CN106935753A - 一种汽车锂离子起动电源及其装配方法 - Google Patents
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Abstract
一种汽车锂离子起动电源，包括锂离子电池包、控制系统、起动电源总正极柱、起动电源总负极柱，锂离子电池包与控制系统、控制系统与起动电源总正极柱、控制系统与起动电源总负极柱均通过一号母线电连，该一号母线由多层金属箔叠加而成，包括铸压部和非铸压部，一号母线通过铸压部与锂离子电池包、控制系统、起动电源总正极柱、起动电源总负极柱固定连接，装配时，先根据锂离子电池包与控制系统、控制系统与起动电源总正极柱、控制系统与起动电源总负极柱的连接走向制备一号母线，再将其与上述部件连接即可。该设计使得连接结构不仅能实现灵活转向，而且可适应大电流起动、高低温交变等环境。
Description
技术领域
本发明属于汽车用电源技术领域，具体涉及一种汽车锂离子起动电源及其装配方法，适用于改善起动电源内元器件连接结构的性能。
背景技术
随着新能源汽车发展，锂离子电池在汽车上的应用成为主流。在锂离子起动电源方面，现有运行汽车采用锂离子起动电源的较少，其主要原因之一是，作为车载锂离子起动电源，必须承受长时间各种路况下的振动及并满足频繁的大电流起动要求，而市场上的锂离子起动电源在应用时还存在一些问题，大多采用金属条（片、板）、多股铜（铝）芯线，然后用螺栓或锡焊连接锂离子起动电源内部元器件，这种方式对锂离子起动电源来说有很大的弊病。一方面因锂离子起动电源连接线转向较多而空间窄小，金属条（片、板）、多股铜（铝）芯线不易弯折致使生产、维修过程诸多不便；另一方面，长时间使用时，由锂离子起动电源振动、大电流充放电或外界的环境温度变化所带来的热胀冷缩应力会致使采用以上元器件连接方式的锂离子起动电源出现连接断裂、脱落，同时锡焊连接使得连接内阻偏高，在大电流起动时会导致温度过高。
中国专利：授权公告号为CN203151154U，授权公告日为2013年8月21日的实用新型专利公开了一种汽车应急启动电源，包括锂电池、功能电路板，锂电池通过电源线与功能电路板连接。该结构采用电源线作为连接部件，而电源线通常为铜或铝芯线，因此同样存在上述问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有连接结构存在的转向不够灵活、容易受损的问题，提供一种采用转向灵活且不易受损的连接结构的汽车锂离子起动电源及其装配方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案如下：
一种汽车锂离子起动电源，包括锂离子电池包、控制系统、起动电源总正极柱、起动电源总负极柱；
所述锂离子电池包与控制系统、控制系统与起动电源总正极柱、控制系统与起动电源总负极柱均通过一号母线电连，所述一号母线由多层金属箔叠加而成，包括铸压部和非铸压部，所述一号母线通过铸压部与锂离子电池包、控制系统、起动电源总正极柱、起动电源总负极柱固定连接。
所述锂离子电池包包括电池载盒及固定在电池载盒中的多个单体电芯，所述单体电芯之间通过二号母线电连，该二号母线包括多个并行设置的金属块，相邻的所述金属块之间通过拱形金属片桥接，且金属块通过其上开设的连接通孔套接在单体电芯的极柱上。
所述极柱为多段式锥台状结构，其远离单体电芯壳体的一端的直径小于近单体电芯壳体的一端的直径，所述连接通孔与极柱远离单体电芯壳体的一端套接。
所述铸压部上开设有连接孔，所述连接孔与锂离子电池包、连接通孔与极柱激光焊接，连接孔与控制系统、起动电源总正极柱、起动电源总负极柱螺栓连接。
所述一号母线、二号母线的制造材料均为铝或铜。
一种汽车锂离子起动电源的装配方法，依次包括以下步骤：
一号母线的制备：先根据锂离子电池包与控制系统、控制系统与起动电源总正极柱、控制系统与起动电源总负极柱的连接走向裁剪出单层金属箔的形状，再将多个裁剪后的单层金属箔叠加，并对其上需要与锂离子电池包、控制系统、起动电源总正极柱或起动电源总负极柱连接的部位进行铸压即得到一号母线；
起动电源的装配：先采用一号母线连接锂离子电池包与控制系统，并将单体电芯电压、温度及电池包电流传感器采集线连入控制系统，再用一号母线连接控制系统与起动电源总正极柱、控制系统与起动电源总负极柱即可。
所述锂离子电池包包括电池载盒及固定在电池载盒中的多个单体电芯，所述单体电芯之间通过二号母线电连，该二号母线包括多个并行设置的金属块，相邻的所述金属块之间通过拱形金属片桥接，且金属块通过其上开设的连接通孔套接在单体电芯的极柱上；
所述装配方法还包括锂离子电池包的装配步骤，该步骤位于起动电源的装配步骤之前；
所述锂离子电池包的装配步骤是指：先将单体电芯按预设的排布顺序固定于电池载盒中，再将二号母线上的连接通孔套接在预串并联的单体电芯的极柱上即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种汽车锂离子起动电源中一号母线由多层金属箔叠加而成，包括铸压部和非铸压部，一号母线通过铸压部与锂离子电池包、控制系统、起动电源总正极柱、起动电源总负极柱固定连接，即转向部位保持为原金属箔状态，非转向部位铸压成金属块，该设计一方便在保证连接所需机械强度的同时便于母线在起动电源狭小的空间中灵活转向，另一方面可以帮助母线抵消因大电流充放电或外界的环境温度变化带来的热胀冷缩应力，防止其断裂，延长起动电源的寿命。因此，本发明一号母线不仅转向灵活，而且不易受损。
2、本发明一种汽车锂离子起动电源中连接单体电芯的二号母线包括多个并行设置的金属块，相邻的金属块之间通过拱形金属片桥接，金属块通过其上开设的连接通孔套接在单体电芯的极柱上，该设计不仅有助于在锂离子起动电源大电流起动、高低温交变过程中可以更好的抵消热胀冷缩带来的应力，防止断裂，延长起动电源的寿命，而且便于装配时调节母线与单体电芯极柱之间的位置。因此，本发明二号母线不仅不易受损，而且便于装配。
3、本发明一种汽车锂离子起动电源中铸压部与锂离子电池包、金属块与极柱均采用激光焊接，可保证锂离子起动电源无虚焊、无振动脱落现象发生，且连接内阻较小。因此，本发明的连接内阻小。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中一号母线的结构示意图。
图3为图1中锂离子电池包的结构示意图。
图4为图3中二号母线的结构示意图。
图5为图3中极柱的结构示意图。
图中：锂离子电池包1、电池载盒11、单体电芯12、极柱121、控制系统2、起动电源总正极柱3、起动电源总负极柱4、一号母线5、铸压部51、连接孔511、非铸压部52、二号母线6、金属块61、连接通孔611、拱形金属片62。
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1至图5，一种汽车锂离子起动电源，包括锂离子电池包1、控制系统2、起动电源总正极柱3、起动电源总负极柱4；
所述锂离子电池包1与控制系统2、控制系统2与起动电源总正极柱3、控制系统2与起动电源总负极柱4均通过一号母线5电连，所述一号母线5由多层金属箔叠加而成，包括铸压部51和非铸压部52，所述一号母线5通过铸压部51与锂离子电池包1、控制系统2、起动电源总正极柱3、起动电源总负极柱4固定连接。
所述锂离子电池包1包括电池载盒11及固定在电池载盒11中的多个单体电芯12，所述单体电芯12之间通过二号母线6电连，该二号母线6包括多个并行设置的金属块61，相邻的所述金属块61之间通过拱形金属片62桥接，且金属块61通过其上开设的连接通孔611套接在单体电芯12的极柱121上。
所述极柱121为多段式锥台状结构，其远离单体电芯12壳体的一端的直径小于近单体电芯12壳体的一端的直径，所述连接通孔611与极柱121远离单体电芯12壳体的一端套接。
所述铸压部51上开设有连接孔511，所述连接孔511与锂离子电池包1、连接通孔611与极柱121激光焊接，连接孔511与控制系统2、起动电源总正极柱3、起动电源总负极柱4螺栓连接。
所述一号母线5、二号母线6的制造材料均为铝或铜。
一种汽车锂离子起动电源的装配方法，依次包括以下步骤：
一号母线的制备：先根据锂离子电池包1与控制系统2、控制系统2与起动电源总正极柱3、控制系统2与起动电源总负极柱4的连接走向裁剪出单层金属箔的形状，再将多个裁剪后的单层金属箔叠加，并对其上需要与锂离子电池包1、控制系统2、起动电源总正极柱3或起动电源总负极柱4连接的部位进行铸压即得到一号母线5；
起动电源的装配：先采用一号母线5连接锂离子电池包1与控制系统2，并将单体电芯电压、温度及电池包电流传感器采集线连入控制系统2，再用一号母线5连接控制系统2与起动电源总正极柱3、控制系统2与起动电源总负极柱4即可。
所述锂离子电池包1包括电池载盒11及固定在电池载盒11中的多个单体电芯12，所述单体电芯12之间通过二号母线6电连，该二号母线6包括多个并行设置的金属块61，相邻的所述金属块61之间通过拱形金属片62桥接，且金属块61通过其上开设的连接通孔611套接在单体电芯12的极柱121上；
所述装配方法还包括锂离子电池包的装配步骤，该步骤位于起动电源的装配步骤之前；
所述锂离子电池包的装配步骤是指：先将单体电芯12按预设的排布顺序固定于电池载盒11中，再将二号母线6上的连接通孔611套接在预串并联的单体电芯12的极柱121上即可。
本发明的原理说明如下：
本发明提供了一种锂离子起动电源电子元器件之间的新型连接结构，其采用连接锂离子电池包1与控制系统2、控制系统2与起动电源总正极柱3、控制系统2与起动电源总负极柱4的一号母线5，连接单体电芯12的二号母线6。所述一号母线5为多层金属箔局部铸压而成，相比目前市面上圆形金属多股绞线或金属板（片）结构，其在相同电流传输能力下的体积更小，在起动电源有限的空间中转向更灵活，且更能适应大电流起动、高低温交变等环境下金属的热胀冷缩。所述二号母线6为多段式结构，每段的两端采用金属块61、金属块61之间桥接有一定柔性的拱形金属片62，所述金属块61较厚，可提供母线与极柱121连接时所需的机械强度，而拱形金属片62较薄，这样相邻两属块61之间的距离可以做细微调节，便于母线与极柱121的连接，同时，与现有的未设置拱形金属片62的金属块（条）或金属多股绞线母线相比，该结构可以更好的抵消热胀冷缩带来的应力，防止断裂。
极柱121：本发明将极柱121设计成为多段式锥台状结构，其远离单体电芯12壳体的一端的直径小于近单体电芯12壳体的一端的直径，有效保证了当连接通孔611套在极柱121远离单体电芯12壳体的一端时不会与单体电芯12的外壳接触，不仅便于后期激光焊接的进行，而且保障了起动电源的安全。
本发明将铸压部51与控制系统2、起动电源总正极柱3、起动电源总负极柱4的连接方式设计为螺栓连接，可便于后期进行控制系统2相关部件的维修更换。
本发明所述单体电芯12为为功率型电芯，具有20C及以上的放电能力，且其电压为1.8～3.7V，容量为5～100Ah；控制系统2包括继电器、保险、半导体开关及相关控制电路等。
实施例1：
参见图1至图5，一种汽车锂离子起动电源，包括锂离子电池包1、控制系统2、起动电源总正极柱3、起动电源总负极柱4，所述锂离子电池包1与控制系统2、控制系统2与起动电源总正极柱3、控制系统2与起动电源总负极柱4均通过一号母线5电连，该一号母线5由多层长条状金属箔叠加并局部铸压而成，其两端为铸压部51，中部为连接两铸压部51的拱形非铸压部52，所述铸压部51上开设有连接孔511，该连接孔511与锂离子电池包1激光焊接，与控制系统2、起动电源总正极柱3、起动电源总负极柱4螺栓连接，所述锂离子电池包1包括电池载盒11及固定在电池载盒11中的多个单体电芯12，所述单体电芯12之间通过二号母线6电连，该二号母线6包括多个并行设置的金属块61，相邻的所述金属块61之间通过拱形金属片62桥接，且金属块61上开设有连接通孔611，所述单体电芯12的极柱121为多段式锥台状结构，其远离单体电芯12壳体的一端的直径小于近单体电芯12壳体的一端的直径，所述连接通孔611与极柱121远离单体电芯12壳体的一端激光焊接，所述一号母线5、二号母线6的制造材料均为铝或铜。
一种汽车锂离子起动电源的装配方法，依次包括以下步骤：
一号母线的制备：先根据锂离子电池包1与控制系统2、控制系统2与起动电源总正极柱3、控制系统2与起动电源总负极柱4的连接走向裁剪出单层金属箔，再将多个裁剪后的单层金属箔叠加，并对其两端进行铸压即得到一号母线5；
锂离子电池包的装配：先将单体电芯12按预设的排布顺序固定于电池载盒11中，再将二号母线6上的连接通孔611套在预串并联的单体电芯12的极柱121上进行激光焊接即得到锂离子电池包1；
起动电源的装配：先将一号母线5一端的铸压部51与极柱121激光焊接，并将另一端的铸压部51与控制系统2螺栓连接，以完成锂离子电池包1与控制系统2的连接，再将单体电芯电压、温度及电池包电流传感器采集线连入控制系统2，然后将一号母线5与控制系统2、起动电源总正极柱3、起动电源总负极柱4螺栓连接，以完成控制系统2与起动电源总正极柱3、控制系统2与起动电源总负极柱4的连接即可。
Claims (7)
1.一种汽车锂离子起动电源，包括锂离子电池包（1）、控制系统（2）、起动电源总正极柱（3）、起动电源总负极柱（4），其特征在于：
所述锂离子电池包（1）与控制系统（2）、控制系统（2）与起动电源总正极柱（3）、控制系统（2）与起动电源总负极柱（4）均通过一号母线（5）电连，所述一号母线（5）由多层金属箔叠加而成，包括铸压部（51）和非铸压部（52），所述一号母线（5）通过铸压部（51）与锂离子电池包（1）、控制系统（2）、起动电源总正极柱（3）、起动电源总负极柱（4）固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种汽车锂离子起动电源，其特征在于：所述锂离子电池包（1）包括电池载盒（11）及固定在电池载盒（11）中的多个单体电芯（12），所述单体电芯（12）之间通过二号母线（6）电连，该二号母线（6）包括多个并行设置的金属块（61），相邻的所述金属块（61）之间通过拱形金属片（62）桥接，且金属块（61）通过其上开设的连接通孔（611）套接在单体电芯（12）的极柱（121）上。
3.根据权利要求2所述的一种汽车锂离子起动电源，其特征在于：所述极柱（121）为多段式锥台状结构，其远离单体电芯（12）壳体的一端的直径小于近单体电芯（12）壳体的一端的直径，所述连接通孔（611）与极柱（121）远离单体电芯（12）壳体的一端套接。
4.根据权利要求3所述的一种汽车锂离子起动电源，其特征在于：所述铸压部（51）上开设有连接孔（511），所述连接孔（511）与锂离子电池包（1）、连接通孔（611）与极柱（121）激光焊接，连接孔（511）与控制系统（2）、起动电源总正极柱（3）、起动电源总负极柱（4）螺栓连接。
5.根据权利要求2或3所述的一种汽车锂离子起动电源，其特征在于：所述一号母线（5）、二号母线（6）的制造材料均为铝或铜。
6.一种权利要求1所述的汽车锂离子起动电源的装配方法，其特征在于：
所述装配方法依次包括以下步骤：
一号母线的制备：先根据锂离子电池包（1）与控制系统（2）、控制系统（2）与起动电源总正极柱（3）、控制系统（2）与起动电源总负极柱（4）的连接走向裁剪出单层金属箔的形状，再将多个裁剪后的单层金属箔叠加，并对其上需要与锂离子电池包（1）、控制系统（2）、起动电源总正极柱（3）或起动电源总负极柱（4）连接的部位进行铸压即得到一号母线（5）；
起动电源的装配：先采用一号母线（5）连接锂离子电池包（1）与控制系统（2），并将单体电芯电压、温度及电池包电流传感器采集线连入控制系统（2），再用一号母线（5）连接控制系统（2）与起动电源总正极柱（3）、控制系统（2）与起动电源总负极柱（4）即可。
7.根据权利要求6所述的一种汽车锂离子起动电源的装配方法，其特征在于：
所述锂离子电池包（1）包括电池载盒（11）及固定在电池载盒（11）中的多个单体电芯（12），所述单体电芯（12）之间通过二号母线（6）电连，该二号母线（6）包括多个并行设置的金属块（61），相邻的所述金属块（61）之间通过拱形金属片（62）桥接，且金属块（61）通过其上开设的连接通孔（611）套接在单体电芯（12）的极柱（121）上；
所述装配方法还包括锂离子电池包的装配步骤，该步骤位于起动电源的装配步骤之前；
所述锂离子电池包的装配步骤是指：先将单体电芯（12）按预设的排布顺序固定于电池载盒（11）中，再将二号母线（6）上的连接通孔（611）套接在预串并联的单体电芯（12）的极柱（121）上即可。
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| CN201710149338.7A CN106935753A (zh) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | 一种汽车锂离子起动电源及其装配方法 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN111033794A (zh) * | 2017-09-20 | 2020-04-17 | 松下知识产权经营株式会社 | 电池模块 |
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2017
- 2017-03-14 CN CN201710149338.7A patent/CN106935753A/zh active Pending
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