CN111933852A - 大型软包电池模组、装配方法、动力电池及电动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大型软包电池模组、装配方法、动力电池及电动车辆。其包括外壳、缓冲垫、铜排组件、电芯、柔性线路板及导热片，外壳为一侧敞口的壳体，多层电芯层叠后收容于外壳内，外壳包括外壳主体、上盖及后盖，外壳主体包括底板及两个固定于底板相对两端的侧板，上盖盖设于多层电芯的顶部并与两侧板固定连接，后盖盖设于两个侧板的一侧，导热片设置在后盖与多层电芯之间；缓冲垫布设在相邻两层电芯间，铜排组件包括塑胶支架及固定于塑胶支架的铜排，塑胶支架背离铜排的一侧设有导向槽；电芯的极耳穿过塑胶支架与铜排相连，柔性线路板扣合在外壳上并与铜排电连接，铜排的外侧盖设有与外壳固定连接的塑胶盖板。该大型软包电池模组能量密度高。

Description

大型软包电池模组、装配方法、动力电池及电动车辆

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种大型软包电池模组、装配方法、动力电池及电动车辆。

背景技术

纯电动公交车主要行驶在城市路段，以短途为主，正逐步取代传统燃油车成为城市的主要公共交通工具。随着新能源汽车行业的不断发展，纯电动公交车市场需求日益提升。目前的纯电动公交车中动力电池存在的主要缺点是续航能力不足，充电频繁，进而限制了其在纯电动长途大巴车方向的发展。当前，纯电动长途大巴车在高速上行驶时大多需要快充，过多的充电放电次数严重考验电池的整体寿命及安全性。为此，如何解决动力电池的续航问题对纯电动城市公交车和纯电动大巴车的发展有重大意义，且解决续航后能减少充电次数，提升整体电池系统的寿命及安全性。

纯电动长途大巴车及纯电动公交车续航里程的提升需要充分利用车架空间，开发更匹配于车架的大型高能量密度电池系统，最大限度增加车辆的电池装载量。市场上常见的动力电池类型有圆柱、方形及软包，各有其优点，而软包电芯模组在成组后能量密度优势大，成组效率高、安全可靠。目前，市场上所用到的软包电芯模组容量多以小型为主，如：30Ah、58Ah、72Ah等，需要采用多个成组的方式才能满足容量需求，成组方式结构复杂、成本高、成组效率低。

发明内容

本发明实施例提供一种大型软包电池模组、装配方法、动力电池及电动车辆，用以解决现有技术中软包电池电池容量小能量密度低的缺陷，实现高能量密度，提高续航能力。

本发明实施例提供一种大型软包电池模组，包括外壳、缓冲垫、铜排组件、电芯、柔性线路板及导热片，所述外壳为一侧敞口的壳体，多层所述电芯层叠在一起并收容于所述外壳内，所述外壳包括外壳主体、上盖及后盖，所述外壳主体包括底板及两个固定于所述底板相对两端的侧板，所述上盖盖设于多层所述电芯的顶部并与两所述侧板固定连接，所述后盖盖设于两个所述侧板的一侧，所述导热片设置在所述后盖与多层所述电芯之间；所述缓冲垫布设在相邻两层所述电芯之间，所述铜排组件包括塑胶支架及铜排，所述塑胶支架背离所述铜排的一侧设有用于供所述电芯的极耳穿过的导向槽，所述铜排固定于所述塑胶支架；所述电芯的极耳穿过所述塑胶支架与所述铜排相连，所述柔性线路板扣合在所述外壳上并与所述铜排电连接，所述铜排的外侧盖设有与所述外壳固定连接的塑胶盖板。

根据本发明一个实施例的大型软包电池模组，所述缓冲垫的两侧分别与对应的所述电芯粘接固定。

根据本发明一个实施例的大型软包电池模组，所述柔性线路板包括两个接口，其中一个所述接口用于传递各层所述电芯的电压及多个温度采集点的温度信息，另一个所述接口用于实现并联均衡充电功能。

根据本发明一个实施例的大型软包电池模组，所述外壳为铝壳；所述外壳主体的底部外侧设有加强筋。

根据本发明一个实施例的大型软包电池模组，还包括设置在所述外壳与所述电芯之间的绝缘壳体，所述绝缘壳体为两端敞口的空壳，所述绝缘壳体的两个敞口分别对应于所述导热片和所述铜排组件。

根据本发明一个实施例的大型软包电池模组，所述上盖及所述侧板的顶部分别设有若干透气孔，所述绝缘壳体与所述透气孔对应的位置设有通孔。

本发明实施例还提供一种如上所述的大型软包电池模组的装配方法，包括步骤：

步骤S10，外壳主体内铺设电芯和缓冲垫；

步骤S20，待多层电芯的平铺堆叠完成后，将上盖焊接固定于所述外壳主体，然后在所述电芯的尾部从内到外顺次铺设导热片和后盖，施加预紧力待所述导热片与所述电芯紧贴后进行焊接，将所述后盖的四周分别与所述上盖和所述外壳主体相连；

步骤S30，将铜排组件放置在所述电芯的极耳侧，将所述电芯的极耳与位于所述铜排组件外侧的铜排焊接固定，柔性线路板扣合在所述外壳的外侧，所述柔性线路板与所述铜排组件中的铜排电连接；

步骤S40，在所述铜排组件外盖合塑胶盖板。

本发明实施例又提供一种动力电池，包括如上所述的大型软包电池模组。

本发明实施例还提供一种电动车辆，所述电动车辆包括如上所述的动力电池。

本发明实施例提供的大型软包电池模组、装配方法、动力电池及电动车辆，各电芯叠放在一起，大型软包电池模组的整体长度和宽度与单个电芯的尺寸一致，其高度根据电芯的高度尺寸相应叠加，从而能够适应不同的整车底盘高度空间，实现对整车底盘空间的有效利用；另外，电芯之间增加的缓冲垫有效增加了电芯在外壳内的膨胀空间。经测试，该大型软包电池模组的电池容量高达900Ah，远高于市场常见的软包电池模组的电池容量，能量密度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的大型软包电池模组的立体图；

图2是图1所示出的大型软包电池模组的分解图；

图3是图2中所示出的电芯与缓冲垫的配合示意图；

图4是图2所示出的外壳的分解图；

图5是图4中外壳主体在另一视角下的结构示意图；

图6是图1所示出的大型软包电池模组的另一分解图；

图7是图2所示出的铜排组件的分解图；

图8是图2所示出的铜排组件的立体图；

图9是图8所示出的铜排组件在A处的放大图。

附图标记：

10、外壳；11、外壳主体；12、上盖；13、后盖；14、底板；15、侧板；16、加强筋；17、透气孔；18、插接口；19、加热膜；20、铜排组件；21、塑胶支架；22、铜排；23、导向槽；24、塑胶保护盖；25、连接孔；30、电芯；40、柔性线路板；41、接口；42、插接头；50、缓冲垫；60、导热片；70、塑胶盖板；81、烟雾探测器；82、电池管理单元；90、绝缘壳体；91、通孔；100、连接件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”的方向均以附图所示方向为准。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的大型软包电池模组包括外壳10、铜排组件20、电芯30、柔性线路板40及缓冲垫50。外壳10为一侧敞口的壳体。多层电芯30层叠在一起并收容于外壳10内。缓冲垫50布设在两层电芯30之间。铜排组件20设置在多层电芯30的极耳侧并对应于外壳10的敞口，多层电芯30的尾部与外壳10之间设置有导热片60，柔性线路板40与铜排组件20焊接固定并与外壳10扣合在一起，外壳10的敞口盖合有塑胶盖板70。塑胶盖板70位于铜排组件20的外侧，也即塑胶盖板70与外壳10配合形成一个封闭的空间，层叠设置的电芯30位于该封闭的空间内。需要说明的是，可以在相邻两层电芯30之间均铺设缓冲垫50，也可以隔2或3层电芯30铺设一层缓冲垫50，对此本发明实施例不做具体限定。比如，如图3所示，每一电芯30的上方均设置一层缓冲垫50，以便最大限度地增加电芯30在外壳10内的膨胀空间。

本发明实施例提供的大型软包电池模组，各电芯30叠放在一起，大型软包电池模组的整体长度和宽度与单个电芯30的尺寸一致，其高度根据电芯30的高度尺寸相应叠加，从而能够适应不同的整车底盘高度空间，实现对整车底盘空间的有效利用；另外，发明实施例提供的大型软包电池模组，电芯30之间增加的缓冲垫50有效增加了电芯30在外壳10内的膨胀空间。经测试，该大型软包电池模组的电池容量高达900Ah，远高于市场常见的软包电池模组的电池容量，能量密度高。在整车需电指标明确的情况下，本发明提供的大型软包电池模组的使用数量小于低电池容量的软包电池模组，有助于降低电池包的体积大小，减小使用过程中的能量耗散。

具体地，缓冲垫50的相对两侧分别与该侧的电芯30粘接固定，缓冲垫50与电芯30的相互固定可以增加电芯30之间的剪切力。比如，在缓冲垫50的两侧分别粘贴双面胶，借助双面胶将电芯30与缓冲垫50固定连接。

其中，如图4所示，外壳10包括外壳主体11、上盖12及后盖13，外壳主体11包括底板14和两个固定安装在底板14相对两侧的侧板15。需要说明的是，外壳主体11可以一体成型，也可以是底板14和两个侧板15焊接固定，对此，本发明实施例不做具体限定。多层电芯30收容在外壳主体11内，上盖12和后盖13均通过激光焊接与外壳主体11的两个侧板15固定连接。在焊接后盖13之前先施加预紧力使导热片60与电芯30的尾部充分贴合，以便于外部加热。导热片60采用导热材料制成。为了方便焊接，上盖12与后盖13分别设有折边，折边与外壳主体11抵接后采用激光焊接固定连接。组装时，先将上盖12与外壳主体11焊接固定，然后再焊接后盖13。

外壳10采用铝合金制成，便于散热和后期激光焊接。外壳主体11为承受电芯30重量的核心部件，并且在组合成动力电池的过程中用于实现多个模组之间与箱体的固定，如图5所示，为保证吊装时的强度及大型软包电池模组的整体强度，在外壳主体11的底部外侧也即底板14的外侧安装有加强筋16。加强筋16的数量为多个，多个加强筋16并行间隔设置或纵横交错设置。在其中一个侧板15上固定安装有烟雾探测器81及电池管理单元82。

其中，缓冲垫50采用泡棉或者硅胶等弹性材料制成，当电芯30发热膨胀时，缓冲垫50发生弹性变形，为电芯30的膨胀让出空间。

如图2所示，本发明实施例提供的大型软包电池模组还包括绝缘壳体90，绝缘壳体90为两端敞口的空壳结构，其两个敞口分别对应于导热片60和铜排组件20。通过绝缘壳体90提高电芯30与外壳10之间的绝缘性能。除此之外，还可以直接在外壳10的内壁涂覆绝缘材料形成绝缘层以提高电芯30与外壳10之间的绝缘性能。具体地，绝缘壳体90包括与外壳主体11适配的绝缘主体及盖设在绝缘主体上的盖体。先将绝缘主体嵌设在外壳主体11内，待电芯30及缓冲垫50铺设在外壳主体11内之后再将盖体盖合在最顶层的电芯30上，然后将上盖12焊接固定在外壳主体11上。如图3所示，位于最顶层的电芯30与绝缘壳体90的盖体之间亦设置有缓冲垫50。

如图3所示，为了方便透气，在上盖12和侧板15的顶部分别设有若干透气孔17，以便提高透气性，优化散热性能，防止因意外导致电池模组整体发生热失控。与此相对应的，如图2所示，绝缘壳体90与透气孔17对应的位置同样设有通孔91。

本发明实施例提供的大型软包电池模组中，如图6所示，柔性线路板40为一体式结构，包括两个接口41，其中一个接口41用于传递各层电芯30的电压及多个温度采集点的温度信息，另外一个接口41用于实现并联均衡充电功能。比如，接口41处安装有三个温度传感器，接口41将三个温度传感器采集的温度信息传递出去，当然，接口41也可以先对比对三个温度信息的大小，然后将三个温度信息中温度最高的温度值及该温度所处的位置传递出去。

如图2和图6所示，柔性线路板40包括用于与铜排组件20相连的连接部、与接口41相连的弯折部及连接弯折部与连接部的中间部，弯折部为并行的两条弯折线路，中间部呈弯折状，弯折部远离接口41的一端与中间部的一个弯折段对接，连接部包括多条连接条，多条连接条对称布设在中间部的另一弯折段两侧。中间部弯折90°，搭设在上盖12对应于铜排组件20的边缘处；弯折部弯折90°，搭设在上盖12靠近安装有烟雾探测器81的侧板15的边缘处。由此，柔性线路板40的两个弯折处对应搭设在上盖12的两个邻边。如图6所示，在柔性线路板40设置接口41的一端设有插接头42，插接头42的表面设有弹舌。插接口18开设于固定安装在侧板15上的型材。插接头42插设插接口18内时，弹舌被挤压，从而实现两者的紧密配合，当拔出后弹舌恢复原样。另外，在后盖13的外部还安装有一加热膜19，加热膜19外伸有连接导线。连接导线与外部加热装置相连，产生热量经后盖13传递给导热片60。

在上述任一实施例的基础上，如图7所示，铜排组件20包括塑胶支架21和铜排22，铜排22固定安装在塑胶支架21上。其中，塑胶支架21为塑胶件，铜排22热压铆接在塑胶支架21的一侧。如图8和图9所示，塑胶支架21的另一侧开设有导向槽23，导向槽23用于供电芯30的极耳穿过。铜排22包括若干长导体，铜排22的外接端即总正铜排和总负铜排安装有塑胶保护盖24。具体地，塑胶保护盖24与塑胶支架21螺丝固定或者卡扣固定，从而在塑胶保护盖24与塑胶支架21形成一个容纳空间，铜排22的外接端收容在该容纳空间内。通过塑胶保护盖24，形成正负极的绝缘防护。如图7所示，铜排22的外接端有两个，两个外接端弯折设置从而在铜排组件20安装在电芯30的极耳侧之后两个外接端位于安装有烟雾探测器81的侧板15上，这样将柔性线路板40的接口41、铜排组件20的外接端、烟雾探测器81及电池管理单元82均布设在同一侧。柔性线路板40与铜排22激光焊接固定，电芯30的极耳穿过导向槽23与铜排22激光焊接。如图7和8所示，塑胶支架21沿长度方向开设有多个连接孔25，连接孔25沿塑胶支架21的宽度方向延伸。上盖12对应于铜排组件20的一侧及外壳主体11对应于铜排组件20的一侧分别设有多个通孔，通孔与连接孔25一一对应设置，螺杆或者连接销等连接件100穿过通孔与连接孔25将塑胶支架21与外壳10固定连接在一起。当采用螺杆作为连接件100时，连接孔25为螺纹孔。塑胶支架21的四周均安装有连接件100。由此，本发明实施例提供的大型软包电池组，塑胶支架21与外壳10通过连接件100如螺杆固定连接，由此封闭外壳10的敞口端，形成一个整体，避免发生相对运动，在铜排组件20也即铜排22的外侧扣合塑胶盖板70，形成封闭绝缘体。

在本发明的一个实施例中，如图6所示，塑胶盖板70采用塑料材质制成，减轻重量。在塑胶盖板70上设有卡孔，塑胶支架21上凸设有卡扣，卡扣穿过卡孔将塑胶盖板70与铜排组件20的塑胶支架21卡装在一起，安装方便，便于组装，有助于提高生产效率。当然，塑胶盖板70也可以与塑胶支架21螺丝固定。

需要说明的是，电芯30的数量可以为12、14或者16，对应形成1P12S、1P14S、1P16S规格的大型软包电池模组。当然，电芯30的数量也可为其他数量，具体根据需要进行设计。大型电池软包模组的外形尺寸长度为933mm～937mm，宽度为461mm～465mm。

本发明实施例提供的大型软包电池模组在进行装配时，包括如下步骤：

步骤S10，在外壳主体11内铺设电芯30和缓冲垫50。其中，若外壳主体11内未涂覆绝缘层，则先在外壳主体11内铺设与外壳主体11形状适配的绝缘主体，然后在层层铺设电芯30。优选的，在外壳10内交替铺设电芯30和缓冲垫50。

步骤S20，待多层电芯30的平铺堆叠完之后，将上盖12焊接固定于外壳主体11，然后在电芯30的尾部从内到外顺次铺设导热片60和后盖13，施加预紧力待导热片60与电芯30紧贴后进行焊接，将后盖13的四周分别与上盖12和外壳主体11相连。其中，上盖12宽度方向的两侧边分别设有折边，外壳主体11与折边抵接后激光焊接固定。后盖13的四周均设有折边，同样的折边与上盖12和外壳主体11抵接后激光焊接固定。

步骤S30，将铜排组件20放置在电芯30的极耳侧，将电芯30的极耳与位于铜排组件20外侧的铜排焊接固定，柔性线路板40扣合在外壳10的外侧，柔性线路板40与铜排组件20中的铜排22电连接。具体地，柔性线路板40的两个弯折部搭设在上盖12的两条邻边处，柔性线路板40设置接口41的一端设有插接头42，插接头42插设在侧板15外安装的型材上开设的插接口18内，从而使柔性线路板40与外壳10扣合在一起。柔性线路板40和电芯30的极耳分别与铜排组件20的铜排22激光焊接。需要说明的是，铜排组件20的外侧指的是铜排组件20背离电芯30的一侧。其中，铜排组件20中的塑胶支架21与外壳10通过连接件100固定连接或者通过卡扣结构卡扣连接。

步骤S40，在铜排组件20外盖合塑胶盖板70。塑胶盖板70与铜排组件20中的塑胶支架21卡扣连接。

本发明实施例提供的大型软包电池模组的装配方法，组装工艺方便，易于实现自动化，从而避免人为操作造成的不良，提高产品良品率。

除此之外，本发明实施例还提供了一种动力电池，包括如上所述的大型软包电池模组。根据电量要求，多个大型软包电池模组连接在一起形成动力电池，相比于传统软包电池模组组合形成的动力电池，本发明实施例提供的动力电池体积小，能量耗散少，也即能量密度高，能够充分利用车辆预留的电池仓空间，提高电池的装载量，提高车辆的最大行驶里程。

另外，本发明实施例还提供了一种电动车辆，包括如上所述的动力电池。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种大型软包电池模组，其特征在于，包括外壳、缓冲垫、铜排组件、电芯、柔性线路板及导热片，所述外壳为一侧敞口的壳体，多层所述电芯层叠在一起并收容于所述外壳内，所述外壳包括外壳主体、上盖及后盖，所述外壳主体包括底板及两个固定于所述底板相对两端的侧板，所述上盖盖设于多层所述电芯的顶部并与两所述侧板固定连接，所述后盖盖设于两个所述侧板的一侧，所述导热片设置在所述后盖与多层所述电芯之间；所述缓冲垫布设在相邻两层所述电芯之间，所述铜排组件包括塑胶支架及铜排，所述塑胶支架背离所述铜排的一侧设有用于供所述电芯的极耳穿过的导向槽，所述铜排固定于所述塑胶支架；所述电芯的极耳穿过所述塑胶支架与所述铜排相连，所述柔性线路板扣合在所述外壳上并与所述铜排电连接，所述铜排的外侧盖设有与所述外壳固定连接的塑胶盖板。

2.根据权利要求1所述的大型软包电池模组，其特征在于，所述缓冲垫的两侧分别与对应的所述电芯粘接固定。

3.根据权利要求1所述的大型软包电池模组，其特征在于，所述柔性线路板包括两个接口，其中一个所述接口用于传递各层所述电芯的电压及多个温度采集点的温度信息，另一个所述接口用于实现并联均衡充电功能。

4.根据权利要求1所述的大型软包电池模组，其特征在于，所述外壳为铝壳；所述外壳主体的底部外侧设有加强筋。

5.根据权利要求4所述的大型软包电池模组，其特征在于，还包括设置在所述外壳与所述电芯之间的绝缘壳体，所述绝缘壳体为两端敞口的空壳，所述绝缘壳体的两个敞口分别对应于所述导热片和所述铜排组件。

6.根据权利要求5所述的大型软包电池模组，其特征在于，所述上盖及所述侧板的顶部分别设有若干透气孔，所述绝缘壳体与所述透气孔对应的位置设有通孔。

7.一种如权利要求1至6任一项所述的大型软包电池模组的装配方法，其特征在于，包括步骤：

步骤S10，外壳主体内铺设电芯和缓冲垫；

步骤S20，待多层电芯的平铺堆叠完成后，将上盖焊接固定于所述外壳主体，然后在所述电芯的尾部从内到外顺次铺设导热片和后盖，施加预紧力待所述导热片与所述电芯紧贴后进行焊接，将所述后盖的四周分别与所述上盖和所述外壳主体相连；

步骤S30，将铜排组件放置在所述电芯的极耳侧，将所述电芯的极耳与位于所述铜排组件外侧的铜排焊接固定，柔性线路板扣合在所述外壳的外侧，所述柔性线路板与所述铜排组件中的铜排电连接；

步骤S40，在所述铜排组件外盖合塑胶盖板。

8.一种动力电池，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的大型软包电池模组。

9.一种电动车辆，其特征在于，所述电动车辆包括如权利要求8所述的动力电池。

Images