CN116487809A - 动力电池组件、动力电池箱总成及换电车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种动力电池组件、动力电池箱总成及换电车辆，动力电池组件包括电池外壳和液冷组件，液冷组件和电池外壳之间形成容纳腔，液冷组件包括液冷板和至少二条导流管，液冷板内设置有至少二个液冷腔，导流管用于将相邻两个所述液冷腔连通。位于所述容纳腔内的至少一块电池单元及安装于电池外壳的接线组件，接线组件与所述电池单元电连接，电池单元与所述液冷板导热连接。电池单元安装于电池外壳和液冷组件之间，多个液冷腔能够对电池单元进行统一温控，提高动力电池组件的能量密度。多个电池单元设置于同一个电池外壳内，接线简化并降低难度。每一层支撑梁组架设一个动力电池组件，动力电池箱总成降低整体高度及重心下移。

Description

动力电池组件、动力电池箱总成及换电车辆
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别涉及一种动力电池组件、动力电池箱总成及换电车辆。
背景技术
换电车辆通过更换动力电池箱总成，以实现车辆的连续作业能力。现有动力电池箱总成设置有多层的箱体框架，每一层箱体框架上分布有至少两组动力电池包，上下层之间的动力电池组件通过导线串联连接。
中国专利CN219017832U公开了一种框架电池单元，包括框架本体、电池包和电池配件，所述框架本体设有电池框体和配电框体；所述电池框体设于所述框架本体的上部并成形用于安装所述电池包的层状支撑构造，所述电池包安装于所述电池框体；所述配电框体设于所述框架本体的下部并形成用于安装所述电池配件的框形容纳构造，所述电池配件安装于所述配电框体，所述配电框体的下部四周是用于导向卡接的销接梁。
上述框架电池单元中的动力电池分布零散，每一层框架本体均设置有至少两个动力电池包，每个动力电池包均需要独立接线及布置管路，不仅存在空间利用率低，电池密度低的技术问题。上述框架电池单元还存在接线复杂，上下层所需空间大，整体高度高，整体重心上移的技术问题，因此需要改进。
发明内容
为解决空间利用率低，电池密度低及重心偏高的技术问题，本发明提供了一种动力电池组件、动力电池箱总成及换电车辆。
第一方面，本发明提供一种动力电池组件，包括：
电池外壳；
安装于所述电池外壳的液冷组件，所述液冷组件和电池外壳之间形成容纳腔，所述液冷组件包括液冷板和至少二条导流管，所述液冷板内设置有至少二个液冷腔，所述导流管用于将相邻两个所述液冷腔连通；
位于所述容纳腔内的至少一块电池单元及安装于所述电池外壳的接线组件，所述接线组件与所述电池单元电连接，所述电池单元与所述液冷板导热连接。
在一些实施例中，所述电池单元设置二个及以上，每个所述电池单元对应贴合于所述液冷腔的表面。
在一些实施例中，所述液冷板包括底板部和相对于所述底板部两侧弯曲的装配部，所述底板部和所述装配部之间形成容纳槽，至少部分所述电池单元位于所述容纳槽内，所述液冷腔沿所述底板部的长度方向间隔分布。
在一些实施例中，所述电池单元嵌入所述液冷板。
第二方面，本发明提供一种动力电池箱总成，动力电池箱总成包括箱体框架，所述箱体框架包括立柱和至少两层支撑梁组，每层所述支撑梁组包括横梁、与所述横梁相交的多根纵梁，其特征在于，所述动力电池箱总成还包括如上所述的动力电池组件，所述动力电池组件架设于对应的支撑梁组。
在一些实施例中，所述液冷组件架设于所述横梁并朝向下一层支撑梁组所架设的动力电池组件方向凸出。
在一些实施例中，相邻两个所述液冷腔之间具有内凹的支撑凹槽，所述导流管弯曲横跨所述支撑凹槽，所述支撑凹槽扣设于所述纵梁。
在一些实施例中，上一层所述动力电池组件的液冷组件的下表面与下一层的电池外壳表面之间的距离小于或等于30mm。
在一些实施例中，每一层的所述接线组件位于所述箱体框架的同一端。
在一些实施例中，所述液冷组件还包括安装于所述箱体框架的热交换组件，所述液冷板包括间隔分布的进水管和出水管，所述热交换组件分别连接至所述进水管和出水管。
在一些实施例中，所述热交换组件位于所述箱体框架的底部。
第三方面，本发明提供一种换电车辆，包括车辆主体、底托框架及如上所述的动力电池箱总成，所述底托框架固定于所述车辆主体，所述动力电池箱总成通过所述底托框架为所述车辆主体供电。
为解决空间利用率低，电池密度低及重心偏高的问题，本发明有以下优点：电池单元安装于电池外壳和液冷组件之间，多个液冷腔能够对电池单元进行统一温控，提高动力电池组件的能量密度。多个电池单元设置于同一个电池外壳内，通过一个接线组件输出输入电能，接线简化并降低难度，电能传输效果好。
每一层支撑梁组架设一个动力电池组件，简化布局模式，动力电池箱总成降低整体高度及重心下移，提高运行稳定性。
附图说明
图1示出了一些实施例的动力电池组件的立体示意图；
图2示出了一些实施例的直线导通相邻两个液冷腔的纵向截面结构示意图；
图3示出了一些实施例的弯管导通相邻两个液冷腔的纵向截面结构示意图；
图4示出了一些实施例的动力电池组件的横向截面示意图；
图5示出了一些实施例的动力电池组件的端面示意图；
图6示出了一些实施例的动力电池箱总成的结构示意图；
图7示出了一些实施例的动力电池箱总成的横向截面示意图；
图8示出了一些实施例的动力电池箱总成的纵向截面示意图。
图中，10、电池外壳；20、液冷组件；21、液冷板；211、底板部；212、装配部；22、液冷腔；23、导流管；24、支撑凹槽；25、进水管；26、出水管；27、悬架连接部；30、接线组件；40、电池单元；50、箱体框架；51、立柱；511、侧边立柱；512、中间立柱；52、支撑梁组；521、横梁；522、纵梁。
具体实施方式
现在将参照若干示例性实施例来论述本发明的内容。应当理解，论述了这些实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本发明的内容，而不是暗示对本发明的范围的任何限制。
如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”要被解读为“至少一个其他实施例”。
如图1至图5所示，本发明提出一种动力电池组件，动力电池组件可用于动力电池箱总成，为使用该动力电池箱总成的车辆提供电能。
动力电池组件包括电池外壳10、液冷组件20、至少一块电池单元40及接线组件30，电池外壳10罩设连接液冷组件20，在液冷组件20和电池外壳10之间形成容纳腔，至少一块电池单元40位于容纳腔内，接线组件30安装于电池外壳10，接线组件30与电池单元40电连接。可选地，电池单元40设置为长条结构，通过增大体积及能量密度，以提高电池容量。
优选地，电池单元40设置有二个及以上，二个及以上的电池单元40分布于同一个容纳腔内，相邻的电池单元40通过铜排电连接，以构成串联的电池包结构，既能减小每个电池单元40的体积，降低加工难度，又能通过铜排连接以构成紧密排布结构，提高电池密度。并且多个电池单元40位于同一电池外壳10内，以构成整体式动力电池组件结构，通过单一接线组件30进行连接，简化外部电气连接方式。
液冷组件20位于电池单元40的底部并与液冷板21导热连接，液冷组件20用于对电池单元40进行散热，保持电池单元40处于适宜的工作温度。其中，液冷组件20包括液冷板21和至少二条导流管23，液冷板21内设置有至少二个液冷腔22，导流管23用于将相邻两个液冷腔22连通。液冷腔22沿液冷组件20的长度方向间隔分布多个，液冷腔22内冷却液的容量大，液冷腔22的壁体与电池单元40贴合，以进行换热。液冷组件20具有进水管25和出水管26，进水管25引导冷却液进入液冷腔22，冷却液沿液冷腔22及导流管23依次流通液冷组件20的内部区域，再通过出水管26引导冷却液流出液冷腔22，以构成冷却液的循环流通。
液冷腔22间隔分布，以构成间隔分布的散热区域，散热面积大，换热效果好。液冷组件20所设置的液冷腔22的数量与电池单元40的数量相对应，每个电池单元40对应贴合于液冷腔22的表面，以使液冷腔22能够对应冷却电池单元40。可选地，在相邻两个液冷腔22之间可设置刚性的支撑结构，用于将动力电池组件架设装配至箱体框架50。
电池单元40安装于电池外壳10和液冷组件20之间，多个液冷腔22能够对电池单元40进行温度调节，提高动力电池组件的能量密度，特别是多个电池单元40设置于同一个电池外壳10内，并通过一个接线组件30输出输入电能，传输效果好。
电池单元40可架设于液冷板21的表面，以使两者表面贴合构成热传递。可选地，液冷板21的表面局部凹陷，电池单元40嵌入液冷板21，以扩大散热接触面积，又能限定两者的相对结合位置。
如图6至图8所示，将上述实施例公开的动力电池组件应用于动力电池箱总成，其中，动力电池箱总成包括箱体框架50和动力电池组件，箱体框架50由多根型材组合而成的框架结构。其中，箱体框架50包括竖直排布的多个立柱51和水平铺设的多层支撑梁组52，支撑梁组52沿立柱51的长度方向间隔分布。每四根立柱51呈矩形分布，以构成矩形框架结构。支撑梁组52包括多根横梁521和多根纵梁522，横梁521沿箱体框架50的长度方向间隔分布，横梁521的两端分别连接相邻两侧的立柱51。纵梁522与横梁521相互垂直，纵梁522的两端分别连接相对两侧的立柱51。
动力电池组件架设于对应的支撑梁组52，可选地，液冷组件20直接架设于支撑梁组52，液冷腔22对应于上下层支撑梁组52之间的矩形空间。优选地，相邻两个液冷腔22之间的液冷板21架设于纵梁522，以构成支撑托举结构。相邻两个液冷腔22之间构成悬架连接部27，悬架连接部27的结构强度高。导流管23跨越或穿插悬架连接部27，以将相邻两个液冷腔22连通，过悬架连接部27架设于纵梁522，以构成架设连接结构。
液冷组件20架设安装于箱体框架50，以构成动力电池组件的装配和定位。可选地，液冷板21配置板状结构，液冷板21平铺架设于箱体框架50。在一实施例中，液冷组件20架设于横梁521并朝向下一层支撑梁组52所架设的动力电池组件方向凸出。相应地，液冷板21包括底板部211和装配部212，装配部212相对于底板部211两侧弯曲，底板部211和装配部212之间形成容纳槽。至少部分电池单元40位于容纳槽内，液冷腔22沿底板部211的长度方向间隔分布。
底板部211和装配部212构成容纳电池单元40的容纳槽，以扩大和电池单元40的结合面积。装配部212可将整个动力电池组件架至箱体框架50上，从而方便动力电池组件采用嵌入式架设方式固定，避免底板部211直接平铺架设于箱体框架50上。进一步地，底板部211和装配部212的架设部位之间存在高度差，该高度差可引导底板部211嵌入到支撑梁组52，降低箱体框架50用于安装动力电池组件的高度，从而降低动力电池箱总成的整体重心高度。
在一实施例中，相邻两个液冷腔22之间具有内凹的支撑凹槽24，导流管23弯曲横跨支撑凹槽24，支撑凹槽24扣设于纵梁522。支撑凹槽24位于悬架连接部27，以使悬架连接部27架设于纵梁522，纵梁522嵌入支撑凹槽24，则上一层的液冷腔22向下一层的动力电池组件的表面延伸，构成动力电池组件嵌入安装至箱体框架50，带来结构上的连接定位优势，还能通过一层支撑梁组52仅仅铺设一个动力电池组件的特点，即可满足原有至少两个电池包的电池容量，不仅仅提高了安装的便捷性，还极大降低动力电池箱总成的重心及提高电池密度。
在一可选地实施例中，支撑梁组52的两侧设置有凸出的支撑梁，动力电池组件自箱体框架50的一端向另一端***并滑动至安装位置，直至装配部212位于支撑梁上方。动力电池组件下移至装配部212架设于支撑梁上，从而构成动力电池组件的装配结构。
在一可选地实施例中，立柱51包括中间立柱512和侧边立柱511，侧边立柱511为完整的柱状结构，其分布于箱体框架50的四个顶角位置。中间立柱512由多段短柱构成，每一短柱的一端可拆卸连接或铰接连接于一层支撑梁组52，短柱的另一抵接于另一层支撑梁组52。当短柱处于打开状态时，动力电池组件可从短柱的打开方向装配至箱体框架50。当动力电池组件装配完成后，短柱支撑上下两层支撑梁组52以构成立柱51，动力电池组件拆装方便。
在一些实施例中，上一层动力电池组件的液冷组件20的下表面与下一层的电池外壳10表面之间的距离小于或等于30mm，例如，两层动力电池组件之间的最小间距设置0mm、5mm、8mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm。上下两层的动力电池组件之间的表面间距距离小，则相应地可以降低箱体框架50的总体高度；或者，上下两层的动力电池组件间距距离小，可以在同等高度箱体框架50上安装更多的动力电池组件，以扩大总体的电能容量。
优选地，每一层的接线组件30位于箱体框架50的同一端，以方便接线，所需线缆的总长度小，节约成本。接线组件30安装于电池外壳10且位于液冷组件20的上方，接线组件30的接线部位朝向箱体框架50的一端。
优选地，液冷组件20还包括安装于箱体框架50的热交换组件，热交换组件分别连接至进水管25和出水管26。进水管25和出水管26位于液冷板21的一端，优选地，进水管25和出水管26所处位置位于接线组件30的下方，以处于动力电池组件的同一端。其中，热交换组件包括水冷模组、散热器及散热风机，散热器连接出水管26，水冷模组驱动冷却液流经散热器，进水管25与水冷模组连接，以构成冷却液的循环流通。可选地，散热风机朝向散热器方向，散热器配置有弯曲的导管结构。
在一实施例中，热交换组件位于箱体框架50的底部，水冷模组、散热器及散热风机独立装配至箱体框架50，通过调节各个部件之间的相对位置，从而构建散热降温结构，同时，也是各个部件的分布更加灵活，可适配箱体框架50与使用的车辆配合锁定。
将上述实施例所公开的动力电池箱总成应用于换电车辆，该换电车辆包括车辆主体、底托框架及动力电池箱总成，底托框架固定于车辆主体，动力电池箱总成通过底托框架为车辆主体供电。电池箱框架通过吊装装配至底托框架，从而实现动力电池箱总成吊装拆除或装配，实现车辆的连续运行时间。
出于示例和描述的目的，已经给出了本公开实施的前述说明。前述说明并非是穷举性的也并非要将本公开限制到所公开的确切形式，根据上述教导还可能存在各种变形和修改，或者是可能从本公开的实践中得到各种变形和修改。选择和描述这些实施例是为了说明本公开的原理及其实际应用，以使得本领域的技术人员能够以适合于构思的特定用途来以各种实施方式和各种修改而利用本公开。

Claims (12)

1.一种动力电池组件，其特征在于，包括：
电池外壳；
安装于所述电池外壳的液冷组件，所述液冷组件和电池外壳之间形成容纳腔，所述液冷组件包括液冷板和至少二条导流管，所述液冷板内设置有至少二个液冷腔，所述导流管用于将相邻两个所述液冷腔连通；
位于所述容纳腔内的至少一块电池单元及安装于所述电池外壳的接线组件，所述接线组件与所述电池单元电连接，所述电池单元与所述液冷板导热连接。
2.根据权利要求1所述的动力电池组件，其特征在于，所述电池单元设置二个及以上，每个所述电池单元对应贴合于所述液冷腔的表面。
3.根据权利要求1所述的动力电池组件，其特征在于，所述液冷板包括底板部和相对于所述底板部两侧弯曲的装配部，所述底板部和所述装配部之间形成容纳槽，至少部分所述电池单元位于所述容纳槽内，所述液冷腔沿所述底板部的长度方向间隔分布。
4.根据权利要求1所述的动力电池组件，其特征在于，所述电池单元嵌入所述液冷板。
5.一种动力电池箱总成，动力电池箱总成包括箱体框架，所述箱体框架包括立柱和至少两层支撑梁组，每层所述支撑梁组包括横梁、与所述横梁相交的多根纵梁，其特征在于，所述动力电池箱总成还包括如权利要求1-4任一项所述的动力电池组件，所述动力电池组件架设于对应的支撑梁组。
6.根据权利要求5所述的动力电池箱总成，其特征在于，所述液冷组件架设于所述横梁并朝向下一层支撑梁组所架设的动力电池组件方向凸出。
7.根据权利要求6所述的动力电池箱总成，其特征在于，相邻两个所述液冷腔之间具有内凹的支撑凹槽，所述导流管弯曲横跨所述支撑凹槽，所述支撑凹槽扣设于所述纵梁。
8.根据权利要求6所述的动力电池箱总成，其特征在于，上一层所述动力电池组件的液冷组件的下表面与下一层的电池外壳表面之间的距离小于或等于30mm。
9.根据权利要求5所述的动力电池箱总成，其特征在于，每一层的所述接线组件位于所述箱体框架的同一端。
10.根据权利要求5所述的动力电池箱总成，其特征在于，所述液冷组件还包括安装于所述箱体框架的热交换组件，所述液冷板包括间隔分布的进水管和出水管，所述热交换组件分别连接至所述进水管和出水管。
11.根据权利要求10所述的动力电池箱总成，其特征在于，所述热交换组件位于所述箱体框架的底部。
12.一种换电车辆，包括车辆主体、底托框架及如权利要求5-11任一项所述的动力电池箱总成，所述底托框架固定于所述车辆主体，所述动力电池箱总成通过所述底托框架为所述车辆主体供电。
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