CN114552110A - 电池包及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池包及车辆，电池包括上盖、托盘、压条及多个电池模组，所述电池模组的X方向的两端与所述托盘的内壁抵接，所述压条在Y方向上设置在相邻的两个所述电池模组之间；所述压条包括压板及连接在所述压板的底面上的竖向压筋，所述压板的底面压紧在相邻的两个所述电池模组的顶面的Y方向相对侧边缘处；所述压板的X方向的两端固定在所述托盘上，所述竖向压筋***相邻的两个所述电池模组之间的缝隙，所述电池模组的朝向所述竖向压筋的一侧表面上设置有伸入所述缝隙的弹性凸起，所述竖向压筋的Y方向的两侧面与其两侧的所述弹性凸起抵接。本申请的电池包，竖向压筋提高了压条截面的抗弯刚度，能够承载Z方向的较大的冲击载荷。

Description

电池包及车辆

技术领域

本发明属于新能源车辆技术领域，特别是涉及一种电池包及车辆。

背景技术

随市场竞争加剧，混合动力车辆对电池包的续航里程的需求日益高涨。为了共用现存的燃油车平台，混合动力车辆的电池包只能布置在现有的车身内。空间尺寸受限又要布置更多的电芯，对于电池包的体积利用率提出了更高的要求，无模组、CTP等概念应运而生。

申请号为“CN201920056136.2”的中国专利申请公开了一种无模组电池包，具有电池包钣金箱和置于电池包钣金箱内部的若干串联的电芯；所述、、电芯矩形阵列排布在电池包钣金箱的内腔，且四周与电池包钣金箱的内壁接触，同一列排布的电芯的顶端通过电芯压条压紧；电芯压条与电芯顶部的电芯支架中间的凹槽相配合，电芯压条通过固定螺钉与压条固定座固定；压条固定座与电池包钣金箱之间通过安装螺钉固定。

但是，上述无模组电池包存在以下缺陷：

(1)压条为平板状，Z向(竖直方向)冲击载荷下压条的承载能力不足，中间位置变形量较大。

(2)压条和电芯刚性接触，易对电芯的壳体造成损坏，且压住了防爆阀，影响电芯安全。

(3)电芯模组的X向(电芯的堆叠方向)和Y向(电芯模组的堆叠方向)没有固定，电池模组易在电池包内窜动，影响电池包的安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有的无模组电池包，压条为平板状，Z向冲击载荷下压条的承载能力不足的问题，提供一种电池包及车辆。

为解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供了一种电池包，包括上盖、托盘、压条及沿Y方向堆叠的多个电池模组，所述上盖与托盘相接以围合形成用于容纳多个所述电池模组的腔体，所述电池模组的X方向的两端与所述托盘的内壁抵接，以在X方向固定多个所述电池模组，所述电池模组的底面与所述托盘的底板抵接，所述压条在Y方向上设置在相邻的两个所述电池模组之间；

所述压条包括压板及连接在所述压板的底面上的竖向压筋，所述压板的底面压紧在相邻的两个所述电池模组的顶面的Y方向相对侧边缘处，以在Z方向固定多个所述电池模组；所述压板的X方向的两端固定在所述托盘上，所述竖向压筋***相邻的两个所述电池模组之间的缝隙，所述电池模组的朝向所述竖向压筋的一侧表面上设置有伸入所述缝隙的弹性凸起，所述竖向压筋的Y方向的两侧面与其两侧的所述弹性凸起抵接，以在Y方向固定多个所述电池模组。

可选地，所述电池模组包括由多个电芯沿X方向堆叠而成的电芯堆及压紧在所述电芯堆的X方向两侧的端板，所述端板的背离所述电芯堆的一侧固定在所述托盘上，所述端板的朝向所述电芯堆的一侧与所述电芯堆的X方向的一侧抵靠。

可选地，所述端板包括端板本体及连接在所述端板本体的背离所述电池堆的一侧的弹性件，所述弹性件与所述托盘的内壁抵接，所述端板本体的朝向所述电芯堆的一侧与所述电芯堆的X方向的一侧抵靠。

可选地，所述弹性件包括两个拱形部及连接两个拱形部的底部的连接部，所述连接部贴附在所述端板本体的背离所述电芯堆的一侧表面，所述拱形部的顶部抵接在所述托盘的内壁上。

可选地，所述电池模组还包括固定在所述电芯堆的Y方向两侧的侧板，所述侧板上设置有沿X方向排布的多个所述弹性凸起；

所述侧板的顶部朝向所述电芯的极柱形成有压紧在所述电芯的顶面上的翻边，所述压板的底面压紧在所述翻边上。

可选地，所述压条还包括可压缩垫条，所述可压缩垫条垫设在所述压板的底面与相邻的两个所述电池模组的顶面的Y方向相对侧边缘处。

可选地，所述压条还包括设置在所述压板顶面上的连接条，所述连接条的顶面与所述上盖的底面贴合；所述连接条上设置有用于与所述上盖固定连接的第一安装孔。

可选地，所述压板的X方向的两端突出于所述连接条的X方向的两端，所述压板的X方向的两端设置有用于与所述托盘固定连接的第二安装孔。

可选地，所述托盘内设置有伸入所述缝隙的分隔筋，所述分隔筋的底部与所述托盘的底板连接，所述分隔筋的X方向的两侧与所述托盘的X方向的两侧壁连接，所述分隔筋将所述腔体分隔成多个子腔，每一所述电池模组容纳在对应的所述子腔内，所述分隔筋的顶部与所述竖向压筋的底部间隔相对。

可选地，所述托盘沿Z方向堆叠有多层，每层所述托盘中沿Y方向设置有多个所述电池模组，所述上盖与最上方的所述托盘固定连接，相邻的两层所述托盘，上方的所述托盘的底板固定在下方的所述托盘的上部开口处。

根据本发明实施例的电池包，所述电池模组的X方向的两端与所述托盘的内壁抵接，以在X方向固定多个所述电池模组。所述压条包括压板及连接在所述压板的底面上的竖向压筋，所述压板的底面压紧在相邻的两个所述电池模组的顶面的Y方向相对侧边缘处，所述电池模组的底面与所述托盘的底板抵接，以在Z方向固定多个所述电池模组。所述压板的X方向的两端固定在所述托盘上，所述竖向压筋***相邻的两个所述电池模组之间的缝隙，所述电池模组的朝向所述竖向压筋的一侧表面上设置有伸入所述缝隙的弹性凸起，所述竖向压筋的Y方向的两侧面与其两侧的所述弹性凸起抵接，以在Y方向固定多个所述电池模组。这样，实现了电池模组三个方向的固定(限位)。另外，竖向压筋提高了压条截面的抗弯刚度，能够承载Z方向的较大的冲击载荷(由于压条的长度较长，固定点在压板的X方向的两端，承载时压条的中间挠度比较大)。

此外，和传统的模组结构电池包相比，对电芯的固定位置从端部移到电芯的肩部(相邻的两个所述电池模组的顶面的Y方向相对侧边缘处)，在电芯厚度方向上可以提供更多的膨胀空间，尤其是高能量密度或者硅负极的电芯，循环过程中沿厚度方向(X方向)会发生比较大的膨胀。

此外，和传统侧面锁螺栓固定电池模组的方案相比，本申请在电芯宽度方向(Y方向)上需要更少的空间。

此外，和结构胶粘接的无模组电池包方案相比，本申请使用机械式连接，无需结构胶辅助，便于拆卸维修，可以进行电芯堆层级的维修更换。

另一方面，本发明实施例提供了一种车辆，包括上述的电池包。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的电池包的分解图；

图2是本发明第一实施例提供的电池包的压条的示意图；

图3是本发明第一实施例提供的电池包的电池模组的示意图；

图4是本发明第一实施例提供的电池包的弹性凸起的示意图；

图5是本发明第一实施例提供的电池包的托盘的示意图；

图6是本发明第一实施例提供的电池包的沿Y方向的剖视图；

图7是图6中a处的放大图；

图8是本发明第一实施例提供的电池包的电池模组的断面图；

图9是图中b处的放大图。

说明书中的附图标记如下：

1、上盖；

2、托盘；21、底板；22、分隔筋；23、台阶面；

3、压条；31、压板；311、第二安装孔；32、竖向压筋；33、可压缩垫条；34、连接条；341、第一安装孔；

4、电池模组；41、电芯；42、端板；421、端板本体；422、弹性件；4221、拱形部；4222、连接部；43、侧板；431、弹性凸起；432、翻边；

5、缝隙；

6、螺栓。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下文中，X方向为电芯的堆叠方向(也即电芯的厚度方向)，Y方向为电芯的宽度方向(也即电池模组的堆叠方向)，Z方向为电池模组的高度方向(即车辆的竖直方向)，具体方位参见图1中的箭头所示。当然，此方位仅为了描述方便，并不限定电池包具体应用时的方位。

第一实施例

如图1至图9所示，本发明第一实施例提供的电池包，包括上盖1、托盘2、压条3及沿Y方向堆叠的多个电池模组4，所述上盖1与托盘2相接以围合形成用于容纳多个所述电池模组4的腔体，所述电池模组4的X方向的两端与所述托盘2的内壁抵接，以在X方向固定多个所述电池模组4，所述电池模组4的底面与所述托盘1的底板21抵接，所述压条3在Y方向上设置在相邻的两个所述电池模组之间。

上盖1的周围一圈和托盘2(最上层托盘)通过螺栓连接。

所述压条3包括压板31及连接在所述压板31的底面上的竖向压筋32，所述压板31的底面压紧在相邻的两个所述电池模组4的顶面的Y方向相对侧边缘处，以在Z方向固定多个所述电池模组4；所述压板31的X方向的两端固定在所述托盘2上，所述竖向压筋32***相邻的两个所述电池模组4之间的缝隙5，所述电池模组4的朝向所述竖向压筋32的一侧表面上设置有伸入所述缝隙5的弹性凸起431，所述竖向压筋32的Y方向的两侧面与其两侧的所述弹性凸起431抵接，以在Y方向固定多个所述电池模组4。

所述电池模组4包括由多个电芯41沿X方向堆叠而成的电芯堆及压紧在所述电芯堆的X方向两侧的端板42，所述端板42的背离所述电芯堆的一侧固定在所述托盘2上，所述端板42的朝向所述电芯堆的一侧与所述电芯堆的X方向的一侧抵靠。

所述端板42包括端板本体421及连接在所述端板本体421的背离所述电池堆的一侧的弹性件422，所述弹性件422与所述托盘2的内壁抵接，所述端板本体421的朝向所述电芯堆的一侧与所述电芯堆的X方向的一侧抵靠。

优选地，所述弹性件422包括两个拱形部4221及连接两个拱形部4221的底部的连接部4222，所述连接部4222贴附在所述端板本体421的背离所述电芯堆的一侧表面，所述拱形部4221的顶部抵接在所述托盘2的内壁上。

所述端板42通过垂直于托盘2侧壁的螺栓固定在托盘2上，通过弹性件422的作用，电芯堆和端板42间具有法向预紧力，但是端板42与电芯堆仅是抵靠，没有粘接或其他连接关系。

所述电池模组4还包括通过结构胶固定在所述电芯堆的Y方向两侧的侧板43，所述侧板43上设置有沿X方向排布的多个所述弹性凸起431；所述侧板43的顶部朝向所述电芯41的极柱形成有压紧在所述电芯41的顶面上的翻边432，所述压板31的底面压紧在所述翻边432上。结构胶和翻边432的作用是为了使电芯堆构成一个整体，提高刚度，此外翻边432还可以保证电芯41高度方向上的公差一致，压条Z向的预紧力可以均匀地分散给每个电芯41。

所述侧板43上的多个所述弹性凸起431通过冲压得到，即，在一块完整的钣金上，冲孔(冲出窗口)，冲出的片状部分悬置于窗口处以构成所述弹性凸起431。优选地，多个弹性凸起431等间隔排布。

当压条3向下***相邻的两个电池模组4之间Y方向的间隙5时，竖向压筋32压迫两侧的弹性凸起431，弹性凸起431受压变形，沿Y方向提供预紧力，从而在Y方向上固定电池模组4。

所述压条3还包括可压缩垫条33，所述可压缩垫条33垫设在所述压板31的底面与相邻的两个所述电池模组4的顶面的Y方向相对侧边缘处。所述压板31的底面以所述竖向压筋32为分界，被划分为两个压接表面，所述可压缩垫条33对应地设置有两条，一条所述可压缩垫条33垫设在其中一个压接表面与其中一个电池模组4的顶面之间，另一条所述可压缩垫条33垫设在另一个压接表面与另一个电池模组4的顶面之间。

可压缩垫条33的初始未压缩的厚度为2～3mm，通过一个预设的压缩量提供Z向夹紧力和吸收Z向的装配公差。即，本申请中，压条3集成可压缩垫条33实现与电池模组4的软连接，解决装配公差问题。

可压缩垫条4，例如可以是泡棉垫。

所述托盘2内设置有伸入所述缝隙5的分隔筋22，所述分隔筋22的底部与所述托盘2的底板21连接，所述分隔筋22的X方向的两侧与所述托盘2的X方向的两侧壁连接，所述分隔筋22将所述腔体分隔成多个子腔，每一所述电池模组4容纳在对应的所述子腔内，所述分隔筋22的顶部与所述竖向压筋32的底部间隔相对。

一方面，竖向压筋32提高了压条截面的抗弯刚度，能够承载Z方向的较大的冲击载荷(由于压条3的长度较长，固定点在压板31的X方向的两端，承载时压条3的中间挠度比较大)。另一方面，竖向压筋32和托盘2的分隔筋22构成保险机制，当Z方向(向下)载荷较大，压条3被严重压弯时，竖向压筋32的底部会与分隔筋22的顶部刚性接触，此时压条3的底部和分隔筋22的顶部之间的间隙被填满，避免电芯41的铝壳承载超过极限发生失效。

在图5所示实施例中，所述分隔筋22设置有2个，2个所述分隔筋22将所述腔体分隔成3个子腔，这样，每层托盘2中可放置3个电池模组4。

然而，根据电池模组4的数量需要也可以设置其它数量的分隔筋22。

本实施例中，所述托盘2沿Z方向堆叠有两层，所述上盖1与最上方的所述托盘2固定连接，上方的所述托盘2的底板21固定在下方的所述托盘2的上部开口处。

所述压条3还包括设置在所述压板31顶面上的连接条34，上层托盘2中的压条3，其所述连接条34上设置有用于与所述上盖1固定连接的第一安装孔341。其连接条34的顶面用于支撑上盖1，并通过螺栓6拧入第一安装孔341与上盖1固定连接。下层托盘2中的压条3，其连接条34的顶面用于支撑上层托盘2的底板21。下层托盘2中的压条3，可以取消连接条34的顶面的第一安装孔341，以简化部分压条3的结构，降低成本。优选地，所述连接条34的顶面为平面，以更好地支撑上盖1或托盘2的底板21。

所述压板31的X方向的两端突出于所述连接条34的X方向的两端，所述压板31的X方向的两端设置有用于与所述托盘2固定连接(螺栓连接)的第二安装孔311。

这样，利用上层托盘2的底板21固定下层托盘2的压条3，能够获得极佳的结构强度。并且，上层的压条3为上盖1提供更多支撑点，上盖1可以承受更高的载荷。例如，部分SUV插电车型，电池包的上盖1即为行李箱。这样，能够使行李箱承受更高的载荷。

所述连接条34、压板31及竖向压筋32一体成型以构成压条主体部分，压条主体部分例如为铝合金挤压型材，以获得较强的抗弯刚度。

然而，也可以是，所述连接条34、压板31及竖向压筋32分别成型后固定一体(焊接、螺栓连接、胶粘等)。

此外，压条3还可采用钣金件或压铸件。

此外，可压缩垫条33也可以用橡胶、金属板簧替代。或者，可压缩垫条33直接和压条主体部分或侧板43集成，类似于侧板43上的弹性凸起431。

如图1所示，在Y方向两侧的两个电池模组4其与托盘2的内壁之间形成缝隙，此处也可以设置压条3，所述压条3的竖向压筋32***电池模组4与托盘2的内壁之间的缝隙。与两个电池模组4之间的压条3不同的是，此处的压条3，一条所述可压缩垫条33垫设在其中一个压接表面与其中一个电池模组4的顶面之间，另一条所述可压缩垫条33垫设在另一个压接表面与托盘2的侧壁上设置的一台阶面23(参见图5)上。

根据本发明第一实施例的电池包，所述电池模组的X方向的两端与所述托盘的内壁抵接，以在X方向固定多个所述电池模组。所述压条包括压板及连接在所述压板的底面上的竖向压筋，所述压板的底面压紧在相邻的两个所述电池模组的顶面的Y方向相对侧边缘处，所述电池模组的底面与所述托盘的底板抵接，以在Z方向固定多个所述电池模组。所述压板的X方向的两端固定在所述托盘上，所述竖向压筋***相邻的两个所述电池模组之间的缝隙，所述电池模组的朝向所述竖向压筋的一侧表面上设置有伸入所述缝隙的弹性凸起，所述竖向压筋的Y方向的两侧面与其两侧的所述弹性凸起抵接，以在Y方向固定多个所述电池模组。这样，实现了电池模组三个方向的固定(限位)。另外，竖向压筋提高了压条截面的抗弯刚度，能够承载Z方向的较大的冲击载荷(由于压条的长度较长，固定点在压板的X方向的两端，承载时压条的中间挠度比较大)。

此外，和传统的模组结构电池包相比，压条对电芯的固定位置从端部移到电芯的肩部(相邻的两个所述电池模组的顶面的Y方向相对侧边缘处)，在电芯厚度方向上可以提供更多的膨胀空间，尤其是高能量密度或者硅负极的电芯，循环过程中沿厚度方向(X方向)会发生比较大的膨胀。

此外，和传统侧面锁螺栓固定电池模组的方案相比，本申请在电芯宽度方向(Y方向)上需要更少的空间。

此外，和结构胶粘接的无模组电池包方案相比，本申请使用机械式连接，无需结构胶辅助，便于拆卸维修，可以进行电芯堆层级的维修更换。

第二实施例(未图示)

本发明第二实施例提供的电池包，其与第一实施例的不同之处在于，托盘仅设置有一层。

第三实施例(未图示)

本发明第三实施例提供的电池包，其与第一实施例的不同之处在于，托盘沿Z方向堆叠有三层，所述上盖与最上方的所述托盘固定连接，相邻的两层所述托盘，上方的所述托盘的底板固定在下方的所述托盘的上部开口处。即，由上往下，所述上盖与第一层托盘固定连接，第一层托盘的底板固定在第二层托盘的上部开口处，第二层托盘的底板固定在第三层托盘的上部开口处。

每层托盘中沿Y方向设置有多个电池模组。

第四实施例

本发明第四实施例提供的电池包，其与第一实施例的不同之处在于，上盖的底面集成压条。即，上层的托盘中的压条与上盖集成，以简化结构。下层的托盘中的压条可与上层的托盘的底板集成或独立设置。

另外，本发明一实施例提供了一种车辆，包括上述实施例的电池包。

车辆可以是混合动力车辆或者是纯电动车辆。

混合动力车辆中的插电式混动车型由于共用燃油车平台，且电池包尺寸较小，常放在车辆内部，行李箱下方或者后排乘客座椅下方。出于机械防护、保温等多方面考虑，也会将电池包布置于车身内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电池包，其特征在于，包括上盖、托盘、压条及沿Y方向堆叠的多个电池模组，所述上盖与托盘相接以围合形成用于容纳多个所述电池模组的腔体，所述电池模组的X方向的两端与所述托盘的内壁抵接，以在X方向固定多个所述电池模组，所述电池模组的底面与所述托盘的底板抵接，所述压条在Y方向上设置在相邻的两个所述电池模组之间；

所述压条包括压板及连接在所述压板的底面上的竖向压筋，所述压板的底面压紧在相邻的两个所述电池模组的顶面的Y方向相对侧边缘处，以在Z方向固定多个所述电池模组；所述压板的X方向的两端固定在所述托盘上，所述竖向压筋***相邻的两个所述电池模组之间的缝隙，所述电池模组的朝向所述竖向压筋的一侧表面上设置有伸入所述缝隙的弹性凸起，所述竖向压筋的Y方向的两侧面与其两侧的所述弹性凸起抵接，以在Y方向固定多个所述电池模组。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池模组包括由多个电芯沿X方向堆叠而成的电芯堆及压紧在所述电芯堆的X方向两侧的端板，所述端板的背离所述电芯堆的一侧固定在所述托盘上，所述端板的朝向所述电芯堆的一侧与所述电芯堆的X方向的一侧抵靠。

3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述端板包括端板本体及连接在所述端板本体的背离所述电池堆的一侧的弹性件，所述弹性件与所述托盘的内壁抵接，所述端板本体的朝向所述电芯堆的一侧与所述电芯堆的X方向的一侧抵靠。

4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述弹性件包括两个拱形部及连接两个拱形部的底部的连接部，所述连接部贴附在所述端板本体的背离所述电芯堆的一侧表面，所述拱形部的顶部抵接在所述托盘的内壁上。

5.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池模组还包括固定在所述电芯堆的Y方向两侧的侧板，所述侧板上设置有沿X方向排布的多个所述弹性凸起；

所述侧板的顶部朝向所述电芯的极柱形成有压紧在所述电芯的顶面上的翻边，所述压板的底面压紧在所述翻边上。

6.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述压条还包括可压缩垫条，所述可压缩垫条垫设在所述压板的底面与相邻的两个所述电池模组的顶面的Y方向相对侧边缘处。

7.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述压条还包括设置在所述压板顶面上的连接条，所述连接条的顶面与所述上盖的底面贴合；所述连接条上设置有用于与所述上盖固定连接的第一安装孔。

8.根据权利要求7所述的电池包，其特征在于，所述压板的X方向的两端突出于所述连接条的X方向的两端，所述压板的X方向的两端设置有用于与所述托盘固定连接的第二安装孔。

9.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述托盘内设置有伸入所述缝隙的分隔筋，所述分隔筋的底部与所述托盘的底板连接，所述分隔筋的X方向的两侧与所述托盘的X方向的两侧壁连接，所述分隔筋将所述腔体分隔成多个子腔，每一所述电池模组容纳在对应的所述子腔内，所述分隔筋的顶部与所述竖向压筋的底部间隔相对。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的电池包，其特征在于，所述托盘沿Z方向堆叠有多层，每层所述托盘中沿Y方向设置有多个所述电池模组，所述上盖与最上方的所述托盘固定连接，相邻的两层所述托盘，上方的所述托盘的底板固定在下方的所述托盘的上部开口处。

11.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-10任意一项所述的电池包。

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