CN108232079A - 一种软包锂离子启停电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的名称为一种软包锂离子启停电池系统。属于锂离子启停电源技术领域。它主要是解决现有系统存在体积和重量都比较大、安装工艺复杂和散热性能差的问题。它的主要特征是：包括电气模块和电池模块；其中，所述电池模块包括载体、软包电芯、散热铝片、铝型材外壳和底板，散热铝片设置于软包电芯之间及外部，载体上设有插孔铜排；所述电气模块由塑料顶盖、电子零件、插针铜排和防水橡胶垫构成，塑料顶盖上设有正、负极输出端子和通讯接插件；所述插针铜排与插孔铜排为配合的对插连接。本发明具有体积小、可靠性和抗振性高、过流能力强、装配方便、集成精度及效率均比较高的特点，主要用于软包锂离子启停电池系统。

Description

一种软包锂离子启停电池系统
技术领域
本发明属于锂离子启停电源技术领域，具体涉及一种新型软包锂离子启停电池系统。
背景技术
近年来，我国汽车行业得到飞速发展，国内汽车保有量也不断提升，国家出台了多项汽车节能的相关法律法规，并明确规定2020年乘用车的平均油耗降低至5L/100KM的目标限制，因此装载启停电源成为主机厂降低油耗的有效手段之一。
传统的铅酸电池不能满足连续高倍率充放电和循环寿命等要求，锂离子启停电池系统成了发展趋势。目前，专门针对锂离子启停的集成技术研究还较少，一些企业或高校研究室使用将锂电池组成模块后安装在启停电池系统壳体内，其体积和重量都比较大、安装工艺复杂，且模块和壳体间通过空气实现热交换，大大降低了产品的性能，体现不出其优越性。
发明内容
本发明根据启停电源要求体积小、重量轻、散热要求高，以及软包动力电池形体软，不易固定，而且极易出现划痕、凹坑、褶痕等情况，设计了一种新型软包锂离子启停电池系统。
本发明的技术解决方案是：一种软包锂离子启停电池系统，其特征在于：包括电气模块和电池模块；其中，所述电池模块包括载体、软包电芯、散热铝片、铝型材外壳和底板，散热铝片设置于软包电芯之间及外部，载体上设有插孔铜排；所述电气模块由塑料顶盖、电子零件、插针铜排和防水橡胶垫构成，塑料顶盖上设有正、负极输出端子和通讯接插件；所述插针铜排与插孔铜排为配合的对插连接。直接使用产品的外壳作为软包支撑和固定零件，节省了增加软包电芯模块支撑零件的物料，此设计较业产品体积更小，重量更轻，大大提高了软包电池的优越性。电池模块和电气模块直接采用插针和插孔的对插设计，此设计减少了搭接电池模块和电气模块的引线，节省了系统空间，增加了操作便利性。
本发明的技术解决方案中所述的软包电芯及散热铝片装于由铝型材外壳和底板构成放置电芯的盒子中，且软包电芯与散热铝片之间、散热铝片与铝型材外壳之间填充有导热胶，启停电池系统应用时，每一块软包电芯均和散热铝片接触，中间通过导热胶填充，增加电芯的散热效率；所述载体形状与铝型材外壳端口及软包电芯端部相配合，软包电芯的正、负极耳插装在载体中，正、负极耳分别与对应的插孔铜排连接。
本发明的技术解决方案中所述的电子零件通过注塑在顶盖中的螺柱固定，且该螺柱与电子零件上的连接铜排连接；顶盖的端口处设有防水槽，防水橡胶垫的下半部安装于防水槽内，能够确保系统的IP67更加可靠稳定。
本发明的技术解决方案中所述的正、负极输出端子为注塑在顶盖中的螺柱。
本发明的技术解决方案中所述的顶盖中注塑有与固定电子零件的螺柱及插针铜排连接的铜排。
本发明的技术解决方案中所述的铝型材外壳的三个外侧面设有散热鳍片。外壳采用带散热鳍片的铝型材设计，增加了外壳的散热面积，提高了系统的散热效果。
本发明的技术解决方案中所述的通讯接插件注塑在顶盖中。顶盖采用塑料加镶嵌的方式，将系统的正负极输出端子、通讯接插件、固定电子零件的螺柱和连接铜排等零件集成在一起，此设计提高了产品的稳定性和密封性，大大缩小了系统的体积，简化了安装工艺。
本发明的技术解决方案中所述的软包电芯与正、负极耳之间为激光焊接连接，且中间串联部分不需要铜排搭接过流，此设计改善了极耳连接的稳定性，并节省了成本，提高了操作便利性。
本发明的技术解决方案中所述的铝型材外壳和底板（12）通过CMT冷焊组成放置电芯的盒子，此结构避免了在因拔模深度过高无法拔模制作的情况，大大减少了模具成本。
本发明效果在于各零部件通过合理的配合，大大减小了系统的体积和重量，提高了产品的性能。电池模块中采用模块和壳体结合方式设计，软包电芯和散热铝片贴合后，至于铝合金外壳中灌胶密封，增加了电芯和外壳间的导热系数，提高了系统的散热能力，延长了系统的寿命且降低了因高热产生的事故。将锂离子启停电池系统内部的高压线束用插针铜排、插孔铜排替代，节省了产品走线空间，大大提高了产品的体积能量密度，同时提高了产品的安装效率。去掉软包电芯的模块结构，直接将软包电芯垂直放置在电池箱中，通过高导热灌封胶将电芯和散热铝片固定，此方案有效用高导热灌封胶将电芯和外壳之间的空气替代，提高了产品整体的导热效率。
本发明主要用于软包锂离子启停电池系统。
附图说明
图1为单个软包锂离子启停电池系统示意图。
图2为单个软包锂离子启停电池系统爆炸示意图。
图3为软包锂离子启停电池系统中电气模块示意图。
图4为软包锂离子启停电池系统中电池模块示意图。
图5为软包锂离子启停电池系统中电池模块爆炸示意图。
图中：1. 电气模块；2. 电池模块；3. 插针铜排；4. 插孔铜排；5. 塑料顶盖；6.电子零件；7. 防水橡胶垫；8. 载体；9. 软包电芯；10. 散热铝片；11. 铝型材外壳；12. 底板。
具体实施方式
图1、图2中，本发明一种软包锂离子启停电池系统包括电气模块1和电池模块2两部分组成。其中，电气模块1和电池模块2通过螺丝固定在一起，内部电气由插针铜排3、插孔铜排4对插连接，最终由电气模块1中顶盖5的正负极输出端子将产品的正负极引出。插针铜排3、插孔铜排4能够实现安装，又不影响插针铜排3、插孔铜排4的充分接触。
图1、图3中，电气模块1由塑料顶盖5、电子零件6、插针铜排3和防水橡胶垫7四部分组成，电子零件6主要用于满足启停电池系统控制需求的原件，电子零件6通过集成在顶盖5中的固定螺柱，顶盖5中注塑有与固定电子零件6的螺柱及插针铜排3连接的铜排，连接铜排实现结构和电气的连接。此种设计既能节省空间，又可保证产品的生产效率，且能可以使用自动化工具，更加能提高了产品的一致性和稳定性。顶盖5的端口处设有防水槽，将防水橡胶垫7突出部分放置于防水槽中，电气模块1在与电池模块2固定时在密封部位内部形成一个密封的凸台，提高了密封的可靠性，且电气模块1内部设计了专门的防爆设计，增加了系统的安全性。顶盖5的正、负极输出端子为注塑在顶盖5中的螺柱，采用螺柱方式输出，固定时可直接将用电设备通过螺丝固定在螺柱上，既能保证固定的牢固性，也能保证用电设备和启停电池系统充分接触。顶盖5上设有正、负极输出端子和通讯接插件，讯接插件注塑在顶盖5中。电子零件6通过注塑在顶盖5中的螺柱固定，且该螺柱与电子零件6上的连接铜排连接。
图4、图5中，电池模块2主要由载体8、软包电芯9、散热铝片10、铝型材外壳11和底板12等五个零件组成。散热铝片10和软包电芯9之间通过导热胶填充间隙，散热铝片10将软包电芯9表面的热量及时导出到产品的侧面，提高产品的散热效率。铝型材外壳11和底板12通过CMT冷焊组成一个放置电芯的盒子，内部放置电芯后灌高导热的灌封胶，此设计能填充散热铝片和外壳之间的空气间隙增加导热系数，又能将电芯固定在外壳中保护电芯在使用过程中受损，能将产品的尺寸大大减小。载体8上设有插孔铜排4，插针铜排3与插孔铜排4为配合的对插连接。铝型材外壳11的三个外侧面设有散热鳍片，载体8形状与铝型材外壳11端口及软包电芯9端部相配合，软包电芯9的正、负极耳插装在载体8中，正、负极耳分别与对应的插孔铜排4连接。软包电芯9与正、负极耳之间为激光焊接连接，载体8在极耳激光焊接中作为焊接的支撑，保证产品焊接可靠性，又通过注塑正、负极铜排将电池模块的正、负极引出与电气模块连接。
本发明能保证系统的体积最小化，也能保证连接的可靠性和抗振性及过流能力，且装配方便，可以实现自动化工具，集成精度及效率均比较高。
本发明是在锂离子启停电池系统过程中使用的，具体电池模块2使用方法：（1）将单体软包电芯通过导热胶和散热铝片10连接到一起组成一个简单的小模块，散热铝片10表面经过表面处理保证散热铝片的绝缘性；（2）将小模块置于铝型材外壳11中，载体8卡在铝型材外壳11中的卡槽位置固定，将电芯凸出的极耳折弯压平至载体上；（3）通过焊接将电芯串联在一起，电芯模块总正、总负位置和载体的镶嵌铜排焊接在一起；（4）安装底板12，并将底板12和铝型材外壳11通过CMT冷焊连接在一个整理，在铝型材外壳11注入灌封胶将电芯固定在电池模块中，完成电池模块组装，如图4和图5。
本发明是在锂离子启停电池系统过程中使用的，具体电气模块1使用方法：（1）将电子零件6、插针铜排3通过固定螺柱和定位槽固定塑料顶盖5中，使用螺母拧紧固定；（2）防水橡胶垫7通过塑料顶盖5的凹槽固定在顶盖上，如图3。
本发明是在锂离子启停电池系统过程中使用的，具体系统使用方法：将电气模块1和电池模块2通过插针、插孔进行电气连接在一起，通过螺丝将电气模块1、电池模块2两个零件锁紧固定。
本方法中所提出的一种新型软包锂离子启停电池系统，既能保证系统紧固的可靠性及抗振性，又能保证电池间的有效绝缘，又能减少系统的体积增大其散热效率，操作方便，可以借助装配治具等半自动化设备，具有体积小，重量轻维护方便等优点，是一种可操作性强的新型软包锂离子启停电池系统集成方式。

Claims (9)

1.一种软包锂离子启停电池系统，其特征在于：包括电气模块（1）和电池模块（2）；其中，所述电池模块（2）包括载体（8）、软包电芯（9）、散热铝片（10）、铝型材外壳（11）和底板（12），散热铝片（10）设置于软包电芯（9）之间及外部，载体（8）上设有插孔铜排（4）；所述电气模块（1）由塑料顶盖（5）、电子零件（6）、插针铜排（3）和防水橡胶垫（7）构成，塑料顶盖（5）上设有正、负极输出端子和通讯接插件；所述插针铜排（3）与插孔铜排（4）为配合的对插连接。
2.根据权利要求1所述的一种软包锂离子启停电池系统，其特征在于：所述的软包电芯（9）及散热铝片（10）装于由铝型材外壳（11）和底板（12）构成放置电芯的盒子中，且软包电芯（9）与散热铝片（10）之间、散热铝片（10）与铝型材外壳（11）之间填充有导热胶；所述载体（8）形状与铝型材外壳（11）端口及软包电芯（9）端部相配合，软包电芯（9）的正、负极耳插装在载体（8）中，正、负极耳分别与对应的插孔铜排（4）连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种软包锂离子启停电池系统，其特征在于：所述的电子零件（6）通过注塑在顶盖（5）中的螺柱固定，且该螺柱与电子零件（6）上的连接铜排连接；顶盖（5）的端口处设有防水槽，防水橡胶垫（7）的下半部安装于防水槽内。
4.根据权利要求1或2所述的一种软包锂离子启停电池系统，其特征在于：所述的正、负极输出端子为注塑在顶盖（5）中的螺柱。
5.根据权利要求1或2所述的一种软包锂离子启停电池系统，其特征在于：所述的顶盖（5）中注塑有与固定电子零件（6）的螺柱及插针铜排（3）连接的铜排。
6.根据权利要求1或2所述的一种软包锂离子启停电池系统，其特征在于：所述的铝型材外壳（11）的三个外侧面设有散热鳍片。
7.根据权利要求1或2所述的一种软包锂离子启停电池系统，其特征在于：所述的通讯接插件注塑在顶盖（5）中。
8.根据权利要求1或2所述的一种软包锂离子启停电池系统，其特征在于：所述的软包电芯（9）与正、负极耳之间为激光焊接连接。
9.根据权利要求1或2所述的一种软包锂离子启停电池系统，其特征在于：所述的铝型材外壳（11）和底板（12）通过CMT冷焊组成放置电芯的盒子。
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