CN111525050A - 一种轻量化电池模组 - Google Patents

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赵晓军
杨乐乐
信召峰
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Abstract

本发明公开了一种轻量化电池模组，包括电池模组主体；电池模组主体的左右两侧，分别设置有一个端板；电池模组主体与每个端板之间，设置有端板绝缘片；电池模组主体包括多个电芯；任意相邻的两个电芯之间，设置有环形的电芯间缓冲垫；两个端板的前后两端，分别固定连接有一个侧板；其中一个端板的上部，插入式安装有FPC输出端接插件支架；FPC输出端接插件插入FPC输出端接插件支架；FPC与电芯的顶部相粘接；电池模组主体的顶部前后两侧，分别设置有多个汇流排。本发明公开的轻量化电池模组，通过结构的优化，省去了电芯和汇流排之间的塑料架支架，整体结构可靠性好，对能量密度的提升、成本的降低起到了积极的作用。

Description

一种轻量化电池模组
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种轻量化电池模组。
背景技术
目前，随着电动汽车对续航及价格的要求，电池系统低成本及轻量化越来越重要，其中，电池模组的轻量化及低成本尤为重要。
但是，目前的解决方案多是将模组做大，减小了每个部件分摊的重量，而模组结构件的简化往往被忽略；其中，作为模组重要结构件的塑料隔离支架，其成本占模组结构件成本的5％～10％，并且为了避开电芯防爆阀及固定铝排、上盖等，塑料隔离支架的设计结构复杂，模具费用也较高，从而增加了电池模组的整体生产成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种轻量化电池模组。
为此，本发明提供了一种轻量化电池模组，包括电池模组主体；
电池模组主体的左右两侧，分别设置有一个端板；
电池模组主体的上下两侧，分别设置有一个上盖和底部PC片；
电池模组主体与每个端板之间，设置有端板绝缘片；
电池模组主体包括纵向平行并列且垂直设置的多个电芯；
任意相邻的两个电芯之间，设置有环形的电芯间缓冲垫；
两个端板的前后两端，分别固定连接有一个侧板；
其中一个端板的上部，插入式安装有FPC输出端接插件支架；
FPC输出端接插件支架的顶部，具有FPC容纳凹槽；
FPC左端具有的FPC输出端接插件，插入FPC容纳凹槽；
FPC，与电芯的顶部相粘接；
电池模组主体的顶部前后两侧，分别设置有多个汇流排；
汇流排，与每个电芯顶部前后两端的电芯极柱相焊接。
其中，电芯的顶部左右两端，分别具有一个电芯极柱；
电芯的顶部，设置有电芯防爆阀；
电芯的顶部在电芯防爆阀和电芯极柱之外的部分，覆盖设置有PC片；
电芯的四周，覆盖有电芯保护膜。
其中，上盖，位于汇流排和FPC的正上方。
其中，每个端板的上部，预留有低压输出支架安装孔；
低压输出支架安装内，设置有低压输出支架。
其中，每个端板的上部，预留有导向孔；
每个端板朝向电池模组主体的内侧，具有圆形的安装卡扣孔；
安装卡扣孔与导向孔对称设置，且相互垂直连通；
导向孔内，放置有FPC输出端接插件支架；
FPC输出端接插件支架的下端，具有安装导向柱；
安装导向柱的中部开口处，设置有安装卡扣；
FPC容纳凹槽的侧壁，设置有第一卡扣、第二卡扣和第三卡扣。
其中，FPC，包括FPC主体；
FPC主体的左端具有向下垂直突出的FPC输出端接插件；
FPC主体前后两侧具有的连接臂上，间隔焊接有多个电压温度采集片；
FPC输出端接插件支架，通过卡扣，与FPC输出端接插件相卡接。
其中，FPC中间具有的空白区域位置与电芯防爆阀对应设置；
FPC主体包括的两个条状的连接臂，粘贴在电芯上面的PC片上。
其中，每个汇流排的左右两端，具有一个汇流排凹槽；
汇流排凹槽内，具有一个上盖固定孔；
上盖在与汇流排上的上盖固定孔相对应的位置，开有按扣固定孔；
按扣固定孔位于按扣摆放凹槽中；
按扣摆放凹槽与汇流排凹槽上下对应设置。
其中，每个汇流排的内侧端中部，具有一个电芯采集焊接位置，用于焊接电芯极柱；
上盖上，具有多个横向分布的上盖加强筋。
其中，电芯的最底部，比端板的底部高。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种轻量化电池模组，其结构设计科学，通过结构的优化，省去了电芯和汇流排之间的塑料架支架，电池模组上盖采用PC片吸塑工艺形成，然后通过塑料卡扣固定在汇流排上，整体结构可靠性好，对能量密度的提升、成本的降低起到了积极的作用，为电池模组的轻量化及低成本创造了有利条件，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轻量化电池模组的整体结构爆炸图；
图2为本发明提供的一种轻量化电池模组的整体结构示意图；
图3为本发明提供的一种轻量化电池模组的初步装配(未安装FPC输出端接插件支架、FPC、上盖、上盖固定按扣等)示意图；
图4为本发明提供的一种轻量化电池模组中，上盖固定按扣的结构示意图；
图5本发明提供的一种轻量化电池模组中，上盖的结构示意图；
图6图5所示A部分的放大示意图；
图7为本发明提供的一种轻量化电池模组中，汇流排的结构示意图；
图8为本发明提供的一种轻量化电池模组中，端板的结构示意图；
图9为本发明提供的一种轻量化电池模组中，电芯(缠膜后、贴上顶部绝缘片)的结构示意图；
图10为本发明提供的一种轻量化电池模组中，FPC输出端接插件支架的结构示意图；
图11为本发明提供的一种轻量化电池模组中，FPC(柔性印刷电路板)的结构示意图；
图中：1、塑料固定按扣；2、上盖；21、上盖加强筋；22、按扣摆放凹槽；23、按扣固定孔；
3、汇流排；31、汇流排凹槽；32、上盖固定孔；33、电芯采集焊接位置；
4、低压输出支架；5、侧板；6、底部PC片；
7、端板；71、导向孔；72、安装卡扣孔；
8、端板绝缘片；9、电芯；91、电芯极柱；92、PC片；93、电芯防爆阀；94、电芯保护膜；
10、电芯间缓冲垫；11、FPC输出端接插件支架；
110、FPC容纳凹槽，111、第一卡扣；112、第二卡扣；113、第三卡扣；114、安装导向柱；115、安装卡扣；
12、FPC(柔性印刷电路板)；121、FPC输出端接插件；122、FPC主体；123、电压温度采集片，124、空白区域位置。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段更容易理解，下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”等应做广义理解，例如，可以是固定安装，也可以是可拆卸安装。
对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
参见图1至图11，本发明提供了一种轻量化电池模组，是电动汽车用电池系统内部的模组，具体包括电池模组主体；
电池模组主体的左右两侧，分别设置有一个端板7；
电池模组主体的上下两侧，分别设置有一个上盖2和底部PC片；
电池模组主体与每个端板7之间，设置有端板绝缘片8；
电池模组主体包括纵向平行并列且垂直设置的多个电芯9；
任意相邻的两个电芯9之间，设置有环形的电芯间缓冲垫10；
两个端板7的前后两端，分别固定连接有一个侧板5；
其中一个端板7的上部，插入式安装有FPC输出端接插件支架；
FPC输出端接插件支架11的顶部，具有FPC(柔性印刷电路板)容纳凹槽110；
FPC(柔性印刷电路板)12左端具有的FPC输出端接插件121，插入FPC容纳凹槽110；
FPC(柔性印刷电路板)12，与电芯9的顶部相粘接；
电池模组主体的顶部前后两侧，分别设置有多个汇流排3；
汇流排3，与每个电芯9顶部前后两端的电芯极柱91相焊接(例如激光焊接)。
在本发明中，具体实现上，电芯9的顶部左右两端，分别具有一个电芯极柱91；
电芯9的顶部，设置有电芯防爆阀93；
电芯9的顶部在电芯防爆阀93和电芯极柱91之外的部分，覆盖设置有PC片92；
电芯9的四周，覆盖有电芯保护膜94。
在本发明中，具体实现上，上盖2，位于汇流排3和FPC(柔性印刷电路板)12的正上方。
在本发明中，具体实现上，每个端板7的上部，预留有低压输出支架安装孔；
低压输出支架安装内，设置有低压输出支架4。
在本发明中，具体实现上，每个端板7的上部，预留有导向孔71；
每个端板7朝向电池模组主体的内侧，具有圆形的安装卡扣孔72；
安装卡扣孔7与导向孔71对称设置，且相互垂直连通；
导向孔71内，放置有FPC输出端接插件支架11；
FPC输出端接插件支架11的下端，具有安装导向柱11；
安装导向柱11的中部开口处，设置有安装卡扣115；
FPC(柔性印刷电路板)容纳凹槽110的侧壁，设置有第一卡扣111、第二卡扣112和第三卡扣113。
在本发明中，具体实现上，FPC(柔性印刷电路板)12，包括FPC主体122；
FPC主体122的左端具有向下垂直突出的FPC输出端接插件121；
FPC主体122前后两侧具有的连接臂上，间隔焊接有多个电压温度采集片123；
FPC输出端接插件支架11，通过卡扣，与FPC输出端接插件121相卡接。
具体实现上，FPC12使用“π”形状结构，FPC12中间具有的空白区域位置124与电芯防爆阀93对应设置，是电芯防爆阀的预留位置，用于为电芯爆喷预留了足够的通道；
具体实现上，FPC主体122包括的两个条状的连接臂，粘贴在电芯上面的PC片92上。
在本发明中，具体实现上，每个汇流排3的左右两端，具有一个汇流排凹槽31；
汇流排凹槽31内，具有一个上盖固定孔32；
上盖2在与汇流排3上的上盖固定孔32相对应的位置，开有按扣固定孔23；
按扣固定孔23位于按扣摆放凹槽22中；
按扣摆放凹槽22与汇流排凹槽31上下对应设置。
具体实现上，每个汇流排3的内侧端中部，具有一个电芯采集焊接位置33，用于焊接电芯极柱91。
具体实现上，上盖2上，具有多个横向分布的上盖加强筋21。
在本发明中，具体实现上，底部PC片6，粘接在电池模组主体的底部，从而为电池底部的防护增加了一层保护。
在本发明中，具体实现上，上盖2采用PC片吸塑成型，结构简单，成本低。
需要说明的是，在本发明中，具体实现上，汇流排3和上盖2预留塑料固定卡扣的凹槽，保证塑料固定卡扣在安装完毕后，塑料固定卡扣的最高面比电池模组上盖低，从而不影响模组的总高度。
在本发明中，具体实现上，FPC12可以使用铝丝焊接，代替现在的激光焊接来完成信号的采集。
在本发明中，具体实现上，电芯9的最底部，比端板7的底部高，保证在装配过程中，电芯底部不被损坏。
需要说明的是，对于本发明，模组一侧端板7上有安装FPC接插件支架11，该FPC接插件支架11通过卡扣安装在端板7上。
对于本发明，电芯9和汇流排3之间没有塑料隔离支架，降低了模组的重量及成本。
对于本发明，上盖2预留的向下的按扣摆放凹槽22用于上盖本体的加强，同时不占用模组高度空间。
对于本发明，塑料固定卡扣1穿过模组上盖2，最终扣卡在汇流排3预留的上盖固定孔32内。
对于本发明，上盖2预留容纳卡扣的按扣摆放凹槽22，能使得塑料固定卡扣1沉在上盖2里面，保证模组总高度不因卡扣高度而增加。
为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面说明本发明的组装过程。
首先，端板7、电芯9、端板绝缘片8、电芯间缓冲片10等经过堆叠、挤压后安装侧板5，然后端板7与侧板5之间，通过激光焊接(或CMT焊接或铆接或栓接等)组合到一起。
然后，装配低压输出支架4，装配汇流排5，然后把汇流排3通过激光焊接焊到电芯9顶部的电芯极柱91上，完成模组的初步装配(参见图3所示)；
接着，把FPC输出端接插件支架11通过其上的安装导向柱114装配进端板7预留的导向孔71内部，并通过安装卡扣115卡在端板7预留的安装卡扣孔72内；把FPC输出端接插件121装配在FPC输出端插件支架11中，与第一卡扣111、第二卡扣112和第三卡扣113相卡接；
然后，将FPC主体122粘贴在电芯9顶部的PC片(聚碳酸酯片)92上，然后焊接电压温度采集片123，完成FPC的组装；
接着，放置上盖2到预定的位置，用塑料固定卡扣1将上盖固定在汇流排3，把上盖2固定好后，在模组底部粘贴底部PC片6，完成电池模组的组装。
与现有技术相比较，本发明提供的轻量化电池模组，具有如下有益效果：
1、本发明的电池模组，通过结构的创新省去了塑料隔离支架，并通过FPC形状的调整，合理避开电芯防爆阀，其安全性、轻量化、低成本得到了完美的体现。
2、对于本发明的电池模块，其通过FPC固定支架把FPC插件固定，FPC采用“π”形结构，把电芯的防爆阀完全裸露出来，对电池可能的爆喷留足了通道；
3、本发明的吸塑上盖采用按扣固定在铝排上，铝排和上盖通过结构的优化保证塑料卡扣的最高点低于电池模组上盖的最高点。因此，本发明结构简单，易于实现，对于电池系统的低成本和轻量化起到了积极的作用。
需要说明的是，凡是根据本发明的本质变换或改进，如上盖形状的改变、卡扣形状及数量的改变、FPC改为线束、FPC固定支架安装方式的改变等，都应落入本发明的保护范围之内。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种轻量化电池模组，其结构设计科学，通过结构的优化，省去了电芯和汇流排之间的塑料架支架，电池模组上盖采用PC片吸塑工艺形成，然后通过塑料卡扣固定在汇流排上，整体结构可靠性好，对能量密度的提升、成本的降低起到了积极的作用，为电池模组的轻量化及低成本创造了有利条件，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)

1.一种轻量化电池模组，其特征在于，包括电池模组主体；
电池模组主体的左右两侧，分别设置有一个端板(7)；
电池模组主体的上下两侧，分别设置有一个上盖(2)和底部PC片；
电池模组主体与每个端板(7)之间，设置有端板绝缘片(8)；
电池模组主体包括纵向平行并列且垂直设置的多个电芯(9)；
任意相邻的两个电芯(9)之间，设置有环形的电芯间缓冲垫(10)；
两个端板(7)的前后两端，分别固定连接有一个侧板(5)；
其中一个端板(7)的上部，插入式安装有FPC输出端接插件支架；
FPC输出端接插件支架(11)的顶部，具有FPC容纳凹槽(110)；
FPC(12)左端具有的FPC输出端接插件(121)，插入FPC容纳凹槽(110)；
FPC(12)，与电芯(9)的顶部相粘接；
电池模组主体的顶部前后两侧，分别设置有多个汇流排(3)；
汇流排(3)，与每个电芯(9)顶部前后两端的电芯极柱(91)相焊接。
2.如权利要求1所述的轻量化电池模组，其特征在于，电芯(9)的顶部左右两端，分别具有一个电芯极柱(91)；
电芯(9)的顶部，设置有电芯防爆阀(93)；
电芯(9)的顶部在电芯防爆阀(93)和电芯极柱(91)之外的部分，覆盖设置有PC片(92)；
电芯(9)的四周，覆盖有电芯保护膜(94)。
3.如权利要求1所述的轻量化电池模组，其特征在于，上盖(2)，位于汇流排(3)和FPC(12)的正上方。
4.如权利要求1所述的轻量化电池模组，其特征在于，其中一个端板(7)的上部，预留有低压输出支架安装孔；
低压输出支架安装内，设置有低压输出支架(4)。
5.如权利要求1所述的轻量化电池模组，其特征在于，每个端板(7)的上部，预留有导向孔(71)；
每个端板(7)朝向电池模组主体的内侧，具有圆形的安装卡扣孔(72)；
安装卡扣孔(7)与导向孔(71)对称设置，且相互垂直连通；
导向孔(71)内，放置有FPC输出端接插件支架(11)；
FPC输出端接插件支架(11)的下端，具有安装导向柱(11)；
安装导向柱(11)的中部开口处，设置有安装卡扣(115)；
FPC容纳凹槽(110)的侧壁，设置有第一卡扣(111)、第二卡扣(112)和第三卡扣(113)。
6.如权利要求2所述的轻量化电池模组，其特征在于，FPC(12)，包括FPC主体(122)；
FPC主体(122)的左端具有向下垂直突出的FPC输出端接插件(121)；
FPC主体(122)前后两侧具有的连接臂上，间隔焊接有多个电压温度采集片(123)；
FPC输出端接插件支架(11)，通过卡扣，与FPC输出端接插件(121)相卡接。
7.如权利要求6所述的轻量化电池模组，其特征在于，FPC(12)中间具有的空白区域位置(124)与电芯防爆阀(93)对应设置；
FPC主体(122)包括的两个条状的连接臂，粘贴在电芯上面的PC片(92)上。
8.如权利要求2所述的轻量化电池模组，其特征在于，每个汇流排(3)的左右两端，具有一个汇流排凹槽(31)；
汇流排凹槽(31)内，具有一个上盖固定孔(32)；
上盖(2)在与汇流排(3)上的上盖固定孔(32)相对应的位置，开有按扣固定孔(23)；
按扣固定孔(23)位于按扣摆放凹槽(22)中；
按扣摆放凹槽(22)与汇流排凹槽(31)上下对应设置。
9.如权利要求8所述的轻量化电池模组，其特征在于，每个汇流排(3)的内侧端中部，具有一个电芯采集焊接位置(33)，用于焊接电芯极柱(91)；
上盖(2)上，具有多个横向分布的上盖加强筋(21)。
10.如权利要求1至9中任一项所述的轻量化电池模组，其特征在于，电芯(9)的最底部，比端板(7)的底部高。
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