CN111916811B - 一种电芯安装方法及一体式电池包 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电芯安装方法及一体式电池包，本发明所述电芯安装方法无需使用大量的电气元件和连接材料，简单高效，并且成本较低。一体式电池包包括模组组件、冷却组件和箱体，多组冷却组件和箱体构成的封装结构一体成型于所述箱体内，所述电芯组件设置于间隔设置的所述第一挡板形成的电芯卡槽内。本发明所述一体式电池包采用先进的压铸工艺，电池包整体可实现一体化成型，该设计大大提高了电池包的生产效率和产品合格率，同时节约了材料成本和电池包总成时的连接件和紧固件成本，总成装配简单易行，提升了生产效率。

Description

一种电芯安装方法及一体式电池包

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别是一种电芯安装方法及一体式电池包。

背景技术

由于车辆空间有限，电池工作中产生的热量累积，会造成各处温度不均匀从而影响电池单体的一致性，从而降低电池充放电循环效率，影响电池的功率和能量发挥，严重时还将导致热失控，影响系统安全性与可靠性。为了使电池组发挥最佳的性能和寿命，需要对电池包的散热进行专门设计，确保电池包有良好的散热性能。此外，电芯在电池包箱体内需要完全安装紧固，在车辆行驶过程中，电芯之间以及电芯与箱体之间不能发生任何的相对错动，否则会带来安全隐患。

现有技术中电芯的连接和成组工艺过于复杂，需要用到大量的结构件、导线、集流板、绝缘板、粘合剂等电气元件和连接材料，极大的降低了电芯的安装效率，并且成本较高，同时过多的连接材料降低了电池包的散热性能。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有的电芯安装方法中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明所要解决的问题在于如何提高电芯的安装效率。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种电芯安装方法，其包括，用第一端板将多块电芯的两端套住成为电芯组件；将所述电芯组件放入电芯卡槽中，并压装到位；将楔形板插入相邻两个所述电芯之间的夹缝中，并压装到位；重复上述步骤，直至将所有所述电芯组件安装至所述电芯卡槽内。

作为本发明所述电芯安装方法的一种优选方案，其中：所述第一端板中部设置有第一凹槽，所述电芯包括设置于所述第一凹槽内的电芯极耳，多个所述电芯的所述电芯极耳相接触；将电芯极板插入所述第一凹槽中，并使其与多个所述电芯的电芯极耳相连；用汇流排绝缘板固定相邻两个所述电芯极板。

作为本发明所述电芯安装方法的一种优选方案，其中：所述第一端板还包括设置于顶部的电芯上挡板、设置于底部的电芯下挡板，所述电芯上挡板与所述电芯组件上表面贴合，所述电芯下挡板与所述电芯组件下表面贴合。

作为本发明所述电芯安装方法的一种优选方案，其中：将单面带胶的胶垫粘贴在所述电芯组件的底面，并使所述胶垫的两端与所述电芯下挡板侧面贴合。

作为本发明所述电芯安装方法的一种优选方案，其中：在所述电芯组件两端的所述第一端板之间放置绝缘防护垫，并在所述绝缘防护垫上方放置护板，用压板将所述护板将压实，所述压板的两端设置有螺纹孔。

本发明其中另外一个目的是提供一种一体式电池包，可以通过上述电芯安装方法简单高效的将电芯安装在一体式电池包中，使电芯安装更加便捷。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种一体式电池包，其包括，模组组件，包括间隔设置的第一挡板，以及横向设置于所述第一挡板一端的第二挡板，相邻的两块所述第一挡板以及第二挡板形成所述电芯卡槽；冷却组件，通过冷却管路贯穿设置于所述第一挡板内部或所述第一挡板与箱体底面的交汇处，所述冷却管路包括输入端和输出端；以及，箱体，多组所述一体式封装结构一体成型于所述箱体内。

作为本发明所述一体式电池包的一种优选方案，其中：所述一体式封装结构一侧的所述第一挡板上设置有与其一体成型的第一圆柱，所述第一圆柱内设置有与所述冷却管路联通的进水孔；所述一体式封装结构另一侧的所述第一挡板上设置有与其一体成型的第二圆柱，所述第二圆柱内设置有与所述冷却管路联通的出水孔；相邻两个所述第一挡板的端部交错设置有连接端，最终使多个所述第一挡板的横截面形成S型曲线。

作为本发明所述一体式电池包的一种优选方案，其中：当所述冷却管路的任意横截面为圆型时，其设置于所述第一挡板的底部或所述第一挡板与所述箱体底面的交汇处；当所述冷却管路的任意横截面为长圆形或矩形时，其设置于所述第一挡板的下半部。

作为本发明所述一体式电池包的一种优选方案，其中：所述箱体内部设置于两侧的所述第一挡板上设置有多个安装柱，所述螺纹孔与所述安装柱相对应；所述箱体的两侧和底面均设置有与其一体成型的加强筋，所述加强筋形状为方格或N边格。

作为本发明所述一体式电池包的一种优选方案，其中：所述箱体两侧的边框上设有一组以上的安装孔，所述安装孔对称分布。

本发明有益效果为提供了一种电芯安装方法以及与该方法配套的一体式电池包，本发明所述电芯安装方法无需使用大量的电气元件和连接材料，简单高效，并且成本较低；本发明所述一体式电池包采用先进的压铸工艺，电池包可实现一体化成型，该设计大大提高了电池包的生产效率和产品合格率，同时节约了材料成本和电池包总成时的连接件和紧固件成本，总成装配简单易行，提升了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为实例1中电芯安装方法的部分流程图。

图2为实例1中电芯安装方法的完成流程图。

图3为实例1中的第一端板的结构图。

图4为实例1中第一端板与电芯装配图。

图5为实例1中电芯组件结构图。

图6为实例1中电芯组件与护板、压板和绝缘防护垫图。

图7为实例1中一体式电池包的模组组件和冷却组件构成的一体式封装结构图。

图8为实例1中一体式电池包的两种冷却管路示意图。

图9为实例1中一体式电池包的箱体结构图。

图10为实例1中一体式电池包的冷却组件示意图。

图11为实例1中一体式电池包的整体结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1~11，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种电芯安装方法，根据该方法可以简单高效将电芯组件M安装到电池包中，不需要使用大量结构件、导线、集流板、绝缘板、粘合剂等电气元件和连接材料。

如图1，电芯安装方法包括以下步骤：

用第一端板101将多块电芯102的两端套住成为电芯组件M；

将所述电芯组件M放入电芯卡槽O中，并压装到位；

将楔形板103插入相邻两个所述电芯102之间的夹缝中，并压装到位；

重复上述步骤，直至将所有所述电芯组件M安装至所述电芯卡槽O内。

需要说明的是，电芯组件M中的电芯102数量也可以为1，此时，只需要将楔形板103插入电芯102与电芯卡槽O侧壁之间的夹缝之中，其余步骤均与多块电芯102时相同。电芯102的数量优选为2块，原因为当电芯的数量大于2块时，至少会有1块电芯102无法接触到电芯卡槽O的侧壁，即无法得到充分的冷却，会造成整个电池包温度升高；而当电芯102的数量为1块时，电芯102虽然能够得到充分的冷却，但是提供的电压没有2块电芯102时高，故电芯102的数量优选为2块。

进一步的，如图2~4，所述第一端板101中部设置有第一凹槽101a，所述电芯102包括设置于所述第一凹槽101a内的电芯极耳102a，多个所述电芯102的所述电芯极耳102a相接触；将电芯极板104插入所述第一凹槽101a中，并使其与多个所述电芯102的电芯极耳102a相连；用汇流排绝缘板105固定相邻两个所述电芯极板104。电芯极耳102a设置在电芯102的两端，其在与第一端板101装配时插入到第一凹槽101a，多块在电芯102在同一侧的电芯极耳102a相接触，产生电连接，此时再将电芯极板104竖直插入第一凹槽101a，并且需要保证电芯极耳102a与电芯极板104接触，汇流排绝缘板105一方面对电芯极板104起到固定作用，另一方面也防止汇流排与第一端板101直接接触，出现漏电的可能性，电芯极板104与电池包的汇流排电连接，第一端板101上也可以设置一些矩形凹槽用于减轻重量和减少材料。

进一步的，所述第一端板101还包括设置于顶部的电芯上挡板101b、设置于底部的电芯下挡板101c，所述电芯上挡板101b与所述电芯组件M上表面贴合，所述电芯下挡板101c与所述电芯组件M下表面贴合。电芯上挡板101b和电芯下挡板101c沿水平方向伸出，主要起到固定电芯组件M的作用。

进一步的，将单面带胶的胶垫106粘贴在所述电芯组件M的底面，并使所述胶垫106的两端与所述电芯下挡板101c侧面贴合，胶垫106的作用一是防止电芯102直接与箱体400底部平面接触，产生漏洞的可能性，二是可以对电芯102起到减震的效果。

进一步的，如图6，在所述电芯组件M两端的所述第一端板101之间放置绝缘防护垫107，并在所述绝缘防护垫107上方放置护板108，用压板109将所述护板108将压实，所述压板109的两端设置有螺纹孔109a。放置绝缘防护垫107起到绝缘作用，护板108用于保护电芯组件M在承受压力和震动时不被损坏，压板109是对电芯组件M起到固定作用，压板109上的螺纹孔109a与箱体400两侧的边框上设置的安装孔403相对应。

综上，先用第一端板101将多块电芯102的两端套住成为电芯组件M，将单面带胶的胶垫106粘贴在所述电芯组件M的底面，并使所述胶垫106的两端与所述电芯下挡板101c侧面贴合，再将所述电芯组件M放入电芯卡槽O中，并压装到位，将楔形板103插入相邻两个所述电芯102之间的夹缝中，并压装到位，重复上述步骤，直至将所有所述电芯组件M安装至所述电芯卡槽O内。将电芯极板104插入所述第一凹槽101a中，并使其与多个所述电芯102的电芯极耳102a相连，用汇流排绝缘板105固定相邻两个所述电芯极板104，在所述电芯组件M两端的所述第一端板101之间放置绝缘防护垫107，并在所述绝缘防护垫107上方放置护板108，用压板109将所述护板108将压实，最后用螺丝将压板109拧紧在箱体400上即可。

本发明还涉及一种一体式电池包，其与上述电芯安装方法相适配，能够简单高效将电芯安装在一体式电池包中。

具体的，一体式电池包包括模组组件200、冷却组件300和箱体400，冷却组件300一体成形于模组组件200的内部构成一体式封装结构，电芯组件M设置于电芯卡槽O内，冷却水通过冷却管路301给电芯102进行降温，多组均一体式封装结构均一体成型于箱体400内部，。

为便于后续的结构说明，本发明定义一体式电池包所在三维空间具有三个正交方向，分别为纵向、横向和竖向。其中，第一挡板201的长度方向为纵向；第二挡板202的长度方向为横向；竖直的方向为竖向

如图7，模组组件200包括间隔设置的第一挡板201，以及横向设置于所述第一挡板201一端的第二挡板202，在第一挡板201的两端设置有两块第二挡板202，相邻的两块第一挡板201配合上两块第二挡板202形成一个电芯卡槽O，电芯组件M设置于电芯卡槽O内。冷却组件300通过冷却管路301贯穿设置于所述第一挡板201内部或所述第一挡板201与箱体400底面交汇处，所述冷却管路301包括输入端301a和输出端301b，冷却组件300与模组组件200的材质均为铝合金，铝合金兼具强度、韧性、表面硬度与延伸率的优点，十分适于作为电池包箱体的原材料。第一挡板201为翅片式液冷管，并且第一挡板201有一定倾斜角度，其角度优选为1°~5°，第一挡板201设置倾斜角度的原因是为了便于电芯102装配。冷却液实现与电芯102表面距离最近，且冷却板与软包或方壳电芯接触面最大化，有效提升电池冷却或加热速度和控制控制精度，并大大提升电池温度场的均匀性。冷却管路301采用埋管式设计，实现冷却液的安全无泄漏，避免了冷却液泄漏带来的短路风险。相对于强制风冷，本发明所述冷却管路301在使用时无空气噪音，而且能耗更低。多组一体式封装结构均一体成型于所述箱体400内，组成一体化电池包。

进一步的，所述一体式封装结构一侧的所述第一挡板201上设置有与其一体成型的第一圆柱201b，所述第一圆柱201b内设置有与所述冷却管路301联通的进水孔201b-1，所述一体式封装结构另一侧的所述第一挡板201上设置有与其一体成型的第二圆柱201c，所述第二圆柱201c内设置有与所述冷却管路301联通的出水孔201c-1，相邻两个所述第一挡板201的端部交错设置有连接端201a，连接端201a的形状为圆弧形，最终使多个所述第一挡板201的横截面形成S型曲线。上文中所说的输入端301a即进水孔201b-1，输出端301b即出水孔201c-1。冷却管路301设置在第一挡板201的底部，故冷却管路301的横截面也形成S型曲线，使冷却水流通效果更好。

进一步的，如图8，冷却管路301有两种实施方式：

第一种实施方式：冷却管路301的任意横截面为圆型，其设置于所述第一挡板201的底部或所述第一挡板201与箱体400底面的交汇处，故只需要第一挡板201的底部厚度稍大一些以容纳冷却管路301，其上部可稍薄一些，这样设置一体式封装结构重量较轻，成本较低；

第二种实施方式：所述冷却管路301的任意横截面为长圆形或矩形，其设置于所述第一挡板201的下半部，这样的冷却管路301需要第一挡板201具有一定厚度，故一体式封装结构重量较第一种实施方式相比会重一些，但由于长圆形或矩形管道与第一挡板201的接触面积更大，所以冷却效果较好。

进一步的，所述箱体400内部设置于两侧的所述第一挡板201上设置有多个安装柱401，所述安装柱401上设置有内螺纹，安装柱401的设置是为了便于安装固定电芯组件M上表面的压板209。所述箱体400的两侧和底面均设置有与其一体成型的加强筋402，所述加强筋402形状为方格或N边格，加强筋402的设置使得整个电池包箱体结构刚度增大，受挤压和承载能力变得更强。整个箱体400无任何焊缝，降低了制造成本，减少了对环境的影响。箱体400内部有贯穿的侧壁，使得箱体400的结构刚度和强度更高，制造成本更低。

本发明所述一体式电池包，大大减少了电芯102和模组之间的机械连接件和紧固件，消除了模组和电池包箱体之间的机械连接和紧固件，且无需风机强制风冷，提高了电池包成组率。不需要排气空间，体积相对更小，易于在汽车中布置。

所述箱体400两侧的边框上设有一组以上的安装孔403，所述安装孔403对称分布，安装孔的设置是为了便于线缆或水管与外界进行连接。

模组组件200、冷却组件300及箱体400通过铝合金压铸成型，其具体成型步骤包括先将塞有盐芯的铝合金管道固定在所述箱体400的成型模具内，再将液态或半固态的铝合金通过压铸机压射到固定在压铸机上的成型模具中以成型，产品顶出并冷却后，再通过使用高压水流溶解掉铝合金管道内的盐芯，形成所述冷却管路301。此一体化成型工序比铝型材拼焊电池箱体的工序减少了90%以上；并且在生产效率方面，铝型材拼焊电池箱体单条焊接生产线生产速度约为40个/天，而本发明所述电池包箱体的单条压铸线的制造效率可达到500个/天。

本发明所述一体式电池包的冷却管路301预制在箱体400内部，安全性好，基本杜绝了漏水可能性。而现有技术的电池包箱体中水管接头较多，当模组受外力挤压、振动等外部因素影响时，易于发生漏水事件，会带来较大安全隐患。

相较于现有技术的电池包，如果采用与电芯102大面积接触的冷却板，制造和装配成本高，连接件和紧固件较多，增加了生产成本和产品重量，并且牢固性也不高。

本发明所述一体式封装结构整体无需焊接,省去了焊接工序的制造成本人工，电耗，折旧等，提高了生产效率，减少了对环境的污染。

综上所述，多个第一挡板201等间隔设置，其两端设置有第二挡板202，相邻的第一挡板201的端部交错设置有连接端201a，第一挡板201与第二挡板202形成的电芯卡槽O用于放置电芯组件M，冷却管路301一体成形于第一挡板201内部，一体式封装结构两侧的第一挡板201分别设置有进水孔201b-1和出水孔201c-1，冷却水经进水孔201b-1流进冷却管路301，经出水孔201c-1流出。箱体400内设置有多组所述模组组件200和冷却组件300，箱体400两侧和底面均设置有与其一体成型的加强筋402，所述箱体400两侧的边框上设置有安装孔403。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种电芯安装方法，其特征在于：包括，

用第一端板（101）将多块电芯（102）的两端套住成为电芯组件（M）；

将所述电芯组件（M）放入电芯卡槽（O）中，并压装到位；

将楔形板（103）插入相邻两个所述电芯（102）之间的夹缝中，并压装到位；

重复上述步骤，直至将所有所述电芯组件（M）安装至所述电芯卡槽（O）内；

所述第一端板（101）中部设置有第一凹槽（101a），所述电芯（102）包括设置于所述第一凹槽（101a）内的电芯极耳（102a），多个所述电芯（102）的所述电芯极耳（102a）相接触；

将电芯极板（104）插入所述第一凹槽（101a）中，并使其与多个所述电芯（102）的电芯极耳（102a）相连；

用汇流排绝缘板（105）固定相邻两个所述电芯极板（104）；

将单面带胶的胶垫（106）粘贴在所述电芯组件（M）的底面，并使所述胶垫（106）的两端与所述电芯下挡板（101c）侧面贴合。

2.如权利要求1所述的电芯安装方法，其特征在于：所述第一端板（101）还包括设置于顶部的电芯上挡板（101b）、设置于底部的电芯下挡板（101c），所述电芯上挡板（101b）与所述电芯组件（M）上表面贴合，所述电芯下挡板（101c）与所述电芯组件（M）下表面贴合。

3.如权利要求1或2所述的电芯安装方法，其特征在于：在所述电芯组件（M）两端的所述第一端板（101）之间放置绝缘防护垫（107），并在所述绝缘防护垫（107）上方放置护板（108），用压板（109）将所述护板（108）将压实，所述压板（109）的两端设置有螺纹孔（109a）。

4.一种采用如权利要求1~3任一所述的电芯安装方法的一体式电池包，其特征在于：包括，

模组组件（200），包括间隔设置的第一挡板（201），以及横向设置于所述第一挡板（201）一端的第二挡板（202），相邻的两块所述第一挡板（201）以及第二挡板（202）形成所述电芯卡槽（O）；

冷却组件（300），通过冷却管路（301）贯穿设置于所述第一挡板（201）内部或所述第一挡板（201）与箱体（400）底面的交汇处，所述冷却管路（301）包括输入端（301a）和输出端（301b），所述模组组件（200）与冷却组件（300）一体成型构成一体式封装结构；以及，

箱体（400），多组所述一体式封装结构一体成型于所述箱体（400）内。

5.如权利要求4所述的一体式电池包，其特征在于：所述一体式封装结构一侧的所述第一挡板（201）上设置有与其一体成型的第一圆柱（201b），所述第一圆柱（201b）内设置有与所述冷却管路（301）联通的进水孔（201b-1）；

所述一体式封装结构另一侧的所述第一挡板（201）上设置有与其一体成型的第二圆柱（201c），所述第二圆柱（201c）内设置有与所述冷却管路（301）联通的出水孔（201c-1）；

相邻两个所述第一挡板（201）的端部交错设置有连接端（201a），最终使多个所述第一挡板（201）的横截面形成S型曲线。

6.如权利要求5所述的一体式电池包，其特征在于：当所述冷却管路（301）的任意横截面为圆型时，其设置于所述第一挡板（201）的底部或所述第一挡板（201）与所述箱体（400）底面的交汇处；

当所述冷却管路（301）的任意横截面为长圆形或矩形时，其设置于所述第一挡板（201）的下半部。

7.如权利要求4~6任一所述的一体式电池包，其特征在于：所述箱体（400）内部设置于两侧的所述第一挡板（201）上设置有多个安装柱（401），压板（109）两端设置的螺纹孔（109a）与所述安装柱（401）相对应；所述箱体（400）的两侧和底面均设置有与其一体成型的加强筋（402），所述加强筋（402）形状为方格或N边格。

8.如权利要求4~6任一所述的一体式电池包，其特征在于：所述箱体（400）两侧的边框上设有一组以上的安装孔（403），所述安装孔（403）对称分布。

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