CN103427054B - 一种采用层叠电芯的平躺式电池模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电动车电源设备，目的是解决平躺式电池模块存在的由于受力不均导致的电芯受到挤压甚至变形的问题，提供一种结构简单紧凑的采用层叠电芯的平躺式电池模块，具体方案是：一种采用层叠电芯的平躺式电池模块，包括若干层叠放置的电芯单元，每个电芯单元包括电芯、散热片、缓冲垫和两个框形支架，所述散热片的横截面为凹槽形且内凹部分的外形和尺寸与电芯相适配，所述电芯放置于散热片内，两个框形支架的边框分别从上下夹住散热片两侧的翻边，所述缓冲垫放置于电芯的上表面。本发明通过散热片和框形支架的结构来承受电芯的自重，避免了电芯由于重力作用受到的挤压变形的问题，结构紧凑，几乎不增加原有的体积。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动车电源设备，尤其是一种采用层叠电芯的平躺式电池模块。
背景技术
随着传统能源的日益枯竭以及人们环保意识的不断增强，新能源汽车，尤其是采用可充电电池为动力的电动汽车日益受到市场的重视。作为车辆动力的电池模块，由于受到车辆布置空间的局限并考虑到电芯工作的可靠性，目前大多为层叠电芯的设计，并且多采用平躺式布置。但这种布置方法存在着一定的缺陷，由于每片电芯除了要承受本身的重量外，还要受到位于其上、下其它电芯的挤压，导致受力不均，积累到一定程度还会导致电芯变形甚至损坏，降低了电源的使用寿命，提高了维护成本。中国国家知识产权局公开了一种名为“电池模块”的发明专利（公告号：CN1855597A），内容是：一种电池模块，其包括多个单元电池，每一单元电池具有一个容纳电极组件的单元电池壳体、以及形成在每一单元电池壳体外表面上的结合单元，该结合单元使所述多个单元电池的相邻单元电池的壳体彼此结合。该发明通过在电池单元（或者电芯）外安装壳体并将各个壳体相互结合的方法来增强电池单元之间的结构，虽然有效但会大大增加电池模块的体积，而且会使内部结构过于复杂，难以在电动车电源领域进行推广。
发明内容
本发明的目的是解决平躺式电池模块存在的由于受力不均导致的电芯受到挤压甚至变形的问题，提供一种结构简单紧凑的采用层叠电芯的平躺式电池模块。
为达到上述目的，本发明采用如下方案：一种采用层叠电芯的平躺式电池模块，包括若干层叠放置的电芯单元和固定这些电芯单元的固定装置，每个电芯单元包括电芯、散热片、缓冲垫和两个框形支架，所述散热片的横截面为凹槽形且内凹部分的外形和尺寸与电芯相适配，所述电芯放置于散热片内，两个框形支架的边框分别从上下夹住散热片两侧的翻边，所述缓冲垫放置于电芯的上表面，缓冲垫的表面与框形支架的表面齐平，缓冲垫的边缘与框形支架的内边缘相接。通过将电芯放置于相互配合的散热片和框形支架上，使得电芯不会直接受到重力产生的挤压，缓冲垫能够进一步对电芯产生限位和保护效果，延长了电芯的使用寿命，而且结构紧凑，几乎不增加电芯的体积。
作为优选，所述框形支架在四各边角的对应位置各有一个固定孔，所述固定装置包括一端固定有底部螺母的螺柱、位于底部螺母上方并套接于螺柱上的垫片以及与螺柱相匹配的模块螺母，所述螺柱从下向上穿过固定孔并与模块螺母配合将所有电芯单元固定。通过螺柱、模块螺母和框架的配合将电芯单元组合成电池模块，结构简单可靠，便于维护。
作为优选，所述固定装置的上端设置有盖板，所述模块螺母上设置有橡胶垫，所述盖板设置于橡胶垫上，所述螺柱穿过盖板并在盖板上用固定螺母将盖板固定。盖板能够对整个电池模块的上部提供保护。
作为优选，所述散热片的表面包裹有阳极氧化层，所述螺柱的表面镀有铁氟龙绝缘层。与电芯接触的散热片和螺柱经过上述处理后，不但提高了电池模块的绝缘性能，而且还有耐磨、耐腐蚀、阻燃等效果，进一步提高了电池模块的性能和使用寿命。
作为优选，所述电芯单元的端面上安装有极耳固定板，所述极耳固定板与框形支架的端边连接，所述极耳固定板上设置有若干与电芯的端边平行的极耳过孔，每个极耳过孔旁的极耳固定板上均设置有极耳固定装置。将电芯的极耳按需要进行多并处理后引出并固定于极耳固定板上，解决了极耳连接时因压紧结构不可靠而造成阻抗加大甚至存在安全隐患问题。
作为优选，所述极耳固定装置包括贴覆于极耳固定板表面的极耳胶垫和上方的铜片，所述极耳胶垫和铜片用极耳固定螺柱和极耳固定螺母相固定。电芯的极耳穿过极耳过孔并贴在极耳胶垫的上表面上，然后将铜片盖住极耳并用极耳固定螺柱和极耳固定螺母相固定。
作为优选，所述极耳固定板上沿极耳过孔的长度方向设置有若干绝缘挡块，所述绝缘挡块位于相邻的两组极耳过孔和极耳固定装置之间。绝缘挡块能防止电芯之间产生短路，提高安全性。
作为优选，所述极耳固定板外安装有分线保护罩，所述分线保护罩的侧面和内部分别设置有高压线出线口和低压线限位口。这样从电芯极耳引出的高压线可以从高压线出线口引出，低压线则通过低压线限位口连接，改善了原有结构中存在的高低压线束交错杂乱的问题，另外分线保护罩还对电芯的端侧起到保护作用。
本发明的有益效果是：通过散热片和框形支架的结构来承受电芯的自重，避免了电芯由于重力作用受到的挤压变形的问题，而且结构紧凑，几乎不增加原有的体积。
附图说明
图1为本发明中电芯单元的结构示意图；
图2为本发明的组装图；
图3为本发明中极耳固定板的示意图；
图4为本发明中分线保护罩的示意图。
其中：
1-电芯，2-散热片，3-缓冲垫，4-框形支架，5-固定孔，6-底部螺母，7-螺柱，8-垫片，9-模块螺母，10-盖板，11-橡胶垫，12-固定螺母，13-极耳固定板，131-极耳过孔，132-极耳胶垫，133-铜片，134-极耳固定螺柱，135-极耳固定螺母，136-绝缘挡块，14-分线保护罩，141-高压线出线口，142-低压线限位口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1、图2所示，一种采用层叠电芯的平躺式电池模块，包括9个层叠放置的电芯单元，每个电芯单元包括电芯1、散热片2、缓冲垫3和两个框形支架4，散热片2的横截面为凹槽形且内凹部分的外形和尺寸与电芯1相适配，散热片2的表面包裹有阳极氧化层，电芯1放置于散热片2内，两个框形支架4的边框分别从上下夹住散热片2两侧的翻边，缓冲垫3放置于电芯1的上表面，缓冲垫3的表面与框形支架4的表面齐平且边缘与框形支架4的内边缘相接，框形支架4的四个边角的对应位置各有一个固定孔5，下端固定有底部螺母6的螺柱7从下向上穿过固定孔5，底部螺母6上的螺柱7上套接有垫片8，螺柱7的表面镀有铁氟龙绝缘层，螺柱7与模块螺母9配合将所有电芯单元固定，模块螺母9上设置有橡胶垫11，橡胶垫11上放置有盖板10，螺柱7穿过盖板10并在盖板10上用固定螺母12将盖板10固定；如图2、图3所示，电芯单元的端面上安装有极耳固定板13，极耳固定板13与框形支架4的端边连接，极耳固定板13上设置有4个与电芯1的端边平行的极耳过孔131，每个极耳过孔131旁的极耳固定板13上均设置有极耳固定装置，极耳固定装置包括贴覆于极耳固定板13表面的极耳胶垫132和上方的铜片133，极耳胶垫132和铜片133用极耳固定螺柱134和极耳固定螺母135相固定，相邻的两组极耳过孔131和极耳固定装置之间的极耳固定板13上各设置有1个绝缘挡块136，绝缘挡块136沿极耳过孔131的长度方向设置；如图2、图4所示，极耳固定板13外安装有分线保护罩14，分线保护罩14的侧面和内部分别设置有高压线出线口141和低压线限位口142。
采用本实施例所述结构的电芯单元，在叠放并固定后，由电芯1重力所产生的挤压被散热片2和两个框形支架4承担，同时散热片2和缓冲垫3还对电芯1起到了限位作用，对电芯1起到了较好的保护，盖板10能够对整个电池模块的上部提供保护，与电芯1接触的散热片2和螺柱7经过涂层处理后，不但提高了电池模块的绝缘性能，而且还有耐磨、耐腐蚀、阻燃等效果，进一步提高了本发明的性能和使用寿命；电芯1通过超声波焊接或者激光焊接形成的多并极耳，穿过极耳固定板13上的极耳过孔131后贴在极耳胶垫132的上表面上，将铜片133盖住极耳并固定，该方案解决了由于极耳压接不紧密或者严重变形而造成阻抗加大甚至存在安全隐患的问题，适用于多数极耳式电芯组成的电池模块；分线保护罩14不但能保护极耳，而且可将极耳的高低压线束分离，解决了极耳固定板13表面高低压线束交错、杂乱的问题。
Claims (8)
1.一种采用层叠电芯的平躺式电池模块，包括若干层叠放置的电芯单元和固定这些电芯单元的固定装置，其特征在于，每个电芯单元包括电芯（1）、散热片（2）、缓冲垫（3）和两个框形支架（4），所述散热片（2）的横截面为凹槽形且内凹部分的外形和尺寸与电芯（1）相适配，所述电芯（1）放置于散热片（2）内，两个框形支架（4）的边框分别从上下夹住散热片（2）两侧的翻边，所述缓冲垫（3）放置于电芯（1）的上表面，缓冲垫（3）的表面与框形支架（4）的表面齐平，缓冲垫（3）的边缘与框形支架（4）的内边缘相接。
2.根据权利要求1所述的一种采用层叠电芯的平躺式电池模块，其特征在于，所述框形支架（4）在四个边角的对应位置各有一个固定孔（5），所述固定装置包括一端固定有底部螺母（6）的螺柱（7）、位于底部螺母（6）上方并套接于螺柱（7）上的垫片（8）以及与螺柱（7）相匹配的模块螺母（9），所述螺柱（7）从下向上穿过固定孔（5）并与模块螺母（9）配合将所有电芯单元固定。
3.根据权利要求2所述的一种采用层叠电芯的平躺式电池模块，其特征在于，所述固定装置的上端设置有盖板（10），所述模块螺母（9）上设置有橡胶垫（11），所述盖板（10）设置于橡胶垫（11）上，所述螺柱（7）穿过盖板（10）并在盖板（10）上用固定螺母（12）将盖板（10）固定。
4.根据权利要求2所述的一种采用层叠电芯的平躺式电池模块，其特征在于，所述散热片（2）的表面包裹有阳极氧化层，所述螺柱（7）的表面镀有铁氟龙绝缘层。
5.根据权利要求1所述的一种采用层叠电芯的平躺式电池模块，其特征在于，所述电芯单元的端面上安装有极耳固定板（13），所述极耳固定板（13）与框形支架（4）的端边连接，所述极耳固定板（13）上设置有若干与电芯（1）的端边平行的极耳过孔（131），每个极耳过孔（131）旁的极耳固定板（13）上均设置有极耳固定装置。
6.根据权利要求5所述的一种采用层叠电芯的平躺式电池模块，其特征在于，所述极耳固定装置包括贴覆于极耳固定板（13）表面的极耳胶垫（132）和上方的铜片（133），所述极耳胶垫（132）和铜片（133）用极耳固定螺柱（134）和极耳固定螺母(135）相固定。
7.根据权利要求5所述的一种采用层叠电芯的平躺式电池模块，其特征在于，所述极耳固定板（13）上沿极耳过孔（131）的长度方向设置有若干绝缘挡块（136），所述绝缘挡块（136）位于相邻的两组极耳过孔（131）和极耳固定装置之间。
8.根据权利要求5或6或7所述的一种采用层叠电芯的平躺式电池模块，其特征在于，所述极耳固定板（13）外安装有分线保护罩（14），所述分线保护罩（14）的侧面和内部分别设置有高压线出线口（141）和低压线限位口（142）。
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