CN216488236U - 一种高安全高比能软包电池*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高安全高比能软包电池***，包括液冷集成箱体；液冷集成箱体，包括中空的箱体框架；箱体框架的正下方，设置有底部护板；箱体框架和底部护板之间的间隙中，设置有液冷板；箱体框架内部，放置有多个集成大模组；每个集成大模组的顶部，分别设置有一个防火隔热罩；箱体框架的顶部，设置有一个上盖；每个防火隔热罩分别覆盖在一个集成大模组10上，并且位于上盖的正下方；防火隔热罩的顶部与上盖的底面之间粘贴有两层背胶泡棉。本实用新型公开的高安全高比能软包电池***，结构设计科学，在包含集成液冷的同时，能够很好地解决液冷泄露的问题，从而极大地提高电池***的安全性。

Description

一种高安全高比能软包电池***

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，特别是涉及一种高安全高比能软包电池***。

背景技术

目前，新能源汽车的动力***，主要是电池***，随着新能源电动汽车的普及，电动汽车厂家对电动汽车的安全性和能量密度，都提出了较高的要求，但是，目前市场上的电池***，大多将液冷管道在电池***箱体内部裸露固定，液冷管道和高低压线束交叉，内部结构安装复杂，导致电池***存在很大的安全隐患。

同时，由于电池***箱体与液冷结构非集成设计，单独的液冷板结构复杂，安装复杂，且软包电池模组集成化程度较低，导致电池***超重，能量密度较低。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种高安全高比能软包电池***。

为此，本实用新型提供了一种高安全高比能软包电池***，包括液冷集成箱体；

液冷集成箱体，包括中空的箱体框架；

箱体框架的正下方，设置有底部护板；

箱体框架和底部护板之间的间隙中，设置有液冷板；

箱体框架内部，放置有电池模组主体；

电池模组主体，包括多个集成大模组；

每个集成大模组的顶部，分别设置有一个防火隔热罩；

箱体框架的顶部，设置有一个上盖；

每个防火隔热罩分别覆盖在一个集成大模组上，并且位于上盖的正下方；

防火隔热罩的顶部与上盖的底面之间粘贴有两层背胶泡棉。

优选地，箱体框架的前侧，设置有进水口和出水口；

液冷板的顶部前端，间隔设置有进水管和出水管；

进水口的内侧端，通过进水管与液冷板内部空腔相连通；

出水口的内侧端，通过出水管与液冷板内部空腔相连通。

优选地，箱体框架的前侧，还设置有高低压接插件；

高低压接插件，位于进水口和出水口的中间位置的正上方。

优选地，箱体框架内部，放置有多个集成大模组；

所述电池模组主体包括八个横向分布的集成大模组，以及一个纵向分布的集成大模组。

优选地，每个集成大模组的底面，通过导热结构胶与液冷板的顶面相粘接。

优选地，每个集成大模组，包括第一模组单元和第二模组单元；

第一模组单元和第二模组单元，分别位于一个U型铝底托的内腔中；

第一模组单元中的电芯底部与U型铝底托，通过导热结构胶固定连接。

优选地，U型铝底托内部表面，喷涂有绝缘粉末层。

优选地，第一模组单元和第二模组单元相对的一侧之间，粘接有两层气凝胶隔热垫。

优选地，每个集成大模组的两端，分别设置有垂直分布的端板；

两个矩形的打包钢带，环绕地套在两个端板的外侧以及U型铝底托的外侧。

优选地，上盖的底面，还贴覆有PC绝缘片；

液冷板，通过钎焊与箱体框架的四周边框焊接，并且通过摩擦搅拌焊与箱体框架的内部梁焊接；

底部护板、液冷板、集成大模组的端板和箱体框架之间，通过多个间隔设置且垂直分布的螺钉相栓接。

由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种高安全高比能软包电池***，其结构设计科学，是一种新的软包电池***集成技术，其在包含集成液冷的同时，能够很好地解决液冷泄露的问题，从而极大地提高电池***的安全性。

此外，本实用新型，有利于科学地分布高低压走线。本实用新型通过将电池***箱体与液冷集成化设计、软包大模组单元化设计，来降低***总体重量，从而极大地提高软包电池***的能量密度。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种高安全高比能软包电池***的整体俯视图；

图2为本实用新型提供的一种高安全高比能软包电池***，在移开上盖后的内部结构俯视图；

图3为本实用新型提供的一种高安全高比能软包电池***中，液冷集成箱体***示意图；

图4为本实用新型提供的一种高安全高比能软包电池***中，带有防火隔热罩的集成大模组外框***示意图；

图5为本实用新型提供的一种高安全高比能软包电池***中，在移开集成大模组的端板和钢带后的内部***示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

参见图1至图5，本实用新型提供了一种高安全高比能软包电池***，其是电动汽车用高安全高集成电池***，具体包括液冷集成箱体2；

液冷集成箱体2，包括中空的箱体框架4；

箱体框架4的正下方，设置有底部护板1；

箱体框架4和底部护板1之间的间隙中，设置有内部中空的液冷板6；

箱体框架4内部，放置有电池模组主体100；

电池模组主体100，包括多个集成大模组10；

每个集成大模组10的顶部，分别设置有一个防火隔热罩16；

箱体框架4的顶部，设置有一个上盖3；

每个防火隔热罩16分别覆盖在一个集成大模组10上，并且位于上盖3的正下方。

在本实用新型中，具体实现上，箱体框架4的前侧，设置有进水口71和出水口72；

液冷板6的顶部前端，间隔设置有进水管81和出水管82；

进水口71的内侧端，通过进水管81与液冷板6内部空腔相连通；

出水口72的内侧端，通过出水管82与液冷板6内部空腔相连通。

需要说明的是，液冷板6内部空腔，具体是中空的、弯曲分布的液冷流道。

需要说明的是，进水口71的外侧端和出水口72的外侧端，分别通过中空的连接管道，对应与一个外部冷却泵(如水泵)的出液口和进液口相连通，所述连接管道以及进水管81和出水管82、液冷板6中预先注入有冷却液。

需要说明的是，所述冷却液为阻燃冷却液。其中，外部冷却泵(如水泵)的作用是给冷却液提供循环动力，从而保证冷却液可以在由进水管81和出水管82、液冷板6组成的循环水道以及中空的连接管道中流动，并可控制冷却液的流动速度。具体实现上，所述连接管道上安装有散热器和加热器，以方便在夏天时对冷却液进行散热处理以及在冬季时，对冷却液进行加热处理。此为现有技术，在此不展开具体表述。

具体实现上，箱体框架4的前侧，还设置有高低压接插件9；

高低压接插件9，位于进水口71和出水口72的中间位置的正上方。

在本实用新型中，具体实现上，箱体框架4内部，放置有多个集成大模组10；

所述电池模组主体100包括八个横向分布的集成大模组10，以及一个纵向分布的集成大模组10。

在本实用新型中，具体实现上，每个集成大模组10的底面，通过导热结构胶与液冷板6的顶面相粘接。

在本实用新型中，具体实现上，每个集成大模组10，包括第一模组单元和第二模组单元；

第一模组单元和第二模组单元，分别位于一个U型铝底托12的内腔中。

需要说明的是，第一模组单元和第二模组单元分别由U型铝底托12包裹，第一模组单元中的电芯底部与U型铝底托12，通过导热结构胶固定连接。

具体实现上，U型铝底托12采用高强度的AL5083材质，有利于对集成大模组10中的电芯进行散热。

具体实现上，U型铝底托12内部表面，喷涂有绝缘粉末层，有利于电芯绝缘。

具体实现上，第一模组单元和第二模组单元，通过串连排18相串联。

具体实现上，第一模组单元和第二模组单元，可以包括多个串并联的电芯，例如可以分别为4P5S模组单元和4P6S模组单元。需要说明的是，P表示并联，S表示串联，5S和6S分别表示五个电芯串联成一排和六个电芯串联成一排，4P表示并联四排。4P5S模组单元和4P6S模组单元，分别是由20个电芯和24个电芯通过串联和并联组成的电池模组。

具体实现上，第一模组单元和第二模组单元相对的一侧之间，粘接有两层气凝胶隔热垫11，气凝胶能够很好地起到隔热的效果，有利于热扩散阻隔。

具体实现上，每个集成大模组10的两端，分别设置有垂直分布的端板14；

两个矩形的打包钢带13，环绕地套在两个端板14的外侧以及U型铝底托12的外侧。

需要说明的是，每个集成大模组10的顶部和两侧，还设置有护板。

具体实现上，第一模组单元和第二模组单元，分别与FPC15(即柔性线路板)相连接。

需要说明的是，FPC15(即柔性线路板)，与第一模组单元和第二模组单元中的电池顶部表面预设位置(例如电芯顶部表面)以及极柱接触，实现对电芯表面温度以及电压的采集，提高采集的准确性。本实用新型采用FPC15(即柔性线路板)进行电池电压和温度的采样通讯，提高采样的精确度和安装的便捷度。在串联之后形成的4P11S大模组两侧端板堆叠，采用不锈钢钢带捆扎软包模组。集成大模组结构简单，重量轻，提升了***总体的能量密度。

在本实用新型中，具体实现上，每个防火隔热罩16的四边向下延伸，防火隔热罩16可以将集成大模组10的顶部容纳进去，由于防火隔热罩16四边可以延伸下去，包裹集成大模组，避免脱离集成大模组10。

需要说明的是，对于本实用新型，在模组外部使用防火隔热罩进行热失控的防护，防火隔热罩采用具有耐火涂层的玻璃纤维制成，能够耐1000℃的高温，10min后非接触面温度小于200℃。阻隔效果较理想，极大地提高了***的安全性。

具体实现上，防火隔热罩16的顶部与上盖3的底面之间粘贴有两层背胶泡棉，便于固定防火隔热罩，同时对上盖起到缓冲的作用。

在本实用新型中，具体实现上，对于本实用新型提供的高安全高比能软包电池***，还包括BMS(电池管理***)控制盒20；

BMS(电池管理***)控制盒20，位于防火隔热罩16的顶部以及上盖3之间的间隙中。

在本实用新型中，具体实现上，箱体框架4的后侧面左右两端，分别设置有一个吊耳5；

箱体框架4的后端左右两侧，也分别设置有一个吊耳5。

具体实现上，吊耳5的形状，为L形。

需要说明的是，液冷集成箱体是电动汽车电池***的核心组成部件，是电池***最重要的机械防护装置，主要用来盛装模组，安装和固定高低压接插件，同时需要预留电池包与整车连接的接口，具备与整车连接固定的吊装装置。

对于本实用新型，通过液冷板6与下箱体(包括底部护板1和箱体框架4)一体化集成设计，能够达到良好的均温性，液冷板6内的液冷流道采用五进五出的形式，流道并联，且每一块液冷板进出口直径均不同，在进水口和出水口各设置温度传感器，并根据仿真优化进行结构不断调整，达到流量分配均匀的要求。

在本实用新型中，具体实现上，液冷板6，通过钎焊与下箱体(包括底部护板1和箱体框架4)的四周边框焊接，并且通过摩擦搅拌焊与箱体框架4的内部梁焊接，保证液冷板承担***热稳定和支撑模组的作用。

在本实用新型中，具体实现上，底部护板1、液冷板6、集成大模组10的端板和箱体框架4(具体是其中的中部梁)之间，通过多个间隔设置且垂直分布的螺钉17相栓接。

具体实现上，为保证整车行驶过程中液冷板不受外力冲击，箱体框架4底部使用螺钉，栓接1.2mm厚、FC340材质的底部护板1进行有效防护，对电池***的底部也起到二次密封的效果。

同时，底部护板1的凹槽处与液冷板6，通过使用螺钉安装固定到箱体框架4的中部梁上，起到支撑液冷板的作用。

在本实用新型中，具体实现上，为减轻电池***重量，上盖3采用1.2mm厚的AL5052材质，上盖3采用钣金拼焊加工。

具体实现上，上盖3的底面，贴覆有PC(聚碳酸酯)绝缘片，PC(聚碳酸酯)绝缘片与防火隔热罩16的顶部之间粘接两层背胶泡棉，从而能够对电池模组和串连排进行有效的绝缘防护。

需要说明的是，对于本实用新型，集成大模组10底部与箱体框架4采用长螺钉栓接，集成大模组10的底部大面通过涂覆导热结构胶，来进行模组与液冷板之间的热传导，从而实现对电池模组的冷却和加热的控制。

对于本实用新型，高压器件和对接整车的接插件，均可以采用国产电器件，在满足整车性能要求的前提下，保证***正常启动、断开和电池包正常充放电等功能要求。

对于本实用新型，BMS控制盒作为现有的控制盒，采用分布式模块结构，由主控板BMU、一个60S丛控、两个36S丛控、一个温度扩展板组成。可以通过内网CAN与各从板进行通讯，通过外网CAN与整车交互，从而实现电池包的数据采集和整车通讯。

对于本实用新型，电池箱体采用液冷集成箱体设计，箱体材质为轻质高强度的铝合金，液冷板采用轻质的3系铝。

对于本实用新型，箱体机械结构的优化设计，液冷板与箱体采用钎焊和摩擦搅拌焊的集成设计，提高了箱体整体的强度，同时大幅降低了动力电池***的重量。

对于本实用新型，钣金的上盖和底部护板对电池***起到了绝缘防护和防冲击的作用。

对于本实用新型，集成化的软包模组设计，通过串联4P5S和4P6S两个模块小单元(即第一模组单元和第二模组单页)，通过打包钢带固定模组结构，减少了连接部件，实现零件共用、少件化，实现模组集成化。

对于本实用新型，可以在串联的电芯之间粘接气凝胶隔热垫，隔热效果明显，能够有效地阻隔电芯热失控。模组外部覆盖防火隔热罩，能有效地阻隔模组热失控。内外阻隔的设计，提高了电池***的安全性。

在本实用新型中，具体实现上，箱体框架4的四周边框与液冷板6的四周边缘之间相钎焊。

需要说明的是，箱体框架4的四周边框与液冷板6的四周边缘之间相钎焊，能够保证液冷集成箱体的结构强度。

在本实用新型中，具体实现上，吊耳5与箱体框架4一体冲压成型，保证了吊装到整车的稳定性和安全性。

在本实用新型中，具体实现上，底部护板1与箱体外框4栓接固定，避免液冷板受到外部冲击，同时对电池***的底部起到二次密封的效果。

在本实用新型中，具体实现上，液冷板6与软包模组(即集成大模组10)底部有若干间隙，可以容纳一层导热结构胶，有利于模组的热量传导，同时起到固定模组的作用。

在本实用新型中，具体实现上，软包模组(即集成大模组10)两侧的端板14有四个安装孔位，将模组栓接到箱体框架4中的边框梁上。

在本实用新型中，具体实现上，软包模组(即集成大模组10)中的串联电芯之间采用双面胶，来粘贴气凝胶隔热垫11，串联之后模组单元(包括第一模组单元和第二模组单元)分别放入打过导热结构胶的U型铝底托12内，通过塑料支架的卡扣与U型铝底托12进行限位和安装。

4P5S和4P6S模组单元(即第一模组单元和第二模组单元)之间粘贴两层气凝胶隔热垫11，并通过串连排18进行串联。FPC15的电压采样点分布在侧面汇流排上，温度采样点NTC布置在汇流排和模组顶部。

对于本实用新型，在FPC固定完成后，通过打包钢带13将第一模组单元和第二模组单元这2个模组单元和两侧端板14紧固连接，最后对汇流排和FPC进行激光焊接。模组整体结构安装简单，集成化程度高。

在本实用新型中，具体实现上，高压器件19布置在箱体框架4的内腔前端，分散布置，便于高低压线束分布。为合理利用电池箱内部空间，将BMS控制盒20安装在软包模组(即集成大模组10)上方，通过螺栓17栓接，将BMS控制盒20中的BMS安装板和软包模组(即集成大模组10)一起固定到箱体框架4上。然后安装串连排18、采样线束、进水管、出水管和高低压接插件9等，最后扣上钣金的上盖3，完成***的组装。

基于以上技术方案可知，本实用新型主要涉及一种高安全高比能软包动力电池***的结构设计，电池箱体采用液冷板与铝型材箱体钎焊和摩擦搅拌焊的集成化设计，保证液冷板承担***热稳定和支撑模组的作用，提高了箱体的整体强度，同时大幅降低了动力电池***的重量，提高了***能量密度。集成大模组设计，钢带打包固定模组，减少了连接部件，实现软包模组集成化。电芯间粘接气凝胶隔热垫以及模组外部贴覆防火隔热罩，内外阻隔效果明显，有效地阻隔模组热失控，提高了电池***的安全性。

与现有技术相比较，本实用新型提供的高安全高比能软包电池***，具有如下有益效果：

1、箱体框架的材质为铝合金，采用液冷集成铝箱体，减少了物料种类，降低了***的成本。

2、液冷板集成到箱体的下侧部分，节省了液冷管道和转接头的使用，避免了因水管转接造成的泄露风险，同时减轻了***重量，提高了***能量密度。

3、液冷板集成到下箱体，提高了箱体的强度。串联电芯间粘接的气凝胶垫具有热失控阻隔功能，且能有效吸收电芯的鼓胀。

4、U型铝底托和导热结构胶，有利于模组的均温性，有利于导热。

5、采用FPC进行电池电压和温度的采样，提高了采样的精确度和减轻了模组重量。

6、打包钢带来包裹固定集成大模组，增强了模组的整体强度。

综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种高安全高比能软包电池***，其结构设计科学，是一种新的软包电池***集成技术，其在包含集成液冷的同时，能够很好地解决液冷泄露的问题，从而极大地提高电池***的安全性。

此外，本实用新型，有利于科学地分布高低压走线。本实用新型通过将电池***箱体与液冷集成化设计、软包大模组单元化设计，来降低***总体重量，从而极大地提高软包电池***的能量密度。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种高安全高比能软包电池***，其特征在于，包括液冷集成箱体(2)；

液冷集成箱体(2)，包括中空的箱体框架(4)；

箱体框架(4)的正下方，设置有底部护板(1)；

箱体框架(4)和底部护板(1)之间的间隙中，设置有液冷板(6)；

箱体框架(4)内部，放置有电池模组主体(100)；

电池模组主体(100)，包括多个集成大模组(10)；

每个集成大模组(10)的顶部，分别设置有一个防火隔热罩(16)；

箱体框架(4)的顶部，设置有一个上盖(3)；

每个防火隔热罩(16)分别覆盖在一个集成大模组(10)上，并且位于上盖(3)的正下方；

防火隔热罩(16)的顶部与上盖(3)的底面之间粘贴有两层背胶泡棉。

2.如权利要求1所述的高安全高比能软包电池***，其特征在于，箱体框架(4)的前侧，设置有进水口(71)和出水口(72)；

液冷板(6)的顶部前端，间隔设置有进水管(81)和出水管(82)；

进水口(71)的内侧端，通过进水管(81)与液冷板(6)内部空腔相连通；

出水口(72)的内侧端，通过出水管(82)与液冷板(6)内部空腔相连通。

3.如权利要求2所述的高安全高比能软包电池***，其特征在于，箱体框架(4)的前侧，还设置有高低压接插件(9)；

高低压接插件(9)，位于进水口(71)和出水口(72)的中间位置的正上方。

4.如权利要求1所述的高安全高比能软包电池***，其特征在于，箱体框架(4)内部，放置有多个集成大模组(10)；

所述电池模组主体(100)包括八个横向分布的集成大模组(10)，以及一个纵向分布的集成大模组(10)。

5.如权利要求1所述的高安全高比能软包电池***，其特征在于，每个集成大模组(10)的底面，通过导热结构胶与液冷板(6)的顶面相粘接。

6.如权利要求1所述的高安全高比能软包电池***，其特征在于，每个集成大模组(10)，包括第一模组单元和第二模组单元；

第一模组单元和第二模组单元，分别位于一个U型铝底托(12)的内腔中；

第一模组单元中的电芯底部与U型铝底托(12)，通过导热结构胶固定连接。

7.如权利要求6所述的高安全高比能软包电池***，其特征在于，U型铝底托(12)内部表面，喷涂有绝缘粉末层。

8.如权利要求6所述的高安全高比能软包电池***，其特征在于，第一模组单元和第二模组单元相对的一侧之间，粘接有两层气凝胶隔热垫(11)。

9.如权利要求6所述的高安全高比能软包电池***，其特征在于，每个集成大模组(10)的两端，分别设置有垂直分布的端板(14)；

两个矩形的打包钢带(13)，环绕地套在两个端板(14)的外侧以及U型铝底托(12)的外侧。

10.如权利要求1至9中任一项所述的高安全高比能软包电池***，其特征在于，上盖(3)的底面，还贴覆有PC绝缘片；

液冷板(6)，通过钎焊与箱体框架(4)的四周边框焊接，并且通过摩擦搅拌焊与箱体框架(4)的内部梁焊接；

底部护板(1)、液冷板(6)、集成大模组(10)的端板和箱体框架(4)之间，通过多个间隔设置且垂直分布的螺钉(17)相栓接。

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