配电盒和动力电池的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种配电盒和动力电池。


背景技术：

2.目前，新能源车辆由于其具有环境友好的优点，越来越受到人们的关注。电动车辆是新能源车辆中的一个重要种类，而作为电动车辆的动力来源的动力电池，对于电动车辆的正常使用和安全性起到非常重要的作用。
3.电池能量分配单元(battery energy distribution unit，bdu)，或称电池断路单元(battery disconnect unit)，作为电动车辆动力电池的一种专用配电盒，能够为新能源汽车高压系统提供预充电、超级充电、放电控制、电路过载短路保护、高压采样、低压控制等功能的一种或多种，保护和监控高压系统的运行。目前的bdu配电盒对于热量管理的效果不足，容易产生热量积蓄等情况，影响电池的使用寿命和安全性。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的在于提供一种配电盒和动力电池，能够解决或改善现有技术中存在的上述至少部分问题。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种用于动力电池的配电盒，所述配电盒包括外壳、多个电气部件以及铜排组件；外壳包括上壳体和下壳体，所述上壳体与所述下壳体连接形成容纳空间，所述外壳具有多个豁口，所述豁口连通所述容纳空间与所述外壳的外部；多个电气部件设于所述容纳空间内；铜排组件与所述电气部件电连接以形成高压回路，所述高压回路具有多个接口，所述接口设置在所述豁口处，所述铜排组件包括多个第一铜排，所述第一铜排部分嵌于所述下壳体，所述第一铜排包括散热段和至少一个第一连接端，所述第一连接端与所述电气部件电连接，所述散热段露出于所述下壳体的底面，所述第一连接端露出于所述下壳体，所述第一连接端与所述散热段分别设置在不同的平面上。
6.进一步地，所述下壳体的上端具有多个安装槽，所述电气部件安装于对应的所述安装槽内，至少一个所述第一铜排的至少一个第一连接端设置在所述安装槽的底部。
7.进一步地，所述电气部件包括继电器和熔断器；其中，所述继电器的触点与所述安装槽的底部相对设置，与所述继电器连接的所述第一连接端设置在所述安装槽的底部；与所述熔断器连接的所述第一连接端露出于所述下壳体的顶面。
8.进一步地，所述配电盒还包括绝缘导热层，设置在所述下壳体的底面并至少部分覆盖所述散热段的表面。
9.进一步地，至少一个所述第一铜排还包括第二连接端，所述第二连接端露出于所述下壳体的顶面并延伸至所述豁口，所述第二连接端作为所述高压回路的所述接口，所述第二连接端与所述散热段设置在不同的平面上。
10.进一步地，所述铜排组件还包括至少一个第二铜排，所述第二铜排设于所述容纳空间内，所述第二铜排具有第三连接端和第四连接端，所述第三连接端与所述第一铜排电
连接，所述第四连接端延伸至所述豁口作为所述高压回路的所述接口。
11.进一步地，所述配电盒还包括控制电路板和线束；控制电路板用于与电池管理系统电连接；线束电连接所述电气部件与所述控制电路板以形成低压回路，所述低压回路用于监控和控制所述高压回路。
12.进一步地，所述第一连接端具有连接孔，所述电气部件通过螺栓与所述连接孔连接；所述线束通过电连接器与所述控制电路板和所述电气部件分别连接。
13.进一步地，所述配电盒还包括温度传感器，通过所述线束与所述控制电路板电连接，所述温度传感器与所述第一铜排导热连接。
14.进一步地，所述下壳体的下端具有固定槽，所述散热段设置在所述固定槽并突出于所述固定槽的开口；所述散热段的侧向具有固定翼，所述固定翼至少部分埋设在所述固定槽的侧壁中。
15.进一步地，所述下壳体的底面还具有密封槽，所述配电盒还包括密封圈，所述密封圈设置在所述密封槽内；所述散热段设置在所述密封槽所围成的区域内。
16.第二方面，本发明实施例还提供了一种动力电池，所述动力电池包括如第一方面所述的配电盒、散热板以及电池管理系统；所述散热板设置在下壳体的底面；所述电池管理系统与所述配电盒电连接。
17.进一步地，所述电池管理系统被配置为根据所述配电盒发送的温度信号控制所述散热板和/或所述配电盒的工作状态。
18.本发明实施例公开了一种配电盒和动力电池，配电盒包括外壳、多个电气部件以及铜排组件；外壳包括上壳体和下壳体，铜排组件包括多个第一铜排，通过使第一铜排部分嵌于下壳体，第一铜排包括散热段和至少一个第一连接端，第一连接端与电气部件电连接，散热段露出于下壳体的底面，第一连接端露出于下壳体。由此，散热段暴露在配电盒的外侧，可以实现散热的效果，第一铜排部分嵌于下壳体内可以实现对第一铜排的定位和固定，并且能够对第一铜排之间实现良好的隔离和绝缘，避免发生搭接短路或者在热失控时第一铜排与配电盒的其他金属结构发生导通的问题，进而保证动力电池的良好热量管理和工作稳定性。
附图说明
19.通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
20.图1是本发明一个实施例的配电盒的顶部立体结构示意图；
21.图2是本发明一个实施例的配电盒的底部立体结构示意图；
22.图3是本发明一个实施例的配电盒的爆炸结构示意图；
23.图4是本发明一个实施例的配电盒的内部结构立体示意图；
24.图5是本发明一个实施例的配电盒的内部结构俯视示意图；
25.图6是本发明一个实施例的铜排组件的结构示意图；
26.图7是本发明一个实施例的铜排组件与下壳体的顶部立体结构示意图；
27.图8是本发明一个实施例的铜排组件与下壳体的底部立体结构示意图；
28.图9是本发明一个实施例的铜排组件与下壳体的俯视示意图；
29.图10是本发明一个实施例的铜排组件与下壳体的仰视示意图；
30.图11是本发明一个实施例的动力电池的结构示意图。
31.附图标记说明：
32.001-配电盒；002-散热板；003-电池管理系统；100-外壳；110-上壳体；120-下壳体；121-安装槽；122-固定槽；123-密封槽；130-豁口；200-电气部件；210-继电器；220-熔断器；300-铜排组件；310-第一铜排；311-散热段；312-第一连接端；313-第二连接端；314-固定翼；320-第二铜排；321-第三连接端；322-第四连接端；400-绝缘导热层；500-控制电路板；600-线束；700-温度传感器；800-密封圈；900-接口。
具体实施方式
33.以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
34.此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
35.除非上下文明确要求，否则在说明书的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，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。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
37.当一元件或层被提及为在另一元件或层“上”、“被接合到”、“被连接到”或“被联接到”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、被直接接合、连接或联接到另一元件或层，或者可存在中间元件或层。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多关联的所列项目中的任一或全部组合。
38.图1-图2是本发明一个实施例的配电盒的立体结构示意图，图3是本发明一个实施例的配电盒的爆炸结构示意图，图4-图5是本发明一个实施例的配电盒的内部结构示意图。
39.本发明实施例涉及以一种用于动力电池的配电盒001，配电盒001在动力电池中作为bdu使用。参照图1-图5，配电盒001包括外壳100、多个电气部件200以及铜排组件300。外壳100内部形成容纳空间，多个电气部件200设置在外壳100内，铜排组件300与电气部件200电连接以形成高压回路。高压回路具有多个接口900，作为配电盒001与外界进行高压电流传输的电连接结构，多个接口900包括可以包括正极输入接口、负极输入接口、正极输出接口和负极输出接口，其中，正极输入接口和负极输入接口分别与动力电池的电芯的正极和负极电连接。
40.在本实施例中，外壳100包括上壳体110和下壳体120，上壳体110与下壳体120连接并围合形成容纳空间。上壳体110和下壳体120之间可以通过螺栓连接、卡扣连接或其他方式连接固定，以将电气部件200封闭在容纳空间内。下壳体120的上端凹设有多个安装槽121，每个电气部件200分别安装于对应的安装槽121内实现定位。
41.图6是本发明实施例的铜排组件的结构示意图，图7-图10是本发明实施例的铜排
组件与下壳体之间的连接关系示意图。在本实施例中，参照图3-图10，铜排组件300包括多个第一铜排310，每个第一铜排310的一部分嵌于下壳体120而其余部分露出于下壳体120。下壳体120通过一体成型的方式包裹在第一铜排310的预设的区域外，例如下壳体120可以通过嵌件注塑或其他方式与第一铜排310形成一体结构。通过这种设计将第一铜排310与下壳体120之间进行固定，一方面第一铜排310可以起到对下壳体120的结构支撑作用，另一方面下壳体120可以起到相邻的第一铜排310之间的隔离和绝缘作用。外壳100采用绝缘、耐热温度较高(例如耐热温度大于200℃)且阻燃等级较高(例如阻燃等级为v0或v1)的材料制成，以保证配电盒001对电气部件200的保护和阻燃，并且避免由于受热时下壳体120与第一铜排310之间的膨胀系数不同，导致外壳100开裂。
42.参照图4-图10，第一铜排310包括散热段311和至少一个第一连接端312，散热段311和第一连接端312露出于下壳体120。散热段311露出于下壳体120的底面，用于向外散热；第一连接端312与电气部件200电连接。其中，如图6所示，第一连接端312设置在与散热段311不同的平面上，以使第一连接端312与散热段311之间在空间上相错开，避免以便于第一连接端312与电气部件200之间的连接，并防止发生短路现象。可选地，第一连接端312与电气部件200之间的连接可以通过螺栓固定。由此，可以保证第一连接端312与电气部件200之间的电连接的稳定性并保证二者之间的过流面积，减缓发热程度。
43.在一些实施例中，参照图8和图10，下壳体120的下端具有固定槽122，散热段311设置在固定槽122并突出于固定槽122的开口。散热段311的侧向具有固定翼314，固定翼314至少部分埋设在固定槽122的侧壁中，由此，通过固定翼314可以对散热段311实现良好的固定，避免第一铜排310在散热段311处发生松动。
44.在一个实施例中，至少一个第一铜排310的至少一个第一连接端312设置在安装槽121的底部，该电气部件200的触点设置在安装槽121的底部，由此可以便于第一连接端312与对应的电气部件200之间的定位和连接。例如，可以在安装槽121的底部设置穿孔，第一连接端312设于下壳体120的底部并从穿孔露出；又或者，使第一连接端312与电气部件200相背的一侧埋设在下壳体120中，而使第一连接端312与电气部件200相对的一侧从安装槽121的底面露出，以实现与电气部件200的连接。
45.在一些实施例中，电气部件200包括继电器210和熔断器220，例如，可以包括至少一个正极继电器、至少一个负极继电器和至少一个熔断器220。继电器210的触点与安装槽121的底部相对设置，与该继电器210对应连接的第一连接端312设置在安装槽121的底部，可以通过螺钉从下壳体120的底面对第一连接端312和继电器210进行连接固定；由此可以使相应的第一铜排310的形状设置较为简洁，缩短了第一铜排310的长度。而与熔断器220连接的第一连接端312露出于下壳体120的顶面，便于熔断器220进行拆装和更换。
46.在本实施例中，参照图4-图7，多个第一铜排310中的至少一个还具有第二连接端313，第二连接端313与散热段311设置在不同的平面上，第二连接端313露出于下壳体120的顶面并延伸至豁口130处，作为高压回路的接口900使用。
47.在一些场景中，由于第一铜排310的位置和形状相对固定，可能不便于在容纳空间中的电气部件200或其他部件的安装。在一些实施例中，铜排组件300还包括至少一个第二铜排320，第二铜排320设于容纳空间内并且未埋设在下壳体120的壁中。第二铜排320具有第三连接端321和第四连接端322，其中第三连接端321与第一铜排310电连接，而第四连接
端322延伸至对应的豁口130处并作为高压回路的一个接口900使用。通过设置可相对于外壳100分离的第二铜排320，可以提高配电盒001内部配置的灵活性和装配的便利性。
48.参照图2和图3，配电盒001还包括绝缘导热层400，绝缘导热层400设置在下壳体120的底面并至少部分覆盖散热段311的表面。绝缘导热层400一方面实现露出与下壳体120的散热段311与外部之间的绝缘，另一方面起到传导热量的效果，以将第一铜排310的热量向外扩散，降低配电盒001内部的温度。可选地，绝缘导热层400可以是导热硅胶。
49.优选地，参照图2、图8和图10，下壳体120的底面还具有密封槽123，配电盒001还包括密封圈800，密封圈800设置在密封槽123内。多个第一铜排310的散热段311设置在密封槽123所围成的区域内，由此，密封圈800能够从外周围绕散热段311，实现第一铜排310的防水效果，以免液体渗漏造成配电盒001短路或产生其他故障或安全隐患。密封圈800可以采用耐热和耐腐蚀性较好的橡胶材料制成。
50.参照图3-图5，配电盒001还包括控制电路板500和线束600，控制电路板500和线束600设置在容纳空间内。线束600电连接电气部件200与控制电路板500以形成低压回路，低压回路用于监控和控制高压回路。控制电路板500用于与电池管理系统003电连接并实现信号交互，以实现参数采集和对高压回路的管理和控制。在一个实施方式中，线束600通过电连接器与控制电路板500和电气部件200分别连接，例如可以通过相匹配的插头和插座插接，便于装配。
51.在一些实施例中，配电盒001还包括一个或多个温度传感器700，温度传感器700用于检测配电盒001内部的发热情况。温度传感器700通过所述线束600与控制电路板500电连接，控制电路板500将采集到的温度传感器700的信号进行处理或向外发送至电池管理系统003，电池管理系统003可以根据预先设定的条件，在温度升高至预定的温度阈值时，向配电盒001的控制电路板500发送相应的控制信号，使控制电路板500对电气部件200进行切断、降额工作电流或其他动作。温度传感器700设置的位置可以根据需要进行选择，优选地，温度传感器700与第一铜排310导热连接，例如可以通过金属螺栓进行连接固定，以保证温度检测结果的准确性。在一个实施例中，配电盒001包括多个温度传感器700，多个温度传感器700分别连接至不同的第一铜排上，以实现对配电盒001内不同位置的温度的检测，从而有利于准确了解高压回路的温度升高情况。
52.参照图11，本发明实施例还涉及一种动力电池，该动力电池包括上文至少部分实施例中的配电盒001。动力电池还包括电芯和散热板002，散热板002设置在与第一铜排310的散热段311相对的一侧，即，散热板002设置在下壳体120的底部。散热段311与散热板002之间通过绝缘导热层400实现热量传递，从而将配电盒001工作时所产生的热量扩散至散热板002，并由散热板002将热量带走。散热板002可以采用液冷散热板002，具有良好的散热效果，以实现对配电盒001和电芯起到良好的热量管理作用。
53.动力电池还包括电池管理系统003，与配电盒001电连接以实现信号交互。在一些实施例中，电池管理系统003与配电盒001的控制电路板500通过can总线电连接。控制电路板500可以将所采集到的与电气部件200相关的信号传输至电池管理系统003。在本实施例中，控制电路板500将温度传感器700所检测的温度信号传输至电池管理系统003，电池管理系统003被配置为根据配电盒001发送的温度信号控制散热板002和/或配电盒001的工作状态。例如，在温度信号表征温度达到预设的第一阈值时启动散热板002进行散热，在温度信
号表征温度达到预设的第二阈值时向控制电路板500发送降额信号，使控制电路板500控制相应的电气部件200以实现降额工作电流的动作，以降低配电盒001的温度，保证动力电池高压系统能够正常持续的工作。
54.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。