一種電池箱和電動汽車的製作方法

2023-11-30 01:30:06 1

本發明涉及電池保護控制領域，特別涉及一種具有通斷保護電路可分離的電池箱以及採用該電池箱的電動汽車。

背景技術：

目前，電池箱，特別是電動車使用的電池箱一般分為兩種結構形式。

一種結構形式是將所有的電池模組和控制器件放置於一個箱體結構內，其中包含了熔斷器、接觸器等元器件。該種結構形式可實現短路保護和高壓輸出控制，在維修時需要將箱體整體打開，再將其中需要更換或者修理的器件拆除。該種箱體結構的優點在於電池箱內部電路整合於電池箱中，避免外部連線過多，對內部電路起到了很好的保護作用，避免漏電的發生，缺點在於維修時的拆裝過程針對整個電池箱，當維修空間較小時，帶來了拆裝和維修的不便。

另一種結構形式是，採用多個標準的僅具有高、低壓(正負極)輸出接口的電池箱，相互連接(如串聯)組成電池箱電路。該種結構形式的優點在於維修時便於拆卸，缺點在於外部連線過多，缺少保護造成漏點危險，同時該種結構形式基本沒有短路保護器件和高壓輸出控制器件，在使用時具有斷路、短路風險。

可見，現有的電池箱結構形式在維護方面存在安全風險和不便。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種電池箱，將其中各個電池模組內置於箱體中，並將具有通斷保護功能的通斷電路以插拔的方式安裝於箱體，以便於對電池箱進行通斷電操作以及便於對其中通斷電路器件進行維修更換，提高電池箱維護的便利性和安全性。

本發明提供了一種電池箱，包括：

箱體；

電池模組，所述電池模組為至少一個，安裝於所述箱體中；以及，

通斷控制器，所述通斷控制器可插拔地安裝於所述箱體，並與所述電池模組組成電池串聯電路，以對所述電池串聯電路進行通斷控制。

進一步，所述電池箱還包括：

控制器連接座，所述控制器連接座安裝於所述箱體中；

所述通斷控制器具有：

控制器連接頭，所述控制器連接頭與所述控制器連接座適配；其中，

在所述電池串聯電路中，與所述通斷控制器相鄰的電池模組電連接於所述控制器連接座，並通過所述控制器連接頭和控制器連接座的插接與所述通斷控制器電連接。

進一步，所述控制器連接座具有第一串聯接口和第二串聯接口；

所述控制器連接頭，具有分別與所述第一串聯接口和第二串聯接口相適配的第一控制器連接端和第二控制器連接端；其中，

在所述電池串聯電路中，與所述通斷控制器相鄰的電池模組電連接於所述第一串聯接口或者第二串聯接口，並通過所述第一控制器連接端和第一串聯接口的接觸或者通過所述第二控制器連接端和第二串聯接口的接觸，與所述通斷控制器電連接。

進一步，所述電池箱還包括：

外電路接口，所述外電路接口設置於所述箱體；

所述外電路接口具有第一高壓接口和第二高壓接口，分別位於所述電池串聯電路兩端的兩個輸出端分別電連接於所述第一高壓接口和第二高壓接口，使得所述電池串聯電路通過所述外電路接口的第一高壓接口和第二高壓接口向外部用電負載供電。

進一步，所述外電路接口還具有第二低壓接口和第一控制信號接口，所述第二低壓接口接入外部低壓電源接地端，所述第一控制信號接口用於接收外部控制信號；

所述控制器連接座還具有第三低壓接口和第二控制信號接口，所述第三低壓接口電連接於所述第二低壓接口，所述第二控制信號接口電連接於所述第一控制信號接口；

所述控制器連接頭，具有第四低壓接口和第三控制信號接口，其中，所述第四低壓接口與所述第三低壓接口相適配，所述第三控制信號接口與所述第二控制信號接口相適配；

所述通斷控制器通過所述第四低壓接口與所述第三低壓接口的接觸，與外部低壓電源接地端電連接；所述通斷控制器通過所述第三控制信號接口與所述第二控制信號接口的接觸，以接收所述外部控制信號。

進一步，所述通斷控制器包括：

高壓接觸器，所述高壓接觸器的常開觸點的一個連接端電連接於所述控制器連接頭的第一控制器連接端，所述高壓接觸器的控制端的一個連接端電連接於所述控制器連接頭的第四低壓接口，所述高壓接觸器的控制端的另一個連接端電連接於所述控制器連接頭的第三控制信號接口；

熔斷器，所述熔斷器的一個連接端電連接於所述高壓接觸器的常開觸點的另一個連接端，所述熔斷器的另一個連接端電連接於所述控制器連接頭的第二控制器連接端；以及，

殼體，所述高壓接觸器、熔斷器安裝於所述殼體中，並且，所述控制器連接頭安裝於所述殼體並朝向所述控制器連接座，當所述通斷控制器插入所述箱體使得所述控制器連接頭與所述控制器連接座接通時，所述殼體遠離所述控制器連接頭一側的外表面露出所述電池箱的箱體。

進一步，所述通斷控制器還包括：

手動急停開關，所述手動急停開關安裝於所述殼體遠離所述控制器連接頭的一側，當所述通斷控制器插入所述箱體使得所述控制器連接頭與所述控制器連接座接通時，所述手動急停開關的按鈕位於所述電池箱的箱體的外側；

並且，所述高壓接觸器的控制端的一個連接端通過所述手動急停開關電連接於所述控制器連接頭的第一控制器連接端。

進一步，所述電池箱還包括：

控制器容納腔，所述控制器容納腔與所述殼體相適配，當所述通斷控制器安裝於所述箱體中時，所述殼體恰好完全容納於所述控制器容納腔中。

進一步，所述電池模組為兩個，分別為第一電池模組和第二電池模組；其中，

所述第一電池模組的第一連接端電連接於所述外電路接口的第一高壓接口，所述第一電池模組的第二連接端電連接於所述控制器連接座的第一串聯接口；

所述第二電池模組的第一連接端電連接於所述控制器連接座的第二串聯接口，所述第二電池模組的第二連接端電連接於所述外電路接口的第二高壓接口。

本發明還提供了一種電動汽車，其採用如上任一項所述的電池箱。

從上述方案可以看出，本發明的電池箱，將其中提供電力來源的電池模組和控制電流迴路通斷的通斷控制器進行分體設計，並以插拔的形式，利用所設計的連接座和連接頭，將通斷控制器連接於電池模組的串聯電路中，同時通過電路設計，利用高壓接觸器和手動急停開關，實現了低壓信號和手動形式控制電池箱內電池模組串聯電路的通斷，手動急停開關的設計也提供了手動快速切斷高壓電源的作用。相比於現有的電池箱，本發明的電池箱可避免人員直接接觸高壓電的危險，並且當通斷控制器出現故障時，只需將其抽出電池箱，而不必對電池箱進行整體拆卸，提高電池箱維護的便利性和安全性。採用本發明的電池箱的電動汽車，在對電池箱進行維護時，不必受制於車身空間的限制，維護更加靈活方便。

附圖說明

以下附圖僅對本發明做示意性說明和解釋，並不限定本發明的範圍。

圖1為本發明的電池箱實施例的立體結構示意圖；

圖2為本發明的電池箱實施例的俯視結構示意圖；

圖3為本發明的電池箱實施例中抽出通斷控制器時的結構示意圖；

圖4為本發明的電池箱實施例中抽出通斷控制器時的俯視結構示意圖；

圖5為本發明的電池箱實施例中的通斷控制器的第一視角示意圖；

圖6為本發明的電池箱實施例中的通斷控制器的第二視角示意圖；

圖7為本發明的電池箱實施例中抽出所述通斷控制器後的箱體第一視角示意圖；

圖8為本發明的電池箱實施例中抽出所述通斷控制器後的箱體第二視角示意圖；

圖9為本發明的電池箱另一實施例的俯視結構示意圖；

圖10為本發明的電池箱另一實施例去掉箱體後的結構示意圖；

圖11為本發明的電池箱另一實施例的電路結構示意圖。

標號說明

1、箱體

2、電池模組

21、第一電池模組

22、第二電池模組

3、通斷控制器

31、高壓接觸器

32、熔斷器

33、手動急停開關

34、殼體

4、控制器連接座

41、第一串聯接口

42、第二串聯接口

43、第三低壓接口

44、第二控制信號接口

45、第一擴展接口

5、控制器連接頭

51、第一控制器連接端

52、第二控制器連接端

53、第四低壓接口

54、第三控制信號接口

55、第二擴展接口

6、外電路接口

61、第一高壓接口

62、第二高壓接口

63、第二低壓接口

64、第一控制信號接口

65、第一低壓接口

66、第一通訊接口

67、第二通訊接口

7、控制器容納腔

具體實施方式

為了對發明的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖說明本發明的具體實施方式，在各圖中相同的標號表示相同的部分。

在本文中，「示意性」表示「充當實例、例子或說明」，不應將在本文中被描述為「示意性」的任何圖示、實施方式解釋為一種更優選的或更具優點的技術方案。

為使圖面簡潔，各圖中的只示意性地表示出了與本發明相關部分，而並不代表其作為產品的實際結構。另外，以使圖面簡潔便於理解，在有些圖中具有相同結構或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個，或僅標出了其中的一個。

在本文中，「一個」並不表示將本發明相關部分的數量限制為「僅此一個」，並且「一個」不表示排除本發明相關部分的數量「多於一個」的情形。

在本文中，「第一」、「第二」等僅用於彼此的區分，而非表示重要程度及順序、以及互為存在的前提等。

圖1為本發明的電池箱實施例結構示意圖，圖2為該電池箱實施例的俯視結構示意圖，圖3為該電池箱實施例中抽出通斷控制器3時的結構示意圖，圖4為該電池箱實施例中抽出通斷控制器3時的俯視結構示意圖。

請同時參照圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發明的電池箱包括箱體1、電池模組2和通斷控制器3。其中，所述電池模組2為至少一個，安裝於所述箱體1中，本實施例中的電池模組2例如兩個，分別為第一電池模組21和第二電池模組22，依據本發明實施例，電池模組也可以僅為一個，也可以為多餘兩個，僅需對各個電池模組進行串聯即可。所述通斷控制器3可插拔地安裝於所述箱體1中，並與所述電池模組2組成電池串聯電路，以對所述電池串聯電路進行通斷控制。圖1至圖4所示實施例中，通斷控制器3串聯於第一電池模組21和第二電池模組22之間，依據本發明實施例的說明，也可以將通斷控制器3串聯在多個電池模組所組成的串聯電路中的其他位置。

圖5示出了本發明實施例中的通斷控制器的第一視角結構，圖6示出了本發明實施例中的通斷控制器的第二視角結構，圖7示出了本發明實施例中抽出所述通斷控制器後的箱體第一視角示意圖，圖8示出了本發明實施例中抽出所述通斷控制器後的箱體第二視角示意圖。其中，圖7、圖8所示為帶有箱蓋的電池箱結構，而圖1至圖4所示結構是為了便於展示箱體內部結構而未顯示箱蓋，在實際應用中，應當將箱蓋蓋合於箱體，以避免電池箱內部電路的裸露。圖8所示視角為從所述通斷控制器3所處一側的箱體望去的視角，從圖8所示視角中能夠清楚看到箱體1內的控制器連接座4。如圖2、圖4和圖8所示，本發明的電池箱實施例還包括控制器連接座4，所述控制器連接座4安裝於所述箱體1中。如圖5、圖6所示，與所述控制器連接座4對應地，所述通斷控制器3具有控制器連接頭5，所述控制器連接頭5與所述控制器連接座4適配。其中，在所述電池串聯電路中，與所述通斷控制器3相鄰的電池模組電連接於所述控制器連接座4，並通過所述控制器連接頭5和控制器連接座4的插接與所述通斷控制器3電連接。例如，圖1至4所示實施例中，第一電池模組21和第二電池模組22均與所述通斷控制器3相鄰，第一電池模組21和第二電池模組22均電連接於所述控制器連接座4，並通過所述控制器連接頭5和控制器連接座4的插接與所述通斷控制器3電連接，進而實現了第一電池模組21、第二電池模組22和所述控制器連接座4的串聯。

圖9示出了本發明的電池箱的另一實施例的俯視結構，圖10示出了該實施例去掉箱體1後的結構，圖9、圖10所示實施例是在上述圖1至圖8所示實施例的基礎上增加了電池控制系統連線。圖11示出了該實施例結構的電路示意圖。鐵別地，圖11中中標記出了控制器連接座4、控制器連接頭5以及通斷控制器3的內部具體連接結構。具體地，結合圖9、圖10、圖11所示，該實施例中，所述控制器連接座4具有第一串聯接口41和第二串聯接口42。所述控制器連接頭5具有分別與所述第一串聯接口41和第二串聯接口42相適配的第一控制器連接端51和第二控制器連接端52。其中，在所述電池串聯電路中，與所述通斷控制器3相鄰的電池模組電連接於所述第一串聯接口41或者第二串聯接口42，並通過所述第一控制器連接端51和第一串聯接口41的接觸或者通過所述第二控制器連接端52和第二串聯接口42的接觸(圖11中虛線表示)，與所述通斷控制器3電連接。

所述電池箱還包括外電路接口6，所述外電路接口6設置於所述箱體1。所述外電路接口6具有第一高壓接口61和第二高壓接口62，分別位於所述電池串聯電路兩端的兩個輸出端分別電連接於所述第一高壓接口61和第二高壓接口62，使得所述電池串聯電路通過所述外電路接口6的第一高壓接口61和第二高壓接口62向外部用電負載供電。

所述外電路接口6還具有第二低壓接口63和第一控制信號接口64，所述第一控制信號接口64用於接收外部控制信號，所述第二低壓接口63接入外部低壓電源接地端(即低壓電源負極或者車身地)。所述控制器連接座4還具有第三低壓接口43和第二控制信號接口44，如圖11所示，所述控制器連接座4的第三低壓接口43電連接於所述外電路接口6的第二低壓接口63，所述控制器連接座4的第二控制信號接口44電連接於所述外電路接口6的第一控制信號接口64。

所述控制器連接頭5具有分別與所述控制器連接座4的第三低壓接口43和第二控制信號接口44相適配的第四低壓接口53和第三控制信號接口54。所述通斷控制器3通過所述第四低壓接口53與所述控制器連接座4的第三低壓接口43的接觸(圖11中用虛線表示)，以與外部低壓電源接地端(即低壓電源負極或者車身地)電連接；所述通斷控制器3通過所述第三控制信號接口54與所述控制器連接座4的第二控制信號接口44的接觸(圖11中用虛線表示)，以接收所述外部控制信號。

所述通斷控制器3包括高壓接觸器31、熔斷器32、殼體34。其中，所述高壓接觸器31的常開觸點的一個連接端電連接於所述控制器連接頭5的第一控制器連接端51，所述高壓接觸器31的控制端的一個連接端電連接於所述控制器連接頭5的第四低壓接口53，所述高壓接觸器31的控制端的另一個連接端電連接於所述控制器連接頭5的第三控制信號接口54。所述熔斷器32的一個連接端電連接於所述高壓接觸器31的常開觸點的另一個連接端，所述熔斷器32的另一個連接端電連接於所述控制器連接頭5的第二控制器連接端52。所述高壓接觸器31、熔斷器32安裝於所述殼體34中，並且，所述控制器連接頭5安裝於所述殼體34並朝向所述控制器連接座4，當所述通斷控制器3插入所述箱體1使得所述控制器連接頭5與所述控制器連接座4接通時，所述殼體34遠離所述控制器連接頭5一側的外表面露出所述電池箱的箱體1。

所述通斷控制器3還包括手動急停開關33，所述手動急停開關33安裝於所述殼體34遠離所述控制器連接頭5的一側，當所述通斷控制器3插入所述箱體1使得所述控制器連接頭5與所述控制器連接座4接通時，所述手動急停開關33的按鈕位於所述電池箱的箱體1的外側，如圖1、圖2所示。並且，所述高壓接觸器31的控制端的一個連接端通過所述手動急停開關33電連接於所述控制器連接頭5的第一控制器連接端51。

參見圖1至圖4以及圖7所示，所述電池箱還包括控制器容納腔7，所述控制器容納腔7與所述通斷控制器的殼體34相適配，當所述通斷控制器3插入並安裝於所述箱體1中時，所述通斷控制器3的殼體34恰好完全容納於所述控制器容納腔7中。

本發明中，圖1至圖11所示的實施例中，所述電池模組2為兩個，分別為第一電池模組21和第二電池模組22。其中，所述第一電池模組21的第一連接端電連接於所述外電路接口6的第一高壓接口61，所述第一電池模組21的第二連接端電連接於所述控制器連接座4的第一串聯接口41。所述第二電池模組22的第一連接端電連接於所述控制器連接座4的第二串聯接口42，所述第二電池模組22的第二連接端電連接於所述外電路接口6的第二高壓接口62。該實施例中，所述第一電池模組21的第一連接端例如正極端，所述第一電池模組21的第二連接端例如負極端，所述第二電池模組22的第一連接端例如正極端，所述第二電池模組22的第二連接端例如負極端。

在圖9至圖11所示實施例中，各個電池模組還具有連接外部電池管理系統的控制模塊。進而，在外電路接口6中，還包括第一低壓接口65、第一通訊接口66、第二通訊接口67。其中，第一低壓接口65、第二低壓接口663、第一通訊接口66和第二通訊接口67均連接於各個電池模組中控制模塊。其中，第一低壓接口65和第二低壓接口63連接於電池模組中控制模塊的接電端，用於向電池模組中控制模塊供電，以使得電池模組中控制模塊能夠工作，此處需要說明的是，電池模組中控制模塊需要外部低電壓供電才能夠執行相應的電池模塊控制工作，電池模組中控制模塊進行工作的電力來源並非電池模組自身存儲的高壓電，而是需要額外的外部低壓電源進行供電。第一通訊接口66和第二通訊接口67電連接於外部的電池管理系統，從而電池管理系統能夠以通過第一通訊接口66和第二通訊接口67與電池箱中各個電池模組的控制模塊進行通訊，進而實現對各個電池模組的狀態信息的採集以及控制。

本發明實施例中，第二低壓接口63和第一低壓接口65接入外部低壓電源，例如，第二低壓接口63接入低壓電源的負極，第一低壓接口65接入低壓電源的正極。從圖11中能夠看出，第一低壓接口65和第一控制信號接口64均與第二低壓接口63形成迴路，在本發明實施例中，第二低壓接口63被定義為接地(負極)，即第一低壓接口65和第一控制信號接口64的迴路共用一個低壓的接地端，這種設計簡化了電路，可減少一個接地端。

在本發明實施例的啟示下，還可以在所述電池模組2中繼續串聯多個電池模組，只需相鄰的電池模組之間的正極端和負極端相連即可，所述通斷控制器3也可以設置於電池串聯電路中的任意兩個相鄰電池模組之間，或者所述通斷控制器3還可以設置於電池串聯電路的兩端中的任意一端。

本發明的電池箱在處於非工作狀態時，不向第一控制信號接口64通入外部控制信號，此時，高壓接觸器31未得電工作，進而，高壓接觸器31的常開觸點處於斷開狀態，因此，電池箱的第一高壓接口61和第二高壓接口62沒有輸出。

當向第一控制信號接口64通入外部控制信號後，高壓接觸器31得電工作，進而，由於手動急停開關33處於常通狀態，進而高壓接觸器31的常開觸點處於閉合狀態，使得電池箱內的電池串聯電路導通，電池箱的第一高壓接口61和第二高壓接口62處於正常輸出狀態；反之，當停止向向第一控制信號接口64通入外部控制信號後，高壓接觸器31的常開觸點恢復常開狀態，使得電池箱內的電池串聯電路處於斷路狀態，電池箱的第一高壓接口61和第二高壓接口62沒有輸出。

在電池箱處於上電狀態，進行正常輸出時，即第一控制信號接口64通入外部控制信號時，當遇到特殊需緊急斷電情況下，可通過按下手動急停開關33，斷開高壓接觸器31的低壓控制迴路，使得高壓接觸器31的常開觸點恢復常開狀態，使得電池箱內的電池串聯電路處於斷路狀態，電池箱的第一高壓接口61和第二高壓接口62沒有輸出。本發明實施例中，通過低壓電控制電池箱內電池模組的高壓電，人員直接對低壓器件(如手動急停開關33)進行操作，不存在人員直接高壓觸電的危險。

在維修維護時，可通過按下手動急停開關33，斷開高壓接觸器31的低壓控制迴路，使得高壓接觸器31停止工作，使其常開觸點保持常開狀態，保證電池箱高壓正和負(即第一高壓接口61和第二高壓接口62)沒有輸出，防止出現誤供電等操作，以提高安全性；當需要更換維修通斷控制器3或通斷控制器3內的元器件時(如更換短路保護的熔斷器32、控制高壓迴路的高壓接觸器31等)，只需將通斷控制器3從電池箱的箱體1中拔出拆下，進行維修或更換，不需要對電池箱整體進行拆裝，省時省力方便。

對於電動汽車而言，電池箱還需要例如bms系統等電池管理系統的接入，本發明實施例中，如上所述，提供了電池管理系統的接入功能。參見圖11所示以及上述說明。

另外，本發明實施例中，還在控制器連接座4留有第一擴展接口45，在控制器連接頭5留有第二擴展接口55，第二擴展接口55和第一擴展接口45相適配。本發明實施例中，第一擴展接口45和第二擴展接口55並未與其它部分連接。，其目的是考慮到將來可能對通斷控制器3中電路升級設計而進行預留。另外，本發明實施例中，在外電路接口6中也可設置或者預留其它控制信號的接口，並連接至第一擴展接口45，以為將來可能實現的新功能提供擴展。

本發明實施例還同時提供了一種電動汽車，該電動汽車採用如上實施例介紹的電池箱。

本發明的電池箱，將其中提供電力來源的電池模組和控制電流迴路通斷的通斷控制器進行分體設計，並以插拔的形式，利用所設計的連接座和連接頭，將通斷控制器連接於電池模組的串聯電路中，同時通過電路設計，利用高壓接觸器和手動急停開關，實現了低壓信號和手動形式控制電池箱內電池模組串聯電路的通斷，手動急停開關的設計也提供了手動快速切斷高壓電源的作用。相比於現有的電池箱，本發明的電池箱可避免人員直接接觸高壓電的危險，並且當通斷控制器出現故障時，只需將其抽出電池箱，而不必對電池箱進行整體拆卸，提高電池箱維護的便利性和安全性。採用本發明的電池箱的電動汽車，在對電池箱進行維護時，不必受制於車身空間的限制，維護更加靈活方便。

應當理解，雖然本說明書是按照各個實施方式描述的，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施方式的具體說明，而並非用以限制本發明的保護範圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方案或變更，如特徵的組合、分割或重複，均應包含在本發明的保護範圍之內。