CN209401707U - 一种无模组类铝壳电池模组的专用治具 - Google Patents

Abstract

一种无模组类铝壳电池模组的专用治具，包括定位盖，所述定位盖由盖板、立于盖板四周的围板组成，立于盖板四周的围板形成套于模组上端的长方框形定位套，盖板中部有柔性线路板定位孔，柔性线路板定位孔左右两侧的盖板上有多个汇流铝排定位孔、镍片定位孔，柔性线路板定位孔和汇流铝排定位孔之间经镍片定位孔连通，定位套内壁中部对称设有用于让位FPCB端子座的让位槽一，定位套内壁四角处分别设有用于让位铝排引出极端子座的让位槽二。柔性线路板是通过本实用新型对汇流铝排外形进行限位后，有效的避免了汇流铝排上圆形通孔与铝壳电芯极柱上圆形孔中心点不重合的难点。本实用新型提高无模组类铝壳电池模组的成组效率、合格率。

Description

一种无模组类铝壳电池模组的专用治具

技术领域

本实用新型属于铝壳电池PACK技术领域，具体涉及一种铝壳电池模组的专用治具。

背景技术

动力方形铝壳电池，主要组成部件包括:顶盖、壳体、正极板、负极板、叠片、绝缘件、安全组件等。其中存在两个安全结构：NSD针刺安全装置和OSD过充保护装置。

铝壳电池是指外壳为铝壳封装材料（通常为方形铝壳）的锂电池，具有高容量、重量轻、比能量高、安全性高、设计灵活等多种优点。方形铝壳电池容量提升相对方便，是当前通过提高单体容量来提高能量密度的重要选项；单体容量大，则***设计相对简单，电池组的串数减少，自然电池管理***BMS串数减少，这样PACK成本大幅度降低，为降本增效做贡献。

随着新能源汽车的发展，动力电池模块作为新能源汽车的动力来源，其安全可靠对整个***至关重要。随着国家政策对能量密度越来越高的要求，高能量密度电芯的开发成为趋势，对铝壳电池需求也日益增长。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服上述技术中的不足，而提供一种无模组类铝壳电池模组的专用治具，根据铝壳动力电池本身的特性来设计，结构简单，易操作，有效提高了无模组类铝壳电池模组的成组效率、合格率。

本实用新型的技术方案是：包括定位盖，所述定位盖由盖板、立于盖板四周的围板组成，立于盖板四周的围板形成套于模组上端的长方框形定位套，盖板中部沿长度方向有用于定位柔性线路板的柔性线路板定位孔，柔性线路板定位孔左右两侧的盖板上有用于定位汇流铝排的多个汇流铝排定位孔、镍片定位孔，柔性线路板定位孔和汇流铝排定位孔之间经镍片定位孔连通，定位套内壁中部对称设有用于让位FPCB端子座的让位槽一，让位槽一与柔性线路板定位孔连通，定位套内壁四角处分别设有用于让位铝排引出极端子座的让位槽二；所述汇流铝排定位孔包括与小汇流铝排相对应的小汇流铝排定位孔、与大汇流铝排相对应的大汇流铝排定位孔，小汇流铝排定位孔位于盖板对角处。

所述定位盖的材质为电木。电木板因具有绝缘、不产生静电、耐磨及耐高温等特性，成为电子产品之绝缘开关和可变电阻、机械用之模具及生产线上之治具等产品使用。电木是一种人造合成化学物质，一旦加热成型后，便凝固无法再塑造成其他东西，因具有不吸水、不导电、耐高温、强度高等特性，加上广发应用用于电器产品上。

所述定位套的高度30±1mm，定位套的高度根据铝壳电芯正、负极极柱高度而设计的，有效的把电池模组的外形卡住；定位套的厚度为13±1mm，定位套的厚度尺寸偏小会导致强度差。

所述盖板的厚度6±0.5mm，汇流铝排的厚度1.5±0.1mm；这种设计有效的把汇流铝排卡在盖板的卡槽内。

所述FPCB端子座的让位槽一长*宽尺寸为36±0.5mm*19±0.5mm、铝排引出极端子座的让位槽二长*宽尺寸为35.5±0.5mm*53.5±0.5mm。

所述柔性线路板定位孔左侧的盖板上的汇流铝排定位孔与柔性线路板定位孔右侧的盖板上的汇流铝排定位孔交错布置。

无模组类铝壳电池模组采用磷酸铁锂电芯，安全性高，无模组类铝壳电池模组中去掉模组常规设计中的载体和顶盖，节约了成本，有助于提高模组的成组效率和能量密度。每一块铝壳电芯均和隔热缓冲棉紧密接触，有效缓解电芯的膨胀效率，隔热缓冲棉双面备胶且为绝缘导热材质，将电芯的热量导出，并起到连接作用。柔性线路板替代原始的电压、温度采集线束，此设计具有过流熔断、短路保护的功能和价格低、重量轻、安装便捷、易维护等优点，同时有利于提高装配效率和模组的美观性能。端板与侧板通过冷金属过渡焊接技术焊接而成，以往的端板与侧板通过打铆钉的方式连接，有效地避免了铆钉脱落的失效风险，并节约了成本。柔性线路板主要用于采集模组的电压和温度信息，柔性线路板上的镍片与铝壳电芯间汇流铝排之间采用激光焊接的方式，既能保证电连接的可靠性，又能提高模组的成组效率和机械性能。

为提高无模组类铝壳电池模组的成组效率、合格率，设计本实用新型。柔性线路板是通过本实用新型对汇流铝排外形进行限位后，有效的避免了汇流铝排上圆形通孔与铝壳电芯极柱上圆形孔中心点不重合的难点。若汇流铝排上圆形通孔与铝壳电芯极柱上圆形孔中心点不重合，会造成电芯极柱与汇流排接触面小，导致过流能力不足，存在安全隐患。

附图说明

图1为无模组类铝壳电池模组的结构示意图；

图2为无模组类铝壳电池模组的***结构示意图；

图3为柔性线路板示意图；

图4为本实用新型的结构示意图；

图5为本实用新型的使用状态图；

图6为汇流铝排的结构示意图之一；

图7为汇流铝排的结构示意图之二；

图中，1、端板，2、侧板，3、塑料隔片，4、铝壳电芯，5、隔热缓冲棉，6、柔性线路板，7、FPCB端子座,8、铝排引出极端子座，9、M8组合长螺杆，10、汇流铝排，101、定位孔，102、定位槽，103、装配孔，11、镍片，12、治具，121、柔性线路板定位孔，122、大汇流铝排定位孔，123、让位槽一，124、让位槽二，125、盖板，126、定位套，127、镍片定位孔，21、水平条形凸包，22、三角凸包。

具体实施方式

图1、图2中，无模组类铝壳电池模组由端板1、侧板2、塑料隔片3、铝壳电芯4、隔热缓冲棉5、柔性线路板6、柔性线路板端子座7、铝排引出极端子座8、组合长螺杆9、汇流铝排10，十种规格的零部件共同组成，由9个铝壳电芯4组成电芯模块，电芯模块之间通过隔热缓冲棉5粘接，确保成组后的电芯连成一体，抗振性强。电芯模块的左右两端各放置有一个端板1，电芯小模块的前后两侧各放置有一个侧板2,端板1和侧板2之间通过冷金属过渡焊接技术焊接固定在一起。端板1上布置有多个减重孔，侧板2上下两端向内弯折形成U型槽，U型槽卡于电芯模块上，侧板2表面布置有加强凸包，加强凸包包括多条水平条形凸包21、环布于水平条形凸包四周的三角凸包22。铝壳电芯4上表面放置有柔性线路板6, 柔性线路板6一侧有7个Z字型镍片11，另一侧有6个Z字型镍片11，柔性线路板6两侧的Z字型镍片11放置于汇流铝排10上表面的凹槽内，通过激光焊接的方式把Z字型镍片11与汇流铝排10固定在一起，确保连接可靠性及安全性。FPCB端子座7安装于端板1上部中间位置的三角形卡槽内，通过FPCB端子座7下部的三角形卡柱环卡紧固定。柔性线路板6放置于柔性线路板端子座7上表面，通过卡扣的形式卡紧固定。两个铝排引出极端子座8安装于端板1的方形卡槽内，通过铝排引出极端子座8下部的方形卡柱环卡紧固定。铝排引出极端子座8的上表面镶嵌有螺母，两端汇流铝排10上开有通孔，螺栓穿过通孔后与铝排引出极端子座8上的螺母固定在一起。4个组合长螺杆9穿过端板1两侧的通孔，与电池箱体上的螺纹孔锁紧固定在一起，从而把整个模组固定于电池箱体上；电池箱内设有与单个电池模组对应的四个定位销，避免组合长螺杆9不易安装和调整等问题，有效的提高了生产效率，大大降低生产成本。

图3中，柔性线路板6两侧的镍片11包括用于采集电芯模块电压信息的电压采集镍片、用于采集电芯模块温度信息的温度采集镍片，电压采集镍片与各铝壳电芯4极柱处的汇流铝排10连接，汇流铝排10上设有用于定位电压采集镍片上台阶面的定位槽102，定位槽102对称布置于汇流铝排10前后两侧，上台阶面与定位槽102为过盈配合。柔性线路板6一侧有7个Z字型镍片11，另一侧有6个Z字型镍片11，Z字型镍片为阶梯形结构，柔性线路板6两侧的Z字型镍片11放置于汇流铝排10上表面的凹槽内，通过激光焊接的方式把Z字型镍片11与汇流铝排10固定在一起，确保连接可靠性及安全性。Z字型镍片11比较软，高度和长度尺寸易调节，有效避免Z字型镍片11与汇流铝排10上的凹槽虚焊接的现象； Z字型镍片11为了电池模组去掉塑料载体的设计，大大降低了成本，为轻量化做贡献。以1并9串无模组类铝壳电池模组为例，该规格无模组类铝壳电池模组能量密度提升1-2%，4个1并9串无模组类铝壳电池模组组成的铝壳电池能量密度提升4%-8%。

图4中，本治具包括定位盖，定位盖由盖板125、立于盖板四周的围板组成，立于盖板四周的围板形成套于模组上端的长方框形定位套126，盖板125中部沿长度方向有用于定位柔性线路板6的柔性线路板定位孔121，柔性线路板定位孔121左右两侧的盖板125上有用于定位汇流铝排10的多个汇流铝排定位孔、镍片定位孔127，柔性线路板定位孔121和汇流铝排定位孔之间经镍片定位孔127连通，长方框形定位套126内壁中部对称设有用于让位FPCB端子座7的让位槽一123，让位槽一123与柔性线路板定位孔121连通，长方框形定位套126内壁四角处分别设有用于让位铝排引出极端子座8的让位槽二124。汇流铝排定位孔包括与小汇流铝排相对应的小汇流铝排定位孔、与大汇流铝排相对应的大汇流铝排定位孔122，小汇流铝排定位孔位于盖板对角处。治具12是30mm厚的电木板通过数控铣床加工而成。无模组类铝壳电池模组的专用治具尺寸如下：9个铝壳电芯的无模组类铝壳电池模组的专用治具长*宽*高（mm）为483±1*230±1*30±1；10个铝壳电芯的无模组类铝壳电池模组的专用治具长*宽*高（mm）为528.5±1*230±1*30±1；13个铝壳电芯的成组的专用治具长*宽*高（mm）为665±1*230±1*30±1。

图5、6、7中，柔性线路板6是通过治具12对汇流铝排10外形进行限位后，有效的避免了汇流铝排10上圆形通孔与铝壳电芯4极柱上圆形孔中心点不重合的难点。若汇流铝排10上定位孔101与铝壳电芯4极柱上圆形孔中心点不重合，会造成电芯极柱与汇流排接触面小，导致过流能力不足，存在安全隐患。汇流铝排10包括用于与铝排引出极端子座8配合的小汇流铝排、大汇流铝排。大汇流铝排中部设有沉筋，增加强度，大汇流铝排沿沉筋左右对称，大汇流铝排的左半部、右半部分别设有一定位孔101。小汇流铝排端部弯折形成台阶部，台阶部上设有与铝排引出极端子座8配合装配的装配孔103，小汇流铝排经装于装配孔处的内六角螺栓装于铝排引出极端子座8上，小汇流铝排上设一个定位孔101。汇流铝排10上设有用于定位电压采集镍片上台阶面的定位槽102。柔性线路板6两侧向外延伸的定位爪与镍片11下台阶面一一对应连接。

无模组类铝壳电池模组组装时，9个铝壳电芯4通过隔热缓冲棉5粘连在一起形成电芯模块，两个塑料隔片3分别贴在端板1上，再把两个端板1放置在电芯小模块左右两端；在电芯小模块的前后两侧分别放置一个侧板2 ，用设备和工装挤压端板1，使模组整体长度达到要求的长度，再用冷金属焊接技术把端板1与侧板2焊接在一起；把FPCB端子座7与铝排引出极端子座8分别放在端板1上部对应的凹槽内；通过治具12把各汇流铝排10、柔性线路板6定位放置在电芯模块上方，柔性线路板6上的Z字型镍片11放置在汇流铝排10上表面的凹槽内，用设备工装把汇流铝排10、柔性线路板6和铝壳电芯压紧，再通过激光焊接的方式把汇流铝排10与柔性线路板6焊接在一起，通过工装12把汇流铝排10与铝壳电芯4定位焊接在一起。

Claims (6)

1.一种无模组类铝壳电池模组的专用治具，其特征在于：包括定位盖，所述定位盖由盖板（125）、立于盖板四周的围板组成，立于盖板四周的围板形成套于模组上端的长方框形定位套（126），盖板（125）中部沿长度方向有用于定位柔性线路板（6）的柔性线路板定位孔（121），柔性线路板定位孔（121）左右两侧的盖板（125）上有用于定位汇流铝排（10）的多个汇流铝排定位孔、镍片定位孔（127），柔性线路板定位孔（121）和汇流铝排定位孔之间经镍片定位孔（127）连通，定位套（126）内壁中部对称设有用于让位FPCB端子座（7）的让位槽一（123），让位槽一（123）与柔性线路板定位孔（121）连通，定位套（126）内壁四角处分别设有用于让位铝排引出极端子座（8）的让位槽二（124）；所述汇流铝排定位孔包括与小汇流铝排相对应的小汇流铝排定位孔、与大汇流铝排相对应的大汇流铝排定位孔（122），小汇流铝排定位孔位于盖板对角处。

2.根据权利要求1所述的无模组类铝壳电池模组的专用治具，其特征在于：所述定位盖的材质为电木。

3.根据权利要求1所述的无模组类铝壳电池模组的专用治具，其特征在于：所述定位套（126）的高度30±1mm；定位套的厚度为13±1mm。

4.根据权利要求1所述的无模组类铝壳电池模组的专用治具，其特征在于：所述盖板（125）的厚度6±0.5mm，汇流铝排（10）的厚度1.5±0.1mm；这种设计有效的把汇流铝排卡在盖板的卡槽内。

5.根据权利要求1所述的无模组类铝壳电池模组的专用治具，其特征在于：所述让位槽一（123）长*宽尺寸为36±0.5mm*19±0.5mm、让位槽二（124）长*宽尺寸为35.5±0.5mm*53.5±0.5mm。

6.根据权利要求1所述的无模组类铝壳电池模组的专用治具，其特征在于：所述柔性线路板定位孔（121）左侧的盖板（125）上的汇流铝排定位孔与柔性线路板定位孔（121）右侧的盖板（125）上的汇流铝排定位孔交错布置。