CN108777268A - 一种新型动力电池包结构及其组装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及动力电池领域，具体来说是一种新型动力电池包结构及其组装工艺，所述电池包结构包括用于放置电芯的箱体，所述箱体上端连接有用于保护箱体内各个电芯的箱盖，所述箱体内放置有电芯组，所述电芯组包括多个电芯，每个所述电芯下端面通过结构胶与箱体底部相连接；所述电芯间通过高压连接件进行连接。本发明是对传统电池包结构以及生产工艺的改进，本发明公开的技术方案成组效率高，传统电池包生产工艺，需要电芯先模组化，再把模组化的电芯组装成需要的电池包，而本发明省去了电池包生产的中间环节，也就是减少了电芯模组化的相关生产工艺，进而提供成组效率；这样的改进，也提高产品能量密度，避免了模组化过程中的能量转化损耗。

Description

一种新型动力电池包结构及其组装工艺

技术领域

本发明涉及动力电池领域，具体来说是一种新型动力电池包结构及其组装工艺。

背景技术

目前新能源动力电池系统的成组方式主要分为三步：第一是将锂电池模块化，即成组成“模组”，此阶段会有约15％～20％能量损耗，根据成组技术不同损耗程度亦有不同；第二是将“模组”再成组，形成动力电池PACK，此阶段会有约15％～20％能量损耗，同样根据成组技术的不同损耗程度不同；最后将动力电池PACK根据配电需求与整车成组。由此可见，由电芯到动力系统造成能量损失的叠加效应会造成大量不必要的能量密度损失。举例来说，目前市场上磷酸铁锂LFP的电芯能量密度约160～180Wh/kg，成组为动力电池系统后的能量密度约(能量损耗计算取中间值)：175Wh/kg*82.5％*82.5％＝119Wh/kg。能量密度损失56Wh/kg。这就造成传统电池包的生产能量密度损失较大，并且组装工序复杂，造成了很多能源的浪费，也造成了传统电池包生产效率相对低下等问题；为了解决以上问题，一种新型的电池包结构以及新型的电池包组装工艺是现在所需要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够简化电池包生产工序，并且能够减少电池包能量密度损失的新型电池包结构。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种新型动力电池包结构，所述电池包结构包括用于放置电芯的箱体，所述箱体上端连接有用于保护箱体内各个电芯的箱盖，所述箱体内放置有电芯组，所述电芯组包括多个电芯，每个所述电芯下端面通过结构胶与箱体底部相连接；所述电芯间通过高压连接件进行连接。

所述电池包结构还包括用于辅助固定电芯组的固定组件，所述固定组件包括设置在箱体内用于电芯组侧边限位固定的端板；所述端板一侧与箱体内侧壁相贴合，另一侧与接触的电芯侧面相贴合。

所述端板包括端板本体，在端板本体上设有用于减重的减重槽，所述减重槽开口朝向箱体内壁一侧。

所述箱体内至少包括两个端板，所述箱体两端至少分布有一个端板。

所述固定组件还包括多个用于电芯组纵向限位固定的顶部压板，每个所述顶部压板的两端分别与分布在箱体两端的端板相连接。

所述固定组件还包括多个用于电芯组侧面限位固定的侧面压板，所述侧面压板两端分别与分布在箱体两端的端板相连接；所述电芯组与端板相垂直的侧面上至少分布有一个侧面压板。

所述电池包结构还包括用于隔绝顶部压板和高压连接件的绝缘罩；所述绝缘罩包括绝缘罩本体，在绝缘罩本体上设有用于高压连接件与电芯极柱相连通的连通槽。

所述绝缘罩通过黏连胶与顶部压板相连接。

所述绝缘罩使用碳酸酯材料制成。

一种新型动力电池包结构的组装工艺，所述组装工艺包括如下步骤：

(1)首先确定需要组装的电池包的相关参数，根据待组装电池包的配电需求和高压连接进行后续的排布；

(2)步骤(1)中待组装电池包相关参数确定后，把符合规定参数的电芯使用结构胶黏连在箱体底部，并要求相邻电芯侧面相互贴合，多个电芯并排安放组成电芯组，并要求电芯组距离箱体端部预留用于装放限位端板间隙；

(3)步骤(2)完成后，要求箱体两端的端板间隙内装放用于电芯组限位的端板，端板沿垂直方向装入箱体，并保证端板内侧面与相接触的电芯侧面相贴合，端板装入箱体后，使用螺栓使得端板与箱体相连接；

(4)步骤(3)完成后，在电芯组上端安放顶部压板，顶部压板两端分别与装放在箱体两端的端板相连接；

(5)步骤(4)完成后，在电芯组的前端面和后端面上至少安放一个侧面压板，并且每个侧面压板两端分别与分布在箱体两端的端板相连接；

(6)步骤(5)完成后，在顶部压板上安放绝缘罩，在顶部压板与绝缘罩连接时采用胶连接，在绝缘罩下表面与每个顶部压板相对的位置处涂覆黏连胶，涂覆完成后，把绝缘罩通过黏连胶与顶部压板相连接；

(7)步骤(6)完成后，在绝缘罩上安放多个高压连接件，根据要求对高压连接件排布方式进行确定，排布方式确定后，使用螺钉将每个高压连接件与相对应的电芯极柱连接在一起，进而将所有电芯串并联在一起，达到需求的系统电压；

(8)步骤(7)完成后，将Rogers HT-800密封块装在箱体密封法兰面，再使用螺栓将箱盖与箱体锁在一起；

(9)步骤(8)完成后，至此，一个电池包组装完成，如果需要重复组装电池包，重复步骤(1)—(8)即可。

本发明的优点在于：

本发明是对传统电池包结构以及生产工艺的改进，本发明公开的技术方案成组效率高，传统电池包生产工艺，需要电芯先模组化，再把模组化的电芯组装成需要的电池包，而本发明省去了电池包生产的中间环节，也就是减少了电芯模组化的相关生产工艺，进而提供成组效率；这样的改进，也提高产品能量密度，避免了模组化过程中的能量转化损耗，从而提高PACK能量密度。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明的爆炸图。

图2为本发明中步骤(2)的结构示意图。

图3为本发明中步骤(3)的结构示意图。

图4为本发明中步骤(4)和步骤(5)的结构示意图。

图5为本发明中步骤(6)的结构示意图。

图6为本发明中步骤(7)的结构示意图。

图7为本发明中步骤(8)的结构示意图。

图8为本发明中A区域的局部放大图。

图9为本发明中B区域的局部放大图。

上述图中的标记均为：

1、箱体，2、箱盖，3、高压连接件，4、电芯，5、绝缘罩，6、端板，7、顶部压板，8、侧面压板。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

一种新型动力电池包结构，电池包结构包括用于放置电芯4的箱体1，箱体1上端连接有用于保护箱体1内各个电芯4的箱盖2，箱体1内放置有电芯组，电芯组包括多个电芯4，每个电芯4下端面通过结构胶与箱体1底部相连接；电芯4间通过高压连接件3进行连接，通过以上结构，使得本发明公开的电池包结构较传统有了较大的改进，通过这样的结构设置，使得本发明公开的技术方案成组效率高，传统电池包生产工艺，需要电芯4先模组化，再把模组化的电芯组装成需要的电池包，而本发明省去了电池包生产的中间环节，也就是减少了电芯4模组化的相关生产工艺，进而提供成组效率；这样的改进，也提高产品能量密度，避免了模组化过程中的能量转化损耗，从而提高PACK能量密度。

同时在本发明中为了更好的划分各个电芯的安放位置，本发明中箱体内设有多个用于放置电芯的电芯槽1001；这样设置的目的是方便电芯的安放，更有利于后续散热。

作为优选的，本发明中电池包结构还包括用于辅助固定电芯组的固定组件，固定组件包括设置在箱体1内用于电芯组侧边限位固定的端板6；端板6一侧与箱体1内侧壁相贴合，另一侧与接触的电芯4侧面相贴合，上述公开的端板6是设置有多个的，也就是箱体1内至少包括两个端板6，并且箱体1两端至少分布有一个端板6，这样可以保证电芯4两端都能收到限位固定，保证电芯4的稳定性；并且本发明中端板6主要分布在箱体1的两端，也就是附图中的座椅两侧，目的是实现对电芯组两端进行限位固定，避免电芯组来回的晃动；使用时将两端板6沿Z轴方向装入箱体1到箱体1的端，再使用螺栓分别将两端板6与箱体1锁住；两端板6的目的是限制各个电芯4X方向的自由度；同时本发明中端板6是整个电池包内部第二个主要的受力部件，除结构胶传递力外，在电池包使用过程中，该端板6也有将电芯4摆脱限制所受外力传递到箱体1。

作为优选的，本发明中端板6包括端板本体，在端板本体上设有用于减重的减重槽61，减重槽61开口朝向箱体1内壁一侧；这样的设置，再实现对电池组进行限位固定的同时，还使得电池包整体更为轻量化，同时端板本体由一个侧边板65和侧板组成，侧边板65与电芯4侧面相贴合；侧板包括分布在侧边板65上端的上侧板64以及分布在侧边板65下端的下侧板62，上侧板64和下侧板62两端分别通过边侧板63相连接，端板本体是由侧边板65、上侧板64、下侧板62以及边侧板63组成，同时本发明中的上侧板64包括多个第一横向侧板641和多个第二横向侧板642，第一横向侧板641和第二横向侧板642平行设置，并且第一横向侧板641和第二横向侧板642间隔分布，第一横向侧板641所处平面处于第二横向侧板642所处平面上方，所述第一横向侧板641两端分别通过倾斜板643与第二横向侧板642相连接，这样的设置，使得上侧板64层类似波浪的形状，这样的设置使得上侧板64强度得到增强，进而保证端板6整体的强度增加。

作为优选的，本发明中固定组件还包括多个用于电芯组纵向限位固定的顶部压板7，每个顶部压板7的两端分别与分布在箱体1两端的端板6相连接；所述顶部压板7的设置很好的实现对电芯4的限位，可以与结构胶配合，可以很好的限制电芯4的纵向跳动；在实际生产中电芯组中具有几排电芯4，则在每排电芯4上安放一个顶部压板7，进而限制相对应的一排电芯4Z方向的自由度，进一步束缚电芯4，防止电芯4沿Z方向跳动；同时相同的原理，为了更好的实现电芯4的固定，本发明中固定组件还包括多个用于电芯组侧面限位固定的侧面压板8，侧面压板8两端分别与分布在箱体1两端的端板6相连接；电芯组与端板6相垂直的侧面上至少分布有一个侧面压板8；也就是在箱体1的电芯组前端和后端分别至少设置有一个侧面压板8，目的是为了限制电芯组沿Y方向偏转或侧倾；也就是限制电芯组前后移动；当然作为更大的优选，本发明可以对顶部压板7和侧面压板8进行优化，实际上本发明中顶部压板7和侧面压板8都是采用相同的压板，只是适用位置不同而名称不同，但是结构是相同的；而为了具有更好的使用效果，本发明中侧面压板8包括压板本体，压板本体沿长度方向设有贯穿通孔81，同时在压板本体与电芯贴合的一侧设有散热孔，散热孔与贯穿通孔81相连通；贯穿通孔81的设置不仅可以减轻电池包整体重量，实现电池包的轻量化，还具有增加侧面压板8的散热能力；同时为了保证侧面压板8的强度，本发明中贯穿通孔81内设有加强肋82，在实现上述技术效果的同时，还能保证侧面压板8的强度，同理本发明中顶部压板7也采用上述和侧面压板8相同的结构，目的也是为了达到侧面压板8的技术效果；同时本发明中顶部压板7和侧面压板8都为金属压板，为了保证轻量化，金属压板可以是铝制的金属压板；同时作为优化的，本发明中贯穿通孔81包括第一贯穿通孔811、第二贯穿通孔812以及第三贯穿通孔813，所述第一贯穿通孔811、第二贯穿通孔812以及第三贯穿通孔813三者平行设置，并且第一贯穿通孔811、第二贯穿通孔812以及第三贯穿通孔813间隔分布；第一贯穿通孔811、第二贯穿通孔812关于第三贯穿通孔813对称设置，所述第三贯穿通孔813设置在压板本体的中心位置，为了更好的实现上述功能，本发明中，第一贯穿通孔811、第二贯穿通孔812以及第三贯穿通孔813全部沿压板本体长度方向设置；并且只在第一贯穿通孔811和第二贯穿通孔812增加加强肋82，第三贯穿通孔813内不设加强肋82，并且第三贯穿通孔813与散热孔相连通，这样在保证强度的同时，也更好的保证了压板整体强度；并且避免了散热与增加强度的技术方案间发生干涉。

作为优选的，本发明中电池包结构还包括用于隔绝顶部压板7和高压连接件3的绝缘罩5；绝缘罩5包括绝缘罩本体，在绝缘罩本体上设有用于高压连接件3与电芯4极柱相连通的连通槽10；在本发明中连通槽包括第一连通槽101和第二连通槽102，第一连通槽101处于绝缘罩该绝缘罩本体的上端，第二连通槽102分布在绝缘罩本体的下端，同时在本发明中第二连通槽102设有两个，第二连通槽102尺寸小于第一连通槽101尺寸，第二连通槽102一端与第一连通槽101相连通，另外一端延伸至绝缘罩本体外侧，两个所述第二连通槽102对称部分，并且所述第二连通槽102间隔分布，也就是本发明中连通槽不是贯穿绝缘罩本体设置，在本发明中第一连通为高压连接件提供一个安放场所，第二连通槽102为高压连接间的两端分别与两个电芯的极柱连接提供了方便，本发明中连通槽不贯穿设置，使得高压连接件得到的支撑性更为良好，有利于保证电芯间连接的稳固性；同时本发明中绝缘罩的主要作用是将金属压板、高压连接件3各部分隔离开，增加其相互间的电气间隙，起到绝缘防护的作用；而在实际生产中，本发明中绝缘罩5采用聚碳酸酯材料制成；并且为了连接方便，本发明中绝缘罩5通过黏连胶与顶部压板7相连接；也就是在绝缘罩5下表面相应位置涂覆黏连胶，装配时，使用黏连胶将绝缘罩5粘在金属压板上，并要求绝缘罩5和金属压板连接处抗拉能力≥20N.M。

一种新型动力电池包结构的组装工艺，组装工艺包括如下步骤：

(1)首先确定需要组装的电池包的相关参数，根据待组装电池包的配电需求和高压连接进行后续的排布；

(2)步骤(1)中待组装电池包相关参数确定后，把符合规定参数的电芯4使用结构胶黏连在箱体1底部，并要求相邻电芯4侧面相互贴合，多个电芯4并排安放组成电芯组，并要求电芯组距离箱体1端部预留用于装放限位端板6间隙；

(3)步骤(2)完成后，要求箱体1两端的端板6间隙内装放用于电芯组限位的端板6，端板6沿垂直方向装入箱体1，并保证端板6内侧面与相接触的电芯4侧面相贴合，端板6装入箱体1后，使用螺栓使得端板6与箱体1相连接；

(4)步骤(3)完成后，在电芯组上端安放顶部压板7，顶部压板7两端分别与装放在箱体1两端的端板6相连接；

(5)步骤(4)完成后，在电芯组的前端面和后端面上至少安放一个侧面压板8，并且每个侧面压板8两端分别与分布在箱体1两端的端板6相连接；

(6)步骤(5)完成后，在顶部压板7上安放绝缘罩5，在顶部压板7与绝缘罩5连接时采用胶连接，在绝缘罩5下表面与每个顶部压板7相对的位置处涂覆黏连胶，涂覆完成后，把绝缘罩5通过黏连胶与顶部压板7相连接；

(7)步骤(6)完成后，在绝缘罩5上安放多个高压连接件3，根据要求对高压连接件3排布方式进行确定，排布方式确定后，使用螺钉将每个高压连接件3与相对应的电芯4极柱连接在一起，进而将所有电芯4串并联在一起，达到需求的系统电压；

(8)步骤(7)完成后，将Rogers HT-800密封块9装在箱体1密封法兰面，再使用螺栓将箱盖2与箱体1锁在一起；

(9)步骤(8)完成后，至此，一个电池包组装完成，如果需要重复组装电池包，重复步骤(1)—(8)即可。

本发明中的步骤(8)中密封块9就是一个环形密封圈，安放在箱体1与箱盖2接触的翻边上，再通过后续的螺栓实现箱体1翻边、密封块9以及箱盖2翻边三者的连接，主要目的是为了保证电池包的密封性。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型动力电池包结构，所述电池包结构包括用于放置电芯的箱体，所述箱体上端连接有用于保护箱体内各个电芯的箱盖，其特征在于，所述箱体内放置有电芯组，所述电芯组包括多个电芯，每个所述电芯下端面通过结构胶与箱体底部相连接；所述电芯间通过高压连接件进行连接。

2.根据权利要求1所述一种新型动力电池包结构，其特征在于，所述电池包结构还包括用于辅助固定电芯组的固定组件，所述固定组件包括设置在箱体内用于电芯组侧边限位固定的端板；所述端板一侧与箱体内侧壁相贴合，另一侧与接触的电芯侧面相贴合。

3.根据权利要求2所述一种新型动力电池包结构，其特征在于，所述端板包括端板本体，在端板本体上设有用于减重的减重槽，所述减重槽开口朝向箱体内壁一侧。

4.根据权利要求2所述一种新型动力电池包结构，其特征在于，所述箱体内至少包括两个端板，所述箱体两端至少分布有一个端板。

5.根据权利要求2所述一种新型动力电池包结构，其特征在于，所述固定组件还包括多个用于电芯组纵向限位固定的顶部压板，每个所述顶部压板的两端分别与分布在箱体两端的端板相连接。

6.根据权利要求2所述一种新型动力电池包结构，其特征在于，所述固定组件还包括多个用于电芯组侧面限位固定的侧面压板，所述侧面压板两端分别与分布在箱体两端的端板相连接；所述电芯组与端板相垂直的侧面上至少分布有一个侧面压板。

7.根据权利要求1所述一种新型动力电池包结构，其特征在于，所述电池包结构还包括用于隔绝顶部压板和高压连接件的绝缘罩；所述绝缘罩包括绝缘罩本体，在绝缘罩本体上设有用于高压连接件与电芯极柱相连通的连通槽。

8.根据权利要求7所述一种新型动力电池包结构，其特征在于，所述绝缘罩通过黏连胶与顶部压板相连接。

9.根据权利要求7所述一种新型动力电池包结构，其特征在于，所述绝缘罩使用碳酸酯材料制成。

10.如权利要求1-9任一项所述的新型动力电池包结构的组装工艺，其特征在于，所述组装工艺包括如下步骤：

(1)首先确定需要组装的电池包的相关参数，根据待组装电池包的配电需求和高压连接进行后续的排布；

(2)步骤(1)中待组装电池包相关参数确定后，把符合规定参数的电芯使用结构胶黏连在箱体底部，并要求相邻电芯侧面相互贴合，多个电芯并排安放组成电芯组，并要求电芯组距离箱体端部预留用于装放限位端板间隙；

(3)步骤(2)完成后，要求箱体两端的端板间隙内装放用于电芯组限位的端板，端板沿垂直方向装入箱体，并保证端板内侧面与相接触的电芯侧面相贴合，端板装入箱体后，使用螺栓使得端板与箱体相连接；

(4)步骤(3)完成后，在电芯组上端安放顶部压板，顶部压板两端分别与装放在箱体两端的端板相连接；

(5)步骤(4)完成后，在电芯组的前端面和后端面上至少安放一个侧面压板，并且每个侧面压板两端分别与分布在箱体两端的端板相连接；

(6)步骤(5)完成后，在顶部压板上安放绝缘罩，在顶部压板与绝缘罩连接时采用胶连接，在绝缘罩下表面与每个顶部压板相对的位置处涂覆黏连胶，涂覆完成后，把绝缘罩通过黏连胶与顶部压板相连接；

(7)步骤(6)完成后，在绝缘罩上安放多个高压连接件，根据要求对高压连接件排布方式进行确定，排布方式确定后，使用螺钉将每个高压连接件与相对应的电芯极柱连接在一起，进而将所有电芯串并联在一起，达到需求的系统电压；

(8)步骤(7)完成后，将密封块装在箱体密封法兰面，再使用螺栓将箱盖与箱体锁在一起；

(9)步骤(8)完成后，至此，一个电池包组装完成，如果需要重复组装电池包，重复步骤(1)—(8)即可。