CN111326692A - 软包电池模组结构及其装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池领域，公开了一种软包电池模组结构，包括电芯组件，还包括位于电芯组件底部的导热底板、位于电芯组件上部的模组上盖以及位于电芯组件两端的输出侧极耳固定板和从控侧极耳固定板，模组上盖与导热底板围合后包裹住电芯组件的前后上下四个面，输出侧极耳固定板通过布置在朝向电芯组件一面的上下两排第一挂钩固定在电芯组件上，从控侧极耳固定板通过布置在朝向电芯组件一面的上下两排第一挂钩固定在电芯组件上。本发明还公开了一种软包电池模组结构的装配方法。本发明软包电池模组结构及其装配方法，各部件之间通过卡扣相互固定，稳定性高且装配方便，同时能够快速将热量传递出去，防止内部过热。

Description

软包电池模组结构及其装配方法
技术领域
本发明涉及电池领域，具体涉及一种软包电池模组结构及其装配方法。
背景技术
最近几年，为了减少石油进口量，缓解我国的经济压力，保护美丽的“地球村”，推动可持续发展，国家大力推动电动车产业发展，新能源汽车在整车行业中的占比也越来越高。但同时电池的能量密度不高、成组效率低以及电池热失控等因素，都是影响新能源汽车推广的主要障碍。
为了满足汽车行驶所需要的电压和功率，一般锂电池模块均有多个小容量的单体电池通过串并联的方式组合成大容量的电池组和电池模块。目前传统的串并联为采用锡焊、超声、点焊、铆接以及激光等方式连接起来。
目前在新能源行业中，现有的软包动力电池模组大都采用结构胶将电芯与电芯、电芯与框体等进行粘接固定，然后将端板金属件与侧边金属件进行焊接固定。此设计方案中，电芯与电芯之间可能存在错位，结构不稳等问题。
据统计，2018年以来，新能源汽车自燃或爆炸问题已发生近50起，召回比例超13％。其重要原因是为了满足更长的续航里程，需要在有限的空间内放置更多的电芯，所以需要不断的压缩电池模组的空间。但是由于电芯在经历多次充放电循环后，会发生膨胀，由于没有足够的膨胀空间，电芯受到的压力不断增大，一方面影响电池的循环寿命，另一方面存在安全隐患。
且由于锂电池电芯存在电阻，在行车或充电过程中，电池就会产生热量，锂电池内部高温，如果热量不能及时传递出去，长时间运行电池可能发生热失控，产生自燃。
另外，由于模组内部结构不稳，导致电芯在内部跳动，长时间的磨损导致铝塑复合膜破损漏液，发生短路，产生自燃等风险。在充放电过程中，电池会产生热量，锂电池内部高温，如果热量不能及时传递出去，长时间运行电池可能发生热失控等安全事故。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种软包电池模组结构及其装配方法，各部件之间通过卡扣相互固定，稳定性高且装配方便，同时能够快速将热量传递出去，防止内部过热。
为实现上述目的，本发明所设计的软包电池模组结构，包括电芯组件，还包括位于所述电芯组件底部的导热底板、位于所述电芯组件上部的模组上盖以及位于所述电芯组件两端的输出侧极耳固定板和从控侧极耳固定板，所述模组上盖与导热底板围合后包裹住所述电芯组件的前后上下四个面，所述输出侧极耳固定板通过布置在朝向所述电芯组件一面的上下两排第一挂钩固定在所述电芯组件上，所述从控侧极耳固定板通过布置在朝向所述电芯组件一面的上下两排第一挂钩固定在所述电芯组件上。
优选地，所述电芯组件包括若干组电芯组合框，所述电芯组合框包括一对单芯组合框，所述单芯组合框包括电芯框体及分别位于所述电芯框体两面的铝板和电芯，所述单芯组合框通过所述电芯框体上的凸凹结构平叠组合成所述电芯组合框。
优选地，所述输出侧极耳固定板朝外一面上部左右两侧均设有与输出侧保护盖板上第二挂钩配合的输出侧保护盖板挂钩槽，所述从控侧极耳固定板朝外一面上部左右两侧均设有与从控侧保护盖板上第二挂钩配合的从控侧保护盖板挂钩槽，所述输出侧保护盖板和从控侧保护盖板均与所述导热底板通过卡扣固定。
优选地，所述输出侧极耳固定板朝外一面的底部设有固定采样转接板的采样转接板固定槽，所述电芯组件上的极耳与所述采样转接板上的镍片焊接，形成串联通路且可采集信号。
优选地，所述输出侧极耳固定板与所述电芯组件装配后，所述输出侧极耳固定板朝向所述电芯组件一面的左右两侧与所述电芯组件之间均形成竖向的导向槽，所述从控侧极耳固定板与所述电芯组件装配后，所述从控侧极耳固定板朝向所述电芯组件一面的左右两侧与所述电芯组件之间均形成竖向的导向槽，所述输出侧保护盖板和从控侧保护盖板上均设有与所述导向槽配合的导向限位柱。
优选地，所述输出侧保护盖板和从控侧保护盖板的外侧分别设有输出侧端板和从控侧端板，所述模组上盖与所述输出侧端板及从控侧端板通过激光穿透焊固定，所述模组上盖与所述输出侧极耳固定板及从控侧极耳固定板之间通过自攻螺丝固定。
优选地，所述从控侧保护盖板内插有从控模块，所述从控模块通过第三挂钩固定在所述从控侧保护盖板内，所述从控模块通过自攻螺丝锁紧在所述从控侧极耳固定板上。
一种软包电池模组结构的装配方法，包括如下步骤：
A)将所述铝板、电芯和电芯框体组合成单芯组合框，将一对所述单芯组合框通过所述电芯框体上的凸凹结构平叠组合成所述电芯组合框，将多组所述电芯组合框组合成电芯组件；
B)通过所述输出侧极耳固定板和从控侧极耳固定板上的第一挂钩将其与所述电芯组件固定，将所述采样转接板插入所述输出侧极耳固定板上并固定，将所述电芯组件上的极耳与所述采样转接板上的镍片焊接，形成装配体；
C)将所述输出侧保护盖板和从控侧保护盖板与所述导热底板通过卡扣固定形成底部框体；
D)将所述底部框体通过导向槽和导向限位柱的配合插入所述步骤B)取得的装配体，使所述输出侧保护盖板沿所述输出侧极耳固定板插入，所述从控侧保护盖板沿所述从控侧极耳固定板插入，直至所述输出侧保护盖板上的第二挂钩卡入所述输出侧保护盖板挂钩槽，所述从控侧保护盖板上的第二挂钩卡入所述从控侧保护盖板挂钩槽；
E)将所述输出侧端板和从控侧端板分别与所述模组上盖通过激光穿透焊固定，通过所述自攻螺丝将所述模组上盖与所述输出侧极耳固定板和从控侧极耳固定板锁紧；
F)将所述从控模块插入所述从控侧保护盖板内，并通过第三挂钩固定在所述从控侧保护盖板内，最后使用所述自攻螺丝将所述从控模块与所述从控侧极耳固定板锁紧。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、模组结构稳定，各部件之间通过卡扣相互固定，输出侧极耳固定板和从控侧极耳固定板上的卡扣可实现自身的固定，及对电芯组件的固定，方便拼装，结构牢靠，工艺简单；
2、加快了模组热量的快速散发，铝板可将电芯产生的热量快速传递出去，且其和导热底板直接接触，将模组产生热量传递至底部箱体；
3、电芯框体结构通过对插，可实现一组电芯的组装，减少了模具成本。
附图说明
图1为本发明软包电池模组结构的结构示意图；
图2为图1中输出侧极耳固定板的结构示意图；
图3为图1中从控侧极耳固定板的结构示意图；
图4为图1中输出侧保护盖板和从控侧保护盖板安装在导热底板上的示意图；
图5为将装配体安装在底部框架上的示意图；
图6为单芯组合框的结构示意图；
图7为电芯组合框的结构示意图；
图8为电芯组件的结构示意图；
图9为装配完成后电池模组的示意图。
图中各部件标号如下：
电芯组件1、导热底板2、模组上盖3、输出侧极耳固定板4、从控侧极耳固定板5、第一挂钩6、电芯组合框7、单芯组合框8、电芯框体9、铝板10、电芯11、输出侧保护盖板12、输出侧保护盖板挂钩槽13、从控侧保护盖板14、从控侧保护盖板挂钩槽15、采样转接板16、采样转接板固定槽17、导向槽18、导向限位柱19、输出侧端板20、从控侧端板21、自攻螺丝22、从控模块23、第二挂钩24、第三挂钩25。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1、图2、图3及图4所示，本发明软包电池模组结构，包括电芯组件1，还包括位于电芯组件1底部的导热底板2、位于电芯组件1上部的模组上盖3以及位于电芯组件1两端的输出侧极耳固定板4和从控侧极耳固定板5，模组上盖3与导热底板2围合后包裹住电芯组件1的前后上下四个面，输出侧极耳固定板4通过布置在朝向电芯组件1一面的上下两排第一挂钩6固定在电芯组件1上，从控侧极耳固定板5通过布置在朝向电芯组件1一面的上下两排第一挂钩6固定在电芯组件1上。
如图5、图6及图7所示，电芯组件1包括若干组电芯组合框7，电芯组合框7包括一对单芯组合框8，单芯组合框8包括电芯框体9及分别位于电芯框体9两面的铝板10和电芯11，单芯组合框8通过电芯框体9上的凸凹结构平叠组合成电芯组合框7。
另外，结合图2和图4所示，输出侧极耳固定板4朝外一面上部左右两侧均设有与输出侧保护盖板12上第二挂钩24配合的输出侧保护盖板挂钩槽13，结合图3和图4所示，从控侧极耳固定板5朝外一面上部左右两侧均设有与从控侧保护盖板14上第二挂钩24配合的从控侧保护盖板挂钩槽15，输出侧保护盖板12和从控侧保护盖板14均与导热底板2通过卡扣固定。
如图5所示，输出侧极耳固定板4朝外一面的底部设有固定采样转接板16的采样转接板固定槽17，电芯组件1上的极耳与采样转接板16上的镍片焊接。
如图5所示，输出侧极耳固定板4与电芯组件1装配后，输出侧极耳固定板4朝向电芯组件1一面的左右两侧与电芯组件1之间均形成竖向的导向槽18，从控侧极耳固定板5与电芯组件1装配后，从控侧极耳固定板5朝向电芯组件1一面的左右两侧与电芯组件1之间均形成竖向的导向槽18，输出侧保护盖板12和从控侧保护盖板14上均设有与导向槽18配合的导向限位柱19。
结合图1和图9所示，输出侧保护盖板12和从控侧保护盖板14的外侧分别设有输出侧端板20和从控侧端板21，模组上盖3与输出侧端板20及从控侧端板21通过激光穿透焊固定，模组上盖3与输出侧极耳固定板4及从控侧极耳固定板5之间通过自攻螺丝22固定。
结合图1所示，从控侧保护盖板14内插有从控模块23，从控模块23通过第三挂钩25固定在从控侧保护盖板14内，从控模块23通过自攻螺丝22锁紧在从控侧极耳固定板5上。
本实施例软包电池模组结构的装配方法，包括如下步骤：
A)如图5所示，将铝板10、电芯11和电芯框体9组合成单芯组合框8，如图6所示，将一对单芯组合框8通过电芯框体9上的凸凹结构平叠组合成电芯组合框7，如图7所示，将多组电芯组合框7组合成电芯组件1；
B)结合图1所示，通过输出侧极耳固定板4和从控侧极耳固定板5上的第一挂钩6将其与电芯组件1固定，将采样转接板16插入输出侧极耳固定板4上并固定，将电芯组件1上的极耳与采样转接板16上的镍片焊接，形成装配体；
C)结合图4所示，将输出侧保护盖板12和从控侧保护盖板14与导热底板2通过卡扣固定形成底部框体；
D)如图5所示，将底部框体通过导向槽18和导向限位柱19的配合插入步骤B)取得的装配体，使输出侧保护盖板12沿输出侧极耳固定板4插入，从控侧保护盖板14沿从控侧极耳固定板5插入，直至输出侧保护盖板12上的第二挂钩24卡入输出侧保护盖板挂钩槽13，从控侧保护盖板14上的第二挂钩24卡入从控侧保护盖板挂钩槽15；
E)结合图9所示，将输出侧端板20和从控侧端板21分别与模组上盖3通过激光穿透焊固定，通过自攻螺丝22将模组上盖3与输出侧极耳固定板4和从控侧极耳固定板5锁紧；
F)将从控模块23插入从控侧保护盖板14内，并通过第三挂钩25固定在从控侧保护盖板14内，最后使用自攻螺丝23将从控模块23与从控侧极耳固定板5锁紧。
本发明软包电池模组结构及其装配方法，使模组结构稳定，各部件之间通过卡扣相互固定，输出侧极耳固定板4和从控侧极耳固定板5上的卡扣可实现自身的固定，及对电芯组件1的固定，方便拼装，结构牢靠，工艺简单；且加快了模组热量的快速散发，铝板10可将电芯11产生的热量快速传递出去，且其和导热底板2直接接触，将模组产生热量传递至底部箱体；另外，电芯框体结构通过对插，可实现一组电芯的组装，减少了模具成本。

Claims (8)

1.一种软包电池模组结构，包括电芯组件(1)，其特征在于：还包括位于所述电芯组件(1)底部的导热底板(2)、位于所述电芯组件(1)上部的模组上盖(3)以及位于所述电芯组件(1)两端的输出侧极耳固定板(4)和从控侧极耳固定板(5)，所述模组上盖(3)与导热底板(2)围合后包裹住所述电芯组件(1)的前后上下四个面，所述输出侧极耳固定板(4)通过布置在朝向所述电芯组件(1)一面的上下两排第一挂钩(6)固定在所述电芯组件(1)上，所述从控侧极耳固定板(5)通过布置在朝向所述电芯组件(1)一面的上下两排第一挂钩(6)固定在所述电芯组件(1)上。
2.根据权利要求1所述软包电池模组结构，其特征在于：所述电芯组件(1)包括若干组电芯组合框(7)，所述电芯组合框(7)包括一对单芯组合框(8)，所述单芯组合框(8)包括电芯框体(9)及分别位于所述电芯框体(9)两面的铝板(10)和电芯(11)，所述单芯组合框(8)通过所述电芯框体(9)上的凸凹结构平叠组合成所述电芯组合框(7)。
3.根据权利要求2所述软包电池模组结构，其特征在于：所述输出侧极耳固定板(4)朝外一面上部左右两侧均设有与输出侧保护盖板(12)上第二挂钩(24)配合的输出侧保护盖板挂钩槽(13)，所述从控侧极耳固定板(5)朝外一面上部左右两侧均设有与从控侧保护盖板(14)上第二挂钩(24)配合的从控侧保护盖板挂钩槽(15)，所述输出侧保护盖板(12)和从控侧保护盖板(14)均与所述导热底板(2)通过卡扣固定。
4.根据权利要求3所述软包电池模组结构，其特征在于：所述输出侧极耳固定板(4)朝外一面的底部设有固定采样转接板(16)的采样转接板固定槽(17)，所述电芯组件(1)上的极耳与所述采样转接板(16)上的镍片焊接。
5.根据权利要求4所述软包电池模组结构，其特征在于：所述输出侧极耳固定板(4)与所述电芯组件(1)装配后，所述输出侧极耳固定板(4)朝向所述电芯组件(1)一面的左右两侧与所述电芯组件(1)之间均形成竖向的导向槽(18)，所述从控侧极耳固定板(5)与所述电芯组件(1)装配后，所述从控侧极耳固定板(5)朝向所述电芯组件(1)一面的左右两侧与所述电芯组件(1)之间均形成竖向的导向槽(18)，所述输出侧保护盖板(12)和从控侧保护盖板(14)上均设有与所述导向槽(18)配合的导向限位柱(19)。
6.根据权利要求5所述软包电池模组结构，其特征在于：所述输出侧保护盖板(12)和从控侧保护盖板(14)的外侧分别设有输出侧端板(20)和从控侧端板(21)，所述模组上盖(3)与所述输出侧端板(20)及从控侧端板(21)通过激光穿透焊固定，所述模组上盖(3)与所述输出侧极耳固定板(4)及从控侧极耳固定板(5)之间通过自攻螺丝(22)固定。
7.根据权利要求6所述软包电池模组结构，其特征在于：所述从控侧保护盖板(14)内插有从控模块(23)，所述从控模块(23)通过第三挂钩(25)固定在所述从控侧保护盖板(14)内，所述从控模块(23)通过自攻螺丝(22)锁紧在所述从控侧极耳固定板(5)上。
8.一种如权利要求7任一项所述软包电池模组结构的装配方法，其特征在于：包括如下步骤：
A)将所述铝板(10)、电芯(11)和电芯框体(9)组合成单芯组合框(8)，将一对所述单芯组合框(8)通过所述电芯框体(9)上的凸凹结构平叠组合成所述电芯组合框(7)，将多组所述电芯组合框(7)组合成电芯组件(1)；
B)通过所述输出侧极耳固定板(4)和从控侧极耳固定板(5)上的第一挂钩(6)将其与所述电芯组件(1)固定，将所述采样转接板(16)插入所述输出侧极耳固定板(4)上并固定，将所述电芯组件(1)上的极耳与所述采样转接板(16)上的镍片焊接，形成装配体；
C)将所述输出侧保护盖板(12)和从控侧保护盖板(14)与所述导热底板(2)通过卡扣固定形成底部框体；
D)将所述底部框体通过导向槽(18)和导向限位柱(19)的配合插入所述步骤B)取得的装配体，使所述输出侧保护盖板(12)沿所述输出侧极耳固定板(4)插入，所述从控侧保护盖板(14)沿所述从控侧极耳固定板(5)插入，直至所述输出侧保护盖板(12)上的第二挂钩(24)卡入所述输出侧保护盖板挂钩槽(13)，所述从控侧保护盖板(14)上的第二挂钩(24)卡入所述从控侧保护盖板挂钩槽(15)；
E)将所述输出侧端板(20)和从控侧端板(21)分别与所述模组上盖(3)通过激光穿透焊固定，通过所述自攻螺丝(22)将所述模组上盖(3)与所述输出侧极耳固定板(4)和从控侧极耳固定板(5)锁紧；
F)将所述从控模块(23)插入所述从控侧保护盖板(14)内，并通过第三挂钩(25)固定在所述从控侧保护盖板(14)内，最后使用所述自攻螺丝(23)将所述从控模块(23)与所述从控侧极耳固定板(5)锁紧。
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