CN111923750B - 一种动力锂电池*** - Google Patents

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Abstract

本发明是一种动力锂电池***。包括箱体和设置在箱体内的动力电池模组、加热组件PTC、动力电池模组支架总成、高压铜排、自动灭火装置；箱体包括动力电池下箱体、动力电池上箱体、吊环和动力电池高压总控箱；动力电池模组支架总成固定在动力电池下箱体内；动力电池上箱体通过第一螺栓固定在动力电池下箱体上；动力电池高压总控箱通过第二螺栓固定在动力电池上箱体上；吊环穿过动力电池上箱体固定在动力电池模组支架总成上；动力电池模组和自动灭火装置均固定在动力电池模组支架总成上；高压铜排与动力电池模组的电极连接；加热组件PTC固定在动力电池模组两边侧壁上。本发明能提高整车空间利用率，提升电池包电量，增加整车续驶里程。

Description

一种动力锂电池***
技术领域
本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种动力锂电池***。
背景技术
当前汽车行业的电动化已是必然趋势，不同种类的汽车均向电动化发展，其中包括如乘用车、商用车(货车、客车)、专用车(工程车、特殊用途车)、低速代步车等。
电动专用车多数应用于商业场景中，整车受制于环保要求、功能和性能要求等，相对比其他车辆更能带来可观的经济效益，与此同时其对电池成本的敏感程度稍低，所以当前该领域动力电池备受欢迎。
一般专用车动力锂电池***主要有电芯、模组、结构件、加热部件、铜排、线束、电池管理单元BMU、配电盒、充电接口、放电接口等部件组成，一般动力电池电压可以根据整车需求进行串并联的组合实现，而低压部件一般需要外部接入12V或24V铅酸蓄电池进行供电。
发明内容
本发明提供了一种结构简单的动力锂电池***，本发明能提高整车空间利用率，提升电池包电量，增加整车续驶里程，并且内置DC/DC，可以通过动力锂电池串并联之后的总电压转化为12V或24V的输出，进而给电池BMU等供电，节约外部铅酸蓄电池成本、空间，解决了现有动力锂电池***存在的上述不足。
本发明技术方案结合附图说明如下：
一种动力锂电池***，包括箱体和设置在箱体内的动力电池模组7、加热组件PTC8、动力电池模组支架总成9、高压铜排10、自动灭火装置11；所述箱体包括动力电池下箱体1、动力电池上箱体2、吊环3和动力电池高压总控箱5；所述动力电池模组支架总成9固定在动力电池下箱体1内；所述动力电池上箱体2通过第一螺栓4固定在动力电池下箱体1上；所述动力电池高压总控箱5通过第二螺栓6固定在动力电池上箱体2上；所述吊环3有四个，穿过动力电池上箱体2的四个角，固定在动力电池模组支架总成9上；所述动力电池模组7和自动灭火装置11均固定在动力电池模组支架总成9上；所述高压铜排10与动力电池模组7的电极连接；所述加热组件PTC8固定在动力电池模组7两边侧壁上。
所述动力电池模组支架总成9包括第一支撑框架901、第二支撑框架902、支撑柱903、吊装支柱904、自动灭火装置支架905、下箱体连接支架906、第一连接垫块907、第二连接垫块908和模组支撑板909；所述第一支撑框架901和第二支撑框架902所在平面平行；所述第二连接垫块908与支撑柱903焊接为一体后焊接在第一支撑框架901上；所述第一连接垫块907通过螺栓固定在支撑柱903和第二支撑框架902上；所述吊装支柱904的下端焊接在第一连接垫块907上，上端与吊环3螺纹连接；所述自动灭火装置支架905通过螺栓固定在第二支撑框架902上；所述自动灭火装置11固定在自动灭火装置支架905上；所述吊装支柱904上固定有下箱体连接支架906；所述动力电池模组支架总成9通过下箱体连接支架906与动力电池下箱体1焊接。
所述第一支撑框架901、第二支撑框架902上均设置有模组支撑板；所述动力电池模组7固定在模组支撑板上。
所述动力电池模组7底部与模组支撑板之间涂抹等厚度为2mm的粘接剂。
所述动力电池模组7由电池电芯串并联组成；所述动力电池模组7之间通过高压铜排10进行串并联对外输出电池正极高压接口、电池负极高压接口，并输入至电池高压总控箱5内部。
所述动力电池高压总控箱5的前侧依次设置有电源正极输出501和电源负极输出502，后侧依次设置有第一快充正极503、第一快充负极504、第二快充正极505、第二快充负极506和高压启动开关507，右侧设置有低压接口508。
所述动力电池高压总控箱5的内部设置有电池包、电源转换模块即DC/DC、电池组管理模块BMU和10条高压支路；所述动力电池模组7的低压采样电路与电池组管理模块BMU连接；所述电池组管理模块BMU供电由电源转换模块即DC/DC将动力电池***高压转化成12V或24V提供；所述电池包的正极高压接口通过线束连接至高压总控箱5的正极高压接口，电池包的负极高压接口通过线束连接至高压总控箱5的负极高压接口；所述电池包内部的电芯的正极输出至电池正极高压接口，负极输出至电池负极高压接口；所述电池包内部的加热组件PTC8的正极和负极分别连接至电池PTC高压接口，并通过线束连接至高压总控箱5的PTC高压接口。
所述高压支路分别为高压总控箱内支路1、2、3、4、5、6、7、8、9、10；所述高压总控箱内支路1为主正回路，所述主正回路串联630A高压熔断器和350A主正继电器，同时在该支路上并联20A预充继电器和30Ω预充电阻形成预充电路，最后连接至电源正极输出501连接器；所述高压总控箱内支路2为第一快充正极回路，所述第一快充正极回路串联630A高压熔断器和250A快充继电器1，最后连接至第一快充正极503输出连接器；所述高压总控箱内支路3为第二快充正极回路；所述第二快充正极回路串联630A高压熔断器和250A快充继电器2，最后连接至第二快充正极505输出连接器；所述高压总控箱内支路4为主负回路，所述主负回路串联350A主负继电器，最后连接至电源负极输出502连接器；所述高压总控箱内支路5为第一快充负极回路，所述第一快充负极回路串联250A快负继电器1，最后连接至第一快充负极504连接器；所述高压总控箱内支路6为第二快充负极回路，所述第二快充负极回路串联250A快负继电器2，最后连接至第二快充负极506连接器；所述高压总控箱内支路7为第一高压启动电路回路，所述第一高压启动电路回路串联630A高压熔断器和20A高压熔断器，最后连接至高压启动开关507连接器一端；所述高压总控箱内支路8为第二高压启动电路回路，所述第二高压启动电路回路串联电源转换模块即DC/DC，最后连接至高压启动开关507连接器另外一端；所述高压总控箱内支路9为加热组件PTC正极回路，所述加热组件PTC正极回路串联100A高压熔断器和50A的PTC继电器1，同时并联100A高压熔断器和50A的PTC继电器2；所述高压总控箱内支路10为加热组件即PTC负极回路，所述加热组件即PTC负极回路直接与主负回路并联。
所述动力电池上箱体2和动力电池高压总控箱5的接触面涂抹有密封胶。
所述动力电池上箱体2和动力电池高压总控箱5开有线束连接的孔。
本发明的有益效果为：
1)本发明内置DC/DC，可以通过动力锂电池串并联之后的总电压转化为12V或24V的输出，进而给电池BMU等供电，节约外部铅酸蓄电池成本、空间；
2)本发明增加手动高压启动开关，可以手动控制动力电池***断电，避免专用车辆长时间停放后造成动力电池馈电；
3)BMU和DC/DC位于高压总控箱内部，便于后期拆卸维修及更换，降低工时；
4)本发明满足专用车大容量、充电快等特殊需求，提出双回路快充的电池***工作原理，每个快充回路既可以单独给电池包充电，也可以两个快充回路同时给电池包充电，总体可大大缩短电池充电时间，降低专用车的充电等待时间，提高经济收益；
5)本发明提出一种双层模组布置的结构，提高整车空间利用率，提升电池包电量，增加整车续驶里程，提高专用车的经济收益；
6)本发明中电池模组容量超大且重量高，提出一种模组底部与电池箱体之间采用粘接剂固定和电池模组与电池箱体之间螺栓连接的双重固定方案，以提高动力电池***的结构稳定性、耐振动性，进而提高电池***的安全性；
7)本发明采用两层支撑框架与支撑柱和吊装柱组成的框架式承载方案，相比于一般电池结构利用下箱体直接承重，能够承载更大的重量，减少电池箱体的复杂程度，从而降低电池结构件的整体成本、降低加工制造难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为动力电池***原理图；
图2为动力电池***示意图；
图3为动力电池***中高压总控箱接口示意图；
图4为动力电池***内部结构示意图；
图5为动力电池模组支架总成示意图；
图6为动力电池模组支架总成示意图。
图中：1、动力电池下箱体；2、动力电池上箱体；3、吊环；4、第一螺栓；5、动力电池高压总控箱；6、动力电池高压总控箱；7、动力电池模组；8、加热组件PTC；9、动力电池模组支架总成；10、高压铜排；11、自动灭火装置；501、电源正极输出；502、电源负极输出；503、第一快充正极；504、第一快充负极；505、第二快充正极；506、第二快充负极；507、高压启动开关；508、低压接口；901、第一支撑框架；902、第二支撑框架；903、支撑柱；904、吊装支柱；905、自动灭火装置支架；906、下箱体连接支架；907、第一连接垫块；908、第二连接垫块；909、模组支撑板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
参阅图2和图4，一种动力锂电池***，包括箱体和设置在箱体内的动力电池模组7、加热组件PTC8、动力电池模组支架总成9、高压铜排10、自动灭火装装置11；所述箱体包括动力电池下箱体1、动力电池上箱体2、吊环3和动力电池高压总控箱5。
所述动力电池模组支架总成9固定在动力电池下箱体1内；所述动力电池上箱体2通过第一螺栓4固定在动力电池下箱体1上；所述动力电池高压总控箱5通过第二螺栓6固定在动力电池上箱体2上；所述动力电池模组7、自动灭火装装置11均固定在动力电池模组支架总成9上；所述高压铜排10与动力电池模组7的电极连接；所述加热组件PTC8固定在动力电池模组两边侧壁上，每个电池模组通过两个加热组件PTC给电池模组低温加热。
所述吊环3有四个，穿过动力电池上箱体2的四个角与动力电池***内部连接，用于电池运输、装配、拆卸时的转运。
参阅图5和图6，所述动力电池模组支架总成9为整个***的重点支撑结构件，也是连接各部件的载体。动力电池***内部电池模组分为两层，分别与动力电池模组支架总成9两层结构进行连接固定；
所述动力电池模组支架总成9包括第一支撑框架901、第二支撑框架902、支撑柱903、吊装支柱904、自动灭火装置支架905、下箱体连接支架906、第一连接垫块907、第二连接垫块908和模组支撑板909；所述第一支撑框架901和第二支撑框架902所在平面平行；所述第二连接垫块908与支撑柱903通过焊接方式固定，两者作为一体与第一支撑框架901进行焊接固定，以提高整体连接强度；第二支撑框架902坐落于支撑柱903之上，采用螺栓通过第一连接垫块907将第二支撑框架902与支撑柱903连接固定，便于上层电池模组的装配可操作性。
所述吊装支柱904的下端焊接在第一连接垫块907上，上端与吊环3螺纹连接；所述自动灭火装置支架905通过螺栓固定在第二支撑框架902上，吊装支柱904的主要作用是承接上下两层模组，并传递至吊环3，用于动力电池***在装配、运输等环节的转运，同时吊装支柱904与下箱体连接支架906通过螺栓固定，增加电池下箱体的固定点，提高电池下箱体的刚度，避免变形。
所述自动灭火装装置11固定在自动灭火装置支架905上。
动力电池下箱体1与第一支撑框架901通过焊接连接固定，同时动力电池下箱体1与下箱体连接支架906焊接固定，下箱体连接支架906通过螺栓与吊装支柱904连接固定，动力电池上箱体2通过螺栓与上箱体连接固定，从而形成动力电池***整体的结构。
所述第一支撑框架901、第二支撑框架902上均设置有模组支撑板；所述动力电池模组7固定在模组支撑板上。
所述动力电池模组7底部与模组支撑板之间涂抹等厚度为2mm的粘接剂，粘接剂凝固后使动力电池模组与模组支撑板和支撑框架之间保持更好的连接强度，提高电池总成的整体耐振动性，有效保护了电芯及模组在上下方向发生位移。模组支撑板与支撑框架之间通过焊接方式实现连接。
参阅图1和图3，所述高压动力电池高压总控箱5作为整个动力电池***的对外输出接口供整车、充电桩等连接使用。
所述动力电池上箱体2和动力电池高压总控箱5的接触面涂抹有密封胶。
所述动力电池上箱体2和动力电池高压总控箱5开有线束连接的孔。
所述动力电池高压总控箱5的内部设置有电池包、电源转换模块即DC/DC、电池组管理模块BMU和10条高压支路；所述动力电池模组7的低压采样电路与电池组管理模块BMU连接；所述电池组管理模块BMU供电由电源转换模块即DC/DC将动力电池***高压转化成12V或24V提供；所述电池包的正极高压接口通过线束连接至高压总控箱5的正极高压接口，电池包的负极高压接口通过线束连接至高压总控箱5的负极高压接口；所述电池包内部的电芯的正极输出至电池正极高压接口，负极输出至电池负极高压接口；所述电池包内部的加热组件PTC8的正极和负极分别连接至电池PTC高压接口，并通过线束连接至高压总控箱5的PTC高压接口。
所述高压支路分别为高压总控箱内支路1、2、3、4、5、6、7、8、9、10；所述高压总控箱内支路1为主正回路，所述主正回路串联630A高压熔断器和350A主正继电器，同时在该支路上并联20A预充继电器和30Ω预充电阻形成预充电路，最后连接至电源正极输出501连接器；所述高压总控箱内支路2为第一快充正极回路，所述第一快充正极回路串联630A高压熔断器和250A快充继电器1，最后连接至第一快充正极503输出连接器；所述高压总控箱内支路3为第二快充正极回路；所述第二快充正极回路串联630A高压熔断器和250A快充继电器2，最后连接至第二快充正极505输出连接器；所述高压总控箱内支路4为主负回路，所述主负回路串联350A主负继电器，最后连接至电源负极输出502连接器；所述高压总控箱内支路5为第一快充负极回路，所述第一快充负极回路串联250A快负继电器1，最后连接至第一快充负极504连接器；所述高压总控箱内支路6为第二快充负极回路，所述第二快充负极回路串联250A快负继电器2，最后连接至第二快充负极506连接器；所述高压总控箱内支路7为第一高压启动电路回路，所述第一高压启动电路回路串联630A高压熔断器和20A高压熔断器，最后连接至高压启动开关507连接器一端；所述高压总控箱内支路8为第二高压启动电路回路，所述第二高压启动电路回路串联电源转换模块即DC/DC，最后连接至高压启动开关507连接器另外一端；所述高压总控箱内支路9为加热组件PTC正极回路，所述加热组件PTC正极回路串联100A高压熔断器和50A的PTC继电器1，同时并联100A高压熔断器和50A的PTC继电器2；所述高压总控箱内支路10为加热组件即PTC负极回路，所述加热组件即PTC负极回路直接与主负回路并联。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种动力锂电池***，其特征在于，包括箱体和设置在箱体内的动力电池模组(7)、加热组件PTC(8)、动力电池模组支架总成(9)、高压铜排(10)、自动灭火装置(11)；所述箱体包括动力电池下箱体(1)、动力电池上箱体(2)、吊环(3)和动力电池高压总控箱(5)；所述动力电池模组支架总成(9)固定在动力电池下箱体(1)内；所述动力电池上箱体(2)通过第一螺栓(4)固定在动力电池下箱体(1)上；所述动力电池高压总控箱(5)通过第二螺栓(6)固定在动力电池上箱体(2)上；所述吊环(3)有四个，穿过动力电池上箱体(2)的四个角，固定在动力电池模组支架总成(9)上；所述动力电池模组(7)和自动灭火装置(11)均固定在动力电池模组支架总成(9)上；所述高压铜排(10)与动力电池模组(7)的电极连接；所述加热组件PTC(8)固定在动力电池模组(7)两边侧壁上；
所述动力电池模组支架总成(9)包括第一支撑框架(901)、第二支撑框架(902)、支撑柱(903)、吊装支柱(904)、自动灭火装置支架(905)、下箱体连接支架(906)、第一连接垫块(907)、第二连接垫块(908)和模组支撑板(909)；所述第一支撑框架(901)和第二支撑框架(902)所在平面平行；所述第二连接垫块(908)与支撑柱(903)焊接为一体后焊接在第一支撑框架(901)上；所述第一连接垫块(907)通过螺栓固定在支撑柱(903)和第二支撑框架(902)上；所述吊装支柱(904)的下端焊接在第一连接垫块(907)上，上端与吊环(3)螺纹连接；所述自动灭火装置支架(905)通过螺栓固定在第二支撑框架(902)上；所述自动灭火装置(11)固定在自动灭火装置支架(905)上；所述吊装支柱(904)上固定有下箱体连接支架(906)；所述动力电池模组支架总成(9)通过下箱体连接支架(906)与动力电池下箱体(1)焊接；
所述动力电池模组(7)由电池电芯串并联组成；所述动力电池模组(7)之间通过高压铜排(10)进行串并联对外输出电池正极高压接口、电池负极高压接口，并输入至电池高压总控箱(5)内部；
所述动力电池高压总控箱(5)的前侧依次设置有电源正极输出(501)和电源负极输出(502)，后侧依次设置有第一快充正极(503)、第一快充负极(504)、第二快充正极(505)、第二快充负极(506)和高压启动开关(507)，右侧设置有低压接口(508)；
所述动力电池高压总控箱(5)的内部设置有电池包、电源转换模块即DC/DC、电池组管理模块BMU和10条高压支路；所述动力电池模组(7)的低压采样电路与电池组管理模块BMU连接；所述电池组管理模块BMU供电由电源转换模块即DC/DC将动力电池***高压转化成12V或24V提供；所述电池包的正极高压接口通过线束连接至高压总控箱(5)的正极高压接口，电池包的负极高压接口通过线束连接至高压总控箱(5)的负极高压接口；所述电池包内部的电芯的正极输出至电池正极高压接口，负极输出至电池负极高压接口；所述电池包内部的加热组件PTC(8)的正极和负极分别连接至电池PTC高压接口，并通过线束连接至高压总控箱(5)的PTC高压接口；
所述高压支路分别为高压总控箱内支路1、2、3、4、5、6、7、8、9、10；所述高压总控箱内支路1为主正回路，所述主正回路串联630A高压熔断器和350A主正继电器，同时在该支路上并联20A预充继电器和30Ω预充电阻形成预充电路，最后连接至电源正极输出(501)连接器；所述高压总控箱内支路2为第一快充正极回路，所述第一快充正极回路串联630A高压熔断器和250A快充继电器1，最后连接至第一快充正极(503)输出连接器；所述高压总控箱内支路3为第二快充正极回路；所述第二快充正极回路串联630A高压熔断器和250A快充继电器2，最后连接至第二快充正极(505)输出连接器；所述高压总控箱内支路4为主负回路，所述主负回路串联350A主负继电器，最后连接至电源负极输出(502)连接器；所述高压总控箱内支路5为第一快充负极回路，所述第一快充负极回路串联250A快负继电器1，最后连接至第一快充负极(504)连接器；所述高压总控箱内支路6为第二快充负极回路，所述第二快充负极回路串联250A快负继电器2，最后连接至第二快充负极(506)连接器；所述高压总控箱内支路7为第一高压启动电路回路，所述第一高压启动电路回路串联630A高压熔断器和20A高压熔断器，最后连接至高压启动开关(507)连接器一端；所述高压总控箱内支路8为第二高压启动电路回路，所述第二高压启动电路回路串联电源转换模块即DC/DC，最后连接至高压启动开关(507)连接器另外一端；所述高压总控箱内支路9为加热组件PTC正极回路，所述加热组件PTC正极回路串联100A高压熔断器和50A的PTC继电器1，同时并联100A高压熔断器和50A的PTC继电器2；所述高压总控箱内支路10为加热组件即PTC负极回路，所述加热组件即PTC负极回路直接与主负回路并联。
2.根据权利要求1所述的一种动力锂电池***，其特征在于，所述第一支撑框架(901)、第二支撑框架(902)上均设置有模组支撑板；所述动力电池模组(7)固定在模组支撑板上。
3.根据权利要求1所述的一种动力锂电池***，其特征在于，所述动力电池模组(7)底部与模组支撑板之间涂抹等厚度为2mm的粘接剂。
4.根据权利要求1所述的一种动力锂电池***，其特征在于，所述动力电池上箱体(2)和动力电池高压总控箱(5)的接触面涂抹有密封胶。
5.根据权利要求1所述的一种动力锂电池***，其特征在于，所述动力电池上箱体(2)和动力电池高压总控箱(5)开有线束连接的孔。
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