CN102280602A - 动力电池模块排列连接组装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明的动力电池模块排列连接组装结构包括壳体、置于壳体内的多个电池单体、串并联电池单体的连接片、正极连接片、负极连接片、定位板，左、右两个定位板的内侧有电池头部圆形定位帽，圆形定位帽的中间有散热孔；四个圆形定位帽为一个模组，N个模组一字排列为一组，共M组，两组之间交错互补排列；左、右两个定位板的外侧对应圆形定位帽的位置有与连接片匹配的限位槽；左、右两个定位板内侧相同镜像对称；电池单体两端对应在左右两个定位板内侧的圆形定位帽内被夹紧；工字型连接片既将两排中一对两个极性相同的电池单体并联，又将相邻的极性不同的两对电池单体串联；两端的电池单体通过长形连接片串并联，通过正负极连接片引出正负极；左、右两个定位板通过周边的围边与壳体连接。

Description

动力电池模块排列连接组装结构
技术领域
本发明涉及一种动力电池模块排列连接组装结构，尤其是用于电动汽车等各个领域的一种圆柱形电池模块的单体间的排列、连接方式和组装结构。
背景技术
动力电池是电动汽车中的关键部件，其性能的优劣将直接影响到整车性能的好坏。作为电动汽车的主要动力来源，电池模块的设计需要考虑很多因素，既要保证电池模块性能满足整车的要求，同时也要保证电池模块具有足够的安全性和可靠性。现有技术提供的电池模块，为了达到更高的能量密度和功率密度，大多通过单体间串联或并联构成高电压、大容量的电池模块来提高输出电压和电流，以满足电动汽车的动力要求。同时，汽车在移动行驶的情况下，动力电池模块的各个电池单体、连接部件及各种检测用传感器应具有良好的抗震性和稳定性，确保在运行环境中维持电池模块的性能稳定。并且，汽车运行的地域、季节等环境有很大变化，对电池模块壳体的绝缘性、密封性以及单体间连接部件的导通性都有很高要求，还要考虑外部挤压等外应力及内部膨胀率差异引起的内应力。特别由于部件间的震动摩擦导致的连接部件损坏或者绝缘系统破坏会引起电池模块的开路甚至短路造成发热起火，这些安全问题更是电池模块结构设计的关键问题。
目前，随着电动汽车的迅速发展，动力电池的结构设计不断更新。动力电池模块包括多个单体电池的排列组合方式、电连接方式和散热结构设计等多方面的技术问题。目前电池模块化的设计既要考虑排列方式利于通风散热，又紧凑方便连接，并达到电池模块高能量密度、高功率密度的目的；同时要考虑电池模块具有良好的抗震性、稳定性、安全性、可靠性和易制造性及低成本。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种动力电池模块排列连接组装结构，使该连接方式及结构既利于通风散热，又紧凑方便，具有高性能及良好的抗震性、稳定性、安全性、可靠性和易制造性。
本发明的技术方案：本发明的动力电池模块排列连接组装结构包括壳体、置于壳体内的多个电池单体、串并联电池单体的连接片、正极连接片、负极连接片、定位板，其定位板包括左、右两个定位板，左、右两个定位板的内侧有与所有排列的电池头部对应的圆形定位帽，圆形定位帽的中间有电极露出的孔；圆形定位帽每四个彼此相切为一个模组，排列原则是四个圆形定位帽的圆心连线构成正方形，N个模组一字排列为一组，共M组，两组之间交错互补排列；左、右两个定位板的外侧对应圆形定位帽的位置有与连接片匹配的限位槽，限位槽与圆形定位帽共在同一个底板上，每组两排限位槽之间有隔离凸台，左、右两个定位板的周边有与壳体匹配的围边；左、右两个定位板内侧相同镜像对称；电池单体两端对应在左右两个定位板内侧的圆形定位帽内被夹紧；电池单体每两排为一组，一组中有N对电池单体，共M组，组与组交错互补放置；一组中每对的两个电池单体极性相同，相邻对的电池单体极性不同，一个工字型连接片连接相邻两对电池单体；一个工字型连接片既将两排中一对两个极性相同的电池单体并联，又将相邻的极性不同的两对电池单体串联；左、右两个定位板上的限位槽的位置错开一对电池单体，左、右两个定位板上的工字型连接片的连接错开一对电池单体，这样，左、右两侧的工字型连接片将中间每对电池单体并联后，又将各对之间串联；两端的电池单体通过长形连接片串并联，通过正负极连接片引出正负极；左、右两个定位板通过周边的围边与壳体连接。
所述的隔离凸台上有凸销，工字型连接片的对应位置有定位孔与凸销匹配。
所述的工字型连接片的中间部位有与隔离凸台匹配的弓形弯折。
所述的圆形定位帽的壁厚为1～2mm。
所述的左、右定位板的上部有电压和温度采样线的出线孔。
所述的左定位板的上部一端有正极连接片和负极连接片引出槽。
所述的圆柱形电池为48个，分四排两组布置，每组12对电池单体。
所述的动力电池组的壳体是铝合金材料，壳体包括上盖板、下盖板、左右侧盖板和两端端板；两端端板与上盖板、下盖板为整体结构，是阶梯直角折板，两端端板上有通风口。
所述左、右两个定位板周边的围边上分布有与壳体连接的螺孔。
本发明的优点：每两节电池单体先并联，形成更高容量的最小单元；最小单元间再串联，以满足对动力电池电压、功率等的要求。上下盖板及端板的通风口结合电池单体交错放置以及电池模块内的风道，形成良好的风冷散热结构，并通过了仿真模拟的计算验证，使电池单体达到最均匀的散热方式。模块通过侧定位板固定电池单体及连接片的位置，提高了电池模块的抗震性和稳定性，最后通过动力电池模块铝合金材料的壳体保护，使电池模块能够耐挤压及抗干扰。电池模块的左、右定位板为树脂材料，除了起到支撑作用外，更主要的是固定电池单体和连接片的位置，以防在使用过程中错位或损坏。隔离凸台使得连接片中间部位与电池单体之间隔离，达到绝缘效果。隔离凸台上的凸销穿入连接片的定位孔，使连接片定位，更加保障了电池模块的抗震性和稳定性。
附图说明
图1为本发明的一种实施例总体结构立体分解图。
图2为左、右两个定位板的内侧结构示意图。
图3为左定位板的外侧结构示意图。
图4为右定位板的外侧结构示意图。
图5为串并联单体电池的工字型连接片。
图6为长条形连接片。
图7为左侧电连接原理示意图。
图8为右侧电连接原理示意图。
图9为构成上盖板和端板示意图。
图10为构成下盖板和端板示意图。
图11为本发明的一种实施例左侧无盖板时电池模块总装结构示意图。
图12为本发明的一种实施例右侧无盖板时电池模块总装结构示意图。
图13为所述实施例外部立体图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做详细说明。
图1为本发明的一种实施例总体结构立体分解图：本发明的动力电池模块排列连接组装结构包括置于壳体1内的多个电池单体5、串并联电池单体的连接片、正极连接片、负极连接片、定位板。
动力电池组的壳体1是铝合金材料，壳体包括上盖板1a、下盖板1b、两端端板和左右侧盖板1c、1d。
在制作时，上下盖板和两端端板一起下料，上下盖板两端各带一部分两端的端板。两端端板与上盖板、下盖板为整体结构，是阶梯直角折板，因此只有上盖板1a和下盖板1b。
如图9：上盖板1a包括两端端板的一部分，上盖板1a有连接围边1a1，围边1a1上有定位板连接孔1a2和上下盖板连接孔1a3，端板上有通风口1a4。
如图10：下盖板1b包括两端端板的一部分，下盖板1b上有连接围边1b1，围边1b1上有定位板连接孔1b2和上下盖板连接孔1b3，端板上有通风口1b4。
如图2、图3、图4：定位板包括左、右两个定位板2、3，左、右两个定位板2、3的内侧有与所有排列的电池头部对应的圆形定位帽2a、3a，圆形定位帽2a、3a的中间有电极露出的孔2b、3b，有利于散热及焊接；每四个圆形定位帽2a、3a彼此相切为一个模组，排列原则是四个的圆心连线构成正方形，N个模组一字排列为一组，共M组，两组之间交错互补排列；左、右两个定位板内侧相同镜像对称。圆形定位帽2a、3a的壁厚为1～2mm。
左、右两个定位板2、3的外侧对应定位帽2a、3a的位置有与连接片匹配的限位槽2c、3c，限位槽2c、3c与圆形定位帽2a、3a共在同一个底板上，每组两排限位槽之间有隔离凸台2d、3d，左、右两个定位板2、3的周边有与壳体匹配的围边2e、3e；围边2e、3e上分布有与壳体连接的螺孔2f、3f。左定位板2的上部一端有正极连接片和负极连接片引出槽2h。左、右定位板2、3的上部有电压和温度采样线的出线孔2i、3i，方便采样线束走线。
隔离凸台2d、3d上有凸销2g、3g。
图5为串并联单体电池的工字型连接片：工字型连接片4的四个脚分别与四个单体电池的电极连接，四个脚上有散热孔4c，在连接片与电池单体正负极焊接时达到散热效果。
工字型连接片4的中间部位有与隔离凸台2d、3d匹配的弓形弯折4a；弓形弯折4a上有定位孔4b，使用时，隔离凸台2d、3d上的凸销2g、3g穿入定位孔4b，使连接片4定位。隔离凸台2d、3d使得连接片中间部位与电池单体之间隔离，达到绝缘效果。工字型连接片4中部有固定电压采样线的采样点4d，电压采样线通过焊接固定在该点并进行电压采样。
图6为长条形连接片：长条形连接片6上同样有定位孔6a，定位孔6a与定位板外侧的定位凸台对应，达到固定连接片的作用。长条形连接片6用来串并联动力电池模块两端的单体电池，其形状也适应于两端的单体电池位置而变化。长条形连接片6与电池单体焊接的部位中间有散热孔6b，在连接片与电池单体正负极焊接时达到散热效果。
如图11、图12、图7、图8：
电池单体两端对应在左、右两个定位板内侧的圆形定位帽内被夹紧；电池单体每两排为一组，一组中有N对电池单体，共M组，组与组交错互补放置；一组中每对的两个电池单体5极性相同，相邻对的电池单体极性不同，一个工字型连接片4连接相邻两对电池单体；一个工字型连接片4既将两排中一对两个极性相同的电池单体并联，又将相邻的极性不同的两对电池单体串联；左定位板2上的限位槽2c与右定位板3上的限位槽3c的位置错开一对电池单体，左、右两个定位板2、3上的工字型连接片4的连接错开一对电池单体，这样，左、右两侧的工字型连接片4将中间每对电池单体并联后，又将各对之间串联；两端的电池单体通过长形连接片6串并联；左、右两个定位板2、3通过周边的围边与壳体1连接。左定位板2的上部一端引出正极连接片7和负极连接片8。
图13为所述实施例外部立体图：即图11、图12连接上左右侧盖板1c、1d后的完整动力电池模块。本实施方式的电池模块由48节圆柱形磷酸铁锂二次电池5构成。本发明每两节电池为一个并联最小结构，12个最小结构为一排，共两排；两排之间交错互补排列，形成上下两排结构上的错层，更利于电池模块内部紊流的形成，利于热交换，散热效果更佳。左、右两个定位板2、3将48各电池单体固定夹紧，连接片嵌在定位板外侧的限位槽内。定位板上部有电压和温度采样线的出线孔。上下盖板通过端板上的螺孔紧固为一体，端板中部有定位销，用来在装配时定位。定位板的围边与上下盖板连接。再将左右侧盖板与上下盖板连接。电池模块的壳体为铝合金材料，定位板为树脂材料。
进、出风口处于电池模块的对角位置，在电池模块内部的电池单体间达到更加均匀的散热效果。
定位板的内侧的定位帽构成对电池单体的正负极圆周面方向进行夹持，是电池模块中单体的位置相对稳定，有效保障了电池的供电，防止由于震动等因素造成电池单体的位移和脱落。定位帽壁厚1-2mm，电池单体间有2-4mm的空隙，便于通风散热，提高电池模块内部的安全性。同时通过定位板及外侧盖板的支撑，电池模块的耐挤压性也有所增加。
上述仅是本发明的一种实施例，只要单体电池的个数是2的倍数，N个最小结构为一排，共M排均可以依照上述原则组合，均属于本发明的保护范围。
本发明尤其适用于通用型号的26650电池单体，即直径26mm，长度65mm的锂离子电池单体。对于其他型号的电池单体，如只需修改发明方案的尺寸设计，也在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种动力电池模块排列连接组装结构，包括壳体、置于壳体内的多个电池单体、串并联电池单体的连接片、正极连接片、负极连接片、定位板，其特征在于：定位板包括左、右两个定位板(2、3)，左、右两个定位板(2、3)的内侧有与所有排列的电池头部对应的圆形定位帽(2a、3a)，圆形定位帽(2a、3a)的中间有电极露出的孔(2b、3b)；每四个圆形定位帽(2a、3a)彼此相切为一个模组，排列原则是四个的圆心连线构成正方形，N个模组一字排列为一组，共M组，两组之间交错互补排列；左、右两个定位板(2、3)的外侧对应圆形定位帽(2a、3a)的位置有与连接片匹配的限位槽(2c、3c)，限位槽(2c、3c)与圆形定位帽(2a、3a)共在同一个底板上，每组两排限位槽(2c、3c)之间有隔离凸台(2d、3d)，左、右两个定位板(2、3)的周边有与壳体匹配的围边(2e、3e)；左、右两个定位板内侧相同镜像对称；电池单体两端对应在左、右两个定位板内侧的圆形定位帽内被夹紧；电池单体每两排为一组，一组中有N对电池单体，共M组，组与组交错互补放置；一组中每对的两个电池单体(5)极性相同，相邻对的电池单体极性不同，一个工字型连接片(4)连接相邻两对电池单体；一个工字型连接片(4)既将两排中一对两个极性相同的电池单体并联，又将相邻的极性不同的两对电池单体串联；左、右两个定位板(2、3)上的限位槽(2c、3c)的位置错开一对电池单体，左、右两个定位板(2、3)上的工字型连接片(4)的连接错开一对电池单体，这样，左、右两侧的工字型连接片(4)将中间每对电池单体并联后，又将各对之间串联；两端的电池单体通过长形连接片串并联，通过正负极连接片引出正负极；左、右两个定位板(2、3)通过周边的围边(2e、3e)与壳体(1)连接。
2.根据权利要求1所述的动力电池模块排列连接组装结构，其特征在于：所述的隔离凸台(2d、3d)上有凸销(2g、3g)，工字型连接片(4)的对应位置有定位孔(4b)与凸销(2g、3g)匹配。
3.根据权利要求1或2所述的动力电池模块排列连接组装结构，其特征在于：所述的工字型连接片(4)的中间部位有与隔离凸台(2d、3d)匹配的弓形弯折(4a)。
4.根据权利要求1或2所述的动力电池模块排列连接组装结构，其特征在于：所述的圆形定位帽(2a、3a)的壁厚为1～2mm。
5.根据权利要求1或2所述的动力电池模块排列连接组装结构，其特征在于：左、右定位板(2、3)的上部有电压和温度采样线的出线孔(2i、3i)。
6.根据权利要求1或2所述的动力电池模块排列连接组装结构，其特征在于：左定位板(2)的上部一端有正极连接片和负极连接片引出槽(2h)。
7.根据权利要求1或2所述的动力电池组排列连接方式及组装结构，其特征在于：圆柱形电池为48个，分四排两组布置，每组12对电池单体。
8.根据权利要求1或2所述的动力电池模块排列连接组装结构，其特征在于：动力电池组的壳体是铝合金材料，壳体包括上盖板、下盖板、左右侧盖板和两端端板；两端端板与上盖板、下盖板为整体结构，是阶梯直角折板，两端端板上有通风口。
9.根据权利要求3所述的动力电池模块排列连接组装结构，其特征在于：动力电池组的壳体是铝合金材料，壳体包括上盖板、下盖板、左右侧盖板和两端端板；两端端板与上盖板、下盖板为整体结构，是阶梯直角折板，两端端板上有通风口。
10.根据权利要求1或2所述的动力电池模块排列连接组装结构，其特征在于：所述左、右两个定位板(2、3)周边的围边(2e、3e)上分布有与壳体连接的螺孔(2f、3f)。
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