本實用新型涉及一種車用鋰離子電池組及車用鋰離子電池模塊，屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，我國的電動車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，年產(chǎn)銷量已突破五十萬輛。隨著電動汽車的快速發(fā)展，人們對電動車使用過程中的續(xù)航里程、使用壽命及其安全性能也越來越高，即要求電動車使用的鋰離子電池模塊具有更高的能量密度、散熱性能及其安全性能。
現(xiàn)有技術(shù)中的鋰離子電池模塊一般包括電池箱體以及設(shè)置在電池箱體中的電池組。電池組包括兩個以上的鋰離子電池以及用來連接鋰離子電池的連接機構(gòu)，這些鋰離子電池通過連接機構(gòu)進行串并聯(lián)成組形成電池組?，F(xiàn)有技術(shù)中的鋰離子電池，特別是方形鋰離子電池的極柱通常設(shè)置在上端，這樣在成組時，連接機構(gòu)如連接帶通常設(shè)置在電池的上方，并通過匯流排形成電源模塊的總正極和總負極。車用鋰離子模塊的使用工況非常復(fù)雜，在使用過程中會遇到劇烈的振動或者其他外力，這時候，由于與極柱相連的連接帶相對較為脆弱，容易發(fā)生斷裂，或者導(dǎo)致連接帶與極柱之間的連接發(fā)生開裂，導(dǎo)致單個或者多個鋰離子電池的連接關(guān)系可靠性下降或者直接斷開，造成整個電池模塊的輸出電壓或者容量損失，影響電動車的使用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型提供一種車用鋰離子電池組，以解決現(xiàn)有技術(shù)中電池組中的極柱與連接帶之間的連接可靠性低的問題。
本實用新型還提供一種使用上述電池組的車用鋰離子電池模塊。
本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：
一種車用鋰離子電池組，包括兩個以上的方形鋰離子電池以及用來連接鋰離子電池的連接機構(gòu)，所述車用鋰離子電池組包括用來對鋰離子電池進行固定的電池架，所述鋰離子電池沿厚度/寬度方向依次固定設(shè)置在電池架上；所述連接機構(gòu)包括用來與對應(yīng)的鋰離子電池的極柱導(dǎo)電連接的連接帶；所述電池架包括與連接帶固定連接的連接帶固定臂；所述連接帶固定臂沿所述鋰離子電池厚度/寬度方向延伸并設(shè)置在所述鋰離子電池沿寬度/厚度方向的一側(cè)，所述連接帶固定臂的高度小于鋰離子電池的高度。
所述連接帶包括與極柱固定連接的極柱連接部、與連接帶固定臂固定連接的固定連接部以及用來連接極柱連接部和固定連接部的中間連接部。
所述電池架包括前、后端板和左、右側(cè)板，鋰離子電池設(shè)置在前、后端板和左、右側(cè)板圍成的空間內(nèi)，左、右側(cè)板構(gòu)成了所述連接帶固定臂；所述極柱設(shè)置在鋰離子電池上端面上，左、右側(cè)板的上端面的位置低于鋰離子電池上端面的位置。
所述連接帶上導(dǎo)電連接有匯流排，所述匯流排包括匯流部以及與匯流部導(dǎo)電連接的兩個以上的支流部，所述支流部一端與匯流部導(dǎo)電連接，另一端與對應(yīng)的連接帶的固定連接部導(dǎo)電連接。
一種車用鋰離子電池模塊，包括電池箱以及設(shè)置在電池箱中的電池組，所述電池組包括兩個以上的方形鋰離子電池以及用來連接鋰離子電池的連接機構(gòu)，其特征在于，所述車用鋰離子電池組包括用來對鋰離子電池進行固定的電池架，所述鋰離子電池沿厚度/寬度方向依次固定設(shè)置在電池架上；所述連接機構(gòu)包括用來與對應(yīng)的鋰離子電池的極柱導(dǎo)電連接的連接帶；所述電池架包括與連接帶固定連接的連接帶固定臂；所述連接帶固定臂沿所述鋰離子電池厚度/寬度方向延伸并設(shè)置在所述鋰離子電池沿寬度/厚度方向的一側(cè)，所述連接帶固定臂的高度小于鋰離子電池的高度。
所述連接帶包括與極柱固定連接的極柱連接部、與連接帶固定臂固定連接的固定連接部以及用來連接極柱連接部和固定連接部的中間連接部。
所述電池架包括前、后端板和左、右側(cè)板，鋰離子電池設(shè)置在前、后端板和左、右側(cè)板圍成的空間內(nèi)，左、右側(cè)板構(gòu)成了所述連接帶固定臂；所述極柱設(shè)置在鋰離子電池上端面上，左、右側(cè)板的上端面的位置低于鋰離子電池上端面的位置。
所述連接帶上導(dǎo)電連接有匯流排，所述匯流排包括匯流部以及與匯流部導(dǎo)電連接的兩個以上的支流部，所述支流部一端與匯流部導(dǎo)電連接，另一端與對應(yīng)的連接帶的固定連接部導(dǎo)電連接。
所述電池箱包括高壓箱以及與高壓箱并列設(shè)置的低壓箱，高壓箱內(nèi)設(shè)置有所述電池組，低壓箱內(nèi)設(shè)置有電池管理系統(tǒng)。
所述高壓箱包括高壓箱內(nèi)壁和高壓箱外壁，高壓箱外壁和高壓箱內(nèi)壁之間設(shè)置有間隙，所述間隙形成了能夠容納冷卻液的冷卻液通道。
所述低壓箱內(nèi)還設(shè)置有控制系統(tǒng)。所述電池管理系統(tǒng)設(shè)置在高壓箱和低壓箱的隔板上。所述控制系統(tǒng)設(shè)置在低壓箱的側(cè)壁上。
所述電池架還包括底板，所述前后端板及左右側(cè)板均固定設(shè)置在底板上。所述底板上設(shè)置有供鋰離子電池底部插入的插槽。所述插槽的槽壁與鋰離子電池底部過渡插配連接。所述鋰離子電池沿厚度方向依次間隔設(shè)置。
本實用新型的車用鋰離子電池組及車用鋰離子電池模塊通過設(shè)置用來對鋰離子電池進行固定的電池架以及與電池極柱連接的連接帶，電池架上設(shè)置連接帶固定臂，可以將連接帶固定設(shè)置在連接帶固定臂上。同時，電池架對鋰離子電池進行固定，即形成了電池及連接帶均與電池架相對固定連接，在受到比較嚴重的震動或者外力作用時，也能保證連接帶與極柱之間良好的連接關(guān)系，大大提高了連接可靠性。
另外，本實用新型的車用鋰離子電池模塊通過在雙層箱體層間設(shè)置循環(huán)水系統(tǒng)，可以快速冷卻模塊充放電過程中產(chǎn)生的熱量，冷卻速度快，降低了鋰離子電池模塊的表面溫度。
另外，本實用新型的電池模塊中將電池管理系統(tǒng)和/或控制系統(tǒng)設(shè)置在低壓箱體中，其容積可以根據(jù)管理系統(tǒng)大小靈活設(shè)計，有效利用空間，提高了電池模塊的能量密度。且分體設(shè)置的方式有利避免模塊和管理系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量對對方的干擾，提高模塊或管理系統(tǒng)過程的有效管控。
附圖說明
圖1為本實用新型的車用鋰離子電池模塊的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更容易理解，下面結(jié)合附圖及具體實施方式對本實用新型進行詳細說明。
如圖1所示，本實用新型的車用鋰離子電池模塊包括電池箱2以及設(shè)置在電池箱中的車用鋰離子電池組1。
車用鋰離子電池組包括一定數(shù)量的鋰離子單體電池，該鋰離子單體電池為方形鋰離子電池11，可以為塑殼或者金屬殼鋰離子電池。每個電池組中設(shè)置的鋰離子電池的數(shù)量可以根據(jù)需要進行設(shè)置，考慮電池容量及電池管理系統(tǒng)（BMS）的配套因素，一般每個電池組內(nèi)的鋰離子電池數(shù)量為2-10個，本實施例中以使用四塊鋰離子單體電池的電池組為例進行說明。
電池組包括用來固定和容納鋰離子電池的電池架14，電池架包括底板，底板上固定設(shè)置有前、后端板和左、右側(cè)板。前端板和后端板前后設(shè)置，左右側(cè)板左右設(shè)置，并與底板共同圍成了一個用來容納鋰離子電池的空間。底板上設(shè)置有四個用來供鋰離子電池插入的矩形插槽，插槽的大小與鋰離子電池的底部相匹配。底板采用彈性材料如橡膠制成，并與鋰離子電池底部過渡插配，使鋰離子電池能夠牢固地固定在底板上。每個矩形插槽的長度方向與前后端板的延伸方向平行。這樣，鋰離子電池的寬度延伸方向與前后端板的延伸方向平行，并與左右側(cè)板的延伸方向垂直。四個鋰離子電池插入插槽中后，能夠沿期厚度方向依次間隔布置，鋰離子電池之間的間隔形成了空氣冷卻通道。
前后端板的高度與鋰離子電池的高度大體一致，使得鋰離子電池插入底板上的插槽中后，前后端板能夠?qū)︿囯x子電池形成一定的防護作用。左右側(cè)板的高度低于鋰離子電池的高度，保證左右側(cè)板的上端面的位置低于鋰離子電池的設(shè)置有極柱的上端面的位置。本實施例中，左右側(cè)板的高度大體上為鋰離子電池高度的二分之一。前后端板的長度與鋰離子電池的寬度大體相等，這樣使得左右側(cè)板的內(nèi)表面與鋰離子電池的左右兩個側(cè)面之間的縫隙很小。左右側(cè)板的兩端設(shè)置有直角螺釘槽，該直角螺釘槽在左右側(cè)板的長度方向的端面上及遠離前后端板的表面上都設(shè)置有槽口，并在靠近前后端板的槽底壁上設(shè)置有沿左右方向延伸的螺訂孔。對應(yīng)的端板的端面上設(shè)置有螺紋孔，前后端板與左右側(cè)板的對應(yīng)端部通過螺釘連接配合。
電池組內(nèi)的鋰離子單體電池之間通過連接機構(gòu)對其極柱進行連接，以實現(xiàn)串并聯(lián)的需求，達到設(shè)定的容量并輸出設(shè)定的電壓。連接機構(gòu)包括連接帶、匯流排。本實施例中，連接帶由銅帶一體折彎加工而成。具體的，連接帶整體呈“S”形，上端為水平延伸的極柱連接部，下端為水平延伸的固定連接部，中間為豎直延伸的中間連接部。極柱連接部上設(shè)置有圓形極柱孔，與鋰離子電池的極柱外形相匹配。連接時，極柱連接部上的圓形極柱孔套設(shè)在極柱上之后用極柱螺母固定，極柱螺母與極柱螺紋配合?；蛘邩O柱連接部上的圓形極柱孔套設(shè)在極柱上之后與極柱焊接固定。
左右側(cè)板的上表面固定設(shè)置有連接帶壓板，連接帶壓板上設(shè)置有螺栓孔，左右側(cè)板的上表面也設(shè)置有與連接帶壓板上的螺栓孔對應(yīng)的螺紋孔。連接帶的固定連接部上也設(shè)置有相應(yīng)的螺栓孔。連接帶的固定連接部壓設(shè)在壓板的上表面，匯流排的導(dǎo)電銅片壓設(shè)在壓板與側(cè)板上表面之間。左右側(cè)板構(gòu)成了用來固定連接帶的連接帶固定臂141。
本實施例的電池組中的四塊鋰離子電池，靠前設(shè)置的兩塊電池設(shè)置為左側(cè)為正極，靠后設(shè)置的兩塊電池設(shè)置為左側(cè)為負極，這樣使電池組的總正極和總負極均位于左側(cè)。
左側(cè)設(shè)置的匯流排包括匯流部與支流部，匯流部為銅帶，一端作為電池組的總正極與電池管理系統(tǒng)或者控制系統(tǒng)或者其他電路元件導(dǎo)電連接，另一端與支流部焊接連接。支流部包括中部與匯流部焊接連接的主體部分以及設(shè)置在主體部分兩端的連接部分。連接部分包括寬度較小的支流銅帶以及設(shè)置在支流銅帶端部的導(dǎo)電銅片。導(dǎo)電銅片的寬度與連接帶的寬度相同。導(dǎo)電銅片設(shè)置有螺栓孔。固定螺栓從固定連接部、壓板、導(dǎo)電銅片上的螺栓孔穿過并與側(cè)板上的螺紋孔螺紋配合，將上述結(jié)構(gòu)固定。左側(cè)的壓板為絕緣材料制成，連接帶的固定連接部與匯流排的導(dǎo)電銅片之間的導(dǎo)電依靠固定螺栓來進行。在其他實施例中，也可以將導(dǎo)電銅片壓設(shè)在壓板的上表面上與連接帶的固定連接部直接接觸導(dǎo)電。左側(cè)的匯流排中，與電池正極極柱相連的為總正匯流排13，與電池負極極柱相連的為總負匯流排34。
右側(cè)的極柱采用連接帶及壓板固定在右側(cè)板的上表面上。右側(cè)的壓板采用金屬材料制成，如為銅板。這樣可以省掉匯流排?；蛘咭部梢圆捎媒^緣材料制成壓板，匯流排采用與左側(cè)相同的匯流排，只需將兩個匯流排的匯流部導(dǎo)電連接即可。
匯流排的匯流部由第一銅板和第二銅板固定連接而成，第一、二銅板之間設(shè)置有熔斷熔斷體。該熔斷體由熔點較低的材料如錫、鉛、鋁等制成。
每一側(cè)的連接帶的中間連接部與電池外殼外壁貼合，當(dāng)鋰離子電池采用金屬殼電池時，連接帶與電池外殼外壁之間墊設(shè)絕緣片。
每一塊鋰離子電池的上方，在極柱分別與對應(yīng)的連接帶連接后，極柱上方固定設(shè)置保護板12。保護板12為絕緣材料制成，保護板12下方設(shè)置有與極柱外形匹配的極柱槽。保護板12壓設(shè)在鋰離子電池的上端面上，對極柱與連接帶進行保護。保護板12上設(shè)置有散熱孔121，以使鋰離子電池上端蓋板及極柱散發(fā)的熱量能夠從散熱孔121散出。散熱孔沿左右方向均勻間隔分布，且在保護板上前后設(shè)置有兩排。
本實施例的電池組經(jīng)過上述裝配連接，形成了四塊電池兩兩并聯(lián)后再進行串聯(lián)的成組方式。
電池箱包括左右并列設(shè)置的高壓箱22和低壓箱23，高壓箱22用來容納安裝上述電池組，低壓箱23設(shè)置在高壓箱22的左側(cè)，其中安裝設(shè)置有電池管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
高壓箱包括高壓箱底以及焊接在高壓箱底上的高壓箱壁，高壓箱壁包括高壓箱內(nèi)壁和高壓箱外壁，高壓箱內(nèi)外壁之間設(shè)置有間隙，該間隙環(huán)繞高壓箱內(nèi)的電池組的四周形成了冷卻液循環(huán)通道。高壓箱的內(nèi)外壁的上端設(shè)置有將高壓箱內(nèi)外壁連接的四方環(huán)形密封蓋板。該密封蓋板與高壓箱內(nèi)外壁及高壓箱底共同圍成了密閉的循環(huán)通道，高壓箱的密封蓋板上設(shè)置有進水口和出水口，進水口和出水口分設(shè)在高壓箱的密封蓋板的對角上。進水口外連接有進水管211，出水口外連接有出水管212。本實施例中循環(huán)液為水。進水管上連接有水泵，出水管上連接有散熱器，進水管與水泵的出口相連，散熱器的出水口與水泵的進水口相連。分別實現(xiàn)高壓箱的循環(huán)通道內(nèi)的冷卻水的循環(huán)，并將高壓箱內(nèi)的溫度較高的水與散熱器進行熱交換。
電池組的電池架端板上設(shè)置有螺栓孔，高壓箱內(nèi)壁上設(shè)置有對應(yīng)的螺紋孔。采用螺栓將電池架固定設(shè)置在高壓箱內(nèi)壁上。螺紋孔與高壓箱內(nèi)壁之間設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)。
低壓箱23的右側(cè)壁與高壓箱22外壁的左側(cè)壁焊接固定，并形成了高壓箱22和低壓箱23之間的隔板，高壓箱22和低壓箱23的隔板上設(shè)置有兩個連接通孔，連接通孔內(nèi)壁設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)?？傉齾R流排13和總負匯流排34的匯流部分別從兩個連接通孔中穿過，并與電池管理系統(tǒng)或者控制系統(tǒng)相連。電池管理系統(tǒng)為一個電池管理系統(tǒng)盒31，固定設(shè)置在低壓箱23右側(cè)壁的內(nèi)表面。電池管理系統(tǒng)盒31表面上設(shè)置有散熱孔。控制系統(tǒng)32固定設(shè)置在低壓箱前側(cè)壁的內(nèi)表面上。低壓箱的側(cè)壁上均勻設(shè)置有圓形散熱通孔24。
使用時，將連接帶與對應(yīng)的極柱焊接相連，然后在電池上方固定上保護板。將電池架的底板、前后端板、左右側(cè)板固定連接。然后將鋰離子電池固定在高壓箱電池架底板上的插槽中，然后將連接帶的固定連接部與左右側(cè)板及匯流排通過壓板及螺栓固定。通過導(dǎo)線將電池管理系統(tǒng)及控制系統(tǒng)與電池組連接。連接好出水管、進水管及水泵、散熱器，打開水泵，進行循環(huán)冷卻。
上述實施例中的電池管理系統(tǒng)盒及控制系統(tǒng)中的一個或者兩個可以設(shè)置在高壓箱的外壁上或者內(nèi)壁上，以節(jié)約低壓箱的空間，或者直接省去低壓箱。也可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的普通單層電池箱，不設(shè)置循環(huán)水的循環(huán)通道，此時可以在單層電池箱的箱壁上設(shè)置散熱孔，利用空氣進行散熱。
上述實施例中的進水口和出水口可以分別設(shè)置在高壓箱的相對的兩個側(cè)壁上，也可以設(shè)置在相鄰的側(cè)壁上，也可以設(shè)置在同一個側(cè)壁上。
上述實施例中的電池組中的電池的數(shù)量可以大于四個，串并聯(lián)關(guān)系可以更復(fù)雜，此時可以根據(jù)需要調(diào)整電池的方向，或者在電池組的右側(cè)也設(shè)置與左側(cè)匯流排結(jié)構(gòu)相同的匯流排。
上述實施例中的電池架的前后端板可以不設(shè)置，僅靠底板和側(cè)板對電池進行固定。當(dāng)然也可以不設(shè)置底板，依靠端板對電池的擠壓將電池固定，此時相鄰的電池之間夾設(shè)散熱板，以提高電池之間的散熱效率。
上述實施例中的側(cè)板上表面可以設(shè)置與連接帶的固定連接部位置對應(yīng)的連接凹槽，連接凹槽為槽口朝上且沿左右方向延伸的通槽。這樣，通過在導(dǎo)電銅片上設(shè)置螺紋孔，固定螺栓可以將壓板上下表面的固定連接部和導(dǎo)電銅片緊固在壓板上。壓板通過其他的螺釘固定在側(cè)板上。
上述實施例中的保護板可以不設(shè)置。
上述實施例中的鋰離子電池可以使其寬度方向沿前后設(shè)置，以減少電池組在左右方向上的寬度。
上述實施例中的連接帶的極柱連接部和固定連接部上可以部分或者全部不設(shè)置螺栓孔，而是焊接在相應(yīng)的極柱或者螺栓上。
本實用新型的車用鋰離子電池組的實施例與上述的車用鋰離子電池組的結(jié)構(gòu)完全相同。上述的車用鋰離子電池組的各種替代形式也同樣適合于本實用新型的車用鋰離子電池組。