CN214542391U - 轻型电动车用电池模组及电池*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及轻型电动车用电池模组及电池***。电池模组由四至八个电池单元串联成组形成，电池单元为容量100Ah到300Ah之间的汽车级大容量方形铝壳电芯做成的锂离子电池单体，且四至八个电池单元通过贴置于相邻两电池单元之间的阻燃型泡沫双面胶可靠粘合在一起。本实用新型由于采用汽车级大容量方形铝壳电芯作为轻型电动车电池模组中的锂离子电池单体、并将四至八个电池单元通过阻燃型泡沫双面胶可靠粘合在一起的结构，使本实用新型电池单体的电流容量大，续航时间长，又散热性好、使用安全。再加上增设逆变器结构，使本实用新型在达到轻型电动车新国标48V电压输出的同时，又大大减少了串联电池单体的数量，使用范围更广和实用性更强。

Description

轻型电动车用电池模组及电池***

技术领域

本实用新型涉及轻型电动车领域,特别是一种续航长的轻型电动车用电池模组及多功能电池***。

背景技术

对于轻型电动车（包含电动自行车、电动摩托车、电动三轮车、电动四轮车等）来说，一般而言，电机驱动电压不低于48V，锂离子单体电芯的额定电压一般为3.0 V到4.4 V之间。为了达到48V的输出电压，需要将十多个单体电芯进行串联（如磷酸铁锂电芯需要16个电芯串联，三元锂芯需要15个电芯串联），对于要求更高输出电压的电动摩托车，电机则需要更多的电芯串联个数。而单体容量150Ah到300Ah之间的方形铝壳电池体积比较大, 直接通过十几个电芯串联成组后的电池组体积远远超过了电动自行车或者电动摩托车车架所能容纳的空间，导致电池组和车架的尺寸匹配出现问题。

申请号为201110297192.3的专利和申请号为201180069814.5的专利申请公开了一种电动自行车用电池组。这两项发明技术均使用了扁形覆膜软包电芯单体进行电池成组，通过多个电芯的串联来实现驱动电动自行车的功能。然而这两项发明专利技术存在的问题如下：

（1）单体电池容量小，铝塑膜软包单体电芯由于铝塑膜冲坑深度的限制导致单体容量无法做大。一般而言,软包单体电芯的容量为20到30Ah。

（2）串联电芯个数多，为了实现驱动电动自行车的功能，电池组电压需要达到不低于48V的电压，由于单体额定电压一般在3V到4V之间，成组的单体电芯个数必须达到15或16个，导致电池组体积大。

（3）续航较短，由于单体电芯容量比较小，多个单体串联后的电池组能够达到48V30Ah,电动自行车续航约为50km到80km，无法实现大于150km的长续航能力，比如及时配送行业要求新国标电动自行车电池充满电后续航可以达到150km至200km。

（4）成组后由于电池单体数量比较多，在电池组整个生命周期内的老化过程中，单体电芯之间的不一致性给整个电池组的使用寿命带来极大挑战，因为电芯老化过程中每个电芯老化程度差异较大，电池组的性能随老化电芯的容量和阻抗不一致性增大而加重劣化程度，以致电池寿命只有1至2年，较短的电池寿命使得电池的使用成本较高。

（5）为了追求比较高的能量密度，软包电芯通常选择使用镍钴锰酸锂正极三元材料体系，三元锂离子电池的热稳定性比较差，牺牲了一定的安全性，给广大使用锂离子电池的消费者安全带来一定的隐患。

电动自动车新国标：是指2019年4月15日，中国正式实施的GB 17761-2018 《电动自行车安全技术规范》,该新国家标准要求整车质量（含电池）小于等于55kg，电机功率小于等于400W,蓄电池标称电压小于等于48V,必须具有脚踏骑行功能。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种在达到现有轻型电动车新国标电机驱动电压不低于48V标准的同时，又大大减少了串联电芯的个数和缩小了电池模组的整体体积，并且具有高安全性、长寿命、长续航、低成本、应用范围广等特点的轻型电动车用电池模组及电池***。

本实用新型具有两个具有统一发明构思的的技术方案：

方案一：本实用新型涉及一种轻型电动车用电池模组，该电池模组的特点是：由四至八个电池单元串联成组形成，所述电池单元为容量100Ah到300Ah之间的汽车级大容量方形铝壳电芯做成的锂离子电池单体，且四至八个电池单元通过贴置于相邻两电池单元之间的阻燃型泡沫双面胶可靠粘合在一起。

方案二：本实用新型还涉用一种轻型电动车用电池***。该电池***的特点是：包括具有安装腔的箱体、装置于箱体安装腔内的电池模组、与电池模组电路连接的充放电插装口，所述电池模组由四至八个电池单元串联成组形成，所述电池单元为容量100Ah到300Ah之间的汽车级大容量方形铝壳电芯做成的锂离子电池单体，四至八个电池单元通过贴置于相邻两电池单元之间的阻燃型泡沫双面胶可靠粘合在一起。

由于本实用新型选用的电池单元是容量100Ah到300Ah之间的汽车级大容量方形铝壳电芯，而汽车级大容量方形铝壳电芯可通过针、过充、挤压、炉温等严格安全测试，杜绝了电池模组及电池***着火***的风险，使得消费者的人身和财产安全得到了保障。

进一步是：所述电池模组与充放电插装口电路连接的输出电路中设有逆变器，四至八个电池单元串联成组后电压输出为10V-34V，通过逆变器直流升压电路将输出电压提升至48V-60V或者通过逆变器交流升压电路将输出电压提升至220V。所述逆变器也叫电压升压转化器。

进一步是：该电池***还包括有BMS硬件保护电路板，该BMS硬件保护电路板串联在所述电池模组的连接电路中，且所述电池模组与逆变器和BMS硬件保护电路板通过绝缘分隔件隔开。BMS，是Battery Management System的简称, 电池管理***。通过绝缘分隔件将电池模组与逆变器、BMS硬件保护电路板隔开的目的是避免出现短路的情况。为使本实用新型在安装方便的同时又结构更紧凑，所述绝缘分隔件安装于电池模组的上方，该绝缘分隔件的上表面设有供所述逆变器和BMS硬件保护电路板容置的凹位结构及方便电路隐藏连接的过线槽。

本实用新型的优选方案是：四至八个电池单元直立安装并呈矩阵排布粘合在一起。阻燃型泡沫双面胶环设于电池单元的侧面靠近外周位置。

为使本实用新型串联更方便，所述电池单元上设有能拆装的螺栓，四至八个电池单元通过所述螺栓及连接螺栓的电缆线而串联成组。

所述箱体的上方还安装有上盖，所述上盖上设有提手。所述充放电插装口包括安装在上盖的充电插装口和放电插装口。

本实用新型由于采用将电动汽车用的大容量方形铝壳电芯作为轻型电动车电池模组中的锂离子电池单体、并将四至八个电池单元通过阻燃型泡沫双面胶可靠粘合在一起的结构，使本实用新型在使用时，不仅电池单体的电流容量大，续航时间长，而且因汽车级大容量（100Ah到300Ah之间）方形铝壳电芯可通过针、过充、挤压、炉温等安全测试，杜绝了电池模组及电池***着火***的风险，使得消费者的人身和财产安全得到了保障，安全性能高。并且因阻燃型泡沫双面胶具有一定厚度，一方面可以为电芯侧面膨胀预留空间，以增加电芯寿命，另一方面可将电池单体之间相互隔开，使得电池单体之间互不接触，不仅能够实现很好的散热过程，并且能够防止电池单体之间相互干扰，单一的电池单体泄漏不会影响其他电池的正常使用，具体很强的实用性。再加上本实用新型还在电池***中增设逆变器结构，通过逆变器的直流升压而将电池模组的低输出电压提升至48V-60V输出，在达到电动自行车新国标48V 电压输出的同时，又大大减少了串联电池单体的数量（从现有的需15个单体串联数量减少到了8个），有效缩小了电池模组的整体体积，使本实用新型使用范围更广和实用性更强。再者，通过逆变器的交流升压电路而将电池模组的低输出电压提升至220V输出，可以为普通家用电器如冰箱、微波炉、风扇提供电能，也可以为馈电的新能源汽车提供应急补充电能，具有多功能用途。

本实用新型的优点：

（1）长续航，一次充电可以达到200km续航。一般而言，对于外卖物流电动自行车来说，1500Wh的能量续航可以做到80公里，本实用新型技术方案的电池***以采用8个170Ah额定电压为3.2V的单体为例，该电池***所具有的能量为8*3.2V*170Ah=4352 Wh,逆变器升压转化效率约为90%，即4352*90%÷1500*80=208.9km。

（2）长寿命，10年60万km累计续航使用寿命。

（3）高安全，轻松通过针刺安全测试。

（4）整体体积小，能广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动三轮车、电动四轮车等轻型电动车中。

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

图1为本实用新型中电池单体的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的电池模组结构示意图；

图3为图2中四个电池单体的装配结构示意图；

图4为本实用新型中电池***的结构示意图；

图5为图4打开上盖后的结构示意图；

图6为图4的装配结构示意图。

具体实施方式

如图1-图2所示，本实用新型所述轻型电动车用电池模组，由四至八个电池单元1串联成组形成，所述电池单元1为容量100Ah到300Ah之间的汽车级大容量方形铝壳电芯做成的锂离子电池单体，且四至八个电池单元1通过贴置于相邻两电池单元1之间的阻燃型泡沫双面胶2可靠粘合在一起。由于本实用新型选用的电池单元是容量100Ah到300Ah之间的汽车级大容量方形铝壳电芯（即电动汽车用的大容量方形铝壳电芯），而汽车级大容量方形铝壳电芯可通过针、过充、挤压、炉温等严格安全测试，杜绝了电池模组及电池***着火***的风险，使得消费者的人身和财产安全得到了保障。至于电池模组中的电池单元的具体个数可根据轻型电动车的需要来定，可以是四个串联成组，也可以是八个串联成组。四至八个电池单元1一般是直立安装并呈矩阵排布粘合在一起。本实用新型中的电池模组，因阻燃型泡沫双面胶具有一定厚度，一方面可以为电芯侧面（尤其是大面）膨胀预留空间，以增加电芯寿命，另一方面可将电池单体之间相互隔开，使得电池单体之间互不接触，不仅能够实现很好的散热过程，并且能够防止电池单体之间相互干扰，单一的电池单体泄漏不会影响其他电池的正常使用，具体很强的实用性。优选是阻燃型泡沫双面胶2环设于电池单元1的侧面靠近外周位置。这样粘结在一起的两电池单体之间的中部（也就是阻燃型泡沫双面胶所围的中间）具有空隙，散热性更好。为使本实用新型拆装及更换电池单元更方便，所述电池单元1上设有能拆装的螺栓3，四至八个电池单元1通过所述螺栓3及连接螺栓3的电缆线而串联成组。

如图1-图6所示，本实用新型所述轻型电动车用电池***，包括具有安装腔的箱体4、装置于箱体4安装腔内的电池模组、与电池模组电路连接的充放电插装口，所述电池模组由四至八个电池单元1串联成组形成，所述电池单元1为容量100Ah到300Ah之间的汽车级大容量方形铝壳电芯做成的锂离子电池单体，且四至八个电池单元1通过贴置于相邻两电池单元1之间的阻燃型泡沫双面胶2可靠粘合在一起。阻燃型泡沫双面胶2优选是环设于电池单元1的侧面靠近外周位置。

为使电池***在达到轻型电动车新国标48V 电压输出的同时，又大大减少了串联电池单体的数量，且用途更广泛，所述电池模组与充放电插装口电路连接的输出电路中设有逆变器5，四至八个电池单元1串联成组后电压输出为10V-34V，通过逆变器5直流升压电路将输出电压提升至48V-60V。也可以通过逆变器5交流升压电路将输出电压提升至220V，为普通家用电器（如冰箱、微波炉、风扇等）提供电能，也可以为馈电的新能源汽车提供应急补充电能，具有多功能用途。

为使电池***的结构更可靠，电池***还包括有BMS硬件保护电路板6，该BMS硬件保护电路板6串联在所述电池模组的连接电路中，且所述电池模组与逆变器5、BMS硬件保护电路板6通过绝缘分隔件7隔离开。为使本实用新型的结构更紧凑，所述绝缘分隔件7安装于电池模组的上方，该绝缘分隔件7的上表面设有供所述逆变器5和BMS硬件保护电路板6容置的凹位结构及方便电路隐藏连接的过线槽。

所述箱体4的上方还安装有上盖8。为使电池***提取更方便，所述上盖8上设有提手9。所述充放电插装口包括安装在上盖8的充电插装口10和放电插装口11。

电池***的优选方案是：八个电池单元直立安装并呈矩阵排布粘合在一起（优选是呈两列排列且各列的相邻大面粘合），并与逆变器5和BMS硬件保护电路板6电路连接。阻燃型泡沫双面胶位于电池单元的侧面靠近外周位置。所述电池单元上设有能拆装的螺栓，八个电池单元通过所述螺栓及连接螺栓的电缆线而串联成组。八个电池单元串联成组后电压输出约为20V-34V之间，通过直流升压电路将输出电压提升至48V至60V之间。电池模组与逆变器、BMS硬件保护电路板通过绝缘分隔件隔离开，避免出现短路的情况。本申请通过机械结构设计和电压转换装置，采用方形大容量单体锂离子动力电池，减少了电芯使用数量，最终使得电动自行车或电动摩托车综合续航里程超过200 km，有效解决了现有电动自行车或电动摩托车等轻型电动车电池体积大、续航短、安全性差的痛点，现有轻型电动两轮车锂离子电池***着火事故时有发生，给广大使用锂离子电池的消费者安全带来一定的隐患。。

尽管本实用新型是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本实用新型构成限制。参照本实用新型的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种轻型电动车用电池模组，其特征在于：由四至八个电池单元（1）串联成组形成，所述电池单元（1）为容量100Ah到300Ah之间的汽车级大容量方形铝壳电芯做成的锂离子电池单体，且四至八个电池单元（1）通过贴置于相邻两电池单元（1）之间的阻燃型泡沫双面胶（2）可靠粘合在一起。

2.根据权利要求1所述轻型电动车用电池模组，其特征在于：四至八个电池单元（1）直立安装并呈矩阵排布粘合在一起。

3.根据权利要求1所述的轻型电动车用电池模组，其特征在于：阻燃型泡沫双面胶（2）环设于电池单元（1）的侧面靠近外周位置。

4.根据权利要求1所述的轻型电动车用电池模组，其特征在于：所述电池单元（1）上设有能拆装的螺栓（3），四至八个电池单元（1）通过所述螺栓（3）及连接螺栓（3）的电缆线而串联成组。

5.一种轻型电动车用电池***，其特征在于：包括具有安装腔的箱体（4）、装置于箱体（4）安装腔内的电池模组、与电池模组电路连接的充放电插装口，所述电池模组由四至八个电池单元(1)串联成组形成，所述电池单元(1)为容量100Ah到300Ah之间的汽车级大容量方形铝壳电芯做成的锂离子电池单体，且四至八个电池单元（1）通过贴置于相邻两电池单元（1）之间的阻燃型泡沫双面胶（2）可靠粘合在一起。

6.根据权利要求5所述的轻型电动车用电池***，其特征在于：所述电池模组与充放电插装口电路连接的输出电路中设有逆变器（5）。

7.根据权利要求6所述的轻型电动车用电池***，其特征在于：还包括有BMS硬件保护电路板（6），该BMS硬件保护电路板（6）串联在所述电池模组的连接电路中，且所述电池模组与逆变器（5）和BMS硬件保护电路板（6）通过绝缘分隔件（7）隔开。

8.根据权利要求7所述的轻型电动车用电池***，其特征在于：所述绝缘分隔件（7）安装于电池模组的上方，该绝缘分隔件（7）的上表面设有供所述逆变器（5）和BMS硬件保护电路板（6）容置的凹位结构及方便电路隐藏连接的过线槽。

9.根据权利要求5所述的轻型电动车用电池***，其特征在于：阻燃型泡沫双面胶（2）环设于电池单元（1）的侧面靠近外周位置。

10.根据权利要求5所述的轻型电动车用电池***，其特征在于：所述箱体（4）的上方还安装有上盖（8），所述上盖（8）上设有提手（9），所述充放电插装口包括安装在上盖（8）的充电插装口和放电插装口。

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