CN110473709B - 电芯组、电容电芯模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电芯组、电容电芯模组，电芯组包括第一整体式夹板、第二整体式夹板，以及多个电芯；第一整体式夹板与第二整体式夹板对接，各电芯串并联连接后设置于两夹板之间。电容电芯模组包括前端板、后端板、电芯模组主体，电芯模组主体包括多组串联设置的电芯组，前端板与后端板分别安装于电芯模组主体前端与后端。本发明的电容电芯模组采用整体式夹板，完全不同于层叠式，电芯模组尺寸更小，彻底解决层叠式模组存在的不易组装、电芯与夹板易变形、体积尺寸大等问题，提高了电芯模组整体强度，具有更好的尺寸精度，简化了组装工艺，组装效率更高，适合于中等批量电芯模组的生产。

Description

电芯组、电容电芯模组

技术领域

本发明属于电容电池技术领域，尤其涉及一种电芯组、电容电芯模组。

背景技术

锂电容PACK广泛应用于轨道车辆及其他公共交通车辆领域。PACK内常用的电芯有圆柱、方壳或软包3种，其中软包电芯的能量密度最高，但软包电芯一般采用层叠方式成组，如图1所示，通过夹板、软包电芯、橡胶减震垫相间添加，最后通过4个长螺杆或者打包带固定。但叠层成组方式在组装时，加板只能逐层叠加，且夹板上的4个圆孔同时逐个穿过4个长螺杆，如果圆孔和螺杆的配合间隙太小，则不易组装；如果间隙偏大，则夹板叠加不整齐，甚至整个模组倾斜，影响极耳的焊接，外观效果差。同时，由于软包电芯外形尺寸的一致性较差，尤其是厚度方面，电芯成组数量多，累计误差较大，无法确定整个电芯模组的长度，因此，长螺杆和螺母的夹紧厚度无法准确限定，简单依靠施加扭矩来拧紧螺母又会造成模组过渡挤压，即使前后端板采用了较厚的金属材料，仍出现弯曲现象，电芯和夹板弯曲变形。而且由于夹板4角设置了圆孔，导致夹板的在长度或宽度方向上需要额外增加尺寸，增加了电芯模组的体积。

为了解决上述问题，部分厂家采用打包带以代替长螺杆，但打包带的拉紧力有限且容易衰减，电芯在夹板中的固定不牢靠，整个模组容易变形；前后端板仍必须选用较厚的金属材质，重量较大；组装效率不高，因此采用打包带固定并不能完全解决以上问题。

因此，针对上述采用长螺杆固定或打包带固定等层叠方式成组的锂电容电芯模组存在的缺陷，有必要对其结构进行改进，考虑一种新的电芯模组结构，以彻底解决层叠式模组存在的问题。

发明内容

本发明针对上述层叠方式成组的电容电芯模组存在的不足，提供了一种电芯组、电容电芯模组，采用两整体式夹板对接而成，提高了电芯模组整体强度，提高了尺寸精度、简化了组装工艺、提高了组装效率更高。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电芯组，包括第一整体式夹板、第二整体式夹板，以及多个电芯；所述第一整体式夹板与所述第二整体式夹板均包括侧连接板、以及与所述侧连接板上、下端连接的上对接板与下对接板，所述第一整体式夹板与所述第二整体式夹板对接，各电芯串并联连接后设置于两夹板之间。

优选的，所述第一整体式夹板的上对接板的对接面设置有第一定位销，所述第二整体式夹板的上对接板的对接面相应设置有第一定位孔，第一定位销与第一定位孔配合实现第一整体式夹板上对接板与第二整体式夹板上对接板的连接；所述第一整体式夹板的下对接板的对接面设置有第一定位孔，所述第二整体式夹板下对接板的对接面相应设置有第一定位销，第一定位孔与第一定位销配合实现第一整体式夹板下对接板与第二整体式夹板下对接板的连接。

优选的，所述电芯组还包括第一汇流排与第二汇流排；所述电芯组的前、后端对角设置有第一汇流排，两第一汇流排之间设置有多个第二汇流排，所述第一汇流排与所述第二汇流排通过激光焊接连接各电芯的极耳。

优选的，所述第一整体式夹板的上对接板的上表面与所述第二整体式夹板的上对接板的上表面沿长度方向均设置有第二定位销，所述第一汇流排与所述第二汇流排上相应设置有第二定位孔，所述第二定位销与所述第二定位孔配合用于将所述第一汇流排、第二汇流排安装于所述第一整体式夹板的上对接板与所述第二整体式夹板的上对接板。

优选的，所述第一整体式夹板与第二整体式夹板的上对接板的前、后侧面上均设置有第一盲孔，所述第一汇流排上相应设置有尺寸匹配的第一沉孔，第一盲孔与第一沉孔配合，作为电芯组的正极或负极引出点。

优选的，所述侧连接板的内、外侧沿长度方向均设置多组长圆孔；所述侧连接板的内侧相邻两组长圆孔之间设置有容纳槽，用于容纳电芯的薄边。

本发明还提供了一种电容电芯模组，采用所述的电芯组，包括前端板、后端板、电芯模组主体，所述前端板与后端板分别安装于所述电芯模组主体前端与后端；所述电芯模组主体包括多组串联设置的电芯组。

优选的，所述前端板内预埋有第三汇流排，所述后端板内预埋有第四汇流排；所述第三汇流排与所述第四汇流排均相应设置有与所述第一汇流排的第一沉孔尺寸匹配的第二沉孔，所述第二沉孔与第一沉孔、第一盲孔配合，用于将所述第三汇流排、第四汇流排与所述第一汇流排的正、负极短接。

优选的，所述侧连接板的拐角连接处前、后侧面预埋有螺套，所述前端板与后端板相应设置有尺寸匹配的第二盲孔，所述第二盲孔与所述螺套配合用于将所述前端板与后端板分别安装于所述电芯模组主体前端与后端。

优选的，所述前端板上还设置有螺母柱，用于将BMS控制板固定于所述前端板的外侧面上；所述后端板中部还设置有网格状凹槽。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明提供了一种电芯组，由两个完全相同的整体式夹板在同一水平面上对接而成，进行电芯成组，不同于常用的层叠式，各整体式夹板的两个对接板上分别有第一定位销和第一定位孔；各整体式夹板的上对接板的汇流排安装面上配有第二定位销，第一、第二汇流排两侧具有第二定位孔，这两组定位机构保证电芯组组装过程中的准确定位并具有一定的强度。同时两整体式夹板也可采用其他的对接方式，比如对接面不在模组的中间，或者上下两个对接面不在一个平面上等方式。

同时，本发明还提供了相应电容电芯模组，由前端板、后端板、以及电芯模组主体，电芯模组主体包括多组电芯组，前端板与后端板设置于电芯模组主体的前、后端，前端板和后端板内置铝制汇流排，在前端板安装后即可将电芯的正负极引出到模组外部，后端板安装后即可实现模组尾部的短接；避免使用较厚的金属材料，减轻了模组的重量。本发明的电容电芯模组采用整体式夹板，完全不同于层叠式，电芯模组尺寸更小，彻底解决层叠式模组存在的不易组装、电芯与夹板易变形、体积尺寸大等问题，提高了电芯模组整体强度，具有更好的尺寸精度，简化了组装工艺，组装效率更高，适合于中等批量电芯模组的生产。

附图说明

图1为现有层叠式电芯模组结构图；

图2为本发明的电芯组的结构图；

图3为本发明的电容电芯模组整体结构图；

图4为前端板结构图；

图5为前端板内预埋的第三汇流排、螺母柱结构图；

图6为后端板结构图；

图7为后端板内预埋的第四汇流排结构图；

其中：1-电芯组、11-第一整体式夹板、12-第二整体式夹板、13-电芯、131-极耳、14-上对接板、141-第一定位销、142-第一定位孔、143-第二定位销、144-第一盲孔、15-侧连接板、151-长圆孔、152-容纳槽、153-螺套、16-下对接板、17-第一汇流排、171-第二定位孔、172-第一沉孔、18-第二汇流排；2-前端板、21-第二盲孔、22-第三汇流排、221-第二沉孔、23-螺母柱、3-后端板、31-第四汇流排、32-网格状凹槽、4-电芯模组主体。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

参考图2、图3所示，本实施例提供了一种电芯组，该电芯组1包括第一整体式夹板11、第二整体式夹板12，以及多个电芯13。其中，第一整体式夹板11与第二整体式夹板12均包括上对接板14、侧连接板15与下对接板16，侧对接板15上、下端分别与上对接板14、下对接板15连接；第一整体式夹板11与第二整体式夹板12两整体式夹板结构相同，对接时两上对接板14处在同一水平面上，两下对接板16处在同一水平面上。各电芯13串并联连接后设置于第一整体式夹板11与第二整体式夹板12之间。与采用长螺杆连接或打包带固定等层叠式成组的电芯模组相比，本实施例提供的电芯组，其多组电芯串并联连接后，采用两整体式夹板对接固定，替代了原层层叠加的方式，不需要设置层层叠加的夹板，便于电芯的安装固定，简化了组装工艺、提高了组装效率，减小了电芯模组的体积。

具体的，进一步参考图2所示，为了加强第一整体式夹板11与第二整体式夹板12的对接的稳固性，本实施例将第一整体式夹板11的上对接板14的对接面上设置有第一定位销141，第二整体式夹板12的上对接板14的对接面相应设置有第一定位孔142；第一整体式夹板11与第二整体式夹板12对接时，第一定位销141与第一定位孔142配合实现第一整体式夹板11的上对接板14与第二整体式夹板12的上对接板14的连接。同时，第一整体式夹板11的下对接板15的对接面设置有第一定位孔142，第二整体式夹板12的下对接板15的对接面相应设置有第一定位销141；第一整体式夹板11与第二整体式夹板12对接时，第一定位孔142与第一定位销141配合实现第一整体式夹板11的下对接板142与第二整体式夹板12的下对接板142的连接。值得注意的是，本实施例将第一整体式夹板的上对接板上设置了第一定位销，下对接板上设置了直径尺寸匹配的第一定位孔；第二整体式夹板的上对接板则相应设置了第一定位孔，下对接板上相应设置了第一定位销，定位销与定位孔在上、下对接板交错设置的方式，提高了两整体式夹板对接时的牢固性。

进一步参考图2所示，电芯组1还包括第一汇流排17与第二汇流排18，电芯组1的前、后端对角设置了两个第一汇流排17，作为电芯组的正极或负极。前、后端两第一汇流排17之间设置了并排设置了多个第二汇流排18，与各电芯13的极耳131连接，外部通过激光焊接将各电芯13的极耳131与第一汇流排17与第二汇流排18连接，实现导电功能。同时，第一整体式夹板11的上对接板14的上表面与第二整体式夹板12的上对接板14的上表面沿长度方向上均设置了多个第二定位销143，第一汇流排17与第二汇流排18上相应设置有第二定位孔171，第二定位销143与第二定位孔171配合，将第一汇流排17、第二汇流排18安装在第一整体式夹板11的上对接板14与第二整体式夹板12的上对接板14上。

本实施例中两整体式夹板上、下对接板上设置了第一定位孔与第一定位销，两整体式夹板的第一定位销与第一定位孔配合，保证组装后两个整体式夹板不会分离；同时两整体式夹板的上对接板还设置了第二定位销，第一汇流排与第二汇流排上相应设置了尺寸匹配的第二定位孔，第二定位销与第二定位孔配合，第一汇流排与第二汇流排同时与电芯的极耳焊接连接，保证组装后汇流排不会脱离整体式夹板，加强了两个整体式夹板对接稳定性。这两组定位机构保证了电芯组组装过程中的准确定位并具有一定的强度。

进一步参考图2所示，对于第一汇流排17，其作为电芯组1的正极或负极，安装在电芯组1前、后两端。第一整体式夹板11与第二整体式夹板12的上对接板14的前、后侧面上均设置有第一盲孔144，在安装第一汇流排17之前放入螺母，用作电芯组引出的电气连接点。同时，第一汇流排17上也相应设置了与上对接板的第一盲孔144尺寸匹配的第一沉孔172，第一盲孔144与第一沉孔172配合，作为整个电芯组1的正极或负极引出点。

进一步参考图2所示，第一整体式夹板11与第二整体式夹板12的侧连接板15的内、外侧沿长度方向均设置多组长圆孔151，位于电芯相邻的位置，根据强度需要，可在电芯组组装完毕后使用点胶设备统一打胶处理，以保证各软包电芯之间以及软包电芯和整体式夹板的固定。同时，第一整体式夹板11与第二整体式夹板12的侧连接板15的内侧相邻两组长圆孔151之间还设置有容纳槽152，用于容纳软包电芯四周的薄边。

本实施例的电芯组由两个完全相同的整体式夹板在同一水平面上对接而成，进行电芯成组，不同于常用的层叠式，各整体式夹板的两个对接板上分别有第一定位销和第一定位孔；各整体式夹板的上对接板的汇流排安装面上配有第二定位销，第一、第二汇流排两侧具有第二定位孔，这两组定位机构保证电芯组组装过程中的准确定位并具有一定的强度。同时两整体式夹板也可采用其他的对接方式，比如对接面不在模组的中间，或者上下两个对接面不在一个平面上等方式。

本发明还提供了一种电容电芯模组，参考图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，采用上述的电芯组1的结构，本实施例中电容电芯模组包括前端板2、后端板3、电芯模组主体4、电芯模组主体4由两组串联设置的电芯组1组成；前端板2与后端板3分别安装在电芯模组主体4的前端与后端，各电芯组1的第一、第二整体式夹板的侧连接板15与上对接板13、下对接板14连接的拐角连接处前、后侧面预埋有螺套153，前端板2与后端板3上则相应设置有尺寸匹配的第二盲孔21，第二盲孔21与螺套153配合将前端板2与后端板3分别安装于电芯模组主体4的前端与后端。

对于前端板2，其为注塑件，参考图4、图5所示，前端板2内预埋有两个第三汇流排22，分别作为前端板2的正、负极短接片，第三汇流排22上还设置了与第一汇流排17上的第一沉孔172尺寸匹配的第二沉孔221，第二沉孔221与上对接板14上的第一盲孔144以及第一汇流排17上的第一沉孔172配合，作为前端板2的正极或负极引出点，用于将第三汇流排22与设置于电芯组前端的第一汇流排17的正、负极短接，通过沉头螺栓和电芯组电气连接。同时，前端板2上还设置有螺母柱23，用于将BMS控制板固定于前端板2的外侧面上。

对于后端板3，其为注塑件，参考图6、图7所示，其内部预埋铝质的第四汇流排31，作为后端板3的正、负极短接片，第四汇流排31上还设置了与第一汇流排17上的第一沉孔172尺寸匹配的第二沉孔221，第二沉孔221与上对接板14上的第一盲孔144以及第一汇流排17上的第一沉孔172配合，作为后端板3的正极或负极引出点，用于将第四汇流排31与设置于电芯组后端的第二汇流排17的正、负极短接，通过沉头螺栓和电芯组电气连接。同时，基于注塑工艺的需要，在后端板3中部有两个网格状凹槽32，同时保证强度满足要求。

本实施例提供的电容电芯模组，与传统的叠层成组的电容电芯模组相比，采用整体式夹板，完全不同于层叠式，电芯模组尺寸更小，彻底解决层叠式模组存在的不易组装、电芯与夹板易变形、体积尺寸大等问题，提高了电芯模组整体强度，具有更好的尺寸精度，简化了组装工艺，组装效率更高，适合于中等批量电芯模组的生产。同时，前端板和后端板采用非金属材料，内置铝质的汇流排，在前端板安装后即可将电芯的正负极引出到模组外部，后端板安装后即可实现模组尾部的短接；避免使用较厚的金属材料，减轻了模组的重量。

Claims (7)

1.一种电容电芯模组，其特征在于，包括前端板、后端板、电芯模组主体，所述前端板与后端板分别安装于所述电芯模组主体前端与后端；所述电芯模组主体包括多组串联设置的电芯组；

所述电芯组包括第一整体式夹板、第二整体式夹板，以及多个电芯，所述第一整体式夹板与所述第二整体式夹板对接，各电芯串并联连接后设置于两夹板之间；

所述电芯组的前、后端设置有第一汇流排，两第一汇流排之间设置有多个第二汇流排，所述第一汇流排与所述第二汇流排连接各电芯的极耳；

所述第一整体式夹板与第二整体式夹板均设置有第一盲孔，所述第一汇流排上相应设置有尺寸匹配的第一沉孔，第一盲孔与第一沉孔配合，作为电芯组的正极或负极引出点；

所述前端板内预埋有第三汇流排，所述后端板内预埋有第四汇流排；所述第三汇流排与所述第四汇流排均相应设置有与所述第一汇流排的第一沉孔尺寸匹配的第二沉孔，所述第二沉孔与所述第一沉孔配合，用于将所述第三汇流排、第四汇流排与所述第一汇流排的正、负极短接。

2.根据权利要求1所述的电容电芯模组，其特征在于，所述第一整体式夹板与所述第二整体式夹板均包括侧连接板、以及与所述侧连接板上、下端连接的上对接板与下对接板。

3.根据权利要求2所述的电容电芯模组，其特征在于，所述第一整体式夹板的上对接板的对接面设置有第一定位销，所述第二整体式夹板的上对接板的对接面相应设置有第一定位孔，第一定位销与第一定位孔配合实现第一整体式夹板上对接板与第二整体式夹板上对接板的连接；所述第一整体式夹板的下对接板的对接面设置有第一定位孔，所述第二整体式夹板下对接板的对接面相应设置有第一定位销，第一定位孔与第一定位销配合实现第一整体式夹板下对接板与第二整体式夹板下对接板的连接。

4.根据权利要求3所述的电容电芯模组，其特征在于，所述第一整体式夹板的上对接板的上表面与所述第二整体式夹板的上对接板的上表面沿长度方向均设置有第二定位销，所述第一汇流排与所述第二汇流排上相应设置有第二定位孔，所述第二定位销与所述第二定位孔配合用于将所述第一汇流排、第二汇流排安装于所述第一整体式夹板的上对接板与所述第二整体式夹板的上对接板。

5.根据权利要求2-4任一项所述的电容电芯模组，其特征在于，所述侧连接板的内、外侧沿长度方向均设置多组长圆孔；所述侧连接板的内侧相邻两组长圆孔之间设置有容纳槽，用于容纳电芯的薄边。

6.根据权利要求2-4任一项所述的电容电芯模组，其特征在于，所述侧连接板的拐角连接处前、后侧面预埋有螺套，所述前端板与后端板相应设置有尺寸匹配的第二盲孔，所述第二盲孔与所述螺套配合用于将所述前端板与后端板分别安装于所述电芯模组主体前端与后端。

7.根据权利要求1-4任一项所述的电容电芯模组，其特征在于，所述前端板上还设置有螺母柱，用于将BMS控制板固定于所述前端板的外侧面上；所述后端板中部还设置有网格状凹槽。

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