CN105895847A - 一种极耳连接装置、动力电池模组和汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种极耳连接装置，用于与动力电池的极耳连接，包括：基座，所述基座邻近所述极耳；极耳连接片，所述极耳连接片包覆在所述基座的两侧，所述极耳分别贴合与所述极耳相邻的两个所述极耳连接片的外侧面；和螺杆，所述螺杆穿过所述基座的两侧，通过与螺母的螺纹配合将所述极耳连接片和所述极耳压紧在一起；其中，所述螺杆的长度大于等于与所述螺杆连接的所述动力电池中的最外侧的两个所述动力电池的极耳之间的距离，所述螺杆与所述螺母的螺纹配合使所述极耳连接片发生弹性形变，并产生朝向与该极耳连接片贴合的所述极耳的弹力，以与所述极耳紧密贴合。

Description

一种极耳连接装置、动力电池模组和汽车

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，特别涉及一种极耳连接装置、一种动力电池模组和使用该动力电池模组的汽车。

背景技术

电动汽车领域里，动力电池极耳连接方法中主要有两大类：

第一种是焊接方法：包括激光焊接，超声波焊接，电阻焊焊接等多种焊接方法。

第二种是机械连接方法：包括螺栓连接，压接及铆接等结构非焊接形式的连接方法。

在当前电动汽车技术领域的具体应用里，动力电池极耳连接以焊接形式为主，主要原因是：焊接结构形式相对简单，投放设备后可实现焊接自动化生产，而且焊接过流量大，相对电阻较小。

但是极耳焊接也存在很多问题。第一，极耳焊接需要设备投入，并且需要制作大量的工装卡具；在产品样件阶段及小批量生产阶段并不是很经济。第二，焊接之后属于不可逆焊接，焊接后不可拆装，因此当锂电池组投入使用后，即使发现其中的某个锂电芯存在性能差异或是不能正常使用，也无法对问题锂电芯进行更换，只能任其影响电池组内其它锂电芯的正常使用，直至导致整个电池组报废，这无疑会造成资源的浪费，同时也增加了使用成本。

另一类动力电池极耳机械连接方法主要是螺栓连接，通过使用螺栓螺母来连接极耳与母排的方法在样件阶段与焊接工艺不成熟的阶段被广泛采用。虽然螺栓连接设计简单，便于操作，不需要设备投入，在产品开发阶段即产品小批量生产阶段有无可比拟的优势。但是，每个动力电池极耳与汇流母排连接都需要2-3颗螺钉；而一个动力电池模组中往往由数十个动力电池串并联形成，这就需要上百颗螺钉连接。因此使用螺栓连接需要较多的人工工时，且可靠性不易保证。

如果能够使用一根长螺杆将多个动力电池的极耳统一地串联在一起的话，这种连接方式无设备投入要求，且连接过程快速，能够节约大量工时，能实现极耳的快速连接。但是在车载系统中，长期振动会引起螺杆应力松弛，而现有的长螺杆连接结构无法为极耳与汇流排之间提供足够的持续压紧力。极耳与汇流排间压紧力不足时，界面电阻会增大，从而降低电气连接的安全性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种使用长螺杆连接方式的极耳连接装置，其通过能够发生弹性形变的极耳连接片与长螺杆的配合，不仅能够实现动力电池极耳的快速连接，而且为极耳与汇流排之间提供足够的持续压紧力。

本发明的实施例提供了一种极耳连接装置，用于与动力电池的极耳连接，包括：

基座，所述基座邻近所述极耳；

极耳连接片，所述极耳连接片包覆在所述基座的两侧，所述极耳分别贴合与所述极耳相邻的两个所述极耳连接片的外侧面；和

螺杆，所述螺杆穿过所述基座的两侧，通过与螺母的螺纹配合将所述极耳连接片和所述极耳压紧在一起；

其中，所述螺杆的长度大于等于与所述螺杆连接的所述动力电池中的最外侧的两个所述动力电池的极耳之间的距离，所述螺杆与所述螺母的螺纹配合使所述极耳连接片发生弹性形变，并产生朝向与该极耳连接片贴合的所述极耳的弹力，以与所述极耳紧密贴合。

优选地，所述极耳连接片包括：

汇流排支撑簧片，所述汇流排支撑簧片包覆在所述基座的两侧；和

汇流排，所述汇流排包覆在所述汇流排支撑簧片的外侧，并通过铆钉与所述汇流排支撑簧片固定在一起；

所述极耳贴合所述汇流排的外侧面和/或所述铆钉。

优选地，所述汇流排支撑簧片包括：

与所述基座的底面或顶面贴合的水平部；和

分别与所述水平部的一侧连接、包覆在所述基座的两侧的两个弹性变形部，每个所述弹性变形部与所述水平部之间的夹角大于90°。

优选地，进一步包括两个端面压板，所述两个端面压板分别贴合所述最外侧的两个所述动力电池的极耳，所述螺杆穿过所述两个端面压板，通过与所述螺母的螺纹配合将所述两个端面压板之间的所述极耳连接片和所述极耳压紧在一起。

优选地，所述动力电池包括：

电池框；

电芯单元，所述电芯单元固定在所述电池框中；和

极耳，所述极耳与所述电芯单元连接，且自所述电池框的一端伸出至所述电池框以外；

所述基座进一步包括卡腿，所述卡腿与所述电池框的一端卡接。

本发明的另一个实施例还提供了一种动力电池模组，包括：

动力电池，所述动力电池具有极耳；和

以上所述的极耳连接装置，用于与所述极耳连接。

本发明的又一个实施例还提供了一种汽车，所述汽车包括以上所述的动力电池模组。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为本发明的动力电池模组的侧视图。

图2为本发明的极耳连接装置的一部分的结构示意图。

图3为本发明中的极耳连接片的结构示意图。

图4为本发明中的汇流排支撑簧片的侧视图。

图5为本发明中的基座的结构示意图。

图6为本发明的动力电池模组的结构示意图。

标号说明：

1 极耳连接装置

10 基座

11 卡腿

12 电路板卡槽

13 过孔

20 极耳连接片

21 汇流排支撑簧片

21a 水平部

21b 弹性变形部

22 汇流排

23 铆钉

30 螺杆

40 螺母

50 端面压板

2 动力电池

2a 电池框

2b 电芯单元

3 极耳

100 动力电池模组

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

为了解决现有技术中长螺杆极耳连接结构无法提供足够的持续压紧力的技术问题，本发明的目的是提供一种使用长螺杆连接方式的极耳连接装置，其通过能够发生弹性形变的极耳连接片与长螺杆的配合，不仅能够实现动力电池极耳的快速连接，而且为极耳与汇流排之间提供足够的持续压紧力。

图1为本发明中的动力电池模组的侧视图，图2为本发明的极耳连接装置的结构示意图。如图1和图2所示，在一个实施例中，提供了一种极耳连接装置1，用于与动力电池2的极耳3连接。其中，极耳连接装置1包括：

基座10，基座10固定在邻近极耳3的位置；

极耳连接片20，极耳连接片20包覆在基座10的两侧，极耳3分别贴合与其相邻的两个极耳连接片20的外侧面；和

螺杆30，螺杆30穿过基座10的两侧，通过与螺母40的螺纹配合将极耳连接片20和所述极耳3压紧在一起；

其中，螺杆30的长度大于等于与该螺杆30连接的所有动力电池2中的最外侧的两个动力电池2的极耳3之间的距离，且螺杆30与螺母40的螺纹配合使极耳连接片20发生弹性形变，并产生朝向与极耳连接片20贴合的极耳3的弹力，以与极耳3紧密贴合。

在本实施例中，虽然极耳连接装置1可仅与一个动力电池的一个极耳连接，但通常情况下，极耳连接装置1的作用是将多个动力电池的极耳连接在一起，以通过多个动力电池的串并联连接而形成动力电池模组。在图1所示的动力电池模组100中，示出了通过本发明的极耳连接装置1将8个动力电池2连接在一起而形成动力电池模组100的示例。本领域技术人员可以理解的是，动力电池模组100中可包括任意数量的动力电池2。

在本实施例中，如图1所示，螺杆30的长度大于等于与其相连的最外侧的两个动力电池2的极耳3之间的距离，这里所指的最外侧的两个动力电池2是指图中最左侧的动力电池2以及最右侧的动力电池2，螺杆30的长度满足能够穿过其所要连接的所有动力电池2的极耳3，即仅通过一个螺杆30即可与所有动力电池2的极耳3连接。当一个动力电池模组100中采用不同数量或类型的动力电池2时，可通过提供不同长度的螺杆30来实现极耳的连接。

结合图2所示，极耳连接片20包覆基座10的两侧，基座10为极耳连接片20提供支撑，极耳连接片20在基座10的两个侧面均能够提供与极耳3的连接。一个极耳连接装置1可对应一个动力电池2使用，每个动力电池2的极耳3可与一个极耳连接装置1中的极耳连接片20的其中一侧连接。而在动力电池模组100中，一个动力电池2的极耳3和与其相邻的两个极耳连接装置1的极耳连接片20的外侧面均贴合，这样，相邻的两个极耳连接片20通过其之间的极耳3实现连接，对应地，相邻的两个极耳3通过与位于基座10的两个侧面的同一个极耳连接片20贴合而实现连接，因此，相邻的极耳连接装置1通过连接在其间的极耳3形成了汇流母排，从而实现了多个动力电池2的极耳3的连接。而这一汇流母排仅通过一个螺杆30固定连接。

螺杆30穿过所有的极耳连接装置1的基座10的两侧，通过与螺母40的螺纹配合将连接在其上的所有的极耳3与极耳连接片20压紧在一起。同时，本实施例中的极耳连接片在外力的作用下，能够发生弹性形变，产生朝向与其贴合的极耳3的弹力，该弹力以及螺杆30与螺母40的配合提供的压紧力一起，使得极耳3与极耳连接片20之间始终保持持续的压紧力，从而在长期的使用过程中保证极耳3与极耳连接片20的稳定连接，从而保证了其所形成的汇流排的连接稳定性。

进一步地，如图3所示，极耳连接片20包括：

汇流排支撑簧片21，汇流排支撑簧片21包覆在基座10的两侧；和

汇流排22，汇流排22包覆在汇流排支撑簧片21的外侧，并通过铆钉23与汇流排支撑簧片21固定在一起；极耳3贴合汇流排22的外侧面和/或铆钉23。

在极耳连接片20中，汇流排支撑簧片21位于内侧，其通过弹性形变的能力为极耳连接片20提供弹力，以为极耳3与极耳连接片20之间提供持续的压紧力。优选地，汇流排支撑簧片21为弹性钢板，厚度为0.6-2mm。

汇流排22包覆在汇流排支撑簧片21的外侧，用于与极耳3贴合，以提供电流通路。汇流排22与汇流排支撑簧片21通过铆钉23固定在一起，铆钉23既作为连接元件也是电连接触点，极耳3也可与铆钉23贴合。为了增大电流通过能力，铆钉23采用铜铆钉，其外表面光滑，粗糙度小于3.2。进一步地，铆钉23的外表面可通过镀金、镀银等表面处理来增大电流通过能力。

进一步地，结合图2和图4所示，汇流排支撑簧片21包括：

与基座10的底面或顶面贴合的水平部21a；和

分别与水平部21a的一侧连接、包覆在基座10的两侧的两个弹性变形部21b，每个弹性变形部21b与水平部21a之间的夹角α大于90°，即弹性变形部21b的自由状态是自基座10的两侧朝向极耳3倾斜的。当通过螺母40与螺杆30的螺纹配合将极耳3与极耳连接片20压紧时，每个弹性变形部21b与水平部21a之间的夹角α减小，每个弹性变形部21b被压紧，其产生朝向其自由状态位置的弹力，即产生朝向极耳3的弹力，因此能够为极耳连接片20提供朝向极耳3的弹力，使其之间保持持续压紧力。

如图1所示，本实施例中的极耳连接装置1进一步包括两个端面压板50，两个端面压板50分别贴合最外侧的两个动力电池2的极耳3外侧，螺杆30穿过两个端面压板50，通过与螺母40的螺纹配合将两个端面压板50之间所有的极耳连接片20和极耳3压紧在一起。

图5示出了极耳连接装置1的基座10的结构示意图，图6示出了本发明的动力电池模组的结构示意图，结合图5和图6所示，动力电池模组100包括多个动力电池2，每个动力电池2包括：

电池框2a；

电芯单元2b，电芯单元2b固定在电池框2a中；和

极耳3，极耳3与电芯单元2b连接，且自电池框2a的一端伸出至电池框2a以外。

如图5所示，基座10进一步包括卡腿11，卡腿11与电池框2a的一端卡接，以固定在电池框2a上邻近极耳3的位置。另外，基座10可进一步包括电池管理单元(BMU)电路板卡槽12，可以定向安装电路板、电压传感器、温度传感器等。基座10上具有贯穿其两个侧面的过孔13，供长螺杆30穿过。基座10的材料为工程所料，例如尼龙、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等，其具有一定的结构强度，同时绝缘性能与防火等级等能够达到法规等相关要求。

在图1和图6所示的本实施例中，仅示出了用于将自动力电池2的一侧伸出的极耳连接在一起的极耳连接装置1，图中虽然未示出用于自动力电池2的另一侧伸出的极耳的连接装置，但并不表示该极耳不需要连接。在实际应用中，动力电池两侧的极耳可采用相同的连接装置和连接方式，或者采用不同的连接装置和连接方式。

在另一个实施例中，可以将上述实施例中的动力电池模组100应用在汽车中。当然，该动力电池模组100如何实现在汽车中的安装不是本发明的重点，本领域技术人员可以按照任意方式实施该动力电池模组100在汽车中的安装，本文不再赘述。

在本文中，“一个”并不表示将本发明相关部分的数量限制为“仅此一个”，并且“一个”不表示排除本发明相关部分的数量“多于一个”的情形。

除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种极耳连接装置(1)，用于与动力电池(2)的极耳(3)连接，其特征在于，包括：

基座(10)，所述基座(10)邻近所述极耳(3)；

极耳连接片(20)，所述极耳连接片(20)包覆在所述基座(10)的两侧，所述极耳(3)分别贴合与所述极耳(3)相邻的两个所述极耳连接片(20)的外侧面；和

螺杆(30)，所述螺杆(30)穿过所述基座(10)的两侧，通过与螺母(40)的螺纹配合将所述极耳连接片(20)和所述极耳(3)压紧在一起；

其中，所述螺杆(30)的长度大于等于与所述螺杆(30)连接的所述动力电池(2)中的最外侧的两个所述动力电池(2)的极耳(3)之间的距离，所述螺杆(30)与所述螺母(40)的螺纹配合使所述极耳连接片(20)发生弹性形变，并产生朝向与该极耳连接片(20)贴合的所述极耳(3)的弹力，以与所述极耳(3)紧密贴合。

2.如权利要求1所述的极耳连接装置(1)，其特征在于，所述极耳连接片(20)包括：

汇流排支撑簧片(21)，所述汇流排支撑簧片(21)包覆在所述基座(10)的两侧；和

汇流排(22)，所述汇流排(22)包覆在所述汇流排支撑簧片(21)的外侧，并通过铆钉(23)与所述汇流排支撑簧片(21)固定在一起；

所述极耳(3)贴合所述汇流排(22)的外侧面和/或所述铆钉(23)。

3.如权利要求2所述的极耳连接装置(1)，其特征在于，所述汇流排支撑簧片(21)包括：

与所述基座(10)的底面或顶面贴合的水平部(21a)；和

分别与所述水平部(21a)的一侧连接、包覆在所述基座(10)的两侧的两个弹性变形部(21b)，每个所述弹性变形部(21b)与所述水平部(21a)之间的夹角大于90°。

4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的极耳连接装置(1)，其特征在于，进一步包括两个端面压板(50)，所述两个端面压板(50)分别贴合所述最外侧的两个所述动力电池(2)的极耳(3)，所述螺杆(30)穿过所述两个端面压板(50)，通过与所述螺母(40)的螺纹配合将所述两个端面压板(50)之间的所述极耳连接片(20)和所述极耳(3)压紧在一起。

5.如权利要求1至3中任一权利要求所述的极耳连接装置(1)，其特征在于，所述动力电池(2)包括：

电池框(2a)；

电芯单元(2b)，所述电芯单元固定在所述电池框(2a)中；和

极耳(3)，所述极耳(3)与所述电芯单元(2b)连接，且自所述电池框(2a)的一端伸出至所述电池框(2a)以外；

所述基座(10)进一步包括卡腿(11)，所述卡腿(11)与所述电池框(2a)的一端卡接。

6.一种动力电池模组(100)，其特征在于，包括：

动力电池(2)，所述动力电池(2)具有极耳(3)；和

如权利要求1至5中任一权利要求所述的极耳连接装置(1)，用于与所述极耳(3)连接。

7.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括如权利要求6所述的动力电池模组(100)。