CN108493384A - 方型锂离子电池模组、电池包、电动汽车 - Google Patents

方型锂离子电池模组、电池包、电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池组集成技术领域，尤其涉及一种方型锂离子电池模组，其包括模组壳体、多个单体电芯串联而成的电池组，电池组安装在模组壳体内，模组壳体具有用于将电池组放入模组壳体内的安装口，安装口上对应设置有多个固定压板；各固定压板沿模组壳体的长度方向间隔排布，用于将电池组固定在模组壳体内；相邻两个单体电芯之间连接有电芯连接件，用于将各单体电芯串联；各电芯连接件均位于相邻两个固定压板之间的安装口上。本发明还涉及一种包括上述方型锂离子电池模组的电池包，以及包括上述电池包的电动汽车。通过采用上述技术方案，能够满足容量大的方型电池单体所组成的模组所需要的高强度结构。

Description

方型锂离子电池模组、电池包、电动汽车
技术领域
本发明涉及电池组集成技术领域，尤其涉及一种方型锂离子电池模组，另外，本发明还涉及一种包括上述方型锂离子电池模组的电池包，以及涉及一种包括上述电池包的电动汽车。
背景技术
随着全球节能减排的发展，新能源汽车成为汽车行业发展的主要方向，而其中电动汽车更是成为重中之重。而方型锂离子电池模组型锂离子电池具有能量密度高，结构强度好，形状规则，安全性强等优点。随着近些年纯电动车的发展，有三分之一以上的车上能源电池***选择了方型锂离子模组型锂离子电池。由于方型锂离子模组中的单体电芯容量大，可以达到200Ah以上，能够减少电池包内并联数量，满足目前乘用车越来越高的续航需求。此外，单体电芯形状规则便于排布，且业内有针对电芯尺寸的德国汽车工业协会(VDA)、国标等，相同的模组或包装设计可以广泛应用。
模组作为单体电芯的上一级总成，是连接单体电芯和电池包的中间结构，其设计好坏显著影响电池包的性能发挥。锂离子电池模组型锂离子电池中的单体电芯容量大，所以重量较大，组成模组需要具有较高强度的结构。同样由于单体电芯容量大，容易造成比表面积不足，需要更好的散热条件。同时为了满足能量密度需求，成组的固定结构越轻越好。然而目前的方型锂离子电池模组无法满足上述要求。
因此急需一种结构稳固、散热好、重量轻的方型锂离子电池模组。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的一个目的是提供一种方型锂离子电池模组，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
本发明的另一个目的是提供一种电池包，其包括上述的锂离子电池模组。
本发明的再一个目的是提供一种电动汽车，其包括上述的电池包。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种方型锂离子电池模组，其包括模组壳体、多个单体电芯串联而成的电池组，所述电池组安装在所述模组壳体内，所述模组壳体具有用于将所述电池组放入所述模组壳体内的安装口，所述安装口上对应设置有多个固定压板；各所述固定压板沿所述模组壳体的长度方向间隔排布，用于将所述电池组固定在所述模组壳体内；相邻两个所述单体电芯之间连接有电芯连接件，用于将各所述单体电芯串联；各所述电芯连接件均位于相邻两个所述固定压板之间的所述安装口上。
其中，还包括与所述模组壳体侧壁连接用于将所述锂离子电池模组紧固在电池包壳体上的箍紧组件。
其中，所述箍紧组件包括箍紧本体以及位于所述箍紧本体的两端用于与所述电池包壳体连接的连接件。
其中，所述模组壳体侧壁上设置有用于与所述箍紧本体卡接的卡槽。
其中，所述固定压板与所述模组壳体采用卡扣连接。
其中，所述固定压板上开设有走线槽。
其中，所述模组壳体的侧壁和/或底部采用镂空结构。
其中，所述模组壳体和所述固定压板均采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚苯醚制成。
本发明还提供了一种电池包，其包括电池包壳体以及位于所述电池包壳体内的方型锂离子电池模组，所述方型锂离子电池模组采用如上所述的方型锂离子电池模组。
本发明还提供了一种电动汽车，其包括如上所述的电池包。
(三)有益效果
(1)本发明所提供的方型锂离子电池模组包括模组壳体以及安装在模组壳体内的电池组，其中模组壳体具有用于将电池组放入模组壳体内的安装口，安装口上对应设置有多个固定压板；各固定压板沿模组壳体的长度方向间隔排布，用于将电池组固定在模组壳体内，电池组由多个单体电芯通过电芯连接件串联而成，各电芯连接件均位于相邻两个固定压板之间的安装口上。该方型锂离子电池模组通过多个沿模组壳体的长度方向间隔排布的固定压板将电池组固定在模组壳体内，能够满足容量大的方型单体电芯所组成的模组所需要的高强度结构，且结构简单、制造成本较低。
(2)该方型锂离子电池模组还包括用于将该锂离子电池模组紧固在电池包壳体上的箍紧组件，以提高该锂离子电池模组的稳固性。
(3)该方型锂离子电池模组的模组壳体和固定压板采用镂空结构，以提升电池***能量密度，同时便于电芯表面散热。
(4)该方型锂离子电池模组的模组壳体和固定压板均为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或聚苯醚(PPO)制成，以满足轻量化，并降低成本。
本发明所提供的电池包以及电动汽车所具有的技术效果与上述方型锂离子电池模组的技术效果相对应，为了避免不必要的重复，在此将不再赘述。
附图说明
图1为根据本发明的一种方型锂离子电池模组的一个优选实施例的结构示意图；
图2为图1中的一种方型锂离子电池模组的***分解图；
图3示出了图1中的一种方型锂离子电池模组的固定压板的结构示意图；
图4示出了图1中的一种方型锂离子电池模组的电芯连接件的结构示意图；
图5为图1中的一种方型锂离子电池模组的的箍紧组件的结构示意图。
图中，1：模组壳体；2：单体电芯；3：固定压板；4：电芯连接件；41：拱形结构；42：导电连接结构；5：箍紧组件；51：箍紧本体；52：连接件；53：固定孔；54：加固件；6：走线槽；7：卡扣；8：安装口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
图1至图5示出了根据本发明的一种方型锂离子电池模组的一个优选实施例。如图所示，该方型锂离子电池模组包括模组壳体1、多个单体电芯2串联而成的电池组，该电池组安装在模组壳体1内。模组壳体1具有用于将电池组放入模组壳体1内的安装口8，安装口8上对应设置有5个固定压板。各固定压板沿模组壳体1的长度方向间隔排布，用于将电池组固定在模组壳体1内。相邻两个单体电芯2之间连接有电芯连接件4，用于将各单体电芯2串联在一起，各电芯连接件4均位于相邻两个固定压板2之间的安装口8上。本发明所提供的方型锂离子电池模组通过采用模组壳体1以及多个沿模组壳体1的长度方向间隔排布的固定压板3将电池组固定在模组壳体1内，以满足容量大的方型单体电芯所组成的模组所需要的高强度结构，且结构简单、制造成本较低。
具体地，模组壳体1包括底部以及与底部连接的侧壁，即模组壳体1的安装口8位于模组壳体1的顶部。串联的单体电芯中的第一个单体电芯2和最后一个单体电芯2位于安装口8的一侧，且第一个单体电芯2的正极(或负极)和最后一个单体电芯2的负极(或正极)位于模组壳体1的侧壁和与该侧壁邻近的固定压板3之间。此外，该实施例中，单体电芯2的数量为10个，并呈2×5阵列排布，需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本发明的其它一些实施例中，单体电芯2的数量也可以为其它数值，例如6个，12个等，例如2×4，4×6等。
在该实施例中，固定压板3与模组壳体1采用卡扣7连接，以便于安装。具体地，在每个固定压板3的两端分别设置有两个卡槽，在模组壳体1的侧壁侧面上分别设置有与卡槽配合的卡扣7，以便通过卡槽与卡扣7的配合将固定压板3与模组壳体1稳固连接。然而需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本发明的其他一些实施例中，固定压板也可以与模组壳体1采用其它的连接方式，例如通过螺钉连接。或者在固定压板3上的两端分别设置有两个卡扣，在模组壳体1上分别设置有与卡扣配合的卡槽。此外，卡扣和卡槽的数量也可以采用其它的数量，例如3个或5个等。
在该实施例中，每个固定压板3上均开设有走线槽6，用于电芯监控采集线束走线，以便于线束整理。优选地，每个走线槽6位于其所在的固定压板3的中部，以使得走线槽6的中心位于一条直线上，从而方便线束走线，且有利于保证线束的整齐。优选地，固定压板3与走线槽6一体成型，以便节省物料，提高生产效率，需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本发明的其他一些实施例中，也可以将固定压板3与走线槽6分体制成。
电芯连接件4包括两个导电连接结构42以及用于连接两个导电连接结构42的拱形结构41，其中两个导电连接结构42分别用于与相邻两个单体电芯2的电极连接，以将两个单体电芯2串联在一起。本发明所提供的方型锂离子电池模组通过采用上述的结构以便于装配公差的实现，同时在使用过程中能抵消震动等影响，起到防松的效果。此外，导电连接结构42与单体电芯2的极耳之间的连接方式包括但不限于螺接、焊接、铆接。电芯连接件4可采用铜、镍等导电材料制成。
进一步地，该锂离子电池模组还包括与模组壳体1侧壁连接用于将该方型锂离子电池模组固定在电池包壳体(未示出)上的箍紧组件5。具体地，箍紧组件5包括围绕在模组壳体1的左侧壁、前侧壁和右侧壁上的箍紧本体51，其中，箍紧本体51包括紧靠在模组壳体1左侧壁上的左侧部、紧靠在模组壳体1前侧壁上的前侧部以及紧靠在模组壳体1右侧壁上的右侧部。箍紧本体51的两端分别设置有用于与电池包壳体连接的连接件52：左连接件和右连接件，两个连接件52上均设置有固定孔53，以便通过螺栓等将该锂离子电池模组固定在电池包壳体上。
优选地，在模组壳体1的前侧壁上设置有5个间隔排布的卡槽，用于将箍紧本体51卡接在模组壳体1上。需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本发明的其他一些实施例中，也可以采用其它的方式将箍紧本体51与模组壳体1连接，例如螺接等。
此外，箍紧本体51的两侧分别设置有加强筋，以提高该箍紧组件5的抗弯曲性能。具体地，箍紧本体51与其两侧的加强筋形成一个槽结构，优选地，该箍紧组件5还包括设置在该槽结构内的加固件54，以控制整个锂离子电池模组在前后方向上的晃动。在该实施例中，加固件54呈类U形结构，且加固件54的类U形结构的开口方向与槽结构的开口方向相对，从而进一步提高该锂离子电池模组的结构稳定性。
优选地，连接件52包括与箍紧本体51的端部连接的垂直连接件以及与该垂直连接件连接的倾斜连接件(未示出)，该倾斜连接件远离垂直连接件的一端与箍紧本体52连接(例如焊接)，以使得垂直连接件、倾斜连接件和箍紧本体51的一部分构成一个三角形结构，在垂直连接件和倾斜连接件上对应设置有供螺栓穿过的固定孔53，以通过螺栓等将该锂离子电池模组固定在电池包壳体上。本发明所提供的锂离子电池模组通过连接件的上述设计可以避免应力集中，提高箍紧组件5的使用寿命，防止箍紧组件5损坏而导致锂离子电池模组的结构失稳。
为了减轻该锂离子电池模组的重量，优选箍紧本体51和连接件52以及加强筋采用钣金材料一体制成，加固件54也采用钣金材料制成。优选箍紧本体51的左侧部和前侧部之间、前侧部和右侧部之间、左侧部和左连接件之间、右侧部和右连接件之间均采用光滑过渡，以避免应力集中，提高箍紧组件5的使用寿命，防止箍紧组件5损坏而导致锂离子电池模组的结构失稳。
此外，为了提升电池***能量密度，同时便于电芯表面散热，优选模组壳体1的底部和侧壁采用镂空结构。具体地，在该实施例中，该锂离子电池模组的模组壳体1的底部设置有5个散热孔，这5个散热孔分别与5列单体电芯2一一对应，模组壳体1的左侧壁、右侧壁各设置有一个散热孔，模组壳体1的前侧壁和后侧壁各设置有5个散热孔，这5个散热孔分别与5列单体电芯2一一对应。
进一步地，固定压板3也采用镂空结构。具体地，在该实施例中，固定压板3上位于走线槽6的两端分别设置有2个散热孔，以便进一步提高单体电芯2的表面散热。
优选地，模组壳体1和固定压板3采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或聚苯醚(PPO)制成，以满足轻量化，并降低成本。
使用时，将单体电芯2以2×5阵列的方式排列好，放入模组壳体1中，并将5个固定压板3与模组壳体1卡接固定，然后，通过电芯连接件4将相邻的两个单体电芯2串联在一起，然后将单体电芯监控采集线束穿过走线槽6走线。最后将箍紧组件5卡接在模组壳体上的卡槽内，以便通过箍紧组件5两端的固定孔53与电池包壳体连接。
实施例2
本发明实施例2提供了一种电池包，其包括电池包壳体以及位于该电池包壳体内的方型锂离子电池模组。其中该方型锂离子电池模组采用实施例1所提供的方型锂离子电池模组。
其中，方型锂离子电池模组的结构、工作原理和有益效果已在实施例1中进行了详细说明，在此不再赘述。上述电池包所具有的技术效果与上述方型锂离子电池模组的技术效果相对应，为了避免不必要的重复，在此将不再赘述。
实施例3
本发明实施例3提供了一种电动汽车，其包括实施例2所提供的电池包。上述电动汽车所具有的技术效果与上述电池包的技术效果相对应，为了避免不必要的重复，在此将不再赘述。
以上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 (10)

1.一种方型锂离子电池模组，其特征在于，包括模组壳体、多个单体电芯串联而成的电池组，所述电池组安装在所述模组壳体内，所述模组壳体具有用于将所述电池组放入所述模组壳体内的安装口，所述安装口上对应设置有多个固定压板；各所述固定压板沿所述模组壳体的长度方向间隔排布，用于将所述电池组固定在所述模组壳体内；相邻两个所述单体电芯之间连接有电芯连接件，用于将各所述单体电芯串联；各所述电芯连接件均位于相邻两个所述固定压板之间的所述安装口上。
2.如权利要求1所述的方型锂离子电池模组，其特征在于，还包括与所述模组壳体侧壁连接用于将所述锂离子电池模组紧固在电池包壳体上的箍紧组件。
3.如权利要求2所述的方型锂离子电池模组，其特征在于，所述箍紧组件包括箍紧本体以及位于所述箍紧本体的两端用于与所述电池包壳体连接的连接件。
4.如权利要求3所述的方型锂离子电池模组，其特征在于，所述模组壳体侧壁上设置有用于与所述箍紧本体卡接的卡槽。
5.如权利要求1所述的方型锂离子电池模组，其特征在于，所述固定压板与所述模组壳体采用卡扣连接。
6.如权利要求1所述的方型锂离子电池模组，其特征在于，所述固定压板上开设有走线槽。
7.如权利要求1所述的方型锂离子电池模组，其特征在于，所述模组壳体的侧壁和/或底部采用镂空结构。
8.如权利要求1-7中任一项所述的方型锂离子电池模组，其特征在于，所述模组壳体和所述固定压板均采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚苯醚制成。
9.一种电池包，其特征在于，包括电池包壳体以及位于所述电池包壳体内的方型锂离子电池模组，所述方型锂离子电池模组采用如权利要求1-8中任一项所述的方型锂离子电池模组。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池包。
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