CN108511659A - 一种21700电芯串并联电池模组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电芯并联电池模组技术领域，尤其涉及一种21700电芯串并联电池模组；包括多个顺序排列设置的21700电池模组单元，并通过穿装固定件将各所述21700电池模组单元依次穿装固定成一体；所述21700电池模组单元包括模组壳体和多个21700单体电芯，所述模组壳体两侧外壁上均安装有并联的汇流板，所述模组壳体的两侧内壁上布设有多个插装槽和电极穿装通孔。本发明所公开的21700电芯串并联电池模组，将21700单体电芯以插装卡接的方式固定于所述模组壳体内，并将各所述21700电池模组单元位置对应卡接限位通过螺栓螺母连接件穿装固定，能够满足容量大的21700单体电芯所组成的串并联电池模组所需要的高强度结构，且结构简单、制造成本较低。

Description

一种21700电芯串并联电池模组
技术领域
本发明涉及电芯并联电池模组技术领域，尤其涉及一种21700电芯串并联电池模组。
背景技术
当今社会，随着人们生活水平的不断提高，对汽车的需求越来越多，同时，能源问题不断加深，石油产品逐渐紧缺，而对环境的污染也不断加深。如何能行之有效的制造一种替代传统汽车的新能源汽车，成为当今所有汽车企业的发展目标。而且，国家对新能源汽车产业的大力扶持，也正是出于这一目的。新能源汽车又可以被分为纯电动汽车和混合动力汽车，但不论是哪一种，都离不开动力电池为其提供动力。而作为能源的动力电池，由于其本身的特性，在使用过程中需要通过串联或并联的方式增加电池包的能量及电压，如何将电芯通过结构设计满足其串并需求便成为新能源汽车研发的一大方向。
模组作为单体电芯的上一级总成，是连接单体电芯和电池包的中间结构，其设计好坏显著影响电池包的性能发挥。锂离子电池模组型锂离子电池中的单体电芯容量大，所以重量较大，组成模组需要具有较高强度的结构。同样由于21700单体电芯容量大，容易造成比表面积不足，需要更好的散热条件。同时为了满足能量密度需求，成组的固定结构越轻越好。然而目前的21700锂离子电池模组无法满足上述要求。
因此，为了解决上述问题，急需发明一种新的21700电芯串并联电池模组。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种21700电芯串并联电池模组，解决21700电芯并联结构的同时，能够满足模组需要具有较高强度和良好的散热性。
本发明提供了下述方案：
一种21700电芯串并联电池模组，包括多个顺序排列设置的21700电池模组单元，并通过穿装固定件将各所述21700电池模组单元依次穿装固定成一体；
所述21700电池模组单元包括模组壳体和多个21700单体电芯，各所述21700单体电芯均安装在所述模组壳体内，所述模组壳体两侧外壁上均安装有用于将各所述21700单体电芯进行并联的汇流板，所述模组壳体的两侧内壁上布设有多个用于对应插装各所述21700单体电芯的插装槽，所述模组壳体的两侧壁上还设有用于将所述21700单体电芯的电极穿出的电极穿装通孔，各所述电极穿装通孔与各所述插装槽位置一一对应,各所述汇流板上的多个汇流片与各所述21700单体电芯两端的电极分别一一对应连接；
各所述21700电池模组单元中的各所述汇流板依次串联电连接。
优选地，所述模组壳体的内侧壁上还设有多个用于所述模组壳体进行组装定位的定位柱，各所述定位柱的中心轴线与各插装槽的中心轴线呈平行设置；所述定位柱的中心轴线上设有用于对电池模组进行冷却的冷却导流通孔；各所述21700电池模组单元中的各所述冷却导流通孔位置一一对应连通。
优选地，所述定位柱的数量为偶数，各所述定位柱相对于所述模组壳体在高度方向上的中心线呈对称设置，且对称设置的一对所述定位柱中，其中一个所述定位柱的顶端设有插装槽口，另一个所述定位柱的顶端设有插装头。
优选地，所述模组壳体两侧壁上还设有多个散热通孔，各所述散热通孔的中心轴线与各所述插装槽的中心轴线平行设置，且各所述散热通孔与各所述插装槽呈间隔均布设置；各所述21700电池模组单元中的各所述散热通孔位置一一对应连通。
优选地，所述模组壳体包括两个结构完全相同的半壳体，各所述半壳体位置对应扣合设置，并通过锁止连接件锁止；各所述半壳体的内侧壁上均设有所述插装槽，且各所述插装槽的槽口位置一一对应设置；各所述21700电池模组单元中的各所述半壳体位置一一对应卡接限位。
优选地，所述半壳体包括依次连接的左侧板、上侧板、右侧板和下侧板，所述左侧板、所述上侧板、所述右侧板和所述下侧板的边沿上均设有用于将两个所述半壳体进行扣合的扣合结构。
优选地，所述左侧板上的所述扣合结构为卡头，所述右侧板上的所述扣合结构为卡槽，所述上侧板上的所述扣合结构为扣合插板，所述下侧板上的所述扣合结构为扣合插槽。
优选地，所述锁止连接件设置在所述扣合插板上。
优选地，所述半壳体呈一体注塑成型。
优选地，所述半壳体采用酚醛塑料制成。
本发明产生的有益效果：
1、本发明所公开的21700电芯串并联电池模组，包括多个串联的21700电池模组单元，各所述21700电池模组单元从左至右依次位置对应卡接限位，并通过螺栓螺母连接件从左至右依次穿装固定；所述21700电池模组单元包括模组壳体和多个21700单体电芯，各所述21700单体电芯均安装在所述模组壳体内，所述模组壳体两侧外壁上均安装有用于将各所述21700单体电芯进行并联的汇流板，所述模组壳体的两侧内壁上布设有多个用于对应插装各所述21700单体电芯的插装槽，所述模组壳体的两侧壁上还设有用于将所述21700单体电芯的电极穿出的电极穿装通孔，各所述电极穿装通孔与各所述插装槽位置一一对应,各所述汇流板上的多个汇流片与各所述21700单体电芯两端的电极分别一一对应连接；各所述21700电池模组单元中的各所述汇流板依次串联；通过在模组壳体内设置多个用于插装所述21700单体电芯的插装槽，将21700单体电芯以插装卡接的方式固定于所述模组壳体内，并将各所述21700电池模组单元位置对应卡接限位通过螺栓螺母连接件穿装固定，能够满足容量大的21700单体电芯所组成的串并联电池模组所需要的高强度结构，且结构简单、制造成本较低；
2、所述模组壳体的内侧壁上还设有多个用于所述模组壳体进行组装定位的定位柱，各所述定位柱的中心轴线与各插装槽的中心轴线呈平行设置；所述定位柱的中心轴线上设有用于对电池模组进行冷却的冷却导流通孔；通过设置冷却导流通孔，能够与外部冷却系统进行连通，增加电池模组的冷却功能；且多个电池模组的冷却导流通孔能够在组装成电池包时自成冷却系统，不用另行设置冷却装置，结构简单，增加了系统的散热冗余度，满足容量大的21700单体电芯所组成的并联电池模组所需要的散热性，提高了电池模组的使用可靠性；
3、所述模组壳体两侧壁上还设有多个散热通孔，各所述散热通孔的中心轴线与各所述插装槽的中心轴线平行设置，且各所述散热通孔与各所述插装槽呈间隔均布设置；提高了模组的散热性，提升电池能量密度的同时，便于各21700电芯表面的散热，提高电池模组的使用寿命；
3、通过设置两个结构完全相同的半壳体来组成模组壳体，各所述半壳体位置对应扣合设置，并通过锁止连接件锁止，进一步提高了结构的强度，且可靠性高；
4、所述定位柱的数量为偶数，各所述定位柱相对于所述模组壳体在高度方向上的中心线呈对称设置，且对称设置的一对所述定位柱中，其中一个所述定位柱的顶端设有插装槽口，另一个所述定位柱的顶端设有插装头，用于在两个所述半壳体进行扣合时的插装定位；所述半壳体包括依次连接的左侧板、上侧板、右侧板和下侧板，所述左侧板、所述上侧板、所述右侧板和所述下侧板的边沿上均设有用于将两个所述半壳体进行扣合的扣合结构；所述左侧板上的所述扣合结构为卡头，所述右侧板上的所述扣合结构为卡槽，所述上侧板上的所述扣合结构为扣合插板，所述下侧板上的所述扣合结构为扣合插槽；整个模组的定位和扣合结构保证了模组的快速组装及整体强度要求，进一步提升模组的能量，并且结构简单，易操作，易维护，兼顾了结构的经济型和合理性；
5、所述半壳体呈一体注塑成型，所述半壳体采用酚醛塑料制成，优选丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或聚苯醚(PPO)制成，以满足轻量化，并降低生产加工的工艺成本。
附图说明
图1为本发明的21700电芯串并联电池模组的结构示意图(立体图)；
图2为本发明的21700电芯模组单元的结构示意图(立体图)；
图3为本发明的21700电芯模组单元的结构示意图(爆炸图)；
图4为本发明的半壳体的结构示意图(立体图)；
图5为本发明的半壳体的结构示意图(主视图)；
图6为本发明的半壳体的结构示意图(背视图)；
图7为本发明的半壳体的结构示意图(左视图)；
图8为本发明的半壳体的结构示意图(右视图)；
图9为本发明的半壳体的结构示意图(仰视图)；
图10为本发明的半壳体的结构示意图(俯视图)；
图11为本发明的定位柱的结构示意图(剖视图)；
图12为本发明的模组插板和模组插槽的装配结构示意图(内部视图)；
图13为本发明的箍紧组件的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1至图13所示，一种21700电芯串并联电池模组，包括四个串联的21700电池模组单元，各所述21700电池模组单元从左至右依次位置对应卡接限位，并通过螺栓螺母连接件从左至右依次穿装固定；所述21700电池模组单元包括模组壳体1和多个21700单体电芯2，各所述21700单体电芯均安装在所述模组壳体内，所述模组壳体两侧外壁上均安装有用于将各所述21700单体电芯进行并联的汇流板3，所述模组壳体的两侧内壁上布设有多个用于对应插装各所述21700单体电芯的插装槽5，所述模组壳体的两侧壁上还设有用于将所述21700单体电芯的电极穿出的电极穿装通孔6，各所述电极穿装通孔与各所述插装槽位置一一对应,各所述汇流板上的多个汇流片4与各所述21700单体电芯两端的电极分别一一对应连接；各所述21700电池模组单元中的各所述汇流板依次串联电连接。所述模组壳体的内侧壁上还设有多个用于所述模组壳体进行组装定位的定位柱7，各所述定位柱的中心轴线与各插装槽的中心轴线呈平行设置；所述定位柱的中心轴线上设有用于对电池模组进行冷却的冷却导流通孔8；各所述21700电池模组单元中的各所述冷却导流通孔位置一一对应连通。所述定位柱的数量为偶数，各所述定位柱相对于所述模组壳体在高度方向上的中心线呈对称设置，且对称设置的一对所述定位柱中，其中一个所述定位柱的顶端设有插装槽口9，另一个所述定位柱的顶端设有插装头10，用于在两个所述半壳体进行扣合时的插装定位。
本实施例中所述模组壳体两侧壁上还设有多个散热通孔11，各所述散热通孔的中心轴线与各所述插装槽的中心轴线平行设置，且各所述散热通孔与各所述插装槽呈间隔均布设置；各所述21700电池模组单元中的各所述散热通孔位置一一对应连通。所述模组壳体包括两个结构完全相同的半壳体12，各所述半壳体位置对应扣合设置，并通过锁止连接件锁止，所述锁止连接件为卡槽卡头锁止连接件；各所述半壳体的内侧壁上均设有所述插装槽，且各所述插装槽的槽口位置一一对应设置；各所述21700电池模组单元中的各所述半壳体位置一一对应卡接限位。所述半壳体包括依次连接的左侧板13、上侧板14、右侧板15和下侧板16，所述左侧板、所述上侧板、所述右侧板和所述下侧板的边沿上均设有用于将两个所述半壳体进行扣合的扣合结构。所述左侧板上的所述扣合结构为卡头17，所述右侧板上的所述扣合结构为卡槽18，所述上侧板上的所述扣合结构为扣合插板19，所述下侧板上的所述扣合结构为扣合插槽20。所述锁止连接件设置在所述扣合插板上。所述半壳体呈一体注塑成型。所述半壳体采用酚醛塑料制成。所述上侧板上还设有用于固定所述汇流板的螺栓孔21，所述模组壳体的上端设有用于多个模组壳体进行连接定位的连接凹槽22，所述连接凹槽设置在所述上侧板上，所述螺栓孔设置在所述连接凹槽内；所述半壳体呈一体注塑成型，所述半壳体采用酚醛塑料制成。
本实施例中所述21700电芯串并联电池模组，包括多个串联的21700电池模组单元，各所述21700电池模组单元从左至右依次位置对应卡接限位，并通过螺栓螺母连接件从左至右依次穿装固定；所述21700电池模组单元包括模组壳体和多个21700单体电芯，各所述21700单体电芯均安装在所述模组壳体内，所述模组壳体两侧外壁上均安装有用于将各所述21700单体电芯进行并联的汇流板，所述模组壳体的两侧内壁上布设有多个用于对应插装各所述21700单体电芯的插装槽，所述模组壳体的两侧壁上还设有用于将所述21700单体电芯的电极穿出的电极穿装通孔，各所述电极穿装通孔与各所述插装槽位置一一对应,各所述汇流板上的多个汇流片与各所述21700单体电芯两端的电极分别一一对应连接；各所述21700电池模组单元中的各所述汇流板依次串联；通过在模组壳体内设置多个用于插装所述21700单体电芯的插装槽，将21700单体电芯以插装卡接的方式固定于所述模组壳体内，并将各所述21700电池模组单元位置对应卡接限位通过螺栓螺母连接件穿装固定，能够满足容量大的21700单体电芯所组成的串并联电池模组所需要的高强度结构，且结构简单、制造成本较低。
本实施例中所述21700电芯串并联电池模组，所述模组壳体的内侧壁上还设有多个用于所述模组壳体进行组装定位的定位柱，各所述定位柱的中心轴线与各插装槽的中心轴线呈平行设置；所述定位柱的中心轴线上设有用于对电池模组进行冷却的冷却导流通孔；通过设置冷却导流通孔，能够与外部冷却系统进行连通，增加电池模组的冷却功能；且多个电池模组的冷却导流通孔能够在组装成电池包时自成冷却系统，不用另行设置冷却装置，结构简单，增加了系统的散热冗余度，满足容量大的21700单体电芯所组成的并联电池模组所需要的散热性，提高了电池模组的使用可靠性；
本实施例中所述21700电芯串并联电池模组，所述模组壳体两侧壁上还设有多个散热通孔，各所述散热通孔的中心轴线与各所述插装槽的中心轴线平行设置，且各所述散热通孔与各所述插装槽呈间隔均布设置；提高了模组的散热性，提升电池能量密度的同时，便于各21700电芯表面的散热，提高电池模组的使用寿命。
本实施例中所述21700电芯串并联电池模组，通过设置两个结构完全相同的半壳体来组成模组壳体，各所述半壳体位置对应扣合设置，并通过锁止连接件锁止，进一步提高了结构的强度，且可靠性高。
本实施例中所述21700电芯串并联电池模组，所述定位柱的数量为偶数，各所述定位柱相对于所述模组壳体在高度方向上的中心线呈对称设置，且对称设置的一对所述定位柱中，其中一个所述定位柱的顶端设有插装槽口，另一个所述定位柱的顶端设有插装头，用于在两个所述半壳体进行扣合时的插装定位；所述半壳体包括依次连接的左侧板、上侧板、右侧板和下侧板，所述左侧板、所述上侧板、所述右侧板和所述下侧板的边沿上均设有用于将两个所述半壳体进行扣合的扣合结构；所述左侧板上的所述扣合结构为卡头，所述右侧板上的所述扣合结构为卡槽，所述上侧板上的所述扣合结构为扣合插板，所述下侧板上的所述扣合结构为扣合插槽；整个模组的定位和扣合结构保证了模组的快速组装及整体强度要求，进一步提升模组的能量，并且结构简单，易操作，易维护，兼顾了结构的经济型和合理性。
本实施例中所述21700电芯串并联电池模组，所述半壳体呈一体注塑成型，所述半壳体采用酚醛塑料制成，优选丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或聚苯醚(PPO)制成，以满足轻量化，并降低生产加工的工艺成本。
本实施例中所述21700电芯串并联电池模组，以21700圆柱电芯33并的电池模组单元为例，包括4个21700电芯模组单元，4个M8长螺杆23，2个塑料端板24和2个侧板金25。其中，模组外壳通过特殊设计，可以两两结合卡接，起到限位作用。装配时，先将4个33并电池模组单元串联在一起，然后在两侧安装塑料端板，塑料端板外侧安装侧板金，之后用4根长螺杆将整体连接，用螺母紧固，完成整个电池模组的装配。参见图12所示，相邻两个所述21700电芯模组单元通过模组插板26和模组插槽27之间的插装配合进行插装限位后，通过长螺杆23进行固定；进一步地，参见图13，所述21700电芯串并联电池模组装配完之后还可以设置箍紧组件28进行进一步箍紧固定，加强整个模组的结构强度。
本实施例中所述21700电芯串并联电池模组，所述21700电芯模组单元，以21700圆柱电芯33并的电池模组为例，包括半壳体2个，汇流板(采用铜镍材料制成)2个；所述半壳体通过特殊设计，可以两两扣合组成一个完整的、封闭的模组壳体。半壳体内设计插装槽，能够嵌入电芯，对电芯起到固定支撑作用。汇流板采用激光焊接方式，将汇流铜排及接触镍片焊接在一起。其组装过程为：先将21700单体电芯按照相同电极方向放置在一侧半壳体中，然后将另一侧所述半壳体按照翻转180°的形式扣在这一侧的半壳体上，通过半壳体上的卡扣结合在一起，组成一个完整的模组壳体；最后将两个汇流板分别放置在半壳体两侧的凹槽内，使接触镍片与电芯电极相接触，之后利用专业焊机，将镍片与电芯电极焊接在一起，完成整个电池模组的装配。
本发明所公开的21700电芯串并联电池模组，所述半壳体内部设有插装槽用以固定21700单体电芯；所述半壳体正面开有电极穿装通孔，用以将电芯电极裸露出来，方便与汇流片焊接；所述半壳体内侧有两个圆环型定位柱，其中一个端部设有插装头，另外一侧端部设有插装槽口，在两两装配时，其中一个半壳体翻转180°时，两个半壳体的定位柱上的插装头和插装槽口能够相互扣合。半壳体的四周侧板边沿采用相同思路设计，一半内部采用凸型设计，一半内部采用凹槽设计，在两两装配时，其中一个外壳翻转180°时，两个半壳体的外圈的突出和凹槽可以相互扣合。在所述半壳体的外侧，采用相同设计，保证在组成完整模组后，模组和模组之间也可以相互配合，提高装配的便捷性。本发明所公开的21700电芯串并联电池模组，能够通过结构将21700圆柱电芯并联在一起，提升模组的能量，并且结构简单，易操作，易维护。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种21700电芯串并联电池模组，其特征在于：包括多个顺序排列设置的21700电池模组单元，并通过穿装固定件将各所述21700电池模组单元依次穿装固定成一体；
所述21700电池模组单元包括模组壳体和多个21700单体电芯，各所述21700单体电芯均安装在所述模组壳体内，所述模组壳体两侧外壁上均安装有用于将各所述21700单体电芯进行并联的汇流板，所述模组壳体的两侧内壁上布设有多个用于对应插装各所述21700单体电芯的插装槽，所述模组壳体的两侧壁上还设有用于将所述21700单体电芯的电极穿出的电极穿装通孔，各所述电极穿装通孔与各所述插装槽位置一一对应,各所述汇流板上的多个汇流片与各所述21700单体电芯两端的电极分别一一对应连接；
各所述21700电池模组单元中的各所述汇流板依次串联电连接。
2.根据权利要求1所述的21700电芯串并联电池模组，其特征在于：所述模组壳体的内侧壁上还设有多个用于所述模组壳体进行组装定位的定位柱，各所述定位柱的中心轴线与各插装槽的中心轴线呈平行设置；所述定位柱的中心轴线上设有用于对电池模组进行冷却的冷却导流通孔；各所述21700电池模组单元中的各所述冷却导流通孔位置一一对应连通。
3.根据权利要求2所述的21700电芯串并联电池模组，其特征在于：所述定位柱的数量为偶数，各所述定位柱相对于所述模组壳体在高度方向上的中心线呈对称设置，且对称设置的一对所述定位柱中，其中一个所述定位柱的顶端设有插装槽口，另一个所述定位柱的顶端设有插装头。
4.根据权利要求3所述的21700电芯串并联电池模组，其特征在于：所述模组壳体两侧壁上还设有多个散热通孔，各所述散热通孔的中心轴线与各所述插装槽的中心轴线平行设置，且各所述散热通孔与各所述插装槽呈间隔均布设置；各所述21700电池模组单元中的各所述散热通孔位置一一对应连通。
5.根据权利要求4所述的21700电芯串并联电池模组，其特征在于：所述模组壳体包括两个结构完全相同的半壳体，各所述半壳体位置对应扣合设置，并通过锁止连接件锁止；各所述半壳体的内侧壁上均设有所述插装槽，且各所述插装槽的槽口位置一一对应设置；各所述21700电池模组单元中的各所述半壳体位置一一对应卡接限位。
6.根据权利要求5所述的21700电芯串并联电池模组，其特征在于：所述半壳体包括依次连接的左侧板、上侧板、右侧板和下侧板，所述左侧板、所述上侧板、所述右侧板和所述下侧板的边沿上均设有用于将两个所述半壳体进行扣合的扣合结构。
7.根据权利要求6所述的21700电芯串并联电池模组，其特征在于：所述左侧板上的所述扣合结构为卡头，所述右侧板上的所述扣合结构为卡槽，所述上侧板上的所述扣合结构为扣合插板，所述下侧板上的所述扣合结构为扣合插槽。
8.根据权利要求7所述的21700电芯串并联电池模组，其特征在于：所述锁止连接件设置在所述扣合插板上。
9.根据权利要求8所述的21700电芯串并联电池模组，其特征在于：所述半壳体呈一体注塑成型。
10.根据权利要求9所述的21700电芯串并联电池模组，其特征在于：所述半壳体采用酚醛塑料制成。
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