CN109103405A - 一种电池包母排、制备方法及电池包 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池包母排、制备方法及电池包，涉及电池包领域；该电池包母排包括从下至上的下绝缘膜、环氧树脂板、连接排、热固胶、FPC组件及上绝缘膜；环氧树脂板上开设有通槽，连接排设置在所述通槽内；FPC组件包括电连接的铜箔、镍片、PTC热敏电阻及接插件，镍片的一端与所述铜箔电连接，另一端与所述连接排电连接；PTC热敏电阻和所述接插件均设在铜箔上；FPC组件通过所述热固胶粘接在环氧树脂板上；所述上绝缘膜上开设有上膜通孔；所述下绝缘膜开设有下膜通孔。本发明的有益效果是将电池的高压串接电路及信号采集电路集成为一体，不仅减少了上线加工工序，有利于批量生产，大大提高生产效率；而且提高了母排的使用安全性能。

Description

一种电池包母排、制备方法及电池包
技术领域
本申请涉及新能源动力电池包技术领域，尤其涉及一种用于电池包中的母排及其制备方法，以及采用该母排制成的电池包。
背景技术
在能源危机和环境污染问题的压力下，安全、环保、节能已成为当今汽车发展的主题，电动汽车车因其节能、环保无污染的优势，受到交通、能源部门的高度重视。最近几年，新能源汽车行业迎来了爆发式增长。电池作为电动车的动力核心，是整个电动汽车非常重要的部分。一台电动汽车的电池系统往往由成百上千个单体电池通过串并联组成，电池之间连接方案的可靠性关乎整车的安全。
随着行业的规范化发展，电池包的设计朝着标准化方向发展，电池包零部件也朝向集成式方向设计。但是目前，新能源汽车中的电池包电芯之间一般采用裸露的铜、铝连接排进行串接，线路采集部分一般采用线束进行采集；一般线路采集部分与连接排之间进行分体连接，导致安装繁琐，上线加工工序复杂；并且结构不稳定，在电池包振动情况下，零部件容易松动从而存在安全性能风险。因此有必要提供一种电池包母排以克服以上缺陷。
中国专利CN206075846U公开了一种复合母排，该复合母排包括高压过流板、低压电路板及设置于高压过流板及低压电路板之间的绝缘板，所述高压过流板由铜板及设置于铜板上的绝缘层通过高温高压压合。具体的，所述高压过流板、低压电路板及绝缘板通过高温高压压合形成复合母排。该专利是应用在电池主控箱内的，而不是电池包内；同时该专利的高低压部分是分开的，只是用绝缘板分割开来；并且该专利没有公开高压部分和低压部分的具体结构。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种电池包母排、制备方法及电池包。
本发明的第一方面的技术方案如下：
一种电池包母排，它包括从下至上的下绝缘膜、环氧树脂板、连接排、热固胶、FPC组件及上绝缘膜；所述环氧树脂板上开设有通槽，所述连接排设置在所述通槽内；所述FPC组件通过所述热固胶粘接在所述环氧树脂板上；所述FPC组件包括电连接的铜箔、镍片、PTC热敏电阻及接插件，所述镍片的一端与所述铜箔连接，另一端与所述连接排连接；所述PTC热敏电阻和所述接插件均设在铜箔上且均与铜箔电连接，所述FPC组件102还包括包覆在铜箔1021外表面的绝缘膜；所述上绝缘膜上开设有上膜通孔，所述上膜通孔与所述接插件位置相对应；所述下绝缘膜开设有下膜通孔，所述下绝缘膜通孔与所述连接排位置相对应。
作为优选技术方案，所述连接排上设有连接排沉孔和通孔；所述连接排沉孔设置在连接排的下表面，且对称设置在所述连接排的两端；所述通孔位于连接排沉孔中间；所述连接排为若干个，间隔嵌合在所述环氧树脂板上的通槽内。
作为优选技术方案，所述PTC热敏电阻为6～12个，均匀分布在所述铜箔上。
作为优选技术方案，所述镍片焊接或铆接在所述铜箔上，所述PTC热敏电阻及接插件焊接在所述铜箔上。
本发明的第二方面的技术方案如下：
一种电池包，包括上述任一所述的电池包母排。
作为优选技术方案，该电池包还包括电池模组，所述电池模组与所述电池包母排配合安装。
作为优选技术方案，所述电池包母排中的连接排的下表面还开设有连接排沉孔；所述电池模组包括电芯，所述电芯的一端设有电芯极柱；所述电芯极柱与所述连接排沉孔配合连接。
本发明的第三方面的技术方案如下：
上述电池包母排的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、在蚀刻电路的铜箔上焊接或铆接镍片，并焊接PTC热敏电阻及接插件，制成FPC组件；
步骤2、从下至上依次放好下绝缘膜、环氧树脂板，将连接排嵌合在环氧树脂板的通槽内；
步骤3、在环氧树脂板上敷设热固胶，并将步骤所述FPC组件粘接在所述热固胶上，将FPC组件上的镍片的另一端焊接或铆接在所述连接排上；
步骤4、在FPC组件上表面继续贴上绝缘膜，即得到未封合的电池包母排；
步骤5、将步骤4所述未封合的电池包母排一并放入热压膜腔体内进行热压，通过上绝缘膜、下绝缘膜将FPC组件、热固胶、连接排、环氧树脂板封合，从而制成电池包母排。
作为优选技术方案，所述步骤1中，还包括在下绝缘膜上开设下膜通孔；所述步骤2中，还包括在连接排上设置连接排沉孔；所述步骤4中，还包括在上绝缘膜开设上膜通孔，以及在上绝缘膜表面丝印镍片1022及PTC热敏电阻1023的采压点和采温点位置信息。
作为优选技术方案，所述步骤5中先进行热压的第一阶段即温度加热阶段，压强为100N/cm2，温度160～170℃，加热时间为15～20min；然后进行热压的第二阶段即保温保压阶段，压强为100N/cm2，温度15～25℃，保温时间为15～20min。
本发明的有益效果是：
1、本发明的电池包母排将电池的高压串接电路及信号采集电路集成为一体；通过将连接排嵌合在环氧树脂板，将若干个连接排分隔开起到绝缘的作用；通过将镍片焊接到连接排上，实现了将连接排与FPC组件电连接；并将连接排激光焊接或螺丝固定于电池模组上，起到采集电池模组各电芯电压的作用；同时在铜箔上焊接PTC热敏电阻起到采集电芯温度的作用；并通过在铜箔上焊接接插件连接外部控制电路传递采集到的电压、温度信息；从而不仅减少了上线加工工序，有利于批量生产，大大提高生产效率；而且提高了母排的使用安全性能。
2、本发明采用热压成型技术将电池高压串接电路及信号采集电路一体成型，不仅提高了绝缘性能；而且有利于批量生产，提高产品一致性。并且连接排上设有连接排沉孔，只需通过激光焊接或螺丝即可将该母排固定于电池模组的电芯上，结构稳定，安装方便，具有优良的导电性及较高电气安全性能。
附图说明
图1为本申请实施例1所提供的电池包母排的结构示意图；
图2为图1的爆炸结构示意图；
图3为本申请实施例1中FPC组件与连接排的装配结构示意图；
图4为本申请实施例2所提供的电池包母排与电池模组的装配结构示意图；
图5为实施例2中连接排与电芯的装配结构示意图。
图中所示：100、标准箱母排；101、上绝缘膜；1011、上膜通孔；1012、第一通孔；1013、第二通孔；1014、第三通孔；102、FPC组件；1021、铜箔；1022、镍片；1023、PTC热敏电阻；1024、接插件；103、热固胶；104、连接排；1041、连接排沉孔；1042、拱形凸筋；1043、通孔；105、环氧树脂板；1051、通槽；106、下绝缘膜；1061、下绝缘膜通孔；200、电池模组；201、电芯；2011、电芯极柱。
具体实施方式
下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1～3所示，一种电池包母排，它包括从下至上的下绝缘膜106、环氧树脂板105、连接排104、热固胶103、FPC组件102及上绝缘膜101；
所述下绝缘膜106上开设有下膜通孔1061，所述下绝缘膜通孔1061与所述连接排104位置相对应。从而用于使连接排104与电池模组中的电芯接触，在激光焊后熔接一体能实现导电作用。
所述环氧树脂板105是设置在下绝缘膜106上的，并且环氧树脂板105上开设有通槽1051，在本实施例中，该通槽1051为若干个，且该通槽1051间隔设置在环氧树脂板105上。
所述连接排104是嵌合在所述环氧树脂板105的通槽1051内的，该连接排104为若干个，分别嵌合在上述通槽1051内，所述连接排104为导电材料。在本实施例中，所述连接排104为对称的片状结构，片状结构的中间部位有一个拱形凸筋1042，该连接排104以该拱形凸筋1042为对称轴对称，该拱形凸筋1042起振动缓冲作用。
所述热固胶103是粘接在所述环氧树脂板105上的，因此所述热固胶103的形状和结构与所述环氧树脂板105相同。
所述FPC组件102包括电连接的铜箔1021、镍片1022、PTC热敏电阻1023及接插件1024；所述镍片1022的一端与所述铜箔1021电连接，另一端与所述连接排104电连接；所述PTC热敏电阻1023设在铜箔1021上并与铜箔1021电连接；所述接插件1024设在铜箔1021上并与铜箔1021电连接；该FPC组件102还包括包覆在铜箔1021外表面的绝缘膜。通过所述镍片1022连接所述铜箔与所述连接排104，从而实现采集与连接排104连接的电池模组2的电压。通过PTC热敏电阻采集电池包内的温度。通过接插件1024与外部控制电路传递采集到的电压、温度信息。在本实施例中，所述镍片1022焊接或铆接在所述铜箔1021上，所述PTC热敏电阻1023及接插件1024焊接在所述铜箔1021上。所述PTC热敏电阻1023为6～12个，均匀分布在所述铜箔1021上，均匀分布从而温度测量准确。更优选的为9个。该FPC组件102是通过热固胶103粘接在所述环氧树脂板105上的。
所述上绝缘膜101上开设有上膜通孔1011，所述上膜通孔1011与所述接插件1024位置相对应；用于使所述接插件1024穿过，从而与外部控制电路连接。进一步地，所述上绝缘膜101上还开设有供所述PTC热敏电阻1023和所述拱形凸筋1042穿过的第一通孔1012和第二通孔1013；同时还开设有与连接排104上通孔1043位置对应的第三通孔1014，从而便于将连接排104焊接在电池模组上。
实施例2
如图5所示，本实施例是在实施例1的基础上做了进一步优化，具体是所述连接排104上设有连接排沉孔1041和通孔1043，所述连接排沉孔1041设置在连接排104的下表面，且是对称设置在该拱形凸筋1042的两端；所述通孔1043位于连接排沉孔1041中间。通过设置该连接排沉孔1041便于该电池包母排与电池模组200配合安装，连接更稳定和牢固；通过设置通孔1043便于将该连接排104焊接在电池模组200上。
实施例3
如图4～5所示，一种电池包，该电池包包括上述电池包母排以及与上述电池包母排配合安装的电池模组200；还包括BMS、连接器、加热系统、冷却系统等，其中BMS、连接器、加热系统、冷却系统等均为现有技术。
所述电池模组200包括电芯201，所述电芯201的一端设有电芯极柱2011；所述电芯极柱2011与所述连接排沉孔1041进行配合连接，从而实现电池包母排与电池模组200的配合安装。
在使用电池包时，通过连接排104连接高压部分即电池模组200，并通过镍片1022将连接排104与将FPC组件102进行电连接，从而通过FPC组件采集电池包的电压；同时通过FPC组件102上的PTC热敏电阻1023可以采集电池包内的温度，并通过FPC组件102上的接插件1024与外部软件进行连接，从而可以采集和反馈电池包内的电压和温度。
实施例4
上述电池包母排的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、在蚀刻电路的铜箔1021上焊接或铆接镍片1022，并焊接上PTC热敏电阻1023及接插件1024，制成FPC组件102；
步骤2、在下绝缘膜106上开设下膜通孔1061；在连接排104上开设连接排沉孔1041和通孔1043；然后从下至上依次放好下绝缘膜106、环氧树脂板105，再将连接排104嵌合在环氧树脂板105的通槽1051内；
步骤3、在环氧树脂板105上敷设热固胶103，并将步骤1制成FPC组件102粘接在所述热固胶103上，将FPC组件102上的镍片1022的另一端焊接或铆接在所述连接排104上；
步骤4、在上绝缘膜101开设上膜通孔1011、第一通孔1012、第二通孔1013、第三通孔1014，并在上绝缘膜101表面丝印上镍片1022及PTC热敏电阻1023的采压点和采温点位置信息；然后将上绝缘膜101贴合在步骤3中FPC组件102上表面，即得到未封合的电池包母排；
步骤5、将步骤4所述未封合的电池包母排一并放入热压膜腔体内进行热压，先进行热压的第一阶段即温度加热阶段，压强为90N/cm2，温度160℃，加热时间为20min；然后进行热压的第二阶段即保温保压阶段，压强为90N/cm2，温度15℃，保温时间为20min；通过上绝缘膜101、下绝缘膜106将FPC组件102、热固胶103、连接排104、环氧树脂板105封合，从而制成电池包母排。
实施例5
本实施例是在实施例4的基础上做了进一步优化，具体是所述步骤5中第一阶段即温度加热阶段，压强为100N/cm2，温度165℃，加热时间为18min；然后进行热压的第二阶段即保温保压阶段，压强为100N/cm2，温度20℃，保温时间为18min；其他步骤与实施例3一致。
实施例6
本实施例是在实施例4的基础上做了进一步优化，具体是所述步骤5中第一阶段即温度加热阶段，压强为110N/cm2，温度170℃，加热时间为15min；然后进行热压的第二阶段即保温保压阶段，压强为110N/cm2，温度25℃，保温时间为15min；其他步骤与实施例3一致。
将上述所述实施例1分别按照实施例4～6的工艺制备电池包母排的样品，按照以下方法进行绝缘性能测试：将绝缘耐压测试仪电压值调至1000VDC档位，将表头正极接触连接排，负极依次接触上绝缘膜、下绝缘膜、镍片及各连接排各20S，观察并记录绝缘电阻值。然后将电压档调至2500AC档，将表头正极接触连接排，负极依次接触上绝缘膜、下绝缘膜、镍片及各连接排各20S，观察并记录绝缘耐压值。
实验结果如下表1：
表1试样的绝缘性能测试结果
由上表1中可以看出，采用实施例4至6制备的本发明的电池包母排的绝缘耐压和绝缘电阻性能均符合国家标准，其中采用实施例4的工艺制备的电池包母排绝缘耐压和绝缘电阻的效果最佳。
以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池包母排，其特征在于：它包括从下至上的下绝缘膜(106)、环氧树脂板(105)、连接排(104)、热固胶(103)、FPC组件(102)及上绝缘膜(101)；
所述环氧树脂板(105)上开设有通槽(1051)，所述连接排(104)设置在所述通槽(1051)内；
所述FPC组件(102)通过所述热固胶(103)粘接在所述环氧树脂板(105)上；
所述FPC组件(102)包括电连接的铜箔(1021)、镍片(1022)、PTC热敏电阻(1023)及接插件(1024)，所述镍片(1022)的一端与所述铜箔(1021)电连接，另一端与所述连接排(104)电连接；所述PTC热敏电阻(1023)和接插件(1024)均设在所述铜箔(1021)上且均与所述铜箔(1021)电连接；所述FPC组件102还包括包覆在铜箔1021外表面的绝缘膜；
所述上绝缘膜(101)上开设有上膜通孔(1011)，所述上膜通孔(1011)与所述接插件(1024)位置相对应；
所述下绝缘膜(106)上开设有下膜通孔(1061)，所述下绝缘膜通孔(1061)与所述连接排(104)位置相对应。
2.根据权利要求1所述的电池包母排，其特征在于：所述连接排(104)上设有连接排沉孔(1041)和通孔(1043)；所述连接排沉孔(1041)设置在连接排(104)的下表面，且对称设置在所述连接排(104)的两端；所述通孔(1043)位于连接排沉孔(1041)中间；所述连接排(104)为若干个，间隔嵌合在所述环氧树脂板(105)上的通槽(1051)内。
3.根据权利要求1所述的电池包母排，其特征在于：所述PTC热敏电阻(1023)为6～12个，均匀分布在所述铜箔(1021)上。
4.根据权利要求1所述的电池包母排，其特征在于：所述镍片(1022)焊接或铆接在所述铜箔(1021)上，所述PTC热敏电阻(1023)及接插件(1024)焊接在所述铜箔(1021)上。
5.一种电池包，其特征在于：包括权利要求1～4任一所述的电池包母排。
6.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于：该电池包还包括电池模组(200)，所述电池模组(200)与所述电池包母排配合安装。
7.根据权利要求6所述的电池包，其特征在于：所述电池包母排中的连接排(104)的下表面还开设有连接排沉孔(1041)；所述电池模组(200)包括电芯(201)，所述电芯(201)的一端设有电芯极柱(2011)；所述电芯极柱(2011)与所述连接排沉孔(1041)配合连接。
8.如权利要求1～4任一所述的电池包母排的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、在蚀刻电路的铜箔(1021)上焊接或铆接镍片(1022)，并焊接PTC热敏电阻(1023)及接插件(1024)，制成FPC组件(102)；
步骤2、从下至上依次放好下绝缘膜(106)、环氧树脂板(105)，将连接排(104)嵌合在环氧树脂板(105)的通槽(1051)内；
步骤3、在环氧树脂板(105)上敷设热固胶(103)，并将步骤1所述FPC组件(102)粘接在所述热固胶(103)上，将FPC组件(102)上的镍片(1022)的另一端焊接或铆接在所述连接排(104)上；
步骤4、在FPC组件(102)上表面继续贴上绝缘膜(101)，即得到未封合的电池包母排；
步骤5、将步骤4所述未封合的电池包母排一并放入热压膜腔体内进行热压，通过上绝缘膜(101)、下绝缘膜(106)将FPC组件(102)、热固胶(103)、连接排(104)、环氧树脂板(105)封合，从而制成电池包母排。
9.根据权利要求8所述的电池包母排的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，还包括在下绝缘膜(106)上开设下膜通孔(1061)；所述步骤2中，还包括在连接排(104)上设置连接排沉孔(1041)；所述步骤4中还包括在上绝缘膜(101)开设上膜通孔(1011)，以及在上绝缘膜(101)表面丝印镍片1022及PTC热敏电阻1023的采压点和采温点位置信息。
10.根据权利要求8所述的电池包母排的制备方法，其特征在于：所述步骤5中，先进行热压的第一阶段即温度加热阶段，压强为90～110N/cm2，温度160～170℃，加热时间为15～20min；然后进行热压的第二阶段即保温保压阶段，压强为90～110N/cm2，温度15～25℃，保温时间为15～20min。
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