CN109103375A - 一种高能量密度软包电池模组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高能量密度软包电池模组，包括电池组件和箱体；电池组件由多个电芯和电芯之间的中框紧密组合，电池组件通过箱体进行压紧加固，电芯和中框通过联接排串联连接；中框顶部设置有两个横向的极柱；所述箱体由两块端板和四根压条固定连接，所述电芯和端板之间设置有绝缘板；所述联接排在所述端板位置连接总排，所述联接排连接有FPC板。本发明实现无螺纹连接，杜绝了螺纹连接容易松动的风险，FPC板用于采集电压和温度，节省了电池模组的成本和空间，性能稳定，安全可靠，主要部件都经过轻量化设计，极大的缩减了模组重量，实现了模组高能量密度的要求，整个电池包系统的体积能量密度提升15％。

Description

一种高能量密度软包电池模组
技术领域
本发明属于软包电池模组领域，具体涉及一种高能量密度软包电池模组结构。
背景技术
目前，新能源电池主要有方形、圆柱、软包三种结构。方形铝壳电芯构成的模块体积大，质量重，相对有固定尺寸要求的电池箱空间利用率低下，不利于电池包容量的扩展及系统的整体设计；圆柱形钢壳电芯构成的模块组件工艺复杂繁多且正负极分置两端，极不利于电池系统的线束布置及系统的整体设计，并且由于外壳材料为钢材故存在非常大的电气安全隐患(易爆炸)。同时目前新能源动力电池行业将向高能量密度方向发展，那么软包电池组装成电池包系统将成为动力电池未来的发展趋势。
专利CN201621406075.0公开了一种高能量密度软包电池模组结构，该专利通过减少模组结构件来提高能量密度和空间利用率。但该专利不能对电压和温度进行控制管理，电池模组连接不牢固，电池受到撞击时存在安全隐患，且电芯连接的焊接面不够，影响电池的使用寿命。
针对现有技术中电池模组一般采用螺纹连接容易松动影响模组的稳定性，电池模组重量和体积大，性能不稳定，连接部位占用大量空间，电芯在电池模组中的成组效率低，能量密度低的问题。有必要设计出一种高能量密度的软包电池模组结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高能量密度的软包电池模组，解决背景技术中的问题。
本发明提供一种高能量密度软包电池模组，包括电池组件和箱体；
所述电池组件由多个整齐排列的电芯和所述多个电芯之间的中框紧密组合，所述电芯和中框通过所述箱体进行压紧加固，所述箱体设置有端板，所述电芯和端板之间设置有绝缘板；
所述中框顶部设置有两个极柱，所述极柱的一面带有凹槽，所述极柱的另外三面为平面，所述凹槽与中框咬合，所述极柱上与凹槽相对的一面焊接有联接排，所述极柱上平行的两面与相邻的所述电芯的极耳焊接连接。
进一步地，所述联接排连接有用于采集电压和温度的FPC板，所述FPC板侧边引出铝端子，所述铝端子焊接在所述联接排上。
进一步地，所述端板通过压条连接固定，所述压条在与端板的连接位置下沉于所述压条的长条面。
进一步地，所述端板中间部位安装有固定转接板，固定转接板上设置有固定孔。
进一步地，所述联接排在所述端板位置连接有总排，所述总排和FPC板通过塑胶支架固定在所述端板上。
进一步地，所述塑胶支架内部镶嵌有螺套。
进一步地，所述中框还设置有散热铝板，所述散热铝板镶嵌在中框中，且三边凸出中框。
进一步地，所述中框还设置有插销机构，所述插销机构采用正反结构，所述中框通过所述插销机构进行相互连接定位。
进一步地，所述极柱的两边设置有限位板。
进一步地，所述联接排和FPC板覆盖有保护盖板，所述中框相应位置设置有保护盖板固定卡扣。
本发明的有益效果：
本发明电池模组的中框采用集成化设计，包含极柱、散热铝板、插销机构、保护盖板固定卡扣，既保证了产品强度又巧妙的实现了轻量化。
极柱平行的两面与相邻的电芯的正负极耳焊接连接，方便电芯的串联和并联，提高了电芯在电池模组中的成组效率，极柱上与凹槽相对的一面用于和联接排接触，焊接接触面大，从而增加联接排载流量，极柱两边设计有限位板用于限制联接排的移动。
散热铝板牢固的镶嵌在中框之中，三边凸出中框，使电芯的热量通过铝板散出，同时也为整个模组加装热管理系统提供了良好的接触面和散热介质。
插销机构精巧，且占用空间极小，插销采用正反结构，正反两面可以自由翻转，从而实现模组正负极性调节，同时兼具模组组装过程中的定位。
保护盖板固定卡扣有利于保护盖板的快速简便安装。
本发明中FPC板用于采集电压和温度，采用轻巧且不占空间体积的FPC一体化集成技术，摒弃了传统的螺丝加端子的固定方式，降低了电池模组采集电压和温度的部件成本和空间，性能稳定，安全可靠，为减少电池模组体积提供了基础。
本发明中压条在与端板的连接位置下沉于压条长条面，下沉位置用于安装连接件，可以减小整个模组的尺寸。
端板中间部位安装有固定转接板，固定转接板设置有固定孔，从而实现模组在电池箱体内的快捷便利的安装。塑胶支架内部镶嵌螺套，用于固定正负极总排和联接外部铜排。
本发明中的电池组件采用焊接技术实现无螺纹连接，杜绝了螺纹连接容易松动的风险，提高了电池组件的一致性和稳定性，降低了连接成本。
本发明的电池模组采用箱体中的压条和端板从模组的六个面将模组锁紧，安全、可靠性得到极大的改善，10个主要部件都经过轻量化设计，极大的缩减了模组重量，提高了电芯在电池模组中的成组效率，以实现新能源模组的高能量密度的需求，整个电池包系统的体积能量密度提升15％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明高能量密度的软包电池模组整体外观图；
图2为本发明高能量密度的软包电池模组拆解示意图；
图3为本发明中框与电芯组合外观图；
图4为本发明中框拆解示意图；
图5为本发明中框与电芯装配示意图；
图6为本发明塑胶支架的示意图。
上述图中的附图标记：
1、塑胶支架，101、螺套，2、FPC板、201、铝端子，3、总排，4、联接排，5、保护盖板，6、端板，601、固定转接板，602、固定孔，7、绝缘板，8、电芯，9、中框，901、极柱，902、插销机构，903、散热铝板，904、限位板。905、保护盖板固定卡扣，10、压条，11、连接位置。
具体实施方式
下面结合附图对发明进一步说明，但不用来限制本发明的范围。
如图1至图6所示，一种高能量密度软包电池模组，包括电池组件和箱体；
所述电池组件由多个整齐排列的电芯8和所述多个电芯8之间的中框9紧密组合，所述电池组件通过箱体进行压紧加固，所述箱体设置有两块端板6，所述电芯8和端板6之间设置有绝缘板7；所述中框9顶部设置有两个横向的极柱901，所述极柱901的一面带有凹槽，所述极柱901的另外三面为平面，所述凹槽与中框9咬合，所述极柱901上与凹槽相对的一面焊接有联接排4，所述极柱901平行的两面与所述电芯8的极耳焊接连接。极柱901平行的两面与相邻的电芯8的正负极耳焊接连接，方便电芯8的串联和并联，可以节省电芯8与中框9的结合空间，提高了电芯8在电池模组中的成组效率，极柱901上与凹槽相对的一面用于和联接排4接触，焊接接触面大，从而增加联接排4载流量。
作为优选实施例，所述联接排4连接有用于采集电压和温度的FPC板2，所述FPC板2侧边引出铝端子201，所述铝端子201焊接在所述联接排4上。FPC板2用于采集电压和温度，采用轻巧且不占空间体积的FPC一体化集成技术，摒弃了传统的螺丝加端子的固定方式，降低了电池模组采集电压和温度的部件成本和空间，性能稳定，安全可靠，为减少电池模组体积提供了基础。
作为优选实施例，所述端板6通过四根压条10连接固定，所述压条10在与端板6的连接位置11下沉于所述压条10的长条面。下沉位置用于铆钉等连接件的安装，连接件冒出部分不会影响模组外部安装空间，达到减小模组的尺寸的目的。所述箱体由两块端板6和四根压条10固定连接，从模组的六个面将模组锁紧，安全、可靠性得到极大的改善。
作为优选实施例，所述端板6中间部位安装有固定转接板601，固定转接板601设置有固定孔602。有助于实现模组在电池箱体内的快捷便利的安装。
作为优选实施例，所述联接排4在所述端板6位置连接有总排3，所述总排3和FPC板2通过塑胶支架1固定在所述端板6上。在模组受到碰撞时塑胶支架可以起到一定的缓冲作用。
作为优选实施例，所述塑胶支架1内部镶嵌有螺套101，用于固定正负极的总排3和联接外部铜排。
作为优选实施例，所述中框9还设置有散热铝板903，所述散热铝板903镶嵌在中框9中，且三边凸出中框9。电芯8的热量通过散热铝板903散出，同时也为整个模组加装热管理系统提供了良好的接触面和散热介质。
作为优选实施例，所述中框9还设置有插销机构902，所述插销机构902采用正反结构，所述中框9通过所述插销机构902进行相互连接定位。插销机构902精巧，且占用空间极小，插销采用正反结构，通过正反两面的自由转换来实现模组正负极性调节，同时兼具模组组装过程中的定位。
作为优选实施例，所述极柱901的两边设置有限位板904。限位板904用于限制联接排4的移动。
作为优选实施例，所述联接排4和FPC板2覆盖有保护盖板5，所述中框9相应位置设置有保护盖板固定卡扣905。保护盖板5可以保护内部线路受到损坏，保护盖板固定卡扣905有利于保护盖板5的快速简便安装。
整个电池组件无螺纹连接，杜绝了螺纹连接容易松动的风险，提高了电池组件的一致性和稳定性，降低了连接成本。
本发明的电池模组10个主要部件都经过轻量化设计，极大的缩减了模组重量，提高了电芯在电池模组中的成组效率，以实现新能源模组的高能量密度的需求，整个电池包系统的体积能量密度提升15％。
本发明制作安装过程：
中框9选用PPO材质，经一体注塑成型，并集成设置了正负极极柱901、插销机构902、限位板904、保护盖板固定卡扣905和散热铝板903，其中散热铝板903选用Al-5052材质，通过一体注塑成型工艺牢固的镶嵌在中框9之中，正负极极柱901选用Al-1060-O态作为材料，正负极极柱901、保护盖板固定卡扣905和插销机构902设置在中框9顶部，同时正负极极柱901两边设计有限位板904。将软包电芯8紧密贴合中框9，并将电芯8的极耳采用激光焊接在正负极极柱901上，完成焊接后通过插销机构902将多块中框9和电芯8连接起来，在外侧贴合PC绝缘板7和端板6，并采用压条10从四个边把中框9和电芯8压紧，并通过铆接将端板6四角的铆接孔和压条孔固定。将联接排4焊接在正负极极柱901上，实现中框9和电芯8的串联和并联，将FPC板2引出的铝端子201焊接在联接排4上，联接排4焊接连接总排3，总排3和FPC板2通过塑胶支架1固定在所述端板6上，覆盖有保护盖板5，完成高能量密度软包电池模组的制备安装。
以上描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种高能量密度软包电池模组，其特征在于，包括电池组件和箱体；
所述电池组件由多个整齐排列的电芯和所述多个电芯之间的中框紧密组合，所述电芯和中框通过所述箱体进行压紧加固，所述箱体设置有端板，所述电芯和端板之间设置有绝缘板；
所述中框顶部设置有两个极柱，所述极柱的一面带有凹槽，所述极柱的另外三面为平面，所述凹槽与中框咬合，所述极柱上与凹槽相对的一面焊接有联接排，所述极柱上平行的两面与相邻的所述电芯的极耳焊接连接。
2.根据权利要求1所述的高能量密度软包电池模组，其特征在于，所述联接排连接有用于采集电压和温度的FPC板，所述FPC板侧边引出铝端子，所述铝端子焊接在所述联接排上。
3.根据权利要求1所述的高能量密度软包电池模组，其特征在于，所述端板通过压条连接固定，所述压条在与端板的连接位置下沉于所述压条的长条面。
4.根据权利要求1所述的高能量密度软包电池模组，其特征在于，所述端板中间部位安装有固定转接板，固定转接板上设置有固定孔。
5.根据权利要求2所述的高能量密度软包电池模组，其特征在于，所述联接排在所述端板位置连接有总排，所述总排和FPC板通过塑胶支架固定在所述端板上。
6.根据权利要求5所述的高能量密度软包电池模组，其特征在于，所述塑胶支架内部镶嵌有螺套。
7.根据权利要求1所述的高能量密度软包电池模组，其特征在于，所述中框还设置有散热铝板，所述散热铝板镶嵌在中框中，且三边凸出中框。
8.根据权利要求1所述的高能量密度软包电池模组，其特征在于，所述中框还设置有插销机构，所述插销机构采用正反结构，所述中框通过所述插销机构进行相互连接定位。
9.根据权利要求1所述的高能量密度软包电池模组，其特征在于，所述极柱的两边设置有限位板。
10.根据权利要求2所述的高能量密度软包电池模组，其特征在于，所述联接排和FPC板覆盖有保护盖板，所述中框相应位置设置有保护盖板固定卡扣。
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