CN113839148A - 电池模组及其汇流排焊接方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电池模组，包括：电芯，所述电芯沿自身厚度方向排列组成电芯组；汇流排，电连接相邻所述电芯的极柱；以及，电气隔离板，设置在所述电芯组上方，支撑固定所述汇流排，所述电气隔离板上设置有极柱焊接位，所述电芯的极柱从所述极柱焊接位中伸出，所述汇流排焊接在所述电芯的极柱之间，电连接所述电芯。本公开提供的技术方案对电芯极柱与汇流排通过两者相接触的侧面进行焊接，避免了汇流排焊接在电芯极柱上方时汇流排高度不一致的现象，减少了必要的用于吸收公差的预留空间；同时，汇流排体积大大减小，降低了成本，汇流排的质量也大幅降低，整个电池模组更加轻盈，使电池模组更加轻量化。

Description

电池模组及其汇流排焊接方法

技术领域

本公开涉及动力电池制造领域，具体地，涉及一种电池模组及其汇流排焊接方法。

背景技术

近年来，电动汽车的普及非常广泛，作为驱动电动车行驶的电池系统对整车的续航里程有最直接的影响，而影响电池系统续航的主要因素是能量密度，所以在有限的空间内减少零部件和结构优化十分必要。

传统的模组之间电芯极柱的连接是通过在电芯的正上方位置使用连接片，再通过激光焊接使得电芯极柱和汇流排熔合在一起，此方案成熟稳定，是现在的主流。但是，在成组后因其他因素，如塑胶零件尺寸公差和连接片厚度公差等，可能会导致模组整体的高度尺寸会有偏高的现象，此时需要额外设计吸收误差的结构，预留一定的误差吸收空间，降低了电池模组的空间利用率；且此方案所使用的汇流排的体积较大，不利于电池模组的轻量化设计，大面积的汇流排成本也较高，不利于电池模组的降本。

发明内容

本公开的目的是提供一种电池模组，该电池模组能够有效降低自身重量，实现轻量化目标，同时能够降低汇流排焊接时所需预留的空间，提高电池模组的空间利用率。

为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种电池模组，包括：

电芯，所述电芯沿自身厚度方向排列组成电芯组；

汇流排，电连接所述电芯的极柱；以及，

电气隔离板，设置在所述电芯组上方，支撑固定所述汇流排，所述电气隔离板上设置有极柱焊接位，所述电芯的极柱从所述焊接位中伸出，所述汇流排焊接在所述电芯的极柱之间，电连接所述电芯。

可选地，所述极柱焊接位包括极柱通孔及汇流排固定位，所述电芯的极柱由所述极柱通孔伸出，所述汇流排固定在所述汇流排固定位上。

可选地，所述汇流排固定位上设置有定位柱，所述汇流排上设置有定位孔，所述汇流排与所述汇流排固定位通过所述定位孔与所述定位柱相互定位。

可选地，所述汇流排具有拔模斜度。

可选地，所述汇流排与所述极柱焊接后，所述汇流排与所述极柱的焊接面积大于等于所述汇流排侧面面积的1/2。

可选地，所述极柱焊接位内部还设置有弹性圈安装位，所述弹性圈安装位设置在所述极柱焊接位朝向近所述电芯组的一侧，所述弹性圈安装位内部设置有弹性圈。

可选地，所述弹性圈安装位设置在所述极柱通孔周围，所述弹性圈安装位的横截面积大于所述极柱出口的横截面积，所述电芯的极柱穿过所述弹性圈，由所述极柱通孔伸出。

可选地，所述弹性圈由绝缘弹性材料制成。

可选地，所述电池模组还包括侧板，所述电气隔离板上设置卡扣，所述电气隔离板通过所述卡扣与所述侧板相固定。

本公开第二方面提供了一种汇流排焊接方法，所述汇流排焊接方法用于焊接权本公开第一方面提供的所述的电池模组中的所述电芯的极柱及所述汇流排，包括：将所述汇流排放置在所述电芯的极柱之间，对所述汇流排及所述电芯的极柱相连接的侧面进行焊接。

可选地，所述汇流排与所述电芯的极柱采用激光填丝焊工艺焊接，焊丝设置在所述汇流排与所述电芯的极柱之间。

可选地，焊接激光自上而下照射在所述焊丝上，对所述焊丝进行焊接，所述焊接激光可向水平方向小范围倾斜，其倾斜的角度不能使所述焊接激光接触所述电芯的极柱的上表面以及所述汇流排的上表面。

通过上述技术方案，将电芯极柱与汇流排通过两者相接触的侧面进行焊接，避免了汇流排焊接在电芯极柱上方时汇流排高度不一致的现象，减少了必要的用于吸收公差的预留空间；同时，汇流排体积大大减小，降低了成本，汇流排的质量也大幅降低，整个电池模组更加轻盈，使电池模组更加轻量化。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是电池模组爆炸图。

图2是汇流排的结构示意图。

图3是电气隔离板外侧表面示意图。

图4是电气隔离板内侧表面示意图。

图5是图4中A部分结构放大示意图。

图6是汇流排极柱焊接方法示意图。

附图标记说明

1 电芯 2 汇流排

21 定位孔 3 电气隔离板

31 极柱焊接孔 32 极柱通孔

33 汇流排固定位 34 定位柱

35 弹性圈安装位 36 卡扣

4 弹性圈

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指位于附图中所指的特定部件的“上方”、“下方”、“左侧”、“右侧”；“内、外”是指位于附图中所指的特定部件的“内侧”、“外侧”；“远、近”是指与附图中所指的特定部件距离的远近。

如图1～5所示，本公开首先提供了一种电池模组，包括：电芯1，对电池模组进行供电，多个电芯1沿自身厚度方向排列组成电芯组，电芯组是整个电池模组的能源核心，电芯组由电池模组端板与电池模组侧板组成的电池模组框架固定；汇流排2，电连接电芯1，使多个电芯1串联或并联，组成预设供电电路；以及电气隔离板3，电气隔离板3设置在电芯组上方，在汇流排2焊接前支撑固定汇流排2，同时支撑电路板或者柔性电路板等电池模组中采集信息的部件；电气隔离板3的边缘设置有卡扣36，能够将电气隔离板3卡接固定在电池模组的侧板上，进一步固定电气隔离板3。

电气隔离板3上设置有多个极柱焊接位31，用于焊接待焊接电芯1的极柱及汇流排2。在焊接电芯1及汇流排2时，汇流排2固定在极柱焊接位31内，待焊接的电芯1的极柱由极柱焊接位31内部伸出，此时汇流排2所固定的位置处于待焊接的电芯1的极柱之间，待焊接电芯1的侧面与汇流排2的侧面接触，通过焊接工艺焊接的待焊接电芯1的极柱与汇流排2相接触的侧面后，待焊接电芯1通过汇流排2完成电连接，组成预设供电电路，为电池模组供电。

进一步的，极柱焊接位31包括极柱通孔32以及汇流排固定位33。极柱通孔32设置在汇流排固定位33两侧，待焊接电芯1的极柱由极柱通孔32伸出，部分裸露在极柱焊接位31内部，此时待焊接电芯1的极柱以及汇流排固定位33组成容纳汇流排2的凹槽，在进行焊接时，将汇流排2放置于凹槽内，焊接汇流排2的侧面以及裸露在极柱焊接位3内部的电芯1极柱的侧面即可完成汇流排2与待焊接的电芯1的焊接。

在对汇流排2以及待焊接电芯1的极柱进行焊接前，需要对汇流排2进行定位，避免焊接过程中汇流排2在水平方向上发生移动，出现汇流排2与待焊接的电芯1极柱焊接不稳定的情况。在一些实施例中，虽然待焊接电芯1的极柱能够与汇流排固定位33组成容纳汇流排2的凹槽，但是该凹槽的体积通常大于汇流排2的体积，汇流排2放置其中后，同样会在水平方向上发生移动。在本实施例中，汇流排固定位33上设置有定位柱34，相对应的，汇流排2上设置有定位孔21，定位孔21与定位柱34相配合，将汇流排2定位在汇流排固定位33内部，两者能够有效限定汇流排2在水平方向上的移动，提高汇流排2焊接的稳定性。

在一些实施例中，定位孔21设置在汇流排2的中央位置，定位柱34配合定位孔21设置在汇流排固定位33的中央位置，此种方案结构简单，生产过程中开模复杂度小，成本较低，但由于此种方案汇流排2沿水平方向上的移动主要还是由待焊接电芯1的极柱限定的，当待焊接电芯1的极柱与汇流排2间距离较大时，焊接前汇流排2可能在汇流排固定位33内略微旋转，导致汇流排2与两侧的待焊接电芯1的极柱距离不一致，对两者的焊接造成影响。作为此方案的进一步改进，定位孔21及定位柱34的数量可分别设置为一对以上，且定位孔21沿汇流排2的长度方向设置在汇流排2的两侧；定位柱32配合定位孔21沿汇流排固定位33的长度方向设置在汇流排固定位33的两侧，此方案在待焊接电芯1的极柱与汇流排2间距离较大时，能够通过汇流排2两端的定位结构限制汇流排2的旋转，能够大幅减小焊接前汇流排2在汇流排固定位33内部的发生转动概率，进一步降低待焊接电芯1与汇流排2的焊接难度。

在一些实施例中，汇流排2为长方形条状金属片，且自身具有拔模斜度，在对电池模组进行回收时，由于汇流排2体积较小，且汇流排2焊接在待焊接电芯1的极柱之间，拆卸困难，而汇流排2自身的拔模斜度能够有效改善这一问题，降低电池模组回收过程中汇流排2的拆卸难度。应当理解的是，汇流排2的形状设计方案有多种思路，只要配合汇流排固定位33，并能够与待焊接电芯1的极柱形成相互接触的连接面即可，此处仅是对汇流排2的一种设计方案进行示例性的说明。

在焊接汇流排2与待焊接电芯1时，为了保证两者的焊接质量，汇流排2与待焊接电芯1的极柱的接触面积不能过小，否则当电池模组在受到外界冲击时，应力传递至汇流排2处可能导致汇流排2与电芯1极柱间的焊接断裂。作为本技术方案的优选，汇流排2与待焊接电芯1的极柱的相焊接的侧面的焊接面积不能小于汇流排2侧面面积的1/2，具体可以分为汇流排2侧面与待焊接电芯1的极柱侧面完全焊接以及部分焊接两种情况。

当汇流排2的侧面与待焊接电芯1的极柱的侧面部分焊接时，汇流排2的侧面不能与待焊接电芯1的极柱的侧面完全重叠，汇流排2的侧面部分露出待焊接电芯1的极柱，汇流排2的上表面会高于待焊接电芯1的极柱的上表面。在这种情况下，依旧能够减少焊接电芯1时在竖直方向上所需要的空间，降低电池模组的设计难度，提高提高电池模组的空间利用率。

当汇流排2的侧面与待焊接电芯1的极柱的侧面完全焊时，汇流排2的侧面与待焊接电芯1的极柱的侧面完全重叠，汇流排2的侧面不会露出待焊接电芯1的极柱，此时根据汇流排2的厚度不同，汇流排2的上表面与待焊接电芯1的极柱上表面的高度也会有所不同：当汇流排2的厚度较薄时，待焊接电芯1与汇流排2相接触的侧面是待焊接电芯1的侧面大于汇流排2的侧面，当汇流排2的在汇流排固定位33内部的高度较低时，汇流排2的上表面的高度会低于待焊接电芯1的极柱上表面的高度；当汇流排2的在汇流排固定位33内部的高度逐渐增大时，汇流排2的上表面的高度与待焊接电芯1的极柱上表面的高度的差距逐渐减小，直至最终两者的高度一致。

随着汇流排2的厚度的增加，汇流排2的侧面与待焊接电芯1的极柱的侧面的面积差逐渐减小，直至两者面积一致。当两者面积一致时，汇流排2上表面的高度与待焊接电芯1的极柱上表面高度一致。本实施例中所采用的是汇流排2的侧面与待焊接电芯1的侧面面积相同的技术方案，在进一步降低焊接电芯1时在竖直方向上所需要的空间的同时，提高汇流排2与待焊接电芯1的焊接强度。

电气隔离板3放置在电芯组上方时，电芯组会与电气隔离板3相互接触，由于电气隔离板3上设置有极柱焊接位31，且电芯1极柱需要从极柱焊接位31中伸出、固定，因此极柱焊接位31为整个电气隔离板3上较低的位置，会与电芯1直接接触。在一些实施例中，为了吸收电气隔离板3在装配过程中的公差，在极柱焊接位31内部设置有弹性圈安装位35，弹性圈安装位35设置极柱焊接位31内朝向待焊接电芯1的一侧。弹性圈安装位35内部还设置有弹性圈4，弹性圈4由绝缘弹性材料制成，能够一定程度上地压缩，当电气隔离板3装配过程中出现公差时，弹性圈4能够在高度上产生压缩，为整个电气隔离板3在高度方向上提供一个小范围的可调整空间，能够很好的解决电气隔离板3在装配过程中的公差问题。

由于极柱焊接位31上设置有极柱通孔32，弹性圈安装位35需要避开极柱通孔32，保证其畅通的同时为弹性圈4提供安装空间。在一些实施例中，弹性圈安装位35设置在极柱通孔32周围，且弹性圈安装位35的横截面积大于极柱通孔32的横截面积，即弹性圈安装位35环绕极柱通孔32设置。在将电气隔离板3固定在电芯组上时，弹性圈4放置在弹性圈安装位35内，电芯1的极柱先穿过弹性圈4，再由极柱通孔32伸出。此时弹性圈4固定在电气隔离板3与电芯1之间，能有效体现其吸收公差的作用；同时，在对电芯1极柱及汇流排2进行焊接时，由于焊接位置是汇流排2与待焊接电芯1的极柱相接触的侧面，焊接位置靠近极柱通孔32，焊接时产生的焊渣可能直接由极柱通孔32落入电池模组内部，影响电池模组的稳定性。弹性圈4的位置在极柱通孔32周围，且在电气隔离板32与电芯1之间，能够在一定程度上密封极柱通孔32，避免焊渣落入电池模组内。进一步的，作为提高弹性圈4隔离焊渣能力的改进方案，可以将弹性圈安装位35及弹性圈4设计的尽量小些，也就是说，弹性圈4套设在电芯1极柱上后，极柱通孔32沿竖直方向上的投影完全落在弹性圈4本体上，使弹性圈4密封极柱通孔32。进一步的，为了保证弹性圈4的稳定性，极柱通孔32沿竖直方向上的投影覆盖弹性圈4本体的面积小于等于2/3，确保弹性圈4始终能够与电气隔离板3的下表面抵触，防止弹性圈4挤入极柱通孔32内，导致弹性圈4失去吸收公差的作用。

本公开还提供了一种汇流排焊接方法，用于焊接本公开提供的电池模组的汇流排及电芯的极柱。焊接方法包括：将待焊接电芯1的极柱固定在电气隔离板3的极柱焊接位31内，同时将汇流排2固定在待焊接电芯1的极柱之间，对两者相接触的侧面进行焊接。应当注意的是，对两者的焊接仅是焊接两者相接触的侧面，若汇流排2侧面仅仅有部分与待焊接电芯1的侧面接触，仅对两者相接触的侧面焊即可，不需要对其余部位进行焊接。

焊接电池模组与汇流排2的工艺较多，在一些实施例中，选用的是激光填丝焊的工艺来进行焊接。当采用激光填丝焊的工艺焊接时，焊丝放置在待焊接电芯1的极柱与汇流排2之间，在汇流排2具有拔模斜度时，汇流排2与待焊接电芯1的极柱间的空间为倒三角形，此时焊丝放入此空间后汇流排2会对焊丝提供一定的支撑作用，防止在焊接过程中焊丝移动导致焊接效果不佳。在使用激光填丝焊工艺时，焊丝优选使用AL1060的铝带，此种焊丝能够更好的兼容待焊接电芯1的极柱以及汇流排2。

激光填丝焊实际上是使用激光照射焊丝，通过焊丝焊接待焊接的部件，本公开中由于焊丝是设置在待焊接电芯1的极柱与汇流排2之间，故将激光照射至待焊接电芯1的极柱与汇流排2之间即可。进一步的，激光的照射角度可按照如下方案设置：在进行焊接时，焊接激光自上而下照射在填丝上，焊接激光可向水平方向小范围倾斜，倾斜角度不能使焊接激光接触待焊接电芯1的极柱的上表面或者汇流排2的上表面。具体的，如图6所示，θ角即为激光的入射角，当激光接触待焊接电芯1的极柱上表面或是汇流排2的上表面时，激光对汇流排2及待焊接电芯1的极柱造成损害，同时由于激光受阻的缘故，焊丝的焊接效果也会受到影响。由于汇流排2的拔模斜度通常很小，故θ角的范围也较小，一般为5～10°。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (12)

1.一种电池模组，其特征在于，包括：

电芯，所述电芯沿自身厚度方向排列组成电芯组；

汇流排，电连接所述电芯的极柱；以及，

电气隔离板，设置在所述电芯组上方，支撑固定所述汇流排，所述电气隔离板上设置有极柱焊接位，所述电芯的极柱从所述焊接位中伸出，所述汇流排焊接在所述电芯的极柱之间，电连接所述电芯。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述极柱焊接位包括极柱通孔及汇流排固定位，所述电芯的极柱由所述极柱通孔伸出，所述汇流排固定在所述汇流排固定位上。

3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述汇流排固定位上设置有定位柱，所述汇流排上设置有定位孔，所述汇流排与所述汇流排固定位通过所述定位孔与所述定位柱相互定位。

4.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述汇流排具有拔模斜度。

5.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述汇流排与所述极柱焊接后，所述汇流排与所述极柱的焊接面积大于等于所述汇流排侧面面积的1/2。

6.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述极柱焊接位内部还设置有弹性圈安装位，所述弹性圈安装位设置在所述极柱焊接位内朝向所述电芯组的一侧，所述弹性圈安装位内部设置有弹性圈。

7.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述弹性圈安装位设置在所述极柱通孔周围，所述弹性圈安装位的横截面积大于所述极柱出口的横截面积，所述电芯的极柱穿过所述弹性圈，由所述极柱通孔伸出。

8.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述弹性圈由绝缘弹性材料制成。

9.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括侧板，所述电气隔离板上设置卡扣，所述电气隔离板通过所述卡扣与所述侧板相固定。

10.一种汇流排焊接方法，其特征在于，所述汇流排焊接方法用于焊接权利要求1～9中任意一项所述的电池模组中的所述电芯的极柱及所述汇流排，包括：将所述汇流排放置在所述电芯的极柱之间，对所述汇流排及所述电芯的极柱相连接的侧面进行焊接。

11.根据权利要求10所述的汇流排焊接方法，其特征在于，所述汇流排与所述电芯的极柱采用激光填丝焊工艺焊接，焊丝设置在所述汇流排与所述电芯的极柱之间。

12.根据权利要求11所述的汇流排焊接方法，其特征在于，焊接激光自上而下照射在所述焊丝上，对所述焊丝进行焊接，所述焊接激光可向水平方向小范围倾斜，其倾斜的角度不能使所述焊接激光接触所述电芯的极柱的上表面以及所述汇流排的上表面。

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