CN111900301A - 一种自锁紧的电池模组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池模组封装领域，尤其涉及到一种成排直列、壳体极柱并联且结构稳定的电池模组。所述模组，包括若干个圆柱型电芯和汇流排，所述电芯的两极为顶部极柱与壳体极柱，所述电芯侧面壳体间连接有自锁紧机构，所述自锁紧机构为S型缠绕在所有电芯侧面壳体上的极柱汇流排，其与该模组所有电芯侧面壳体极柱的电连接实现该模组的所有电芯壳体极柱间的并联，顶部极柱汇流排与该模组同向排列的电芯的顶部极柱电连接实现这些电芯顶部极柱间的并联，模组的两极的对外极柱为顶部极柱汇流排和壳体极柱汇流排两端的向外延伸部分。本发明采用的自锁紧机构实现了并联壳体极柱电连接可靠性和模组整体结构稳定性的提升。
Description
技术领域
本发明涉及电池模组封装领域，尤其涉及到一种成排直列、壳体极柱并联且结构稳定的电池模组。
背景技术
通过电池并联形成高电容量的电池模组，通过电池模组串联形成高电压的电池模块，是电动车储能单元封装的通常办法。圆柱型电池负极极柱与汇流排的电连接可靠性及并联模组的整体结构可靠性是业界广泛关注的问题。原热焊工艺由于存在壳体焊穿、虚焊、假焊，以及电芯与模组支架的结构一体性差等问题，原模组封装用汇流排需事先定制冲压成本高、汇流排材质厚度等限制，是行业的痛点。
发明内容
本发明的目的是提供一种自锁紧的电池模组以解决现有技术的不足之处。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种自锁紧的电池模组，包括若干个圆柱型电芯和极柱汇流排，所述电芯的两极为顶部极柱与壳体极柱，所述电芯侧面壳体间连接有自锁紧机构，所述的自锁紧机构为壳体极柱汇流排，所述汇流排通过S型结构缠绕在模组中所有电芯侧面壳体上，其与该模组所有电芯侧面壳体极柱的电连接实现该模组的所有电芯壳体极柱间的并联，顶部极柱汇流排与该模组同向排列的电芯的顶部极柱电连接实现这些电芯顶部极柱间的并联，模组的两极的对外极柱为顶部极柱汇流排和壳体极柱汇流排两端的向外延伸部分。
进一步的，所述的壳体极柱汇流排为标准条形汇流排，呈S状沿水平方向缠绕在每个电芯的侧面壳体上，相邻的电芯侧面壳体在成排电芯中心线上与壳体极柱汇流排直接接触或通过可固化的导电胶间接接触。
进一步的，所述的电芯之间于底部连接有顶部固定片或顶部连接有顶部固定片或底部以及顶部分别连接有底部固定片以及顶部固定片。
进一步的，所述顶部固定片与底部固定片均覆盖首末端电芯。
进一步的，所述的顶部固定片为顶部极柱汇流排，所述顶部极柱汇流排为标准条状汇流排，通过焊接、铆接、压接或可固化导电胶粘结与所有电芯顶部极柱进行直接或间接电性连接；所述底部固定片为有刚性的片状材料，通过粘结、焊接与所有电芯底部进行结构固封。
根据本发明实施例，一种电池模组的自锁紧方法，包括如下步骤：
(1)将壳体极柱汇流排的一端与首端电芯侧面壳体焊接或胶粘固封；
(2)将固封后的壳体极柱汇流排以S型结构轮流缠绕其余成排电芯侧面壳体，将壳体极柱汇流排的另一端与末端电芯侧面壳体焊接或侧面固封；
(3)将成排排列的电芯的中心点设置在同一条X轴直线上，同时限制电芯不能向Y轴方向位移，将首端或末端电芯沿壳体极柱汇流排全缠绕该电芯的方向进行转动，首末端电芯沿直线相互靠拢，旋转电芯加力转到无法转动时，所有电芯壳体侧面与壳体极柱汇流排相间处完全相互挤紧且电性可靠冷连接形成所有壳体极柱并联且自锁紧的一体化结构。
(4)通过固封顶部或底部固定片或固封旋转电芯与相邻电芯间的结构使旋转电芯无法回旋，可保持自锁紧状态。
进一步的，所述顶部极柱汇流排和壳体极柱汇流排的一端或两端，均有导体向外延伸，导体与汇流排通过焊接、铆接、压接或可固化导电胶粘结的方式进行电性连接，所述导体为该模组的对外极柱。
根据本发明实施例，包括若干个电池模组，相邻的电池模组之间为矩阵排列或者交错互补排列，相邻的电池模组之间的顶部通过条状顶部固定片间的结构固封或整块的顶部固定片进行结构连接，相邻电池模组之间的底部通过整块的底部固定片进行结构连接，模块中所有模组的顶部和底部均结构固封后，模块结构一体化。
进一步的，所述电池模组中的所有电芯的壳体可由一根壳体极柱汇流排实现所有模组结构的自锁紧和所有模组间壳体极柱的并联；所有模组间的顶部极柱汇流排的相互电性连接或一根顶部极柱汇流排的折弯延伸连接，实现所述模块中所有电芯的顶部极柱相互并联。
本发明的优点在于：使用条形的汇流条，在运输过程中无需运输片状原材料，只需运输卷装材料，增加了运输的效率，减少的运输成本；无需对汇流排进行切割冲模工作，使用简单，减少工业流程，同时减少废料产生，增大了原料的利用率；减少了热焊操作，使得成品率更高，质量更加优秀，且性能与常规无差异；采用的自锁紧的结构，通过的相互之间的摩擦力以及点胶固定，防止相对运动的产生，大大增加了其寿命。
汇流排与电芯侧面壳体极柱的接触面大且电连接稳定，模组电芯被壳体极柱的汇流排锁紧并通过局部或整体固封防止两端电芯回旋保持了模组的整体结构稳定，模组的顶部极柱通过顶部极柱汇流排的可靠电连接和平面结构稳定锁附实现了顶部极柱的可靠并联，从而实现了整体电连接可靠性和结构稳定性的提升，标准条状汇流排取代定制汇流排实现了模组并联封装的成本降低。
定义与一般术语
模组：若干个电芯进行并联的结构。
大模组：若干个模组进行全并联的结构。
固封：通过焊接、铆接、压接或胶粘结等连接方式。
附图说明
图1是本发明实施例1的示意图。(其中a为壳体极柱，b为顶部极柱，箭头方向为锁紧的电芯旋转方向)
图2是本发明实施例1的正视图。
图3是本发明实施例2的示意图。
图4是本发明实施例3的示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
如图1和图2所示，以6节电芯的电池模组为例，将6节电芯1排成一排，将壳体极柱汇流排2的一端与首端电芯1侧面壳体焊接或胶粘固封；将固封后的壳体极柱汇流2排以S型结构轮流缠绕其余成排电芯1侧面壳体，将壳体极柱汇流排2的另一端与末端电芯1侧面壳体焊接或侧面固封；将成排排列的电芯1的中心点设置在同一条X轴直线上，同时限制电芯1不能向Y轴方向位移，将首端或末端电芯1沿壳体极柱汇流排全缠绕该电芯1的方向进行转动，首末端电芯沿直线相互靠拢，旋转电芯加力转到无法转动时，所有电芯壳体侧面与壳体极柱汇流排相间处完全相互挤紧且电性可靠冷连接形成所有壳体极柱并联且自锁紧的一体化结构。通过固封顶部极柱汇流排3或底部固定片4或固封旋转电芯与相邻电芯间的结构使旋转电芯无法回旋，可保持自锁紧状态。
本发明的原理在于：通过条形汇流排的缠绕结构，给电芯一个锁紧力以及摩擦力，从而保证电芯不会相对运动。
实施例2
如图3所示，将2个实施例1中的电池模组相邻的电池模组之间为矩阵排列或者交错互补排列，相邻的电池模组之间分别在颈部与下端通过固封连接。获得了并联阵列型电池大模组，大模组中电芯顶部极柱通过整块的顶部极柱汇流排实现整体并联。
实施例3
如图4所示，将6节电芯1排成一排，在电芯侧面壳体中部以实施例1的方式进行自锁紧连接，相邻的电芯1之间与标准汇流排2接触点通过UV胶连接，相邻的电芯1下端相对面之间通过UV胶连接。
该6节电芯1相当于两个由3节电芯1组成的模组，前3节电芯1倒置，后三节电芯倒置，两个模组顶部极柱均均固封有顶部极柱汇流排3。
实施例4
将实施例1中的电池模组进行拉力测试(电芯之间断裂的拉力)与电阻测试，具体结果如下表所示：
表1.电池模组的最大承受拉力以及电阻
| 次数 | 分离拉力(N) | 电阻(ohm) |
| 1 | 134 | 1.7 |
| 2 | 137 | 2.3 |
| 3 | 129 | 2.1 |
| 4 | 133 | 1.8 |
| 5 | 141 | 1.7 |
综上所述，本发明模组可以承受100N以上的拉力不会破坏，其电阻为2ohm左右，完全符合电芯行业所要求的条件。
实施例5
将实施例2的模块与最常用的电动车电瓶进行震动实验，实施例3的初始电压为12.2V，常用的电动车电瓶电压为12.4V具体结果如下表所示：
表2.震动次数与电压的关系
综上可知，本发明的模块抗震能力好，在震动1000次实验中其电压在正常范围内浮动，而常规的电动车电瓶电压有明显的下降，可以推算出其内部有些电芯已经因为相对滑动导致汇流排与电芯之间断开，导致电压下降，说明本发明结构非常稳定，更加抗震。
本以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (9)
1.一种自锁紧的电池模组，其特征在于：包括若干个圆柱型电芯和极柱汇流排，所述电芯的两极为顶部极柱与壳体极柱，所述电芯侧面壳体间连接有自锁紧机构，所述的自锁紧机构为壳体极柱汇流排，所述汇流排通过S型结构缠绕在模组中所有电芯侧面壳体上，其与该模组所有电芯侧面壳体极柱的电连接实现该模组的所有电芯壳体极柱间的并联，顶部极柱汇流排与该模组同向排列的电芯的顶部极柱电连接实现这些电芯顶部极柱间的并联，模组的两极的对外极柱为顶部极柱汇流排和壳体极柱汇流排两端的向外延伸部分。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于：所述的壳体极柱汇流排为标准条形汇流排，呈S状沿水平方向缠绕在每个电芯的侧面壳体上，相邻的电芯侧面壳体在成排电芯中心线上与壳体极柱汇流排直接接触或通过可固化的导电胶间接接触。
3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于：所述的电芯之间于顶部连接有顶部固定片或底部连接有底部固定片或顶部以及底部分别连接有顶部固定片以及底部固定片。
4.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于：所述顶部固定片与底部固定片均覆盖首末端电芯。
5.根据权利要求4所述的电池模组，其特征在于：所述的顶部固定片为顶部极柱汇流排，所述顶部极柱汇流排为标准条状汇流排，通过焊接、铆接、压接或可固化导电胶粘结与所有电芯顶部极柱进行直接或间接电性连接；所述底部固定片为有刚性的片状材料，通过粘结、焊接与所有电芯底部进行结构固封。
6.一种根据权利要求1-5中任意一项所述的电池模组的自锁紧方法，包括如下步骤：
(1)将壳体极柱汇流排的一端与首端电芯侧面壳体焊接或胶粘固封；
(2)将固封后的壳体极柱汇流排以S型结构轮流缠绕其余成排电芯侧面壳体，将壳体极柱汇流排的另一端与末端电芯侧面壳体焊接或侧面固封；
(3)将成排排列的电芯的中心点设置在同一条X轴直线上，同时限制电芯不能向Y轴方向位移，将首端或末端电芯沿壳体极柱汇流排全缠绕该电芯的方向进行转动，首末端电芯沿直线相互靠拢，旋转电芯加力转到无法转动时，所有电芯壳体侧面与壳体极柱汇流排相间处完全相互挤紧且电性可靠冷连接形成所有壳体极柱并联且自锁紧的一体化结构；
(4)通过固封顶部或底部固定片或固封旋转电芯与相邻电芯间的结构使旋转电芯无法回旋，可保持自锁紧状态。
7.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于：所述顶部极柱汇流排和壳体极柱汇流排的一端或两端，均有导体向外延伸，导体与汇流排通过焊接、铆接、压接或可固化导电胶粘结的方式进行电性连接，所述导体为该模组的对外极柱。
8.一种使用权利要求1-5任意一项所述的电池模组所组成的大模组，其特征在于：包括若干个电池模组，相邻的电池模组之间为矩阵排列或者交错互补排列，相邻的电池模组之间的顶部通过条状顶部固定片间的结构固封或整块的顶部固定片进行结构连接，相邻电池模组之间的底部通过整块的底部固定片进行结构连接，模块中所有模组的顶部和底部均结构固封后，模块结构一体化。
9.根据权利要求8所述的大模组，其特征在于：所述电池模组中的所有电芯的壳体可由一根壳体极柱汇流排实现所有模组结构的自锁紧和所有模组间壳体极柱的并联；所有模组间的顶部极柱汇流排的相互电性连接或一根顶部极柱汇流排的折弯延伸连接，实现所述模块中所有电芯的顶部极柱相互并联。
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