单元。

可选地，所述下盖保温层为环形保温层，所述下盖保温层在所述电池模组所在平面上的投影覆盖分布于所述电池模组的四条侧边的最外侧电池单元。

可选地，所述电池包箱体还包括配件容置空间，所述配件容置空间用于容纳电池管理***和高压电器盒，所述配件容置空间设置于所述模组容置空间的第一侧，所述下盖保温层的第一侧在所述电池模组所在平面上的投影覆盖所述配件容置空间和所述电池模组中最靠近所述配件容置空间的电池单元。

可选地，所述纵梁包括第一纵梁和第二纵梁，所述横梁包括位于所述电池包箱体的第一侧且依次排列的第一横梁、第二横梁和第三横梁，所述第一横梁、第二横梁和所述纵梁限定所述配件容置空间，所述第二横梁、第三横梁和所述纵梁限定第一模组容置空间。

可选地，所述第二横梁处设置有横梁保温层，所述横梁保温层贴近所述第二横梁的一侧面设置，或所述横梁保温层贴近所述第二横梁的两侧面设置。

可选地，所述横梁保温层的高度高于所述第二横梁的高度，且延伸至与电池包上盖相接触，且所述横梁保温层的上方设置有至少一个接线槽和/或至少一个接线孔。

可选地，所述纵梁对应于所述配件容置空间和所述第一模组容置空间的位置处设置有纵梁内侧面保温层，所述纵梁内侧面保温层贴近所对应的纵梁的内侧面设置；

所述纵梁内侧面保温层的长度基本等于所述第一横梁和所述第三横梁之间的间距。

可选地，所述横梁保温层和所述纵梁内侧面保温层一体设置。

可选地，所述纵梁包括中空的内部腔体，所述纵梁与所述第一模组容置空间相对应的位置处设置有纵梁内腔保温层，且所述纵梁内腔保温层设置于所述纵梁的内部腔体中。

可选地，所述纵梁的外侧面设置有突出部，所述突出部为将所述电池包安装固定在车身上的固定端，所述突出部包括中空的内部腔体，所述纵梁与所述第一模组容置空间相对应的位置处设置有纵梁外腔保温层，且所述纵梁外腔保温层设置于所述突出部的内部腔体中。

可选地，所述突出部的外部设置有纵梁外部保温层，所述纵梁外部保温层部分包覆所述突出部的外表面和所述纵梁的外侧面；

所述纵梁外部保温层的长度基本等于所述第一横梁和所述第三横梁之间的间距。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

本发明所提供的电池包具有下列优点：

本发明提供了一种具有保温箱体结构的电池包，大幅提升保温效果的同时降低保温成本，应对受环境温度影响较大的电池模组所在的箱***置进行隔热，以尽可能少的使用隔热材料为前提，重点在于改善隔热性能较差的电池模组，从而实现保温和均温，结构简单，实用性强，所增加的物料成本很少。同时，可结合已具备保温均温功能的电池包保温箱体结构使用，可实现更好的保温均温效果，同时不会增加结构复杂性和物料成本。(具体实施方式中的仿真对比中所采用的电池包1即为一款已具备保温均温功能的保温箱体结构的电池包)

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是一种电池包的结构示意图；

图2是电池模组中各个电池单元的分布示意图；

图3是电池模组与环境热量交换的示意图；

图4是本发明一实施例的电池包的结构示意图；

图5是本发明一实施例的各个容置空间分布的示意图；

图6～8是本发明一实施例的下盖保温层的三种不同形状的示意图；

图9和图10是本发明一实施例的在第二横梁处增加保温层的示意图；

图11是本发明一实施例的一体式横梁保温层和纵梁内侧面保温层的示意图；

图12是采用图1中电池包结构的降温曲线图；

图13是采用本发明一实施例的电池包结构的降温曲线图。

附图标记：

1 上盖 423 突出部

21 电池模组 43 横梁保温层

22 电池配件 431 接线槽

3 导热层 432 接线孔

4 电池包箱体 44 纵梁内侧面保温层

41 横梁 45 纵梁外部保温层

411 第一横梁 46 纵梁内腔保温层

412 第二横梁 47 纵梁外腔保温层

413 第三横梁 48 模组容置空间

414 第四横梁 481 第一模组容置空间

415 第五横梁 49 配件容置空间

416 第六横梁 5 液冷组件

42 纵梁 6 下盖

421 第一纵梁 7 下盖保温层

422 第二纵梁

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种电池包，所述电池包包括：电池模组，包括多个以阵列形式排布的电池单元；电池包箱体，包括多个横梁和多个纵梁，所述多个横梁和多个纵梁限定多个模组容置空间，所述电池模组放置于所述模组容置空间中；以及下盖保温层，设置于所述电池包箱体背离所述电池模组的一侧，所述下盖保温层在所述电池模组所在平面上的投影至少覆盖分布于所述电池模组的四条侧边的最外侧电池单元。

考虑到电池模组中处于最外侧的电池单元是最容易受环境影响的部分，本发明结合电池包的结构设计保温结构，提升保温效果的同时降低保温成本，应对受环境温度影响较大的电池模组所在的箱***置进行隔热，以尽可能少的使用隔热材料为前提，主要改善隔热性能较差的电池模组，增加的物料成本很小。

下面结合各个附图进一步介绍本发明的电池包的结构和保温原理。

如图1所示，为一种电池包的基本结构，该电池包包括：上盖1、电池模组21、导热层3、电池包箱体4、液冷组件5以及下盖6。电池包箱体4包括多个横梁41和多个纵梁42，多个横梁41和多个纵梁42限定多个模组容置空间48，电池模组21放置于模组容置空间48中。上盖1和下盖6在电池模组21所在平面上的投影覆盖所述电池模组21。液冷组件5可以通过流通的液体对电池模组21进行降温，电池模组21通过导热层3以及分布于各个模组容置空间48的底面的隔离板与液冷组件5进行热交换。

如图2所示，为一个电池包中电池模组中各个电池单元的分布图。各个电池单元排布成多行多列的阵列形式。其中，如图2中的视角，定义最左侧一列电池单元(电池单元1-1、2-1、3-1等)即第一列电池单元为第一侧边最外侧的电池单元，下方一行电池单元(电池单元1-1、1-2、1-3等)即第一行电池单元为第二侧边最外侧的电池单元，最上方一行电池单元即最后一行电池单元为第三侧边最外侧的电池单元，最右侧一列电池单元(电池单元1-16、2-16、3-16等)即最后一列电池单元为第四侧边最外侧的电池单元。此处电池单元可以指的是单个电池电芯，也可以指几个电池电芯为一组形成的一个小的电池单元。

如图3所示，为电池包中电池模组与环境进行热量交换的示意图。电池模组之间具有对流作用，电池模组和空气之间也具有对流作用，电池模组和箱体之间具有固体热量传导作用，而箱体和环境以及空气之间均有对流作用。

电池包中最容易受到环境影响的模组为四条侧边最外侧的电池单元，即图2中第一列、最后一列、第一行、最后一行电池单元。此外，相比于最后一列电池单元，第一列电池单元的前侧还设置有电池配件22，导致第一列电池单元所分担的箱体有效散热面积大于最后一列电池模组所分担的箱体有效散热面积。此处，电池配件22指的是电池包中除了电池模组21本身之外的其他重要组件，例如电池管理***、高压电器盒等等。因此：

(1)第一列电池单元受环境影响＞最后一列电池单元受环境影响＞其他列电池单元受环境的影响；

(2)第一行电池单元受环境的影响＝最后一行电池单元受环境的影响＞其他行电池单元受环境的影响。

因此，为了提升保温效果和温差，同时降低保温成本，本发明应对受环境影响较大的电池单元所在的箱***置进行隔热。

如图4所示，为本发明一实施例的电池包的结构示意图。其中，在下盖6的下方增设了下盖保温层7，下盖保温层7在所述电池模组21所在平面上的投影至少覆盖分布于所述电池模组21的四条侧边的最外侧电池单元。在该实施例中，所述下盖保温层7为环形保温层，所述下盖保温层7在所述电池模组21所在平面上的投影覆盖分布于所述电池模组21的四条侧边的最外侧电池单元，即第一列电池单元、第二列电池单元、第一行电池单元和第二行电池单元。

在该实施例中，对应于电池配件22的位置，所述电池包箱体4还包括配件容置空间49，用于容纳电池配件22，所述配件容置空间49设置于所述模组容置空间48的第一侧，所述下盖保温层7的第一侧在所述电池模组所在平面上的投影覆盖所述配件容置空间49和所述电池模组21中最靠近所述配件容置空间49的电池单元，即在图4中的视角中，下盖保温层7的左侧覆盖配件容置空间49和第一列电池单元。

如图5所示，所述纵梁42包括第一纵梁421和第二纵梁422，所述横梁41包括位于所述电池包箱体的第一侧且依次排列的第一横梁411、第二横梁412和第三横梁413，所述第一横梁411、第二横梁412和所述纵梁42限定所述配件容置空间49，所述第二横梁412、第三横梁413和所述纵梁42限定第一模组容置空间481。横梁41的数量可以根据需要进行选择和调整，例如，在该实施例中，还可以包括第四横梁414、第五横梁415和第六横梁416，但本发明不以此为限。纵梁42的数量也可以根据需要增加，形成多行模组容置空间48等，均属于本发明的保护范围之内。

如图6～8所示，下盖保温层7的结构可以有多种形状，且不限于图中示出的形状，其中图8示出了适应电池包下盖6而对下盖保温层7的结构进行的改进。在中间受环境影响较小的电池单元的下方不用设置下盖保温层。下盖保温层7的形状和尺寸可以通过仿真优化确定，厚度可以选择大于2mm，但本发明不限于此。下盖保温层7可以采用保温棉，例如硬质发泡泡棉等，以便于安装和拆卸。

进一步地，该实施例中，由于第一列电池单元所分担的箱体有效散热面积大于最后一列电池单元所分担的箱体有效散热面积，在第一列电池单元处还增设了保温层，实现对第一列电池单元所在的箱***置的隔热措施强于最后一列电池模组所在的箱***置的隔热措施。

如图9和图10所示，示出了增设横梁保温层和纵梁保温层的结构。其中，为方便展示，图9和图10中隐藏了第一横梁411。所述第二横梁412处设置有横梁保温层43，所述横梁保温层43贴近所述第二横梁412的两侧面设置。此处横梁保温层43是一个倒U形的中空结构，在图10中的视角中从上至下套在第二横梁421上。在其他可替代的实施方式中，横梁保温层43也可以只贴近第二横梁412的一侧面设置。

横梁保温层43也可以采用保温棉或其他材料。所述纵梁42对应于所述配件容置空间49和所述第一模组容置空间481的位置处设置有纵梁内侧面保温层44，所述纵梁内侧面保温层44贴近所对应的纵梁42的内侧面设置。由于该实施例中纵梁42包括第一纵梁421和第二纵梁422，因此纵梁内侧面保温层44相应设置有两个，分别贴近第一纵梁421的内侧面和第二纵梁422的内侧面设置。纵梁内侧面保温层44也可以采用保温棉或其他材料。

由于纵梁内侧面保温层44设置于第一横梁411和第三横梁413之间，因此所述纵梁内侧面保温层44的长度基本等于所述第一横梁411和所述第三横梁413的间距。所述横梁保温层43和所述纵梁内侧面保温层44可以是分体设置，也可以一体设置而做成一个零件。横梁保温层43和纵梁内侧面保温层44可以采用硬质发泡泡棉，以便于安装和拆卸。

如图9所示，所述第一纵梁421包括中空的内部腔体，所述第一纵梁421与所述第一模组容置空间481相对应的位置处设置有纵梁内腔保温层45，且所述纵梁内腔保温层45设置于所述第一纵梁421的内部腔体中。第二纵梁422具有与第一纵梁421对称的结构，即第二纵梁422与所述第一模组容置空间481相对应的位置处的内部腔体中也设置有纵梁内腔保温层44。所述纵梁内腔保温层45可以采用硬质发泡泡棉塞入第一纵梁421和第二纵梁422的内部腔体即可，为了便于固定，在塞入前，可以在表面涂覆胶水。

在该实施例中，所述第一纵梁421的外侧面设置有突出部423，所述突出部423为将电池包整体安装于汽车的车身上时的安装部，所述突出部423包括中空的内部腔体，所述第一纵梁421与所述第一模组容置空间481相对应的位置处设置有纵梁外腔保温层46，且所述纵梁外腔保温层46设置于所述突出部423的内部腔体中。所述突出部423为直角三角形结构，且所述突出部423的一直角边与所述第一纵梁421贴合，所述突出部423的斜角边为从所述第一纵梁421向远离所述第一纵梁421的方向从下向上倾斜，即在图9示出的视角中，从左到右，突出部423的斜角边从下向上倾斜。突出部423可以进一步提高第一纵梁421的支撑强度。第二纵梁422与第一纵梁421具有对称的结构，即第二纵梁422的外侧面也设置有突出部423，突出部423的结构与第一纵梁421的突出部423的结构相对称，且突出部423对应于纵梁外腔保温层46的位置的内部腔体中设置有纵梁外腔保温层46。所述纵梁外腔保温层46可以采用硬质发泡泡棉塞入第一纵梁421的突出部423和第二纵梁422的突出部423的内部腔体即可，为了便于固定，在塞入前，可以在表面涂覆胶水。

进一步地，如图10所示，所述突出部423的外部设置有纵梁外部保温层47，所述纵梁外部保温层47部分包覆所述突出部423的外表面和所述纵梁42的外侧面。对应于第一纵梁421和第二纵梁422，纵梁外部保温层47分别设置于第一纵梁421的外侧面和第二纵梁422的外侧面。

此处仅示出了一个实施例中突出部423的结构，在其他可替代的实施方式中，突出部423的形状可能会有所不同，对应地，纵梁外部保温层47的形状也随之而相适应。纵梁外部保温层47的长度也基本等于第一横梁411和第三横梁412之间的间距。

如图9和图10所示，所述横梁保温层43的高度高于所述第二横梁412的高度，延伸至与电池包上盖1相接触。由于第二横梁412上方有高低压线束跨接，用于连接电池模组21和电池配件22中的BMS(Battery Management System，电池管理***)和高压电器盒。因此，如图11所示，所述横梁保温层43的上方设置有至少一个接线槽431和/或至少一个接线孔432，从而作为预留的线束位置。

如图12和图13所示，分别为采用图1中电池包结构(如下记为电池包1)和图4中电池包结构(如下记为电池包2)的降温曲线图。

电池包具有96个电芯，取每个电芯上表面的平均温度作为研究对象，因此有96个研究对象。仿真模型采用自然对流瞬态模型，电池包置于空气中，自行求解自然对流换热，电池包初始温度为20℃，环境温度为-20℃，得到图12和图13的降温曲线。

其中，T_max表示96个研究对象中有一个最大值，即电芯上表面平均温度最大值，T_min表示96个研究对象中有一个最小值，即电芯上表面平均温度最小值，T_diff＝T_max-T_min。

根据曲线得到的两种电池包的性能的对比数据如下表1所示。

表1

从表1可以看出，该方案中电池包的保温效果有显著提升。电池包1本身是一种采用了现有技术中的保温箱体结构的电池包，然而本发明的电池包2可以提供相比于电池包1更优越的保温效果。电池包1在4.11个小时后，各个电芯温度值分布如下表2所示。其中，编号即为对应于图2中电池包中各个电池单元的编号。

表2

编号	温度值	编号	温度值	编号	温度值	编号	温度值
								1-1	0	1-2	0.82	1-4	0.47	1-7	1.2
1-13	0.53	1-15	1.1	1-16	0.49	2-1	1.38
								2-16	1.47	3-1	2.06	3-10	2.87	3-16	1.8

从表2的分布中也可以看出，受温度影响比较严重的即为第一列电池单元、最后一列电池单元、第一行电池单元和最后一行电池单元。其中，第一列电池单元比最后一列电池单元受到环境影响更为严重。

因此，本发明提供了一种具有保温箱体结构的电池包，在提升保温效果的同时降低保温成本，会得到更好的廉价的效果。这一点从图12和13的对比中以及表1的数据中也能够得到。

综上所述，与现有技术相比，本发明所提供的电池包具有下列优点：

本发明提供了一种具有保温箱体结构的电池包，大幅提升保温效果的同时降低保温成本，应对受环境温度影响较大的电池模组所在的箱***置进行隔热，以尽可能少的使用隔热材料为前提，重点在于改善隔热性能较差的电池模组，从而实现保温和均温，结构简单，实用性强，所增加的物料成本很少。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括：

电池模组，包括多个以阵列形式排布的电池单元；

电池包箱体，包括多个横梁和多个纵梁，所述多个横梁和多个纵梁限定多个模组容置空间，所述电池模组放置于所述模组容置空间中；以及

下盖保温层，设置于所述电池包箱体背离所述电池模组的一侧，所述下盖保温层在所述电池模组所在平面上的投影至少覆盖分布于所述电池模组的四条侧边的最外侧电池单元。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述下盖保温层为环形保温层，所述下盖保温层在所述电池模组所在平面上的投影覆盖分布于所述电池模组的四条侧边的最外侧电池单元。

3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包箱体还包括配件容置空间，所述配件容置空间用于容纳电池管理***和高压电器盒，所述配件容置空间设置于所述模组容置空间的第一侧，所述下盖保温层的第一侧在所述电池模组所在平面上的投影覆盖所述配件容置空间和所述电池模组中最靠近所述配件容置空间的电池单元。

4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述纵梁包括第一纵梁和第二纵梁，所述横梁包括位于所述电池包箱体的第一侧且依次排列的第一横梁、第二横梁和第三横梁，所述第一横梁、第二横梁和所述纵梁限定所述配件容置空间，所述第二横梁、第三横梁和所述纵梁限定第一模组容置空间。

5.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于，所述第二横梁处设置横梁保温层，所述横梁保温层贴近所述第二横梁的一侧面设置，或所述横梁保温层贴近所述第二横梁的两侧面设置。

6.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述横梁保温层的高度高于所述第二横梁的高度，且延伸至与电池包上盖相接触，且所述横梁保温层的上方设置有至少一个接线槽和/或至少一个接线孔。

7.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述纵梁对应于所述配件容置空间和所述第一模组容置空间的位置处设置有纵梁内侧面保温层，所述纵梁内侧面保温层贴近所对应的纵梁的内侧面设置；

所述纵梁内侧面保温层的长度基本等于所述第一横梁和所述第三横梁之间的间距。

8.根据权利要求7所述的电池包，其特征在于，所述横梁保温层和所述纵梁内侧面保温层一体设置。

9.根据权利要求7所述的电池包，其特征在于，所述横梁保温层和所述纵梁内侧面保温层分别采用硬质发泡泡棉。

10.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于，所述纵梁包括中空的内部腔体，所述纵梁与所述第一模组容置空间相对应的位置处设置有纵梁内腔保温层，且所述纵梁内腔保温层设置于所述纵梁的内部腔体中。

11.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于，所述纵梁的外侧面设置有突出部，所述突出部为将所述电池包安装固定在车身上的固定端，所述突出部包括中空的内部腔体，所述纵梁与所述第一模组容置空间相对应的位置处设置有纵梁外腔保温层，且所述纵梁外腔保温层设置于所述突出部的内部腔体中。

12.根据权利要求11所述的电池包，其特征在于，所述突出部的外部设置有纵梁外部保温层，所述纵梁外部保温层部分包覆所述突出部的外表面和所述纵梁的外侧面；

所述纵梁外部保温层的长度基本等于所述第一横梁和所述第三横梁之间的间距。