CN106876647B - 一种动力电池模组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种动力电池模组，包括模组BLOCK、模组框架、模组顶盖和模组固定件，模组框架与模组固定件相互焊接为一体，内部形成用于容纳模组BLOCK的容纳腔，模组顶盖焊接于模组固定件的内侧，模组BLOCK中的电池单体的极耳端面的封边设置有用于形成失效保护的凹槽，模组顶盖与模组BLOCK之间还设置有用于采集模组BLOCK内电池单体的温度和电压的模组采样复合板。本发明用焊接来串联或并联单体电池，减少了电池模组的电阻，实现了模组内部的低内阻化。将电压采样排与温度传感器集成在模组采样复合板上，减少了线束的连接，在结构上，采用轻量化设计方法，钣金件采用轻量化易焊接材料，减轻模组重量提升了电池模组质量能量密度。

Description

一种动力电池模组
技术领域
本发明属于电池组零配件领域，尤其是涉及一种动力电池模组。
背景技术
随着新能源行业的发展，电动汽车的应用越来越广泛。由于锂离子电池具有能量密度高、体积小和功率密度高的优点，由锂离子电池构成的电池单元作为储能装置越来越广泛应用在电动汽车上。相应的，电动汽车的续航里程、电池的稳定性越来越得到人们的关注，目前如何提高续航里程，提高电池的能量密度，提高动力电池的安全性成为今后电动汽车发展的关键。
动力电池模组作为电动汽车能量***的核心，动力电池模组需要具有较高的能量密度，使电动汽车能有效的行驶更长的距离，必须稳定有效的提供动力，避免单体电池失效引起的问题，以保证电动汽车安全可靠。
目前采用的电池组结构设计方法有以下缺点：
(1)电池组单体电池电压和温度采集时线束复杂、占用较大空间，空间利用率低，降低了电池组的体积能量密度；
(2)螺栓连接正负极耳，需要在极耳上打孔，浪费工时，并且螺栓连接占用较多的空间，降低了电池组的能量密度；
(3)结构件的设计较多，占用了较多的空间，降低了电池模组的能量密度。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种动力电池模组，用焊接来替代螺栓连接，线束设计采用集成方式，采用轻量化设计方法，减少了结构件的设计，提高了空间利用率，提高了电池模组的体积能量密度和质量能量密度。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种动力电池模组，包括模组BLOCK、模组框架、模组顶盖和模组固定件，所述的模组框架与模组固定件相互焊接为一体，内部形成用于容纳模组BLOCK的容纳腔，所述模组顶盖焊接于模组固定件的内侧，所述模组BLOCK中的电池单体的极耳端面的封边设置有用于形成失效保护的凹槽，所述模组顶盖与模组BLOCK之间还设置有用于采集模组BLOCK内电池单体的温度和电压的模组采样复合板。
进一步的，所述模组采样复合板包括采样板、插件座、温度传感器以及若干电压采样排，所述电压采样排并排安装在采样板的上边缘，所述采样板的下边缘还开设有插件座，所述温度传感器设置在采样板的表面用于采集单体电池极耳的温度。
进一步的，所述模组BLOCK包括第一BLOCK框架、若干单体电池和第二BLOCK框架，所述单体电池设置在第一BLOCK框架于第二BLOCK框架之间，所述第一BLOCK框架和第二BLOCK框架的主体均为第一散热铝板，所述第一散热铝板的两端均设置有塑料件，所述塑料件上设置有用于将其与第一散热铝板连接的烫焊扣，所述第一BLOCK框架和第二BLOCK框架的端部还设置有便于安装的定位卡扣。
进一步的，所述模组顶盖包括分别设置于模组BLOCK两端的第一模组顶盖和第二模组顶盖，所述模组采样复合板包括分别设置于模组BLOCK两端的第一模组采样复合板和第二模组采样复合板，所述第一模组采样复合板设置于模组BLOCK与第一模组顶盖之间，所述第二模组采样复合板设置于模组BLOCK与第二模组顶盖之间。
进一步的，所述第二模组顶盖与第二模组采样复合板之间设置有模组从板。
进一步的，所述动力电池模组还包括线束和导热垫，所述线束将从模组采样复合板采集的温度和电压的数据传输至模组从板，并由模组从板向外传输，所述导热垫设置在电池单体与第一模组框架之间。
进一步的，所述第一模组采样复合板与模组BLOCK之间设置有第一模组绝缘件，所述第二模组顶盖与第二模组采样复合板之间设置有第二模组绝缘件，所述第二模组绝缘件与模组BLOCK之间设置有第三模组绝缘件。
进一步的，所述第二模组绝缘件的边缘设置有限位卡扣和滑行导轨，所述第二模组绝缘件通过滑行轨道连接至第三模组绝缘件，并通过限位卡扣进行限位。
进一步的，所述第一BLOCK框架与单体电池之间以及单体电池与第二BLOCK框架之间均涂有导热胶。
进一步的，所述模组从板与第二模组绝缘件之间设置有导热塑料薄膜，所述第二模组绝缘件面向模组从板的表面设置有第二散热铝板。
相对于现有技术，本发明所述的动力电池模组具有以下优势：
本发明所述的动力电池模组用焊接来串联或并联单体电池，减少了电池模组的电阻，实现了模组内部的低内阻化。电压采样排与温度传感器集成在采样板上，减少了线束的连接，并且在结构上，采用轻量化设计方法，钣金件采用轻量化易焊接材料，减轻模组重量提升了电池模组质量能量密度。设计的模组采样复合板、BLOCK框架等具有集成的功能，节省了模组空间，提高了空间利用率，提升了电池模组的体积能量密度。这些措施均间接延长了电动汽车的续航里程。结构件的整合对电池厂来说，减少了工序，缩短了工时，有利于批量生产。单体电池的结构设计防止了单体电池的失效，提高了电池模组的安全性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的动力电池模组结构示意图；
图2为本发明实施例所述的动力电池模组分解示意图；
图3为本发明实施例所述的动力电池模组中模组BLOCK分解示意图；
图4为本发明实施例所述的动力电池模组中模组采样复合板分解示意图。
附图标记说明：
1-模组BLOCK；2-第一模组框架；3-第一模组绝缘件；4-第一模组采样复合板1；5-第一模组顶盖；6-第一模组固定件；7-第一螺钉；8-第二模组框架；9-第二螺钉；10-第二模组固定件；11-第二模组顶盖；12-模组从板；13-第二模组绝缘件；14-第二模组采样复合板；15-第三模组绝缘件；16-线束；17-导热垫；131-限位卡扣；132-滑行导轨；101-第一BLOCK框架；102-单体电池；103-第二BLOCK框架；1011-第一散热铝板；1012-塑料件；1013-烫焊扣；1014-定位卡扣；1021-失效保护；141-采样板；142-插件座；143-温度传感器；144-电压采样排。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明的动力电池模组整体的外壳采用焊接方式连成一体，第一模组固定件6与第一模组顶盖5烫焊定位、第二模组固定件10与第二模组顶盖11烫焊定位之后，再与第二模组框架8焊接成一体，提高了安装的准确性。
如图2所示，本发明的动力电池模组由多个(四到八个)模组BLOCK1、第一模组框架2、第一模组绝缘件3、第一模组采样复合板4、第一模组顶盖5、第一模组固定件6、第一螺钉7、第二模组框架8、第二螺钉9、第二模组固定件10、第二模组顶盖11、模组从板12、第二模组绝缘件13、第二模组采样复合板14、第三模组绝缘件15、线束16、导热垫17组成。
多个(四到八个)模组BLOCK1排列在一起组成动力电池模组的主体，其两端通过第一模组绝缘件3和第三模组绝缘件15连接成一体，取消了传统的穿钉固定结构，节省了空间，提高了空间利用率。第二模组绝缘件13通过滑行轨道132连接到第三模组绝缘件15上，滑行到一定位置由限位卡扣131限位，以此来限定第二模组绝缘件13的自由度。
模组从板12通过螺钉连接在第二模组顶盖11与第二模组绝缘件13之间。优选地，模组从板12和第二模组绝缘件13之间有一层导热塑料薄膜(图中未示出)，第二模组绝缘件13表面还预埋有第二散热铝板(图中未示出)，模组从板12上产生的热量通过导热塑料薄膜传到第二散热铝板上来散热。
然后依次安装线束16、导热垫17、第一模组框架2，线束16将采集到的电压和温度输送到模组从板12上，模组从板12向外通讯。把第一模组顶盖5和第二模组顶盖11安装在第一模组框架2两侧，再通过螺钉将第一模组绝缘件3安装在第一模组顶盖5内侧，将第三模组绝缘件15安装在第二模组顶盖11内侧，之后将第二模组框架8安装在第一模组框架2上表面，通过螺钉将第二模组绝缘件13连接于第二顶盖11于第三模组绝缘件15之间。最后安装第二模组固定件10，并且将第二模组固定件10与第二模组框架8焊接成一体，提高了动力电池模组的刚度和强度，降低了动力电池模组应力和变形。
具体地，如图3所示，模组BLOCK1由第一BLOCK框架101、两个单体电池102和第二BLOCK框架103组成，第一BLOCK框架101和第二BLOCK框架103均是由塑料件1012和第一散热铝板1011组成，塑料件1012上设计有烫焊扣1013，用烫焊工艺将塑料件1012和第一散热铝板1011烫焊成一个整体，在第一BLOCK框架101上设计有定位卡扣1014，机械手能够准确定位安装。
具体地，第一BLOCK框架101、两个单体电池102和第二BLOCK框架103之间均涂有导热胶，导热胶兼具结构胶的功能，既能使模组BLOCK1有效的连接成一体，电池内的热量也能通过导热胶传到第一散热铝板1011上，避免了空气的影响。
更具体地，在散热铝板1011两端图红色和黑色或标记“+”“-”来标记单体电池的正负极，避免安装时正极和负极颠倒。
通过分析及测试，在单体电池102出极耳端面的封边上去除一部分材料形成凹槽，做成失效保护1021，且不影响电池性能，若电池失效，使单体电池在此处最先发生失效，避免单体电池向宽度方向上膨胀，从而提高了电池模组的安全性。
如图2所示，第一模组采样复合板4安装在第一模组绝缘件3与第一顶盖5之间，第二模组采样复合板14安装在第二模组绝缘件13于第三模组绝缘件15之间。
具体地，如图4所示，第一模组采样复合板4和第二模组采样复合板14采用相同的设计方式，均是由采样板141、插件座142、温度传感器143、电压采样排144组成。电压采样排144不仅能够采集单体电池102的电压，还是连接电池极耳的纽带，通过焊接将电池串联或并联在一起，减少了电阻，实现了模组内部的低阻化。电压采样排144的形式并不拘于此种设计结构。温度传感器143能够采集电池极耳的温度，电压采样信号集成在采样板上，减少了线束的输出，提高了空间利用率，提升了电池组的体积能量密度。
所述发明在结构上采用轻量化设计方法，钣金件采用轻量化易焊接材料，减轻模组重量提升了电池模组质量能量密度。设计的模组采样复合板、BLOCK框架等具有集成的功能，节省了模组空间，提高了空间利用率，提升了电池模组的体积能量密度。这些措施均间接延长了电动汽车的续航里程。结构件的整合对电池厂来说，减少了工序，缩短了工时，有利于批量生产。从安全性上来说，单体电池的结构设计防止了单体电池的失效，有利于电池模组的安全稳定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种动力电池模组，其特征在于：所述动力电池模组包括模组BLOCK、模组框架、模组顶盖和模组固定件，所述的模组框架与模组固定件相互焊接为一体，内部形成用于容纳模组BLOCK的容纳腔，所述模组顶盖焊接于模组固定件的内侧，所述模组BLOCK中的电池单体的极耳端面的封边设置有用于形成失效保护的凹槽，所述模组顶盖与模组BLOCK之间还设置有用于采集模组BLOCK内电池单体的温度和电压的模组采样复合板；所述模组采样复合板包括采样板、插件座、温度传感器以及若干电压采样排，所述电压采样排并排安装在采样板的上边缘，所述采样板的下边缘还开设有插件座，所述温度传感器设置在采样板的表面用于采集单体电池极耳的温度；
所述模组顶盖包括分别设置于模组BLOCK两端的第一模组顶盖和第二模组顶盖，所述模组采样复合板包括分别设置于模组BLOCK两端的第一模组采样复合板和第二模组采样复合板，所述第一模组采样复合板设置于模组BLOCK与第一模组顶盖之间，所述第二模组采样复合板设置于模组BLOCK与第二模组顶盖之间；
所述第二模组顶盖与第二模组采样复合板之间设置有模组从板；
所述动力电池模组还包括线束和导热垫，所述线束将从模组采样复合板采集的温度和电压的数据传输至模组从板，并由模组从板向外传输，所述导热垫设置在电池单体与模组框架之间。
2.根据权利要求1所述的动力电池模组，其特征在于：所述模组BLOCK包括第一BLOCK框架、若干单体电池和第二BLOCK框架，所述单体电池设置在第一BLOCK框架与第二BLOCK框架之间，所述第一BLOCK框架和第二BLOCK框架的主体均为第一散热铝板，所述第一散热铝板的两端均设置有塑料件，所述塑料件上设置有用于将其与第一散热铝板连接的烫焊扣，所述第一BLOCK框架和第二BLOCK框架的端部还设置有便于安装的定位卡扣。
3.根据权利要求1所述的动力电池模组，其特征在于：所述第一模组采样复合板与模组BLOCK之间设置有第一模组绝缘件，所述第二模组顶盖与第二模组采样复合板之间设置有第二模组绝缘件，所述第二模组绝缘件与模组BLOCK之间设置有第三模组绝缘件。
4.根据权利要求3所述的动力电池模组，其特征在于：所述第二模组绝缘件的边缘设置有限位卡扣和滑行导轨，所述第二模组绝缘件通过滑行轨道连接至第三模组绝缘件，并通过限位卡扣进行限位。
5.根据权利要求2所述的动力电池模组，其特征在于：所述第一BLOCK框架与单体电池之间以及单体电池与第二BLOCK框架之间均涂有导热胶。
6.根据权利要求3所述的动力电池模组，其特征在于：所述模组从板与第二模组绝缘件之间设置有导热塑料薄膜，所述第二模组绝缘件面向模组从板的表面设置有第二散热铝板，所述的导热塑料薄膜设置于第二模组绝缘件与第二散热铝板之间。
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