CN110943188B - 电池模组、动力电池和电动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池模组、动力电池和电动车辆。所述电池模组包括多个电芯（5）、多个电池连接片（6）、电芯支架（4）；电芯支架（4）贴合于多个所述电芯（5）排列形成的顶面上，电芯支架（4）包括凸台主体部（41），所述凸台主体部（41）内设有用于检测所述电芯（5）的温度、电压参数的信息采集电路和用于智能化管理及维护电池模组的模组管理电路，信息采集电路与模组管理电路相连接；凸台主体部（41）两侧边延伸形成连接部（42），连接部（42）开设有多个与电芯正负极极柱一一对应的正负极柱安装孔。本发明将信息采集功能和模组管理功能集成在电芯支架上，可以简化安装工序，减少电池模组零部件，满足轻量化要求。

Description

电池模组、动力电池和电动车辆

技术领域

本发明设计锂离子动力电池技术领域，特别涉及一种电池模组、动力电池和电动车辆。

背景技术

如图1、图2所示，现有模组结构式通过多个依次排列的电芯5收容于电池箱体内，再将用于安装电池连接片的电芯支架4贴合于多个电芯依次排列形成的顶面上，再通过多个连接片6对多个电芯5进行串并联，电芯支架表面套设有绝缘保护盖3以避免使电池连接片与发生短路，再将FPC采集线束2通过螺钉9安装在电芯支架4表面，再在信号采集板表面安装BMS控制系统1，采集线束通过线束插件与控制系统连接，实现模组的组装。与采集线束2包括一条集成线束片21以及多个信号采集镍片412，多个信号采集镍片412与电池连接片6一一对应并电连接，多个信号采集镍片412将采集到的电芯的温度信号、电压信号后会传递给控制系统1，通过BMS控制系统1实现对电芯的温度、电压均衡的控制。

由以上结构可知，现有模组的设计中、电芯支架、BMS控制系统、FPC采集线束是三个独立的部件，三个部件都需要人工装配组装，需要大量的人力物力，浪费时间，而且目前的技术装配需要螺栓或者别的安装件进行装配，这样相对来说等于增加了成本，另外这个三个部件装配在模组中是需要空间的，三者装配需要大量的空间，这样整体的空间就会需要很大，导致整个模组过大，不符合轻量化的标准，目前的技术在电芯上方或者侧放并没有获得太多的散热空间，导致芯片散热空间过于狭小，有烧毁的风险或者功能下降的风险，采集信息通过接插口对进行信息反馈，这样信息会在线程中走一段时间，这样有可能造成信息的不准确以及不及时。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种电池模组，所述电池模组包括电池箱体、多个电芯、多个电池连接片、电芯支架和绝缘上盖；

所述绝缘上盖和所述电池箱体限定出用于容纳多个所述电芯的收容空间，所述多个电芯位于收容空间内；

所述电芯支架贴合于多个所述电芯排列形成的顶面上，所述电芯支架包括：

凸台主体部，所述凸台主体部内设有信息采集电路和模组管理电路，所述信息采集电路用于检测所述多个电芯的温度和电压参数，所述模组管理电路用于智能化管理及维护所述电池模组，所述信息采集电路与所述模组管理电路相连接；

所述凸台主体部两侧边延伸形成连接部；

所述连接部开设有多个与所述电芯正极柱对应的正极柱安装孔以及多个与所述电芯负极柱对应的负极柱安装孔，所述电芯的正极柱穿过所述正极柱安装孔以及负极柱穿过所述负极柱安装孔后通过多个所述连接片形成串联或并联。

进一步的，所述连接片包括与电芯正极柱连接的正极连接片、与电芯负极柱连接的负极连接片和用于将所述正极连接片和负极连接片连接起来的第一凸台，所述连接部与第一凸台相对的位置设有第二凸台；所述第一凸台与第二凸台相对应配合用于支撑所述电池连接片。

进一步的，每个极柱安装孔与所述第二凸台相对的另一侧设有第三凸台，所述第三凸台上固定有连接片卡扣。

进一步的，所述电池连接片卡扣包括卡扣本体，所述卡扣本体（4232）的一端设有与所述卡扣本体呈倾斜角连接的第一卡扣部，所述卡扣本体另一端设有近似U型的第二卡扣部，所述第一卡扣部和所述第二卡扣部分别位于所述卡扣本体所在平面的两侧，所述第二卡扣部与所述第三凸台连接。

进一步的，所述电池连接片卡扣包括卡扣平台，所述卡扣平台对称设置在所述卡扣本体的两侧，当将所述电池连接片安装在所述电芯支架时，所述第一卡扣部扣压在所述连接片的外侧，所述卡扣平台抵靠在所述连接片的内侧。

进一步的，所述电芯支架的凸台主体部设有多个采集镍片，多个所述采集镍片与多个所述连接片一一对应并电连接。

进一步的，所述电芯支架的材质为单面覆铜板；或，

所述电芯支架的凸台主体部的材质为单面覆铜板，所述连接部的材质为塑料；

所述单面覆铜板的外侧涂覆有铜箔。

进一步的，所述塑料表面镀有镍层。

进一步的，所述凸台主体部设有与外部通讯连接的插座。

进一步的，所述电芯支架为一体成型结构。

本发明的第二个目的，提供了一种动力电池，所述动力电池上述电池模组。

本发明的第二个目的，提供了一种电动车辆，所述电动车辆包括上述动力电池。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为，在本发明提供的电池模组中，所述电芯支架集成有信息采集功能和模组管理功能，与现有技术中将电芯支架、信息采集功能和模组管理功能分开设置相比，本发明所述电池模组结构零部件简单，加工制造成本低，装配效率高，装配需要的空间少，多出来的装配空间可以为电池模组提供更多的散热空间，零部件的较少可以提高电池模组的能量密度，符合轻量化的标准，且将信息采集功能和模组管理功能集成在电芯支架上，采集数据的准确性和及时性明显提高。

附图说明

附图1为现有技术中的电池模组的装配图；

附图2为现有技术中电池模组中信号连接图；

附图3为本发明提供的电池模组的立体装配图；

附图4为本发明提供的电芯支架的俯视图；

附图5为本发明提供的电芯支架的立体示意图；

附图6为本发明提供的电池模组的横截面示意图；

附图7为图6中F部分的放大图；

附图8为本发明其中一个实施例提供的电池模组组装后的俯视图；

附图9为本发明另外一个实施例提供的电池模组组装后的俯视图。

附图标记：

1、BMS控制系统，2、FPC采集线束，21、集成线束片，412、采集镍片，3、保护盖，4、电芯支架，41、凸台主体部，413、插座，42、连接部，422、第三凸台，424、第二凸台，423、连接片卡扣，4231、卡扣平台，4232、卡扣本体，42321、第一卡扣部，42322、第二卡扣部，4211、正极柱安装孔，4212、负极柱安装孔，5、电芯，6、连接片，61、正极连接片，62、负极连接片，63、第一凸台，7、绝缘上盖，8、螺钉，9、FPC插接插头。

具体实施方式

需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

本发明提供了一种电池模组，所述电池模组包括电池箱体（图中未画出），多个电芯5，多个电池连接片6，电芯支架4和绝缘上盖7；所述绝缘上盖7和所述电池箱体限定出用于容纳多个所述电芯5的收容空间，所述多个电芯5位于收容空间内；所述电芯支架4贴合与多个所述电芯排列形成的顶面上，所述电芯支架4包括凸台主体部41，所述凸台主体部41内设有信息采集电路和模组管理电路，所述信息采集电路用于检测所述多个电芯5的温度和电压参数，所述模组管理电路用于智能化管理及维护所述电池模组，所述信息采集电路与所述模组管理电路相连接；所述凸台主体部41两侧边延伸形成连接部42，所述连接部42开设有多个与电芯5正负极极柱一一对应的正极柱安装孔4211和负极柱安装孔4212，所述电芯5穿过所述正极柱安装孔4211和负极柱安装孔4212后通过多个所述连接片6形成串联或并联。

需要说明的是，绝缘上盖7的材质优选为塑料，当然，绝缘上盖7的材料也可为其他可塑造成型的材料，本实施例中，绝缘上盖7的材料选择并不仅限于塑料。

所述正极柱安装孔4211和所述负极柱安装孔4212的形状，本申请不作限定，可以为方形也可以为圆形，优选的，所述在安装孔的形状与极柱的形成向适配，也就是说具体可根据不同的电芯形状而做选择，以便能更好的安装正负极柱，同时又不会实现材料的浪费。

连接片6与电芯5的正负极柱的之间的连接方式优选焊接，其中，焊接可采用激光焊和电芯焊接。

现有技术中电芯支架的功能比较单一，主要用于安装采集线束以及电池连接片的作用，而根据本发明提供的电芯支架，集成有采集电路和模组管理电路，可以实现电芯支架的多功能化，即电芯支架既起到支撑安装连接片的作用，同时还具有信息采集的功能以及信息处理的功能，所述信息采集电路与模组管理电路相连接，以便于信息采集电路将采集到的温度和电压信号传递给所述模组管理电路，模组管理电路根据收到的温度信号或电压信号及时做出动作指令。在此，温度和电压信号是通过电路来实现传递，与现有技术中温度和电压信号通过线束传递的相比，不仅省却了复杂的采集线束，同时还可以提高信号传递的准确以及及时性。

根据本发明提供的电池连接片6，包括与电芯正极柱连接的正极连接片61、与电芯负极柱连接的负极连接片62和用于将所述正极连接片61和所负极连接片62连接起来的第一凸台63，所述连接部42与第一凸台63相对的位置设有第二凸台424；所述第一凸台63与第二凸台424相对应配合用于支撑所述电池连接片6。通过第一凸台和第二凸台的配合，能够实现对电池连接片的限位。防止电池在震动工况的条件下发生横向的移动。

根据本发明提供的电池模组，每个正极柱安装孔4211或负极柱安装孔4212与第二凸台424相对的一侧设有第三凸台422，所述第三凸台422固定有连接片卡扣423，所述连接片卡扣423用于电池连接片6卡合在电芯支架4上，以限制电池在震动等工况的条件下发生竖向的移动，所述第三凸台422用于安装所述连接片卡扣423。

所述连接片卡扣423材料可以为塑料也可以为金属，优选为金属，金属材料因韧性好和强度高，不易磨损失效。

具体的，所述连接片卡扣423包括卡扣本体4232，所述卡扣本体4232的一端设有与所述卡扣本体呈倾斜角连接的第一卡扣部42321，所述卡扣本体4232的另一端设有近似U型的第二卡扣部42322，所述第一卡扣部42321和所述第二卡扣部42322分别位于所述卡扣本体4232所在平面的两侧，所述第二卡扣部42322与所述第三凸台422连接。

所述卡扣本体4232、第一卡扣部42321和第二卡扣部42322均采用金属材料一体成型，一体成型的连接片卡扣423有利于增强所述连接片6的装配的强度。所述第一卡扣部位42321为弹性的，当对连接片6进形拆卸或者装配时，通过第一卡扣部42321的弹性变形，连接片6极易从所述电芯支架4上拆卸或者装配与所述电芯支架4上。所述第一卡扣部42321和第二卡扣部42322位于所述卡扣本体4232所在平面的两侧可以通过两者之间力的平衡来增加来更好的实现连接片卡扣423的卡扣功能。

进一步的，如图6、图7，所述连接片卡扣423包括卡扣平台4231，所述卡扣平台4231对称设置在所述卡扣本体4232的另外两端，当将所述电池连接片6安装在所述电芯支架4上时，所述第一卡扣部42321扣压在所述连接片6的外侧，所述卡扣平台4231抵靠在所述连接片6的内侧。

需要指出的是，所述连接片6的“内侧”是指临近电芯的一侧，所述连接片6的“外侧”是指远离电芯的另一侧。所述卡扣平台4231与第一卡扣部42321配合可将连接片更好的卡合在卡扣平台4231与第一卡扣部42321之间，所述卡扣平台4231对称分布在第一卡扣部42321的两侧便于连接片卡扣423与连接片6卡持后受力更加均匀。所述卡扣平台4231为弹性的，可以协同第一卡扣部42321的弹性变形以便于连接片6更加简单以及方便的安装。

根据本发明提供的电池模组，如图3、4、5和9所示，所述电芯支架4的凸台主体部41设有多个信号采集镍片412，多个所述信号采集镍片412与多个所述连接片6一一对应并电性连接。采集镍片用于采集多个电芯的温度和电压参数，将采集到的信号通过信息采集电路传给模组管理电路。

根据本发明提供的电池模组，所述电芯支架（4）的材质为单面覆铜板；或，所述电芯支架（4）的凸台主体部（41）的材质为单面覆铜板，所述连接部（42）的材质为塑料；所述单面覆铜板的外侧涂覆有铜箔。根据本发明提供的电池模组，所述电芯支架4至少凸台主体部41的材质为单面覆铜板，，也就是凸台主体部41的材质限定采用单面覆铜板，连接部42的材质是否采用单面覆铜板，本申请不作限定，凸台主体部采用单面覆铜板用于蚀刻信息采集电路和模组管理电路。

在本申请中，连接部42的材料可以与凸台主体部41的材质一样也可以不一样，当连接部42的材质不一样时可以采用塑料，本申请不作限定。

在本申请的一个实施例中，连接部42的材质优选为单面覆铜板，凸台主体部41和连接部42的材料一样，可以简化成型工艺，另外连接部42的材料为覆铜板，无需另外设置采集镍片412，（如图8），电芯支架4的连接部42可以直接采集电芯5的温度和电压信号。

在本申请的另外一个实施例中，连接部42的材质为塑料，可以减轻电芯支架4的重量以及降低成本，此时，需要另外设置采集镍片412用于采集电芯5的温度和电压信号；进一步的，当连接部42的材质为塑料时，可以在其表面镀上镍，由此无需另外设置采集镍片412。

由以上得知，当电芯支架4集成有信息采集电路时，电芯支架4本身可以直接用来采集电芯5的电压或温度信号，而无需另外设置采集镍片。

需要指出的是，所述单面覆铜板的“外侧”是指远离电芯的一面。覆铜板为将补强材料浸以树脂，一面或两面覆以铜箔，经热压而成的一种板状材料。本申请中中覆铜板内侧无需覆铜，以避免电芯支架4的内侧与连接片6接触后会发生短路。优选的，覆铜板选自金属基覆铜板、FR4、FR1、CEM1和CEM3中的一种。

以木浆纤维纸或棉浆纤维纸作芯材增强材料，以玻璃纤维布作表层增强材料，两者都浸以阻燃环氧树脂制成的覆铜板，称为CEM-1。以玻璃纤维纸作为芯材增强材料，以玻璃纤维布作表层增强材料，都浸以阻燃环氧树脂，制成的覆铜板，称为CEM-3。FR-4是玻璃纤维含浸环氧树脂压合而成的，FR-1是牛皮纸含浸酚醛树脂压合而成的。

所述电芯支架4连接部42的材质和凸台主体部41的材质可以一样也可以不一样，优选相同具体的，连接部的材质可以为单面覆铜板，也可以为塑料的，当连接部42的材质为单面覆铜板时，可以直接省掉采集镍片412；当连接部的材质为塑料时，具体的，可以为PPO塑料，可以降低生产成本。

进一步的，所述凸台主体部41设有与外部通讯连接的插座413。

根据本发明提供的电池模组，所述电芯支架4为一体成型。当电芯支架4整个材质为单面覆铜板具体的，所述电芯支架4的成型工艺为：

当整个电芯支架4的材质为覆铜板时，可以在覆铜板选定区域先制作PCB板，用于后期电芯支架4的凸台主体部41的制作，然后将覆铜板进行机加工，制作出电芯支架4的连接部42，由此整个电芯支架4的框架结构就完成，后续在PCB板上焊接元器件即可完成所述的电芯支架，PCB板的制作工艺为本领域技术人员所公知，在此不再赘述；也可以先将覆铜板加工成包括凸台主体部41和连接42的框架结构，然后在凸台主体部41制作PCB板。

当连接部42的材质为塑料时，凸台主体部41的材质为单面覆铜板，也可以先将塑料和覆铜板的芯材放入模具中一体注塑成型，得到电芯支架4的框架结构，然后在凸台主体部的单面覆上铜箔，制作PCB板。进一步的，可以在塑料表面镀上镍层。

和现有技术的电池模组（如图1-图2）相比，从装配上来看，本发明提供的电池模组（如图2-图9），先将多个电芯5安装在电池箱体内，再在多个电芯5排列形成的顶面上安装电芯支架4，然后盖上绝缘上盖7即可完成组装，相比图1-图2的电池模组，明显少了FPC采集线束2、保护上盖以及BMS控制系统1的安装，安装工序大大简化，装配效率明显提高；保护上盖、BMS控制系统1、FPC采集线束2和电芯支架4装配需要螺栓和接插口，造价成本高，本申请不需要螺栓以及FPC的接插口去连接，节约成本；保护上盖、BMS控制系统1、FPC采集线束2和电芯支架4装配需要大量的空间，而本申请明显减少了装空间，电芯5和绝缘上盖7之间可以预留出更多的空间用于电芯5的散热，另外现有技术的模组中，采集镍片412将采集到的电压、温度信号通过集成线束片21，FPC插接插头9后传给BMS控制系统，数据采集的路径较长，且FPC线束与BMS控制系统之间是通过FPC插接插头9进行信号传递的，采集的数据稳定性受外部影响较大，而在本发明提供的电池模组中，信号采集电路和模组管理电路之间的信号传递是直接通过电路传递的，采集数据的准确性以及及时性会高很多。

本发明的第二目的提供了一种动力电池，包括上述提供的电池模组。所述动力电池具有重量轻、能量密度高，结构简单、成本低等优点。

本发明的第三个目的提供了一种电动车辆，包括上述提供的动力电池。

以上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 (11)

1.一种电池模组，其特征在于，包括，电池箱体、多个电芯(5)、多个电池连接片(6)、电芯支架(4)和绝缘上盖(7)；

所述绝缘上盖(7)和所述电池箱体限定出用于容纳多个所述电芯(5)的收容空间，所述多个电芯(5)位于收容空间内；

所述电芯支架(4)贴合于多个所述电芯(5)排列形成的顶面上，所述电芯支架(4)包括：

所述电芯支架(4)的凸台主体部(41)的材质为单面覆铜板；所述凸台主体部(41)的单面覆铜板用于蚀刻信息采集电路和模组管理电路；

凸台主体部(41)，所述凸台主体部(41)内设有信息采集电路和模组管理电路，所述信息采集电路用于检测所述多个电芯的温度和电压参数，所述模组管理电路用于智能化管理及维护所述电池模组，所述信息采集电路与所述模组管理电路相连接；

所述凸台主体部(41)两侧边延伸形成连接部(42)；

所述连接部(42)开设有多个与所述电芯(5)正极柱对应的正极柱安装孔(4211)以及多个与所述电芯(5)负极柱对应的负极柱安装孔(4212)，所述电芯(5)的正极柱穿过所述正极柱安装孔(4211)以及负极柱穿过所述负极柱安装孔(4212)后通过多个所述电池连接片(6)形成串联或并联；

所述电池 连接片(6)包括与电芯正极柱连接的正极连接片(61)、与电芯负极柱连接的负极连接片(62)和用于将所述正极连接片(61)和负极连接片(62)连接起来的第一凸台(63)，所述连接部(42)与第一凸台(63)相对的位置设有第二凸台(424)；所述第一凸台(63)与第二凸台(424)相对应配合用于支撑所述电池连接片(6)。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，每个极柱安装孔与所述第二凸台(424)相对的另一侧设有第三凸台(422)，所述第三凸台(422)上固定有连接片卡扣(423)。

3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述电池连接片卡扣(423)包括卡扣本体(4232)，所述卡扣本体(4232)的一端设有与所述卡扣本体(4232)呈倾斜角连接的第一卡扣部(42321)，所述卡扣本体(4232)另一端设有近似U型的第二卡扣部(42322)，所述第一卡扣部(42321)和所述第二卡扣部(42322) 分别位于所述卡扣本体(4232)所在平面的两侧，所述第二卡扣部(42322)与所述第三凸台(422)连接。

4.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，所述电池连接片卡扣(423)包括卡扣平台(4231)，所述卡扣平台(4231)对称设置在所述卡扣本体(4232)的两侧，当将所述电池连接片(6)安装在所述电芯支架(4)时，所述第一卡扣部(42321)扣压在所述电池连接片(6)的外侧，所述卡扣平台(4231)抵靠在所述电池连接片(6)的内侧。

5.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电芯支架(4)的凸台主体部(41)设有多个采集镍片(412)，多个所述采集镍片(412)与多个所述电池连接片(6)一一对应并电连接。

6.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电芯支架(4)的材质为单面覆铜板；所述连接部(42)的材质为塑料；

所述单面覆铜板的外侧涂覆有铜箔。

7.根据权利要求6所述的电池模组，所述塑料表面镀有镍层。

8.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述凸台主体部(41)设有与外部通讯连接的插座(413)。

9.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电芯支架(4)为一体成型结构。

10.一种动力电池，其特征在于，所述动力电池包括权利要求1-9任一项所述的电池模组。

11.一种电动车辆，其特征在于，所述电动车辆包括权利要求10所述的动力电池。

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