CN110854334A - 一种电动车电池模组及用于电池模组的汇流排 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动车电池模组及用于电池模组的汇流排,涉及电动车的电池技术领域，本发明的技术方案电池框体、电芯、隔板、上盖，电芯放置在电池框体内，电芯正极上方设有汇流排，所述电池框体包括上支架、下支架，多个电芯排布在上下支架之间，上支架和下支架的四角位置分别设有支撑板，支撑板中设有上下贯穿的固定孔，通过固定孔内的紧固件将整个电池模组固定在电池包外壳，支撑板的两侧边向外延伸，延伸部位设有加强筋。本发明所述的一种电动车电池模组及用于电池模组的汇流排，电池模组通过上下支架及各结构组件的合理配合，结构紧凑，在满足电气安全、使用方便的同时，实现相同的电池模组外形尺寸下，电芯排布最多，满足高电量的需求。

Description

一种电动车电池模组及用于电池模组的汇流排

技术领域

本发明涉及电动车的电池技术领域，尤其是一种电动车电池模组及用于电池模组的汇流排。

背景技术

随着全球环保意识的增强，为了响应节能减碳的环保政策，电动车逐渐受到大家的青睐，其无污染且符合环保需求、安全、快速，使得电动车使用越来越广泛。

电动车电池作为电动车的主要动力来源，电动车电池的好坏直接影响到电动车的使用性能。其中模组的强度与固定、模组的能量密度、热管理、汇流排汇流处理关系到整个电池包的使用性能；

圆柱电芯模组现在形形色色，为设计者设计模组增加难度，截止目前暂无使用圆柱电芯模组替代方形电芯VDA模组的方案；也不方便圆柱电芯的标准化设计，导致电池包降低成本增加难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动车电池模组及用于电池模组的汇流排，该模组采用圆柱形电芯通过对支架、支撑板、汇流排的结构进行改进，实现在相同外形尺寸的情况下，提高电量、保证结构电气安全、方便电压采样和汇流排汇流可靠的电池模组，该模组可替代方形电芯VDA模组，作为标准模组使用。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种电动车电池模组，所述电池模组包括电池框体、电芯、隔板、上盖，电芯放置在电池框体内、电芯正极上方设有汇流排，其特征在于：所述电池框体包括上支架、下支架，多个电芯排布在上下支架之间，上支架和下支架的四角位置分别设有支撑板，支撑板中设有上下贯穿的固定孔，通过固定孔内的紧固件将整个电池模组固定在电池包外壳上，支撑板的两侧边向外延伸，延伸部位设有加强筋，所述上支架、下支架的内侧圆柱面预涂有固化胶水，电芯通过胶水固化固定在上下支架之间；上支架的上表面指定位置预涂固化胶水，汇流排通过胶水粘结固定在上支架的上表面，电芯的正负极与汇流排之间通过铝丝焊接实现电连接；隔板通过预涂胶水固定在上支架上，上盖通过卡扣固定在隔板上；下支架的底部设有导热板，导热板与下支架之间设填充有导热胶。

对上述技术方案的改进：所述下支架呈镂空的网格状板体，上支架、下支架的相对面分别设有电芯安装孔，电芯正极端插入上支架安装孔中，电芯负极端插入下支架安装孔中。

对上述技术方案的进一步改进：所述上下支架的安装孔预涂有胶水，电芯与上下支架通过安装孔里的胶水固定成为一体。

对上述技术方案的再进一步改进：所述上、下支架与支撑板接触位置分别设有凹槽，支撑板的端部插入凹槽中固定。

对上述技术方案的更进一步改进：所述上支架、下支架的凹槽中预涂有胶水，支撑板的端部插入凹槽后固化粘结固定。

对上述技术方案的更进一步改进：所述上支架的上表面边沿处设有凹槽，该凹槽与隔板上的凸台对插在一起，通过胶水上支架和隔板固化连接。

对上述技术方案的更进一步改进：所述上支架、下支架上分别设有多个通孔，上支架和下支架的通孔相互对应位置设置，导热胶水通过通孔从上往下注入下支架与导热板之间的间隙。

对上述技术方案的更进一步改进：所述汇流排包括排体，一组汇流排包含多个排体，汇流排位于上支架表面，通过胶水或者螺钉进行固定在上支架上；每个排体下面覆盖它所需要连接的每个电芯，这样每串电芯与两个汇流排相邻，一个汇流排通过铝丝焊接全部连接在该串所有电芯的正极，另一个汇流排通过铝丝焊接全部连接在该串所有电芯的负极，把该串电芯串接在模组中。

对上述技术方案的更进一步改进：所述排体的电压采集方式，方式1：靠近模组侧面边缘处向上折弯的凸台，该凸台穿过上支架上设置的隔板与PCB板相接近，通过铝丝焊接将汇流排的电压采集到PCB板；方式2：增加FPC或者采集线路板一边连接汇流排，另一边连接PCB板。

对上述技术方案的更进一步改进：所述FPC或者采集线路板采集电压设计汇流排的思路：汇流排的汇流确保电芯在充放电时每个电压均衡和汇流排的电压便于采集。

有益效果：

本发明所述的一种电动车电池模组及用于电池模组的汇流排，具有以下优点：

1、支撑板在模组的四角位置，为模组定位和固定部件，支撑板中贯穿上下的孔径为螺钉固定孔，固定整个模组；支撑板与支架通过预涂UV胶水固化粘结固定；支撑板两处延伸部分为薄片状，固定在模组的四周边缘处，这种支撑板结构可以最大限度的放置更多的电芯；

2、支撑板结构，支撑板两边延伸出来的部分具有加强筋结构，增加支撑板延伸部分的强度；

3、隔板通过胶水固化固定在上支架上；

4、导热铝板设置在下支架的底部，两者之间填充导热胶，通过导热胶把电芯产生的热量传导到导热铝板上，然后再通过电池包中的液冷水路把热量带走；下支架的上下层网状结构设计既可以让导热胶充分接触圆柱电芯（3）表面，又可以确保下支架对圆柱电芯的支撑固定作用；

5、导热胶水灌入方式：上支架和下支架对应位置具有多个贯穿自身的孔径，打胶针管从上往下穿过孔径到模组底部进行灌装导热胶水，胶水本身固有的流动性对模组底部进行灌胶，然后固化；灌胶方式的优势：该灌胶方式确保胶水固化过程中胶水收缩位置在胶水上表面，确保了模组底部灌胶固化后底面胶水表面平整，解决了从模组底部灌胶固化后底面胶水表面不平整、热量传导到外部接触不均衡的问题；

6、电压采集方式：方式1：铝汇流排的结构设计；方式2：FPC设计或采集线路板+铝丝焊接工艺，实现电压采集。

7、模组汇流排和电压采集设计思路；设计主要考虑点：汇流排的汇流确保电芯在充放电时每个电压均衡和汇流排的电压便于采集；

8、具备以上所述保护内容的模组可以根据需要设计不同长宽高尺寸、不同串并联、不同电压采集、多个模组固定点位（三种支撑板的孔位）；当模组长度和宽度尺寸分别为355mm和151.5mm，高度不大于108mm时，可以替代方形电芯VDA模组使用。

综上所述，本发明所述的一种电动车电池模组及用于电池模组的汇流排，电池模组通过上下支架及各结构组件的合理配合，结构紧凑，在满足电气安全、使用方便的同时，可以实现相同的电池模组外形尺寸下，电芯排布最多，满足高电量的需求，并且通过增加采集板或者FPC采集电压的汇流排使其具有电压采样和汇流排汇流可靠的电池模组，便于后期的模组设计，且可替代方形电芯VDA模组，作为标准模组使用。

所述汇汇流排包含多个排体，汇流排位于上支架表面，通过胶水或者螺钉进行固定在上支架上；每个排体下面覆盖它所需要连接的每个电芯，这样每串电芯与两个汇流排相邻，一个汇流排通过铝丝焊接全部连接在该串所有电芯的正极，另一个汇流排通过铝丝焊接全部连接在该串所有电芯的负极，把该串电芯串接在模组中；汇流排的设计思路可以确保电芯在充放电时每个电压均衡和汇流排的电压便于采集。

附图说明

图1为上支架、下支架和电芯固化为一体的结构示意图。

图2为上支架、下支架与支撑板固化连接的结构示意图。

图3为下支架与电芯固化连接结构示意图。

图4为隔板与上支架的粘结的结构示意图。

图5为上支架与隔板的粘结的局部放大图。

图6为上支架与隔板的粘结效果图。

图7为模组底面的结构示意图。

图8为下支架的结构示意图。

图9为汇流排电压采集方式1的结构示意图

图10为汇流排电压采集方式2的结构示意图。

图11为汇流排设计排布图（箭头方向为模组内部电流流向方向）。

图12为汇流排电流流向图。

图13为汇流排与辅助汇流排焊接为一体的结构示意图。

图14为铝汇流排与辅助汇流排焊接位置示意图。

图15为增加长度后的电池模组结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1-8所示上支架（8）和下支架（2）之间排布多个圆柱电芯（3），三者之间通过上支架（8）和下支架（2）中的圆孔槽侧壁或者底部预涂的VU胶水固化粘结固定，使圆柱电芯（3）与上支架（8）、下支架（2）成为一体；

支撑板1（1）和支撑板2（4）在模组的四角位置，为模组定位和固定部件，支撑板中贯穿上下的孔径为螺钉固定孔，固定整个模组；上支架（8）和下支架（2）在与支撑板1（1）和支撑板2（4）接触位置有凹槽，支撑板1（1）和支撑板2（4）的端部可以插入到凹槽中，与上支架（8）和下支架（2）通过在凹槽中预涂UV胶水固化粘结固定；

该模组固定理念：1）用螺丝固定支撑板，支撑板与支架固化为一体，支架又与圆柱电芯（3）固化为一体，这样就可以把包含圆柱电芯（3）、上支架（8）、下支架（2）和铝汇流排（9）等部件的模组进行固定；2）支撑板两处延伸部分为薄片状，固定在模组的四周边缘处，这种支撑板结构可以最大限度的放置更多的电芯；

支撑板结构，支撑板两边延伸出来的部分具有加强筋结构，增加支撑板延伸部分的强度；

铝汇流排（9）通过预涂在上支架（8）上的胶水固化粘结固定，圆柱电芯（3）的正负极和铝汇流排（9）通过焊接铝丝进行电连接；

隔板（7）设计有凸台特整体与上支架（8）上表面有凹槽特整体对应，通过胶水固化进行两者的固定；

上盖（6）和防护盖（5）通过卡扣分别固定在上支架（8）和上盖（6）上；

导热铝板（11）在下支架（2）底部，两者之间填充导热胶，通过导热胶把电芯产生的热量传导到导热铝板（11）上，然后再通过电池包中的液冷水路把热量带走；下支架（2）的上下层网状结构设计既可以让导热胶充分接触圆柱电芯（3）表面，又可以确保下支架（2）对圆柱电芯（3）的支撑固定作用；

导热胶水灌入方式：上支架（8）和下支架（2）对应位置具有多个贯穿自身的孔径，打胶针管从上往下穿过孔径到模组底部进行灌装导热胶水，胶水本身固有的流动性对模组底部进行灌胶，然后固化；

优势：该灌胶方式确保胶水固化过程中胶水收缩位置在胶水上表面，确保了模组底部灌胶固化后底面胶水表面平整，解决了从模组底部灌胶固化后底面胶水表面不平整、热量传导到外部接触不均衡的问题；

如图9-10电压采集方式：

电压采集方式1：如图9所示汇流排（9）的结构设计+铝丝焊接工艺：汇流排（9）靠近模组边缘处向上折弯起一个”Z”字形凸台，该凸台穿过隔板（7）靠近PCB板，采用铝丝焊接工艺把汇流排的电压采集到PCB板；本方式是用于串数较少的模组；

电压采集方式2：如图10所示汇流排（9）结构设计+FPC（12）设计/采集线路板+铝丝焊接工艺：汇流排（9）设计为每个汇流排末端都紧邻一个黏贴FPC/采集线路板的空白区域。

FPC/采集线路板另一端连接到隔板（7）上方，紧邻PCB板，用铝丝焊接工艺分别把汇流排与FPC/采集线路板、FPC/采集线路板与PCB板进行连接，实现电压采集到的PCB板，本方式是用于串数较多的模组。

如图11-15所示为模组汇流排和电压采集设计思路：

设计主要考虑点：汇流排的汇流确保电芯在充放电时每串电压均衡和便于采集汇流排的电压，；具体设计思路如下：

1）汇流排的数量不多时，采用电压采集方式1“铝汇流排（9）的结构设计+铝丝焊接工艺”方式采集电压，单串电芯排布为近似矩形，并在垂直于模组长度方向上贯穿整个模组，电芯靠近模组的两侧边；

2）汇流排的数量较多时，采用电压采集方式2“汇流排（9）结构设计+FPC（12）设计/采集线路板+铝丝焊接工艺”方式采集电压，以下是设计方法：

a、确定FPC/采集线路板放置靠近模组长度方向哪一侧；b、确定在靠近选定这一侧沿长度方向的第二列电芯数量（X代表），确定模组的串数（Y代表，汇流排的数量为Y+1），靠近模组两端的两串电芯排布延伸到FPC/采集线路板放置位置的电芯数量分别为Z和W；c：则Z的数值为（((X-1)-Y)/2+1）的值去掉小数部分后的整数值，W=(X-1)-Y-（Z-1）+1；该设计方案使每串都有一颗电芯靠近FPC/采集线路板，这样可以确保每个汇流排用FPC/采集线路板都可以采集到的电压；

例如图11所示：经过图片观察后得知：X=41，Y=25，计算方法（((X-1)-Y)/2+1）=8.5，则Z=8，W=(X-1)-Y-（Z-1）+1=9；

优势：a、方便采集具有多个汇流排的电压；b、该设计方案使每串电芯拉开，每串具有弯折的一长串电芯并附带很短的第二排或第三排电芯，这样做到每两串电芯接触面积最大化，可以确保电流流过汇流排的截面积增大和电流流过的路线大幅减少，可以使模组内部电阻减少，也可以降低汇流排的厚度，降低成本和重量；见图12，该图也可视为铝丝焊接线路图；

3）模组宽度不大，靠近模组两端的两串的每一颗电芯和两端汇流输出点距离不远，无需做特殊处理；

4）模组宽度偏大或模组两端的两串电芯排布是”L”形状时，增加辅助汇流排（13）过流，辅助汇流排（13）在上支架（8）下方通过多个突起穿过上支架（8）与铝汇流排（9）用激光或者其他焊接方式进行焊接为一体，实现模组两端两串的每个电芯在充放电时电压均衡；

如图15所示具备以上所述保护内容的模组可以根据需要设计不同长宽高尺寸、不同串并联、不同电压采集、多个模组固定点位（三种支撑板的孔位），该特性是明显优于方形电芯VDA模组，均应包含在本发明的保护范围之内；

其中多个模组固定点位说明：模组长度方向中间位置增加1个以上的加强支撑板（14），该设计方案是为了模组的固定可靠，适用于长度偏长的模组。

当模组长度和宽度尺寸分别为355mm和151.5mm，高度不大于108mm时，可以替代方形电芯VDA模组使用。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动车电池模组，所述电池模组包括电池框体、电芯、隔板、上盖，电芯放置在电池框体内、电芯正极上方设有汇流排，其特征在于：所述电池框体包括上支架、下支架，多个电芯排布在上下支架之间，上支架和下支架的四角位置分别设有支撑板，支撑板中设有上下贯穿的固定孔，通过固定孔内的紧固件将整个电池模组固定在电池包外壳，支撑板的两侧边向外延伸，延伸部位设有加强筋，所述上支架、下支架的内侧圆柱面预涂有固化胶水，电芯通过胶水固化固定在上下支架之间；上支架的上表面指定位置预涂固化胶水，汇流排通过胶水粘结固定在上支架的上表面，电芯的正负极与汇流排之间通过铝丝焊接实现电连接，隔板通过预涂胶水固定在上支架上，上盖通过卡扣固定在上隔板上；下支架的底部设有导热板，导热板与下支架之间设填充有导热胶。

2.根据权利要求1所述一种电动车电池模组，其特征在于：所述下支架呈镂空的网格状板体，上支架、下支架的相对面分别设有电芯安装孔，电芯正极端插入上支架安装孔中，电芯负极端插入下支架安装孔中。

3.根据权利要求1或2所述的一种电动车电池模组，其特征在于：所述上下支架的底部预涂有胶水，电芯与上下支架通过安装孔里的胶水固定成为一体。

4.根据权利要求1或2所述的一种电动车电池模组，其特征在于：所述上下支架与支撑板接触位置分别设有凹槽，支撑板的端部插入上下支架凹槽中固定。

5.根据权利要求4所述的一种电动车电池模组，其特征在于：所述上支架、下支架的凹槽中预涂有胶水，支撑板的端部插入上下支架凹槽后固化粘结固定。

6.根据权利要求1或2所述的一种电动车电池模组，其特征在于：所述上支架的上表面边缘四周设有凹槽，该凹槽与隔板上的凸台对插在一起，通过胶水上支架和隔板固化连接,凹槽上插接有隔板，隔板的底部通过胶水与凹槽固化连接。

7.根据权利要求1或2所述的一种电动车电池模组，其特征在于：所述上支架、下支架上分别设有多个通孔，上支架和下支架的通孔相互对应位置设置，导热胶水通过通孔从上往下注入下支架与导热板之间的间隙。

8.一种用于电动车电池模组的汇流排，其特征在于：所述汇流排包括多个排体，汇流排的每个排体下面覆盖所要连接的电芯，每串电芯与两个汇流排相邻，一个汇流排通过铝丝焊接全部连接在该串所有电芯的正极，另一个汇流排通过铝丝焊接全部连接在该串所有电芯的负极，把该串电芯串接在模组中。

9.根据权利要求8所述的一种用于电动车电池模组的汇流排，其特征在于：所述排体的靠近模组侧面边缘处向上折弯的凸台，该凸台穿过上支架上方的隔板与PCB板相接近，通过铝丝焊接将汇流排的电压采集到PCB板。

10.根据权利要求8所述的一种用于电动车电池模组的汇流排，其特征在于：所述排体的靠近模组侧面边缘处有FPC或采集板，通过铝丝焊接将汇流排的电压采集到FPC或采集板，FPC或采集板另一端穿过隔板靠近PCB板，通过铝丝焊接再把FPC或采集板采集的电压连接到PCB板上。

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