CN107634171A - 一种圆柱电芯模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种圆柱电芯模块，包括由多个呈阵列排列的圆柱电芯组合形成的电池组、两个电极组件和顶盖；两个电极组件相对平行布置，且分别位于电池组的正极端和负极端，电极组件靠近电池组的一侧开设有多个电芯固定槽，圆柱电芯的正极端和负极端均位于电芯固定槽内，两个电机组件之间通过连接件固定连接；顶盖的两侧分别与两个电极组件连接。本发明将多个小容量的圆柱电芯并联组成一个大容量的电池组，并通过两个电极组件将该电池组包裹起来组成圆柱电芯模块，结构简单，连接安全可靠，防护好，开发周期短，能够满足电动汽车的大容量要求；多个圆柱电芯模块可以对插连接，多个装置对插连接不易出错，方便走线，连接可靠，耐震动和冲击的模组。

Description

一种圆柱电芯模块

技术领域

本发明涉及汽车能源领域，尤其涉及一种圆柱电芯模块。

背景技术

当前全球汽车工业面临着能源与环境问题的巨大挑战；能量利用率高，对环境无污染的纯电动汽车日益成为未来汽车工业发展的方向。作为纯电动汽车的核心部件，动力电池的性能将直接影响到纯电动汽车的整车性能。为了满足电动汽车续航里程，要求动力电池系统有较大的容量，因此需要将多个小容量圆柱形锂离子电池进行并联，组成大容量电池模块。传统模块多数通过螺栓将连接片和电池连接在一起，或者用刚度较大的连接片与电池极柱焊接一起。这两种连接方式都没有设计缓冲，在使用过程中，因振动和热胀冷缩会导致连接强度和结构受到影响，从而带来连接电阻变大，导致连接处温度升高的问题，进而带来系列的安全性和可靠性问题。传统圆柱模块中没有正负极汇流板绝缘防护，在搬运和存储过程中容易造成短路。传统圆柱模块中没有永久性的和明显的正负极标识，在使用过程中容易造成正负极接错。传统圆柱电芯模块在多串组成模组时，没有正负极放反防错特征。由于在实际应用中需要将多个电池模块串联组成模组，设计开发一种组装拆装容易、连接稳固、具有放错功能的电池模块很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种圆柱电芯模块，以解决的现有技术中的至少一种技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种圆柱电芯模块，包括由多个呈阵列排列的圆柱电芯组合形成的电池组、两个电极组件和顶盖；

两个所述电极组件相对平行布置，且分别位于所述电池组的正极端和负极端，所述电极组件靠近所述电池组的一侧开设有多个电芯固定槽，所述圆柱电芯的正极端和负极端均位于所述电芯固定槽内，两个所述电机组件之间通过连接件固定连接；

所述顶盖的两侧分别与两个所述电极组件连接，且位于所述电池组的外侧。

本发明的有益效果是：本发明将多个小容量的圆柱电芯并联组成一个大容量的电池组，并通过两个电极组件将该电池组包裹起来组成圆柱电芯模块，结构简单，连接安全可靠，防护好，开发周期短，能够满足电动汽车的大容量要求；同时，多个圆柱电芯模块可以对插连接，多个装置对插连接不易出错，方便走线，连接可靠，耐震动和冲击的模组；本发明外侧设有顶盖，这一设置提升了模块整体的绝缘和短路防护性能。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述电极组件包括：

支架，所述电芯固定槽开设在所述支架靠近所述电池组的一侧；

汇流板，所述汇流板与所述支架远离所述电池组的一侧连接，所述汇流板上设置有取电装置，所述取电装置与所述电池组的电极连接；

绝缘板，所述绝缘板设置在所述汇流板远离所述支架的一侧，且与所述支架连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：在电极组件的最外侧设置绝缘板，既能够提升圆柱电芯模块的绝缘和短路防护性能，也能够防止在搬运过程中，人直接接触到汇流板，发生意外。

进一步，所述支架包括：

基板，所述电芯固定槽开设在所述基板的一侧；

侧壁，所述侧壁沿所述基板的周侧设置；

承接台，所述承接台安装在侧壁上，且与所述顶盖固定连接。

进一步，所述基板上设置有多个连接支柱，所述连接支柱均与所述圆柱电芯平行，所述连接支柱的末端开设有支柱凸台或支柱沉孔，位于所述电池组正极端的连接支柱和位于所述电池组负极端的连接支柱一一对应，且通过所述连接件连接。

进一步，位于所述电池组正极端的连接支柱的末端为支柱凸台，位于所述所述电池组负极端的连接支柱的末端为支柱沉孔，所述支柱凸台插接在所述支柱沉孔内，且通过连接件连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：在连接支柱末端开设支柱凸台或支柱沉孔，这样位于电池组正极端的为支柱凸台，位于电池组负极端的为支柱沉孔，支柱凸台与支柱沉孔相互配合，并通过连接件就可以将电极组件连接起来。

进一步，每个所述电芯固定槽的底部开设有通电孔，所述取电装置通过所述通电孔与所述电池组的电极连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设计通电孔，能够将圆柱电芯的电流及时传递给取电装置，进而供给电动汽车的具体用电设备。

进一步，所述取电装置包括取电板、具有弹性的取电端部和电芯极柱，所述取电板上开设有多个取电孔，所述取电孔与圆柱电芯的个数相等且一一对应，每个取电孔上设有一个或两个取电端部，每个所述取电端部上设有至少一个电芯极柱，所述电芯极柱与相对应的圆柱电芯的电极端位置相匹配。

采用上述进一步方案的有益效果是：取电端部设计成弹性，避免在使用过程中因震动和热胀冷缩等导致焊接脱落或者连接电阻变大，同时，圆柱电芯失效时，不影响防爆阀开启释放高压气体。

进一步，所述基板上开设有多个走线孔和多个用于圆柱电芯模块之间串联的螺杆套管，所述走线孔与所述螺杆套管的个数相同，且一一对应，所述螺杆套管与所述圆柱电芯相互平行，所述走线孔的一端与所述螺杆套管靠近所述基板的一端连接，所述走线孔远离所述电池组的一端开设有汇流沉孔或汇流凸台。

采用上述进一步方案的有益效果是：走线孔的一端与螺杆套管连接，另一端用于多个圆柱电芯模块之间的连接，能够实现多个圆柱电芯模块之间的串联设置。

进一步，位于所述电池组正极端的走线孔远离所述电池组的一端开设有汇流沉孔，位于所述电池组负极端的走线孔远离所述电池组的一端开设有汇流凸台，相邻两组圆柱电芯模块并列设置时，其中一组圆柱电芯模块的汇流凸台插接在另一组圆柱电芯模块的汇流沉孔内。

采用上述进一步方案的有益效果是：在相邻两组圆柱电芯模块串联设置时，一组的汇流凸台与另一组的汇流沉孔相互配合，实现二者之间电流的连通；另外，当圆柱电芯模块正负极摆错时，两个圆柱电芯模块之间会有明显的间隙，操作人员很容易发现，避免组成错误的圆柱电芯模组。

进一步，位于所述电池组正极端的支架外露面上设有十字型结构，位于所述电池组负极端的支架的露面上设有一字型结构，所述支架上均开设有采集线走线槽。

采用上述进一步方案的有益效果是：圆柱电芯模块的正极端和负极端分别开设十字型结构和一字型结构，便于对正负极的识别；采集线走线槽的设计，使低压线束与圆柱电芯、高压连接件完全隔离；提升了圆柱电芯模块的安全性，同时也利于规范化生产操作。

附图说明

图1为本发明的立体示意图；

图2为本发明去掉正极绝缘板后的分解结构示意图；

图3为本发明中正极支架的右视结构示意图；

图4为本发明中正极支架的左视结构示意图；

图5为本发明中负极支架的右视结构示意图；

图6为本发明中负极支架的左视结构示意图；

图7为本发明中取电装置的结构示意图；

图8为图2中I区域局部放大图；

图9为本发明中顶盖透视结构示意图；

图10为本发明两个圆柱电芯模块连接状态结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

100、电池组；110、圆柱电芯；200、支架组件；210、支架；211、基板；212、电芯固定槽；212a、通电孔；213、连接支柱；213a、支柱凸台；213b、支柱沉孔；214、螺杆套管；215、侧壁；216、承接台；220、汇流板；221、汇流凸台；222、汇流沉孔；230、取电装置；231、取电板；231a、取电孔；232、取电端部；233、电芯极柱；240绝缘板；300、顶盖；310、倒钩结构。

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至图10所示，本发明涉及一种圆柱电芯模块，包括由多个呈阵列排列的圆柱电芯110组合形成的电池组100、两个电极组件200和顶盖300；

两个所述电极组件200相对平行布置，且分别位于所述电池组100的正极端和负极端，所述电极组件200靠近所述电池组100的一侧开设有多个电芯固定槽212，所述圆柱电芯110的正极端和负极端均位于所述电芯固定槽212内，两个所述电极组件200之间通过连接件固定连接；

所述顶盖300的两侧分别与两个所述电极组件200连接，且位于所述电池组100的外侧。

相对于现有技术，本发明将多个小容量的圆柱电芯110并联组成一个大容量的电池组100，并通过两个电极组件200将该电池组100包裹起来组成圆柱电芯模块，结构简单，连接安全可靠，防护好，开发周期短，能够满足电动汽车的大容量要求；同时，多个圆柱电芯模块可以对插连接，多个装置对插连接不易出错，方便走线，连接可靠，耐震动和冲击的模组；本发明外侧设有顶盖300，这一设置提升了模块整体的绝缘和短路防护性能。

具体的，如图2所示，所述电极组件200包括支架210、汇流板220和绝缘板240；所述电芯固定槽212开设在所述支架210靠近所述电池组100的一侧；，所述汇流板220与所述支架210远离所述电池组100的一侧连接，所述汇流板220上设置有取电装置230，所述取电装置230与所述电池组100对应的电极连接；所述绝缘板240设置在所述汇流板220远离所述支架210的一侧，且与所述支架210连接。

如图3至图6所示，所述支架210包括基板211、侧壁215和承接台216，所述电芯固定槽212开设在所述基板211的一侧，所述侧壁215沿所述基板211的周侧设置，所述承接台216安装在侧壁215上，且与所述顶盖300固定连接。侧壁215将电池组100的边缘包覆在内，使整个电池组100具有较好的整体性，实际应用中，可根据需要对侧壁215的形状进行调整，本发明对此不做限制。所述基板211上设置有多个连接支柱213，所述连接支柱213与所述圆柱电芯110平行布置，所述连接支柱213的末端开设有支柱凸台213a或支柱沉孔213b，位于所述电池组100正极端的连接支柱213和位于所述电池组100负极端的连接支柱213一一对应，且通过所述连接件连接。

在本发明的一个具体实施例当中，位于所述电池组100正极端的连接支柱213的末端为支柱凸台213a，位于所述所述电池组100负极端的连接支柱213的末端为支柱沉孔213b，所述支柱凸台213a插接在所述支柱沉孔213b内，且通过连接件连接。所述连接件为螺栓与螺母，位于电池组100正极端和负极端的电极支柱213之间通过支柱凸台213a和支柱沉孔213b先卡合再再通过螺栓和螺母连接，避免了两个电极支柱213连接时端部产生位移，不易对齐，同时将螺母螺栓安装在电极支柱213内部进行连接，避免了零件外露占用额外空间，也使得螺母螺栓与外界环境隔开，延长了使用寿命。

如图7至图8所示，在本实施例当中，每个所述电芯固定槽212的底部开设有通电孔212a，所述取电装置230通过所述通电孔212a与所述电池组100的电极连接。所述取电装置230包括取电板231、具有弹性的取电端部232和电芯极柱233，所述取电板231上开设有多个取电孔231a，所述取电孔231a与圆柱电芯110的个数相等且一一对应，每个取电孔231a上设有一个或两个取电端部232，每个所述取电端部232上设有至少一个电芯极柱233，所述电芯极柱233与相对应的圆柱电芯110的电极端位置相匹配。取电板231端部设计成弹性，避免在使用过程中因震动和热胀冷缩等导致焊接脱落或者连接电阻变大；同时电芯失效时，不影响防爆阀开启释放高压气体。

所述基板211上开设有多个走线孔和多个用于所述圆柱电芯模块之间连接的螺杆套管214，所述走线孔与所述螺杆套管214的个数相同，且一一对应，所述螺杆套管214与所述圆柱电芯110平行，所述走线孔的一端与所述螺杆套管214靠近所述基板211的一端连接，所述走线孔远离所述电池组100的一端开设有汇流沉孔222或汇流凸台221。需要多组圆柱电芯模块串联组成模组时，通过连接螺杆依次穿过正极螺杆套管214即可实现多组圆柱电芯模块的串联，不但组装拆卸容易、连接稳固、结构件少、重量轻、通用性强。

本发明的一些具体实施例中，位于所述电池组100正极端的走线孔远离所述电池组100的一端开设有汇流沉孔222，位于所述电池组100负极端的走线孔远离所述电池组100的一端开设有汇流凸台221，相邻两组圆柱电芯模块并列设置时，其中一组圆柱电芯模块的汇流凸台221插接在另一组圆柱电芯模块的汇流沉孔222内。汇流沉孔222与汇流凸台221不仅可以使多组圆柱电芯模块对插组成模组，而且当圆柱电芯模块正负极摆错，两个模块间会有明显的间隙，操作人员很容易发现，避免组成错误的圆柱电芯模块，有助于提高组装的准确性和高效率。

为使低压线束与电芯、高压连接件完全隔离；提升了模块的安全性，同时也利于规范化生产操作。所述支架210上设有采集线走线槽。具体的，承接台216的两侧均可设有采集走线槽。

优选的，所述顶盖300上设有能够与支架210相卡合的倒勾结构310。顶盖300上有倒勾结构310和定位销与支架210配合，顶盖300可以防止圆柱电芯模块正负极短路。绝缘板240优选的为环氧树脂绝缘板，有效防止模块搬运过程中，人直接接触正负极汇流板造成安全事故。

位于所述电池组100正极端的支架210外露面上设有十字型结构，位于所述电池组100负极端的支架210的外露面上设有一字型结构，实际组装过程中，可根据十字型结构和一字型结构直接区分出用于电池组100正极的支架200和用于电池组100负极的支架200。

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)

1.一种圆柱电芯模块，其特征在于，包括由多个呈阵列排列的圆柱电芯(110)组合形成的电池组(100)、两个电极组件(200)和顶盖(300)；

两个所述电极组件(200)相对平行布置，且分别位于所述电池组(100)的正极端和负极端，所述电极组件(200)靠近所述电池组(100)的一侧开设有多个电芯固定槽(212)，所述圆柱电芯(110)的正极端和负极端均位于所述电芯固定槽(212)内，两个所述电极组件(200)之间通过连接件固定连接；

所述顶盖(300)的两侧分别与两个所述电极组件(200)连接，且位于所述电池组(100)的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种圆柱电芯模块，其特征在于，所述电极组件(200)包括：

支架(210)，所述电芯固定槽(212)开设在所述支架(210)靠近所述电池组(100)的一侧；

汇流板(220)，所述汇流板(220)与所述支架(210)远离所述电池组(100)的一侧连接，所述汇流板(220)上设置有取电装置(230)，所述取电装置(230)与所述电池组(100)对应的电极连接；

绝缘板(240)，所述绝缘板(240)设置在所述汇流板(220)远离所述支架(210)的一侧，且与所述支架(210)连接。

3.根据权利要求2所述的一种圆柱电芯(110)模块，其特征在于，所述支架(210)包括：

基板(211)，所述电芯固定槽(212)开设在所述基板(211)的一侧；

侧壁(215)，所述侧壁(215)沿所述基板(211)的周侧设置；

承接台(216)，所述承接台(216)安装在侧壁(215)上，且与所述顶盖(300)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种圆柱电芯模块，其特征在于，所述基板(211)上设置有多个连接支柱(213)，所述连接支柱(213)与所述圆柱电芯(110)平行布置，所述连接支柱(213)的末端开设有支柱凸台或支柱沉孔，位于所述电池组(100)正极端的连接支柱(213)和位于所述电池组(100)负极端的连接支柱(213)一一对应，且通过所述连接件连接。

5.根据权利要求4所述的一种圆柱电芯模块，其特征在于，位于所述电池组(100)正极端的连接支柱(213)的末端为支柱凸台，位于所述所述电池组(100)负极端的连接支柱(213)的末端为支柱沉孔，所述支柱凸台插接在所述支柱沉孔内，且通过连接件连接。

6.根据权利要求3所述的一种圆柱电芯模块，其特征在于，每个所述电芯固定槽(212)的底部开设有通电孔(212a)，所述取电装置(230)通过所述通电孔(212a)与所述电池组(100)的电极连接。

7.根据权利要求6所述的一种圆柱电芯模块，其特征在于，所述取电装置(230)包括取电板(231)、具有弹性的取电端部(232)和电芯极柱(233)，所述取电板(231)上开设有多个取电孔(231a)，所述取电孔(231a)与圆柱电芯(110)的个数相等且一一对应，每个取电孔(231a)上设有一个或两个取电端部(232)，每个所述取电端部(232)上设有至少一个电芯极柱(233)，所述电芯极柱(233)与相对应的圆柱电芯(110)的电极端位置相匹配。

8.根据权利要求3所述的一种圆柱电芯模块，其特征在于，所述基板(211)上开设有多个走线孔和多个用于所述圆柱电芯模块之间连接的螺杆套管(214)，所述走线孔与所述螺杆套管(214)的个数相同，且一一对应，所述螺杆套管(214)与所述圆柱电芯(110)平行，所述走线孔的一端与所述螺杆套管(214)靠近所述基板(211)的一端连接，所述走线孔远离所述电池组(100)的一端开设有汇流沉孔或汇流凸台。

9.根据权利要求8所述的一种圆柱电芯模块，其特征在于，位于所述电池组(100)正极端的走线孔远离所述电池组(100)的一端开设有汇流沉孔，位于所述电池组(100)负极端的走线孔远离所述电池组(100)的一端开设有汇流凸台，相邻两组圆柱电芯模块并列设置时，其中一组圆柱电芯模块的汇流凸台插接在另一组圆柱电芯模块的汇流沉孔内。

10.根据权利要求2至9任一项所述一种圆柱电芯模块，其特征在于，位于所述电池组(100)正极端的支架(210)外露面上设有十字型结构，位于所述电池组(100)负极端的支架(210)的外露面上设有一字型结构，所述支架(210)上均开设有采集线走线槽。