BDU单元、电池组件和电动交通工具的制作方法

bdu单元、电池组件和电动交通工具
技术领域
1.本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及其中的bdu单元、电池组件和电动交通工具。


背景技术：

2.随着新能源汽车行业的迅猛发展，电池安全显得尤为重要；如何有效的保证电池包的电气安全性能，国内外对电池包外部输出提出了明确的要求，因此电池包内置bdu的方案被广泛应用。
3.电池包断路单元(battery disconnect unit)简称bdu单元，作为新能源汽车动力电池断开与接通高压电的装置，对电池包的安全有着至关重要的作用，是新能源汽车上一个较为关键的部件。bdu单元内部主要包括若干继电器、预充电阻(5)、电流传感器、铜排、连接器以及壳体等部件。
4.目前主流bdu设计都是集成一体，实现电池包外部动力供电的接通和切断，功能集成的设计通常导致单个bdu的体积较大、或内部线路密度过高、走线路径复杂交错。当电池包内部空间相对狭长，而电气接口又多的情况下，难以同时满足集成设置的安全性和安装的便捷性。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的在于提供一种bdu单元、电池组件和电动交通工具，能够使bdu单元适用于电池包内部的狭长空间，兼顾电气安全设计和安装便捷性。
6.为了实现上述目的，根据本实用新型的一方面，提供了一种bdu单元，包括分件和多个元器件，分件内设置有多个功能区，多个元器件按照功能性进行分组，分组后对应设置在功能区内。
7.作为一种实施方式，功能区在分件的长度方向和/或高度方向上排列分布。
8.作为一种实施方式，元器件的分组数量小于或等于功能区的数量。
9.作为一种实施方式，分件为壳体结构。
10.作为一种实施方式，分件包括正极bdu分件和负极bdu分件，多个元器件按照正负极分为两组，其中，正极元器件组分布于正极bdu分件内，负极元器件组分布于负极bdu分件内。
11.作为一种实施方式，位于正极bdu分件内的元器件在正极bdu分件内布置成上下层架构；和/或，位于负极bdu分件内的元器件在负极bdu分件内布置成上下层架构。
12.作为一种实施方式，正极元器件组包括正极高压继电器、预充继电器及预充电阻中的至少一个；和/或负极元器件组包括负极高压继电器和/或霍尔传感器。
13.作为一种实施方式，正极bdu分件的功能区包括非散热区和散热区，正极高压继电器和预充继电器布置在非散热区，预充电阻布置在散热区。
14.作为一种实施方式，非散热区位于正极bdu分件高度方向的上层，散热区位于下
层。
15.作为一种实施方式，负极bdu分件的功能区包括元件区和线束区，负极高压继电器和霍尔传感器布置在元件区，线束区用于电池包低压线束布置过线。
16.作为一种实施方式，元件区位于负极bdu分件高度方向的上层，线束区设置在下层，负极bdu分件上设有豁口，用于线束走线。
17.作为一种实施方式，分件上设置有预置的螺栓和/或定位孔。
18.作为一种实施方式，螺栓外套设有套管，螺栓和套管之间具有活动间隙。
19.作为一种实施方式，分件上安装有铜排，分件上设置有隔离结构，隔离结构用于铜排之间，和/或，铜排与外部环境的绝缘。
20.根据本实用新型的另一方面，提供了一种电池组件，包括上述的bdu单元。
21.作为一种实施方式，电池组件还包括电池壳体和电池模组，bdu单元设置于电池壳体和电池模组的空间内，bdu单元与电池模组电连接。
22.作为一种实施方式，分件为多个，多个分件在电池模组的同侧并列设置，分件的排列方向与其长度方向一致。
23.作为一种实施方式，在分件的宽度方向上，电池壳体的尺寸与分件的尺寸的比值范围为10：1～35：1；和/或，电池模组包括多个电池包，在所述分件的宽度方向上，每个电池包的尺寸与分件的尺寸的比值范围为4:1～10:1。
24.根据本实用新型的另一方面，提供了一种电动交通工具，包括上述的bdu单元或上述的电池组件。
25.应用本实用新型的技术方案，通过设置分件，分件内包括多个功能区，各元器件根据其功能进行分组后，直接对应装入各功能区，通过分组能够将原本混乱设置在一起的元器件分隔开，这样，各元器件布局更合理，能够bdu单元的内部结构更紧凑，bdu单元的整体宽度更小，使其可适用于电池包内部的狭长空间。另外，安装前，先根据各元器件的功能进行分组，分组完成后直接对应装入各功能区，这样既能够提高安装效率，还能够避免各元器件之间的相互干扰，提高电气安全性，且当某个元器件发生损坏时，只需要对该功能区进行拆卸，无需对其他功能区进行拆卸操作，能够减小对其他功能区的影响。
附图说明
26.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
27.图1示出了本实用新型的实施例的正极bdu分件的分解结构示意图；
28.图2示出了本实用新型的实施例的正极bdu分件的结构示意图；
29.图3示出了本实用新型的实施例的正极bdu分件的立体结构示意图；
30.图4示出了本实用新型的实施例的正极bdu分件的安装侧结构示意图；
31.图5示出了本实用新型的实施例的负极bdu分件的分解结构示意图；
32.图6示出了本实用新型的实施例的负极bdu分件的立体结构示意图；
33.图7示出了本实用新型的实施例的负极bdu分件的结构示意图；
34.图8示出了本实用新型的实施例的电池组件的立体结构示意图；
35.图9示出了本实用新型的实施例的电池组件的结构示意图。
36.其中，上述附图包括以下附图标记：
37.1、正极bdu分件；2、负极bdu分件；3、正极高压继电器；4、预充继电器；5、预充电阻；6、负极高压继电器；7、霍尔传感器；8、豁口；9、螺栓；10、定位孔；11、隔离结构；12、电池模组；13、底座；14、铜排；15、线束；16、高压检测连接器；17、低压通讯连接器；18、上壳。
具体实施方式
38.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
39.结合参见图1至图9所示，本实用新型提供了一种bdu单元，包括分件和多个元器件，分件内设置有多个功能区，多个元器件按照功能性进行分组，分组后对应设置在功能区内。
40.在本实施例中，分件内包括多个功能区，元器件按照功能性进行分组，通过分组能够将原本混乱设置在一起的元器件分隔开，这样，各元器件布局更合理，能够bdu单元的内部结构更紧凑，bdu单元的整体宽度更小，使其可适用于电池包内部的狭长空间。另外，安装前，先根据各元器件的功能进行分组，分组完成后直接对应装入各功能区，这样既能够提高安装效率，还能够避免各元器件之间的相互干扰，提高电气安全性，且当某个元器件发生损坏时，只需要对该功能区进行拆卸，无需对其他功能区进行拆卸操作，能够减小对其他功能区的影响。
41.结合参见图1至图9所示，在本实用新型的一个实施例中，功能区在分件的长度方向和/或高度方向上排列分布。
42.在本实施例中，功能区既可以在分件的长度方向上排列分布，还能够在分件高度方向上排布，功能区在分件的长度方向上排列分布时，适用于空间相对狭长的电池包，能够在保证电气安全的前提下，方便工作人员进行安装。功能区在高度方向上排列分布，能够充分利用有限的空间，提高空间利用率，并且，元器件布置成上下层的形式，还能够减小bdu单元与电池之间线路的集中程度。无论功能区是沿分件长度方向上排列分布还是沿分件高度方向上排列分布，均能够避免功能区沿宽度方向并排分布导致的分件整体宽度过大，无法适用于狭小空间的问题，均不会增大分件的宽度，因此使得分件整体可以变得更加狭窄，更加适用于电池包内部的狭长空间，兼顾电气安全设计和安装便捷性。
43.结合参见图1至图9所示，在本实用新型的一个实施例中，元器件的分组数量小于或等于功能区的数量。
44.在本实施例中，元器件需根据功能进行分组，并且其分组的数量小于或等于功能区的数量，以保证所有元器件均能够按照其功能对应装入功能区内，同时可以更加充分地体现功能区的功能，使元器件能够与功能区形成更加充分的配合关系，使得元器件的排布更加合理，进一步提高bdu单元的工作性能。
45.在本实用新型的一个实施例中，分件为壳体结构。
46.在本实施例中，分件为壳体结构，壳体结构既能够对内部的元器件进行保护，还方便划分各个功能区域。分体采用壳体结构，能够形成较大的内部空间，方便进行功能区的划分和元器件的安装。在进行壳体结构的设计时，可以将元器件按照功能进行分组，然后根据
分组的元器件设计合理的功能区，根据确定的功能区确定壳体结构，使得壳体结构能够依据元器件的结构以及功能区的特点进行设计，内部空间布局更加合理，利用元器件进行分件的定制，能够提高分件的结构紧凑性，提高bdu单元对狭长空间的适用性，集成性更高，同时还能够有效提高电气安全性以及安装便捷性。
47.在本实用新型的一个实施例中，bdu单元包括分体式设置的正极bdu分件1和负极bdu分件2以及多个用于bdu单元的元器件，多个元器件按照正负极分为两组，其中，正极元器件组分布于正极bdu分件1内，负极元器件组分布于负极bdu分件2内。
48.在本实施例中，正极元器件组分布于正极bdu分件1内，负极元器件组分布于负极bdu分件2内，元器件按照正负极的类型安装在两个分件内，在实现电气功能的同时，能够保证电气安全性和安装的便捷性，并且将正负极bdu对应的元器件分别进行设置，方便工作人员进行生产检测和后续的检修。
49.分体式的两个分件使得整体bdu可以布置在电池包内狭小的空间中，在电池包内具有较好的集成性。通过分件分体，能够将连接bdu单元的各个元器件和接口之间的线路分散开，使各个元器件之间保持一定间隔，以减少电气故障的发生。
50.在本实用新型的一个实施例中，正极bdu分件1和负极bdu分件2均包括一个底座13和上壳18以构成壳体结构，元器件安装在底座13上，上壳18也安装在底座13上，且上壳18能够将元器件罩住，对内部的元器件进行保护。
51.结合参见图1至图4所示，在本实用新型的一个实施例中，位于正极bdu分件1内的元器件在正极bdu分件1内布置成上下层架构。
52.在本实施例中，位于正极bdu分件1内的元器件在正极bdu分件1内布置成上下层架构，以分体的方式减少bdu单元与电池之间线路的集中程度，并且元器件布置成上下层的架构，能够通过叠加元器件高度的方式避免增大正极bdu分件1的整体宽度，使得正极bdu分件1能够保持较小的宽度，更加适用于狭窄空间，提高空间利用率，此外，元器件形成上下层的架构，还可以在各元器件之间形成间隔，避免位于上下层的元器件之间发生干扰。
53.结合参见图5至图8所示，在一个实施例中，位于负极bdu分件2内的元器件在负极bdu分件2内布置成上下层架构，位于负极bdu分件2内的元器件在负极bdu分件2内布置成上下层架构，也能够起到与正极bdu分件1的上下层架构相同的作用。
54.在本实用新型的一个实施例中，正极元器件组包括正极高压继电器3、预充继电器4及预充电阻5中的至少一个；正极bdu分件1的功能区包括非散热区和散热区，正极高压继电器3和预充继电器4布置在非散热区，预充电阻5布置在散热区。
55.在本实施例中，正极元器件组包括正极高压继电器3、预充继电器4及预充电阻5中的至少一个，由于正极高压继电器3和预充继电器4在工作过程中产生的热量较少，散热需求不大，因此可将正极高压继电器3和预充继电器4设置在非散热区，而预充电阻5在工作过程中发热较大，为主要的发热元器件，因此，将预充电阻5设置在散热区，通过分区设置的方式，能够减小预充电阻5产生的热量对正极高压继电器3和预充继电器4的影响，同时便于对散热区进行集中降温，提高散热区的散热效率，进而实现对预充电阻5的有效降温。由于散热区体积减小，因此散热效率可以得到明显提升，位于散热区内的预充电阻5的散热性能也能够得到有效提升。
56.在本实用新型的一个实施例中，正极bdu分件1对应的正极bdu外部接口有batt+
(用于连接至电池模组正极)、out+(作为车辆电池系统的总正极输出端)、msd+、msd-(分别连接手动维护开关正负极)四个高压连接点、低压通讯连接器17以及高压检测连接器16，用于与对应的各处元器件连接。
57.在本实施例中，正极bdu分件1和负极bdu分件2之间的电连接为两者的直连，两者直连后分别与电池模组12的正负极连接，通过两者分别接出线束连接电池模组12的正负极，能够使得线束更加分散，从而有效减少线路集中引起的安全隐患。
58.结合参见图1至图4所示，在本实用新型的一个实施例中，非散热区位于正极bdu分件1高度方向的上层，散热区位于下层。
59.在本实施例中，非散热区位于正极bdu分件1高度方向的上层，散热区位于下层，这样能够将二者在空间上进行分离，由于散热区位于下层，预充电阻5能够通过导热结构与电池箱的箱体水冷板接触，利用电池箱的散热结构加快预充电阻5的散热，这样能够降低预充电组5的温升，提高安全性能，同时防止热量传递至上层的非散热区，对正极高压继电器3和预充继电器4造成影响。
60.如图5所示，在本实用新型的一个实施例中，负极元器件组包括负极高压继电器6和/或霍尔传感器7；负极bdu分件2壳体内部划分出的功能区包括元件区和线束区，负极高压继电器6和霍尔传感器7布置在元件区，线束区用于电池包低压线束15布置过线；元件区位于负极bdu分件2高度方向的上层，线束区设置在下层，负极bdu分件2上设有豁口8，用于线束15走线。通过豁口8，可以将线束15整理后从豁口8引出到外部。
61.在本实施例中，负极元器件组仅包括负极高压继电器6，或者负极元器件组仅包括霍尔传感器7，或者负极元器件组可以同时包括负极高压继电器6和霍尔传感器7，当负极元器件组包括负极高压继电器6和霍尔传感器7时，负极高压继电器6和霍尔传感器7布置在上层的元件区，线束区设置在下层用于电池包低压线束15布置过线，这样能够减小线束15对霍尔传感器7和继电器工作的影响。
62.在本实用新型的一个实施例中，负极bdu分件2对应的负极bdu外部接口有batt-(用于连接至电池模组负极)、out-(作为电池系统的总负极输出端)两个高压连接点、低压通讯连接器17以及高压检测连接器16，用于与对应的各处元器件连接。
63.如图4所示，在本实用新型的一个实施例中，正极bdu分件1上设置有预置的螺栓9和/或定位孔10(对应的在负极bdu分件2上也设有预置的螺栓9和/或定位孔10，图中未示出)。
64.在本实施例中，正极bdu分件1和负极bdu分件2上设置有注塑成型时提前预置的螺栓9和定位孔10，这样一来，螺栓9能够被提前安装在预设的位置，无需后续安装螺栓9时对螺栓9进行定位等操作，降低螺栓9的安装难度，方便工作人员在狭小空间内将bdu单元顺利安装在电池包内。
65.在本实用新型的一个实施例中，螺栓9外套设有套管，可以为铜套管，螺栓9和套管之间具有活动间隙。
66.在本实施例中，通过在螺栓9外套设套管，并且使得螺栓9和套管之间具有活动间隙，可以为安装时提供一定的安装自由度。
67.螺栓9通过铜套预埋在正极bdu分件1和负极bdu分件2上(螺栓9在负极bdu上未显示)，不易脱落，有一定的活动性，便于安装固定；正极bdu分件1和负极bdu分件2均设置有定
位孔10(定位孔10在负极bdu上未显示)，可准确与电池包内的定位结构(如螺孔、销孔)配合，实现安装定位，提高安装效率。
68.结合参见图1和图5所示，在本实用新型的一个实施例中，正极bdu分件1和负极bdu分件2上安装有铜排14，同时正极bdu分件1和负极bdu分件2上设置有隔离结构11，隔离结构11用于多个铜排14之间，以及铜排14与外部环境的绝缘。
69.在本实施例中，正极bdu分件1和负极bdu分件2上安装有铜排14，正极bdu分件1和负极bdu分件2可通过铜排14连接外部线束15，在铜排14的安装点周围全部或部分设置隔离结构11(隔离结构11在负极bdu上未显示)，既能够防止连接铜排14时连接件(如螺栓9/螺母)掉落在电池包底部难以取出，还能够增大bdu单元中导电部分之间的爬电距离，从而提高电气安全性能。
70.在本实用新型的一个实施例中，隔离结构11可以为凸起的隔离挡板或围栏，隔离挡板或围栏采用绝缘材料制成，从而提高电气安全性。
71.如图8和图9所示，根据本实用新型的另一方面，提供了一种电池组件，包括上述的bdu单元；电池组件还包括电池壳体和电池模组12，bdu单元设置于电池壳体和电池模组12的空间内，bdu单元与电池模组12电连接。
72.在本实施例中，bdu单元设置于电池壳体和电池模组12的空间内，bdu单元的正极bdu分件1和负极bdu分件2先进行电连接，两者直连后分别接出线束15与电池模组12的正负极相连接，这样能够防止线路过度集中在某一区域，从而提高电池组件的电气安全性。
73.如图8和图9所示，在本实用新型的一个实施例中，分件为多个，多个分件在电池模组12的同侧并列设置，分件的排列方向与其长度方向一致。
74.在本实施例中，多个分件在电池模组12的同侧并列设置，分件的排列方向与其长度方向一致，便于安装在电池包内部的狭小空间内，且分件为多个，这样能够以分体的方式减少bdu单元与电池之间线路的集中程度。
75.在本实用新型的一个实施例中，在分件的宽度方向(即电池包的并列排列方向)上，电池壳体的尺寸与分件的尺寸的比值范围为10：1～40：1，或，25：1～35：1，或，21：1～31：1，或，10：1～35：1；电池模组12包括多个电池包，在分件的宽度方向上，每个电池包的尺寸与分件的尺寸的比值范围为4：1～20：1，或，5：1～10：1，或，4：1～6：1，或，4：1～10：1。
76.通过上述设置，能够保证各分件能够安装在电池壳体上，并且各分件之间留有间隙，避免各分件中安装的元器件之间相互干涉。
77.在本实用新型的一个实施例中，假设分件的宽度为20mm，那么电池壳体在分件宽度方向上的尺寸取值范围为420mm～630mm，电池模组12中的每个电池包在分件宽度方向上的尺寸范围为80mm～120mm。
78.根据本实用新型的另一方面，提供了一种电动交通工具，包括上述的bdu单元或上述的电池组件。
79.在本实施例中，电动交通工具具有上述bdu单元或电池组件的所有优点，此处不再赘述。
80.从以上的描述中，可以看出，本实用新型的上述的实施例实现了如下技术效果：
81.(1)通过设置分件，分件内包括多个功能区，各元器件根据其功能进行分组后，直接对应装入各功能区，通过分组能够将原本混乱设置在一起的元器件分隔开，使各元器件
布局更合理，bdu单元的内部结构更紧凑，使其可适用于电池包内部的狭长空间。另外，安装前，先根据各元器件的功能进行分组，分组完成后直接对应装入各功能区，这样既能够提高安装效率，还能够避免各元器件之间的相互干扰，提高电气安全性，且当某个元器件发生损坏时，只需要对该功能区进行拆卸，无需对其他功能区进行拆卸操作，减小对其他功能区的影响。
82.(2)采用正负极bdu分体式设计，通过正负极元件的分离以及上下层间隔布置元器件，提高空间利用率，实现高集成化。
83.(3)采用预装可活动式底座固定螺栓，实现狭长空间内的bdu固定。
84.显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
85.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。