CN112290141A - 一种用于蓄电池组的模组组合结构 - Google Patents

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王春梅
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Abstract

本发明公开了一种用于蓄电池组的模组组合结构,属于蓄电池技术领域,包括下托板、上盖板和蓄电池组,下托板的上表面开设有容纳蓄电池组的下凹槽,下凹槽的内腔设有绝缘结构;下托板的侧壁开设有下托板引线槽;上盖板的侧壁开设有上托板引线槽;上盖板的下表面开设有容纳蓄电池组的上凹槽,上凹槽的内腔设有绝缘结构;单体电池的侧壁设有粘接胶带;位于蓄电池组四周的外壳;外壳通过紧固件与下托板和上盖板的侧壁连接;连接下托板和上盖板用的限位连杆;缠绕在单体电池上的环控单元;位于两个单体电池之间的导热薄膜;蓄电池组与下托板、上盖板的接触面处设置有灌封胶。本发明兼顾结构强度、控制重量、装配工艺复杂度三个方面的应用需求。

Description

一种用于蓄电池组的模组组合结构
技术领域
本发明属于蓄电池技术领域,具体涉及一种用于蓄电池组的模组组合结构。
背景技术
众所周知,蓄电池(Storage Battery)是将化学能直接转化成电能的一种装置,是按可再充电设计的电池,通过可逆的化学反应实现再充电,通常是指铅酸蓄电池,它是电池中的一种,属于二次电池。它的工作原理:充电时利用外部的电能使内部活性物质再生,把电能储存为化学能,需要放电时再次把化学能转换为电能输出,比如生活中常用的手机电池等。
蓄电池组根据不同应用环境其功能需求差异很大,通过多个电池串并联组合成的模块是蓄电池组的基本功能单元,与蓄电池组的力学性能、集成装配、热设计、重量等直接相关。
蓄电池组模块的设计通常采用支架结构或整体灌胶结构。支架结构存在的问题主要机械结构强度一般,在力学环境要求严苛时无法满足需要;整体灌胶结构的重量增加多,且电池成组密集摆放,即使采用导热灌封胶也容易造成热量集聚、散热条件差造成的温度不均衡。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题,提供一种用于蓄电池组的模组组合结构,兼顾结构强度、控制重量、装配工艺复杂度三个方面的应用需求;通过简化蓄电池组组合的结构形式,实现制作、安装方便,可单独组合安装,也可多模块组合应用,保证蓄电池组内部结构可靠性、抗振效果好、重量较轻,蓄电池组热管理单元的导热效果好。
本发明的目的是提供一种用于蓄电池组的模组组合结构,至少包括:
下托板(1),在所述下托板(1)的上表面开设有容纳蓄电池组的下凹槽,在该下凹槽的内腔设有绝缘结构;所述下托板(1)的侧壁开设有下托板引线槽(7);
上盖板(2),所述上盖板(2)的侧壁开设有上托板引线槽(8);在所述上盖板(2)的下表面开设有容纳蓄电池组的上凹槽,在该上凹槽的内腔设有绝缘结构;
位于下托板(1)和上盖板(2)之间的蓄电池组;所述蓄电池组由多个单体电池(14)组成;在所述单体电池(14)的侧壁设有粘接胶带(16);
位于蓄电池组四周的外壳(10);所述外壳(10)通过紧固件与下托板(1)和上盖板(2)的侧壁连接;
连接下托板(1)和上盖板(2)用的限位连杆(4);
缠绕在单体电池(14)上的环控单元(15);
位于两个单体电池(14)之间的导热薄膜;其中:
在所述蓄电池组与下托板(1)、上盖板(2)的接触面处设置有灌封胶(9)。
优选地,所述灌封胶(9)采用导热灌封胶。
优选地,所述下托板(1)和上盖板(2)上开设有对限位连杆(4)进行限位用的限位孔(3)。
优选地,所述限位连杆(4)不少于四个。
优选地,所述单体电池为圆柱形电池或方形电池或软包电池。
优选地,所述外壳(10)的内壁设有与热控单元贴合用的凸面。
优选地,所述上盖板(2)为多层结构。
本发明具有的优点和积极效果是:
通过采用上述技术方案,本发明简化蓄电池组组合的结构形式,制作、安装方便,可单独组合安装,也可多模块组合应用,保证蓄电池组内部结构可靠性、抗振效果好、重量较轻,蓄电池组热管理单元的导热效果好。
本发明采用分次局部灌封保证蓄电池组内部结构强度,使模块组合结构稳定可靠、抗振效果好、有效控制结构重量、扩展设计灵活、装配简单;同时将蓄电池组热管理单元与蓄电池组模块组合结构结合,通过加大接触面积提高传热效果。
附图说明
图1为本发明优选实施例的结构图;
图2为本发明优选实施例的爆炸图;
图3为图2中单体电池粘贴、热控单元粘贴的示意图;
图4为图2中上盖板的结构设计示意图;
图5为其他蓄电池组模组组合结构示意图。
图中,1、下托板;2、上盖板;3、限位孔;4、限位连杆;5、限位连杆紧固件A;6、限位连杆紧固件B;7、下托板引线槽;8、上盖板引线槽;9、灌封胶;10、外壳;11、外壳固定紧固件;12、外壳安装螺纹孔;13、安装孔;14、单体电池;15、环控单元;16、粘接胶带。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:
本发明的技术方案为:
一种用于蓄电池组的模组组合结构,包括下托板、上盖板、限位连杆、多只排布连接好的单体电池、热管理单元以及外壳等,圆柱形、方形电池和软包电池均可采用该结构。可采用分次局部灌封保证蓄电池组内部结构强度,使模块组合结构稳定可靠、抗振效果好、有效控制结构重量、扩展设计灵活、装配简单;同时将蓄电池组热管理单元与蓄电池组模块组合结构结合,通过加大接触面积提高传热效果。
所述下托板为蓄电池组模组的下安装板;所述下托板的内腔为绝缘结构,放置做好排布的单体电池;所述下托板的内腔内可灌胶,将单体电池的端面灌封,使单体电池与下托板成为整体,灌封高度参考单体电池高度确定,小于单体电池高度的四分之一;所述下托板的引线槽是单体电池焊接引出端位置,通过导线与外部单元互联;所述下托板的限位孔可内置限位连杆,通过螺钉与下托板互联,通过螺母等紧固件和上盖板互联。
所述上盖板为蓄电池组的上安装板;所述上盖板的内腔为绝缘结构,与单体电池的另一端面接触;所述上盖板的引线槽是单体电池焊接引出端位置和布线位置;所述上盖板的内腔内可灌胶,在下托板灌胶固化后,翻转蓄电池组结构,使下托板朝上,在上盖板内腔灌胶,使模组结构成为一体,增强力学环境适应性。
所述灌封结构中,采用导热灌封胶类,胶体的流动性好,在常温环境下脱泡后即可分别灌封下托板和上盖板。在无低气压应用需求时可采用静置方法对灌封胶脱泡处理;在有低气压环境应用需求时,灌封胶中的气泡采用抽真空进行排气泡处理。
所述环控单元为带状缠绕在单体电池上,在厚度方向分别与两侧电池侧壁贴合,宽度比下托板和上盖板的距离略短,增大与电池的接触面积,传热迅速;热控单元的导热薄膜,位于两个单体电池之间,即可将模组内部的热量导出,也可对蓄电池组加热。
所述外壳可通过紧固件与下托板和上盖板固定,内侧壁的凸面与所述热控单元贴合,可达到通过外壳体与模块内部热控单元连通散热的目的。
所述上盖板可以设计多层结构,实现多个模组叠放组合,通过所述的限位连杆延长并固定。
如图1和图2所示,蓄电池组由多个排布好的单体电池14组成,单体电池有圆柱形、方形电池和软包电池结构形式,本实施例图1和图2是以圆柱形单体电池为实施例,单体电池按排布形式通过在单体电池接触面间粘贴胶带16绝缘并固定;组合前在单体电池每一列模块高度居中粘贴热控单元15,保证在并列方向单体电池与热控单元15均有接触,可达到均温的目的,热控单元15可通过与外壳10贴合将热量导出。
本实施例中下托板1为模组结构的最下层,其结构形式包括放置蓄电池组和灌封胶9的内腔体、安装限位连杆4用以固定电池组合高度尺寸的限位孔3、侧壁可以固定外壳10的螺纹孔12、电池组合后的下托板引线槽7、可用于蓄电池组模组的安装孔13。
本实施例中上盖板2与下托板1结构类似,如图3所示,两者的内腔体为对称形式,将蓄电池组模块的上下端灌胶整体固定,灌胶分开进行,待一侧固化后翻转蓄电池组,再向另一侧腔体内灌胶。上盖板2中的上盖板引线槽8是单体电池焊接引出端位置和布线位置。
本实施例中下托板1、上盖板2为聚酰亚胺材质,通过限位孔3可与安装底板互联,通过下托板1、上盖板2侧面的外壳安装螺纹孔12与外壳10结构互联。两者可以选用铝合金、镁铝合金等金属材质,PVC、尼龙等非金属材质以及碳纤维复合材料等,保证即满足强度需要、重量又轻。金属材质需要做表面绝缘处理,内腔与蓄电池电极接触位置用环氧板或聚酰亚胺膜等材质绝缘。采用碳纤维复合材料时的下托板1、上盖板2内腔与电池电极接触位置和与电极引出位置用玻璃纤维材质做绝缘保护。
本实施例中限位连杆4为聚酰亚胺材质,限位连杆4下端为内螺纹,通过限位连杆紧固件A5与下托板1固定,限位连杆4上端为外螺纹,通过限位连杆紧固件B6与上盖板2固定;本实施例为单模组结构形式,通过将上盖板形式的改变,可以多模块叠放,通过限位连杆4的螺柱形式延长并固定,如图5所示。限位连杆也可以选用铝合金、镁铝合金、钛合金等金属材质,PVC、尼龙等非金属材质以及碳纤维材料等。
本实施例中,多个单体电池14进行排布时,电池间通过粘接胶带16组装,保证单体电池间的绝缘保护和模组组装的相对位置固定。本实施例中粘贴胶带16为聚酰亚胺双面胶带,也可增加胶膜保证粘贴牢固。
本实施例中,热控单元15采用薄膜形式,在单体电池排布时以带状居中缠绕并在厚度方向与两侧电池侧壁粘贴,宽度方向比下托板1和上盖板2的距离略短,增大与电池的接触面积,传热迅速。热控单元15中间为导热率高的铜带,然后用聚酰亚胺膜封装绝缘,中间也可采用导热性更好的碳基材料。
本实施例中,外壳10通过外壳固定紧固件11安装在下托板1和上盖板2的外壳安装螺纹孔12上,外壳10的内侧凸面与热控单元15贴合,外壳10板材质为铝合金。
本实施例中,灌封胶中的气泡在室温环境下采用分两次抽真空进行排气泡处理,具体方法是:第一次真空度到-0.07kPa保持20min,第二次继续把真空度提高到-0.1MPa保持保持20min。排气泡过程具体实施根据各种灌封胶的参数决定,以达到最佳的排泡效果。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改,等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种用于蓄电池组的模组组合结构,其特征在于,至少包括:
下托板(1),在所述下托板(1)的上表面开设有容纳蓄电池组的下凹槽,在该下凹槽的内腔设有绝缘结构;所述下托板(1)的侧壁开设有下托板引线槽(7);
上盖板(2),所述上盖板(2)的侧壁开设有上托板引线槽(8);在所述上盖板(2)的下表面开设有容纳蓄电池组的上凹槽,在该上凹槽的内腔设有绝缘结构;
位于下托板(1)和上盖板(2)之间的蓄电池组;所述蓄电池组由多个单体电池(14)组成;在所述单体电池(14)的侧壁设有粘接胶带(16);
位于蓄电池组四周的外壳(10);所述外壳(10)通过紧固件与下托板(1)和上盖板(2)的侧壁连接;
连接下托板(1)和上盖板(2)用的限位连杆(4);
缠绕在单体电池(14)上的环控单元(15);
位于两个单体电池(14)之间的导热薄膜;其中:
在所述蓄电池组与下托板(1)、上盖板(2)的接触面处设置有灌封胶(9)。
2.根据权利要求1所述的用于蓄电池组的模组组合结构,其特征在于,所述灌封胶(9)采用导热灌封胶。
3.根据权利要求1或2所述的用于蓄电池组的模组组合结构,其特征在于,所述下托板(1)和上盖板(2)上开设有对限位连杆(4)进行限位用的限位孔(3)。
4.根据权利要求3所述的用于蓄电池组的模组组合结构,其特征在于,所述限位连杆(4)不少于四个。
5.根据权利要求3所述的用于蓄电池组的模组组合结构,其特征在于,所述单体电池为圆柱形电池或方形电池或软包电池。
6.根据权利要求3所述的用于蓄电池组的模组组合结构,其特征在于,所述外壳(10)的内壁设有与热控单元贴合用的凸面。
7.根据权利要求3所述的用于蓄电池组的模组组合结构,其特征在于,所述上盖板(2)为多层结构。
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