CN116365177B - 一种圆柱电芯交错式排布的汇流结构及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圆柱电芯交错式排布的汇流结构设计方法，属于电池领域，通过计算汇流排连接电芯个数、规划汇流排的安装区域、设定设计条件、形成汇流排结构等步骤，设计的汇流排面积最大化、散热效率高并且适用于交错式排布的圆柱电芯。本发明还涉及上述圆柱电芯交错式排布的汇流结构设计方法设计的汇流结构。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其是涉及一种圆柱电芯交错式排布的汇流结构及其设计方法。
背景技术
目前，电池包作为电动汽车的动力来源，在生产过程中，需要采用将汇流排与电芯的极柱相焊接的方式对多个电芯进行串连或并联，使多个小容量的电芯形成大容量的电芯组，从而实现电的传输。
现有的汇流排如专利CN218569032U以及CN218070022U所示。专利CN218569032U中，汇流排为规则矩形，适用于端部对齐的成列电芯，汇流排表面积大，散热效率高，但对于交错式排布的圆柱电芯不适用。专利CN218070022U中，汇流排为长条形，适用于交错式排布的圆柱电芯，但是表面积小，散热效率低。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种散热效率高、适用于圆柱电芯交错式排布的汇流结构设计方法。
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之二在于提供一种散热效率高、适用于圆柱电芯交错式排布的汇流结构。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种圆柱电芯交错式排布的汇流结构设计方法，包括以下步骤：
S1:根据电池包输出的电量、电压以及每个电芯的电量、电压，计算出每一汇流排连接的电芯个数M；
S2:电芯为圆柱形并且交错排布形成L行，每一行的电芯数量为N个，每一行电芯之间存在空隙，两行电芯之间存在空隙，壳体内的两端以及两侧预留螺栓位置，根据预设条件规划汇流排的安装区域；
S3:设定相邻两汇流排边缘之间的最小距离以及电路板的数量，在不超过规划安装区域的前提下，每一汇流排的面积最大化；
S4:汇流排边缘包括M个半圆形，M个半圆形之间通过板体相互连接，形成一体式结构，每一个半圆形直径小于电芯直径，每一半圆形的圆心处设有一焊接孔。
进一步的，所述汇流排还设有观察窗，每一半圆形处均设有观察窗，为了所述汇流排面积最大，所述汇流排上除了焊接孔以及所述观察窗，其余部分均为实体结构并呈板体。
进一步的，所述汇流排的边缘均为圆弧形。
进一步的，所述电芯个数M为4，当L为偶数时，所述汇流排为第四汇流排，4个半圆形分别位于所述第四汇流排的四角。
进一步的，多个所述第四汇流排关于所述壳体的中线对称设置，在中线两侧的两个第四汇流排形成第一空位，所述第一空位用于安装螺栓。
进一步的，所述电芯个数M为4，当L为3时，所述汇流排包括第一汇流排、第二汇流排、第三汇流排，所述第一汇流排、第二汇流排、第三汇流排依次设置并且分别与三行的电芯都连接。
进一步的，所述第一汇流排的4个半圆形分别设置在：第一行两个，第二行一个，第三行一个；所述第二汇流排的4个半圆形分别设置在：第一行一个、第二行一个、第三行两个；所述第三汇流排的4个半圆形分别设置在：第一行一个、第二行两个、第三行一个。
进一步的，所述汇流排关于所述壳体的中线对称设置，在中线两侧的两个第三汇流排之间形成第二空位，所述第二空位用于安装螺栓。
进一步的，所述电芯个数M为4，当L大于3的奇数时，所述汇流排包括第一汇流排、第二汇流排、第三汇流排以及第四汇流排，4个半圆形分别位于所述第四汇流排的四角，每一所述第四汇流排连接两行交错的电芯，多个所述第四汇流排形成至少一行，每一所述第一汇流排、第二汇流排、第三汇流排形成一行，所述第一汇流排、第二汇流排、第三汇流分别连接三行交错的电芯。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种圆柱电芯交错式排布的汇流结构，采用上述圆柱电芯交错式排布的汇流结构设计方法设计，包括多个电芯以及多个汇流排，多个所述电芯为交错排布形成大于3的奇数行，每一汇流排包括4个半圆形，每一个半圆形直径小于电芯直径并且每一半圆形设有一焊接孔，所述汇流排上除了焊接孔以及观察窗，其余部分均为实体结构并呈板体，每一半圆形通过所述焊接孔与一电芯焊接，所述汇流排包括第一汇流排、第二汇流排、第三汇流排以及第四汇流排，所述4个半圆形分别位于所述第四汇流排的四角，每一所述第四汇流排连接两行交错的电芯，多个所述第四汇流排形成至少一行，所述第一汇流排、第二汇流排、第三汇流排形成一行，每一所述第一汇流排、第二汇流排、第三汇流排分别连接三行交错的电芯。
相比现有技术，本发明圆柱电芯交错式排布的汇流结构设计方法通过计算汇流排连接电芯个数、规划汇流排的安装区域、设定设计条件、形成汇流排结构等步骤，设计的汇流排面积最大化、散热效率高并且适用于圆柱电芯交错式排布的汇流结构。
附图说明
图1为本发明圆柱电芯交错式排布的汇流结构设计方法的流程图；
图2为本发明圆柱电芯交错式排布的汇流结构的立体图；
图3为本发明圆柱电芯交错式排布的汇流结构的局部结构示意图；
图4为本发明圆柱电芯交错式排布的汇流结构的第一汇流排的结构图；
图5为本发明圆柱电芯交错式排布的汇流结构的第二汇流排的结构图；
图6为本发明圆柱电芯交错式排布的汇流结构的第三汇流排的结构图；
图7为本发明圆柱电芯交错式排布的汇流结构的第四汇流排的结构图。
图中：10、壳体；20、电芯；30、汇流排；31、第一汇流排；32、第二汇流排；33、第三汇流排；34、第四汇流排；35、观察窗；36、焊接孔；40、电路板；50、间隙；60、第一空位；70、第二空位。
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。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在另一中间组件，通过中间组件固定。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在另一中间组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在另一中间组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本发明一种圆柱电芯交错式排布的汇流结构设计方法，包括以下步骤：
S1:根据电池包输出的电量、电压以及每个电芯20的电量、电压，计算出每一汇流排30连接的电芯20个数M；
S2:电芯20为圆柱形并且交错排布形成L行，每一行的电芯20数量为N个，每一行电芯20之间存在间隙50，两行电芯20之间存在间隙50，壳体10内的两端以及两侧预留螺栓位置，根据预设条件规划汇流排30的安装区域；
S3:设定相邻两汇流排30边缘之间的最小距离以及电路板40的数量，在不超过规划安装区域的前提下，每一汇流排30的面积最大化；
S4:汇流排30边缘包括M个半圆形，M个半圆形之间通过板体相互连接，形成一体式结构，每一个半圆形直径小于电芯20直径，每一半圆形的圆心处设有一焊接孔36。
在步骤S1中，具体的，将电池包输出的电量除以每个电芯20的电量，得到电芯20的总个数A。将电池包输出的电压除以每个电芯20的电压，得到串联的电芯20数量M，即为每一汇流排30连接的电芯20个数。请参阅图2，在本实施例中，电芯20的总个数为80个，为4串20并，一个汇流排30需要与4个电芯20连接。
在步骤S2中，汇流排30安装在电芯20顶部，并且由于汇流排30位于壳体10内，汇流排30所在区域在壳体10的截面内。为了避免漏电，汇流排30边缘位于电芯20边缘内部。具体的，请参阅图2，在本实施例中，80个圆柱形电芯20交错排布形成5行，每一行的电芯20数量为16个，每一行电芯20之间存在空隙，两行电芯20之间存在空隙，空隙用于安装限位板，使电芯20之间隔开。壳体10内的两端以及两侧预留螺栓位置，根据预设条件规划汇流排30的安装区域。汇流排30边缘与电芯20边缘相距2-5mm。
在步骤S3中，具体的，设定相邻两汇流排30边缘之间的最小距离为3-7mm，相邻两汇流排30之间形成间隙50。电路板40的数量为一个，在不超过规划安装区域的前提下，每一汇流排30的面积最大化。
在步骤S4中，具体的，汇流排30还设有观察窗35，每一半圆形处均设有观察窗35，为了汇流排30面积最大，汇流排30上除了焊接孔36以及观察窗35，其余部分均为实体结构并呈板体。汇流排30的边缘均为圆弧形。在本实施例中，由于一个汇流排30需要与4个电芯20连接，汇流排30边缘包括4个半圆形，4个半圆形之间通过板体相互连接，形成一体式结构，每一个半圆形直径小于电芯20直径，每一半圆形的圆心处设有一焊接孔36。
请继续参阅图7，当电芯20交错排布形成偶数行时，汇流排30为第四汇流排34，4个半圆形分别位于第四汇流排34的四角。多个第四汇流排34关于壳体10的中线对称设置，在中线两侧的两个第四汇流排34形成第一空位60，第一空位60用于安装螺栓。当电芯20交错排布形成2行时，多个第四汇流排34位于同一行，电路板40位于多个第四汇流排34的一侧。当电芯20交错排布形成4行时，多个第四汇流排34形成2行，电路板40位于2行第四汇流排34之间。当电芯20交错排布形成6、8、10……行时，电路板40的数量响应增加，第四汇流排34形成的行数相应增加。
请继续参阅图3至图6，当电芯20交错排布形成3行时，汇流排30包括第一汇流排31、第二汇流排32、第三汇流排33，第一汇流排31、第二汇流排32、第三汇流排33依次设置并且分别与三行电芯20都连接。第一汇流排31的4个半圆形分别设置在：第一行两个，第二行一个，第三行一个，第一汇流排31的4个半圆形连线呈7字形。第二汇流排32的4个半圆形分别设置在：第一行一个、第二行一个、第三行两个，第二汇流排32的4个半圆形连线呈倒7字形。第三汇流排33的4个半圆形分别设置在：第一行一个、第二行两个、第三行一个，第二汇流排32的4个半圆形连线呈十字形。汇流排30关于壳体10的中线对称设置，在中线两侧的两个第三汇流排33之间形成第二空位70，第二空位70用于安装螺栓。
当L为大于3的奇数时，汇流排30包括第一汇流排31、第二汇流排32、第三汇流排33以及第四汇流排34。每一第四汇流排34连接两行交错的电芯20，多个第四汇流排34形成至少一行，每一第一汇流排31、第二汇流排32、第三汇流排33形成一行，第一汇流排31、第二汇流排32、第三汇流分别连接三行交错的电芯20。
请继续参阅图3，在本实施例中，L为5，第四汇流排34形成一行，第一汇流排31、第二汇流排32、第三汇流排33形成一行。第一汇流排31、第二汇流排32、第三汇流排33以及第四汇流排34充分利用电芯20上方空间，体积最大化，提高散热效率。
本发明圆柱电芯交错式排布的汇流结构设计方法设计的汇流结构通过计算汇流排30连接电芯20个数、规划汇流排30的安装区域、设定设计条件、形成汇流排30结构等步骤，设计的汇流排30面积最大化、散热效率高并且适用于圆柱电芯交错式排布的汇流结构。
本发明还涉及一种采用上述圆柱电芯交错式排布的汇流结构设计方法设计的圆柱电芯交错式排布的汇流结构，包括多个电芯20以及多个汇流排30，多个电芯20为交错排布形成大于3的奇数行，每一汇流排30包括4个半圆形，每一个半圆形直径小于电芯20的直径并且每一半圆形设有一焊接孔36，汇流排30上除了焊接孔36以及观察窗35，其余部分均为实体结构并呈板体，每一半圆形通过焊接孔36与一电芯20焊接，汇流排30包括第一汇流排31、第二汇流排32、第三汇流排33以及第四汇流排34，4个半圆形分别位于第四汇流排34的四角，每一第四汇流排34连接两行交错的电芯20，多个第四汇流排34形成至少一行，第一汇流排31、第二汇流排32、第三汇流排33形成一行，每一第一汇流排31、第二汇流排32、第三汇流排33分别连接三行交错的电芯20。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进演变，都是依据本发明实质技术对以上实施例做的等同修饰与演变，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种圆柱电芯交错式排布的汇流结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:根据电池包输出的电量、电压以及每个电芯的电量、电压，计算出每一汇流排连接的电芯个数M；
S2:电芯为圆柱形并且交错排布形成L行，每一行的电芯数量为N个，每一行电芯之间存在空隙，两行电芯之间存在空隙，壳体内的两端以及两侧预留螺栓位置，根据预设条件规划汇流排的安装区域；
S3:设定相邻两汇流排边缘之间的最小距离以及电路板的数量，在不超过规划安装区域的前提下，每一汇流排的面积最大化；
S4:汇流排边缘包括M个半圆形，M个半圆形之间通过板体相互连接，形成一体式结构，每一个半圆形直径小于电芯直径，每一半圆形的圆心处设有一焊接孔，所述汇流排还设有观察窗，每一半圆形处均设有所述观察窗，所述汇流排上除了焊接孔以及所述观察窗，其余部分均为实体结构并呈板体，所述汇流排的边缘均为圆弧形，所述电芯个数M为4，当L为偶数时，所述汇流排为第四汇流排，4个半圆形分别位于所述第四汇流排的四角，多个所述第四汇流排关于所述壳体的中线对称设置，在中线两侧的两个第四汇流排形成第一空位，所述第一空位用于安装螺栓；当L为3时，所述汇流排包括第一汇流排、第二汇流排、第三汇流排，所述第一汇流排、第二汇流排、第三汇流排依次设置并且分别与三行的电芯都连接，所述第一汇流排的4个半圆形分别设置在：第一行两个，第二行一个，第三行一个；所述第二汇流排的4个半圆形分别设置在：第一行一个、第二行一个、第三行两个；所述第三汇流排的4个半圆形分别设置在：第一行一个、第二行两个、第三行一个，所述汇流排关于所述壳体的中线对称设置，在中线两侧的两个第三汇流排之间形成第二空位，所述第二空位用于安装螺栓；当L大于3的奇数时，所述汇流排包括第一汇流排、第二汇流排、第三汇流排以及第四汇流排，4个半圆形分别位于所述第四汇流排的四角，每一所述第四汇流排连接两行交错的电芯，多个所述第四汇流排形成至少一行，每一所述第一汇流排、第二汇流排、第三汇流排形成一行，所述第一汇流排、第二汇流排、第三汇流排分别连接三行交错的电芯。
2.一种圆柱电芯交错式排布的汇流结构，采用如权利要求1所述的圆柱电芯交错式排布的汇流结构设计方法设计，其特征在于：包括多个电芯以及多个汇流排，多个所述电芯为交错排布形成大于3的奇数行，每一汇流排包括4个半圆形，每一个半圆形直径小于电芯直径并且每一半圆形设有一焊接孔，所述汇流排上除了焊接孔以及观察窗，其余部分均为实体结构并呈板体，每一半圆形通过所述焊接孔与一电芯焊接，所述汇流排包括第一汇流排、第二汇流排、第三汇流排以及第四汇流排，所述4个半圆形分别位于所述第四汇流排的四角，每一所述第四汇流排连接两行交错的电芯，多个所述第四汇流排形成至少一行，所述第一汇流排、第二汇流排、第三汇流排形成一行，每一所述第一汇流排、第二汇流排、第三汇流排分别连接三行交错的电芯。
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| GR01 | Patent grant | ||
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