CN107507933A - 一种背靠背式方形电池模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种背靠背式方形电池模组，包括电池模组主体(100)，所述电池模组主体(100)包括多个电池组合(20)；每个电池组合(20)包括两个底部相互接触的方形单体电池(2)；每个方形单体电池(2)的顶部间隔设置有输出正极和输出负极。本发明公开的一种背靠背式方形电池模组，其空间利用率高，可以在显著提高电池模组的能量密度的同时，保证电池模组具有良好的绝缘安全性能，进而提高包含多个电池模组的电池系统的能量密度和绝缘安全性能，能够形成产业的规模化，具有重大的生产实践意义。

Description

一种背靠背式方形电池模组
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种背靠背式方形电池模组。
背景技术
目前，电动汽车因其具有良好的环保性能、较低的能源消耗和技术较为成熟等优点，引起了国家的高度重视，产业得到了快速的发展。
在电动汽车行业发展迅速的同时，也暴露诸多问题，例如电池系统的续航里程较短，能量密度较低和绝缘安全问题等。因此，如何提高电动汽车中电池系统的能量密度，保证电池系统的绝缘安全成为新能源行业竞争的重要研究方向。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种背靠背式方形电池模组，其空间利用率高，可以在显著提高电池模组的能量密度的同时，保证电池模组具有良好的绝缘安全性能，进而提高包含多个电池模组的电池系统的能量密度和绝缘安全性能，能够形成产业的规模化，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种背靠背式方形电池模组，包括电池模组主体，所述电池模组主体包括多个电池组合；
每个电池组合包括两个底部相互接触的方形单体电池；
每个方形单体电池的顶部间隔设置有输出正极和输出负极。
其中，任意相邻的两个所述方形单体电池之间缠有绝缘膜；
任意两个相邻的所述电池组合之间为上下对称设置或者左右对称设置。
其中，所述电池模组主体的前后两侧分别设置有一个内隔板；
每个所述内隔板的外侧分别设置有三个模组成组汇流排；
位于所述内隔板的外侧左右两边的两个所述模组成组汇流排的外表面分别设置有一个垂直分布的模组输出汇流排，所述模组输出汇流排和模组成组汇流排通过焊接方式连接；
所述模组成组汇流排的外侧还设置有一个外侧盖，所述模组输出汇流排位于所述模组成组汇流排和所述外侧盖之间的位置；
所述电池模组主体的左右两侧分别设置有一个加热片；
所述电池模组主体的上下两侧分别设置有上盖板和底板，所述上盖板和底板的材料和结构相同；
所述上盖板的顶部左端设置有一个模组跨接汇流排。
其中，所述四个模组成组汇流排和模组输出汇流排同时与电压信息采集线和温度信息采集线相连接，所述电压信息采集线和温度信息采集线相连接，分别用于对方形单体电池的电压和温度进行数据采集；
所述电压信息采集线通过超声波焊焊接在所述模组成组汇流排和模组输出汇流排上，所述温度信息采集线通过激光焊或铆接的方式固定在所述模组成组汇流排上。
其中，所述模组跨接汇流排的上下两侧分别设置有汇流排上保护壳和汇流排下保护壳；
所述汇流排下保护壳安装在所述上盖板的左端顶部，所述汇流排下保护壳的顶面间隔设置有多个下保护壳定位柱，所述模组跨接汇流排上间隔开有多个定位孔。
其中，所述汇流排上保护壳上间隔开有两个上保护壳盲孔，所述上盖板左端顶部与每个所述上保护壳盲孔相对应位置上分别设置有一个镶嵌螺母，每个上保护壳盲孔与其对应的所述镶嵌螺母通过螺钉实现螺纹连接在一起。
其中，所述内隔板为塑料材质制成的内隔板，所述内隔板的外侧面上端间隔设置有多个内隔板通孔和内隔板自攻螺钉底孔；
所述内隔板的外侧面左右边缘分别间隔设置有多个内隔板卡扣，所述内隔板的外侧面间隔设置有多个汇流排定位柱，所述内隔板的外侧面还间隔设置有多个走线槽；
每个所述加热片的内侧面为平面，所述加热片的外侧面左右两端分别设置有一个螺柱通孔；
所述加热片的上下两侧和左右两侧分别具有折边，位于所述加热片上下两侧的折边上分别间隔设置有两个加热片通孔；
位于所述加热片左右两侧的折边的上下两端分别具有一个加热片卡槽。
其中，所述加热片卡槽为U或凵型槽。
其中，所述上盖板为方形的塑料板，所述上盖板的底面为平面，所述上盖板的顶面设置有多条横向分布和纵向分布的加强筋，所述多条加强筋相互交叉在一起；
所述上盖板的顶面左右两侧边缘分别具有两个方形的上盖板槽，所述上盖板槽与所述加热片的上侧折边相卡接；
所述上盖板的左右两端分别间隔设置有多个所述镶嵌螺母，位于所述上盖板的左右两端的所述镶嵌螺母与所述加热片上的加热片通孔通过螺钉连接在一起；
所述上盖板的前后两端也分别间隔设置有多个所述镶嵌螺母，位于所述内隔板外侧面上端的内隔板通孔通过螺栓与所述上盖板前后两端设置的所述镶嵌螺母固定连接在一起。
其中，所述外侧盖的材料为塑料，所述外侧盖的上下两端分别间隔设置有多个外侧盖盲孔；
所述外侧盖盲孔与所述内隔板自攻螺钉底孔通过自攻螺钉紧固在一起。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供的一种背靠背式方形电池模组，其空间利用率高，可以在显著提高电池模组的能量密度的同时，保证电池模组具有良好的绝缘安全性能，进而提高包含多个电池模组的电池系统的能量密度和绝缘安全性能，能够形成产业的规模化，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种背靠背式方形电池模组的立体爆炸结构示意图；
图2为本发明提供的一种背靠背式方形电池模组中的多个方形单体电池背靠式排列在一起时的示意图；
图3为本发明提供的一种背靠背式方形电池模组中模组输出汇流排、模组成组汇流排和模组跨接汇流排的结构示意图；
图4为本发明提供的一种背靠背式方形电池模组中加热片的结构示意图；
图5为本发明提供的一种背靠背式方形电池模组中上盖板的结构示意图；
图6为本发明提供的一种背靠背式方形电池模组中内隔板的结构示意图；
图7为本发明提供的一种背靠背式方形电池模组中上保护壳的结构示意图；
图8为本发明提供的一种背靠背式方形电池模组中下保护壳的结构示意图；
图9为本发明提供的一种背靠背式方形电池模组中外侧盖的结构示意图；
图10为本发明提供的一种背靠背式方形电池模组的组装过程的结构示意图一；
图11为本发明提供的一种背靠背式方形电池模组的组装过程的结构示意图二；
图12为本发明提供的一种背靠背式方形电池模组中模组输出汇流排和模组成组汇流排的焊接组合件示意图
图13为本发明提供的一种背靠背式方形电池模组中的温度采集线、电压采集线与模组成组汇流排和模组输出汇流排的组合示意图；
图14为本发明提供的一种背靠背式方形电池模组的组装过程的结构示意图三；
图15为本发明提供的一种背靠背式方形电池模组的组装过程的结构示意图四；
图16为本发明提供的一种背靠背式方形电池模组的组装过程的结构示意图五；
图17为本发明提供的一种背靠背式方形电池模组完成组装后的结构示意图；
图中，10为电池模组整体，2为方形单体电池，7为外侧盖8为螺钉，9为螺母，41为电压信息采集线，42为温度信息采集线；
20为电池组合，100为电池模组主体；
51为加热片，52为上盖板，53为内隔板，54为底板，61为汇流排上保护壳，62为汇流排下保护壳，31为模组输出汇流排，32为模组成组汇流排，33为模组跨接汇流排，311为定位孔；
511为螺柱通孔，512为加热片通孔，513为加热片卡槽，521为镶嵌螺母，522为上盖板槽；
531为内隔板通孔，532为内隔板自攻螺钉底孔，533为内隔板卡扣，534为汇流排定位柱，535为走线槽，611为上保护壳盲孔，621为下保护壳定位柱，71为外侧盖盲孔。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1至图9，本发明提供了一种背靠背式方形电池模组，包括电池模组主体100，所述电池模组主体100包括多个电池组合20；
每个电池组合20包括两个底部相互接触的方形单体电池2，即每个电池组合20中的两个方形单体电池2之间为背靠背方式排列；
每个方形单体电池2的顶部间隔设置有输出正极和输出负极，具体电芯正负极分布，可以根据实际电池的串并联需求排列。
在本发明中，具体实现上，所述方形单体电池2可以为正方形或长方形的单体电池。
在本发明中，具体实现上，任意相邻的两个所述方形单体电池2之间缠有绝缘膜。
在本发明中，具体实现上，任意两个相邻的所述电池组合20之间为上下对称设置或者左右对称设置。
在本发明中，所述电池模组主体100的左右两侧分别设置有一个加热片51；
所述电池模组主体100的上下两侧分别设置有上盖板52和底板54，所述上盖板52和底板54的材料和结构相同。
在本发明中，一并参见图4，每个所述加热片51的内侧面为平面，所述加热片51的外侧面左右两端分别设置有一个螺柱通孔511，所述螺柱通孔512用于将电池模组固定于本发明提供的背靠背式方形电池模组的外部箱体或者所需要安装的外部电动汽车整车上；
所述加热片51的上下两侧和左右两侧分别具有折边，位于所述加热片51上下两侧的折边上分别间隔设置有两个加热片通孔512；
位于所述加热片51左右两侧的折边的上下两端分别具有一个加热片卡槽513。
具体实现上，所述加热片51优选为铝质加热片。
具体实现上，所述加热片卡槽513优选为U或凵型槽。
在本发明中，一并参见图5，所述上盖板52为方形的塑料板，所述上盖板52的底面为平面，所述上盖板52的顶面设置有多条横向分布和纵向分布的加强筋，所述多条加强筋相互交叉在一起，所述加强筋的作用在于有利于提高所述上盖板52的强度；
所述上盖板52的顶面左右两侧边缘分别具有两个方形的上盖板槽522，所述上盖板槽522与所述加热片51的上侧折边相卡接。因此，所述上盖板52在保证强度的同时，提高了本发明的背靠背式方形电池模组的绝缘性。
需要说明的是，所述上盖板52的材质为塑料，可以大大提高本发明提供的电池模组的绝缘性。此外，所述上盖板52也可以采用钢和铝的材质，但是在模组成型时，需要做好绝缘处理。
具体实现上，所述上盖板52的左右两端分别间隔设置有多个所述镶嵌螺母521，位于所述上盖板52和底板54左右两端的所述镶嵌螺母521与所述加热片上的加热片通孔512通过螺钉8连接在一起。因此，可以使得本发明的方形电池模组在上下方向得以固定。
在本发明中，参见图1，所述电池模组主体100的前后两侧分别设置有一个内隔板53；
在本发明中，具体实现上，所述内隔板53优选为塑料材质制成的内隔板，所述内隔板53的外侧面上端间隔设置有多个内隔板通孔531和内隔板自攻螺钉底孔532；
所述内隔板53的外侧面左右边缘分别间隔设置有多个内隔板卡扣533，所述内隔板53的外侧面间隔设置有多个汇流排定位柱534，所述内隔板53的外侧面还间隔设置有多个走线槽535。
需要说明的是，所述走线槽535可以用于约束固定本发明提供的所述背靠背式方形电池模组中的电压信息采集线41和温度信息采集线42的排布，避免电压信息采集线41和温度信息采集线42由于杂乱交叉在一起而遭到挤压磨损，进而产生信息采集故障或者短路事故。
具体实现上，所述上盖板52的前后两端也分别间隔设置有多个所述镶嵌螺母521，位于所述内隔板53外侧面上端的内隔板通孔531通过螺栓与所述上盖板52前后两端设置的所述镶嵌螺母521固定连接在一起。
具体实现上，所述内隔板卡扣533与所述加热片卡槽513对应设置且镶嵌在一起，因此，可以使内隔板53的装配更加方便。所述加热片51、上盖板52和内隔板53在装配后构成模组的基本框架。
在本发明中，每个所述内隔板53的外侧分别设置有三个模组成组汇流排32；
位于所述内隔板53的外侧左右两边的两个所述模组成组汇流排32的外表面分别设置有一个垂直分布的模组输出汇流排31，所述模组输出汇流排31和模组成组汇流排32通过焊接方式连接，参见图12；
在本发明中，具体实现上，一并参见图13，所述模组成组汇流排32和模组输出汇流排31同时与电压信息采集线41和温度信息采集线42相连接；所述电压信息采集线41和温度信息采集线42相连接，分别用于对背靠背式方形电池模组中方形单体电池2的电压和温度进行数据采集。
具体实现上，所述电压信息采集线41通过超声波焊焊接在所述模组成组汇流排32和模组输出汇流排31上，所述温度信息采集线42通过激光焊或铆接的方式固定在所述模组成组汇流排32上。
在本发明中，一并参见图13、图14，所述模组成组汇流排32、模组输出汇流排31、电压信息采集线41和温度信息采集线42组成的组合体安装于内隔板53上。
具体实现上，参见图3和图14所示，所述模组输出汇流排31和模组成组汇流排32上也间隔开有多个定位孔311。所述汇流排定位柱534和定位孔311将模组成组汇流排32和模组输出汇流排31定位在内隔板53上，所述模组成组汇流排32用于将所述多个方形电池单体2的正极和负极按照设计的串并联方式连接在一起，所述模组输出汇流排31作为电池模组主体100前后两侧的总输出正极和总输出负极；所述走线槽535用于将电压信息采集线41和温度信息采集线42固定在内隔板53上。
所述上盖板52的顶部左端设置有一个模组跨接汇流排33，所述模组跨接汇流排33用于将所述电池模组主体100前后两侧的模组输出汇流排31串联在一起；
在本发明中，具体实现上，所述模组跨接汇流排33的上下两侧分别设置有汇流排上保护壳61和汇流排下保护壳62，因此，可以由汇流排上保护壳61和汇流排下保护壳62对所述模组跨接汇流排33有效防护，达到良好绝缘效果。
具体实现上，一并参见图7、图8、图15和图16，所述汇流排下保护壳62安装在所述上盖板52的左端顶部，所述汇流排下保护壳62的顶面间隔设置有多个下保护壳定位柱621，所述模组跨接汇流排33上间隔开有多个定位孔311，因此，由下保护壳定位柱621和定位孔311的配合下，可以对模组跨接汇流排33进行预定位，所述模组跨接汇流排33和模组输出汇流排31通过栓接方式连接，从而对模组跨接汇流排33进行紧固。
所述汇流排上保护壳61上间隔开有两个上保护壳盲孔611，所述上盖板52左端顶部与每个所述上保护壳盲孔611相对应位置上分别设置有一个镶嵌螺母521，每个上保护壳盲孔611与其对应的所述镶嵌螺母521通过螺钉8实现螺纹连接在一起，所述螺钉8贯穿通过所述汇流排下保护壳62。
所述模组成组汇流排32的外侧还设置有一个外侧盖7，所述模组输出汇流排31位于所述模组成组汇流排32和所述外侧盖7之间的位置。
在本发明中，一并参见图9，所述外侧盖7的材料为塑料，所述外侧盖7的上下两端分别间隔设置有多个外侧盖盲孔71；
所述外侧盖盲孔71与所述内隔板自攻螺钉底孔532通过自攻螺钉紧固在一起。需要说明的是，通过所述外侧盖盲孔71，可以使得自攻螺钉的端部不高于外侧盖7，有利于本发明的方形电池模组的安装。
下面，结合图10至图17，详细说明一下本发明提供的背靠背式方形电池模组的组装过程。
首先，如图10所示，将多个方形单体电池2排列好，形成电池模组主体100，然后将加热片51、上盖板52和底板54按如图10方式安装在电池模组主体100上，使得加热片通孔512和镶嵌螺母521的孔位对齐，然后利用螺钉8进行紧固；
接着，如图11所示，将内隔板53装配在电池模组主体100的前后两侧，内隔板53上的内隔板卡扣533与加热片51上的加热片卡槽513进行镶嵌，内隔板通孔531和镶嵌螺母521对齐，并通过螺钉8紧固；
接着，如图12所示，将输出汇流排31和模组成组汇流排32通过焊接方式连接在一起；
接着，如图13所示，将电压信息采集线41和温度信息采集线42通过焊接方式连接于模组成组汇流排32和输出汇流排31上。
接着，如图14所示，通过模组输出汇流排31、模组成组汇流排32和模组跨接汇流排33上的定位孔311和汇流排定位柱534，能够将电压信息采集线41、温度信息采集线42、模组输出汇流排31、模组成组汇流排32和模组跨接汇流排33装配到内隔板53上，并通过走线槽535，将电压信息采集线41、温度信息采集线42进行约束；
接着，如图15所示，将汇流排下保护壳62安装在上盖板52上，并将模组跨接汇流排33和模组输出汇流排31通过螺母9进行连接；
然后，如图16所示，利用上保护壳盲孔611、镶嵌螺母521和螺钉8，将上保护壳61固定在上盖板52上；
最后，如图17所示，利用内隔板53上的内隔板自攻螺钉底孔532，螺钉8和外侧盖盲孔71，将外侧盖7固定在内隔板53上，最终形成本发明提供的背靠背式的电池模组整体10。
由以上技术方案可知，本发明提供的背靠背式方形电池模组，可以便利地将偶数数量的方形电芯单体设计成满足需求的串并联电池模组，结构对称，空间利用率高，模组比能量高，通用性强，安装和搬运方便，适合规模化和机械化生产，在提高电池模组能量密度的同时，还有效提高了电池模组的绝缘性，耐震动和耐冲击性能高。本发明提供的背靠背式方形电池模组耐振动和耐冲击，电气线路安全可靠，可以有效提升提升电池模组以及整个电池系统的工作性能和使用寿命。
因此，综上所述，与现有技术相比较，本发明提供了一种背靠背式方形电池模组，其空间利用率高，可以在显著提高电池模组的能量密度的同时，保证电池模组具有良好的绝缘安全性能，进而提高包含多个电池模组的电池系统的能量密度和绝缘安全性能，能够形成产业的规模化，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种背靠背式方形电池模组，其特征在于，包括电池模组主体(100)，所述电池模组主体(100)包括多个电池组合(20)；
每个电池组合(20)包括两个底部相互接触的方形单体电池(2)；
每个方形单体电池(2)的顶部间隔设置有输出正极和输出负极。
2.如权利要求1所述的背靠背式方形电池模组，其特征在于，任意相邻的两个所述方形单体电池(2)之间缠有绝缘膜；
任意两个相邻的所述电池组合(20)之间为上下对称设置或者左右对称设置。
3.如权利要求1所述的背靠背式方形电池模组，其特征在于，所述电池模组主体(100)的前后两侧分别设置有一个内隔板(53)；
每个所述内隔板(53)的外侧分别设置有三个模组成组汇流排(32)；
位于所述内隔板(53)的外侧左右两边的两个所述模组成组汇流排(32)的外表面分别设置有一个垂直分布的模组输出汇流排(31)，所述模组输出汇流排(31)和模组成组汇流排(32)通过焊接方式连接；
所述模组成组汇流排(32)的外侧还设置有一个外侧盖(7)，所述模组输出汇流排(31)位于所述模组成组汇流排(32)和所述外侧盖(7)之间的位置；
所述电池模组主体(100)的左右两侧分别设置有一个加热片(51)；
所述电池模组主体(100)的上下两侧分别设置有上盖板(52)和底板(54)，所述上盖板(52)和底板(54)的材料和结构相同；
所述上盖板(52)的顶部左端设置有一个模组跨接汇流排(33)。
4.如权利要求3所述的背靠背式方形电池模组，其特征在于，所述模组成组汇流排(32)和模组输出汇流排(31)同时与电压信息采集线(41)和温度信息采集线(42)相连接；
所述电压信息采集线(41)和温度信息采集线(42)相连接，分别用于对方形方形单体电池2的电压和温度进行数据采集；
所述电压信息采集线(41)通过超声波焊焊接在所述模组成组汇流排(32)和模组输出汇流排(31)上，所述温度信息采集线(42)通过激光焊或铆接的方式固定在所述模组成组汇流排(32)上。
5.如权利要求3所述的背靠背式方形电池模组，其特征在于，所述模组跨接汇流排(33)的上下两侧分别设置有汇流排上保护壳(61)和汇流排下保护壳(62)；
所述汇流排下保护壳(62)安装在所述上盖板(52)的左端顶部，所述汇流排下保护壳(62)的顶面间隔设置有多个下保护壳定位柱(621)，所述模组跨接汇流排(33)上间隔开有多个定位孔(311)。
6.如权利要求5所述的背靠背式方形电池模组，其特征在于，所述汇流排上保护壳(61)上间隔开有两个上保护壳盲孔(611)，所述上盖板(52)左端顶部与每个所述上保护壳盲孔(611)相对应位置上分别设置有一个镶嵌螺母(521)，每个上保护壳盲孔(611)与其对应的所述镶嵌螺母(521)通过螺钉(8)实现螺纹连接在一起。
7.如权利要求3至6中任一项所述的背靠背式方形电池模组，其特征在于，所述内隔板(53)为塑料材质制成的内隔板，所述内隔板(53)的外侧面上端间隔设置有多个内隔板通孔(531)和内隔板自攻螺钉底孔(532)；
所述内隔板(53)的外侧面左右边缘分别间隔设置有多个内隔板卡扣(533)，所述内隔板(53)的外侧面间隔设置有多个汇流排定位柱(534)，所述内隔板(53)的外侧面还间隔设置有多个走线槽(535)；
每个所述加热片(51)的内侧面为平面，所述加热片(51)的外侧面左右两端分别设置有一个螺柱通孔(511)；
所述加热片(51)的上下两侧和左右两侧分别具有折边，位于所述加热片(51)上下两侧的折边上分别间隔设置有两个加热片通孔(512)；
位于所述加热片(51)左右两侧的折边的上下两端分别具有一个加热片卡槽(513)。
8.如权利要求7所述的背靠背式方形电池模组，其特征在于，所述加热片卡槽(513)为U或凵型槽。
9.如权利要求7所述的背靠背式方形电池模组，其特征在于，所述上盖板(52)为方形的塑料板，所述上盖板(52)的底面为平面，所述上盖板(52)的顶面设置有多条横向分布和纵向分布的加强筋，所述多条加强筋相互交叉在一起；
所述上盖板(52)的顶面左右两侧边缘分别具有两个方形的上盖板槽(522)，所述上盖板槽(522)与所述加热片(51)的上侧折边相卡接；
所述上盖板(52)的左右两端分别间隔设置有多个所述镶嵌螺母(521)，位于所述上盖板(52)的左右两端的所述镶嵌螺母(521)与所述加热片上的加热片通孔(512)通过螺钉(8)连接在一起；
所述上盖板(52)的前后两端也分别间隔设置有多个所述镶嵌螺母(521)，位于所述内隔板(53)外侧面上端的内隔板通孔(531)通过螺栓与所述上盖板(52)前后两端设置的所述镶嵌螺母(521)固定连接在一起。
10.如权利要求7所述的背靠背式方形电池模组，其特征在于，所述外侧盖(7)的材料为塑料，所述外侧盖(7)的上下两端分别间隔设置有多个外侧盖盲孔(71)；
所述外侧盖盲孔(71)与所述内隔板自攻螺钉底孔(532)通过自攻螺钉紧固在一起。
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