CN113707980B - 一种储能用锂电池pack箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电池pack领域的一种储能用锂电池pack箱，包括电池箱体，电池箱体上方固定有上盖板而前方固定有前盖板，电池箱体内部设置有上下多层散热板组，相邻的散热板组之间以及散热板组与上盖板之间设置有成组的电芯，电芯及散热板组通过支撑块左右限位在电池箱体内，支撑块固定在散热板组的边角处；每组中相邻电芯的极耳之间通过压接夹具连接固定；压接夹具的前侧设有活动支架，活动支架拆卸式固定在电池箱体内底面，并与电池箱体的后侧内壁配合共同对电芯、散热板组进行前后限位。本发明拆装方便快捷，有效降低了对其他电芯的影响，在保障较高模组能量密度的同时，还保证了模组的散热、限位及绝缘效果，具有模块化程度高、后期维护方便的特点。

Description

一种储能用锂电池pack箱

技术领域

本发明涉及电池pack领域，具体是一种储能用锂电池pack箱。

背景技术

大容量锂电池电芯具有易模块化、易管理的优点，且模块化后相较小容量电芯有着更高的能量密度，在动力电池及储能行业中得到青睐。目前大容量锂离子电池模组以其单体电芯容量大优势，仅需要通过串联即可满足大型动力源的要求。

但目前的大容量锂电池PACK存在一些问题，譬如拆装不便，当单个电芯出现问题时操作繁琐，往往只能整体丢弃；又譬如拆装时容易损伤锂电池等。

针对上述问题，申请人提出改进方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种储能用锂电池pack箱，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种储能用锂电池pack箱，包括电池箱体，电池箱体上方固定有上盖板而前方固定有前盖板，所述电池箱体内部设置有上下多层散热板组，相邻的散热板组之间以及散热板组与上盖板之间设置有成组的电芯，所述电芯及散热板组通过所述支撑块左右限位在电池箱体内，所述支撑块固定在所述散热板组的边角处；每组中相邻电芯的极耳之间通过压接夹具连接固定；所述压接夹具的前侧设有活动支架，所述活动支架拆卸式固定在电池箱体内底面，并与电池箱体的后侧内壁配合共同对所述电芯、散热板组进行前后限位。

作为本发明的改进方案，所述电池箱体的左右内壁上分别拆卸式设有左限位板、右限位板，后侧内壁的两侧拐角处分别设有角板而中间设有后限位板，所述角板与所述支撑块限位配合。

作为本发明的改进方案，顶部的电芯的上方依次设有缓冲垫和压条，所述活动支架、左限位板、右限位板及后限位板的顶部均与所述压条固连。

作为本发明的改进方案，所述散热板组包括平行设置的两块金属板体，两块金属板体通过连接柱连接固定，连接之间的间隙形成散热风道，所述金属板体上还开设有若干散热孔。

作为本发明的改进方案，所有电芯的同侧极耳处共同设置有绝缘罩，所述绝缘罩包括一体式连接的罩板以及罩体，所述罩板与所述活动支架、左限位板、右限位板连接固定，所述罩体罩在极耳及压接夹具的外侧，所述罩板对应散热风道处开设有通风槽口，所述罩体上开设有若干散热孔洞。

作为本发明的改进方案，所述电池箱体的后侧壁分布有若干百叶孔。

作为本发明的改进方案，所述压接夹具包括第一弓形部与第二弓形部，第一弓形部与第二弓形部的两端一体式连接并卷绕成螺旋结构，一组中相邻的电芯相连接的两个极耳设置在第一弓形部与第二弓形部之间，并被第一弓形部、第二弓形部夹紧固定。

作为本发明的改进方案，所述螺旋结构中心形成孔洞，两个电芯相连的两个极耳的内侧沿极耳的长度方向穿过有定位板，所述定位板的两端设有定位孔，所述孔洞到定位孔中插入有圆柱开口销，所述圆柱开口销的末端设有限位挡块，以维持所述夹具与限位板的压紧固定状态。

作为本发明的改进方案，所述定位板为导电材料。

作为本发明的改进方案，所述前盖板上安装有散热风扇、控制装置以及快插头，所述快插头与集流体连接，所述集流体与所述定位板连接固定。

有益效果：当单个电芯出现问题时，可以将活动支架拆除及夹具压接装置拆除，从金属板体中抽出问题电芯即可，拆装方便快捷，有效降低了对其他电芯的影响。而且，在保障较高模组能量密度的同时，还保证了模组的散热、限位及绝缘效果，具有模块化程度高，后期维护方便的特点。

附图说明

图1为本发明的爆炸示意图；

图2为本发明的整体外部结构图；

图3为本发明集流体的示意图；

图4为本发明的电池箱体的结构示意图；

图5为本发明散热板组的结构示意图；

图6为本发明中相邻电芯的极耳通过压接夹具连接时的结构示意图

图7为本发明压接夹具的结构示意图；

图8为本发明绝缘罩的结构示意图；

图9为本发明绝缘罩连接时的示意图。

图中：1-电池箱体；2-前盖板；3-上盖板；401-左限位板；402-后限位板；403-角板；5-电芯；6-极耳；701-金属板体；702-连接柱；703-散热孔；704-散热风道；801-第一弓形部；802-第二弓形部；803-螺旋结构；804-孔洞；805-定位板；806-定位孔；807-圆柱开口销；808-限位挡块；9-支撑块；10-压条；11-缓冲垫；12-活动支架；1301-罩板；1302-罩体；14-散热孔洞；15-集流体；16-散热风扇；17-控制装置；18-快插头；19-百叶孔；20-通风槽口。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

参见图1，一种储能用锂电池pack箱，包括电池箱体1，电池箱体1的前侧和上方设有开口，对应的通过前盖板2与上盖板3连接成封闭的箱体结构。如图2-3所示，前盖板2上安装有散热风扇16、控制装置17以及快插头18，散热风扇16设有两个。快插头18同样设有两个，并且其后侧分别连接有集流体15。

在一些实施例中，如图4所示，电池箱体1的左右内壁上分别拆卸式设有竖直的左限位板401、右限位板(图中未示出)，后侧内壁的两侧拐角处分别设有角板403而中间设有后限位板402，起到增强电池箱体1强度的作用。

电池箱体1的内部设置有上下多层散热板组，相邻的散热板组之间以及散热板组与上盖板3之间设置有成组的电芯5，一般为串联或并联连接的至少两块电芯。本实施例共4组，每组包括2块电芯5，相邻的电芯5的正负极位置相反，并通过压接夹具8依次串联连接。为了方便电芯5的之间的连接，电芯5的极耳6方向朝向电池箱体1的前侧。最上方电芯5的正(负)极与最下方电芯5的负(正)极极耳6与集流体15连接。

优选地，为了便于电芯5的散热，如图5所示，散热板组包括平行设置的两块强度高、质量轻的金属板体701，两块金属板体701通过连接柱702连接固定，连接之间的间隙形成散热风道704，金属板体701上还开设有若干散热孔703。由于电芯5共设有4组，散热板组设有四组，其中三组电芯5设置在相邻的散热板组之间，最上方的一组电芯设置在最上方的散热板组上。每组散热板组的边角处均拆卸式固连有支撑块9，支撑块9为硬质绝缘材料，主要起到散热板组之间的支撑作用。同时，支撑块9设置在边角处，散热板组通过支撑块9与电池箱体1内部的左限位板401、右限位板及角板403配合进行左右限位，支撑块9对电芯5进行左右限位，可以防止电芯5直接触碰到左限位板401、右限位板及角板403等，也起到绝缘的作用。

在一些实施例中，每层支撑块9的高度相同且略高于每组电芯5的厚度，既便于安装，又保证金属板体701与电芯5之间有一定的散热空间，提供电池膨胀所需的余量，且不至于上层电池组的重量直接作用于下层的电芯5上，避免了电芯5的损坏。

为了增强对电芯5的保护，在一些实施例中，最上方的一组电芯的上方依次设置有缓冲垫11与压条10，压条10设有左、中、右三条，其强度高，主要起到限位功能。左侧的压条10的前后两端分别与左限位板401、左侧的角板403固连，中间的压条10的前后两端分别与活动支架12、后限位板402固连，右侧的压条10的前后两端分别与右限位板、右侧的角板403固连。活动支架12的底端拆卸式固定在电池箱体1的内底面，可以与电池箱体1的后限位板402、角板403等共同配合对电芯5及散热板组进行限位。缓冲垫11绝缘、导热性好，且具有一定弹性，优选硅胶材质。一方面可以做到电芯5与压条10之间的绝缘，避免电芯5与压条10之间的摩擦，另一方面与压条10配合，可以对电芯5起到上下限位的作用，同时，在电池受热或充电时，可以提供电池膨胀所需的弹性余量。

由于散热板组本身具有散热风道704，左、右限位板具有一定的厚度，因此支撑块9与电池箱体1左右内侧壁之间存在的间隙也形成了风道，风道的宽度即为左、右限位板的厚度，有利于空气的流动。为了便于电芯5的散热，电池箱体1的后侧壁上分布有若干百叶孔19，百叶孔19一方面可以引入外界空气，另一方面也可以起到防凝结水作用。

为了便于单个电芯5的拆装，压装夹具采用快拆形式。在一些实施例中，如图6-7所示，压装夹具包括第一弓形部801与第二弓形部802，由弹性金属材料卷绕加工制作完成。第一弓形部801与第二弓形部802的两端一体式连接并对称卷绕成螺旋结构803，螺旋结构803中心自然形成孔洞804。第一弓形部801、第二弓形部802呈波浪状，且第一弓形部801的幅度较大，第二弓形部802的幅度较小。在非受力情况下，第一弓形部801与第二弓形部802的向下弯曲部接触闭合，并存在至少三个抵压接触点，而第一弓形部801、第二弓形部802的向上弯曲部则呈打开状态。安装时，用力使第一弓形部801、第二弓形部802上下张开，将两个电芯5贴合接触的极耳6设置在第一弓形部801与第二弓形部802之间打开的间隙中，此时螺旋结构803变形产生弹性应力，弹性应力反作用与第一弓形部801、第二弓形部802，使其将极耳6抵压夹紧。

为了使压接夹具与极耳6连接更紧密，两个电芯5的极耳6的内侧沿极耳6的长度方向穿过有定位板805，定位板805的两端设有定位孔806。定位孔806与孔洞804位置对应。将圆柱开口销807依次插入孔洞804到定位孔806中。圆柱开口销807的末端设有限位挡块808，限位挡块808分开时的外部尺寸大于定位孔806的孔径，从而可以产生限位效果。当限位挡块808合拢时，其外部尺寸小于定位孔806的孔径，此时可以从定位孔806中通过。

限位挡块808距离圆柱开口销807的首端间距为有效锁紧长度。由于圆柱开口销807的有效锁紧长度小于正常状态下孔洞804与定位孔806的间距，因此限位挡块808完全穿过定位孔806进入到定位板805的内侧时，圆柱开口销807达到完全限位状态，维持压接夹具与定位板805的压紧固定状态。此时螺旋结构803与第一弓形部801、第二弓形部802均产生相应的弯曲形变，弯曲形变形成的相互作用力使压接夹具与极耳紧密压接在一起，不会产生相对位移。优选地，定位板805可选为导电材料，因此在压接夹具压接限位的同时还可以通过定位板805实现第一极耳201、第二极耳202之间的电流传导，增强导流效果。

第一弓形部801、第二弓形部802与极耳的抵压接触点相对分散，可以避免夹具在弹力作用下倾倒失衡，增强压接的稳定性。在完全限位状态时，压接的作用力使得第一弓形部801的向上弯曲部相对于初始不受力状态继续张开形成一个扭转形变，该扭转力使得第一弓形部801、第二弓形部802进一步夹紧，增强两个电芯1的第一极耳201与第二极耳202相互压紧的效果。

在需要拆卸时，通过夹钳等工具夹住限位挡块808，当限位挡块808合拢后直径小于定位孔806的孔径时，圆柱开口销807依靠压接夹具的弹性从定位孔806中自动弹出，操作快捷方便，易于实施。

传统的螺接、焊接的压接方式均只对极耳造成一个维度的束缚力，即一重保护，当这层保护失去即丧失了约束力。本实施例在两个维度上综合施力，第一是第一弓形部801、第二弓形部802自身的弹性力，第二是压装夹具与定位板805之间的挤压力，使两个电芯5的极耳6之间以及两极耳与限位板7间充分接触，实现极耳6的全方位压接；同时在完全限位状态下两股力之间存在相互促进作用，进一步增强了压接效果。由于夹具3的夹紧力主要依靠弹性压接件形变，限位主要依靠圆柱开口销9的限位挡块10，均为常规物理结构，成熟可靠。即使在震动等场景中，夹具3也可依靠自身的形变消解外界作用力，不会出现螺接方式因震动造成的松脱问题。

此外，夹具3的第一弓形部601、第二弓形部602采用波浪式线条结构，与螺接或其他压接方式相比，在减少了组件重量的同时，保证了压接面积，提高了压接可靠性，降低了极耳接触内阻。本实施例的压装夹具结构简单，加工方便，无需专业知识即可实现快速组装；同时在安装过程中无需对极耳造成不可逆的加工破坏，有利于电芯的二次利用。

由于压装夹具采用快拆结构，当单个电芯5出现问题时，仅需将活动支架12以及问题电芯对应的压装夹具拆解，将问题电芯抽出即可。不需要整体拆解，效率高，工作量小，而且不会损伤到其他锂电池，便于后期的维护。

在一些实施例中，为了保护电芯5的极耳6，如图8-9所示，所有电芯5的同侧极耳6处共同设置有绝缘罩，即绝缘罩设置有左右两个。绝缘罩为轻质绝缘导热材料，一方面起到对极耳6的压装夹具的固定作用，另一方面可维持极耳6之间以及极耳6和其他组件之间的绝缘。具体地，绝缘罩包括一体式连接的罩板1301以及向前侧凸出的罩体1302，罩体1302罩在极耳6及压接夹具的外侧，起到对极耳6的保护作用，并在罩体1302上开设有若干散热孔洞14，用于极耳6工作过程中的散热。罩板1301与活动支架12、左限位板401、右限位板连接固定，罩板1301对应散热风道704处开设有通风槽口20，该通风槽口20与散热风道704、百叶孔19对应形成主散热通道。

电池箱体1组装之后的结构如图2所示，安装过程如下：

将支撑块9固定在散热板组上，沿左、右限位板方向垂直放入电池箱体1中，为保证散热板组的限位效果，前侧左右两个限位板可设置成可活动式，待散热板组安装完毕后再采用螺栓将左、右限位板与电池箱体1固定。每层散热板组上水平装入2块电芯5，相邻两块电芯5的正负极位置相反，摆放完毕后上下层电芯5通过压装夹具依次连接极耳6，最上层电芯5的正(负)极极耳6对应的定位板805与上侧的集流体15连接，最下层电芯5的负(正)极极耳6对应的定位板805与下侧的集流体15连接，最后将两个集流体15与两个快插头18对应连接。电芯5安装完毕后，将活动支架12固定在电池箱体1内底面上，再依次安装缓冲垫11与压条10。

绝缘罩的罩板1301与活动支架12的前侧面安装，还与左、右限位板连接固定，快插头18通过快插头支架固定于电池箱体1上，之后将集流体15与快插头18连接。集流体15与电池箱体1进行绝缘。最后依次将散热风扇16、控制装置17(BMS组件)固定于前盖板2上，前盖板2固定在电池箱体1上。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种储能用锂电池pack箱，包括电池箱体(1)，电池箱体(1)上方固定有上盖板(3)而前方固定有前盖板(2)，其特征在于，所述电池箱体(1)内部设置有上下多层散热板组，相邻的散热板组之间以及散热板组与上盖板(3)之间设置有成组的电芯(5)，所述电芯(5)及散热板组通过支撑块(9)左右限位在电池箱体(1)内，所述支撑块(9)固定在所述散热板组的边角处；每组中相邻电芯(5)的极耳(6)之间通过压接夹具(8)连接固定；所述压接夹具的前侧设有活动支架(12)，所述活动支架(12)拆卸式固定在电池箱体(1)内底面，并与电池箱体(1)的后侧内壁配合共同对所述电芯(5)、散热板组进行前后限位；

所述压接夹具包括第一弓形部(801)与第二弓形部(802)，第一弓形部(801)与第二弓形部(802)的两端一体式连接并卷绕成螺旋结构(803)，一组中相邻的电芯(5)相连接的两个极耳(6)设置在第一弓形部(801)与第二弓形部(802)之间，并被第一弓形部(801)、第二弓形部(802)夹紧固定。

2.根据权利要求1所述的一种储能用锂电池pack箱，其特征在于，所述电池箱体(1)的左右内壁上分别拆卸式设有左限位板(401)、右限位板，后侧内壁的两侧拐角处分别设有角板(403)而中间设有后限位板(402)，所述角板(403)与所述支撑块(9)限位配合。

3.根据权利要求2所述的一种储能用锂电池pack箱，其特征在于，顶部的电芯的上方依次设有缓冲垫(11)和压条(10)，所述活动支架(12)、左限位板(401)、右限位板及后限位板(402)的顶部均与所述压条(10)固连。

4.根据权利要求1所述的一种储能用锂电池pack箱，其特征在于，所述散热板组包括平行设置的两块金属板体(701)，两块金属板体(701)通过连接柱(702)连接固定，连接之间的间隙形成散热风道(704)，所述金属板体(701)上还开设有若干散热孔(703)。

5.根据权利要求4所述的一种储能用锂电池pack箱，其特征在于，所有电芯(5)的同侧极耳(6)处共同设置有绝缘罩，所述绝缘罩包括一体式连接的罩板(1301)以及罩体(1302)，所述罩板(1301)与所述活动支架(12)、左限位板(401)、右限位板连接固定，所述罩体(1302)罩在极耳(6)及压接夹具的外侧，所述罩板(1301)对应散热风道(704)处开设有通风槽口(20)，所述罩体(1302)上开设有若干散热孔洞(14)。

6.根据权利要求5所述的一种储能用锂电池pack箱，其特征在于，所述电池箱体(1)的后侧壁分布有若干百叶孔(19)。

7.根据权利要求1所述的一种储能用锂电池pack箱，其特征在于，所述螺旋结构(803)中心形成孔洞(804)，两个电芯(5)相连的两个极耳(6)的内侧沿极耳的长度方向穿过有定位板(805)，所述定位板(805)的两端设有定位孔(806)，所述孔洞(804)到定位孔(806)中插入有圆柱开口销(807)，所述圆柱开口销(807)的末端设有限位挡块(808)，以维持所述压接夹具(8)与定位板(805)的压紧固定状态。

8.根据权利要求7所述的一种储能用锂电池pack箱，其特征在于，所述定位板(805)为导电材料。

9.根据权利要求7或8所述的一种储能用锂电池pack箱，其特征在于，所述前盖板(2)上安装有散热风扇(16)、控制装置(17)以及快插头(18)，所述快插头(18)与集流体(15)连接，所述集流体(15)与所述定位板(805)连接固定。

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