CN105226211B - 一种拼装式电池模块及其电池组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拼装式电池模块及其电池组，该电池组包括若干由电池单体、固定支架和导电片组成的电池模块，模块纵向方向上有使相邻两个电池模块串联连接的导电连接片以及使电池模块定位压紧的纵向连接杆和锁紧偏心轮，模块横向方向上有使相邻两个电池模块并联或串联连接的导电连接片以及使电池模块定位压紧的燕尾形导轨副和横向连接杆，同时设计了一种插接式电力输出接口与电池组的连接方式和电池组与电池组箱体底板的减振连接方式。本发明可以使电池组实现了模块化的生产模式，模块之间的连接只需要简单的拼接就可以组成所要求的电池组，与传统的点焊工艺连接相比，减少了电池组的加工制作时间和工序，提高了生产效率。

Description

一种拼装式电池模块及其电池组

技术领域

本发明涉及一种拼装式电池模块及其电池组。

背景技术

随着动力电池在汽车等领域越来越多的应用，动力电池的管理模式和拼装方式也出现了越来越多的种类。在目前主流的动力电池中，大多将动力电池单体组装成一个电池模块，以模块为基本单位进行电池管理系统的设计，可见电池模块是一个电池组的最基本组成。目前大多数电池组中，电池单体和电池模块的并联和串联都是通过点焊连接或者导线连接的方式进行连接的，这些方式能够使电池组达到较好的可靠性，但焊接加工制作时间、工序和费用都很高，而且一旦电池模块中的某一单体出现故障，就要更换整个电池模块，造成了极大的浪费，同时在进行电池组维护时，拆卸电池模块的工作也会很繁琐耗时。因此，一种新型的利用简单的拼接方式将电池模块组成安全可靠的电池组的方式就很有必要了。

发明内容

发明目的：本发明以电池模块为生产单位，可以使电池模块实现了模块化大批量的生产模式，将相同的模块进行简单的拼接就可以组成所要求的电池组，同时在后期的维护中，电池模块的拆卸也很方便。抛弃了传统的只能生产某一种或者某几种电池容量和电压的电池组的生产方式，节省了电池组的拼装时间和工序，提高了工作效率。

技术方案：

一种拼装式电池模块，包括电池模块2，所述电池模块2包括电池1、固定支架24以及分别设置在所述固定支架24顶部和底部的正极导电片22和负极导电片25；所述电池1放置在所述固定支架24内；在所述固定支架24横向侧面上设置有若干个凹槽，在所述凹槽内设置有正极导电片伸出片221和负极导电片伸出片251；所述正极导电片伸出片221与所述正极导电片22连接，所述负极导电片伸出片251与所述负极导电片25连接。

所述正极导电伸出片221和负极导电伸出片251相互间隔设置；当横向上相邻两个所述电池模块2并联时，相邻两个所述电池模块2同向布置，两个所述电池模块2的固定支架24横向侧面上的正极导电伸出片221和负极导电伸出片251分别相互连接；当横向上相邻两个所述电池模块2串联时，相邻两个所述电池模块2反向布置，其中一个所述电池模块2的固定支架24横向侧面上的正极导电伸出片221和另一个所述电池模块2的固定支架24横向侧面上的负极导电伸出片251相互连接。

一种拼装式电池模块的电池组，包括电池模块2、电池模块2间的连接导电片21以及用于电池模块2间固定连接的机械连接装置。

所述机械连接装置包括纵向机械连接装置和横向机械连接装置；

所述纵向机械连接装置包括纵向连接杆4和锁紧偏心轮3，所述纵向连接杆4一端设有台阶，另一端设置有通孔；所述锁紧偏心轮3设置在所述通孔内；所述纵向连接杆4插入所述固定支架24时，所述台阶与所述固定支架24底部的沉槽相互配合，所述锁紧偏心轮3压入纵向连接杆另一端径向通孔内；

所述横向机械连接装置包括设置在固定支架24两侧的燕尾形导轨副和横向贯穿所述电池模块2用于固定的横向连接杆6；两个相邻的所述电池模块2在横向上通过所述燕尾形导轨副连接。

在至少2个所述电池模块2纵向连接时，所述纵向机械连接装置在纵向方向上相互错开。

所述电池组与电力输出接口的连接装置为设置在所述电池组顶部的电池模块2正极端的正极输出导电片8和设置在所述电池组底部的电池模块2负极端的负极输出导电片9。

所述电池组与所述电池组箱体底板10之间通过所述固定支架24侧面的导轨槽和电池组箱体底板10上的导轨相互配合连接。

在所述导轨槽和所述导轨的表面分别粘有减震片11。

所述减震片11的长度通过实测电池组箱体的固有频率来设定。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1）本发明利用导电片的接触导电方式，实现了电池模块间组合的拼接，使电池组的组装和拆卸都很简便，无需再进行电极和导电板的焊接以及导电板间的焊接工作，节省了工序。

2）本发明利用纵向和横向机械定位压紧装置保证了导电片接触导电方式的安全性和可靠性。

3）本发明可以实现电池模块间串联和并联的不同连接方式，可以利用相同的电池模块简单的拼接出不同容量、电压的电池组。

4）本发明提出的装箱方式也避免了接线操作，提出了电池组电力输出的插接式方案，满足了拼装式电池组的要求。

5）本发明提供的电池组与电池箱底板的连接方式可以根据不同固有频率设定不同的减震片长度，将振动对电池组的影响尽可能减小。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中电池模块的装配示意图；

图3为本发明中电池模块之间横向并联连接示意图；

图4为本发明中电池模块之间横向串联连接示意图；

图5为本发明中纵向定位锁紧连接杆装配示意图；

图6为本发明中纵向定位锁紧连接杆的局部放大示意图；

图7为本发明中纵向定位锁紧偏心轮装配示意图；

图8为本发明中纵向定位锁紧偏心轮放大示意图；

图9为本发明中纵向定位锁紧装置原理示意图；

图10为本发明中横向定位锁紧装置结构示意图；

图11为本发明中横向定位锁紧装置锁紧状态原理示意图；

图12为本发明中横向定位锁紧装置拆卸状态原理示意图；

图13为本发明中电力正极输出导电片的结构示意图；

图14为本发明中电力负极输出导电片的结构示意图；

图15为本发明中电池组与底板连接矩形导轨副截面图；

图16为本发明中电池组与底板连接减震片示意图。

其中：1电池；2电池模块；21连接导电片；22正极导电片；23上盖；24固定支架；25负极导电片；221正极导电伸出片；251负极导电伸出片；26连接螺钉；3锁紧偏心轮；4纵向连接杆；5手环；6横向连接杆；7压缩弹簧；8正极输出片；9负极输出片；10底板；11减震片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1为本发明的结构示意图。如图1所示，本发明的一种拼装式电池模块的电池组包括若干个电池模块2；图2为本发明中电池模块的装配示意图。如图2所示，电池模块2包括电池1、固定支架24、正极导电片22和负极导电片25。固定支架24为绝缘材料制成，内部开设有凹槽，凹槽底部镂空，电池1置于凹槽内，电池1负极端置于凹槽底部，凹槽镂空部分与负极导电片25上凸起连接部分相配合，负极导电片25使电池1的负极连接在一起并与固定支架24固结。固定支架24顶部设有上盖23，上盖23为绝缘材料制成，上盖23开设有与固定支架24凹槽底部镂空部分相对应的镂空凹槽，电池1正极端置于上盖23与其对应位置开设的凹槽内，凹槽上方设置正极导电片22，正极导电片22上设有向下的片弹簧式导电连接片，用于与上盖23上的凹槽固定连接，使连接的可靠性增强，正极导电片22使电池1的正极连接在一起并与固定支架24固结，上盖32和固定支架24通过连接螺钉26固连于一体。

电池模块2纵向方向上设有使相邻两个电池模块2串联连接的导电连接片21以及使电池模块2定位压紧的机械连接装置，电池模块2横向方向上设有使相邻两个电池模块2定位压紧的机械连接装置，同时还提出了一种电池组封装的方式，包括一种插接式电力输出接口与电池组的连接方式和电池组与电池组箱体底板的减振连接方式。

纵向方向上使电池模块串联连接的导电连接片为设置在两个相邻电池模块2间的连接导电片21，连接导电片21向下与正极导电片22固结在一起，在本发明中，固结方式采用焊接方法。向上设有片弹簧式导电连接片与纵向相邻的另一个电池模块2的负极导电片25相连，在纵向方向上的使电池模块定位压紧的机械连接装置的作用下，保证负极导电片25与连接导电片21接触的可靠性。

横向方向上使相邻两个电池模块并联或串联连接的为设置在两个相邻电池模块2间的正极导电伸出片221和负极导电伸出片251。正极导电片22沿着固定支架21侧面上的凹槽向下弯折，在其边缘再向外弯折，形成向外伸出的接触区，形成正极导电伸出片221；负极导电25沿着固定支架21侧面上的凹槽向上弯折，在其边缘再向外弯折，形成向外伸出的接触区，形成负极导电伸出片251。在横向方向上相邻两个电池模块2并联的情况下，如图3所示，两个电池模块2同向布置，在电池模块2固定支架侧面的凹槽内，使正极导电伸出片221的接触区相互接触，负极导电伸出片251的接触区相互接触，在装配时，左侧电池模块由上至下沿设定的导轨滑下，在横向方向上使电池模块定位压紧的机械连接装置的作用下，两个电池模块分别处于指定位置，正极导电伸出片221和负极导电伸出片251在此位置分别相互压紧，保证了导电的可靠性。在横向方向上相邻两个电池模块2串联的情况下，如图4所示，两个电池模块2反向布置，根据需要，确定导电片的类型，即是否具有伸出片结构，在需要使导电片相互接触的电极端，使正极导电伸出片221的接触区与负极导电伸出片251的接触区相互接触，此时在横向方向上使电池模块定位压紧的机械连接装置的作用下，两个电池模块分别处于指定位置，以确保一个电池模块2的正极导电伸出片221和另一个电池模块2的负极导电伸出片251在此位置相互压紧，保证了导电的可靠性。

图5、6、7、8为本发明中纵向定位锁紧装置示意图。如图所示，纵向方向上电池模块定位压紧的机械连接装置为设置在每两个相邻电池模块2之间的纵向连接杆4和锁紧偏心轮3，纵向连接杆4从电池模块2底部插入，纵向连接杆4一端台阶与固定支架24底部的沉槽底面相接，锁紧偏心轮3两个压紧轮间的连接杆压入纵向连接杆4另一端径向通孔内，在反向力的作用下锁紧偏心轮3的连接杆被锁死在纵向连接杆4的径向通孔内，通过锁紧偏心轮3把手使偏心轮转轴到电池模块2上盖23的半径增大，两个相邻电池模块2被压紧，两个压紧轮和把手转到上盖的凹槽内，同时由于偏心轮自身具备的自锁性质，可以保证锁紧的可靠性。在若干个（大于2个）电池模块2纵向连接时，使机械连接装置在纵向方向上相互错开，以保证每两个相邻的电池模块2之间都设有机械连接装置，使两个电池模块2间有足够的压力来保证电气连接的可靠性。如图9所示。

图10、11、12为本发明横向定位锁紧装置示意图。如图所示，横向方向上使电池模块定位压紧的机械连接装置为设置在固定支架24两侧的燕尾形导轨副和纵向定位的横向连接杆6，横向方向上相邻的两个电池模块2通过燕尾形导轨副连接，使两者的横向位置固定，保证电极接触片的充分接触，横向连接杆6贯穿整个电池模块2，在安装时，如图8所示，在压缩弹簧7的作用下，使横向连接杆6被压入横向方向上与该电池模块2相邻的电池模块2的固定支架24的凹槽里，确保两个电池模块2纵向方向上不会发生相对位移，保证电极接触片的充分压紧，在拆卸时，如图9所示，通过手环5向外侧拉横向连接杆6，使横向连接杆6从固定支架24的凹槽中出来，再在纵向上推动电池模块2，便可沿着燕尾形导轨副将两个电池模块2拆卸。

图13、14是本发明电力输出导电片的结构示意图。如图所示，所述电力输出接口与电池组的连接装置为设置在电池模块2正极端的正极输出导电片8和电池模块2负极端的负极输出导电片9，输出导电片上焊接有由4个片弹簧式导电片组成的“导电孔”，将电力输出端子的导电棒插入“导电孔”内即可实现电力输出，正极输出导电片8整体为平板式，与电池模块2上的连接导电片21的片弹簧式导电片相接触，负极输出导电片9有片弹簧式导电片的开口，与电池模块2平板式负极导电片25相接触。

如图15所示，所述电池组与电池组箱体底板的减振连接方式为设置在电池模块固定支架24侧面的矩形导轨槽和电池组箱体底板面10的矩形导轨，电池组通过矩形导轨副与电池组箱体底板10相连接，同时在矩形导轨两端分别设有挡板，限制电池组的轴向位移，在矩形导轨槽和矩形导轨的表面分别粘有减震片11，减震片11接触面为金属材质，内部有阻尼材料，整体外形呈现为正弦曲线形，减震片11的长度通过实测电池组箱体的固有频率来设定，保证电池组与导轨的接触为弹性接触，减小振动对电池组的影响。如图16所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (7)

1.一种采用拼装式电池模块的电池组，其中，拼装式电池模块包括电池模块（2），所述电池模块（2）包括电池（1）、固定支架（24）以及分别设置在所述固定支架（24）顶部和底部的正极导电片（22）和负极导电片（25）；所述电池（1）放置在所述固定支架（24）内；在所述固定支架（24）横向侧面上设置有若干个凹槽，在所述凹槽内设置有正极导电片伸出片（221）和负极导电片伸出片（251）；所述正极导电片伸出片（221）与所述正极导电片（22）连接，所述负极导电片伸出片（251）与所述负极导电片（25）连接，其特征在于：还包括电池模块（2）间的连接导电片（21）以及用于电池模块（2）间固定连接的机械连接装置；所述机械连接装置包括纵向机械连接装置和横向机械连接装置；

所述纵向机械连接装置包括纵向连接杆（4）和锁紧偏心轮（3），所述纵向连接杆（4）一端设有台阶，另一端设置有通孔；所述锁紧偏心轮（3）设置在所述通孔内；所述纵向连接杆（4）插入所述固定支架（24）时，所述台阶与所述固定支架（24）底部的沉槽相互配合，所述锁紧偏心轮（3）压入纵向连接杆另一端通孔内；

所述横向机械连接装置包括设置在固定支架（24）两侧的燕尾形导轨副和横向贯穿所述电池模块（2）用于固定的横向连接杆（6）；两个相邻的所述电池模块（2）在横向上通过所述燕尾形导轨副连接。

2.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于：所述正极导电伸出片（221）和负极导电伸出片（251）相互间隔设置；当横向上相邻两个所述电池模块（2）并联时，相邻两个所述电池模块（2）同向布置，两个所述电池模块（2）的固定支架（24）横向侧面上的正极导电伸出片（221）和负极导电伸出片（251）分别相互连接；当横向上相邻两个所述电池模块（2）串联时，相邻两个所述电池模块（2）反向布置，其中一个所述电池模块（2）的固定支架（24）横向侧面上的正极导电伸出片（221）和另一个所述电池模块（2）的固定支架（24）横向侧面上的负极导电伸出片（251）相互连接。

3.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于：在至少2个所述电池模块（2）纵向连接时，所述纵向机械连接装置在纵向方向上相互错开。

4.根据权利要求3所述的电池组，其特征在于：所述电池组与电力输出接口的连接装置为设置在所述电池模块（2）正极端的正极输出导电片（8）和设置在所述电池模块（2）负极端的负极输出导电片（9）。

5.根据权利要求3所述的电池组，其特征在于：所述电池组与电池组箱体底板（10）之间通过所述固定支架（24）侧面的导轨槽和电池组箱体底板（10）上的导轨相互配合连接。

6.根据权利要求5所述的电池组，其特征在于：在所述导轨槽和所述导轨的表面分别粘有减震片（11）。

7.根据权利要求6所述的电池组，其特征在于：所述减震片（11）的长度通过实测电池组箱体的固有频率来设定。