电池箱和车辆的制作方法

1.本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种电池箱和车辆。


背景技术：

2.随着新能源电动技术的发展以及人们对环境问题的重视程度越来越高。电动车辆以其无污染和零排放的技术优势，成为汽车行业新的发展方向。除了普通汽车已较为普遍的采用电池作为驱动能源，越来越多的工程车辆也采用电池作为驱动能源，比如电动重卡等。其中电动汽车的动力源来自安装在车体上的动力电池组，即电池箱。
3.目前的电池箱通常包括电池框体和多个标准电池包，电池框体用于装载多个标准电池包，每一标准电池包通过机械固定结构固定在电池框体上，各标准电池包相互之间通过电缆、水管和通讯线等连接。为了保证车辆具有足够的续航里程，电池箱内需要有足够多的标准电池包。然而电池框体的自重较重且体积较大，占用了整个电池箱较大的体积空间，导致电池箱整体的能量密度较低。


技术实现要素：

4.本发明提供一种电池箱和车辆，用以解决现有技术中的电池箱采用电池框体装载多个标准电池包，导致电池箱的能量密度低的问题。
5.本发明提供一种电池箱，包括第一连接件和多个电池模块，所述电池模块包括支撑板和电芯，所述支撑板的至少一个侧面铺设有多个所述电芯，所述电芯连接于所述支撑板，多个所述电池模块在远离所述支撑板所在平面的方向上层叠设置并通过所述第一连接件连接。
6.根据本发明提供的一种电池箱，所述支撑板内设有换热流道，所述换热流道包括进液主流道、出液主流道和多个分支流道，多个所述分支流道并列排布，所述进液主流道和所述出液主流道均沿多个所述分支流道的排布方向延伸。
7.根据本发明提供的一种电池箱，所述电池模块还包括至少一个承载支架，所述承载支架连接于所述支撑板，多个所述电芯设置于多个所述承载支架上，使在所述支撑板竖直放置的情况下，所述电芯能够承载于所述承载支架上。
8.根据本发明提供的一种电池箱，所述电芯的一端设有正负极耳，所述电芯背离所述正负极耳的一端与所述承载支架粘接固定；和/或，所述电芯的侧部与所述支撑板粘接固定。
9.根据本发明提供的一种电池箱，所述电池箱包括至少一个第一电池模块和两个第二电池模块，所述第一电池模块位于两个所述第二电池模块之间，所述第一电池模块的两个侧面上均铺设有多个所述电芯，所述第二电池模块的多个所述电芯铺设于所述支撑板靠近所述第一电池模块的侧面上。
10.根据本发明提供的一种电池箱，所述电池箱包括至少一个第三电池模块，所述第三电池模块的所述支撑板的数量为两个，所述第三电池模块的两个所述支撑板相互靠近的
侧面上均铺设有多个所述电芯，每一所述第三电池模块的两个所述支撑板通过第二连接件连接。
11.根据本发明提供的一种电池箱，还包括封装件，所述封装件包括多个封板，多个所述电池模块层叠设置形成电池组件，多个所述封板包覆于所述电池组件的侧边并通过所述第一连接件与多个所述电池模块连接。
12.根据本发明提供的一种电池箱，多个所述电池模块的所述支撑板通过所述第一连接件可拆卸连接；所述第一连接件包括连接杆，多个所述支撑板对应的位置设有第一安装孔，所述连接杆穿设于多个所述支撑板上对应的第一安装孔；每相邻两个所述电池模块之间设有套筒，所述套筒套设于所述连接杆上。
13.根据本发明提供的一种电池箱，所述电池箱还包括加热膜，相邻两个所述电池模块之间设有所述加热膜，和/或，所述电池模块内的相邻两层电芯之间设有所述加热膜。
14.本发明还提供一种车辆，包括上述任一种电池箱。
15.本发明提供的电池箱和车辆，通过层叠设置多个电池模块，每一电池模块包括支撑板和铺设于该支撑板侧面上的多个电芯。连接在一起的多个电池模块可通过封装件封装形成电池箱整体。相比于现有技术中通过电池框体收容多个封装好的标准电池包形成的电池箱结构，本发明提供的电池箱无需电池框体，支撑板占用体积较小，使电芯在电池箱中所占体积比增大，且支撑板与电芯的结构布局紧凑，从而增大了电池箱的能量密度。并且无需根据不同的电量需求定制对应的电池框体，降低了电池箱的生产成本。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本发明提供的电池箱的爆炸结构示意图；
18.图2是本发明提供的电池箱中电池模块的电芯排布示意图；
19.图3是本发明提供的电池箱中第一电池模块的爆炸结构示意图；
20.图4是本发明提供的电池箱中第一电池模块的俯视图；
21.图5是本发明提供的电池箱中第一电池模块的侧视图；
22.图6是本发明提供的电池箱中第二电池模块的侧视图；
23.图7是本发明提供的电池箱中第三电池模块的俯视图；
24.图8是本发明提供的电池箱中第三电池模块的侧视图；
25.图9是本发明提供的电池箱中第三电池模块的立体结构示意图；
26.图10是本发明提供的电池箱中相邻两层电芯的排布示意图；
27.图11是本发明提供的电池箱中支撑板内的换热流道示意图；
28.图12是本发明提供的电池箱的封装结构示意图；
29.附图标记：
30.1、第一连接件；
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11、连接杆；
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12、锁紧件；
31.2、电池模块；
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21、支撑板；
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211、第一安装孔；
32.22、电芯；
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23、承载支架；
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201、第一电池模块；
33.202、第二电池模块；
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203、第三电池模块；
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3、第二连接件；
34.41、第一封板；
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42、第二封板；
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43、第三封板；
35.44、第四封板；
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401、第二安装孔；
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51、进液主流道；
36.52、出液主流道；
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53、分支流道；
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6、加热膜；
37.7、套筒；
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8、铝巴。
具体实施方式
38.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”“第三”“第四”“第五”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。此外，“多个”的含义是两个或两个以上。说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
40.在本发明的描述中，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。
41.下面结合图1至图12描述本发明的电池箱。
42.如图1所示，本发明实施例提供的电池箱包括第一连接件1和多个电池模块2。电池模块2包括支撑板21和电芯22。支撑板21的至少一个侧面铺设有多个电芯22，电芯22连接于支撑板21。多个电池模块2在远离支撑板21所在平面的方向上层叠设置并通过第一连接件1连接。
43.其中，该电池箱还包括封装件，多个电池模块2通过封装件封装成为整体结构的电池箱。在使用该电池箱时，可根据电池箱的实际接线情况放置电池箱。例如，以支撑板21呈竖直方向设置的方式放置电池箱，或者以支撑板21呈水平方向设置的方式放置电池箱，或者以支撑板21呈倾斜方向设置的方式放置电池箱。
44.多个电池模块2的层叠设置方向根据支撑板21的设置方向确定。例如，支撑板21呈竖直方向设置，则多个电池模块2沿水平方向侧向层叠设置。又例如，支撑板21呈水平方向设置，则多个电池模块2沿竖直方向层叠设置。
45.其中，支撑板21可为平面板状件。多个电池模块2层叠设置形成多层支撑板21和多层电芯22的层叠结构。支撑板21的侧面上可铺设一层电芯22或多层电芯22。
46.本发明实施例中，为保证层叠结构中的电芯22之间具有较好的散热性，支撑板21侧面上仅铺设一层电芯22。每一电池模块2包括至少一个支撑板21，每一支撑板21的至少一侧铺设有至少一排电芯22，每排电芯22包括多个电芯22。每排电芯22中的相邻电芯22串联电连接，如通过铝巴8电连接。同一电池模块2上的两排电芯22首尾串联电连接。多个电芯22
可通过不限于结构胶的粘接剂粘接于支撑板21上，以形成独立的电池模块2。
47.本发明实施例提供的电池箱，通过层叠设置多个电池模块2，每一电池模块2包括支撑板21和铺设于该支撑板21侧面上的多个电芯22。连接在一起的多个电池模块2可通过封装件封装形成电池箱整体。相比于现有技术中通过电池框体收容多个封装好的标准电池包形成的电池箱结构，本发明提供的电池箱无需电池框体，支撑板21占用体积较小，使电芯22在电池箱中所占体积比增大，且支撑板21与电芯22的结构布局紧凑，从而增大了电池箱的能量密度。并且无需根据不同的电量需求定制对应的电池框体，降低了电池箱的生产成本。
48.如图11所示，本发明一些实施例中，支撑板21内设有换热流道，使支撑板21上对应于换热流道的区域形成换热区。换热流道内可通入冷却液用于给支撑板21上的电芯22进行散热。换热流道设有流道入口和流道出口，流道入口用于连接进液管，流道出口用于连接出液管。
49.支撑板21可采用为导热性能良好的金属材料如铝合金制作。通过换热流道内的冷却液对支撑板21进行降温，从而对铺设于支撑板21上的电芯22进行散热。其中，支撑板21上的换热区与支撑板21上用于铺设电芯22的区域相对应，以提高散热效率。
50.本发明实施例通过在支撑板21内设置换热流道实现对电池箱的散热，无需再单独设置水冷板。进一步增大了电芯22在电池箱内的体积占比，提高了电池箱的能量密度且降低了电池箱的生产成本。并且，两个支撑板21之间的电芯22能够与支撑板21较为充分的接触，提高了电池箱的散热效率。
51.其中，换热流道在支撑板21内的布设方式可以有多种形式。例如，从流道入口向流道出口往复迂回延伸的方式布设换热流道。又例如，换热流道包括进液主流道51、出液主流道52和多个分支流道53。进液主流道51和出液主流道52通过多个分支流道53相连通。进入进液主流道51内的换热液体经多个分支流道53后汇流到出液主流道52，然后流出支撑板21。通过多个分支流道53带走分布于支撑板21上的多个电芯22的热量，有利于充分散热。
52.进一步地，多个分支流道53并列排布，进液主流道51和出液主流道52均沿多个分支流道53的排布方向延伸。如图11所示，在一具体实施例中，多个分支流道53沿支撑板21的第二方向并列设置，进液主流道51和出液主流道52沿支撑板21的第二方向延伸。如此，可使进液主流道51内的冷却液较为均匀的分流到多个分支流道53，有利于提高冷却效率。
53.需要说明的是，换热流道内也可通入加热液体用于给支撑板21上的电芯22进行加热，通过换热液体调节电池箱的工作温度，使电池箱工作在最佳温度区间。在外界气温较低时，向换热流道内通入加热液体对电芯22进行预热，有利于车辆启动。
54.如图2所示，本发明实施例中，电池模块2还包括至少一个承载支架23。承载支架23连接于支撑板21，多个电芯22设置于多个承载支架23上。在支撑板21竖直放置的情况下，电芯22能够承载于承载支架23上。
55.其中，承载支架23的一侧连接于支撑板21，另一侧向远离支撑板21的方向延伸，以在支撑板21上形成一个支撑平台，该支撑平台用于承载电芯22。承载支架23可通过不限于焊接或一体成型的方式设置于支撑板21上。
56.具体地，承载支架23上设有承载面，电芯22与该承载面连接。在支撑板21竖直放置的情况下，电芯22能够承载于该承载面上。可选地，支撑板21的板面与该承载面相垂直，使
得在支撑板21竖直放置的情况下，承载面能够呈水平状态。
57.可选地，电芯22的一端设有正负极耳，电芯22背离正负极耳的一端与承载支架23连接，使得当电芯22承载于承载支架23上时，其正负极耳处于朝上的状态，便于电池箱的接线。
58.进一步地，多个承载支架23沿支撑板21的第一方向排布，每一承载支架23上的多个电芯22沿支撑板21的第二方向排布。第一方向和第二方向均与支撑板21的板面平行。其中，第一方向和第二方向为平行于支撑板21的板面的不同方向。
59.作为一具体示例，支撑板21为矩形板状结构，第一方向为支撑板21的宽度方向，第二方向为支撑板21的长度方向。多个电芯22在支撑板21的侧面上呈矩形阵列排布。如图1所示，支撑板21的一侧并列设有4个承载支架23，每一承载支架23上设有12个电芯22。
60.可选地，承载支架23为条形板状件，其长度方向上的一侧连接于支撑板21，其长度方向上的另一侧向远离支撑板21的方向延伸。多个电芯22沿承载支架23的长度方向顺次排布。即承载支架23的长度方向与其上的多个电芯22的排布方向相同，第二方向为承载支架23的延伸方向。在支撑板21竖直设置且电芯22承载于承载支架23的情况下，第一方向与电池箱的高度方向相同。
61.其中，电芯22背离其正负极耳的一端与承载支架23粘接固定。和/或，电芯22的侧部与支撑板21粘接固定。具体地，电芯22设置于承载支架23时，其背离其正负极耳的一端与承载支架23相接触，其一侧与支撑板21相接触。可通过粘接剂将电芯22背离其正负极耳的一端与承载支架23粘接固定，或者将电芯22的一侧与支撑板21粘接固定。为保证带电芯22可靠固定，可将电芯22背离其正负极耳的一端与承载支架23粘接固定且将其一侧与支撑板21粘接固定。通过结构胶将电芯22与支撑板21粘接固定，提高了电池箱抗振动冲击的性能。还可以在相邻两层电芯22之间设置缓冲减震件，进一步提高电池箱的抗振能力。
62.需要说明的是，电芯22在承载支架23上的设置方式不限于上述具体列举的实施例。例如，电芯22承载支架23上设有卡座，电芯22卡接于承载支架23上。又例如，电芯22的一侧与支撑板21或承载支架23粘接固定；或者，电芯22的一侧与支撑板21粘接固定且相邻的另一侧与承载支架23粘接固定。
63.如图10所示，本发明实施例提供的电池箱还包括加热膜6。相邻两个电池模块2之间设有加热膜6，和/或，电池模块2内的相邻两层电芯22之间设有加热膜6。加热膜6与位于其至少一侧的电芯22之间的空隙部分可通过不限于结构胶的粘接剂粘接。加热膜6用于给电芯22加热。在外界气温较低导致电芯22温度较低时，通过加热膜6对电芯22进行预热，有利于车辆启动。
64.需要说明的是，图10仅示意性的表示了相邻两层电芯22相对应的一排电芯22的排布示意图。相邻两层电芯22中对应排的电芯22可串联连接。
65.本发明一些实施例提供的电池箱包括至少一个第一电池模块201和两个第二电池模块202。第一电池模块201位于两个第二电池模块202之间。第一电池模块201的两个侧面上均铺设有多个电芯22，第二电池模块202的多个电芯22铺设于支撑板21靠近第一电池模块201的侧面上。
66.具体地，如图4和图5所示，第一电池模块201和第二电池模块202均包括一个支撑板21。如图6所示，第一电池模块201的支撑板21的两侧分别设有电芯22。第二电池模块202
的支撑板21的一侧设有电芯22而另一侧不设置电芯22。多个第一电池模块201层叠设置于两个第二电池模块202之间并通过第一连接件1连接。
67.在支撑板21侧面上仅铺设一层电芯22的情况下，本实施例的电池箱中每相邻两个支撑板21之间具有两层电芯22，并且整个电池箱最外侧的两个支撑板21的外侧面不存在电芯22。可选地，相邻两个电池模块之间设有加热膜6，用于给位于加热膜6两侧的电芯22加热。
68.本发明一些实施例提供的电池箱包括至少一个第三电池模块203，第三电池模块203的支撑板21的数量为两个，第三电池模块203的两个支撑板21相互靠近的侧面上均铺设有多个电芯22。每一第三电池模块203的两个支撑板21通过第二连接件3连接。
69.具体地，如图7、图8和图9所示，第三电池模块203包括两个支撑板21，其多个电芯22位于两个支撑板21之间，并分别铺设于两个支撑板21相互靠近的侧面上。多个第三电池模块203层叠设置并通过第一连接件1连接。
70.其中，第三电池模块203的两个支撑板21的对应位置设有安装孔，第二连接件3穿设于该安装孔。例如第二连接件3包括螺栓和螺母。第三电池模块203的两个支撑板21通过分布于第三电池模块203上的多个第二连接件3连接。
71.在支撑板21侧面上仅铺设一层电芯22的情况下，本实施例的电池箱中每两个相邻的支撑板21之间具有两层电芯22，并且整个电池箱最外侧的两个支撑板21的外侧面不存在电芯22。其中，可选地，第三电池模块203中两个支撑板21之间的相邻两层电芯22之间设有加热膜6，用于给位于加热膜6两侧的电芯22加热。
72.本发明一些实施例提供的电池箱包括至少一个第四电池模块和两个第二电池模块202。第四电池模块包括多个第一电池模块201和第二连接件3。多个第一电池模块201通过第二连接件3连接。第四电池模块位于两个第二电池模块202之间。即多个第四电池模块层叠设置于两个第二电池模块202之间并通过第一连接件1连接。
73.在支撑板21侧面上仅铺设一层电芯22的情况下，本实施例的电池箱中每相邻两个支撑板21之间具有两层电芯22，并且整个电池箱最外侧的两个支撑板21的外侧面不存在电芯22。
74.本发明一些实施例提供的电池箱包括至少一个第五电池模块。第五电池模块包括多个第三电池模块203和第二连接件3。多个第三电池模块203通过第二连接件3连接。多个第五电池模块层叠设置并通过第一连接件1连接。
75.在支撑板21侧面上仅铺设一层电芯22的情况下，本实施例的电池箱中每两个相邻的支撑板21之间具有两层电芯22，并且整个电池箱最外侧的两个支撑板21的外侧面不存在电芯22。
76.本发明一些实施例中，封装件包括多个封板，多个所述电池模块层叠设置形成电池组件，多个封板包覆于电池组件的侧边并通过第一连接件1与多个电池模块连接。以支撑板21为矩形结构为具体示例，多个电池模块层叠设置后形成立方体结构的电池组件，封装件封装于该电池组件的外侧。
77.封装件可包括四个封板，封板的横截面呈凹字形结构。具体地，每一封板包括横板部和两个竖板部，两个竖板部分别与横板部的两个侧边相连。封板可采用钣金件结构，制造工艺简单，成本较低。
78.其中，横板部的宽度与电池组件在垂直于支撑板21的方向上的尺寸相当。如图1和图12所示，四个封板分别为第一封板41、第二封板42、第三封板43和第四封板44。第一封板41和第二封板42分别封装于电池组件在支撑板21的第一方向的两侧，第三封板43和第四封板44分别封装于电池组件在支撑板21的第二方向的两侧。
79.需要说明的是，封板的形状可根据电池组件的形状进行适应性设计，不限于上述实施例中所述的四个封板。
80.在上述电池箱包括至少一个第一电池模块201和两个第二电池模块202的实施例中，在上述电池箱包括至少一个第三电池模块203的实施例中，在上述电池箱包括至少一个第四电池模块和两个第二电池模块202的实施例中，以及在上述电池箱包括至少一个第五电池模块的实施例中，通过封板包覆于电池组件的侧边，无需包覆整个电池组件外表面，即可实现电池箱的密封，节省了封装件的材料成本。
81.本发明一些实施例中，多个电池模块的支撑板21通过第一连接件1可拆卸连接。当电量需求发生改变时，先拆卸第一连接件1，增减电池模块后再通过第一连接件1连接多个电池模块。增减电池模块后，只需更换封板。封板通常为钣金件，结构和制作工艺简单。相比于现有技术中增减标准电池包后需要重新定制结构较为复杂的电池框体，本发明实施例中的封板成本更低，降低了电池箱的生产成本。
82.如图1所示，第一连接件1包括连接杆11。多个支撑板21对应的位置设有第一安装孔211，连接杆11穿设于多个支撑板21上对应的第一安装孔211。
83.其中，第一连接件1的数量为多个，例如支撑板21为矩形结构，则多个电池模块可通过分布于支撑板21的四个角落的四个第一连接件1连接。
84.具体地，第一连接件1还包括与连接杆11配合连接的锁紧件12。锁紧件12与连接杆11可螺纹连接。在一具体示例中，连接杆11为螺栓，锁紧件12为与螺栓相配合的螺母，多个电池模块锁紧于螺栓的头部和螺栓之间。又例如，连接杆11的两端均连接有锁紧件12，多个电池模块锁紧于两个锁紧件12之间。
85.其中，封板上设有第二安装孔401，相邻的封板的第二安装孔401相对应，可通过穿设于第二安装孔401的连接件连接相邻的封板。进一步地，第二安装孔401还与支撑板21上的第一安装孔211相对应，穿设于第一安装孔211的连接杆11同时还穿设于对应的第二安装孔401，从而通过第一连接件1同时连接多个电池模块和封板。
86.进一步地，如图1所示，每相邻两个电池模块之间设有套筒7，套筒7套设于连接杆11上。在电池箱包括至少一个第一电池模块201和两个第二电池模块202的具体实施例中，以及在电池箱包括至少一个第四电池模块和两个第二电池模块202的具体实施例中，相邻两个电池模块的相邻两个支撑板21之间具有电芯22。通过在相邻电池模块之间设置套筒7，可控制两个电池模块之间的间隙，防止位于电池模块外侧的电芯22受压损坏。
87.本发明实施例还提供一种车辆，该车辆可以为电驱动的重卡、泵车、挖掘机、运输车等。该车辆包括上述任一实施例所述的电池箱。
88.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和
范围。