CN102903881A - 一种用于电池模块之间的连接件及电池系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于电池模块之间的连接件，包括分别与相邻电池模块的输出端电连接的第一连接片和第二连接片、夹紧结构、及支撑架；所述第一连接片和第二连接片电连接，所述电连接部分由所述夹紧结构所夹持；所述夹紧结构固定在所述支撑架上，用以支撑第一连接片和第二连接片的电连接部分。支撑架可以减小连接处所受到的冲击力，避免电池模组之间的连接件震断，提高抗冲击性和连接可靠性；另外，本发明还在所述第一连接片和第二连接片的电连接部分罩设有绝缘罩，绝缘罩将第一连接片和第二连接片的电连接部分与外界环境隔离，避免电池短路的风险，提高电池安全性。
Description
技术领域
本发明属于连接件领域，尤其涉及一种用于电池模块之间的连接件及电池系统。
背景技术
在车载动力电池的实际应用中，为了满足动力输出需求，通常需要将多个电池模块通过连接件进行串、并联使用，电池模块由多个单体电池串、并联形成。各电池模块之间的可靠性连接直接影响着车载动力电池的可靠性和安全性。现有的电池模块之间的连接，主要是通过铜线或者铜片等低电阻金属作为中介，通过螺钉固定连接。但车辆在行驶过程中不同频率的振动会导致螺钉松动，甚至脱落，导致电池无法给车辆供电。螺钉脱落后，铜线或铜片在电池内随意摆动，容易产生短路的风险。目前有的螺钉增加了防松结构，虽然可以保证在一段时间内螺钉不出现松动，但由于铜线或铜片自身重量较重且无固定结构，在长期的振动下，铜线或铜片对螺钉产生向外的拉力，最终仍然会将螺钉拉扯松动或拉脱，导致出现断路。
本发明的申请人申请的专利ZL200720196395.2，公开了一种电池模块连接件，包括两侧分别与相邻电池模块的电极端子相连接的金属片，以及在所述两侧金属片中间设有至少一层拱桥形金属箔。申请人进一步研究发现，该专利所述的电池模块连接件虽然设有至少一层拱桥形金属箔来缓冲电池模块连接处所受到的冲击力，但也容易出现在遇到大的冲击力时被震断的危险。而且，该专利的相邻电池模组共用一个连接件，连接件的两侧需分别与相邻电池模块的电极端子连接，降低了电池模组的可装配性。
发明内容
本发明为解决现有电池模块之间连接可靠性低、可装配性差的技术问题，提供一种连接牢固，可靠性高且易于装配的用于电池模组之间的连接件。
为达到上述目的，本发明提供一种用于电池模块之间的连接件，包括分别与相邻电池模块的输出端电连接的第一连接片和第二连接片、夹紧结构、及支撑架；所述第一连接片和第二连接片电连接，所述电连接部分由所述夹紧结构所夹持；所述夹紧结构固定在所述支撑架上，用以支撑第一连接片和第二连接片的电连接部分。
优选地，所述夹紧结构包括上夹板、下夹板、及螺钉，所述第一连接片和第二连接片的电连接部分夹持于上夹板和下夹板之间，并通过所述螺钉锁紧。
优选地，所述第一连接片和第二连接片均包括分别位于两端的输出端连接段和夹持段，以及位于输出端连接段和夹持段之间的拱形缓冲段；所述输出端连接段与电池模块的输出端电连接，所述第一连接片的夹持段与第二连接片的夹持段电连接。
优选地，所述拱形缓冲段的截面形状为圆弧拱形，所述圆弧拱形半径为圆弧拱形高度的20-80%。
优选地，所述拱形缓冲段与输出端连接段、夹持段的连接处为圆弧过渡。
优选地，所述第一连接片和/或第二连接片由多层金属片叠加而成。
优选地，在所述第一连接片和第二连接片的电连接部分罩设有绝缘罩。
本发明还提供一种电池系统，包括多个电池模块、及用于电池模块之间的连接件，每个电池模块包括多个单体电池，每个单体电池设有电极端子，各个单体电池之间通过电极端子相互串和/或并联，所述电池模块上设有输出端；所述连接件为本发明提供的用于电池模块之间的连接件。
优选地，还设有电池托盘，所述电托盘包括多个电池模块安装区和多个连接件区，电池模块安装区和连接件区间隔分布；电池模块容置于电池模块安装区中，所述连接件容置于连接件区中。
优选地，所述支撑架包括夹板固定部、及与夹板固定部垂直的支撑部，所述夹板固定部与夹紧结构固定连接，所述支承部固定在所述电池托盘上。
优选地，在所述第一连接片和第二连接片的电连接部分罩设有绝缘罩。
优选地，在所述连接件区内对应相邻的电池模块安装区分别设有拉板，所述绝缘罩的两端分别固定在所述拉板上。
本发明的有益效果是：采用上夹板和下夹板将第一连接片和第二连接片的电连接部分夹持住，并通过螺钉锁紧，提高了第一连接片和第二连接片之间的连接强度和电连接的可靠性；上夹板和/或下夹板固定在支撑架上，在电池模组受到震动或外力冲击时，支撑架可以减小连接处所受到的冲击力，避免电池模组之间的连接件震断，提高抗冲击性和连接可靠性；另外，本发明采用一个电池模组配合一个连接片的方式，模组间连接采用螺钉锁紧，提高可装配性。
此外，本发明还在所述第一连接片和第二连接片的电连接部分罩设有绝缘罩，绝缘罩将第一连接片和第二连接片的电连接部分与外界环境隔离，避免电池短路的风险，提高电池安全性。
附图说明
图1是本发明提供的一种使用电池模块之间的连接件的电池系统结构示意图。
图2是本发明提供的第一连接片具体实施方式的结构示意图。
图3是图2所示的第一连接片A-A方向的剖面示意图。
图4是本发明提供的第一连接片和第二连接片相重叠时的结构示意图。
图5是本发明提供的上夹板具体实施方式的结构示意图。
图6是本发明提供的下夹板具体实施方式的结构示意图。
图7是本发明提供的用于电池模组之间的连接件具体实施方式的结构示意图。
图8是图7所示的用于电池模组之间的连接件的背面结构示意图。
图9是本发明提供的螺栓具体实施方式的结构示意图。
图10是本发明提供的支撑架具体实施方式的结构示意图。
图11是本发明提供的绝缘罩具体实施方式的结构示意图。
图12是本发明提供的用于电池模组之间的连接件另一具体实施方式的结构示意图。
图中标记：
连接件1、第一连接片21、输出端连接段211、夹持段212、孔2121、拱形缓冲段213、圆弧拱形半径R，圆弧拱形高度H、圆弧过渡214、圆弧过渡半径r、第二连接片22、夹持段222、孔2221、上夹板31、孔311、下夹板32、孔321、螺栓41、焊接孔411、螺母42、支撑架5、夹板固定部51、孔511、支撑部52、绝缘罩6、电池系统8、电池模块81、单体电池811、电极端子812、输出端813、电池托盘82、电池模块安装区821、连接件区822、拉板83、融合宽度m、输出端长度n。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1。
参阅图1，本发明实施例1提供一种用于电池模块之间的连接件1，包括分别与相邻电池模块的输出端电连接的第一连接片21和第二连接片22、夹紧结构、及支撑架5；所述第一连接片21和第二连接片22电连接，所述电连接部分由所述夹紧结构所夹持；所述夹紧结构固定在所述支撑架5上，用以支撑第一连接片21和第二连接片22的电连接部分。
本实施例中第一连接片21和第二连接片22的结构相同，为方便描述，以第一连接片21为例来进行介绍。参阅图2，为第一连接片21具体实施方式的结构示意图。第一连接片21包括分别位于两端的大致平坦的输出端连接段211和夹持段212，以及位于输出端连接段211和夹持段212之间的拱形缓冲段213。输出端连接段211用于和电池模块的输出端电连接，第一连接片21的夹持段212用于和第二连接片22的夹持段电连接。
拱形缓冲段213位于第一连接片21的中部，用于在电池模块受到外力冲击而发生相对移动时起到缓冲作用，避免电池模块之间的连接受到影响，提高电池模块之间连接的抗震性能。拱形缓冲段213的截面形状可以是任意形状，优选地，拱形缓冲段213的截面形状为圆弧拱形。参阅图3，为图2所示的第一连接片A-A方向的剖面示意图，圆弧拱形的半径为R，高度为H，其中半径R为高度H的20-80%，以利于吸收振动对电池带来的冲击。拱形缓冲段213可以是在第一连接片21的中部进行冲压而成。
拱形缓冲段213与输出端连接段211、夹持段212的连接处为圆弧过渡214，该圆弧过渡214的半径为r，其中圆弧过渡214的半径r为圆弧拱形的半径R的10-50%，这样设置既能消除振动过程中夹紧结构施加的垂直于第一连接片和第二连接片电连接部分的剪切力，又提高了第一连接片和第二连接片的缓冲能力；同时由于相对于直角过渡，圆弧过渡214处的电流密度较小，因而有利于大电流充放电时电流的导通。
第一、第二连接片可以由各种金属制成，例如可以为银、高纯铜、高纯铝等高导电率的材质，优选为柔韧性高的软态高纯铜或高纯铝。
第一、第二连接片优选由多层0.01-0.5mm厚的单层金属片叠加而成，进一步优选单层金属片的厚度为0.03-0.2mm，可以提高第一、第二连接片的强度和柔韧性。金属片的叠加层数由电池模块的输出端的尺寸及充、放电电流所确定。多层金属片可通过各种方式连接在一起，如通过表面镀层、粘接、焊接、铆接、热压。优选通过热压的方式将多层导电金属片连接在一起，热压时不包括拱形缓冲段213，以免影响拱形缓冲段213的弹性。更优选在热压之前，在单层金属片的两端镀上金属镀层，如锡、铬、镍或锌镀层，以起到防腐蚀的作用，而在拱形缓冲段213不镀上金属镀层，这样不会影响拱形缓冲段213的弹性。
第一连接片21的输出端连接段211可以通过现有的各种连接方式与电池模块的输出端电连接，例如：热压焊、激光焊接、钎焊、摩擦焊中的一种，优选激光焊接或钎焊。其中第一连接片21的输出端连接段211与电池模块的输出端融合宽度为m（如图1阴影部分），融合宽度m为输出端813长度n的30-80%，过小会影响第一连接片21与输出端的连接强度，过大则不利于减震。
参阅图5 和图6，第一连接片21可以通过现有的各种连接方式与第二连接片22电连接，本发明是通过设置夹紧结构，将第一连接片21的夹持段212和第二连接片22的夹持段222夹持住，从而实现第一连接片21与第二连接片22的电连接。具体地，夹紧结构包括上夹板31、下夹板32、及螺钉，所述第一连接片21的夹持段212和第二连接片22的夹持段222夹持于上夹板31和下夹板32之间，并通过所述螺钉锁紧。在第一连接片的夹持段212上设有孔2121，在第二连接片22的夹持段222上设有和孔2221，上夹板31和下夹板32上分别设有孔311和孔321，将第一连接片21的夹持段212与第二连接片22的夹持段222重叠，并使孔2121和孔2221重叠。重叠后的夹持段212和夹持段222位于上夹板31和下夹板32之间，并使孔311和孔321与孔2121和孔2221重叠，再由螺钉从孔处锁紧。上夹板31和下夹板32、以及用于锁紧的螺钉起到夹持作用，使第一连接片21和第二连接片22之间的连接更加可靠。
优选在夹持上、下夹板之前，还将第一连接片21的夹持段212和第二连接片22的夹持段222通过电阻焊焊接在一起，以降低连接件的内阻。
上夹板31和下夹板32的材质不受限制，可以是钢、铜、铝、镁，或是以上的合金，优选为铝合金。
螺钉优选包括螺栓41和螺母42，通过螺栓41和螺母42的配合而锁紧上夹板31和下夹板32，其中在下夹板32上预制有螺母42（如图6和图8）。螺栓41和螺母42优选与上夹板31和下夹板32使用同种金属材质，可以降低连接产生的电阻，有利于提高连接件的导电性。进一步，螺栓41的头部预制有焊接孔411，如图9。当锁紧螺栓41和螺母42后，将螺栓41通过焊接固定在上夹板31上（如图7），采用焊接连接，可以降低内阻和提高连接件的导电性。焊接方式可采用电阻焊、激光焊、钎焊中的一种，优选电阻焊，相对于高频焊，可以避免高频焊产生的热量造成电池漏液。
参阅图10，支撑架5大致呈L型，包括夹板固定部51、及与夹板固定部51垂直的支撑部52，在该夹板固定部51上设有孔511，本实施例中上夹板31固定在支撑架5上，具体地，是将上夹板31的孔311与夹板固定部51上的孔511重叠，并由螺栓41和螺母42固定，螺母42预制在支撑架5上。
支撑架5优选用轻质材料，如铝合金、镁铝合金、钛合金等，优选铝合金，并且支撑架5表面做绝缘处理，以保证第一、第二连接片与外界绝缘。绝缘处理可采用阳极化、喷涂、包覆工艺中的一种或几种，优选阳极化工艺。
参阅图11，为保证电池模块之间连接的绝缘可靠，在所述第一连接片21与第二连接片22的电连接部分罩设有绝缘罩6（如图12），将第一连接片21和第二连接片22的电连接部分与外界隔离绝缘，避免电池短路的风险，提高电池安全性。
绝缘罩6由绝缘性好、阻燃等级高、防腐性能优越的材料，如TPE、EPDM、PPO、PPS，优选TPE和EPDM。
实施例2。
参阅图1，本发明实施例2提供一种电池系统8，包括多个电池模块81（图中只显示了两个）、及用于电池模块81之间的连接件1，每个电池模块81包括多个单体电池811，每个单体电池811设有电极端子812，多个单体电池811之间通过电极端子812相互串和/或并联，所述电池模块81上设有输出端813；所述连接件1为本发明所提供的用于电池模块81之间的连接件1。
所述电池模块81中的单体电池811可以为现有的各种电池，如碱性二次电池和锂离子二次电池。单体电池811的制作方法已为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。电池模块81中单体电池811的数量可以根据需要增加或减小。
上述电池模块81的输出端813为单个电池模块81位于最外侧的单体电池811的电极端子812。本实施例的输出端813呈L字型，具体是从单体电池811端面引出后，在单体电池端面附近经90度弯折而成，弯折后的输出端末端与第一连接片21或第二连接片22的输出端连接段电连接。
本实施例的电池系统8还包括电池托盘82，电池托盘82包括多个电池模块安装区821和多个连接件区822，电池模块安装区821和连接件区822间隔分布。电池模块安装区821用于容放和固定各电池模块81，连接件区822则用于容放连接件1。
支撑架5的支撑部52固定在电池托盘82上，电池受到振动时，支撑架5能吸收连接件1的震动，并传递到电池托盘82上，避免第一连接片21与第二连接片22的电连接部分被震断。
在连接件1区内对应相邻的电池模块安装区821分别还设有拉板83，绝缘罩6的两端固定在拉板83上。这样拉板同时也通过拉紧电池模块81最外侧的单体电池811而起到固定电池模块81的作用，能防止电池模块在颠簸中出现窜动。
多个电池模块81装配成电池系统8时，其装配方法是先将第一连接片21、第二连接片22分别与相邻的电池模块的输出端813焊接。同时准备已固定好支撑架5和拉板83的电池托盘82，将电池模块81置于电池托盘82的电池模块安装区821，再将第一连接片21的夹持段212与第二连接片22的夹持段222相重叠地置于电池托盘82的连接件区822，并将两个连接片的夹持段焊接在一起，焊接后夹持于上、下夹板之间，然后用螺钉锁紧并在螺钉处进行焊接，再固定上夹板31于支撑架5上。最后在第一连接片21与第二连接片22的电连接部分罩设绝缘罩6，绝缘罩6的两端固定在拉板83上，以此完成电池系统8的装配。
本发明提供的使用电池模块之间的连接件1的电池系统8，可以提高连接可靠性，当电池在电动车或者其他领域使用时，电池系统8中电池模块81受到外力冲击时，由于第一连接片21和第二连接片22均设有拱形缓冲段213及圆弧过渡214，缓冲能力增强，更加利于保护电池模块81之间的连接可靠性。并且拱形缓冲段213使得装配容差性增大，即拱形缓冲段213可以抵消掉由于电池厚度等其他结构件自身公差的影响，确保电池能够组装。
以上所述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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种用于电池模块之间的连接件，其特征在于：包括分别与相邻电池模块的输出端电连接的第一连接片（21）和第二连接片（22）、夹紧结构、及支撑架（5）；
所述第一连接片（21）和第二连接片（22）电连接，所述电连接部分由所述夹紧结构所夹持；所述夹紧结构固定在所述支撑架（5）上，用以支撑第一连接片（21）和第二连接片（22）的电连接部分。
2.如权利要求1所述的用于电池模块之间的连接件，其特征在于：所述夹紧结构包括上夹板（31）、下夹板（32）、及螺钉，所述第一连接片（21）和第二连接片（22）的电连接部分夹持于上夹板（31）和下夹板（32）之间，并通过所述螺钉锁紧。
3.如权利要求1所述的用于电池模块之间的连接件，其特征在于：所述第一连接片（21）和第二连接片（22）均包括分别位于两端的输出端连接段（211）和夹持段（212），以及位于输出端连接段和夹持段之间的拱形缓冲段（213）；所述输出端连接段（211）与电池模块的输出端电连接，所述第一连接片（21）的夹持段（212）与第二连接片（22）的夹持段（222）电连接。
4.如权利要求3所述的用于电池模块之间的连接件，其特征在于：所述拱形缓冲段（213）的截面形状为圆弧拱形，所述圆弧拱形半径（R）为圆弧拱形高度（H）的20-80%。
5.如权利要求3所述的用于电池模块之间的连接件，其特征在于：所述拱形缓冲段（213）与输出端连接段（211）、夹持段（212）的连接处为圆弧过渡（214）。
6.如权利要求1所述的用于电池模块之间的连接件，其特征在于：所述第一连接片（21）和/或第二连接片（22）由多层金属片叠加而成。
7.如权利要求1所述的用于电池模块之间的连接件，其特征在于：在所述第一连接片（21）和第二连接片（22）的电连接部分罩设有绝缘罩（6）。
8.一种电池系统，其特征在于：包括多个电池模块（81）、及用于电池模块之间的连接件（1），每个电池模块包括多个单体电池（811），每个单体电池设有电极端子（812），各个单体电池之间通过电极端子相互串和/或并联，所述电池模块上设有输出端（813）；
所述连接件（1）为权利要求1-7中的任意一项所述的用于电池模块之间的连接件（1）。
9.如权利要求8所述的电池系统，其特征在于：还设有电池托盘（82），所述电池托盘包括多个电池模块安装区（821）和多个连接件区（822），电池模块安装区（821）和连接件区（822）间隔分布；电池模块（81）容置于电池模块安装区（821）中，所述连接件（1）容置于连接件区（822）中。
10.如权利要求9所述的电池系统，其特征在于：所述支撑架（5）包括夹板固定部（51）、及与夹板固定部垂直的支撑部（52），所述夹板固定部与夹紧结构固定连接，所述支承部固定在所述电池托盘（82）上。
11.如权利要求8所述的电池系统，其特征在于：在所述第一连接片（21）和第二连接片（22）的电连接部分罩设有绝缘罩（6）。
12.如权利要求11所述的电池系统，其特征在于：在所述连接件区（822）内对应相邻的电池模块安装区（821）分别设有拉板（83），所述绝缘罩（6）的两端分别固定在所述拉板（83）上。
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