CN207504038U - 一种便于拆装的电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种便于拆装的电池模组，包括前后端分别设前端板和后端板的电芯，电芯左右侧分别设左侧板和右侧板，前端板、左侧板、后端板、右侧板顺次连接，前端板的前部左、右侧对应设安装胶槽，后端板的后部左、右侧对应设安装胶槽，左侧板的前、后端分别设左翻板，右侧板的前、后端分别设右翻板；左翻板和右翻板的厚度小于安装胶槽的宽度；左侧板的左翻板和右侧板的右翻板外包覆胶层，左侧板的左翻板和右侧板的右翻板通过胶层分别与对应安装胶槽贴合。本实用新型对零件的尺寸精度要求低、对材料要求低、适应性广，不需要生产工装，检查方便，连接强度高，可吸收形变，生产过程不会产生安全问题，可维护性好，不需要额外设备、资金投入小。

Description

一种便于拆装的电池模组

技术领域

本实用新型属于用于直接转变化学能为电能的方法或装置，例如电池组的技术领域，特别涉及一种便于拆装的电池模组。

背景技术

目前在国家的支持和市场的利好下，动力锂电池行业发展非常迅速，其应用已经扩展到了电动大巴、电动小汽车、微公交和储能等领域。

动力锂电池中的核心部分即是电芯，现有技术中，方形电芯的成组方式都比较类似，大都采用框架式结构，即使用端板和侧板做成一个外框架，电芯间通过有粘接性能的胶带或者胶水，使用成为一个整体，同时，由于电芯之间通过粘接的方式连接，为了粘接牢靠，一般都需要在两个端板上施加一定的力，使得粘接材料发挥作用。

在这种结构形式下，端板和侧板一般使用焊接、铆接、螺接等方式连接固定，然而，传统的连接固定都或多或少存在劣势，包括：

1）对零件的尺寸精度要求较高；使用激光焊接时，焊接位置的尺寸需要控制在±0.5mm，而一款模组一般都有5颗以上的电芯，即使在尺寸控制比较好的电芯企业，电芯的厚度也需要保留±0.2mm的误差，再加上侧板和端板的公差，还有定位工装的公差，最后的累积公差远远大于±0.5mm，激光焊接实际应用的效果较差，在使用激光焊接时，对电芯尺寸、端板尺寸、侧板尺寸等各个物料的尺寸精度要求很高，物料成本非常大；

2）对材料要求高、适应性较低；激光焊接的原理是通过高温来融化两个焊接零件，冷却后凝固在一起，这就要求两种材料的熔点比较接近，甚至是要求同种材料，这导致了材料的选择存在比较多限制，如，金属和塑料就无法激光焊接，且一些轻量化的材料无法使用；

3）对生产工装的要求高；激光焊接要求两个零件之间的间隙小于一定的值，则在加工过程中就需要夹紧工装，这导致了对夹紧工装也要求很高的精度，高精度的工装价格非常高；

4）焊缝检查很困难；激光焊接过程中，一旦材料有杂质、表面有污渍等都会引起焊接异常，出现虚焊、焊穿等情况，而这种焊接异常很难被检查出来；

5）连接强度不足；由于电芯在循环过程中会产生膨胀，多个电芯累积的膨胀，最后将转化为力的表现；电芯膨胀力一般都在10000N以上，固定螺栓或者铆接位是有限的，螺接或者铆接很难满足膨胀力的要求，一旦电芯的膨胀力大于连接强度时，由端板和侧板形成的外框架就会失效，整个模组也就会失效；

6）吸收形变的能力较差；不论是焊接还是螺接、铆接，都不允许出现位移的情况，当电芯的膨胀力出现，导致尺寸增加时，现有的连接方式吸收形变的能力很差；

7）生产过程中安全较差；高温熔焊的过程中容易出现金属颗粒飞溅，一旦有金属颗粒飞溅到电芯之间，就会引起绝缘耐压不良，整个模组存在报废的隐患；

8）可维护性差；焊接是通过融化两种材料来进行连接的，如需返修只能是破坏性的，可维护性很差；

9）对设备要求较高、资金投入大；现有的焊接方式，不管是激光焊接，还是CMT焊接，都需要专门的焊接设备，并且这些焊接设备的价值都比较高，需要很大的投入，成本过高。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是，现有技术中，电池模组的端板和侧板一般使用焊接、铆接、螺接等方式连接固定，而导致的对零件的尺寸精度要求较高、对材料要求高、适应性较低、对生产工装的要求高、焊缝检查很困难、连接强度不足、吸收形变的能力较差、生产过程中安全较差、可维护性差、对设备要求较高、资金投入大的问题，进而提供了一种优化结构的便于拆装的电池模组。

本实用新型所采用的技术方案是，一种便于拆装的电池模组，包括电芯，所述电芯前端和后端分别设有前端板和后端板，所述电芯的左侧和右侧分别设有左侧板和右侧板，所述前端板、左侧板、后端板、右侧板顺次连接，所述前端板的前部左侧和前部右侧对应设有安装胶槽，所述后端板的后部左侧和后部右侧对应设有安装胶槽，所述左侧板的前端和后端分别设有左翻板，所述右侧板的前端和后端分别设有右翻板；所述左翻板和右翻板的厚度小于安装胶槽的宽度；所述左侧板的左翻板和右侧板的右翻板外包覆有胶层，所述左侧板的左翻板通过胶层分别与对应的前端板的前部左侧和后端板的后部左侧的安装胶槽贴合，所述右侧板的右翻板通过胶层分别与对应的前端板的前部右侧和后端板的后部右侧的安装胶槽贴合。

优选地，所述安装胶槽为燕尾槽，所述燕尾槽的槽底垂直于前端板或后端板，所述燕尾槽的槽壁和槽底的夹角为α，45°＜α≤90°。

优选地，所述左翻板与左侧板间的夹角为β，45°＜β＜135°。

优选地，所述右翻板与右侧板间的夹角为γ，45°＜γ＜135°。

优选地，所述燕尾槽的槽口的宽度大于左翻板和右翻板的厚度。

优选地，所述前端板的前表面的长度大于前端板的前部左侧和前部右侧的燕尾槽的后槽壁顶端间的长度。

优选地，所述后端板的后表面的长度大于后端板的后部左侧和后部右侧的燕尾槽的前槽壁顶端间的长度。

优选地，所述左侧板和右侧板的底部分别设有底翻板，所述左侧板和右侧板的底翻板顺次与前端板的底部、电芯底部和后端板的底部贴合。

优选地，所述前端板和后端板的中部包括若干加强筋。

本实用新型提供了一种优化结构的便于拆装的电池模组，通过在前端板的前部左侧和前部右侧、后端板的后部左侧和后部右侧对应开设安装胶槽，并在左侧板的前端和后端分别设置左翻板、右侧板的前端和后端分别设置右翻板，左翻板和右翻板的厚度小于安装胶槽的宽度，则左翻板和右翻板可以较为便利地在安装胶槽中调整位置，完毕后，在左翻板和右翻板外包覆胶层，通过胶层和安装胶槽间的互相配合，即可以完成前端板、左侧板、后端板、右侧板的顺次连接。

本实用新型的有益效果至少包括：

1）对零件的尺寸精度要求低：由于安装胶槽的宽度大于左翻板和右翻板的厚度，则有足够的尺寸空间来弥补零件公差的问题；

2）对材料要求低、适应性广，可实现模组的轻量化设计；采用胶层和对应的安装胶槽，可以重复再现的将两个零件接合在一起，只需要材料表面的分子力大即可，对熔点没有太多要求，可以实现金属和塑胶、塑胶和塑胶等多种材料的连接；

3）不需要生产工装；可以使用零件自身定位，不需要定位、安装等工装夹具；

4）检查方便；通过胶层的干燥时间和安装胶槽是否填满就可以判定粘接的情况，效率高，耗费人工少；

5）连接强度高；胶层的粘接强度大且包覆在左翻板和右翻板外，即存在粘接关系的对应面为3个，粘接面积大，进而连接强度高；

6）可吸收形变；由于安装胶槽的槽口宽度大于左翻板和右翻板的厚度，安装胶槽中相对于左翻板和右翻板的空隙填充胶层，一般情况下，胶层具有延展性和压缩性，当电芯膨胀力达到一定的时候，可以通过胶层变形吸收膨胀；

7）生产过程不会产生安全问题；由于胶层是膏状物，因而在生产加工的过程中不会产生飞溅颗粒，并且胶层也是绝缘材料，即使出现溢胶的情况也不会导致安全问题；

8）可维护性好；在实际的应用中，胶层可以在一定的温度下软化，因而技术人员可以通过对胶层的加热来实现零破坏性拆卸维护；

9）不需要额外设备、资金投入小；胶层本身可以实现自然凝固，不需要额外添加专用设备。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中A的局部放大结构示意图；

图3为本实用新型中底翻板与电芯配合的结构示意图；

图4为本实用新型的右侧板的结构示意图；

图5为本实用新型的前端板的俯视图结构示意图，其中，α为燕尾槽的槽壁和槽底的夹角；

图6为本实用新型中朝向端板的一侧的槽壁与槽底成90°、另一侧小于90°的燕尾槽的结构示意图；

图7为本实用新型中背向端板的一侧的槽壁与槽底成90°、另一侧小于90°的燕尾槽的结构示意图；

图8为本实用新型中两边槽壁与槽底间的角度都小于90°的燕尾槽的结构示意图；

图9为本实用新型的俯视图结构示意图；

图10为图9中B的局部放大结构示意图，其中，左翻板与左侧板的角度等于90°，β为左翻板与左侧板间的夹角；

图11为本实用新型中左翻板与左侧板的角度小于90°的局部结构示意图；

图12为本实用新型中左翻板与左侧板的角度大于90°的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细描述，但本实用新型的保护范围并不限于此。

如图所示，本实用新型涉及一种便于拆装的电池模组，包括电芯1，所述电芯1前端和后端分别设有前端板2和后端板3，所述电芯1的左侧和右侧分别设有左侧板4和右侧板5，所述前端板2、左侧板4、后端板3、右侧板5顺次连接，所述前端板2的前部左侧和前部右侧对应设有安装胶槽6，所述后端板3的后部左侧和后部右侧对应设有安装胶槽6，所述左侧板4的前端和后端分别设有左翻板7，所述右侧板5的前端和后端分别设有右翻板8；所述左翻板7和右翻板8的厚度小于安装胶槽6的宽度；所述左侧板4的左翻板7和右侧板5的右翻板8外包覆有胶层9，所述左侧板4的左翻板7通过胶层9分别与对应的前端板2的前部左侧和后端板3的后部左侧的安装胶槽6贴合，所述右侧板5的右翻板8通过胶层9分别与对应的前端板2的前部右侧和后端板3的后部右侧的安装胶槽6贴合。

本实用新型中，电池模组主要包括电芯1和设置在电芯1外的安装件，安装件包括电芯1前端和后端分别设置的前端板2和后端板3及左侧和右侧分别设置的左侧板4和右侧板5，前端板2、左侧板4、后端板4、右侧板5顺次连接，围拢在电芯1外侧。

本实用新型中，通过在前端板2的前部左侧和前部右侧、后端板3的后部左侧和后部右侧对应开设安装胶槽6，并在左侧板4的前端和后端分别设置左翻板7、右侧板5的前端和后端分别设置右翻板8，由于左翻板7和右翻板8的厚度小于安装胶槽6的宽度，则左翻板7和右翻板8可以较为便利地在安装胶槽6中调整位置，完毕后，在左翻板7和右翻板8外包覆胶层9，通过胶层9和安装胶槽6间的互相配合，即可以完成前端板2、左侧板4、后端板3、右侧板5的顺次连接。

本实用新型中，左翻板7和右翻板8的厚度比安装胶槽6的宽度小1mm及以上。一般情况下设置为1mm~1.5mm。

本实用新型包括改进结构的前端板2和后端板3、改进结构的左侧板4和右侧板5、高强度的胶层9，通过传统的榫卯结构搭配现代的高强度结构胶来实现前端板2、左侧板4、后端板3、右侧板5的顺次连接。

所述安装胶槽6为燕尾槽，所述燕尾槽的槽底10垂直于前端板2或后端板3，所述燕尾槽的槽壁11和槽底10的夹角为α，45°＜α≤90°。

所述左翻板7与左侧板4间的夹角为β，45°＜β＜135°。

所述右翻板8与右侧板5间的夹角为γ，45°＜γ＜135°。

所述燕尾槽的槽口12的宽度大于左翻板7和右翻板8的厚度。

所述前端板2的前表面的长度大于前端板2的前部左侧和前部右侧的燕尾槽的后槽壁11顶端间的长度。

所述后端板3的后表面的长度大于后端板3的后部左侧和后部右侧的燕尾槽的前槽壁11顶端间的长度。

本实用新型中，为了进一步保证端板和侧板之间的连接的稳定性和可拆装性，将安装胶槽6设置为燕尾槽，燕尾槽的槽底10垂直于前端板2或后端板3，即燕尾槽的槽底10相对于侧板来说是平行的，保证了胶层9在注入过程中的顺利，同时保证了胶层9有足够的强度。

本实用新型中，燕尾槽的槽壁11和槽底10的夹角为α，45°＜α≤90°，燕尾槽整体为一个开口小、内面大的结构，在实际的操作中，即是燕尾槽的槽口12的宽度大于左翻板7和右翻板8的厚度。

本实用新型中，一般情况下，α可以设为85°。

本实用新型中，燕尾槽的两边槽壁11与槽底10间的角度不同，可以影响电池模组吸收形变的能力和连接强度。

本实用新型中，在实际操作时，燕尾槽的两边槽壁11与槽底10间的角度可以包括：（1）燕尾槽的朝向端板的一侧的槽壁11与槽底10成90°、另一侧小于90°，这种结构的燕尾槽可以限定电池模组外形的变形尺寸；（2）燕尾槽的背向端板的一侧的槽壁11与槽底10成90°、另一侧小于90°，这种结构的燕尾槽连接强度相对较弱，便于破坏；（3）燕尾槽的两边槽壁11与槽底10间的角度都小于90°，这种结构的燕尾槽的变形能力和连接强度都强于前两种。

本实用新型中，相应的，左翻板7和右翻板8与左侧板4和右侧板5的角度也包括小于90°、等于90°和大于90°，一般情况下，采用小于135°且大于45°的角度设置。

本实用新型中，一般情况下，β和γ角度相等。

本实用新型中，在实际的应用中，根据电芯1的种类和性能，选用不同的燕尾槽结构配合不同角度的侧板与翻板的组合。举例来说，三元能量型电芯1由于膨胀力和膨胀尺寸较大，需要更大的吸收形变能力和更大的连接强度，在选择时一般选择燕尾槽的两边槽壁11与槽底10间的角度都小于90°，且左翻板7和右翻板8与左侧板4和右侧板5的角度小于90°或等于90°的组合；另有一些场合希望在电芯1膨胀后，不能损坏电芯1，即在有连接强度的情况下，需要比较容易脱落，选择第（2）种燕尾槽的结构更为恰当。

本实用新型中，在燕尾槽中填充包覆了左翻板7和右翻板8的胶层9，粘接力＞10MPa，待胶层9成型后，即会形成一种开口明隼的结构。举例来说，由于胶层9的粘接强度大于10MPa，并且粘接的面积是三个面，粘接面积大，表现出来的就是连接强度高，假设燕尾槽的深度为5mm，侧板高度为190mm，厚度为1mm，那么粘接力F=（5*190*2+190*1）*10=20900N。

本实用新型中，侧板和端板扣接的燕尾槽，如需损坏，在作用力上需要大于材料的抗拉强度才有可能，而胶层9的粘接强度是大于10MPa的，所以在选择端板和侧板的材料时，材料的抗拉强度需要大于胶层9的粘接强度（胶层9先失效），从这个角度来看，常规的金属材料、工程塑料等都可以满足要求。

本实用新型中，胶层9可以选择丙烯酸类材料或者环氧类材料，需要粘接强度大于10MPa，并且有一定的软软性和可压缩性。

本实用新型中，前端板2的前表面的长度大于前端板2的前部左侧和前部右侧的燕尾槽的后槽壁11顶端间的长度，后端板3的后表面的长度大于后端板3的后部左侧和后部右侧的燕尾槽的前槽壁11顶端间的长度，是指燕尾槽的顶部高度不一致，外侧端的槽壁11要长于内侧端的槽壁11，这一方面计算了左侧板4和右侧板5的本身的厚度，二则更便于左侧板4和右侧板5的安装和固定。一般情况下，燕尾槽的外侧端的槽壁11比内侧端的槽壁11长1.2mm，具体应以电池模组实际的尺寸而定。

所述左侧板4和右侧板5的底部分别设有底翻板13，所述左侧板4和右侧板5的底翻板13顺次与前端板2的底部、电芯1底部和后端板3的底部贴合。

本实用新型中，左侧板4和右侧板5的底部分别设置底翻板13，在锁紧模组时，底翻板13顺次与前端板2的底部、电芯1底部和后端板3的底部贴合，通过前端板2和后端板3压住侧板，实现等电位连接，安装便利，精度更高。

所述前端板2和后端板3的中部包括若干加强筋14。

本实用新型中，为了保证前端板2和后端板3的承托效果，在前端板2和后端板3的中部设置加强筋14，保证前端板2和后端板3在电芯1发生膨胀时的强度。

本实用新型解决了现有技术中，电池模组的端板和侧板一般使用焊接、铆接、螺接等方式连接固定，而导致的对零件的尺寸精度要求较高、对材料要求高、适应性较低、对生产工装的要求高、焊缝检查很困难、连接强度不足、吸收形变的能力较差、生产过程中安全较差、可维护性差、对设备要求较高、资金投入大的问题，通过在前端板2的前部左侧和前部右侧、后端板3的后部左侧和后部右侧对应开设安装胶槽6，并在左侧板4的前端和后端分别设置左翻板7、右侧板5的前端和后端分别设置右翻板8，左翻板7和右翻板8的厚度小于安装胶槽6的宽度，则左翻板7和右翻板8可以较为便利地在安装胶槽6中调整位置，完毕后，在左翻板7和右翻板8外包覆胶层9，通过胶层9和安装胶槽6间的互相配合，即可以完成前端板2、左侧板4、后端板3、右侧板5的顺次连接。

本实用新型对零件的尺寸精度要求低，对材料要求低，适应性广，可实现模组的轻量化设计，不需要生产工装，检查方便，连接强度高，可吸收形变，生产过程不会产生安全问题，可维护性好，不需要额外设备、资金投入小。

Claims (9)

1.一种便于拆装的电池模组，包括电芯，所述电芯前端和后端分别设有前端板和后端板，所述电芯的左侧和右侧分别设有左侧板和右侧板，所述前端板、左侧板、后端板、右侧板顺次连接，其特征在于：所述前端板的前部左侧和前部右侧对应设有安装胶槽，所述后端板的后部左侧和后部右侧对应设有安装胶槽，所述左侧板的前端和后端分别设有左翻板，所述右侧板的前端和后端分别设有右翻板；所述左翻板和右翻板的厚度小于安装胶槽的宽度；所述左侧板的左翻板和右侧板的右翻板外包覆有胶层，所述左侧板的左翻板通过胶层分别与对应的前端板的前部左侧和后端板的后部左侧的安装胶槽贴合，所述右侧板的右翻板通过胶层分别与对应的前端板的前部右侧和后端板的后部右侧的安装胶槽贴合。

2.根据权利要求1所述的一种便于拆装的电池模组，其特征在于：所述安装胶槽为燕尾槽，所述燕尾槽的槽底垂直于前端板或后端板，所述燕尾槽的槽壁和槽底的夹角为α，45°＜α≤90°。

3.根据权利要求1所述的一种便于拆装的电池模组，其特征在于：所述左翻板与左侧板间的夹角为β，45°＜β＜135°。

4.根据权利要求1所述的一种便于拆装的电池模组，其特征在于：所述右翻板与右侧板间的夹角为γ，45°＜γ＜135°。

5.根据权利要求2所述的一种便于拆装的电池模组，其特征在于：所述燕尾槽的槽口的宽度大于左翻板和右翻板的厚度。

6.根据权利要求2所述的一种便于拆装的电池模组，其特征在于：所述前端板的前表面的长度大于前端板的前部左侧和前部右侧的燕尾槽的后槽壁顶端间的长度。

7.根据权利要求2所述的一种便于拆装的电池模组，其特征在于：所述后端板的后表面的长度大于后端板的后部左侧和后部右侧的燕尾槽的前槽壁顶端间的长度。

8.根据权利要求1所述的一种便于拆装的电池模组，其特征在于：所述左侧板和右侧板的底部分别设有底翻板，所述左侧板和右侧板的底翻板顺次与前端板的底部、电芯底部和后端板的底部贴合。

9.根据权利要求1所述的一种便于拆装的电池模组，其特征在于：所述前端板和后端板的中部包括若干加强筋。