CN113964458A - 串并联模块、电池包、电池系统及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种串并联模块、电池包、电池系统及制作方法，该串并联模块包括用于与电池模块中多个电芯的极耳连接的汇流排结构，该汇流排结构包括导电连接板和多个极耳连接片，其中，导电连接板包括与电芯相对的第一板面；多个极耳连接片的一端在第一板面一侧与导电连接板连接，极耳连接片的远离导电连接板的另一端能够自第一板面弯折至所述极耳连接片与第一板面呈预设夹角的位置处，用以使多个极耳连接片能够对应地与多个电芯的极耳电接触。本发明提供的串并联模块、电池包、电池系统及制作方法的技术方案，可以实现直接在底盘堆叠的多个电芯的电性连接。

Description

串并联模块、电池包、电池系统及制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年7月1日提交中国专利局的申请号为202010632616.6、名称为“一种电池系统”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及电池领域，具体地，涉及一种串并联模块、电池包及其制作方法以及电池系统及其制作方法。

背景技术

动力电池成本占整车成本的40％，甚至还要更多，降低动力电池成本一直是电池供应商和主机厂的重要任务之一。现有的电池包结构，通常由“电芯-模组-整包”三级结构组成，其中，模组由电芯组合、电气件组合、模组壳体组合等几个部分组成，模组制作完成后再安装电池管理系统等其他电气控制元件以及装配电池防护箱体，在现有的电池包设计方案中，模组的零件数量和制作周期占整个电池包的零件数量比例和制作周期比例较大，导致电池包的制作工艺复杂，需要大量工装治具，且制作周期长，制作成本高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种串并联模块、电池包、电池系统及制作方法，其可以实现直接在底盘堆叠的多个电芯的电性连接。

为实现本发明的目的而提供一种串并联模块，包括用于与电池模块中多个电芯的极耳连接的汇流排结构，所述汇流排结构包括导电连接板和多个极耳连接片，其中，所述导电连接板包括与所述电芯相对的第一板面；

多个所述极耳连接片的一端在所述第一板面一侧与所述导电连接板连接，所述极耳连接片的远离所述导电连接板的另一端能够自所述第一板面弯折至所述极耳连接片与所述第一板面呈预设夹角的位置处，用以使多个所述极耳连接片能够对应地与多个所述电芯的极耳电接触。

可选的，每个所述电芯的正极极耳和负极极耳分别位于所述电芯的两侧；

所述电池模块包括多组电芯组，多组所述电芯组在安装平面内的第一方向和第二方向上呈阵列排布，且所述电芯组由多个所述电芯在垂直于所述安装平面的第三方向上堆叠而成；

所述电芯的正极极耳和负极极耳所在方向与所述第一方向相互平行，且在所述第一方向上，任意相邻的两组所述电芯组中的各个所述电芯的极耳对应地电接触；

所述导电连接板为多个，且分为两组导电组，且两组所述导电组分别位于多组所述电芯组在所述第一方向上的两侧，并且每组所述导电组中的至少一个导电连接板与在所述第二方向上相邻的所述电芯组对应地设置。

可选的，所述串并联模块还包括支撑结构，所述支撑结构包括第一支撑组和第二支撑组，对应于在所述第二方向上排列的每组所述电芯组，所述第一支撑组和第二支撑组均包括沿所述第三方向叠置的多个支撑件，其中，

所述第一支撑组设置在每组所述导电组和与之相邻的所述电芯组之间，所述第一支撑组中的各个所述支撑件用于对应地支撑各个所述极耳连接片和与之对应的所述极耳的电接触区域；

所述第二支撑组件设置在所述第一方向上，任意相邻的两组所述电芯组之间，所述第二支撑组中的各个所述支撑件用于对应地支撑其中一组所述电芯组中各个所述极耳和与之对应的其中另一组所述电芯组中的所述极耳的电接触区域。

可选的，每个所述电芯的正极极耳和负极极耳均位于所述电芯的一侧；

所述电池模块包括多组电芯组，多组所述电芯组在安装平面内的第二方向上排成一排，且所述电芯组由多个所述电芯在垂直于所述安装平面的第三方向上堆叠而成，所有的所述电芯的极耳均位于在所述安装平面内的第一方向上的同一侧；

所述导电连接板为多个，且组成一组所述导电组，所述导电组位于一排所述电芯组中所述电芯极耳所在一侧。

可选的，所述电池模块包括在所述第一方向上排布的多个电芯单元，每个所述电芯单元包括在所述第二方向上的同一排所述电芯组；

所述导电组为多组，且各组所述导电组对应地设置在各个所述电芯单元中的所述电芯组的所述极耳所在一侧。

可选的，所述串并联模块还包括支撑结构，所述支撑结构设置在所述导电组和多组所述电芯组之间，且包括沿所述第三方向叠置的多个支撑件，各个所述支撑件用于对应地支撑各个所述极耳连接片和与之对应的所述极耳的电接触区域。

可选的，在所述第三方向上，任意相邻的两个所述支撑件之间采用卡接或者插接的方式固定连接。

可选的，每个所述支撑件上均设置有第一连接部和第二连接部；

在所述第三方向上，任意相邻的三个所述支撑件依次为第一支撑件、第二支撑件和第三支撑件，其中，位于中间的所述第二支撑件上的所述第一连接部与所述第一支撑件上的所述第二连接部卡接或者插接；所述第二支撑件上的所述第二连接部与所述第三支撑件上的所述第一连接部卡接或者插接。

可选的，对于每个所述支撑件，所述第一连接部为多个，且沿所述第二方向排布，并且所述第二连接部的数量与所述第一连接部的数量相同，且各个所述第二连接部与各个所述第一连接部对应地沿所述第三方向排布。

可选的，所述第一连接部和所述第二连接部中的一者包括卡槽；所述第一连接部和所述第二连接部中的另一者包括卡钩，所述卡钩能够与对应的所述卡槽卡接。

可选的，每个所述支撑件均包括绝缘本体和设置在所述绝缘本体上的连接防护件，所述连接防护件位于与所述电接触区域相对的位置处。

可选的，同一组所述导电组中有多种不同结构的导电连接板，且多种不同结构的所述导电连接板上的所述极耳连接片的排列方式不同。

可选的，所述串并联模块还包括绝缘防护板，所述绝缘防护板位于所述导电组的远离所述电芯的一侧；

所述绝缘防护板为一个，同一组所述导电组中的至少一个所述导电连接板均设置在所述绝缘防护板上；或者，

所述绝缘防护板为多个，对于同一组所述导电组，每个所述绝缘防护板上设置有至少一个所述导电连接板。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种电池包，包括底盘结构和安装在所述底盘结构上的电池模块和串并联模块，其中，所述电池模块包括由至少一个所述电芯堆叠而成电芯组；所述串并联模块采用本发明提供的上述串并联模块，用以实现多个所述电芯的电性连接。

可选的，所述底盘结构包括底盘，所述底盘具有安装平面，且在所述底盘位于所述安装平面的四周设置有边框，所述边框与所述底盘在所述边框的内侧构成用于容置所述电芯组的安装空间。

可选的，所述串并联模块采用权利要求2所述的串并联模块；

在所述底盘的所述安装平面上还设置有沿所述第二方向间隔排布的多个温控板，且任意相邻的两个所述温控板之间的间隔用于容置沿所述第一方向排列的至少一列所述电芯组。

可选的，所述串并联模块采用本发明提供的上述串并联模块；

在所述底盘的所述安装平面上设置有沿所述第二方向间隔排布的多个隔板，且任意相邻的两个所述隔板之间的间隔用于容置一组所述电芯组；多个所述隔板中的至少一者用作温控板。

可选的，在所述底盘的所述安装平面上还设置有一个或相互平行的多个边梁，所述边梁与所述隔板的排列方向相互平行，至少一个所述边梁与任意相邻的两个所述隔板之间的间隔用于容置一组所述电芯组；

多个所述隔板和至少一个所述边梁中的至少一者用作温控板。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种电池系统，包括电池包和用于对所述电池包进行调控的电池管理模块，所述电池包采用本发明提供的上述电池包。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种电池包的制作方法，应用于本发明提供的上述电池包；所述制作方法包括以下步骤：

S1、将所述汇流排结构安装在所述底盘结构的安装平面上；其中，所述汇流排结构中的每个所述极耳连接片均处于非弯折状态；

S2、在所述底盘结构的所述安装平面上安装一层所述电芯；

S3、将与所述当前一层电芯同层的所述极耳连接片弯折至与该电芯的极耳电接触的位置处，并对二者进行连接工艺；

循环执行所述步骤S2至所述步骤S3，直至所有的所述电芯安装完成。

可选的，所述串并联模块采用权利要求3或6所述的串并联模块；

在每次所述步骤S3完成之后，且在进行下一次所述步骤S2之前，所述制作方法还包括以下步骤：

步骤S4，在所述安装平面上安装所述支撑件，用于支撑所述下一层电芯的极耳与对应的所述极耳连接片的电接触区域。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种电池系统的制作方法，其特征在于，应用于本发明提供的上述电池系统的制作；所述制作方法包括本发明提供的上述电池包的制作方法。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的串并联模块，其汇流排结构包括导电连接板和多个极耳连接片，通过使极耳连接片的远离导电连接板的另一端能够自第一板面弯折至极耳连接片与第一板面呈预设夹角的位置处，可以使多个极耳连接片能够对应地与多个电芯的极耳电接触。由于上述极耳连接片是可弯折的，在将多个电芯逐层安装在底盘上的过程中，可以将同层的处于非弯折状态的极耳连接片弯折至与相应电芯极耳电接触的位置处，从而可以对二者进行连接工艺，由此，本发明提供的上述串并联模块可以实现直接在底盘堆叠的多个电芯的电性连接。

本发明提供的电池包、电池系统及制作方法的技术方案，通过采用本发明提供的上述串并联模块，可以实现直接在底盘堆叠的多个电芯的电性连接，从而可以实现将电芯直接组装成电池包，省去传统的“模组”制作流程，减少了电气元件的数量和种类，简化了制作工序，进而减少了装配工艺和生产制造成本。

附图说明

图1为本发明第一实施例采用的电池模块的结构图；

图2A为本发明第一实施例提供的串并联模块的一种汇流排结构的排布结构图；

图2B为本发明第一实施例提供的串并联模块的另一种汇流排结构的排布结构图；

图3A为本发明第一实施例采用的导电连接板和极耳连接片的第一种结构图；

图3B为本发明第一实施例采用的导电连接板和极耳连接片的第二种结构图；

图3C为本发明第一实施例采用的导电连接板和极耳连接片的第三种结构图；

图3D为本发明第一实施例采用的导电连接板和极耳连接片的第四种结构图；

图3E为本发明第一实施例采用的导电连接板和极耳连接片的第五种结构图；

图4为本发明第一实施例采用的极耳连接片的弯折示意图；

图5A为本发明第一实施例采用的绝缘防护板的一侧结构图；

图5B为本发明第一实施例采用的绝缘防护板的另一侧结构图；

图5C为图5B中I区域的放大图；

图6A为本发明第一实施例采用的支撑结构的排布结构图；

图6B为本发明第一实施例采用的单个支撑件的结构图；

图6C为本发明第一实施例采用的支撑件在电接触区域的剖视图；

图6D为本发明第一实施例采用的第一连接部和第二连接部的结构图；

图7A为本发明第二实施例采用的绝缘防护板的排布结构图；

图7B为本发明第二实施例采用的单个绝缘防护板的安装结构图；

图7C为本发明第二实施例采用的单个绝缘防护板的一侧结构图；

图8为本发明第三实施例采用的电池模块和串并联模块的分解结构图；

图9A为本发明第三实施例采用的汇流排结构和绝缘防护板的分解结构图；

图9B为本发明第三实施例采用的汇流排结构和绝缘防护板的集成结构图；

图10为本发明第三实施例采用的电芯单元的排布结构图；

图11A为本发明第三实施例采用的支撑结构的结构图；

图11B为图11A中P区域的放大图；

图12A为本发明第四实施例提供的电池包的底盘结构的结构图；

图12B为本发明第四实施例提供的电池包的分解结构图；

图13A为本发明第五实施例提供的电池包的分解结构图；

图13B为图13A中II区域的放大图；

图14为本发明实施例提供的电池包的制作方法的流程框图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的串并联模块、电池包、电池系统及制作方法进行详细描述。

第一实施例

本实施例提供的串并联模块，用于实现电池模块中电芯的电性连接，例如串联、并联或者包含串联和并联的混联。电池模块中的电芯通常分为单头电芯和双头电芯，其中，所谓双头电芯，是指电芯的正极极耳和负极极耳分别位于电芯的两侧；所谓单头电芯，是指电芯的正极极耳和负极极耳均位于电芯的同一侧。

以电芯为上述双头电芯为例，具体地，如图1所示，电池模块包括多组电芯组2，多组电芯组2在安装平面内的第一方向X和第二方向Y上呈阵列排布(例如呈矩形阵列排布)，且每组电芯组2均由多个电芯在垂直于上述安装平面的第三方向Z上堆叠而成。并且，电芯的正极极耳和负极极耳所在方向与第一方向X相互平行，且在第一方向X上，任意相邻的两组电芯组2中的各个电芯的极耳对应地电接触。

上述电池模块直接组装成电池包，安装在上述安装平面上，这样可以省去传统的“模组”制作流程，减少了电气元件的数量和种类，简化了制作工序，进而减少了装配工艺和生产制造成本。

在此基础上，本实施例提供的串并联模块用于实现上述电池模块中电芯的电性连接，从而可以实现将电芯直接组装成电池包。具体地，如图1所示，该串并联模块包括用于与电池模块中多个电芯的极耳连接的汇流排结构1，该汇流排结构1分别位于多组电芯组2在上述第一方向X上的两侧，用以分别与两侧相邻的电芯组中电芯的极耳电性连接。

请一并参阅图2A至图3E，汇流排结构1包括两组导电组(11,11’)，二者分别位于多组电芯组2在上述第一方向X上的两侧，每组导电组包括多个导电连接板，且每个导电连接板上的多个极耳连接片和与之相邻的电芯组2中的多个电芯的极耳对应地电接触。每个导电连接板均包括与电芯相对的第一板面111。上述导电连接板例如为铝板或铜板。

在本实施例中，多个导电连接板相互绝缘，且同一组导电组中有多种不同结构的导电连接板，例如，如图2A所示，导电组11包括多个第二导电连接板11b、多个第三导电连接板11c和多个第五导电连接板11e；如图2B所示，导电组11’包括多个第一导电连接板11a、多个第四导电连接板11d。通过将多种不同结构的导电连接板组合在一起组成导电组，可以实现多组电芯组2中电芯之间的多种不同的电性连接方式。

例如，在本实施例中，对于在第二方向Y上的多组电芯组，每组导电组由相互绝缘的多个导电连接板组成，各个导电连接板与相邻的各组电芯组对应地设置，但是，本发明实施例并不局限于此，在实际应用中，电芯组也可以为一组，在这种情况下，导电组中的导电连接板为一个，用以实现单组电芯组中电芯的电性连接。

具体地，如图3A所示，汇流排结构1还包括多个极耳连接片12。该极耳连接片例如为铝片或铜片。以第一导电连接板11a为例，多个极耳连接片12的一端在上述第一板面111一侧与该第一导电连接板11a连接，例如，每个极耳连接片12通过贴合片121焊接、铆接或者其他方式固定在第一板面111上。并且，该第一导电连接板11a上的多个极耳连接片12沿上述第三方向Z排列，每个极耳连接片12的远离第一导电连接板11a的另一端能够自第一板面111弯折至极耳连接片12与第一板面111呈预设夹角的位置处，用以使多个极耳连接片12能够对应地与多个电芯的极耳电接触，从而可以实现在第三方向Z上排列的多个电芯并联。上述预设夹角例如为90°，以便于实现极耳连接片12与电芯的极耳相贴合。当然，在实际应用中，上述预设夹角也可以采用其他任意角度，例如45°、60°等等，只要能够实现极耳连接片12与电芯的极耳相贴合即可。

如图3B所示，第二导电连接板11b与上述第一导电连接板11a相比，区别在于：第二导电连接板11b的下端(靠近安装平面的一端)设置有弯折部112，用作靠近安装平面的最下层的极耳连接片，该弯折部112与第二导电连接板11b一体成型，且相对于第二导电连接板11b弯折，并且弯折方向与其他极耳连接片12的弯折方向相反，这样可以使弯折部112下方无需占用空间，即，节省了贴合片121的占用空间，从而上述第二导电连接板11b可以排列在靠近安装平面的最下层，以节省导电连接板的空间。

如图3C所示，第三导电连接板11c与上述第一导电连接板11a相比，区别在于：极耳连接片12的排布方式不同，具体地，该第三导电连接板11c上的多个极耳连接片12沿上述第三方向Z和第二方向Y呈矩阵排列，从而可以实现在第三方向Z上排列的多个电芯并联，以及在第二方向Y上排列的相邻的两个电芯串联。

如图3D所示，第四导电连接板11d与上述第三导电连接板11c相比，区别在于：第二导电连接板11b的下端(靠近安装平面的一端)设置有弯折部112，由于其结构与上述第二导电连接板11b上的弯折部112相类似，在此不再重复描述。

如图3E所示，第五导电连接板11e为两个，且分别设置在导电连接板11在第二方向Y上的两端，该第五导电连接板11e上的多个极耳连接片12沿上述第三方向Z排列，并且两个第五导电连接板11e分别设置有总正极连接件113a和总负极连接件113b，二者分别与两个第五导电连接板11e一体成型，且在总正极连接件113a和总负极连接件113b上分别设置有第一压铆螺母114a和第二压铆螺母114b。

需要说明的是，在本实施例中，各个导电连接板上的极耳连接片的数量和排列方式可以实现：同一电芯组中在第三方向Z上的多个电芯两两并联，且相邻的两组电芯组之间的电芯串联，但是，本发明实施例并不局限于此，在实际应用中，为了满足不同串并联方案的需要，各个导电连接板上的极耳连接片的数量和排列方式还可以采用其他任意排列方式，本发明实施例对此没有特别的限制。

请参阅图4，在底盘的安装平面上逐层铺设电芯之前，各层的极耳连接片12均处于非弯折状态，例如图4中极耳连接片12位于虚线框所在的初始位置，此时极耳连接片12与贴合片121呈延展平面状态，且与上述第一板面111相互平行。这样，可以避免极耳连接片12因弯折而与电芯的安装位置产生干涉。在任意一层电芯铺设完成之后，将处于非弯折状态的极耳连接片12沿图4中的弯折方向A弯折至极耳连接片12与贴合片121(或第一板面111)呈预设夹角的位置处，以能够与当前一层电芯的极耳电接触，从而可以实现二者的连接(例如焊接、铆接、栓接、胶接等等)，连接位置例如为图4中极耳连接片12在第二方向Y上的虚线部分。

需要说明的是，在任意一层电芯铺设完成之后，将处于非弯折状态的极耳连接片12弯折，此种情况下，极耳连接片12会叠置在电芯极耳上，但是，本发明实施例并不局限于此，在实际应用中，也可以先将处于非弯折状态的极耳连接片12弯折，后铺设一层电芯，此时电芯极耳会叠置在极耳连接片12上。

在一些实施例中，可选的，请一并参阅图5A至图5C，串并联模块还包括绝缘防护板3，该绝缘防护板3为两个，且分别位于两组导电组(11,11’)的远离电芯的一侧，绝缘防护板3用于将同一组导电组中的不同导电连接板之间电绝缘，同时实现同一组导电组中的各个导电连接板的定位安装。该绝缘防护板3例如采用塑胶材料制作。如图5A和图5B所示，以导电组11集成在绝缘防护板3上为例，导电组11中的多个导电连接板均设置在绝缘防护板3上，且沿第二方向Y和第三方向Z间隔排布，可选的，在绝缘防护板3上设置有多个安装凹槽，用以容置和固定多个导电连接板。此外，在绝缘防护板3的靠近安装平面的下端设置有多个开口31，用以避让底盘结构上的温控板。

在一些实施例中，可选的，如图5C所示，在绝缘防护板3的背离导电连接板的一侧表面上设置有定位凸部33，且在该定位凸部33中设置有定位孔331，用于与设置在底盘结构(将在下文中详细描述)上的定位柱相配合，以实现绝缘防护板3在底盘结构上的安装和定位。此外，在绝缘防护板3中沿其厚度方向设置有第一压铆螺母114a和第二压铆螺母114b的安装孔34，且在绝缘防护板3的背离导电连接板的一侧表面上，且与该安装孔34对应的位置处设置有安装槽35，以便于总正极或总负极的连接件的安装。

在一些实施例中，可选的，请一并参阅图6A至图6D，串并联模块还包括支撑结构4，该支撑结构4包括第一支撑组和第二支撑组，对应于在上述第二方向Y上排列的每组电芯组2，第一支撑组和第二支撑组均包括沿第三方向Z叠置的多个支撑件41，即，多个支撑件41在第二方向Y和第三方向Z上呈阵列排布，以能够对应地支撑在第二方向Y和第三方向Z上排布的多个极耳连接片和对应的电芯极耳的电接触区域。该电接触区域是指极耳连接片和对应的电芯极耳相互叠置的区域。借助支撑件41，可以在极耳连接片12与极耳211进行连接工艺的过程中，起到支撑与防护作用。上述连接工艺例如为焊接、铆接、栓接、胶接等等。

其中，上述第一支撑组和第二支撑组均为由上述支撑件41的阵列组成的支撑组。其中，第一支撑组设置在每个导电组和与之相邻的电芯组2之间，如图6C所示，在两个导电组(11,11’)各自靠近电芯21的一侧设置有上述第一支撑组，该第一支撑组中的各个支撑件41用于对应地支撑各个极耳连接片12和与之对应的极耳211的电接触区域。上述第二支撑组件设置在第一方向X上，任意相邻的两组电芯组2之间，用于对应地支撑其中一组电芯组2中各个极耳和与之对应的其中另一组电芯组2中的极耳的电接触区域。

上述支撑结构4可以有多种结构，例如，如图6B所示，每个支撑件41均包括绝缘本体411和设置在该绝缘本体411上的连接防护件412，该连接防护件412位于与极耳连接片12和与之对应的极耳211的电接触区域相对的位置处，用于在极耳与极耳连接片进行连接工艺时起到防护及支撑作用。该连接防护件412优选为镶嵌在绝缘本体411上的五金件。

在一些实施例中，可选的，如图6D所示，在上述第三方向Z上，任意相邻的两个支撑件41之间采用卡接或者插接的方式固定连接。这样，可以便于支撑件41的安装和拆卸。上述卡接或者插接的方式可以有多种，例如，如图6B所示，每个支撑件41上均设置有第一连接部413和第二连接部414，例如，第一连接部413和第二连接部414中的一者包括卡槽；第一连接部413和第二连接部414中的另一者包括卡钩，该卡钩能够与对应的卡槽卡接。

具体来说，如图6D所示，在第三方向Z上，任意相邻的三个支撑件41依次为第一支撑件41a、第二支撑件41b和第三支撑件41c，其中，位于中间的第二支撑件41b上的第一连接部413b(例如卡槽)与第一支撑件41a上的第二连接部414a(例如卡钩)卡接；第二支撑件41b上的第二连接部414b(例如卡钩)与第三支撑件41c上的第一连接部413c(例如卡槽)卡接。当然，在实际应用中，上述第一连接部413和第二连接部414也可以采用插接结构。

在一些实施例中，可选的，对于每个支撑件41，第一连接部413可以为多个，且沿上述第二方向Y排布，并且第二连接部414的数量与第一连接部413的数量相同，且各个第二连接部414与各个第一连接部413对应地沿上述第三方向Z排布。例如，如图6B所示，对于每个支撑件41，第一连接部413为两个，且分别位于支撑本体411在第二方向Y上的两端，以保证支撑件41的稳定支撑。并且，第一连接部413为卡槽，第二连接部414为卡钩，且在第三方向Z上，第二连接部414位于第一连接部413的下方。另外，可选的，如图6D所示，在每个支撑件41中还设置有容置空间415，用以容置卡钩和相邻的下层支撑件41上的卡槽。

第二实施例

请参阅图7A和图7B，本实施例提供的串并联模块，其与上述第一实施例相比，其区别仅在于：绝缘防护板采用分体式结构。

具体地，如图7A所示，绝缘防护板3’为多个，且沿第二方向Y排列，与之相对应的，同一导电组进一步划分为多组相互独立的子导电组11”，子导电组11”的数量与绝缘防护板3’的数量相同，且各组子导电组11”与各个绝缘防护板3’对应地设置，每组子导电组11”包含至少一个导电连接板。例如，如图7B所示，每个绝缘防护板3’对应在第二方向Y上排列的两排电芯组2。此外，如图7C所示，绝缘防护板3’与上述绝缘防护板3的结构相类似，同样包括上述第一实施例中的定位凸部33、定位孔331、安装孔34和安装槽35，由于该结构在上述第一实施例中已有了详细描述，在此不再赘述。

需要说明的是，在本实施例中，如图7C所示，每个绝缘防护板3’均设置有安装孔34和安装槽35，以使每个绝缘防护板3’均能够与其他绝缘防护板3’上的总正极或总负极的连接件电连接。

还需要说明的是，本实施例提供的串并联模块的其他部件的结构和功能与上述第一实施例相同，在此不再赘述。

第三实施例

下面针对单头电芯的串并联模块的具体实施方式进行详细描述。具体地，如图8所示，电池模块包括多组电芯组5，多组电芯组5在安装平面内的第二方向Y上排成一排，且电芯组5由多个电芯在垂直于安装平面的第三方向Z上堆叠而成，所有的电芯的极耳均位于在上述安装平面内的第一方向X上的同一侧。

如图9A所示，导电组8包括多个导电连接板81，且每个导电连接板81上的各个极耳连接片82用于与各组电芯组5中的各个电芯的极耳对应地电接触。本实施例中的导电组8所包含的多个导电连接板中有多种不同的结构，这些结构例如可以是如图3A至图3E中示出的几种导电连接板的组合，以实现多组电芯组5中电芯之间的多种不同的电性连接方式。

在本实施例中，可选的，串并联模块还包括绝缘防护板6，其位于导电组8的远离电芯的一侧，用以保证导电组8的不同导电连接板81之间的电绝缘，同时实现各个导电连接板81的定位安装。该绝缘防护板6例如采用塑胶材料制作。可选的，在绝缘防护板6上设置有多个安装凹槽，用以容置和固定多个导电连接板81。

在一些实施例中，可选的，如图9B所示，绝缘防护板6可以用作总集成板，用于集成上述汇流排结构、带有温度采样电路和电压采样电路的PCBA电路板、总正极连接件62a和总负极连接件62b，以及上述PCBA电路板与外接线束的接线端子63等的多种电气元件，从而有利于实现直接在底盘堆叠的多个电芯的电性连接，进而实现将电芯直接组装成电池包。

在一些实施例中，可选的，如图9B所示，绝缘防护板6可以直接固定在底盘结构上，具体地，在绝缘防护板6的背离电芯的表面设置有定位柱61，对应地在底盘结构上设置有与该定位柱61匹配连接的定位支架。

在一些实施例中，可选的，电池模块包括在第一方向X上排布的多个电芯单元，在这种情况下，导电组为多组，且各组导电组对应地设置在各个电芯单元中的电芯组5的极耳所在一侧。例如，如图10所示，在第一方向X上排布的两个电芯单元(50a，50b)，每个电芯单元包括在第二方向Y上的同一排电芯组5。并且，导电组(图中未示出)为两组，且分别安装在两个绝缘防护板(6a，6b)上。

在一些实施例中，可选的，如图10所示，在每个电芯单元中的电芯组5外部覆盖有外壳9，并且在该外壳9与电芯组5之间填充有导热胶和灌封胶。优选地，外壳9包括一上壳面和两侧壳面，其中，两侧壳面的底端分别与底盘连接。上壳面上设置有散热孔。

在一些实施例中，可选的，如图11A和图11B所示，串并联模块还包括支撑结构10，该支撑结构10设置在上述导电组8和多组电芯组5之间，且包括沿第三方向Z叠置的多个支撑件101，各个支撑件101用于对应地支撑各个极耳连接片82和与之对应的电芯极耳的电接触区域。

上述支撑件101可以是多个图6B所示的支撑件41组成的一体式结构，即，将同一层图6B所示的支撑件41连为一体构成支撑件101。每个支撑件101上，且对应同一层在第二方向Y上排列的极耳和极耳连接片的电接触区域设置有连接防护件102，用于在极耳与极耳连接片进行连接工艺时起到防护及支撑作用。该连接防护件102优选为镶嵌在支撑件101上的五金件。

在一些实施例中，可选的，如图11B所示，在上述第三方向Z上，任意相邻的两个支撑件101之间采用卡接或者插接的方式固定连接。这样，可以便于支撑件41的安装和拆卸。上述卡接或者插接的方式可以有多种，例如，如图6B所示，每个支撑件101的位于相邻的两个连接防护件102之间的连接区域103上，均设置有第一连接部104和第二连接部105，例如，第一连接部104和第二连接部105中的一者包括卡槽；第一连接部104和第二连接部105中的另一者包括卡钩，该卡钩能够与对应的卡槽卡接。当然，在实际应用中，上述第一连接部104和第二连接部105也可以采用插接结构。另外，可选的，在每个支撑件101中，且位于连接区域103所在位置还设置有容置空间103a，用以容置卡钩和相邻的下层支撑件101上的卡槽。

第四实施例

作为另一个技术方案，本实施例还提供一种电池包，如图12A和图12B所示，其应用于双头电芯。具体地，该电池包包括底盘结构和安装在该底盘结构上的电池模块和串并联模块，其中，电池模块包括由多个电芯堆叠而成电芯组2；串并联模块采用上述第一、第二实施例提供的串并联模块，用以实现多个电芯的电性连接。

具体地，底盘结构包括底盘201，该底盘201具有安装平面，且在底盘201位于上述安装平面的四周设置有边框202，该边框202与底盘201在边框202的内侧构成用于容置上述电芯组2的安装空间。优选地，底盘201为铝型材或钣金材。

在本实施例中，电池模块包括多组电芯组2，多组电芯组2在安装平面内的第一方向X和第二方向Y上呈阵列排布，且每组电芯组2均由多个电芯在垂直于上述安装平面的第三方向Z上堆叠而成。并且，电芯的正极极耳和负极极耳所在方向与第一方向X相互平行，且在第一方向X上，任意相邻的两组电芯组2中的各个电芯的极耳对应地电接触。而且，在底盘201的上述安装平面上还设置有沿第二方向Y间隔排布的多个温控板203，且任意相邻的两个温控板203之间的间隔用于容置沿第一方向X排列的一列电芯组2。该温控板203例如包括液冷/液热板。

此外，如图12B所示，上述电池包还包括隔热垫204、密封圈205和盖板206，其中，盖板206与边框202通过密封圈205密封连接，以在盖板206、边框202和底盘201的内部构成容置各组电芯组2的密封空间。隔热垫204为多个，且对应地设置在各个电芯组2与盖板206之间。

上述串并联模块可以实现上述电池模块中电芯的电性连接，从而可以实现将上述电池模块中的电芯直接组装成电池包，安装在上述安装平面上，这样可以省去传统的“模组”制作流程，减少了电气元件的数量和种类，简化了制作工序，进而减少了装配工艺和生产制造成本。

第五实施例

本实施例还提供一种电池包，如图13A和图13B所示，其应用于单头电芯。具体地，该电池包包括底盘结构和安装在该底盘结构上的电池模块和串并联模块，其中，电池模块包括由多个电芯堆叠而成电芯组5；串并联模块采用上述第三实施例提供的串并联模块，用以实现多个电芯的电性连接。

具体地，底盘结构包括底盘301，该底盘301具有安装平面，且在底盘301位于上述安装平面的四周设置有边框302，该边框302与底盘301在边框302的内侧构成用于容置上述电芯组5的安装空间。优选地，底盘301为铝型材或钣金材。

在本实施例中，可选的，在上述底盘301的安装平面上设置有在第一方向X上间隔，且相对设置的两个边梁303，并且在底盘301的安装平面上，且位于两个边梁303之间还设置有沿第二方向Y间隔排布的多个隔板304，且任意相邻的两个隔板304之间的间隔用于容置一组电芯组5。

可选的，上述两个边梁303和多个隔板304中的至少一者可以用作液冷/液热板或者PTC加热装置。此外，隔板304可以起到加强底盘301强度的作用，还能够阻止热蔓延。

需要说明的是，在本实施例中，边梁303为两个，但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，根据不同的电芯组的数量和排布方式，边梁303也可以为一个或者三个以上，且三个以上的边梁303相互平行，并且至少一个边梁303与任意相邻的两个隔板304之间的间隔用于容置一组电芯组5。此外，还可以不设置边梁303，在这种情况下，可以仅利用任意相邻的两个隔板之间的间隔容置一组电芯组，在这种情况下，多个隔板中的至少一者用作温控板。

在一些实施例中，可选的，底盘301与上述两个边梁303和多个隔板304中的至少一者一体成型。例如，通过挤压成型工艺将底盘301与上述两个边梁303和多个隔板304中的至少一者一体成型，从而减少连接工艺，降低生产成本。

进一步地，底盘301上设置有绝缘、隔热和弹性保护材料305，包括泡棉或气凝胶毡，以用于对叠放在底盘301上的电芯进行保护。

上述底盘结构能够起到电芯防护、温度调控、绝缘保温以及为内部多种电气元件提供固定点及支撑点的作用。

在一些实施例中，可选的，上述电芯组5中每相邻的两层电芯之间设置有电芯防护材料，包括泡棉、双面胶和防火板。

作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种电池系统，其包括电池包和用于对该电池包进行调控的电池管理模块，其中，电池包采用本发明实施例提供的上述电池包。

上述电池管理模块例如为电池管理系统BMS。

作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种电池包的制作方法，其应用于发明实施例提供的上述电池包的制作。请参阅图14，该制作方法包括以下步骤：

S1、将汇流排结构安装在底盘结构的安装平面上；

其中，上述汇流排结构中的每个极耳连接片均处于非弯折状态(例如如图4中极耳连接片12位于虚线框所在的初始位置)；

S2、在底盘结构的安装平面上安装一层电芯；

所谓一层电芯，是指在平行于安装平面内的同一层电芯，该层电芯例如沿安装平面的第一方向X和第二方向Y呈阵列排布。

S3、将与当前一层电芯同层的极耳连接片弯折至与该电芯的极耳电接触的位置处，例如沿图4中的弯折方向A弯折至极耳连接片12与贴合片121(或第一板面111)呈预设夹角的位置处，并对二者进行连接工艺；

循环执行上述步骤S2至步骤S3，直至所有的电芯(即，在第三方向Z上的多层电芯)安装完成，并与汇流排结构中的极耳连接片连接完毕，实现电芯组的堆叠和电性连接。

需要说明的是，在本实施例中，先进行步骤S2，后进行步骤S3，此种情况下，电芯极耳叠置在极耳连接片上，但是本发明实施例并不局限于此，在实际应用中，也可以先进行步骤S3中的弯折过程，后进行步骤S2，此种情况下，极耳连接片叠置在电芯极耳上，然后再进行连接工艺。

在上述步骤S3中，上述连接工艺例如为焊接、铆接、栓接、胶接等等。

在上述步骤S3中，可选的，可以采用机械手对极耳连接片进行弯折。

在一些实施例中，可选的，串并联模块还包括上述各个实施例采用的支撑结构，在这种情况下，在每次步骤S3完成之后，且在进行下一次步骤S2之前，上述制作方法还包括以下步骤：

步骤S4，在安装平面上安装支撑件(例如支撑件41或者支撑件101)，用于支撑下一层电芯的极耳与对应的极耳连接片的电接触区域，如图6C所示。

在上述步骤S1中，可以将集成有汇流排结构的绝缘防护板定位安装在底盘上。

作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种电池系统的制作方法，其应用于本发明实施例提供的上述电池系统的制作；该制作方法包括本发明实施例提供的上述电池包的制作方法。

在一些实施例中，可选的，在实现电芯组的堆叠和电性连接之后，电池系统的制作方法还包括：

在电芯组的外侧安装外壳，并在外壳与电芯组之间填充导热胶和灌封胶；

对各个电芯组进行串联连接，例如，可用铜排、铝排或者高压线缆连接；

将绝缘防护板上的接线端子与电池管理系统BMS连接以实现BMS调控，集成在底盘上的液冷/液热板利用液冷管与外部液冷设备连接，PTC发热装置与电池管理系统BMS连接，以进行调控。

综上所述，本发明上述各个实施例提供的串并联模块、电池包、电池系统及制作方法的技术方案，具有以下优点：

1、降低了材料成本，汇流排结构、温度采样电路、电压采样电路、总正极连接件和总负极连接件等多种电气元件集成在同一模块上，液冷/液热系统或PTC发热装置等温控单元集成在底盘上，通过将多个零部件集成在一个部件上的方式，有效降低了零部件的生产制造成本及材料成本；

2、降低了管理成本，各零部件的集成程度大大提升，使得零部件种类及数量大量减少，有效减少了研发、品质、仓储、生产等部门管理物料的各项费用；

3、简化了工艺，降低了电池系统的生产制造成本，电芯在底盘上边成组边连接减去了模块装配等一系列工艺，各零部件的集成化提升也使得零部件之间的装配连接工艺变得简单且工序减少，直接降低了工艺生产制造成本；

4、适用于全自动化生产模式，提升了生产效率，先从电芯极耳到电芯直接叠放至底盘上，与汇流排结构进行连接工艺，后从外壳组装，乃至填充导热胶与灌封胶，整个连接过程不需要人工参与，全程机械手运转即可达到设计要求；

5、提升了生产车间空间利用率，将裁好极耳的电芯直接叠放在系统底盘上，后面的各种工序都是在底盘上操作，使得生产工艺流转场地要求降低，大大提升了生产车间空间利用率；

6、电芯排布更加灵活，面对狭小空间或者不规整空间也能进行充分利用，以电芯为小单位在底盘进行排布，使得排布方式灵活多样，有效提升了电池系统内部空间利用率，能很好适应电池系统在整车端空间安装位置狭小等情况。

本发明的技术方案，实现了各零部件有效集成，通过将多个零部件集成在同一模块上，把七八十种物料减少至一二十种，零部件数量也大大减少，使得材料成本大幅降低且电池系统的生产工艺变得简单，降低了生产及管理成本，同时，该电池系统的生产工艺可全面推行全自动化，直接降低了材料成本及生产制造成本，提升了生产效率，并且，由于该电池系统的设计方案使得电芯可灵活排布，非常适用于空间狭小且大容量密度要求的情况，提高了生产车间的空间利用率，使得在相同的空间范围内为整车提供更高能量的电池，大大增加新能源汽车续航里程。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (22)

1.一种串并联模块，包括用于与电池模块中多个电芯的极耳连接的汇流排结构，其特征在于，所述汇流排结构包括导电连接板和多个极耳连接片，其中，所述导电连接板包括与所述电芯相对的第一板面；

多个所述极耳连接片的一端在所述第一板面一侧与所述导电连接板连接，所述极耳连接片的远离所述导电连接板的另一端能够自所述第一板面弯折至所述极耳连接片与所述第一板面呈预设夹角的位置处，用以使多个所述极耳连接片能够对应地与多个所述电芯的极耳电接触。

2.根据权利要求1所述的串并联模块，其特征在于，每个所述电芯的正极极耳和负极极耳分别位于所述电芯的两侧；

所述电池模块包括多组电芯组，多组所述电芯组在安装平面内的第一方向和第二方向上呈阵列排布，且所述电芯组由多个所述电芯在垂直于所述安装平面的第三方向上堆叠而成；

所述电芯的正极极耳和负极极耳所在方向与所述第一方向相互平行，且在所述第一方向上，任意相邻的两组所述电芯组中的各个所述电芯的极耳对应地电接触；

所述导电连接板为多个，且分为两组导电组，且两组所述导电组分别位于多组所述电芯组在所述第一方向上的两侧，并且每组所述导电组中的至少一个导电连接板与在所述第二方向上相邻的所述电芯组对应地设置。

3.根据权利要求2所述的串并联模块，其特征在于，所述串并联模块还包括支撑结构，所述支撑结构包括第一支撑组和第二支撑组，对应于在所述第二方向上排列的每组所述电芯组，所述第一支撑组和第二支撑组均包括沿所述第三方向叠置的多个支撑件，其中，

所述第一支撑组设置在每组所述导电组和与之相邻的所述电芯组之间，所述第一支撑组中的各个所述支撑件用于对应地支撑各个所述极耳连接片和与之对应的所述极耳的电接触区域；

所述第二支撑组件设置在所述第一方向上，任意相邻的两组所述电芯组之间，所述第二支撑组中的各个所述支撑件用于对应地支撑其中一组所述电芯组中各个所述极耳和与之对应的其中另一组所述电芯组中的所述极耳的电接触区域。

4.根据权利要求1所述的串并联模块，其特征在于，每个所述电芯的正极极耳和负极极耳均位于所述电芯的一侧；

所述电池模块包括多组电芯组，多组所述电芯组在安装平面内的第二方向上排成一排，且所述电芯组由多个所述电芯在垂直于所述安装平面的第三方向上堆叠而成，所有的所述电芯的极耳均位于在所述安装平面内的第一方向上的同一侧；

所述导电连接板为多个，且组成一组所述导电组，所述导电组位于一排所述电芯组中所述电芯极耳所在一侧。

5.根据权利要求4所述的串并联模块，其特征在于，所述电池模块包括在所述第一方向上排布的多个电芯单元，每个所述电芯单元包括在所述第二方向上的同一排所述电芯组；

所述导电组为多组，且各组所述导电组对应地设置在各个所述电芯单元中的所述电芯组的所述极耳所在一侧。

6.根据权利要求4所述的串并联模块，其特征在于，所述串并联模块还包括支撑结构，所述支撑结构设置在所述导电组和多组所述电芯组之间，且包括沿所述第三方向叠置的多个支撑件，各个所述支撑件用于对应地支撑各个所述极耳连接片和与之对应的所述极耳的电接触区域。

7.根据权利要求3或6所述的串并联模块，其特征在于，在所述第三方向上，任意相邻的两个所述支撑件之间采用卡接或者插接的方式固定连接。

8.根据权利要求7所述的串并联模块，其特征在于，每个所述支撑件上均设置有第一连接部和第二连接部；

在所述第三方向上，任意相邻的三个所述支撑件依次为第一支撑件、第二支撑件和第三支撑件，其中，位于中间的所述第二支撑件上的所述第一连接部与所述第一支撑件上的所述第二连接部卡接或者插接；所述第二支撑件上的所述第二连接部与所述第三支撑件上的所述第一连接部卡接或者插接。

9.根据权利要求8所述的串并联模块，其特征在于，对于每个所述支撑件，所述第一连接部为多个，且沿所述第二方向排布，并且所述第二连接部的数量与所述第一连接部的数量相同，且各个所述第二连接部与各个所述第一连接部对应地沿所述第三方向排布。

10.根据权利要求9所述的串并联模块，其特征在于，所述第一连接部和所述第二连接部中的一者包括卡槽；所述第一连接部和所述第二连接部中的另一者包括卡钩，所述卡钩能够与对应的所述卡槽卡接。

11.根据权利要求3或6所述的串并联模块，其特征在于，每个所述支撑件均包括绝缘本体和设置在所述绝缘本体上的连接防护件，所述连接防护件位于与所述电接触区域相对的位置处。

12.根据权利要求2或4所述的串并联模块，其特征在于，同一组所述导电组中有多种不同结构的导电连接板，且多种不同结构的所述导电连接板上的所述极耳连接片的排列方式不同。

13.根据权利要求12所述的串并联模块，其特征在于，所述串并联模块还包括绝缘防护板，所述绝缘防护板位于所述导电组的远离所述电芯的一侧；

所述绝缘防护板为一个，同一组所述导电组中的至少一个所述导电连接板均设置在所述绝缘防护板上；或者，

所述绝缘防护板为多个，对于同一组所述导电组，每个所述绝缘防护板上设置有至少一个所述导电连接板。

14.一种电池包，包括底盘结构和安装在所述底盘结构上的电池模块和串并联模块，其中，所述电池模块包括由至少一个所述电芯堆叠而成电芯组；所述串并联模块采用权利要求1-13任意一项所述的串并联模块，用以实现多个所述电芯的电性连接。

15.根据权利要求14所述的电池包，其特征在于，所述底盘结构包括底盘，所述底盘具有安装平面，且在所述底盘位于所述安装平面的四周设置有边框，所述边框与所述底盘在所述边框的内侧构成用于容置所述电芯组的安装空间。

16.根据权利要求15所述的电池包，其特征在于，所述串并联模块采用权利要求2所述的串并联模块；

在所述底盘的所述安装平面上还设置有沿所述第二方向间隔排布的多个温控板，且任意相邻的两个所述温控板之间的间隔用于容置沿所述第一方向排列的至少一列所述电芯组。

17.根据权利要求15所述的电池包，其特征在于，所述串并联模块采用权利要求4所述的串并联模块；

在所述底盘的所述安装平面上设置有沿所述第二方向间隔排布的多个隔板，且任意相邻的两个所述隔板之间的间隔用于容置一组所述电芯组；多个所述隔板中的至少一者用作温控板。

18.根据权利要求17所述的电池包，其特征在于，在所述底盘的所述安装平面上还设置有一个或相互平行的多个边梁，所述边梁与所述隔板的排列方向相互平行，至少一个所述边梁与任意相邻的两个所述隔板之间的间隔用于容置一组所述电芯组；

多个所述隔板和至少一个所述边梁中的至少一者用作温控板。

19.一种电池系统，包括电池包和用于对所述电池包进行调控的电池管理模块，其特征在于，所述电池包采用权利要求14-18任意一项所述的电池包。

20.一种电池包的制作方法，其特征在于，应用于权利要求14-18任意一项所述的电池包的制作；所述制作方法包括以下步骤：

S1、将所述汇流排结构安装在所述底盘结构的安装平面上；其中，所述汇流排结构中的每个所述极耳连接片均处于非弯折状态；

S2、在所述底盘结构的所述安装平面上安装一层所述电芯；

S3、将与所述当前一层电芯同层的所述极耳连接片弯折至与该电芯的极耳电接触的位置处，并对二者进行连接工艺；

循环执行所述步骤S2至所述步骤S3，直至所有的所述电芯安装完成。

21.根据权利要求20所述的制作方法，其特征在于，所述串并联模块采用权利要求3或6所述的串并联模块；

在每次所述步骤S3完成之后，且在进行下一次所述步骤S2之前，所述制作方法还包括以下步骤：

步骤S4，在所述安装平面上安装所述支撑件，用于支撑所述下一层电芯的极耳与对应的所述极耳连接片的电接触区域。

22.一种电池系统的制作方法，其特征在于，应用于权利要求19所述的电池系统；所述制作方法包括权利要求20或21所述的电池包的制作方法。

Images