CN109888159A - 一种动力电池软包模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池软包模组，包括软包模组主体，所述软包模组主体包括纵向平行并列且垂直设置的多个电芯单元(5)；所述软包模组主体的正上方和正下方，分别设置有一个水平分布的导热胶框架(17)；所述软包模组主体的左右两侧，分别设置有一个垂直分布的端板(14)；每个电芯单元(5)包括垂直分布且左右设置的两个软包电芯(1)，每个软包电芯(1)的前后两侧分别具有一个极耳(2)；所述电池模组主体的前后两侧，分别设置有一个便于让极耳(2)穿插通过的汇流排整体结构。本发明能够在软包电芯和极耳的结构不变的基础上，通过采用具有开口格栅的汇流排，便于极耳顺利穿孔，从而能够显著提高动力电池软包模组的成组效率。

Description

一种动力电池软包模组

技术领域

本发明涉及电动车动力电池技术领域，特别是涉及一种动力电池软包模组。

背景技术

随着新能源汽车的发展，整车对重量的要求越来越敏感，尤其是电动乘用车，要求动车电池系统能量密度满足160Wh/kg以上，目前圆形电池和方形电池因电芯较重，难以满足该需求，由此推动了软包电池在电动乘用车上的应用。

然而，相对圆形和方形电池，目前软包电芯的成模组效率及自动化程度不高，不利于大规模自动化生产，最终影响组装(Pack)效率，这与软包电芯的结构形式有关。软包电芯极耳有两种引出方式。

第一种是同侧极耳，类似于方形电芯的同侧引出极耳，不同的是软包极耳薄而软，如果按照方形电芯进行成组，需要焊接两种汇流排(包括并联排和串联排)，并联电芯极耳先与并联汇流排焊接构成一个单元，多个单元间再焊接串联汇流排构成模组，因汇流排在软包模组中的质量比重较高，两次焊接导致汇流排种类和数量增加，这必然增加软包模组附件质量(即除电芯外的其他部分的质量)，最终导致软包模组增加的附件质量比方形模组还要多，同时增加了焊接次数，即增加了焊接风险。

第二种是电芯两侧出极耳，降低极耳短路风险，采用一次串联焊接，减少汇流排数量以便减轻重量，两侧极耳直接焊接。该轻量化的模组工艺主要涉及电芯定位堆叠、结构紧固(焊接)、极耳穿孔、极耳折弯和极耳焊接工艺，省掉了并联排焊接环节。其中，极耳的穿孔环节(即让极耳穿过汇流排上预留的开孔)是影响两侧极耳成组效率的关键。

针对极耳的穿孔环节，目前电芯极耳在进行穿孔时，要求极耳与汇流排格栅上下左右均精准对齐后(即垂直汇流排的大面)，才能穿过汇流排上预留的开孔，但是，由于极耳通常偏软，因此，在安装时，很难将多个软包电芯具有的极耳同时准确穿过汇流排上预留的开孔(至少每个汇流排的极耳需同时穿过)，因此，需要花费大量的时间进行极耳的穿孔环节，显著降低了动力电池软包模组的成组效率，进而增加了动力电池软包模组的整体生产成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种动力电池软包模组，其性能优异，能够在软包电芯和极耳的结构不变的基础上，通过采用具有开口格栅的汇流排，便于极耳顺利穿孔，从而能够显著提高动力电池软包模组的成组效率，进而降低动力电池软包模组的整体生产成本，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

为此，本发明提供了一种动力电池软包模组，包括软包模组主体，所述软包模组主体包括纵向平行并列且垂直设置的多个电芯单元；

所述软包模组主体的正上方和正下方，分别设置有一个水平分布的导热胶框架；

所述软包模组主体的左右两侧，分别设置有一个垂直分布的端板；

每个电芯单元包括垂直分布且左右设置的两个软包电芯，每个软包电芯的前后两侧分别具有一个极耳；

所述电池模组主体的前后两侧，分别设置有一个便于让极耳穿插通过的汇流排整体结构。

其中，在每个电芯单元中，两个软包电芯相互并联；

两个软包电芯之间设置有一个电芯框架；

其中，位于左边的软包电芯的左侧设置有一个隔热垫，位于右边的软包电芯的右侧也设置有一个电芯框架。

其中，每个电芯框架的上下侧，分别具有内凹的导热胶凹槽；

所述导热胶凹槽用于通过注塑的方式填充导热胶。

其中，每个电芯框架的左侧具有定位孔，每个电芯框架的右侧具有定位销；

所述隔热垫的右侧具有定位销；

定位销和定位孔的形状、大小相对应匹配。

其中，每个汇流排整体结构包括：横向分布的、中空的汇流排支架；

汇流排支架的上下两侧分别固定连接上边梁和下边梁；

汇流排支架的外侧面，卡接有多个汇流排。

其中，每个汇流排的上侧具有横向连接臂，每个汇流排的下侧具有格栅，该格栅具有多个开口向下的豁口。

其中，格栅具有的豁口的底部两侧形状为斜角或者圆弧角。

其中，每个电芯单元具有的软包电芯上的极耳在贯穿汇流排后，向同一侧翻边，并与汇流排的表面相焊接。

其中，汇流排支架的外侧面，卡接有串联汇流排、总负汇流排和总正汇流排；

串联汇流排、总负汇流排和总正汇流排的下侧，均具有开口向下的格栅；

总负汇流排和总正汇流排，位于串联汇流排的左右两侧；

在每个汇流排整体结构中，串联汇流排、总负汇流排和总正汇流排下端的格栅在穿插极耳后，还与电压温度采集电路板一端具有的镍片相焊接；

在每个汇流排整体结构中，电压温度采集电路板的另一端具有电压温度采集输出接插件；

每个端板的外侧面具有多个卡扣；

电压温度采集电路板通过卡扣与端板固定连接；

电压温度采集输出接插件通过螺钉与端板固定连接。

其中，总负汇流排和总正汇流排的顶部，分别安装有一个绝缘罩；

所述绝缘罩通过卡扣与端板对应固定；

上边梁和下边梁的左右两端，分别具有螺栓固定孔；

汇流排支架的上下两侧，分别与上边梁和下边梁通过螺栓连接；

上边梁和下边梁具有的靠近端板的一端，分别与端板相焊接；

每个导热胶框架的外侧，还分别设置有绝缘盖板。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供的一种动力电池软包模组，其性能优异，能够在软包电芯和极耳的结构不变的基础上，通过采用具有开口格栅的汇流排，便于极耳顺利穿孔，从而能够显著提高动力电池软包模组的成组效率，进而降低动力电池软包模组的整体生产成本，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本发明提供的一种动力电池软包模组的立体结构示意图；

图2为本发明提供的一种动力电池软包模组的立体结构分解示意图；

图3为本发明提供的一种动力电池软包模组的正视图；

图4为本发明提供的一种动力电池软包模组的左视图；

图5为本发明提供的一种动力电池软包模组的俯视图；

图6为本发明提供的一种动力电池软包模组中任意一个电芯单元在装配前的立体结构分解示意图；

图7为本发明提供的一种动力电池软包模组中任意一个电芯单元在完成装配后的立体结构示意图；

图8为本发明提供的一种动力电池软包模组中任意一个电芯单元具有的软包电芯的结构示意图；

图9为本发明提供的一种动力电池软包模组中一个串联汇流排的正视图；

图10为本发明提供的一种动力电池软包模组中一个串联汇流排的侧视图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参见图1至图10，本发明提供了一种动力电池软包模组，包括软包模组主体，所述软包模组主体包括纵向平行并列且垂直设置的多个电芯单元5(不限于图1、图2所示的十四个)；

所述软包模组主体的正上方和正下方，分别设置有一个水平分布的导热胶框架17；

所述软包模组主体的左右两侧，分别设置有一个垂直分布的端板14；

每个电芯单元5包括垂直分布且左右设置的两个软包电芯1，每个软包电芯1的前后两侧分别具有一个极耳2(需要说明的是，每个软包电芯1具有的两个极耳分别是正极耳和负极耳)；

所述电池模组主体的前后两侧，分别设置有一个便于让极耳2穿插通过的汇流排整体结构。

在本发明中，具体实现上，每个导热胶框架17的外侧(即远离电芯单元5的一侧)，还分别设置有绝缘盖板(图略)，以对动力电池软包模组进行安全防护，避免外力磕碰而损伤软包电芯。

在本发明中，在每个电芯单元5中，两个软包电芯1相互并联；

两个软包电芯1之间设置有一个电芯框架3；

其中，位于左边的软包电芯1的左侧设置有一个隔热垫4，位于右边的软包电芯1的右侧也设置有一个电芯框架3。

需要说明的是，对于本发明，所述电芯单元5为2P(两并)单元，两个软包电芯1并联构成一个电芯单元5。

需要说明的是，每个电芯单元5中，电芯框架3用于电芯间的绝缘和电芯堆叠定位，隔热垫4用于电芯单元间的热失控防护和电芯鼓胀缓冲。

具体实现上，电芯框架3和隔热垫4的材料，可选用陶瓷烧结、气凝胶、云母或组合材料。

具体实现上，每个电芯框架3的上下侧，分别具有内凹的导热胶凹槽30，所述导热胶凹槽30用于通过注塑的方式填充导热胶，从而，最终全部电芯框架3上侧、下侧的导热胶可以分别连接在一起，形成导热胶框架17。

具体实现上，导热胶框架17与电芯单元5的上侧或下侧相接触，从而使得能够让软包电芯与外部(例如外部的液冷板)进行热交换。

具体实现上，每个电芯框架3的左侧具有定位孔，每个电芯框架3的右侧具有定位销；

所述隔热垫4的右侧具有定位销；

定位销和定位孔的形状、大小相对应匹配。

因此，对于本发明，通过电芯框架3具有的定位孔和定位销，用于与相邻的电芯框架和隔热垫之间，实现良好的定位。

在本发明中，每个汇流排整体结构包括：横向分布的、中空的汇流排支架12；

汇流排支架12的上下两侧分别固定连接上边梁7和下边梁9；

汇流排支架12的外侧面(即远离电芯单元5的侧面)，卡接有多个汇流排。

需要说明的是，所述汇流排用于极耳穿孔。汇流排支架12为中空(即内部具有大的开口，如图2所示)的框架结构，其只是具有上下和左右两侧的边框，因此，不会对其卡接的汇流排与电芯单元5上的极耳2之间的配合穿插造成影响，不会有阻碍

具体实现上，每个汇流排的上侧具有横向连接臂101，每个汇流排的下侧具有格栅102(即开口格栅)，该格栅102具有多个开口向下的豁口。

具体实现上，格栅102具有的豁口的底部两侧形状为斜角或者圆弧角，以便于从极耳2的上边进行顺利穿插定位，并且不对极耳2形成刮伤或者其他的磕碰损伤。

需要说明的是，由于每个汇流排的下侧具有开口向下的格栅102，因此，可以将汇流排，采用从上到下的安装方式，没有任何阻碍地，向下穿插，对极耳2的上边进行穿插定位，使得软包电芯的极耳2能够贯穿汇流排的下侧的格栅102内的豁口，实现极耳顺利对汇流排进行穿孔的效果。

还需要说明的是，横向连接臂101用于流过电流。

对于本发明，根据软包电芯的厚度和隔热垫的位置，格栅及豁口的宽度设计不同，需要对应匹配。

具体实现上，每个电芯单元5具有的软包电芯1上的极耳2，在贯穿汇流排后，向同一侧(例如都向右侧)翻边(即弯折)，并与汇流排的表面相焊接。

需要说明的是，所述汇流排可以为串联汇流排10、总负汇流排8或总正汇流排11。

具体实现上，汇流排支架12的外侧面(即远离电芯单元5的侧面)，卡接有串联汇流排10、总负汇流排8和总正汇流排11；

串联汇流排10、总负汇流排8和总正汇流排11的下侧，均具有开口向下的格栅102。

需要说明的是，总负汇流排8和总正汇流排11，位于串联汇流排10的左右两侧。

需要说明的是，串联汇流排10、总负汇流排8和总正汇流排11的上侧，均具有横向连接臂，作用相同，都是用于流过电流，只是横向连接臂的长度尺寸不相同而已。

具体实现上，在每个汇流排整体结构中，串联汇流排10、总负汇流排8和总正汇流排11下端的格栅102在穿插极耳2后，还与电压温度采集电路板13(FPC)一端具有的镍片相焊接。

具体实现上，在每个汇流排整体结构中，电压温度采集电路板13(FPC)的另一端具有电压温度采集输出接插件16。

具体实现上，每个端板14的外侧面(即远离电芯单元5的侧面)具有多个卡扣18；

电压温度采集电路板13(FPC)通过卡扣18与端板14固定连接；

电压温度采集输出接插件16通过螺钉与端板14固定连接。

需要说明的是，所示卡扣18可以采用绝缘橡胶或者工程塑料制成。所示卡扣18与端板14上的加强筋之间为过盈配合固定。电压温度采集电路板13(FPC)可以通过汇流排支架12上的销孔定位热熔柱，与汇流排支,12固定，

具体实现上，总负汇流排8和总正汇流排11的顶部，分别安装有一个绝缘罩6；

所述绝缘罩6通过自动卡扣与端板14对应固定。

具体实现上，上边梁7和下边梁9的左右两端，分别具有螺栓固定孔；

汇流排支架12的上下两侧，分别与上边梁7和下边梁9通过螺栓连接。

具体实现上，上边梁7和下边梁9具有的靠近端板14的一端，分别与端板14相焊接。

需要说明的是，对于本发明，其改进的技术结构，包括软包模组的整体结构和具有开口格栅的汇流排(包括串联汇流排10、总负汇流排8和总正汇流排11)。对于软包电芯1来说，难点在于极耳2的穿孔(即贯穿通过汇流排)和翻边，图8所示的极耳2具有的斜面线部分，是极耳2的折弯焊接区域，在软包模组的主承力结构固定后(焊接)，极耳2对汇流排进行穿孔、折弯(即贴合汇流排进行翻边)后，并与汇流排的表面焊接。

基于以上技术方案可知，对于本发明提供的一种动力电池软包模组，其中的软包电芯通过塑料框定位，电芯并联构成单元，单元与单元之间串联且之间布置隔热垫，以防热失控。本发明的模组承力结构采用金属端板和四角边梁焊接，模组汇流排采用开口格栅结构，便于电芯极耳的穿插及翻边焊接，利于模组自动化。对于本发明，其采用结构焊接、汇流排焊接和采集电路镍片焊接工艺，进一步利于模组的生产自动化。

为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面就本发明提供的动力电池软包模组的装配过程进行说明。

参见如图6、图7所示电芯单元的装配图，以及图2所示的软包模组的分解图，整个模组的装配顺序为：先组装电芯单元5，后整体组装软包模组。

首先，以图6的电芯框架3进行定位，安装软包电芯1(极耳2暂不折弯，保持平直状态)，两个软包电芯1之间，以及软包电芯1与隔热垫4间采用胶粘，从而构成电芯单元5，然后再进行多个电芯单元5的堆叠组装。

接着，参见图2所示，用端板14进行定位，首先端板14定位在外部工装上，电芯单元5与电芯单元5之间，以及电芯单元5与端板14之间采用四个销孔定位，采用外部工装进行堆叠挤压，销孔定位安装上边梁、下边梁与端板，焊接上边梁7与端板14(边梁可采用金属挤压成型，端板可采用金属铸造成型)，以及焊接下边梁9与端板14，此时完成了模组的结构焊接，模组的基本尺寸定型。

之后，安装位于软包模组主体前后两侧的汇流排支架12，汇流排支架12通过塑料的卡扣18与左右侧的端板14固定，多个汇流排(包括串联汇流排10、总负汇流排8和总正汇流排11)采用的开口格栅，从上至下穿插在极耳2上，汇流排通过汇流排支架12上的卡扣固定，极耳2统一单侧翻边(这样利于自动化滚压)；

然后，安装电压温度采集输出接插件16和电压温度采集电路板13，电压温度采集电路板13通过卡扣18与端板14固定，卡扣18采用绝缘橡胶或工程塑料与端板14上的加强筋过盈配合固定，同时电压温度采集电路板13通过汇流排支架12上的销孔定位热熔柱与汇流排支架固定。

对于本发明，具体实现上，采用前后两套电压温度采集电路板13，分别置于模组的前后两侧，电压温度采集输出接插件16通过螺钉与端板14固定。极耳2翻边后与汇流排贴合，并且分别与总正汇流排11、汇流排10及总负汇流排8焊接，电压温度采集电路板13通过其一端具有的镍片与各汇流排(包括串联汇流排10、总负汇流排8和总正汇流排11)焊接，此时完成了模组电气焊接。

之后，在总负汇流排8和总正汇流排11上，分别安装绝缘罩6，绝缘罩6通过自动卡扣与端板14固定。

最后，在软包模组的上下面打导热胶(如导热硅脂)，导热胶17前需填充每个电芯框架3的导热胶凹槽30，并与软包电芯1的上下侧充分接触，外侧压平固化，最终形成导热胶框架17。

在本发明中，导热胶框架17用于软包电芯1与外部(如液冷板)进行热交换，导热胶在固化后，即可完成整个模组的装配(根据用户的需要，还可以在软包模组的上侧两侧，再分别安装一块水平分布的绝缘盖板)，本发明提供的动力电池软包模组的成品如图1所示(该图省略了绝缘盖板)。

因此，综上所述，与现有技术相比较，本发明提供了一种动力电池软包模组，其性能优异，能够在软包电芯和极耳的结构不变的基础上，通过采用具有开口格栅的汇流排，便于极耳顺利穿孔，从而能够显著提高动力电池软包模组的成组效率，进而降低动力电池软包模组的整体生产成本，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种动力电池软包模组，其特征在于，包括软包模组主体，所述软包模组主体包括纵向平行并列且垂直设置的多个电芯单元(5)；

所述软包模组主体的正上方和正下方，分别设置有一个水平分布的导热胶框架(17)；

所述软包模组主体的左右两侧，分别设置有一个垂直分布的端板(14)；

每个电芯单元(5)包括垂直分布且左右设置的两个软包电芯(1)，每个软包电芯(1)的前后两侧分别具有一个极耳(2)；

所述电池模组主体的前后两侧，分别设置有一个便于让极耳(2)穿插通过的汇流排整体结构。

2.如权利要求1所述的动力电池软包模组，其特征在于，在每个电芯单元(5)中，两个软包电芯(1)相互并联；

两个软包电芯(1)之间设置有一个电芯框架(3)；

其中，位于左边的软包电芯(1)的左侧设置有一个隔热垫(4)，位于右边的软包电芯(1)的右侧也设置有一个电芯框架(3)。

3.如权利要求2所述的动力电池软包模组，其特征在于，每个电芯框架(3)的上下侧，分别具有内凹的导热胶凹槽(30)；

所述导热胶凹槽(30)用于通过注塑的方式填充导热胶。

4.如权利要求2所述的动力电池软包模组，其特征在于，每个电芯框架(3)的左侧具有定位孔，每个电芯框架(3)的右侧具有定位销；

所述隔热垫(4)的右侧具有定位销；

定位销和定位孔的形状、大小相对应匹配。

5.如权利要求1至4中任一项所述的动力电池软包模组，其特征在于，每个汇流排整体结构包括：横向分布的、中空的汇流排支架(12)；

汇流排支架(12)的上下两侧分别固定连接上边梁(7)和下边梁(9)；

汇流排支架(12)的外侧面，卡接有多个汇流排。

6.如权利要求5所述的动力电池软包模组，其特征在于，每个汇流排的上侧具有横向连接臂(101)，每个汇流排的下侧具有格栅(102)，该格栅(102)具有多个开口向下的豁口。

7.如权利要求6所述的动力电池软包模组，其特征在于，格栅(102)具有的豁口的底部两侧形状为斜角或者圆弧角。

8.如权利要求5所述的动力电池软包模组，其特征在于，每个电芯单元(5)具有的软包电芯(1)上的极耳(2)在贯穿汇流排后，向同一侧翻边，并与汇流排的表面相焊接。

9.如权利要求5所述的动力电池软包模组，其特征在于，汇流排支架(12)的外侧面，卡接有串联汇流排(10)、总负汇流排(8)和总正汇流排(11)；

串联汇流排(10)、总负汇流排(8)和总正汇流排(11)的下侧，均具有开口向下的格栅(102)；

总负汇流排(8)和总正汇流排(11)，位于串联汇流排(10)的左右两侧；

在每个汇流排整体结构中，串联汇流排(10)、总负汇流排(8)和总正汇流排(11)下端的格栅(102)在穿插极耳(2)后，还与电压温度采集电路板(13)一端具有的镍片相焊接；

在每个汇流排整体结构中，电压温度采集电路板(13)的另一端具有电压温度采集输出接插件(16)；

每个端板(14)的外侧面具有多个卡扣(18)；

电压温度采集电路板(13)通过卡扣(18)与端板(14)固定连接；

电压温度采集输出接插件(16)通过螺钉与端板(14)固定连接。

10.如权利要求9所述的动力电池软包模组，其特征在于，总负汇流排(8)和总正汇流排(11)的顶部，分别安装有一个绝缘罩(6)；

所述绝缘罩(6)通过卡扣与端板(14)对应固定；

上边梁(7)和下边梁(9)的左右两端，分别具有螺栓固定孔；

汇流排支架(12)的上下两侧，分别与上边梁(7)和下边梁(9)通过螺栓连接；

上边梁(7)和下边梁(9)具有的靠近端板(14)的一端，分别与端板(14)相焊接；

每个导热胶框架(17)的外侧，还分别设置有绝缘盖板。