CN107221618A - 一种模块化电池成组结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池模块成组结构，尤其是一种模块化电池成组结构，包括依次叠加安装的固定支架、环氧板、串联模块、环氧板、散热装置和固定支架，所述串联模块不少于两个，串联模块依次叠加安装，串联模块的两侧设有汇流板，内部装有电芯，电芯的两端分别与汇流板连接，串联模块之间通过汇流板串联电芯。本发明提供的一种模块化成组结构安全可靠、与汇流板一体化的电芯连接板冲薄不仅能保证焊接的可靠性，还能降低材料和生产成本、减轻电池包的重量、方便实现自动化大批量生产、提高生产效率；利用热管技术降低电池包内的温度，使其电池温度一直处于正常的温度范围内，延长了动力电池的寿命，提高其电化学性能和能量效率以及安全性。

Description

一种模块化电池成组结构
技术领域
本发明涉及一种电池模组结构，尤其是一种模块化电池成组结构。
背景技术
由于环境能源问题日趋严峻，低碳环保性能源已经成为未来经济发展的必然选择，作为新能源汽车代表的混合动力汽车和电动汽车，也已经逐步发展并得到消费者的认可与政府的支持。动力电池模组是新能源汽车的主要动力来源，也是电动汽车的主要部件和关键技术。
动力电池模组在电动车和储能电站等领域应用最显著特点是模块化组装，即由很多个电芯组装成电池模块，再将多个电池模块串/并组装成电池模组。但现在的18650模块大多采用螺丝紧固的方式，效率低下，因此，安全、可靠性、高效率的组装是电池模组设计中的重要部分。
对于18650的电池模块大多是采用镍片加紫铜叠合焊接，镍片连接电芯，紫铜承载汇集的电流，这种方式耗费工时、效率低下，在可靠性方面存在隐患：镍片导电率不高，工作状态下发热量大，能耗大；镍片弹性性能不强，高温之后弹性衰减明显，与电芯的焊接可靠性受到影响，并且需要保持厚度来弥补材料的弹性不足，增加了连接片的重量；镍材的矿产资源少，原材料成本高。
过热、燃烧、***等安全问题一直是动力电池研究的重点。锂离子电池在运行过程中，会伴随有较大功率消耗。消耗的功率大部分供给外部负载，而其余的将会转化为焦耳热、反应热、极化热和副反应热等，热量的产生与迅速积聚必然引起电池内部温度升高，尤其在高温环境下使用或者在大电流充放电时，可能会引发电池内部发生剧烈的化学反应，产生大量的热，如果热量来不及散出而在电池内部迅速积聚，电池可能会出现漏液、放气、冒烟等现象，严重时电池发生剧烈燃烧甚至***。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种组装效率高、连接可靠、成本低、散热均匀、安全性高的一种模块化成组结构，具体技术方案为：
一种模块化电池成组结构，包括依次叠加安装的固定支架、环氧板、串联模块、环氧板、散热装置和固定支架，所述串联模块有多个，串联模块依次叠加安装，串联模块的两侧设有汇流板，内部装有并联的电芯，电芯的两端分别与汇流板连接，串联模块之间串联。
优选的，所述串联模块包括依次安装的左汇流板、左支架、右支架和右汇流板，以及安装在左支架和右支架之间的电芯；所述左汇流板上设有规则排布的电芯连接板、散热孔和螺钉孔；所述电芯连接板与左汇流板之间设有分割槽和连接柱，分割槽将电芯连接板与左汇流板分割开，连接柱连接电芯连接板和左汇流板；所述左汇流板与右汇流板为对称结构。
优选的，所述电芯连接板的厚度不大于左汇流板的厚度。
优选的，所述左支架和右支架内部均设有规则排布的电芯槽、散热槽和螺钉柱；所述散热槽与散热孔同轴心；螺钉柱上设有螺栓孔，螺钉柱分别位于左支架和右支架的四个角和中心；所述左支架设有卡槽，所述右支架上设有卡钩，所述卡槽卡在卡钩中。
优选的，所述散热装置包括热管和散热铝板，所述热管焊接在散热铝板上，热管插在散热槽和散热孔中，散热铝板位于模组的一侧，且在环氧板和固定支架之间。
其中，所述热管为U型热管，所述U型热管的两端为热端，U型热管与散热铝板焊接的一端为冷端。
固定支架位于模组的两端，将电池包固定在电池箱内。环氧板主要起到绝缘作用，将串联模块与固定支架和散热装置隔开。通过长螺栓将所有零件固定。
左汇流板和右汇流板可以设计成对称结构，或者为同一个零件。
左汇流板和右汇流板采用Q6铜合金材料，厚度为0.5mm，其导电率高于镍、能耗低、发热量小，没有两种材料复合焊接形成的点接触问题；弹性性能好，经过焊接高温后，仍能保持弹性强度，确保了与电芯结合的可靠性；一体化设计，舍弃镍片加紫铜的结构方式，形制不变，与电芯焊接的电芯连接板利用模具把材料厚度加工到0.1mm，在保证焊接可靠的前提下降低加工成本，减轻重量，实现电池包进一步的轻量化，并有利于大批量生产。
左支架和右支架通过卡夹结构扣合在一起，有利于自动化的组装生产，提高生产效率。
电芯采用18650锂电池。电芯可由自动化生产线的设备整体***其中。
散热装置包括热管和散热铝板，散热装置采用热管散热技术，利用蒸发制冷，热管两端温差大，将电池组内部发出热导出到电池包外；热管采用U型热管，U型热管两端为热端，热管直径为6mm，插在散热槽和散热孔中，热管与散热铝板焊接处为冷端，散热铝板位于电池包的一侧，并且位于电池箱的边缘，热管的热端吸收串联模组内部散出的热量，热量通过热管的蒸发冷凝传递到散热铝板，散热铝板通过固定支架和电池箱体将热量传递到外界进行散热。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种模块化电池成组结构安全可靠、与汇流板一体化的电芯连接板冲薄不仅能保证焊接的可靠性，还能降低材料和生产成本、减轻模块的重量、方便实现自动化大批量生产、提高生产效率；利用热管技术降低电池包内的温度，使其电池温度一直处于正常的温度范围内，延长了动力电池的寿命，提高其电化学性能和能量效率以及安全性。
附图说明
图1是一种模块化电池成组结构的***示意图；
图2是串联模块的***示意图；
图3是图2中I处的放大结构示意图；
图4是左支架的结构示意图；
图5是散热装置的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种模块化电池成组结构，包括依次叠加安装的固定支架1、环氧板2、串联模块、环氧板2、散热装置和固定支架1，所述串联模块有多个，串联模块依次叠加安装，串联模块的两侧设有汇流板，内部装有并联的电芯，电芯的两端分别与汇流板连接，串联模块之间串联。
固定支架1位于动力电池包的两端，将动力电池包固定在电池箱内。环氧板2主要起到绝缘作用，将串联模块与固定支架1和散热装置隔开。通过长螺栓将所有零件固定。
如图2所示，串联模块包括依次安装的左汇流板6、左支架7、右支架8和右汇流板9，以及安装在左支架7和右支架8之间的电芯，电芯设有多个。
如图2和图3所示，左汇流板6上设有规则排布的电芯连接板61、散热孔62和螺钉孔63，电芯连接板61的厚度比左汇流板6的厚度小，电芯连接板61与左汇流板6的厚度比为1:5，电芯连接板61与左汇流板6之间设有分割槽64和连接柱65，分割槽64将电芯连接板61与左汇流板6分割开，连接柱65连接电芯连接板61和左汇流板6；散热孔62可以散热，同时减轻左汇流板6的重量；螺钉孔63用于安装螺栓。
左汇流板6的一侧还设有折边，折边上设有两个通孔。
左汇流板6和右汇流板9可以设计成对称结构，或者为同一个零件。
左汇流板6和右汇流板9采用Q6铜合金材料，厚度为0.5mm，其导电率高于镍、能耗低、发热量小，没有两种材料复合焊接形成的点接触问题；弹性性能好，经过焊接高温后，仍能保持弹性强度，确保了与电芯结合的可靠性；一体化设计，舍弃镍片加紫铜的结构方式，与电芯焊接的电芯连接板61利用模具把材料厚度加工到0.1mm，在保证焊接可靠的前提下降低加工成本，减轻重量，实现电池包进一步的轻量化，并有利于大批量生产。
如图4所示，左支架7和右支架8内部均设有规则排布的电芯槽82、散热槽83和螺钉柱84；电芯槽82用于安装电芯；散热槽83与散热孔62相对应，散热槽83用于内部散热；螺钉柱84上设有螺栓孔，螺钉柱84分别位于左支架7和右支架8的四个角和中心，螺钉柱84用于安装螺栓，并起到绝缘作用，同时能起到导向防呆作用，方便左支架7和右支架8合拢。
左支架7设有卡槽71，右支架8上设有卡钩81，卡槽71卡在卡钩81中，使左支架7和右支架8固定在一起。
左支架7和右支架8通过卡夹结构扣合在一起，有利于自动化的组装生产，提高生产效率。
电芯采用18650锂电池。电芯可由自动化生产线的设备整体***左支架7中，然后安装右支架8。
如图5所示，散热装置包括热管10和散热铝板11，散热装置采用热管散热技术，利用蒸发制冷，热管10两端温差大，将电池组内部发出热导出到电池包外；热管10采用U型热管，U型热管两端为热端，热管10直径为6mm，插在散热槽83和散热孔62中，热管10与散热铝板11焊接处为冷端，散热铝板11位于模组的一侧，并且位于电池箱的边缘，热管10的热端吸收串联模组内部散出的热量，热量通过热管10的蒸发冷凝传递到散热铝板11，散热铝板11通过固定支架1和电池箱体将热量传递到外界进行散热。

Claims (6)

1.一种模块化电池成组结构，其特征在于，包括依次叠加安装的固定支架（1）、环氧板（2）、串联模块、环氧板（2）、散热装置和固定支架（1），所述串联模块有多个，串联模块依次叠加安装，串联模块的两侧设有汇流板，内部装有并联的电芯，电芯的两端分别与汇流板连接，串联模块之间串联。
2.根据权利要求1所述的一种模块化电池成组结构，其特征在于，所述串联模块包括依次安装的左汇流板（6）、左支架（7）、右支架（8）和右汇流板（9），以及安装在左支架（7）和右支架（8）之间的电芯；所述左汇流板（6）上设有规则排布的电芯连接板（61）、散热孔（62）和螺钉孔（63）；所述电芯连接板（61）与左汇流板（6）之间设有分割槽（64）和连接柱（65），分割槽（64）将电芯连接板（61）与左汇流板（6）分割开，连接柱（65）连接电芯连接板（61）和左汇流板（6）；所述左汇流板（6）与右汇流板（9）为对称结构。
3. 根据权利要求2所述的一种模块化电池成组结构，其特征在于， 所述电芯连接板（61）的厚度为0.1mm，左汇流板（6）的厚度为0.5mm。
4.根据权利要求2所述的一种模块化电池成组结构，其特征在于，所述左支架（7）和右支架（8）内部均设有规则排布的电芯槽（82）、散热槽（83）和螺钉柱（84）；所述散热槽（83）与散热孔（62）同轴心；螺钉柱（84）上设有螺栓孔，螺钉柱（84）分别位于左支架（7）和右支架（8）的四个角和中心；所述左支架（7）设有卡槽（71），所述右支架（8）上设有卡钩（81），所述卡槽（71）卡在卡钩（81）中。
5.根据权利要求1所述的一种模块化电池成组结构，其特征在于，所述散热装置包括热管（10）和散热铝板（11），所述热管（10）焊接在散热铝板（11）上，热管（10）插在散热槽（83）和散热孔（62）中，散热铝板（11）位于动力电池包的一侧，且在环氧板（2）和固定支架（1）之间。
6.根据权利要求6所述的一种模块化电池成组结构，其特征在于，所述热管（10）为U型热管，所述U型热管的两端为热端，U型热管与散热铝板（11）焊接的一端为冷端。
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