CN106684280A - 一种软包电芯pack结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软包电芯PACK结构，包括两个端板、在两个端板之间排列的若干电芯组件以及将端板和电芯组件定位的固定杆，所述的电芯组件包括相框和电芯，电芯组件的上方设有与电芯的电极连接的铜板以及覆盖铜板的绝缘盖，所述的相框包括外框体以及与外框体滑动配合的内框体，所述的电芯组件内设有可带动内框体上下往复移动的凸轮件，所述电芯与内框体固定连接，所述电芯的侧面设有贴合固定的导热片。本发明旨在提供一种有效降低电芯温度、保证电芯寿命的软包电芯PACK结构。

Description

一种软包电芯PACK结构

技术领域

本发明属于蓄电池领域，尤其涉及一种软包电芯PACK结构。

背景技术

现有锂离子电池市场已日渐成熟，各生产厂家规模也日益扩大，软包电芯电池组优势逐渐体现出来，但是也遇到很大的难题。比如软包电芯现有的成组工艺，软包电芯本身采用铝塑膜作为外部防护，在组装过程中容易刺破。为了提高软包电芯的防护效果，如中国专利公开号：CN202434599U，公开了该实用新型公开了一种软包电芯成组装置，用于汽车软包电芯成组技术领域，包括单体模块；所述单体模块包括结构相同的第一夹板和第二夹板；所述第一夹板包括第一主板和第二主板，设置在所述第一主板和第二主板同一侧且连接所述第一主板和第二主板的横置板，所述横置板之间留有散热孔；所述第一主板和第二主板的两端均设有通孔；所述第一夹板与所述第二夹板相接且所述横置板均在外侧，内部形成一个腔；穿过所述通孔将所述单体模块固定连接的穿钉。然而，由多个模组组合而成的PACK结构，由于模组之间密集排列，容易造成热量堆积，电芯温度升高较快，降低了电芯寿命。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的上述不足，提供了一种有效降低电芯温度、保证电芯寿命的软包电芯PACK结构。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种软包电芯PACK结构，包括两个端板、在两个端板之间排列的若干电芯组件以及将端板和电芯组件定位的固定杆，所述的电芯组件包括相框和电芯，电芯组件的上方设有与电芯的电极连接的铜板以及覆盖铜板的绝缘盖，所述的相框包括外框体以及与外框体滑动配合的内框体，所述的电芯组件内设有可带动内框体上下往复移动的凸轮件，所述电芯与内框体固定连接，所述电芯的侧面设有贴合固定的导热片。

现有技术中，电芯的散热主要通过被动方式，如加装大量散热片，将热量从电芯向外导出，然而当电芯密集排列时，热量传递变得较为困难。本方案中，固定杆将各个电芯组件串联起来，电芯组件串联后的两端分别设有端板，从而形成一个PACK结构。电芯组件内，电芯与相框的内框体固定，电芯的表面贴合导热片，可将产生的热量向外传递。同时，内框体可相对外框体滑动配合，凸轮件作用于内框体，可带动内框体上下移动。在内框体上下滑移的过程中，可推动内框体的空气向外流动，从而将电芯发出的热量向外框体排出。

作为优选，所述的凸轮件包括沿电芯组件排列方向布置的凸轮轴以及带动凸轮轴转动的伺服电机，所述的凸轮轴上设有作用于内框体底部的凸轮，所述的内框体与外框体之间设有复位弹簧。伺服电机转动，带动凸轮来回转动从而不断带动内框体相对外框体滑移，从而不断将热量排出，降低电芯温度。当伺服电机带动凸轮上顶作用于内框体时，限制内框体的移动范围，有利于将电池温度维持在预定的工作范围内。

作为优选，所述的凸轮轴的上方设有平行布置的辅助凸轮轴，辅助凸轮轴上设有作用于内框体顶部的辅助凸轮，所述的凸轮件还包括可使凸轮和辅助凸轮同时转动的同步带。辅助凸轮与凸轮可同步转动，两者配合同时对内框体的顶部和底部进行定位，使得内框体在上下移动的过程中，电芯定位更为稳固。

作为上述优选的替代方案，所述的凸轮轴的上方设有平行布置的辅助凸轮轴，辅助凸轮轴上设有作用于内框体顶部的辅助凸轮，所述的端板上设有带动辅助凸轮轴转动的辅助伺服电机。辅助凸轮轴和凸轮轴可独立转动，当凸轮和辅助凸轮转动一个角度，使凸轮和辅助凸轮均不作用于内框体时，内框体处于自由滑移状态，电芯组件可随着路面颠簸震动而上下移动，实现被动散热，节省能量消耗。

作为优选，所述外框体的侧壁设有若干贯通的通风孔，外框体的外侧面设有竖直布置的通风槽，所述导热片的左右两侧分别设有向外框体外部延伸的延伸端，所述延伸端向外框体的外侧面弯折形成与通风槽相对的散热部。这样，外框体的侧壁设置通风孔，使空气可在内外框体之间顺利流动，外框体的外侧面设置通风槽，便于空气从通风孔流出后沿着通风槽流动，吹向导热片的散热部发生热交换，提高导热片的散热效率。

作为优选，所述外框体的四个内角均设有弹簧座，所述的复位弹簧设置在弹簧座上，所述的弹簧座上设有与内框体对应的缓冲块。这样，外框体的四个弹簧座上分别设置复位弹簧，可对内框体的上下滑移进行缓冲。弹簧座上的缓冲块，可对内框体的移动行程进行限位，防止内框体与凸轮或者辅助凸轮发生碰撞。

作为优选，所述内框体的左右两侧分别设有若干沿内框体厚度方向布置的散热槽，相邻的散热槽的间隔距离小于相邻通风孔的间距。设置散热槽，内框体在上下滑移的过程中，能产生更大的风量吹向外框体和导热片，从而提高导热片的散热效果。

作为优选，所述散热部的内侧设有若干散热条，所述的散热条与通风槽平行布置。设置散热条可以提高散热部与空气的接触面积，提高散热效果。

本发明的有益效果是：提高了电芯的散热能力，防止电芯温度过高，保证电芯温差一致性。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明中电芯组件的结构示意图；；

图3是本发明实施例1中电芯组件和端板组合后的剖视图；

图4是本发明实施例2中电芯组件和端板组合后的剖视图。

图中：固定杆1，绝缘纸2，绝缘盖3，相框4，外框体4a，内框体4b，通风孔401，通风槽402, 散热槽41，端板5，导热片6，散热部6a，散热条6b，电芯7，伺服电机8，凸轮轴9，凸轮10，辅助凸轮11，辅助凸轮轴12，同步带13，辅助伺服电机14，复位弹簧15，缓冲块16，弹簧座17。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1所示的实施例中，一种软包电芯PACK结构，包括两个端板5、若干电芯组件和固定杆1，电芯组件在两个端板之间并列布置，端板的四个角上分别设有安装孔，固定杆水平穿过安装孔将电芯组件和端板进行固定。

结合图2所示，电芯组件包括相框4和电芯7，电芯组件的上方设有与电芯的电极连接的铜板以及覆盖铜板的绝缘盖3，绝缘盖的上方设有绝缘纸2，以保证良好的绝缘效果。相框包括外框体4a和内框体4b，其中，外框体的四个角上分别设有通孔，通孔的位置与端板的安装孔位置对应，以便于固定杆能同时穿过安装孔和通孔进行固定。内框体位于外框体中，外框体的左右内侧壁分别设有导轨，内框体上设有导槽，两者滑动配合后，内框体可沿着导轨相对外框体上下移动。电芯设置在内框体上，两者固定连接，电芯的电机与铜板之间可采用柔性连接，以保证电芯上下移动时两者能可靠连接。

电芯的侧面设有贴合固定的导热片6，导热片采用铝制。外框体的侧壁设有若干贯通的通风孔401，以便空气从外框体的侧壁流入或流出。内框体沿着外框体上下移动时，内框体的侧壁会遮挡中部的通风孔，空气从内框体上方和下方的通风孔内外流动。外框体的外侧面设有竖直布置的通风槽402，导热片的左右两侧分别设有向外框体外部延伸的延伸端，延伸端向外框体的外侧面弯折形成与通风槽相对的散热部6a，经过通风孔向外流出的空气，可沿着通风槽流动，并吹向散热部。内框体的左右两侧分别设有若干沿内框体厚度方向布置的散热槽41，当内框体相对外框体上下移动时，可提供额外的风量吹向散热部。相邻的散热槽的间隔距离小于相邻通风孔的间距，以保证能提供较大的风量。散热部的内侧设有若干散热条6b，散热条与通风槽平行布置，当空气从通风槽经过散热部时，空气便会进入到散热条之间的间隙中，带走热量。

结合图3所示，电芯组件内设有凸轮件，凸轮件包括沿电芯组件排列方向布置的凸轮轴9以及带动凸轮轴转动的伺服电机8，凸轮轴上设有作用于内框体底部的凸轮10，凸轮轴的上方设有平行布置的辅助凸轮轴12，辅助凸轮轴上设有作用于内框体顶部的辅助凸轮11，凸轮件还包括可使凸轮和辅助凸轮同时转动的同步带13。在电池进行组装时，还设置有控制器和温度传感器，温度传感器和伺服电机分别与控制器进行连接，通过设定温度范围对伺服电机的开关进行控制。内框体与外框体之间设有复位弹簧，外框体的四个内角均设有弹簧座17，复位弹簧设置在弹簧座上，弹簧座上设有与内框体对应的缓冲块16。

在实际运行过程中，伺服电机可带动凸轮轴左右来回转动，通过同步带也同时带动辅助凸轮轴来回转动，凸轮轴上的凸轮作用于内框体底部时，辅助凸轮上的辅助凸轮不作用于内框体，内框体上移。当辅助凸轮上的辅助凸轮作用于内框体时，凸轮轴上的凸轮不作用于内框体底部，此时内框体下移。内框体相对外框体上下往复运动，从而带动内外框体的空气流动，将电芯的产生的热量向外排出。

实施例2

如图1所示的实施例中，一种软包电芯PACK结构，包括两个端板5、若干电芯组件和固定杆1，电芯组件在两个端板之间并列布置，端板的四个角上分别设有安装孔，固定杆水平穿过安装孔将电芯组件和端板进行固定。

结合图2所示，电芯组件包括相框4和电芯7，电芯组件的上方设有与电芯的电极连接的铜板以及覆盖铜板的绝缘盖3，绝缘盖的上方设有绝缘纸2，以保证良好的绝缘效果。相框包括外框体、内框体4b和凸轮件，其中，外框体的四个角上分别设有通孔，通孔的位置与端板的安装孔位置对应，以便于固定杆能同时穿过安装孔和通孔进行固定。内框体位于外框体中，外框体的左右内侧壁分别设有导轨，内框体上设有导槽，两者滑动配合后，内框体可沿着导轨相对外框体上下移动。电芯设置在内框体上，两者固定连接，电芯的电机与铜板之间可采用柔性连接，以保证电芯上下移动时两者能可靠连接。

电芯的侧面设有贴合固定的导热片6，外框体的侧壁设有若干贯通的通风孔401，以便空气从外框体的侧壁流入或流出。内框体沿着外框体上下移动时，内框体的侧壁会遮挡中部的通风孔，空气从内框体上方和下方的通风孔内外流动。外框体的外侧面设有竖直布置的通风槽402，导热片的左右两侧分别设有向外框体外部延伸的延伸端，延伸端向外框体的外侧面弯折形成与通风槽相对的散热部6a，经过通风孔向外流出的空气，可沿着通风槽流动，并吹向散热部。内框体的左右两侧分别设有若干沿内框体厚度方向布置的散热槽41，当内框体相对外框体上下移动时，可提供额外的风量吹向散热部。相邻的散热槽的间隔距离小于相邻通风孔的间距，以保证能提供较大的风量。散热部的内侧设有若干散热条6b，散热条与通风槽平行布置，当空气从通风槽经过散热部时，空气便会进入到散热条之间的间隙中，带走热量。

结合图4所示，电芯组件内设有凸轮件，凸轮件包括沿电芯组件排列方向布置的凸轮轴9以及带动凸轮轴转动的伺服电机8，凸轮轴上设有作用于内框体底部的凸轮10，凸轮轴的上方设有平行布置的辅助凸轮轴12，辅助凸轮轴上设有作用于内框体顶部的辅助凸轮，端板上设有带动辅助凸轮轴转动的辅助伺服电机14。在电池进行组装时，还设置有控制器和温度传感器，温度传感器和伺服电机、辅助伺服电机分别与控制器进行连接，通过设定温度范围对伺服电机的开关进行控制。内框体与外框体之间设有复位弹簧，外框体的四个内角均设有弹簧座17，复位弹簧设置在弹簧座上，弹簧座上设有与内框体对应的缓冲块16。

在实际运行过程中，伺服电机可带动凸轮轴左右来回转动，辅助伺服电机可带动辅助凸轮轴左右来回转动，两者的转动可独立控制。凸轮轴上的凸轮作用于内框体底部时，辅助凸轮上的辅助凸轮不作用于内框体，内框体上移。当辅助凸轮上的辅助凸轮作用于内框体时，凸轮轴上的凸轮不作用于内框体底部，此时内框体下移。内框体相对外框体上下往复运动，从而带动内外框体的空气流动，将电芯的产生的热量向外排出。此外，也可控制伺服电机和辅助伺服电机，使得凸轮和辅助凸轮均不作用于内框体上，此时内框体可随着外界的震动而上下移动，起到被动散热的效果。

Claims (8)

1.一种软包电芯PACK结构，其特征是，包括两个端板（5）、在两个端板（5）之间排列的若干电芯组件以及将端板（5）和电芯组件定位的固定杆（1），所述的电芯组件包括相框（4）和电芯（7），电芯组件的上方设有与电芯（7）的电极连接的铜板以及覆盖铜板的绝缘盖（3），所述的相框（4）包括外框体（4a）以及与外框体（4a）滑动配合的内框体（4b），所述的电芯组件内设有可带动内框体（4b）上下往复移动的凸轮件，所述电芯（7）与内框体（4b）固定连接，所述电芯（7）的侧面设有贴合固定的导热片（6）。

2.根据权利要求1所述的一种软包电芯PACK结构，其特征是，所述的凸轮件包括沿电芯组件排列方向布置的凸轮轴（9）以及带动凸轮轴（9）转动的伺服电机（8），所述的凸轮轴（9）上设有作用于内框体（4b）底部的凸轮（10），所述的内框体（4b）与外框体（4a）之间设有复位弹簧。

3.根据权利要求2所述的一种软包电芯PACK结构，其特征是，所述的凸轮轴（9）的上方设有平行布置的辅助凸轮轴（12），辅助凸轮轴（12）上设有作用于内框体（4b）顶部的辅助凸轮（11），所述的凸轮件还包括可使凸轮（10）和辅助凸轮（11）同时转动的同步带（13）。

4.根据权利要求2所述的一种软包电芯PACK结构，其特征是，所述的凸轮轴（9）的上方设有平行布置的辅助凸轮轴（12），辅助凸轮轴（12）上设有作用于内框体（4b）顶部的辅助凸轮（11），所述的端板（5）上设有带动辅助凸轮轴（12）转动的辅助伺服电机（14）。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种软包电芯PACK结构，其特征是，所述外框体（4a）的侧壁设有若干贯通的通风孔（401），外框体（4a）的外侧面设有竖直布置的通风槽（402），所述导热片（6）的左右两侧分别设有向外框体（4a）外部延伸的延伸端，所述延伸端向外框体（4a）的外侧面弯折形成与通风槽（402）相对的散热部（6a）。

6.根据权利要求2所述的一种软包电芯PACK结构，其特征是，所述外框体（4a）的四个内角均设有弹簧座（17），所述的复位弹簧设置在弹簧座（17）上，所述的弹簧座（17）上设有与内框体（4b）对应的缓冲块（16）。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种软包电芯PACK结构，其特征是，所述内框体（4b）的左右两侧分别设有若干沿内框体（4b）厚度方向布置的散热槽（41），相邻的散热槽（41）的间隔距离小于相邻通风孔（401）的间距。

8.根据权利要求5所述的一种软包电芯PACK结构，其特征是，所述散热部（6a）的内侧设有若干散热条（6b），所述的散热条（6b）与通风槽（402）平行布置。