CN109148766B - 一种软包通用组合式电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种软包通用组合式电池，包括：通用组合式电池模块，通用组合式电池模块包括组合式电芯支架和软包电芯；组合式电芯支架采用上下扣合结构并通过旋转对称式结构扣合锁紧；组合式电芯支架设置有至少一组；电芯极耳导向盖，电芯极耳导向盖呈斜口结构设置；封闭式电池壳体，封闭式电池壳体上一体设置有闭孔式连接结构；电池壳体上盖，电池壳体下盖，电池壳体下盖为更换型下盖。该软包通用组合式电池，采用通用组合式电池模块，能够根据需要任意组合出不同规格的电池组，同时采用组合式电芯支架，使得软包电芯能够根据需要选择电芯支架设置，自由组合成不同规格的电池模块，成本低，对软包电芯的防护效果好。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池技术领域，尤其是涉及一种软包通用组合式电池。
背景技术
锂电池被越来越广泛的应用于电动自行车电池。目前市场上的动力电池使用的电芯种类有 圆柱，软包及方形。而软包电池由于其外观尺寸公差大是最难成组的一种电芯，在成组的过程中需要大量的PACK辅件配合，大大的增加了成本。而目前市场上很多产品为了节约成本将软包电芯经过简易的捆扎后成组，对于电芯的防护很差，影响了电芯的安全。基于目前市场的状况，本发明应用了一种低成本的方式。
中国专利文献（公告日：2018年1月26日，公告号：CN 206931671U）公开了一种既利于电池模组拆卸维护，又利于电池模组之间定位和连接的软包锂离子蓄电池模组壳体及软包锂离子蓄电池模组。该软包锂离子蓄电池模组壳体，包括具有电池安装入口的壳本体，电池安装入口处设有连接组件配合结构，壳本体的外表面上设有模组定位连接结构。该软包锂离子蓄电池模组包括上述的软包锂离子蓄电池模组壳体。通过该软包锂离子蓄电池模组壳体能够保护软包锂离子蓄电池，其电池安装入口处所设的连接组件配合结构，使其能够与电池模组连接组件很好的装配连接，利于电池模组的拆卸维护；其表面所设的模组定位连接结构，使得软包锂离子蓄电池模组之间能够很好的进行定位和连接。
上述技术方案解决的是电池模组拆卸维护不便，不利于电池模组之间定位和连接的问题。而上述技术方案不能够实现不同规格电池组的任意组合。
发明内容
本发明是针对现有软包电池不能够实现任意组合，成本高，不利于软包电池的防护等问题，而提供一种能够任意组合出不同规格的电池组，成本低，对软包电芯的防护效果好的软包通用组合式电池。
本发明解决其发明目的所采取的技术方案如下：一种软包通用组合式电池，包括：
通用组合式电池模块，所述的通用组合式电池模块包括组合式电芯支架和软包电芯；所述的组合式电芯支架采用上下扣合结构并通过旋转对称式结构扣合锁紧；所述的组合式电芯支架设置有至少一组；
电芯极耳导向盖，用于实现电芯模块防护和极耳穿槽导向的构件；所述的电芯极耳导向盖呈斜口结构设置；
封闭式电池壳体，用于容纳通用组合式电池模块并进行卡接限位的壳体；所述的封闭式电池壳体上一体设置有闭孔式连接结构；
电池壳体上盖，与封闭式电池壳体配合对通用组合式电池模块进行密封防护的上盖体；
电池壳体下盖，与封闭式电池壳体配合对通用组合式电池模块进行密封防护的下盖体，所述的电池壳体下盖为更换型下盖。
该软包通用组合式电池，通过对电池模块进行通用组合式设计，将电池模块中的电芯支架设计呈组合式结构，组合式电芯支架可以根据电池模组的不同设计型号进行组合拼接，这种组合方式，最大限度上减少了电芯支架数量，大大的节约了成本。而组合式电芯支架采用旋转对称式结构扣合锁紧，这种扣合方式，拼接扣合方便快捷。采用电芯极耳导向盖设计，既有利于对电芯模块的防护，也有利于在穿极耳的过程中通过斜口结构的引导，方便极耳从槽口中穿出。封闭式电池壳体，可以完整的压合一个内闭环的密封圈，同时增加了螺牙强度，对电池模块有良好的固定作用。电池壳体下盖为要更换型下盖，可以通过直接替换下盖完成适应不同市场的需求，实现了为了市场通用化要求，减小开发成本。该软包通用组合式电池，采用通用组合式电池模块，能够根据需要任意组合出不同规格的电池组，同时采用组合式电芯支架，使得软包电芯能够根据需要选择电芯支架设置，自由组合成不同规格的电池模块，成本低，对软包电芯的防护效果好。
作为优选，所述的组合式电芯支架包括四层电芯支架和六层电芯支架；所述的四层电芯支架和六层电芯支架的外部端面上分别设置有双面胶带槽。组合式电芯支架设置有两种，一种是四层电芯支架，另一种是六层电芯支架，通过这两种规格的电芯支架就可以满足软包电芯的组装，同时，通过四层电芯支架和六层电芯支架任意组合，就能够组合出所需要的不同规格的电池组，最大限度上减少了电芯支架数量，大的节约了成本。
作为优选，所述的组合式电芯支架的外部上下端面分别设置有定位销和定位销孔，所述的定位销和定位销孔交错设置在端面的两侧；所述的组合式电芯支架的侧面设置有若干弧形限位槽。组合式电芯支架的外部上下端面分别设置定位销和定位销孔，这样的结构方便组合式电芯支架相互之间的组合，使得四层式和六层式都能够任意组合成一整体，而弧形限位槽的设置是为了与封闭式电池壳体上的闭孔式连接结构配合限位，以保证通用组合式电池模块与封闭式电池壳体的良好安装和有效限位固定。
作为优选，所述的组合式电芯支架包括上支架和下支架，所述的旋转对称式结构分别对称设置在上支架和下支架的扣合面上；所述的旋转对称式结构包括设置在下支架一侧的扣合面上的旋转定位销和通孔，另一侧的扣合面上的有定位销孔和螺纹肓孔；以及上支架上对应旋转定位销和通孔设置确定位销孔和螺纹肓孔，另一侧扣合面上对应定位销孔和螺纹肓孔设置的旋转定位销和通孔。组合式电芯支架设置上支架和下支架，并且在下支架一侧的扣合面上设置旋转定位销和通孔，对应的另一侧设置定位销孔和螺纹肓孔，而上支架上则与下支架配合设置，这样的结构使得上支架和下支架在安装装置中能够快速定位扣合，而且定位准确，安装方便。
作为优选，所述的电芯极耳导向盖包括四层电芯支架高度的电芯极耳导向盖和六层电芯支架高度的电芯极耳导向盖。电芯极耳导向盖的设置是配合四电芯支架和六层电芯支架的高度设置的，以方便四层软包电芯和六层软包电芯的组装。
作为优选，所述的封闭式电池壳体上的闭孔式连接结构呈圆柱体结构一体设置在封闭式电池壳体的内壁上。常规的铝型材电池壳体都采用开孔式螺孔设计，在型材成型时有个直接的螺纹底孔，底孔上直接攻丝即可适用。然而这样的缺点是开口处没有密封圈压合，因此产品的防护水平不能够满足IP67标准的要求。而采用该封闭式电池壳体，封闭工连接结构与外壁一体设置且与外壁重叠的实心圆柱内部攻丝形成的封闭螺孔，封闭螺孔可以完整的压合一个内闭环的密封圈，同时增加了螺牙强度，而且凸起的圆柱体外壁与组合式电芯支架上的弧形限位槽互相限位，起固定模块作用。
作为优选，电池壳体上盖上设置有软胶伸缩提手，所述的电池壳体盖的两端分别设置有提手安装槽，所述的软胶伸缩提手的两端分别设置有安装圆孔和安装腰形孔，所述的安装圆孔和安装腰形孔内部设置有连接钢针，所述的连接钢针的两端活动设置有提手安装槽内，所述的提手安装槽的外侧分别插卡有提手限位块。电池壳体盖上设置有软胶伸缩提手，软胶伸缩提手采用PVC材质注塑成型，软胶伸缩提手的一端高设置有安装圆孔，另一端设置有安装腰形孔，孔内装入圆形钢针，与电池壳体盖装配完成后在通过两个限位块固定钢针和软胶伸缩提手。当提手使用时，提起提手时由于安装腰形孔的作用软胶提手会向上拱起方便用户手指深入。软胶伸缩提手采用人体工学设计，保证手指与提手贴合更紧密增加用户体验。由于是软质提手，因此设计时静态状态下手指空间较小，可以大限度的减小电池的高度。而且软胶伸缩提手安装未破坏电池壳体的密封性能，防水性能好。
作为优选，电池壳体上盖上设置有一体式通讯放电口。电池壳体盖上设置一体式通讯放电口，将放电口与通讯口整合在一个插件内，减少了壳体开孔，增加了防水性。
作为优选，电池壳体下盖上设置有充电口和锁钩，充电时，所述的锁钩插入充电框上的电磁锁。在电池壳体盖上设置有充电口和锁钩，当产品针对租赁市场使用时，通过直接替换电池壳体下盖即可适应不同市场的需求，当电池充电使用时，锁钩插入固定在充电柜上的电磁锁。
本发明的有益效果是：该软包通用组合式电池，采用通用组合式电池模块，能够根据需要任意组合出不同规格的电池组，同时采用组合式电芯支架，使得软包电芯能够根据需要选择电芯支架设置，自由组合成不同规格的电池模块，成本低，对软包电芯的防护效果好。同时，本发明设计有电芯极耳导向盖，导向结构的设计方向软包电芯的安装，封闭式电池壳体和软胶伸缩提手的设计使得密封性能好，提动方便。
附图说明
图1是本发明软包通用组合式电池的一种结构示意图；
图2是本发明中软包通用组合式电池的组合系统结构示意图；
图3是本发明中组合式电芯支架的一种结构示意图；
图4是本发明中组合式电芯支架的组合结构示意图；
图5是本发明中通用组合式电池模块的一种结构示意图；
图6是本发明中组合式电芯支架与封闭式电池壳体配合的一种结构示意图；
图7是本发明中软胶伸缩提手与电池壳体上盖的一种连接结构示意图；
图8是本发明中电池壳体下盖的一种安装结构示意图；
图9是本发明中通用组合式电池模块的一种结合结构示意图；
图中：1、通用组合式电池模块，2、组合式电芯支架，3、软包电芯，4、旋转对称式结构，5、电芯极耳导向盖，6、斜口结构，7、封闭式电池壳体，8、闭孔式连接结构，9、电池壳体上盖，10、电池壳体下盖，11、四层电芯支架，12、六层电芯支架，13、双面胶带槽，14、定位销，15、定位销孔，16、弧形限位槽，17、上支架，18、下支架，19、旋转定位销，20、通孔，21、定位销孔，22、螺纹肓孔， 25、软胶伸缩提手，26、提手安装槽，27、安装圆孔，28、安装腰形孔，29、连接钢针，30、提手限位块，31、一体式通讯放电口，32、充电口，33、锁钩。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明的内容作进一步说明。
实施例：
在图1所示的实施例中，一种软包通用组合式电池，包括：
通用组合式电池模块1，通用组合式电池模块1包括组合式电芯支架2和软包电芯3；组合式电芯支架2采用上下扣合结构并通过旋转对称式结构4扣合锁紧；组合式电芯支架2设置有至少一组；
电芯极耳导向盖5，用于实现电芯模块防护和极耳穿槽导向的构件；电芯极耳导向盖5呈斜口结构6设置（见图5）；
封闭式电池壳体7，用于容纳通用组合式电池模块并进行卡接限位的壳体；封闭式电池壳体7上一体设置有闭孔式连接结构8（见图3）；
电池壳体上盖9，与封闭式电池壳体7配合对通用组合式电池模块进行密封防护的上盖体；
电池壳体下盖10，与封闭式电池壳体7配合对通用组合式电池模块进行密封防护的下盖体，电池壳体下盖10为更换型下盖。
组合式电芯支架2包括四层电芯支架11和六层电芯支架12（见图4）；四层电芯支架11和六层电芯支架12的外部端面上分别设置有双面胶带槽13。
组合式电芯支架2的外部上下端面分别设置有定位销14和定位销孔15，定位销14和定位销孔15交错设置在端面的两侧；组合式电芯支架2的侧面设置有若干弧形限位槽16（见图6）。
组合式电芯支架2包括上支架17和下支架18，旋转对称式结构4分别对称设置在上支架17和下支架18的扣合面上；旋转对称式结构4包括设置下支架18一侧的扣合面上的旋转定位销19和通孔20，另一侧的扣合面上的定位销孔21和螺纹肓孔22；以及上支架上对应旋转定位销19和通孔20配合设置的定位销孔21和螺纹肓孔22，另一侧扣合面上对应定位销孔21和螺纹肓孔22设置的旋转定位销19和通孔20。
电芯极耳导向盖5包括四层电芯支架高度的电芯极耳导向盖和六层电芯支架高度的电芯极耳导向盖。
封闭式电池壳体7上的闭孔式连接结构8呈圆柱体结构一体设置在封闭式电池壳体7的内壁上。
电池壳体上盖9上设置有软胶伸缩提手25，电池壳体上盖9的两端分别设置有提手安装槽26，软胶伸缩提手25的两端分别设置有安装圆孔27和安装腰形孔28，安装圆孔27和安装腰形孔28内部设置有连接钢针29，连接钢针29的两端活动设置有提手安装槽26内，提手安装槽26的外侧分别插卡有提手限位块30（见图7）。
电池壳体上盖9上设置有一体式通讯放电口31。
电池壳体下盖10上设置有充电口32和锁钩33（见图8），充电时，锁钩插入充电框上的电磁锁。
该软包通用组合式电池，主要包括：电池壳体上盖9、封闭式电池壳体7、电池壳体下盖10、通用组合式电池模块1及电芯极耳导向盖5。
通用组合式电池模块1包括组合式电芯支架2，组合式电芯支架2包括两种类型，即四层电芯支架与六层电芯支架，四层电芯支架与六层电芯支架相互之间可以任意组合，如图2所示，组合成了4820，6020，7220，4840，6040，7240六种不同规格的自行车软包通用组合式电池系列。这种组合方式最大限度上减少了电芯支架的设计数量，大大的节约了成本。常规的电芯支架是每个软包电芯都有一个电芯支架，增加了员工操作的工作量以及物料成本。该组合式电芯支架2的设计，可以根据不同的电池规格选用不同的类型的电芯支架。而组合式电芯支架2采用旋转对称结构4设计，下支架上左侧均布旋转定位销与通孔，而上支架左侧对应的设置有定位销孔和螺纹肓孔；下支架右侧均布定位销孔与螺纹盲孔，而上支架右侧则设置有旋转定位销和通孔；当上支架和下支架拼接时，将软包电池装入组合式电芯支架内部，上支架和下支架的扣合面相互扣合，旋转定位销与定位销孔插合，而通孔与螺纹盲孔内部则使用自攻钉锁紧，从而组成一个完整的通用组合式电池模块1。
电芯极耳导向盖5其作用有两个：一是电芯模块的防护，由于电芯支架装入电芯拼合后模块有一面是没有防护的，必须增加防护，电芯极耳导向盖5的设计刚好弥补了这一缺陷；二是极耳穿槽的导向作用，采用斜口结构设计，在穿极耳的过程中由于有斜口引导，因此极耳很容易从槽口中穿出。
电芯极耳导向盖5设计为斜口结构，在电芯极耳导向盖安5装之前，将PCB焊盘与之先固定，PCB焊盘上对应的槽口与电芯极耳导向盖上的槽口重合，并且PCB焊盘上的槽口略小于电芯极耳导向盖上的槽品。因此在一次穿极耳的过程中，不会因为台阶而影响操作，妨碍极耳穿出。而现有的软包PACK设计，若干软包电芯堆叠以后极耳穿焊盘或者汇流排的困难很大，因为极耳厚度只有0.1左右，极易碰弯。焊盘或者汇流排的槽宽普遍只有1-2mm，电芯堆叠数量多了以后，一次性需要完成多片电芯的极耳穿槽工作就显得很困难。而本申请中的电芯极耳导向盖5的设计高度也是按照六层电芯高度与四层电芯高度电芯高度两张规格来设计，因此，在使用时，只需采用与组合式电芯支架2相适应的规格即可随意组合。
组合式电芯支架2的上下端面也采用旋转对称设计有定位销与定位孔，可以实现两个组合式电芯支架2之间的连接组合。例如，当制作40Ah的电池时，需要两个通用组合式电池模块1进行组合（见图9）。组合式电芯支架2端面的定位销与定位孔也采用旋转对称设计，左侧设计两个定位销和一个定位孔，右侧则设置两个定位孔和一个定位销，当两个通用组合式电池模块1堆叠组合时，上面的通用组合式电池模块1定位销与下面通用组合式电池模块1的定位孔互相配合，实现快速定位连接，同时在四层电芯支架11和六层电芯支架12的外部端面上分别设置有双面胶带槽13，双面胶带槽的槽深0.25，在双面胶带槽内贴1mm厚度的双面胶起固定模块作用。
封闭式电池壳体7上的闭孔式连接结构8呈圆柱体结构一体设置在封闭式电池壳体7的内壁上，采用封闭式连接结构，在铝型材螺孔处一体设置一个与外壁重叠的实心圆柱，在每个圆柱的圆心位置打孔后攻丝，因此螺孔是个闭孔，闭孔可以完整的压合一个内闭环的密封圈，同时增加了螺牙强度。闭孔式连接结构8凸起的圆柱与弧形限位槽16互相限位，起固定模块作用。而现有的的铝型材电池壳体都采用开孔式螺孔设计，在型材成型时有个直接的螺纹底孔，底孔上直接攻丝即可适用。然而这样的缺点是开口处没有密封圈压合，因此产品的防护水平达不到IP67的要求。
提手设计采用PVC软胶伸缩提手25的设计，软胶伸缩提手采用PVC（可用硅胶替代）材质注塑成型。软胶伸缩提手一端开安装圆孔，另一端开安装腰形孔。安装圆孔和安装腰形孔内装入圆形连接钢针，软胶伸缩提手25与电池壳体上盖9装配完成后在用两个提手限位块30固定连接钢针。当软胶伸缩提手25使用时。提起提手时由于安装腰型孔的作用软胶伸缩提手25会向上拱起方便用户手指深入。软胶伸缩提手25采用人体工学设计，保证手指与软胶伸缩提手25贴合更紧密增加用户体验。由于是软胶伸缩提手25，因此设计时静态状态下手指空间较小，可以大限度的减小电池的高度。软胶伸缩提手25的安装未破坏壳体的密封，相对于现有的提手均要从内部打穿盖子在内部固定提手，防水性能好。
电池壳体上盖9上设置有一体式通讯放电口31。将放电口与通讯口整合在一个插件内，减少了壳体开孔，增加了防水性能。
电池壳体下盖10上设置有充电口32和锁钩33，充电时，锁钩插入充电框上的电磁锁。可替换式的电池壳体下盖的设计，能够满足不同市场的需求，当产品针对租赁市场使用时，将电池的下盖替换为本申请的电池壳体下盖10，这样可以通过充电口进行充电，同时电池壳体下盖10上预埋有锁钩，当电池充电使用时，锁钩插入固定在充电柜上的电磁锁。
该软包通用组合式电池，采用通用组合式电池模块，能够根据需要任意组合出不同规格的电池组，同时采用组合式电芯支架，使得软包电芯能够根据需要选择电芯支架设置，自由组合成不同规格的电池模块，成本低，对软包电芯的防护效果好。
Claims (8)
1.一种软包通用组合式电池，其特征在于包括：
通用组合式电池模块（1），所述的通用组合式电池模块（1）包括组合式电芯支架（2）和软包电芯（3）；所述的组合式电芯支架（2）采用上下扣合结构并通过旋转对称式结构（4）扣合锁紧；所述的组合式电芯支架（2）设置有至少一组；所述的组合式电芯支架（2）包括四层电芯支架（11）和六层电芯支架（12）；所述的四层电芯支架（11）和六层电芯支架（12）的外部端面上分别设置有双面胶带槽（13）；
电芯极耳导向盖（5），用于实现电芯模块防护和极耳穿槽导向的构件；所述的电芯极耳导向盖（5）呈斜口结构（6）设置；
封闭式电池壳体（7），用于容纳通用组合式电池模块（1）并进行卡接限位的壳体；所述的封闭式电池壳体（7）上一体设置有闭孔式连接结构（8）；
电池壳体上盖（9），与封闭式电池壳体（7）配合对通用组合式电池模块进行密封防护的上盖体；
电池壳体下盖（10），与封闭式电池壳体（7）配合对通用组合式电池模块进行密封防护的下盖体，所述的电池壳体下盖（10）为更换型下盖。
2.根据权利要求1所述的一种软包通用组合式电池，其特征在于：所述的组合式电芯支架（2）的外部上下端面分别设置有定位销（14）和定位销孔（15），所述的定位销（14）和定位销孔（15）交错设置在端面的两侧；所述的组合式电芯支架（2）的侧面设置有若干弧形限位槽（16）。
3.根据权利要求1所述的一种软包通用组合式电池，其特征在于：所述的组合式电芯支架（2）包括上支架（17）和下支架（18），所述的旋转对称式结构（4）分别对称设置在上支架（17）和下支架（18）的扣合面上；所述的旋转对称式结构（4）包括设置在下支架一侧的扣合面上的旋转定位销（19）和通孔（20），另一侧的扣合面上的有定位销孔（21）和螺纹肓孔（22）；以及上支架上对应旋转定位销（19）和通孔（20）设置的定位销孔（21）和螺纹肓孔（22），另一侧扣合面上对应定位销孔（21）和螺纹肓孔（22）设置的旋转定位销（19）和通孔（20）。
4.根据权利要求1所述的一种软包通用组合式电池，其特征在于：所述的电芯极耳导向盖（5）包括四层电芯支架高度的电芯极耳导向盖（23）和六层电芯支架高度的电芯极耳导向盖（24）。
5.根据权利要求1所述的一种软包通用组合式电池，其特征在于：所述的封闭式电池壳体（7）上的闭孔式连接结构（8）呈圆柱体结构一体设置在封闭式电池壳体（7）的内壁上。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种软包通用组合式电池，其特征在于：电池壳体上盖（9）上设置有软胶伸缩提手（25），所述的电池壳体上盖（9）的两端分别设置有提手安装槽（26），所述的软胶伸缩提手（25）的两端分别设置有安装圆孔（27）和安装腰形孔（28），所述的安装圆孔（27）和安装腰形孔（28）内部设置有连接钢针（29），所述的连接钢针（29）的两端活动设置有提手安装槽（26）内，所述的提手安装槽（26）的外侧分别插卡有提手限位块（30）。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的一种软包通用组合式电池，其特征在于：电池壳体上盖（9）上设置有一体式通讯放电口（31）。
8.根据权利要求1至5任意一项所述的一种软包通用组合式电池，其特征在于：电池壳体下盖（10）上设置有充电口（32）和锁钩（33），充电时，所述的锁钩插入充电框上的电磁锁。
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