CN208596744U - 一种动力电池模组间高效稳定的成组连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种动力电池模组间的成组连接结构，其特征在于：包括：电池连接板(200)、外接成组端子(300)、快插子端(400)，其特征在于：电池单元(100)为动力电池包中的电能基础储蓄单元；电池连接板(200)用于相邻电池单元(100)的连接及电能输送；快插子端(400)固定于电缆或导电铜排末端；电池模组(500)由多个电池单元(100)有序安装，同时连同外壳体构成的具有完整的储电/放电功能的结构集合；相邻的电池单元(100)电极采用电池连接板(200)进行串接，完成电池模组的内部成组；本实用新型采用此连接件避免了异种金属直接连接产生电势电阻和增大接触电阻从而引起电池连接处膨胀发热甚至引起自燃的问题。

Description

一种动力电池模组间高效稳定的成组连接结构

技术领域

本实用新型涉及动力电池模组的成组技术及其安全领域，具体涉及一种适合产业化生产制造的动力电池模组间高效稳定的成组连接结构。

背景技术

随着新能源汽车产业的快速发展，国家支持政策的出台，电动汽车正越来越被重视起来。电动汽车的核心是动力电池，随着技术的快速发展和环保要求的压力，安全高效的动力电池研究成为当前一大热点。动力电池的性能直接影响着电动汽车的性能，因此提高电动汽车动力电池安全性能和稳定性对于提升整车安全稳定性有着极其关键的作用。

在目前的动力电池PACK技术中，方形电池的极柱一般采用铝材连接板进行螺栓连接，通过一系列的串并联后组成电池模组；电池模组内电极一般通过铝材连接后引出电极端。圆柱锂电目前应用于电池包上的主流设计是镍片加紫铜叠合焊接，镍片连接锂电芯，紫铜承载汇集的电流。也有采用镀镍铜代替镍片，然后再与紫铜叠合焊接，电池正负极采用铝排或软铜排连接，电池组间采用铜铝压合一体材料进行串并连接。

一个动力电池包一般由数个模组连接而成。在电池包工作时通过模组电极端电流较大，铝材的载流能力有限，因此模组负极一般通过铝材与铜材螺栓固定后引出铜电极；在进行模组间连接时就会产生铝-铝连接和铜-铝连接。模组与模组之间一般采用铝排连接，铝排与模组的极柱通过螺栓连接或与另一模组的铝排螺栓连接，在上述的连接形式中还存在以下一些问题：

(1)铝的表面极易形成一层致密的氧化膜从而增大了接触电阻，并且在一般螺栓对接铝铜板件时，由于氧化膜存在，可能导致严重发热和膨胀；当工作状态结束后，铜铝板件又降温收缩。该情景反复出现可能直接导致螺栓松弛。同样在电动汽车运行时产生的各种振动，也会使螺栓很容易产生松脱，导致电路接触不良，引发电池包失效，甚至发生导线任意挂靠引起短路自燃。存在严重的安全隐患。

(2)在采用螺栓连接方式时由于要固定的螺栓较多，需要工人挨个拧紧，工艺繁琐效率低，人力成本较高。而且由于螺栓较多，不利于电池包的整体轻量化。

(3)现有产业应用中给，有通过铜铝的焊接处理，保证电池电极间的连接稳定性。但是铜排的热传导率和热膨胀系数分别为390(W/m.K)和17.3，铝排的为229 (W/m.K)和24.1，因此一般的焊接方式无法完成铜铝的有效焊接。

实用新型内容

本实用新型提供一种采用电磁脉冲焊接技术的插接式动力电池模组间连接件，用于解决电池包成组结构中的安全问题并提升生产效率，通过电磁脉冲焊接工艺生产稳定可靠的铜铝复合板件，并在铜板一侧设计快速接插头，用于电池包内部电池模组的快速装配；同时能够克服现有技术连接模组时产生的铜铝异种金属连接带来的安全性差、可靠性低、效率低的问题。

本实用新型的技术方案是提供一种动力电池模组间高效稳定的成组连接结构，包括：电池连接板、外接成组端子、快插子端，其特征在于：

电池单元为动力电池包中的电能基础储蓄单元；

电池连接板用于相邻电池单元的连接及电能输送；快插子端固定于电缆或导电铜排末端；

电池模组由多个电池单元有序安装，同时连同外壳体构成的具有完整的储电/放电功能的结构集合；相邻的电池单元电极采用电池连接板进行串接，完成电池模组的内部成组；

外接成组端子位于电池模组输出极两端。

外接成组端子包括铝排、电磁脉冲焊接区域、铜排、快插母端和绝缘护套；其中，铝排采用电池连接板同种材质；

电磁脉冲焊接区域为铝排与铜排工艺结合区域；电磁脉冲焊接区域形成了铝排与铜排在分子层面的结合；快插母端位于铜排末端，由铜排冲压构成；绝缘护套包覆整个外接成组端子。

进一步地，电池连接板采用铝合金，配合激光焊接工艺进行热熔焊接。

本实用新型还提供了一种动力电池模组间的成组连接结构的加工发方法，其特征在于：

步骤、裁剪备料铜排、铝排；

步骤、铜排自体冲压构成快插母端结构；

步骤、铝排和铜排放置于电磁脉冲焊接夹具进行电磁脉冲焊接处理，形成稳定的电磁脉冲焊接区域；

步骤、铝排、电磁脉冲焊接区域、铜排、快插母端共同构成的配件进行包塑处理，形成外围绝缘护套；

步骤、外接成组端子连同电池连接板作为配件，在同一生产工位装夹后进行激光热熔焊接构成稳定的电池模组；

步骤、外接电缆匹配安装快插子端；

步骤、多组电池模组通过带有快插子端的电缆与快插母端连接固定构成动力电池模组间的成组连接结构。

本实用新型的有益效果在于：

1、稳定可靠：通过电磁脉冲焊接铜铝异种金属，使其连接紧密，过电稳定，不易松脱。

2、安全性高：采用此连接件避免了异种金属直接连接产生电势电阻和增大接触电阻从而引起电池连接处膨胀发热甚至引起自燃的问题。

3、独立性高：该连接件在零部件厂生产仅需下料、制作插头、插座和电磁脉冲焊接铜铝排和塑封。

4、工业生产改造成本低：几乎不对现有动力电池包生产线进行修改，仅需在其已有的激光热熔焊接工艺线添加本实用新型提及的接头零配件及线缆接头即可。

5、利于电池包轻量化：可完全替代现有的螺栓连接，减轻重量。

6、减少施工难度，降低人工需求：采用接插头代替螺栓连接安装，装配便捷快速。

附图说明

图1是本实用新型实际应用示意图；

图2是本实用新型结构示意图。

100-电池单元；200-单体电池连接板；300-外接成组端子；400-快插子端；500- 电池模组；301-铝排；302-电磁脉冲焊接区域；303-铜排；304-快插母端；305-绝缘护套。

具体实施方式

下面将结合附图1-2对本实用新型实施例中的技术方案进行详细说明。

如图1所示，该实施例提供了一种动力电池模组间的成组连接结构，其包括：电池连接板200、外接成组端子300、快插子端400。

电池单元100为动力电池包中的电能基础储蓄单元。

电池连接板200用于较近距离的相邻电池单元100的连接及电能输送。大多数商用成品电池或模组其电极材质均为铝合金材质，该实施例中，电池连接板200多采用同种铝合金，配合激光焊接工艺进行热熔焊接，形成自动化工业生产。

快插子端400固定于电缆或导电铜排末端，用于快速接插导电扣件。

电池模组500由多个电池单元100有序安装，同时连同外壳体构成的具有完整的储电/放电功能的结构集合。该实施例中，电池模组500由多个电池单元100有序排布于其壳体内，其相邻的电池单元100电极采用电池连接板200进行串接，完成电池模组的内部成组。外接成组端子300位于电池模组500输出极两端。

如图2所示，外接成组端子300包括铝排301、电磁脉冲焊接区域302、铜排303、快插母端304及绝缘护套305。

铝排301采用电池连接板200同种材质，均为与电池单元100电极相同的铝合金。因此在实际生产中可与电池连接板200在同一生产工位进行激光热熔焊接。

铜排303相较铝排301具有更好的导电性能，并且在常规输电电缆中均采用铜合金构成，同种材质的连接具有良好的工艺实施性及稳定性。

电磁脉冲焊接区域302为铝排301与铜排303工艺结合区域。由于电磁脉冲焊接工艺的特殊性，该区域实际形成了铝排301与铜排303在分子层面的结合。因此在该工艺成型区域的机械强度优于其母材铝排301、铜排303。同时在该连接处不存在铝排301常见的氧化膜，有利于电能的输送传导，降低发热及热影响。

快插母端304位于铜排303末端，由铜排303冲压构成。

绝缘护套305包覆整个外接成组端子300，起到保护与绝缘作用。

本实用新型还提供了一种动力电池模组间的成组连接结构的加工发方法，具体包括以下步骤：

步骤1、裁剪备料铜排303、铝排301

步骤2、铜排303自体冲压构成快插母端304结构；

步骤3、铝排301、铜排303放置于电磁脉冲焊接专业夹具进行电磁脉冲焊接处理。形成稳定的熔合区：电磁脉冲焊接区域302。

步骤4、铝排301、电磁脉冲焊接区域302、铜排303、快插母端304共同构成的配件进行包塑处理，形成外围绝缘护套305。

以上为外接成组端子300工业生产。

步骤5、外接成组端子300连同电池连接板200作为配件，在同一生产工位装夹后进行激光热熔焊接；构成稳定的电池模组500。

步骤6、外接电缆匹配安装快插子端400。

步骤7、多组电池模组500通过带有快插子端400的电缆与快插母端304快速连接固定构成动力电池模组间的成组连接结构。

综上所述本实用新型提供一种电池模组间高效稳定的成组连接结构，具有良好的稳定性及实用性。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种动力电池模组间高效稳定的成组连接结构，包括：电池连接板(200)、外接成组端子(300)、快插子端(400)，其特征在于：

电池单元(100)为动力电池包中的电能基础储蓄单元；

电池连接板(200)用于相邻电池单元(100)的连接及电能输送；快插子端(400)固定于电缆或导电铜排末端；

电池模组(500)由多个电池单元(100)有序安装，同时连同外壳体构成的具有完整的储电/放电功能的结构集合；相邻的电池单元(100)电极采用电池连接板(200)进行串接，完成电池模组的内部成组；外接成组端子(300)位于电池模组(500)输出极两端。

2.根据权利要求1所述的动力电池模组间高效稳定的成组连接结构，其特征在于：外接成组端子(300)包括铝排(301)、电磁脉冲焊接区域(302)、铜排(303)、快插母端(304)；其中，铝排(301)采用电池连接板(200)同种材质；电磁脉冲焊接区域(302)为铝排(301)与铜排(303)工艺结合区域；电磁脉冲焊接区域(302)形成了铝排(301)与铜排(303)在分子层面的结合；快插母端(304)位于铜排(303)末端，由铜排(303)冲压构成。

3.根据权利要求1所述的动力电池模组间高效稳定的成组连接结构，其特征在于：绝缘护套(305)，绝缘护套(305)包覆整个外接成组端子(300)；电池连接板(200)采用铝合金。