CN104143610A - 电池保护罩及使用该电池保护罩的电池组 - Google Patents

电池保护罩及使用该电池保护罩的电池组 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池保护罩及使用该电池保护罩的电池组。其中电池组包括两个以上前后层叠设置的电池单体,所述电池单体具有垂直于层叠方向的前侧面、后侧面,还具有分别连接在前侧面和后侧面左右两侧的左侧面和右侧面,电池组还包括电池保护罩,所述电池保护罩具有供电池单体嵌入的电池容纳腔,所述电池容纳腔是由电池保护罩的与电池单体的前侧面、后侧面、左侧面和右侧面一一对应的前侧壁、后侧壁、左侧壁和右侧壁围成,所述电池保护罩上设有与所述电池容纳腔相通的供电池单体沿上下方向嵌入的开口。上述电池保护罩便于电池组的组装维护且能够防止电池组中相邻电池单体的前后侧面相互接触。

Description

电池保护罩及使用该电池保护罩的电池组
技术领域
本发明涉及电池保护罩及使用该电池保护罩的电池组。
背景技术
锂离子电池目前发展迅速,特别是锂离子动力电池,以其高电压、高比能量、无污染、循环寿命长等诸多特点广泛地应用在电动汽车等领域。为满足电压需求和功率需求,锂离子动力电池一般采用由多个电池单体成组设置形成的电池组的形式。
申请号为200710145806.X的中国专利公开了一种电池成组连接方法,该方法制成的电池组包括前后层叠设置的多个电池单体,电池单体具有垂直于层叠方向的前侧面、后侧面,还具有分别连接在前侧面和后侧面左右两侧的左侧面和右侧面,其顶部设置有对应正、负极的两个金属连接片。组装时,将电池单体沿厚度方向并排放置,然后将对应的金属连接片按照串并联要求弯折并叠压在一起,形成具有串联和/或并联关系的单体小组,另外,多个具有并联关系的单体小组还可以使用铜压板等导电连接件将各单体小组的正极、负极对应地连接,形成更大规模的电池组。为保证连接起来的电池组的稳定性并防止连接的电极发生松动,电池组还包括与单体电池外形适应的电池保护架,电池保护架具有电池容纳腔,该电池容纳腔是前后贯通结构,各电池单体能够沿厚度方向部分嵌入电池容纳腔而在周向上定位,相邻电池单体和相邻电池保护架均是紧贴设置,电池单体的电极连接片能够从相邻电池保护架之间对应设置的间隙中伸出以进行串并联。电池组还设有前盖、后盖,前盖和后盖分别压设在电池组前后方向的两端,前盖、后盖和电池保护架的四角部位均设有供相应的长螺栓沿单体电池的层叠方向插设并贯穿通过的长螺栓穿孔,进而依靠螺母将多个单体电池夹紧在前盖和后盖之间而固定在一起。
但是,上述电池组中的电池容纳腔是前后贯通的结构,这样形成的电池组的各电池单体组装时需要沿前后方向上嵌入电池容纳腔,不易定位,组装不便,并且相邻电池单体之间是相互压紧的关系,不利于散热,并且如果其中一个电池单体发生鼓胀,将会大大增加使相邻电池单体之间的应力,容易发生故障,可能导致起火、爆炸等严重事故,不能有效地对电池单体进行保护,可靠性低。另外,该电池组是依靠长螺栓将各电池单体压紧固定,组装时长螺栓需要穿过前盖、电池保护架和后盖上的各个长螺栓穿孔,需要逐个对位,并且若其中一个电池单体出现故障,就需要先将长螺栓拆除,这样就会使各电池单体之间的定位关系解除,各电池单体之间会发生相对运动,容易损伤金属连接片,因此组装维护不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种便于组装维护且能够防止电池组中相邻电池单体的前后侧面相互接触的电池保护罩,同时提供一种使用该电池保护罩的电池组。
本发明中一种电池组采用的技术方案是:一种电池组,包括两个以上前后层叠设置的电池单体,所述电池单体具有垂直于层叠方向的前侧面、后侧面,还具有分别连接在前侧面和后侧面左右两侧的左侧面和右侧面,电池组还包括电池保护罩,所述电池保护罩具有供电池单体嵌入的电池容纳腔,所述电池容纳腔是由电池保护罩的与电池单体的前侧面、后侧面、左侧面和右侧面一一对应的前侧壁、后侧壁、左侧壁和右侧壁围成,所述电池保护罩上设有与所述电池容纳腔相通的供电池单体沿上下方向嵌入的开口。
所述电池保护罩包括上下分开设置的上保护罩和下保护罩,所述上保护罩底部具有供电池单体的顶部插设嵌入的底部开口,所述下保护罩顶部具有供电池单体的底部插设嵌入的顶部开口,电池容纳腔是由上保护罩和下保护罩对接组合而成。
相邻电池保护罩前后相对的侧壁上分别设有相互插套配合而在电池保护罩的宽度方向和高度方向上挡止定位的定位凹槽和定位凸起,所述电池组还包括用于对电池组层叠方向的两端分别施加相向作用力而使各电池保护架的相邻侧壁之间保持压紧的紧固件。
所述电池保护罩的前侧壁和/或后侧壁上设有供电池单体的对应表面露出的凹部,所述凹部是沿左右方向延伸并贯通电池保护罩的左侧壁和右侧壁而形成用于散热的风道和避让电池单体的鼓胀的间隙。
所述电池单体的顶面设有在左右方向上分布的正极连接件和负极连接件,电池保护罩顶部设有供所述正极连接件和负极连接件露出的上端开口,与所述上端开口相连的前侧壁和后侧壁的其中一个上设有用于在前后方向上隔离相邻电池单体左侧的对应正极连接件或负极连接件的防误接隔板,并且另一个上设有用于在前后方向上隔离相邻电池单体右侧的正极连接件或负极连接件的防误接隔板。
所述电池保护罩的顶部对应于正极连接件和负极连接件之间设有供对应的信号线铺设的布线凹槽,所述布线凹槽具有用于容纳信号线的槽腔和与槽腔相通且宽度小于槽腔宽度的槽口。
本发明中电池保护罩采用的技术方案是:电池保护罩,所述电池保护罩具有供电池单体嵌入的电池容纳腔,所述电池容纳腔是由电池保护罩的用于与相应电池单体的前侧面、后侧面、左侧面和右侧面一一对应的前侧壁、后侧壁、左侧壁和右侧壁围成,所述电池保护罩上设有与所述电池容纳腔相通的供电池单体沿上下方向嵌入的开口。
所述电池保护罩包括上下分开设置的上保护罩和下保护罩,所述上保护罩底部具有供电池单体的顶部插设嵌入的底部开口,所述下保护罩顶部具有供电池单体的底部插设嵌入的顶部开口,电池容纳腔是由上保护罩和下保护罩对接组合而成。
电池保护罩的前侧壁和后侧壁两者之一上设有定位凹槽,另一个上设有用于与相邻电池保护罩相应侧壁上的定位凹槽相互插套配合而在电池保护罩的宽度方向和高度方向上挡止定位的定位凸起。
所述电池保护罩的前侧壁和/或后侧壁上设有供电池单体的对应表面露出的凹部,所述凹部是沿左右方向延伸并贯通电池保护罩的左侧壁和右侧壁而形成用于散热的风道和避让电池单体的鼓胀的间隙。
本发明采用上述技术方案,电池组设有具有电池容纳腔的电池保护罩,由于电池容纳腔是由电池保护罩的与对应电池单体的前侧面、后侧面、左侧面和右侧面一一对应的前侧壁、后侧壁、左侧壁和右侧壁围成,因此电池保护罩能够将相邻电池单体的前后侧面相互隔离,防止相邻电池单体的前后侧面相互接触,并且电池保护罩上设有与所述电池容纳腔相通的供电池单体沿上下方向嵌入的开口,电池单体能够从开口中沿上下方向装入电池保护罩内,依靠电池保护罩与上下方向垂直的周向上的侧壁对电池单体定位,组装维护方便。
附图说明
图1:本发明中一种电池组的一个实施例的结构分解示意图,同时也是本发明中电池保护罩的一个实施例的结构示意图;
图2:图1中电池保护罩的结构示意图;
图3:图1中电池组去掉盖板后的结构示意图;
图4:图1中电池保护罩上交错筋的结构示意图;
图5:本发明中一种电池组的一个实施例的整体结构示意图。
图中各附图标记对应的名称为:1电池单体,11正极极柱,12负极极柱,2电池保护罩,21上保护罩,211布线凹槽,212防错装隔板,213导电条开口,214凹部,215风道,22下保护罩,23定位凸起,24盖板,3固定板,41上紧固带,42下紧固带,5导电条,6极柱螺栓。
具体实施方式
本发明中一种电池组的一个实施例如图1~图5所示,是一种用于电动汽车领域的由锂离子动力电池组成的电池组,包括多个电池单体1,各电池单体1均是嵌设在对应的电池保护罩2中。
电池单体1具有垂直于层叠方向的前侧面、后侧面,还具有分别连接在前侧面和后侧面左右两侧的左侧面和右侧面。电池保护罩2为绝缘材料制成的套体形式,具有其结构如图1所示,具有与电池单体的前侧面、后侧面、左侧面和右侧面一一对应的前侧壁、后侧壁、左侧壁和右侧壁,采用的是上下分开设置的分体结构,包括上保护罩21和下保护罩22,还包括盖板24,上保护罩21底部具有供电池单体1的顶部插设嵌入的底部开口,下保护罩22顶部具有供电池单体1的底部插设嵌入的顶部开口,上保护罩21和下保护罩22能够对接组合成供电池单体1嵌入的电池容纳腔,该形式便于电池单体1的嵌入和取出。
上保护罩21和下保护罩22均具有在电池单体1的厚度方向上相互背离的两个用于与相邻电池保护罩2的相应侧壁顶压配合的顶压面,相邻电池保护罩2其中一侧的两顶压面上设有方形的定位凹槽(图中未示出),另一侧的两顶压面上对应设有方形的定位凸起23,上述定位凸起23能够嵌入相邻电池保护罩2的定位凹槽内,并依靠定位凸起23的外侧面和定位凹槽的槽侧壁使两电池保护罩2之间在电池保护罩的宽度方向和高度方向上挡止定位;各电池保护罩成组装配在一起后,定位凸起23和定位凹槽能够实现各电池保护罩2的互锁,避免相邻的两电池保护罩2在上下及左右方向产生相对移动,保证电池组整体的结构稳定。
各电池保护罩2的前侧壁和后侧壁上均设有开口,构成供电池单体的对应表面露出的凹部214,所述凹部214是沿左右方向延伸并贯通电池保护罩的左侧壁和右侧壁,从而形成用于供热量排出而散热的风道215和避让电池单体的鼓胀的间隙。各电池保护罩2上的凹部214设有多个,并且相邻的两电池保护罩2的其中一个上的凹部214是与另一个电池保护罩上两凹部214之间的侧壁前后对应,从而使两凹部214之间的侧壁形成交错筋结构。上述结构能够有效降低电池组使用时的温度,并可以在电池单体1鼓胀时避免相邻电池的表面相互接触挤压造成短路等故障,能够提高电池组的安全性。当然,在其他实施例中,凹部214也可以仅在左侧壁和右侧壁的其中一个上设置,其数量也可以进行增减。
电池组还包括紧固件,用于在前后方向上对电池组层叠方向的前后两端分别施加相向压紧力,从而使两相邻电池保护罩2前后相对的侧壁之间保持压紧,本实施例中紧固件是围绕电池组各侧面设置的紧固带,包括对应于上保护罩21的上紧固带41和对应于下保护罩22的下紧固带42,为便于上紧固带41和下紧固带42的安装,电池组对应于电池单体1厚度方向两端还分别设有两个固定板3,紧固带套上以后能够绷紧在固定板3上。
各电池单体1的顶面设有沿电池单体1宽度的左右方向分布的正极连接件和负极连接件,分别为正极极柱11和负极极柱12,对应地,上保护罩21的顶部设有供所述正极极柱11和负极极柱12露出的上端开口。所述上端开口具有对应设置于电池单体1厚度方向两侧且高于正极极柱11和负极极柱12的口沿,该口沿是由对应的前侧壁和后侧壁形成,其中一侧的口沿上设有仅与正极极柱11对应的供相应导电条5穿过的导电条开口213,另一侧的口沿上设有仅与负极极柱12对应的供相应导电条5穿过的导电条开口213,而各侧口沿与正极极柱11和负极极柱12中的另一个对应的位置设有防错装隔板212,上述防误接结构能够在前后方向上隔离相邻电池单体左侧或右侧的对应连接件,防止正极极柱11和负极极柱12与其中一侧电池单体1上的正极极柱11和负极极柱12同时连通。上保护罩21的顶部对应于正极极柱11和负极极柱12之间设有供对应的信号线铺设的布线凹槽211,布线凹槽211具有用于容纳信号线的槽腔和与槽腔相通且宽度小于槽腔宽度的槽口,这样可以将信号线和动力线通道分离,有效降低电磁干扰。
盖板24是通过卡扣连接结构固定在上保护罩21的顶部,能够将上保护罩21的上端开口封盖,避免异物落入,也能够避免极柱暴露,起到绝缘、防护、美观的作用。上保护罩21顶部沿宽度方向的两侧壁上设有供不同电池组连接的连接通道,方便了各成组的后电池组的再次成组。
电池组组装时,首先将电池单体1的顶部从上保护罩21的底部开口中插设嵌入上保护罩21,将电池单体1的底部由下保护罩22的顶部开口中插设嵌入下保护罩22,并将上保护罩21和下保护罩22对接组合在一起,使各电池单体1嵌入对应电池保护罩2中的电池容纳腔内;然后,将两电池保护罩2的对应前侧壁和后侧壁贴合在一起,并使其中一个上的定位凸起23与另一个上的定位凹槽插套配合,使两电池保护罩2依靠定位凸起23和定位凹槽在电池保护罩2的宽度方向和高度方向上相互挡止定位,如此继续将剩余电池保护罩2依次层叠到已成组的电池保护罩2上,使各电池保护罩2均依靠定位凸起23和定位凹槽在电池保护罩2的宽度方向和高度方向上相互挡止定位;接着,将上紧固带41从电池组的顶部由上至下套到上保护罩21上,将下紧固带42从电池组的底部由下至上套到下保护罩22上,使上紧固带41和下紧固带42均绷紧在电池组对应于电池单体1厚度方向的两端以对两端分别施加沿电池单体1厚度方向的相向压紧力,使各电池保护罩2的对应顶压面之间保持压紧;接着,把导电条5从电池保护罩2上的对应导电条5开口213内穿过,并使用极柱螺栓6分别与对应的正极极柱11和负极极柱12固定,实现各电池单体1之间的串接,而信号线可以从布线凹槽211内通过;最后,将盖板24依靠卡扣封盖固定到上保护罩21上即可。
本发明中电池保护罩的一个实施例即上述一种电池组的一个实施例中的电池保护罩,此处不再赘述。
在上述实施例中,电池保护罩2是采用分体形式设置,紧固件采用的是紧固带,在其他实施例中,电池保护罩2也可以设置成其他结构,例如仅顶部开口的桶状结构,电池单体1能够从桶状结构的顶部开口嵌入;而紧固件也可以替换成其他形式,例如将电池组两端固定板宽度方向的边沿伸出电池保护罩2,并在四角分别设置穿孔,即可使用长螺栓穿过两固定板上的穿孔,并使用螺母紧固,利用两固定板将各电池保护罩2挤压在一起。另外,本发明并不限定定位凸起和定位凹槽的数量和形状,例如设置成多个圆柱定位销和销孔的形式,只要能够实现两相邻电池保护罩2在宽度和高度方向上相互挡止定位即可。再者,上述实施例中盖板24、定位面上开口形成的开放空间、电池保护罩2顶部的布线凹槽211和防误接结构均是非必须结构,在其他实施例中也可以省去或者替换。

Claims (10)

1.一种电池组,包括两个以上前后层叠设置的电池单体,所述电池单体具有垂直于层叠方向的前侧面、后侧面,还具有分别连接在前侧面和后侧面左右两侧的左侧面和右侧面,其特征在于:电池组还包括电池保护罩,所述电池保护罩具有供电池单体嵌入的电池容纳腔,所述电池容纳腔是由电池保护罩的与电池单体的前侧面、后侧面、左侧面和右侧面一一对应的前侧壁、后侧壁、左侧壁和右侧壁围成,所述电池保护罩上设有与所述电池容纳腔相通的供电池单体沿上下方向嵌入的开口。
2.根据权利要求1所述的一种电池组,其特征在于:所述电池保护罩包括上下分开设置的上保护罩和下保护罩,所述上保护罩底部具有供电池单体的顶部插设嵌入的底部开口,所述下保护罩顶部具有供电池单体的底部插设嵌入的顶部开口,电池容纳腔是由上保护罩和下保护罩对接组合而成。
3.根据权利要求1或2所述的一种电池组,其特征在于:相邻电池保护罩前后相对的侧壁上分别设有相互插套配合而在电池保护罩的宽度方向和高度方向上挡止定位的定位凹槽和定位凸起,所述电池组还包括用于对电池组层叠方向的两端分别施加相向作用力而使各电池保护架的相邻侧壁之间保持压紧的紧固件。
4.根据权利要求1或2所述的一种电池组,其特征在于:所述电池保护罩的前侧壁和/或后侧壁上设有供电池单体的对应表面露出的凹部,所述凹部是沿左右方向延伸并贯通电池保护罩的左侧壁和右侧壁而形成用于散热的风道和避让电池单体的鼓胀的间隙。
5.根据权利要求1或2所述的一种电池组,其特征在于:所述电池单体的顶面设有在左右方向上分布的正极连接件和负极连接件,电池保护罩顶部设有供所述正极连接件和负极连接件露出的上端开口,与所述上端开口相连的前侧壁和后侧壁的其中一个上设有用于在前后方向上隔离相邻电池单体左侧的对应正极连接件或负极连接件的防误接隔板,并且另一个上设有用于在前后方向上隔离相邻电池单体右侧的正极连接件或负极连接件的防误接隔板。
6.根据权利要求5所述的一种电池组,其特征在于:所述电池保护罩的顶部对应于正极连接件和负极连接件之间设有供对应的信号线铺设的布线凹槽,所述布线凹槽具有用于容纳信号线的槽腔和与槽腔相通且宽度小于槽腔宽度的槽口。
7.电池保护罩,其特征在于:所述电池保护罩具有供电池单体嵌入的电池容纳腔,所述电池容纳腔是由电池保护罩的用于与相应电池单体的前侧面、后侧面、左侧面和右侧面一一对应的前侧壁、后侧壁、左侧壁和右侧壁围成,所述电池保护罩上设有与所述电池容纳腔相通的供电池单体沿上下方向嵌入的开口。
8.根据权利要求7所述的电池保护罩,其特征在于:所述电池保护罩包括上下分开设置的上保护罩和下保护罩,所述上保护罩底部具有供电池单体的顶部插设嵌入的底部开口,所述下保护罩顶部具有供电池单体的底部插设嵌入的顶部开口,电池容纳腔是由上保护罩和下保护罩对接组合而成。
9.根据权利要求7或8所述的电池保护罩,其特征在于:电池保护罩的前侧壁和后侧壁两者之一上设有定位凹槽,另一个上设有用于与相邻电池保护罩相应侧壁上的定位凹槽相互插套配合而在电池保护罩的宽度方向和高度方向上挡止定位的定位凸起。
10.根据权利要求7或8所述的电池保护罩,其特征在于:所述电池保护罩的前侧壁和/或后侧壁上设有供电池单体的对应表面露出的凹部,所述凹部是沿左右方向延伸并贯通电池保护罩的左侧壁和右侧壁而形成用于散热的风道和避让电池单体的鼓胀的间隙。
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