CN215342872U - 一种动力电池模组的集成fpc组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种动力电池模组的集成FPC组件，所述动力电池模组具有多个电芯，多个所述电芯排横向放置成两排，使得电芯的膨胀方向与所述动力电池模组的宽度方向一致，所述集成FPC组件包括从上到下依次叠置并层压在一起的上层绝缘膜、FPC采集线、多个汇流排和下层绝缘膜。本发明中，FPC采集线、温度传感器、汇流排高度一体化，装配时自动化程度高、精度好；并且采用绝缘膜替代注塑隔离板，使组件更加轻薄，可以有效提升电池能量密度。

Description

一种动力电池模组的集成FPC组件

技术领域

本实用新型属于动力电池技术领域，具体地涉及一种动力电池模组的集成FPC组件。

背景技术

随着新能源动力电池能量密度的增加及BMS***的技术发展功能日渐增多的需要，为确保动力电池的安全性，对动力电池模组进行电压、温度采集监控。由于FPC的轻量化、小型化、一体化、安全性的优点，FPC采集线的应用日渐增多。

现有FPC采集线均放置于注塑隔离板上，这种方式形成的组件厚且重，并且存在隔离板注塑模具开发周期长、成本高和隔离板材料平整度控制难度高等缺点。

发明内容

本实用新型旨在提供一种动力电池模组的集成FPC组件及制作方法，以解决上述问题。为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：

根据本实用新型的一方面，提供了一种动力电池模组的集成FPC组件，其中，所述动力电池模组具有多个电芯，多个所述电芯排横向放置成两排，使得电芯的膨胀方向与所述动力电池模组的宽度方向一致，所述集成FPC组件包括从上到下依次叠置并层压在一起的上层绝缘膜、FPC采集线、多个汇流排和下层绝缘膜，其中，所述FPC采集线集成有连接器、电压采集端和温度传感器，所述电压采集端与所述汇流排焊接，以采集所述电芯的电压，所述温度传感器用于检测所述电芯的温度，所述汇流排用于将多个电芯串联在一起，具有电极焊接区和位于所述电极焊接区之间的凸起，所述电极焊接区用于与所述电芯的电极焊接，所述上层绝缘膜和所述下层绝缘膜具有对应于电芯、FPC采集线和汇流排的期望裸露部位的开窗。

进一步地，所述集成FPC组件还包括中间绝缘膜，所述中间绝缘膜在所述FPC采集线和所述汇流排之间，所述中间绝缘膜的形状尺寸与所述FPC采集线的主体的形状尺寸基本一致。

进一步地，所述上层绝缘膜和所述下层绝缘膜的内表面涂覆有热固型饱和树脂胶，以及所述中间绝缘膜双面涂覆有热固型饱和树脂胶。

进一步地，所述热固型饱和树脂胶的厚度为30～50微米。

进一步地，所述上层绝缘膜和所述下层绝缘膜采用0.07～0.25mm厚的PET绝缘材料。

进一步地，多个所述电芯采用Z字型串联，所述汇流排包括斜向汇流排和水平汇流排，其中，所述斜向汇流排用于串联所述动力电池模组的宽度方向上的两个相邻电芯，并且所述水平汇流排用于串联所述动力电池模组的长度方向上的两个相邻电芯。

进一步地，在所述斜向汇流排中，两个所述凸起之间设有多个槽孔，使所述斜向汇流排跟随所述电芯膨胀产生形变。

进一步地，所述斜向汇流排上设有电芯防爆阀避让位。

进一步地，所述斜向汇流排和所述水平汇流排由1060-O态铝制成。

本实用新型采用上述技术方案，具有的有益效果是：

1)FPC采集线、温度传感器、汇流排高度一体化，装配时自动化程度高、精度好。

2)采用绝缘膜替代注塑隔离板，使组件更加轻薄，可以有效提升电池能量密度。

3)组件加工成本更低，特别是长模组，尤其显著。

4)组件平整度高，避免了注塑件的形变翘曲等导致安装组件困难。

5)取消隔离板注塑模具，降低模具成本、缩短开发周期。

附图说明

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

图1是一种动力电池模组的电芯布置示意图；

图2是本实用新型的应用于图1所示的动力电池模组的集成FPC组件的分解示意图；

图3是图2所示的动力电池模组的集成FPC组件的上层绝缘膜的俯视图；

图4是图2所示的动力电池模组的集成FPC组件的FPC采集线的俯视图；

图5是图2所示的动力电池模组的集成FPC组件的中间绝缘膜的俯视图；

图6是图2所示的动力电池模组的集成FPC组件的汇流排布置示意图；

图7是图2所示的动力电池模组的集成FPC组件的下层绝缘膜的俯视图；

图8是采用图2所示的动力电池模组的集成FPC组件的串联连接的动力电池模组的等效电路图；

图9是用于制作图2所示的动力电池模组的集成FPC组件的治具上模的立体示意图；

图10是用于制作图2所示的动力电池模组的集成FPC组件的治具下模的立体示意图；

图11是图2所示的动力电池模组的集成FPC组件的叠层压合示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

参照图1-7，描述一种动力电池模组100的集成FPC组件1。如图1所示，动力电池模组具有多个电芯101，这里以6个电芯101为例进行说明。6个电芯101横向放置成两排，使得电芯1的膨胀方向与动力电池模组100的宽度方向一致，如图1的箭头所示。由于电芯膨胀方向上只有两个电芯1，因此，电芯膨胀导致的电池模组形变较小，电池模组形变可控，大大提高了电池模组的安全系数。集成FPC组件1可包括从上到下依次叠置并层压在一起的上层绝缘膜11、FPC采集线12、中间绝缘膜13、多个汇流排14和下层绝缘膜15。下面分别对上层绝缘膜11、FPC采集线12、中间绝缘膜13、多个汇流排14和下层绝缘膜15的结构进行说明。

上层绝缘膜11和下层绝缘膜15的长宽尺寸与动力电池模组100的长度尺寸基本一致，中间绝缘膜13的形状尺寸与FPC采集线的形状尺寸基本一致。上层绝缘膜11在FPC采集线12上方，中间绝缘膜13在FPC采集线12和汇流排14之间，以及下层绝缘膜15在汇流排14与电芯101之间，以将电芯101、FPC采集线12和汇流排14绝缘开，避免其之间发生短路现象。在FPC采集线12本身绝缘强度满足要求的情况下，可以取消掉中间绝缘膜13。绝缘膜11、13和15优选地采用0.07～0.25mm厚PET绝缘材料，也可根据耐温环境及绝缘强度要求采用PEN、PI等绝缘材料。优选地，上层绝缘膜11和下层绝缘膜15的内表面可涂覆有热固型饱和树脂胶，以及中间绝缘膜13可双面涂覆有热固型饱和树脂胶，以利于压合填充。热固型饱和树脂胶的厚度优选为30～50um。

上层绝缘膜11和下层绝缘膜15具有对应于电芯101、FPC采集线12和汇流排13的期望裸露部位的开窗。具体地，上层绝缘膜11和下层绝缘膜15在对应于汇流排与电芯焊接区设计有开窗111和151，以方便组合后进行激光焊接；在对应于电芯防爆阀区1011设计有开窗112和152，以利于电芯101异常时快速排气，并避免排气对绝缘膜11和15产生冲击；在对应于汇流排凸起区设计有开窗113和153，以利于绝缘膜压合，同时可以确保电池模组中汇流排快速散热。此外。上层绝缘膜11还在对应于FPC采集线12的电压采集端121与汇流排14焊接区设计有开窗114，组合后可以进行激光焊接，使FPC采集线12与汇流排14导通。

上层绝缘膜11、下层绝缘膜15及中间绝缘膜13设计有定位孔115、154和131，以供压合治具销钉23(参见图10)进行定位组合，确保组合对位精度。

FPC采集线12集成有连接器121、电压采集端122和温度传感器123。其中，连接器121用于连接动力电池模组的BMS***(未示出)，电压采集端122与汇流排14焊接，以采集电芯101的电压。温度传感器123用于检测电芯101的温度。温度传感器123可以采用NTC或PTC热敏电阻，通过阻值变化监测电芯的温度。

汇流排14用于将多个电芯101串联在一起，在本实施例中，多个电芯101采用Z字型串联，其等效电路如图8所示。采用“Z”字型串联，使相邻两个电芯101之间的压差较小，降低异常情况下导致的大电流及热失控风险。汇流排14优选地为1～3mm的铝排，其中，串联汇流排141和142优选地为1060-O态铝制成；总正负输出电极143和144优选地由1060－H态铝制成，也可根据电流大小选用铜排。

串联汇流排可包括斜向汇流排141和水平汇流排142，其中，斜向汇流排141用于串联动力电池模组100的宽度方向上的两个相邻电芯101，并且水平汇流排142用于串联动力电池模组100的长度方向上的两个相邻电芯101。斜向汇流排141和水平汇流排142均可包括两个电极焊接区1411、1421和位于两个所述电极焊接区之间的两个凸起1412、1422。其中，电极焊接区1411、1421呈圆形，用于与电芯的电极焊接。凸起1412、1422呈圆弧形，当充放电过程电芯膨胀时，凸起1412、1422可以跟随电芯膨胀应力拉伸和形变，避免电极焊接区产生应力集中而导致脱焊。斜向汇流排141的两个凸起1412平行布置，而水平汇流排142的两个凸起1422呈八字形布置。此外，斜向汇流排141在两个凸起1412之间还设有多个开槽1413，开槽1413的作用与凸起1412的作用一样。

优选地，斜向汇流排141在对应于防爆阀1011区域设计避让位1414，以利于电芯异常防爆阀快速排气，并避免排气对汇流排产生冲击。

参照图9-11，描述一种如上所述的动力电池模组的集成FPC组件1的制作方法，其可包括以下步骤：

1、制备上层绝缘膜11、中间层绝缘膜13和下层绝缘膜15，具体地，在上层绝缘膜11和下层绝缘膜12的相应位置上开窗和钻定位孔并在其内表面上涂覆热固型饱和树脂胶，在中间层绝缘膜13上钻定位孔并在上下表面上涂覆热固型饱和树脂胶。这里指出，在FPC采集线12本身绝缘强度满足要求的情况下，可以取消掉中间绝缘膜13。

2、制备压合治具，压合治具可包括上模21和下模22，其中，上下模21和22可以采用5～25mm厚的铝材或FR4等耐高温材料制作。如图9所示，上模21的内表面(下表面)采用精雕机，在汇流排凸起位置对应区211进行雕铣下沉，下沉深度与汇流凸起1412、1422高度一致，并在汇流排14、FPC采集线12、绝缘膜11、13、15的定位孔位置设置有销钉定位孔212，确保压合治具上下模的组合精度。同样地，如图10所示，下模22的内表面(上表面)采用精雕机，在汇流排对应区221进行雕铣下沉，下沉深度与汇流排14(即，141-144)厚度一致，并在汇流排14、FPC采集线12、绝缘膜11、13、15的定位孔位置设置有销钉23。

如图11所示，上下模21和22放置硅胶垫24等缓冲附型材料，用于层压填充附型，确保受压材料压合紧密、受力均匀。缓冲附型材料优选厚度为1.5～3.0mm的硅胶，硅胶24设置销钉定位孔。进一步在硅胶24上放置有玻璃纤维布25，玻璃纤维布涂覆有铁弗龙层，确保压合后受压产品与治具顺利分离，并在玻璃纤维布设置销钉定位孔。

3、组装，将定位销钉装配到下模22上，接着将下层绝缘膜15、汇流排14、中间层绝缘膜13、FPC采集线12和上层绝缘膜11通过定位销钉从下到上依次叠置在下模22上，最后盖上上模21，如图11所示。

4、层压，将组装好的压合治具放入层压机进行压合，其中，层压温度为160～180℃，时间为600～1200秒，压力为5～20kg/cm2。

5、激光焊接，将电压采集端121与汇流排14进行激光焊接，实现组件电气导通，制得所需动力电池模组的集成FPC组件。

整个制作过程非常简单方便，FPC采集线、温度传感器、汇流排高度一体化，装配时自动化程度高、精度好；并且采用绝缘膜替代注塑隔离板，一方面使组件更加轻薄，可以有效提升电池能量密度；另一方面取消了隔离板注塑模具，降低模具成本、缩短开发周期。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种动力电池模组的集成FPC组件，其特征在于，所述动力电池模组具有多个电芯，多个所述电芯横向放置成两排，使得电芯的膨胀方向与所述动力电池模组的宽度方向一致，所述集成FPC组件包括从上到下依次叠置并层压在一起的上层绝缘膜、FPC采集线、多个汇流排和下层绝缘膜，其中，所述FPC采集线集成有连接器、电压采集端和温度传感器，所述电压采集端与所述汇流排焊接，以采集所述电芯的电压，所述温度传感器用于检测所述电芯的温度，所述汇流排用于将多个电芯串联在一起，具有电极焊接区和位于所述电极焊接区之间的凸起，所述电极焊接区用于与所述电芯的电极焊接，所述上层绝缘膜和所述下层绝缘膜具有对应于电芯、FPC采集线和汇流排的期望裸露部位的开窗。

2.如权利要求1所述的动力电池模组的集成FPC组件，其特征在于，所述集成FPC组件还包括中间绝缘膜，所述中间绝缘膜在所述FPC采集线和所述汇流排之间，所述中间绝缘膜的形状尺寸与所述FPC采集线的主体的形状尺寸基本一致。

3.如权利要求2所述的动力电池模组的集成FPC组件，其特征在于，所述上层绝缘膜和所述下层绝缘膜的内表面涂覆有热固型饱和树脂胶，以及所述中间绝缘膜双面涂覆有热固型饱和树脂胶。

4.如权利要求3所述的动力电池模组的集成FPC组件，其特征在于，所述热固型饱和树脂胶的厚度为30～50微米。

5.如权利要求2所述的动力电池模组的集成FPC组件，其特征在于，所述上层绝缘膜和所述下层绝缘膜采用0.07～0.25mm厚的PET绝缘材料。

6.如权利要求1所述的动力电池模组的集成FPC组件，其特征在于，多个所述电芯采用Z字型串联，所述汇流排包括斜向汇流排和水平汇流排，其中，所述斜向汇流排用于串联所述动力电池模组的宽度方向上的两个相邻电芯，并且所述水平汇流排用于串联所述动力电池模组的长度方向上的两个相邻电芯。

7.如权利要求6所述的动力电池模组的集成FPC组件，其特征在于，在所述斜向汇流排中，两个所述凸起之间设有多个槽孔，使所述斜向汇流排跟随所述电芯膨胀产生形变。

8.如权利要求6所述的动力电池模组的集成FPC组件，其特征在于，所述斜向汇流排上设有电芯防爆阀避让位。

9.如权利要求6所述的动力电池模组的集成FPC组件，其特征在于，所述斜向汇流排和所述水平汇流排由1060-O态铝制成。

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