CN107134548A - 一种电池包 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电池包，包括固定架、电芯组、壳体和镍带；固定架包括第一支架和第二支架，第一支架和第二支架为蜂窝状结构并设置有多个格子，第一支架和第二支架上的格子相互组合形成多个筒状的电芯腔；通过多个电芯腔把各个电芯单体分隔放置在固定架内，镍带设置在固定架的两面并与电芯单体的电极连接，通过镍带实现电芯单体的连接。本发明提出了一种安全、可靠和结构简单的电池包结构，通过固定架内的电芯腔把各个电芯单体隔开，起到隔离保护作用，并且能够有效防止由于强烈震动所带来的松动和短路等安全隐患；通过镍带实现电芯单体的串联和/或并联，满足大电流充放电，并且简化了电池包的结构，加工更简单。
Description
技术领域
本发明涉及储能锂电池领域，尤其涉及一种电池包。
背景技术
随着社会的发展和环境的日益恶化，储能设备在人们生活中应用越来越广泛。储能电池为由电芯单体以串联或串并结合方式组成的电池包模组，电池包模组由于扩展性好和安装方便等优势而得到广泛应用。现有的电池包内部各电芯单体安装多用简单的支架或是用胶带缠绕的方式固定电芯单体，各个电芯单体之间没有做到隔离保护，在强烈震动时也会引起电芯单体松动而引起短路等安全隐患，电芯单体之间串并联多用导线连接，无法满足大电流充放电，内部能量汇总与输出端子之间多为导线连接，导致内部结构凌乱，加工复杂。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种电池包，把多个电芯单体分别放置在固定架的多个电芯腔内，电芯单体之间相互隔开，互不影响，再通过镍带实现电芯单体的串联和/或并联，具有安全、可靠和结构简单等优点。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种电池包，包括固定架、电芯组、壳体和镍带；
所述固定架包括第一支架和第二支架，所述第一支架和第二支架为蜂窝状结构，所述第一支架和第二支架内设置有多个格子，所述第一支架和第二支架相互安装固定后第一支架和第二支架上的格子相互组合形成多个筒状的电芯腔；
所述电芯组包括多个电芯单体，每个电芯单体放置在一个电芯腔内；
所述镍带设置在固定架上并与电芯单体的电极连接，所述镍带设置在与电芯腔两端对应的两面上，所述多个电芯单体通过镍带实现串联和/或并联，所述固定架套设在壳体内。
采用上述进一步方案的有益效果是：本发明提出了一种安全、可靠和结构简单的电池包结构，通过固定架内的电芯腔把各个电芯单体隔开，起到隔离保护作用，并且能够有效防止由于强烈震动所带来的松动和短路等安全隐患；通过镍带实现电芯单体的串联和/或并联，满足大电流充放电，并且简化了电池包的结构，加工更简单。
进一步地，所述壳体包括上盖板、筒体和下盖板，所述上盖板和下盖板分别固定设置在筒体的两端；
所述第一支架和第二支架竖直设置，所述格子水平设置，所述固定架的顶端开设有卡槽，所述固定架的顶端上通过卡槽插接有PCB板，所述PCB板上设置有正极端子、负极端子和信号端子；
所述上盖板上开设有与正极端子、负极端子和信号端子对应的开口；
所述镍带上引出总正极和总负极，所述总正极为多个电芯单体通过镍带串联和/或并联后形成的电芯组的正极，所述总负极为多个电芯单体通过镍带串联和/或并联后形成的电芯组的负极，所述总正极和总负极通过不同的汇流排分别与正极端子和负极端子相连；
所述多个电芯单体与镍带的连接处上设置有温度传感器，所述温度传感器和镍带分别与信号端子相连并通过信号端子向外部控制系统输出电检测信号和温度检测信号。
进一步地，所述固定架的底端开设有卡槽，所述固定架的底端通过卡槽插接有底部支板。
进一步地，所述底部支板通过螺丝与下盖板固定，所述下盖板通过螺丝与筒体固定，所述筒体的侧面通过螺丝与固定架固定，所述上盖板通过螺丝与筒体固定，所述第一支架和第二支架通过螺丝固定，所述总正极和总负极通过螺丝与汇流排相连，所述汇流排通过螺丝分与正极端子和负极端子相连。
进一步地，所述总负极设置在固定架的顶端，所述总正极设置在固定架的底端，与总正极连接的汇流排通过转接排与正极端子相连。
进一步地，所述固定架的前后两面设置有导热矽胶片，所述导热矽胶片设置在镍带上。
进一步地，所述固定架的周围还设置有三个绝缘片，所述三个绝缘片分别覆盖于两个导热矽胶片上和总正极上。
进一步地，所述正极端子、负极端子和汇流排的材质为紫铜，所述正极端子和负极端子上设置有螺纹孔。
进一步地，所述电芯组包括4个相互串联的并联组，每个所述并联组包括24个相互并联的电芯单体。
进一步，所述筒体为经过黑色阳极氧化处理的铝型材结构。
附图说明
图1为本发明固定架的结构示意图；
图2为本发明电芯组的电路原理图；
图3为本发明一种电池包的结构示意图；
图4为本发明固定架与壳体的结构示意图；
图5为本发明壳体的整体示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1和图3所示，图1为本发明固定架1的结构示意图，图3为本发明一种电池包的结构示意图。一种电池包，包括固定架1、电芯组2、壳体3和镍带4。
所述固定架1为塑胶材质，所述固定架1包括第一支架11和第二支架12，所述第一支架11和第二支架12的形状相同，多个电芯单体通过一定的排列方便放置在固定架1内。以第一支架11为例，第一支架11为蜂窝状结构，第一支架11内设置有多个格子13，每个格子13的深度为电芯单体长度的一半，格子13的底部开设有限位挡块，限位挡块用于防止电芯单体穿过第一支架11后脱落。第一支架11和第二支架12相互安装固定后，第一支架11和第二支架12上相对的两个格子13形成一个电芯腔，电芯腔的大小可设置成刚好夹紧电芯单体。把电芯单体放置在第一支架11的格子13上后，再把第二支架12与第一支架11组合在一起，就可实现把电芯单体放置在电芯腔内。固定架1采用全包的方式包裹各个电芯单体，每个电芯单体的周围都有隔断层，用于保护各个电芯单体之间相互不受影响。本电池包提出了一种安全、可靠和结构简单的电池包结构，通过固定架1内的电芯腔把各个电芯单体隔开，起到隔离保护作用，并且能够有效防止由于强烈震动所带来的松动和短路等安全隐患。
多个电芯单体装入电芯腔内后，电芯单体的电极会暴露在固定架1的两面。所述镍带4设置在固定架1的两面并与电芯单体的电极连接，所述多个电芯单体通过镍带4实现串联和/或并联。与传统的电池包通过导线连接相比，本发明通过镍带4实现连接，满足大电流充放电，并且简化了了电池包的结构，加工更简单。
具体地，所述第一支架11和第二支架12上开设有用于放置镍带4的槽位。根据实际需求设计镍带4，就可以实现把多个电芯单体通过特定的方式连接在一起，与PCB电路板的制作原理类似。把镍带4放入第一支架11或第二支架12上的槽位上即可固定镍带4，再把电芯单体放入电芯腔内，通过点焊连接电芯单体与镍带4，无需额外的夹具进行定位焊接，大大提高生产效率，安装方式更加方便快键。
固定架1、电芯组2和镍带4固定好后，形成电芯总装，并在镍带4上引出总正极41和总负极42，所述总正极41为多个电芯单体通过镍带4串联和/或并联后形成的电芯组2的正极，所述总负极42为多个电芯单体通过镍带4串联和/或并联后形成的电芯组2的负极。
所述上盖板31上开设有与正极端子51、负极端子52和信号端子53对应的开口，所述总正极41和总负极42通过不同的汇流排6分别与正极端子51和负极端子52相连。所述固定架1的顶端和底端均开设有卡槽，所述固定架1的顶端上通过卡槽插接有PCB板5，所述PCB板5上设置有正极端子51、负极端子52和信号端子53，与总负极42连接的汇流排6以贴焊的方式焊在PCB析相应的位置上。所述固定架1的底端上通过卡槽插接有底部支板8，与总正极41相连的汇流排6固定在底部支板8上，底部支板8与放置有电芯组2和镍带4的固定架1组合在一起，从而组成整体的固定架1结构。
所述正极端子51、负极端子52和汇流排6的材质为紫铜，所述正极端子51和负极端子52上设置有螺纹孔。相比起传统的导线，紫铜能够通过较大电流。而正极端子51和负极端子52上设置有螺纹孔，方便电池包与外部系统直接用螺丝实现连接。总正极41上留有螺丝过孔，用螺丝把总正极41与汇流排6固定，汇流排6再通过转接排9接入正极端子51，从而实现正极输出；同样地，总负极42上留有螺丝过孔，用螺丝把总负极42与汇流排6固定，汇流排6再接入正极端子51，从而实现负极输出。
为了达到良好的导热性，达到电芯组2内的温度均衡，把热量导出到外部，在固定架1的前后两面贴上导热矽胶片14，所述导热矽胶片14设置在镍带4上。为了保证电池包的绝缘性，所述固定架1的周围还设置有三个绝缘片15，所述三个绝缘片15分别覆盖于两个导热矽胶片14上和总正极41上。电池包的导电部位主要包括镍带4、总正极41和总负极42，两个导热矽胶片14上均覆盖有绝缘片15即可使得镍带4与壳体3绝缘；总正极41设置在固定架1的底端，在总正极41上再覆盖一绝缘片15也可使得总正极41与壳体3绝缘。所述总负极42设置在固定架1的顶端，所述总正极41设置在固定架1的底端，与总正极41连接的汇流排6通过转接排9与正极端子51相连。由于用于输出电的正极端子51和负极端子52均设置在PCB板5上，而PCB板5设置在固定架1的顶端，总负极42直接通过汇流排6与负极端子52相连，因此，PCB板5、正极端子51和负极端子52上无需设置绝缘片15。
信号端子53用于对电芯组2进行电检测和温度检测，电检测得到的电检测信号包括各个电芯单体和电芯组2的电流、电压信号，温度检测的温度检测信号为电芯组2的温度；同时，外部控制系统也可以根据电芯组2的实际情况，通过信号端子53对各个电芯单体进行电流均衡，电流均衡的方法包括从信号端子53灌入电流和释放电流，其中灌入和释放的电流值均较小。多个电芯单体与镍带4的接触面上设置有温度传感器7，所述温度传感器7和镍带4与信号端子53相连并通过信号端子53输出电检测信号和温度检测信号。在电芯组2前后两面与镍带4接触面上安放温度传感器7将温度检测信号集中到PCB板5上的信号端子53上，信号端子53通过镍带4采集电芯组2内的电检测信号，方便对本电池包实时监控以及电芯单体之间的均衡控制。外部控制系统根据电检测信号和温度检测信号判断电池包的状态是否正常，外部控制系统在状态异常作出具体措施，保证电池包不受损。
如图4和图5所示，图4为本发明固定架1与壳体3的结构示意图，图5为本发明壳体3的整体示意图。所述壳体3包括上盖板31、筒体32和下盖板33，所述固定架1套设在筒体32内，所述上盖板31和下盖板33分别固定设置在筒体32的两端。所述底部支板8通过螺丝与下盖板33固定，所述下盖板33通过螺丝与筒体32固定，所述筒体32的侧面通过螺丝与固定架1固定，所述上盖板31通过螺丝与筒体32固定，所述第一支架11和第二支架12通过螺丝固定，所述总正极41和总负极42通过螺丝与汇流排6相连，所述汇流排6通过螺丝与正极端子51和负极端子52相连。通过螺丝来实现各个组件的连接，方便电池包内各个部件的组合，从而提高加工效率，以及提高加工过程的安全性。
把电芯组2和镍带4放置入固定架1内后，通过卡槽在固定架1的底端插接上底部支板8，再用螺丝把下盖板33固定安装在底部支板8。下盖板33通过螺丝固定安装在筒体32上，盖上上盖板31，上盖板31通过螺丝与外壳固定，形成完整的电池包结构。
上盖板31的材料为具有良好绝缘性能和较高强度的环氧玻璃纤维，在上盖板31上开设有与正极端子51、负极端子52和信号端子53对应的开口。壳体3采用一体成型的铝型材结构，表面进行黑色阳极氧化处理，有良好的导热特性，可以有效的导出电芯组2充放电产生的热量。
如图2所示，图2为本发明电芯组2的电路原理图。具体地，电芯组2包括96个18650电芯单体，按照4串24并的排列方式放入固定架1内。所述电芯组2包括4个相互串联的并联组，所述并联组包括24个相互并联的电芯单体。首先，24个电芯单体相互并联，形成并联组B1、并联组B2、并联组B3和并联组B4，并联组B1、并联组B2、并联组B3和并联组B4分别具有共同的正极和负极；并联组B1、并联组B2、并联组B3和并联组B4依次串联起来形成电芯组2，并联组B1的负极连接镍带4上的总负极42，并联组B4的正极连接镍带4上的总正极41。上述4串24并的连接关系通过设计对应的镍带4即可实现，并联可提高电池包的容量，而串联则能提高电池包的工作电压。具体地，总正极41和总负极42通过并联分流输出电流，能够减小电流，避免大电流集中输出。如图1所示，镍带4上分出的总正极41和总负极42分别分为四个输出口。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池包，其特征在于：包括固定架(1)、电芯组(2)、壳体(3)和镍带(4)；
所述固定架(1)包括第一支架(11)和第二支架(12)，所述第一支架(11)和第二支架(12)为蜂窝状结构，所述第一支架(11)和第二支架(12)内设置有多个格子(13)，所述第一支架(11)和第二支架(12)相互安装固定后第一支架(11)和第二支架(12)上的格子(13)相互组合形成多个筒状的电芯腔；
所述电芯组(2)包括多个电芯单体，每个电芯单体放置在一个电芯腔内；
所述镍带(4)设置在固定架(1)上并与电芯单体的电极连接，所述镍带(4)设置在与电芯腔两端对应的两面上，所述多个电芯单体通过镍带(4)实现串联和/或并联，所述固定架(1)套设在壳体(3)内。
2.根据权利要求1所述的一种电池包，其特征在于：所述壳体(3)包括上盖板(31)、筒体(32)和下盖板(33)，所述上盖板(31)和下盖板(33)分别固定设置在筒体(32)的两端；
所述第一支架(11)和第二支架(12)竖直设置，所述格子(13)水平设置，所述固定架(1)的顶端开设有卡槽，所述固定架(1)的顶端上通过卡槽插接有PCB板(5)，所述PCB板(5)上设置有正极端子(51)、负极端子(52)和信号端子(53)；
所述上盖板(31)上开设有与正极端子(51)、负极端子(52)和信号端子(53)对应的开口；
所述镍带(4)上引出总正极(41)和总负极(42)，所述总正极(41)为多个电芯单体通过镍带(4)串联和/或并联后形成的电芯组(2)的正极，所述总负极(42)为多个电芯单体通过镍带(4)串联和/或并联后形成的电芯组(2)的负极，所述总正极(41)和总负极(42)通过不同的汇流排(6)分别与正极端子(51)和负极端子(52)相连；
所述多个电芯单体与镍带(4)的连接处上设置有温度传感器(7)，所述温度传感器(7)和镍带(4)分别与信号端子(53)相连并通过信号端子(53)向外部控制系统输出电检测信号和温度检测信号。
3.根据权利要求2所述的一种电池包，其特征在于：所述固定架(1)的底端开设有卡槽，所述固定架(1)的底端通过卡槽插接有底部支板(8)。
4.根据权利要求3所述的一种电池包，其特征在于：所述底部支板(8)通过螺丝与下盖板(33)固定，所述下盖板(33)通过螺丝与筒体(32)固定，所述筒体(32)的侧面通过螺丝与固定架(1)固定，所述上盖板(31)通过螺丝与筒体(32)固定，所述第一支架(11)和第二支架(12)通过螺丝固定，所述总正极(41)和总负极(42)通过螺丝与汇流排(6)相连，所述汇流排(6)通过螺丝分别与正极端子(51)和负极端子(52)相连。
5.根据权利要求2所述的一种电池包，其特征在于：所述总负极(42)设置在固定架(1)的顶端，所述总正极(41)设置在固定架(1)的底端，与总正极(41)连接的汇流排(6)通过转接排(9)与正极端子(51)相连。
6.根据权利要求5所述的一种电池包，其特征在于：所述固定架(1)的前后两面设置有导热矽胶片(14)，所述导热矽胶片(14)设置在镍带(4)上。
7.根据权利要求6所述的一种电池包，其特征在于：所述固定架(1)的周围还设置有三个绝缘片(15)，所述三个绝缘片(15)分别覆盖于两个导热矽胶片(14)上和总正极(41)上。
8.根据权利要求2所述的一种电池包，其特征在于：所述正极端子(51)、负极端子(52)和汇流排(6)的材质为紫铜，所述正极端子(51)和负极端子(52)上设置有螺纹孔。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种电池包，其特征在于：所述电芯组(2)包括4个相互串联的并联组，每个所述并联组包括24个相互并联的电芯单体。
10.根据权利要求2或4所述的一种电池包，其特征在于：所述筒体(32)为经过黑色阳极氧化处理的铝型材结构。
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