CN116053691B - 一种电芯固定支架、电池模组及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电芯固定支架、电池模组及车辆，该电芯固定支架包括：架体，所述架体上设有2N个电芯固定孔，相邻的所述电芯固定孔间隔设置，2N个所述电芯固定孔包括N个第一电芯固定孔和N个第二电芯固定孔，所述第一电芯固定孔用于***并固定电芯正极的第一凸台，所述第二电芯固定孔用于***并固定所述电芯负极的第二凸台，其中，N为大于或等于1的整数。

Description

一种电芯固定支架、电池模组及车辆
技术领域
本发明涉及电芯相关技术领域，尤其涉及一种电芯固定支架、电池模组及车辆。
背景技术
电动车的便捷、经济、环保等特性，在短途出行上被广泛使用。而钛酸锂电池组作为电动车的动力来源，需具备承受电动车骑行过程中颠簸路况引起的振动的能力。因此，电池组内各组件需要有一种稳定、牢固的固定方式。目前，主要是针对电芯的外形特性设计固定支架的结构，首先对电芯的头、尾两部分进行固定，再通过使用塑料模具注塑加工成电芯固定支架。而由于该种固定支架自身易变形，固定强度相对较弱，易发生相对位移，影响电芯安全性和稳定性。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种电芯固定支架、电池模组及车辆，解决现有电芯固定支架自身易变形，固定强度相对较弱，易发生相对位移的问题。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
第一方面，本申请提供一种电芯固定支架，该电芯固定支架包括：
架体，所述架体上设有2N个电芯固定孔，相邻的所述电芯固定孔间隔设置，2N个所述电芯固定孔包括N个第一电芯固定孔和N个第二电芯固定孔，所述第一电芯固定孔用于***并固定电芯正极的第一凸台，所述第二电芯固定孔用于***并固定所述电芯负极的第二凸台，其中，N为大于或等于1的整数。
可选地，所述架体包括朝向所述电芯的第一架面，所述第一架面设有固定框，所述固定框环绕所述第一架面的周沿设置，且所述固定框形成有多个弧形槽，所述弧形槽与所述电芯的弧度一致。
可选地，所述第一架面上还设有多个位于所述固定框内的限位凸起，所述限位凸起用于与相邻的所述电芯抵接。
可选地，所述限位凸起为包括三个相同弧面的三棱柱，所述限位凸起的三个弧面分别与三个相邻所述电芯抵接。
可选地，所述架体还包括与所述第一架面相反的第二架面，所述第二架面设有用于安装汇流排的第一边框，所述第一边框设于所述第一电芯固定孔的外周和/或所述第二电芯固定孔的外周。
可选地，所述第一边框包括第一子边框和第二子边框，所述第一子边框形成有第一空间，所述第一空间内设有一个第一电芯固定孔和一个第二电芯固定孔，且所述第一空间设有第一开口；所述第二子边框形成有第二空间，所述第二空间内设有一个第一电芯固定孔和一个第二电芯固定孔，且所述第二空间设有第二开口，所述第二开口朝向所述第一开口。
可选地，两个相邻的第一子边框和第二子边框之间设有卡槽结构，所述卡槽结构用于固定所述电芯的线缆；
其中，所述两个相邻的第一子边框和第二子边框中，所述第一子边框的第一开口与所述第二子边框的第二开口背对设置。
可选地，所述卡槽结构包括第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板相对设置，所述第一侧板和所述第二侧板之间的空间形成容纳槽，用于容纳所述电芯的线缆。
可选地，所述卡槽结构包括第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板相对设置，所述第一侧板和所述第二侧板之间的空间形成容纳槽；
所述第一侧板远离所述第二架面的一端设有第一弯钩，所述第二侧板远离所述第二架面的一端设有第二弯钩，所述第一弯钩与所述第二弯钩之间形成的缝隙的距离小于所述容纳槽的宽度。
第二方面，本申请还提供一种电池模组，该电池模组包括2N个电芯和如第一方面中任一项所述的电芯固定支架，所述电芯固定支架的数量为2个，2N个电芯的两端分别***两个所述电芯固定支架中。
第三方面，本申请还提供一种车辆，该车辆包括第一方面中中任一项所述的电池模组。
在本申请实施例中，可以通过上述电芯固定支架将多个电芯固定形成一个整体。通过在电芯固定支架上设置2N个电芯固定孔，分别将电芯正极的第一凸台和电芯负极的第二凸台***第一电芯固定孔和第二电芯固定孔中。这样，第一电芯固定孔用于***第一凸台，第二电芯固定孔用于***第二凸台，第一凸台和第二凸台卡入电芯固定孔内，使得电芯的旋转受到限制，能够大大降低电芯在电芯固定支架中发生转动的可能性，增强电芯支架的固定强度，有效提升电芯的安全性和稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种电芯固定支架的结构示意图之一；
图2为图1中第一架面的结构示意图；
图3为图1中第二架面的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种电芯固定支架的结构示意图之二；
图5为图4中第二架面的结构示意图；
图6为图5中卡槽结构的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种电芯固定支架的结构示意图之二；
图8为本申请实施例提供的一种电芯固定支架的结构示意图之三；
附图标记如下：
10：架体；
11：电芯固定孔；111：第一电芯固定孔；
112：第二电芯固定孔；12：第一架面；121：固定框；1211：弧形槽；1212：限位凸起；
13：第二架面；131：第一边框；1311：第一子边框；1312：第二子边框；132：卡槽结构；1321：第一侧边；1322：第二侧板；
20：电芯；21：第一凸台；22：第二凸台；23：线缆；30：汇流排。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
除非另作定义，本申请中使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
本申请实施例提供了一种电芯固定支架，请参考图1和图2，图1是本申请实施例提供的一种电芯固定支架的结构示意图之一，图2是图1中第一架面的结构示意图，如图1和图2所示具体包括：
架体10，所述架体10上设有2N个电芯固定孔11，相邻的所述电芯固定孔11间隔设置，2N个所述电芯固定孔11包括N个第一电芯固定孔111和N个第二电芯固定孔112，所述第一电芯固定孔111用于***并固定电芯20正极的第一凸台21，所述第二电芯固定孔112用于***并固定所述电芯20负极的第二凸台22，其中，N为大于或等于1的整数。
需要说明的是，上述电芯固定支架可以用于固定2N个电芯20，并与固定后的2N个电芯20组成电池组。2N个电芯对应2N个电芯固定孔，包括N个第一电芯固定孔111和N个第二电芯固定孔112。第一电芯固定孔111和第二电芯固定孔112可以相邻设置，使得相邻电芯20的正负极错开，尽可能减少相邻电芯20同时发生旋转位移的可能性。上述电芯固定孔11可以是设于电芯固定支架的架体10上，贯穿架体10的一种用于固定电芯20两端的结构，电芯固定孔11可以根据不同电芯20的正负极上凸台结构的不同设计不同的形状，第一电芯固定孔111是与电芯20正极的第一凸台21相适应的，第二电芯固定孔112是与电芯20负极的第二凸台22相适应的。例如，钛酸锂圆柱电芯的正极的第一凸台21可以是向电芯柱正极延伸方向凸起的长方体与圆柱体的组合结构，可以设计第一电芯固定孔111为“凸”字形结构。钛酸锂圆柱电芯的负极的第二凸台22可以是是向电芯柱负极延伸方向凸起的长方体结构，可以设计第二电芯固定孔112为矩形结构。在不同形状电芯固定孔11的固定下，第一凸台21和第二凸台22被固定，电芯不易于发生旋转位移。
值得一提的是，目前广泛应用的电芯固定支架主要是针对电芯20的外形特性进行设计的，通过对电芯20的正负极两部分结构进行固定，使得电芯20在三维空间内不发生相对位移，进而达到固定电芯20的目的。同时，目前的电芯固定支架主要采用塑料材料制成，主要以不同配比的聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物为原材料，通过注塑机和模具加工而成。此外，电芯固定支架通常成对存在，分别设置在电芯20的正极和负极，由于缺乏防止电芯20旋转的设计，电芯20之间通常会随着所装配的电动车的行驶过程中的震动而受力不均匀，容易造成汇流排30松动，进而引起电芯20之间的接触内阻不一致，最终影响电池组的使用寿命和安全。因此，可以通过本申请实施例中提供的一种电芯固定支架有效解决电芯20与电芯固定支架之间固定强度较弱，电芯20易发生位移、旋转的问题。
在本申请实施例中，可以通过在架体10上设置2N个电芯固定孔11，将电芯20正极的第一凸台21固定于第一电芯固定孔111中，将电芯20负极的第二凸台22固定于第二电芯固定孔112中，电芯固定孔11限制了各电芯20之间的相对位置，降低电芯20发生位移的可能性，起到了固定电芯20、增强电芯20稳定性的作用。在实际应用中，上述第一电芯固定孔111和第二电芯固定孔112解决了电动车在颠簸路况下行驶过程中，因震动导致的电芯20容易在电池组内发生转动、引起电芯20松动的问题，上述电芯固定支架可以固定电芯20的位置，且自身不易发生变形，对电芯20的固定强度较强，增强了电池组中电芯20的稳定性和安全性。
可选地，所述架体10包括朝向所述电芯20的第一架面12，所述第一架面12设有固定框121，所述固定框121环绕所述第一架面12的周沿设置，且所述固定框121形成有多个弧形槽1211，所述弧形槽1211与所述电芯20的弧度一致。
在本申请一个具体的实施例中，可以设置在架体10朝向电芯20的一面为第一架面12，在第一架面12边缘部分环绕周沿设置固定框121。固定框121与第一架面12形成的空间用于容纳固定电芯20的两端，具体可以设计固定框121的深度为电芯20长度的十分之一，将电芯20的两端分别固定于正对的两个架体10的固定框中，能够有效限制电芯20的移动。同时，固定框121形成有多个弧形槽1211，弧形槽1211用于限制与固定框121相邻的电芯20的移动，这些弧形槽1211与电芯20的弧度一致，使得弧形槽1211能够与电芯20侧壁相抵接，将电芯20固定于架体10上，降低电芯20发生位移的可能性。
可选地，所述第一架面12上还设有多个位于所述固定框121内的限位凸起1212，所述限位凸起1212用于与相邻的所述电芯20抵接。
具体地，上述第一架面12内还设置有多个位于固定框121内的限位凸起1212，任意两个相邻的设于固定框121内的限位凸起1212可以通过弧形槽1211连接，弧形槽1211内容纳固定电芯20的侧壁，弧形槽1211两端的限位凸起1212也可以与电芯20的侧壁抵接，能够有效限制电芯20的移动，约束电芯20的位置，增强电芯20与电芯固定支架之间的稳定性。
可选地，所述限位凸起1212为包括三个相同弧面的三棱柱，所述限位凸起1212的三个弧面分别与三个相邻所述电芯20抵接。
请继续参考图2，在本申请实施例中限位凸起1212作为一种具有三个相同弧面的三棱柱，三棱柱的三个弧面分别与三个相邻的电芯20抵接，这样，一个电芯20周围可以由三个三棱柱固定，约束电芯20的位置，限制电芯20发生位移。在第一架面12的周沿部分可以由弧形槽1211与一个三棱柱组成固定结构固定一个电芯20，有效限制电芯20的移动。
可选地，所述架体10还包括与所述第一架面12相反的第二架面13，所述第二架面13设有用于安装汇流排30的第一边框131，所述第一边框131设于所述第一电芯固定孔111的外周和/或所述第二电芯固定孔112的外周。
请参考图3，具体而言，在架体10中还包括位于第一架面12相反面的第二架面13，第二架面13可以用于安装汇流排30，汇流排30可以汇集电芯20的线缆，线缆23在第二架面13内走线固定，最后被引出第二架面13外与电池管理***(Battery Management System,BMS)连接。参见图4，本申请实施例中第二架面13上的汇流排30是安装在第一边框131之内的，第一边框131有多种设置方式，可以是设置在第一电芯固定孔111的外周，可以是设置在第二电芯固定孔112的外周，也可以是设置在相邻两个并列的第一电芯固定孔111和第二电芯固定孔112的外周。第一边框131可以设置在电芯固定孔11的侧边呈不闭合状态。通过在第一电芯固定孔111的侧边和/或第二电芯固定孔112的侧边设置第一边框131，可以对第二架面13内的电芯固定孔11进行规划，在第一边框131范围内固定汇流排30，便于对电芯20线缆23的布局设计，减少线缆23损坏的风险。
可选地，所述第一边框131包括第一子边框1311和第二子边框1312，所述第一子边框1311形成有第一空间，所述第一空间内设有一个第一电芯固定孔111和一个第二电芯固定孔112，且所述第一空间设有第一开口；所述第二子边框1312形成有第二空间，所述第二空间内设有一个第一电芯固定孔111和一个第二电芯固定孔112，且所述第二空间设有第二开口，所述第二开口朝向所述第一开口。
请继续参考图4，第一边框131可以包括第一子边框1311和第二子边框1312，第一子边框1311设置在相邻的第一电芯固定孔111和第二电芯固定孔112的外周呈不闭合结构，第一子边框1311可以围成一个第一空间，第一空间因是不闭合结构具有一个第一开口。同样地，第二子边框1312也可以设置在相邻的第一电芯固定孔111和第二电芯固定孔112的外周呈不闭合结构，第二子边框1312可以围成一个第二空间，第二空间因是不闭合结构具有一个第二开口。在本申请实施例中，可以设置第一开口朝向第二开口，第一开口与第二开口对向设置，由此第一子边框1311与第二子边框1312可以形成一个空间，可以包括两个第一电芯固定孔111和两个第二电芯固定孔112，在这一空间内设置一个汇流排30，汇流排30可以是卡合在第一子边框1311与第二子边框1312中，进而以通过第一子边框1311与第二子边框1312起到固定汇流排30的作用，降低因电动车震动导致的电芯20与汇流排30之间出现的接触差异的可能性，提升电池组的使用寿命和安全性能。
可选地，两个相邻的第一子边框1311和第二子边框1312之间设有卡槽结构132，所述卡槽结构132用于固定所述电芯20的线缆23；
其中，所述两个相邻的第一子边框1311和第二子边框1312中，所述第一子边框1311的第一开口与所述第二子边框1312的第二开口背对设置。
请参考图4和图5，具体地，第二架面13内还设置有卡槽结构132，该卡槽结构132设置在两个相平行且相邻的第一子边框1311和第二子边框1312之间，该第一子边框1311的第一开口可以是背对所述第二子边框1312的第二开口设置的，这两个相邻的第一子边框1311和第二子边框1312分别设置有一个汇流排30，相互之间没有连接关系。这样，便于对第二架面13内电芯20的各种线缆23进行走线，卡槽结构132可以固定电芯20线缆23，解决第二架面13内易出现的线缆23混乱的问题。
可选地，所述卡槽结构132包括第一侧板1321和第二侧板1322，所述第一侧板1321和所述第二侧板1322相对设置，所述第一侧板1321和所述第二侧板1322之间的空间形成容纳槽，用于容纳所述电芯20的线缆23；
所述第一侧板1321远离所述第二架面13的一端设有第一弯钩1323，所述第二侧板1322远离所述第二架面13的一端设有第二弯钩1324，所述第一弯钩1323与所述第二弯钩1324之间形成的缝隙的距离小于所述容纳槽的宽度。
请参考图6，第二架面13内的卡槽结构132可以由相对设置的两个侧板组成，第一侧板1321和第二侧板1322可以垂直于第二架面13设置，第一侧板1321和第二侧板1322之间设置一定的距离以形成一个用于容纳电芯20线缆23的空间，约束第二架面13内电芯20线缆23的走线，便于装配，降低装配成本。
具体地，设置第一侧板1321具有第一弯钩1323结构和第二侧板1322具有第二弯钩1324结构，当第一侧板1321和第二侧板1322正对设置的时候，第一弯钩1323与第二弯钩1324之间的距离小于上述第一侧板1321和第二侧板1322形成的容纳槽的宽度。这样，容纳槽内设置的电芯20线缆23就被第一弯钩1323和第二弯钩1324形成的结构固定，难以脱离容纳槽，有效固定了电芯20的线缆23。
应理解地，本申请实施例中的电芯固定支架还可以设置如图7中的第一边框或者如图8中的第一边框，还可以设置如图7中的固定框或者如图8中的固定框，对于第二架面内卡槽结构的数量本申请不作限制，可以根据实际需求设置。
在本申请的另一个实施例中，还包括一种电池模组，该电池模组包括2N个电芯和如第一方面中任一项所述的电芯固定支架，所述电芯固定支架的数量为2个，2N个电芯的两端分别***两个所述电芯固定支架中。
在本实施例中，电池模组包括上述实施例中的电芯固定支架，可以参照上述实施例确定具体结构，在此不再赘述。由于在本实施例中采用了上述实施例中的电芯固定支架，因此本实施例提供的电池模组具有上述所有实施例中的全部有益效果。在实际应用中，一个电芯两端可以分别固定在两个架体中，两个架体正对设置，两个架体的第一架面相对，电芯的正极负极分别固定于第一个架体的第一架面和第二个架体的第一架面。本申请不对设置在电池模组中的电芯数量和电芯固定支架中设置的电芯固定孔数量进行限定，具体可以根据实际应用需求进行设置。
本申请还提供一种车辆，该车辆包括上述实施例中的电池模组，可以参考上述实施例确定本实施例的有益效果，在此不再进行赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本申请中，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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种电芯固定支架，其特征在于，包括：
架体，所述架体上设有2N个电芯固定孔，相邻的所述电芯固定孔间隔设置，2N个所述电芯固定孔包括N个第一电芯固定孔和N个第二电芯固定孔，所述第一电芯固定孔用于***并固定电芯正极的第一凸台，所述第二电芯固定孔用于***并固定电芯负极的第二凸台，其中，N为大于或等于1的整数；
所述架体包括朝向所述电芯的第一架面，所述第一架面设有固定框，所述固定框环绕所述第一架面的周沿设置，且所述固定框形成有多个弧形槽，所述弧形槽与所述电芯的弧度一致；
所述架体还包括与所述第一架面相反的第二架面，所述第二架面设有用于安装汇流排的第一边框，所述第一边框设于所述第一电芯固定孔的外周和/或所述第二电芯固定孔的外周；
所述第一边框包括第一子边框和第二子边框，所述第一子边框形成有第一空间，所述第一空间内设有一个第一电芯固定孔和一个第二电芯固定孔，且所述第一空间设有第一开口；所述第二子边框形成有第二空间，所述第二空间内设有一个第一电芯固定孔和一个第二电芯固定孔，且所述第二空间设有第二开口，所述第二开口朝向所述第一开口；
两个相邻的第一子边框和第二子边框之间设有卡槽结构，所述卡槽结构用于固定所述电芯的线缆；
其中，所述两个相邻的第一子边框和第二子边框中，所述第一子边框的第一开口与所述第二子边框的第二开口背对设置。
2.根据权利要求1所述的电芯固定支架，其特征在于，所述第一架面上还设有多个位于所述固定框内的限位凸起，所述限位凸起用于与相邻的所述电芯抵接。
3.根据权利要求2所述的电芯固定支架，其特征在于，所述限位凸起为包括三个相同弧面的三棱柱，所述限位凸起的三个弧面分别与三个相邻所述电芯抵接。
4.根据权利要求1所述的电芯固定支架，其特征在于，所述卡槽结构包括第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板相对设置，所述第一侧板和所述第二侧板之间的空间形成容纳槽；
所述第一侧板远离所述第二架面的一端设有第一弯钩，所述第二侧板远离所述第二架面的一端设有第二弯钩，所述第一弯钩与所述第二弯钩之间形成的缝隙的距离小于所述容纳槽的宽度。
5.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括2N个电芯和如权利要求1-4中任一项所述的电芯固定支架，所述电芯固定支架的数量为2个，2N个电芯的两端分别***两个所述电芯固定支架中。
6.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求5所述的电池模组。
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