CN209859994U - 一种方形铝壳电池双层模组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的名称为一种方形铝壳电池双层模组。属于方形铝壳电池PACK技术领域。它主要是解决现有双层模组存在通用性较差、模块化程度底、应用范围不广和产品成本高的问题。它的主要特征是：包括上模组、下模组和第一、二模组转接支架，模组转接支架上设有长螺栓穿过孔和固定孔；所述上模组和下模组的两端设有与模组长螺栓穿过孔和模组固定孔；所述上模组、下模组和其之间的模组转接支架通过螺丝固定成整体；所述上模组、下模组和其之间的模组转接支架通过长螺栓与电池箱固定连接。本实用新型相比业内模组框具有体积更小、重量更轻、大大提高方形铝壳电池优越性的特点，主要用于新能源汽车双层铝壳电池模组。
Description
技术领域
本实用新型属于方形铝壳电池PACK技术领域，具体涉及一种新型方形铝壳电池双层模组的结构，用于各类双层铝壳电池模组。
背景技术
一个典型的方形铝壳锂电池，主要组成部件包括：顶盖，壳体，正极板、负极板、隔膜组成的叠片或者卷绕，绝缘件，安全组件等。其中，存在两个安全结构，NSD针刺安全装置；OSD过充保护装置。
方形电池封装可靠度高；系统能量效率高；相对重量轻，能量密度较高；结构较为简单，扩容相对方便，是当前通过提高单体容量来提高能量密度的重要选项；单体容量大，则系统构成相对简单，使得对单体的逐一监控成为可能；系统简单带来的另外一个好处是稳定性相对好。
目前，专门针对双层方形铝壳电池组的集成技术研究还较少，一些主流电池厂或车企的乘用车电池有类似的模组设计，应用在乘用车上。但是多是以PACK专用设计为主，通用性较差，模块化程度低。大大降低了应用范围、增加了产品成本，体现不出其优越性。
发明内容
本实用新型的目的就是针对上述问题而提供一种方形铝壳电池双层模组，在现有模组设计的基础上，通过在上、下模组之间使用第一、二模组转接支架的设计方式将上、下模组集成为一个整体，从而实现双层模组的集成化、模块化设计，减少系统集成时装配工序提高产品生产效率进而满足“降本增效”的目的。
本实用新型的技术解决方案是：一种方形铝壳电池双层模组，包括模组，其特征在于：所述模组包括上模组和下模组；还包括两个条状的第一、二模组转接支架，第一、二模组转接支架上设有长螺栓穿过孔和固定孔；所述上模组和下模组的两端分别设有与第一、二模组转接支架对应配合的模组长螺栓穿过孔和模组固定孔；所述上模组、下模组和其之间的第一、二模组转接支架通过固定孔、模组固定孔及螺丝固定成整体；所述上模组、下模组和其之间的第一、二模组转接支架通过长螺栓穿过孔、模组长螺栓穿过孔及长螺栓与电池箱固定连接。
本实用新型的技术解决方案中所述的包括上模组和下模组结构相同；均包括一个U型模组侧板及连接在模组侧板两端的模组端板；模组端板的上端及两侧端均设有垂直向外翻折的折边；模组端板的两侧折边与模组侧板两侧板相邻的侧端通过不锈钢铆钉锁紧固定。
本实用新型的技术解决方案中所述的模组长螺栓穿过孔包括设置于模组侧板底板端部的底板长螺栓穿过孔，设置于模组端板上端折边上的端板长螺栓穿过孔；模组固定孔包括设置于模组侧板底板端部的底板固定孔，设置于模组端板上端折边上的端板固定孔。
本实用新型的技术解决方案中所述的底板长螺栓穿过孔为两个，分设于模组侧板底板端部的两侧；端板长螺栓穿过孔为两个，分设于模组端板上端折边的两侧；底板固定孔为两个，分设于模组侧板底板端部两底板长螺栓穿过孔内侧；端板固定孔为两个，分设于模组端板上端折边两端板长螺栓穿过孔的内侧。
本实用新型的技术解决方案中所述的模组端板上端折边上端板长螺栓穿过孔与模组侧板底板上底板长螺栓穿过孔之间设有支撑圆管。
本实用新型的技术解决方案中所述的第一、二模组转接支架的中部设有安装孔，上模组和下模组上设有与该安装孔对应配合的模组安装孔。
本实用新型的技术解决方案中所述的第一、二模组转接支架的中部设有凹槽；长螺栓穿过孔为两个，分设于模组转接支架的两端；固定孔为两个，分设于凹槽外侧的模组转接支架上；凹槽底面上设有三个安装孔。
本实用新型的技术解决方案中所述的模组端板上设有三个竖向的加强筋。
本实用新型的技术解决方案中所述的上模组和下模组内包括电芯，电芯与电芯之间设有模组间缓冲泡棉，两侧电芯的外侧设有模组间缓冲泡棉和电芯绝缘片；电芯上面设有正极输出极铝排、负极输出极铝排和模组串并联铜排；上模组和下模组侧板上设有正输出极绝缘座安装支架、正输出极绝缘底座、负输出极绝缘座安装支架、负输出极绝缘底座和上下层模组串联铜排。
本实用新型的技术解决方案中所述的上模组和下模组包括PP吸塑阻燃上盖，PP吸塑阻燃上盖上设有走线卡槽及卡扣。
本实用新型由于采用上模组、下模组和第一、二模组转接支架，第一、二模组转接支架上设有长螺栓穿过孔和固定孔，上模组和下模组的两端分别设有与第一、二模组转接支架对应配合的模组长螺栓穿过孔和模组固定孔，上模组、下模组和其之间的第一、二模组转接支架通过固定孔、模组固定孔及螺丝固定成整体，上模组、下模组和其之间的第一、二模组转接支架通过长螺栓穿过孔、模组长螺栓穿过孔及长螺栓与电池箱固定连接，因而成组时，单个模组可以单单独在电池系统中布置，可根据PAKC需求通过模组转接支架组装模组，该种方法既能保证电池紧固的可靠性和抗振性，又装配方便，可以借助自动化工具、设备，集成精度及效率均比较高。本实用新型相比业内模组框具有体积更小、重量更轻、大大提高方形铝壳电池优越性的特点。本实用新型主要用于新能源汽车双层铝壳电池模组。
附图说明
图1为单个方形铝壳电池模组结构示意图。
图2为单个方形铝壳包电池模组结构爆炸示意图。
图3为成组方形铝壳电池模组结构示意图。
图4为成组新型方形铝壳电池模组结构爆炸示意图。
图5 为关键零件组结构示意图。
图中：1. 支撑圆管；2. 安装孔；3. 端板固定孔；4. 端板长螺栓穿过孔；5. 正输出极绝缘底座；6. PP吸塑阻燃上盖；7. 负输出极绝缘底座；8. 模组端板；9. 电芯绝缘片；10. 模组间缓冲泡棉；11. 正极输出极铝排；12. 正输出极绝缘座安装支架；13. 模组串并联铜排；14. 模组侧板；15. 负输出极绝缘座安装支架；16. 铆钉；17. 负极输出极铝排；18. 长螺杆；19. 第一模组转接支架；20. 螺丝；21. 上侧板；22. 下侧板；23. 第二模组转接支架；24 上下层模组串联铜排。
具体实施方式
如图1至图5所示。本实用新型一种方形铝壳电池双层模组，包括上模组、下模组和第一、二模组转接支架19、23。第一、二模组转接支架19、23为条状，其上设有长螺栓穿过孔、固定孔和安装孔。上模组和下模组的两端分别设有与第一、二模组转接支架19、23对应配合的模组长螺栓穿过孔、模组固定孔和模组安装孔。上模组、下模组和其之间的第一、二模组转接支架19、23通过固定孔、模组固定孔及螺丝20固定成整体。上模组、下模组和其之间的第一、二模组转接支架19、23通过长螺栓穿过孔、模组长螺栓穿过孔及长螺栓18与电池箱固定连接。正输出极绝缘底座5、负输出极绝缘底座7，用于模组外电池串并联。
单个模组结构如图1所示。端板焊接支撑圆管1，用来承受模组固定的较大扭力增加双层模组支撑钢性。安装孔2可根据电池系统不同的工况需求，安装搭载加热和冷却部件。端板固定孔3端板固定孔。端板长螺栓穿过孔4，用于长螺杆穿过该孔把模组固定在电池箱内。PP吸塑阻燃上盖6，用于铝壳电池极耳、铝排绝缘防护。预留防爆阀倒流结构，电池防爆阀破裂后对电解液进行倒流，防止电解液高温烫伤、腐蚀电芯和电池系统。
如图2至图5所示。上模组和下模组结构相同，均包括一个U型模组侧板14及连接在模组侧板14两端的模组端板8。模组端板8的上端及两侧端均设有垂直向外翻折的折边，两侧折边与模组侧板14两侧板相邻的侧端通过不锈钢铆钉16锁紧固定形成模组框架结构，支撑电芯横向结构，长螺杆贯穿两层锁紧，实现电池组的紧固，提高了安装和拆卸的便利性。模组端板8上端折边两端各设有一个端板长螺栓穿过孔4，中间设有三个端板安装孔，安装孔的外侧各设有一个端板固定孔3。模组端板8上设有三个竖向的加强筋。第一、二模组转接支架19、23的中部设有凹槽，第一、二模组转接支架19、23上的长螺栓穿过孔为两个，分设于模组转接支架的两端，固定孔为两个，分设于凹槽外侧的模组转接支架上，凹槽底面上设有三个安装孔。模组侧板14的底板两端的两侧各设一个底板长螺栓穿过孔，中间设有三个底板安装孔，安装孔的外侧各设有一个底板固定孔。电芯绝缘片9厚2mm，位于模组端板8和模组间缓冲泡棉10之间，使模组端板8与首个电芯绝缘。模组间缓冲泡棉10，用于电芯间压力缓冲，背胶粘连电芯提高电芯震动抗剪切力，缓解电芯循环鼓胀。侧板底部能够同时兼容加热和冷却系统，提高电池热管理能力，从而适应高低温极端环境。正极输出极铝排11、负极输出极铝排17，通过激光与电芯极耳焊接后对外串并联转接，正负极性可以根据实际应用情况进行反转，焊接铝排节约了载体物料，大大降低了模组成本。正输出极绝缘座安装支架12、负输出极绝缘座安装支架15，和侧板焊接为一体为输出极绝缘底座提供安装平台。上、下模组之间设有上下层模组串联铜排24。PP吸塑阻燃上盖6，通过激光焊与电芯极耳连接实现模组串并联，对模组极耳起到绝缘保护。PP吸塑阻燃上盖6上设有走线卡槽及卡扣，使用卡扣将走线固定在卡槽内。同时吸塑上盖设计有方形铝壳电芯防爆阀开启电解液倒流通道，能够良好的倒流电解液，防止电解液高温、腐蚀对电池系统其它零部件造成伤害导致失效。
方形铝壳电芯通过端板侧板包围，铆钉紧固，上下层模组通过转接支架支撑螺杆锁紧，上下层模组通过软铜排进行串联，绝缘盖保证电池与外界的绝缘性，模组通过贯穿双层模组的长螺杆进行连接，实现电池组的整备状态。
本实用新型是在方形铝壳电芯成组过程中使用的，具体使用方法：（1）将一个端板通过铆钉拉铆固定在侧板上；（2）端板上粘贴一片绝缘盖板；（3）将电芯粘贴模组间缓冲泡棉，并放进侧板，依次推到已经固定端板一侧；（4）将另一个端板粘贴绝缘片后卡在侧板另一侧，通过夹具夹紧两侧端板直至端板与侧板铆钉固定空位重合；（5）用铆钉穿过端板、侧板固定孔固定模组；（6）将输出极绝缘座通过螺丝固定在侧板支架上；（7）将正负输出极铝排、模组串并联铝排、采集线束通过激光焊接在电芯极耳上，详见图2；（8）将PP吸塑阻燃绝缘盖盖在模组上并通过螺丝紧固；（9）将模组转接支架放在下层模组端板上；（10）将上层模组放置在模组转接支架上并用螺栓穿过上层模组端板下端孔、穿过模组转接支架、穿过下层模组上端的压铆螺母固定上下层模组；（11）将上层模组PP吸塑阻燃绝缘盖盖在模组上；（12）用长螺杆穿过双层模组的安装孔（圆管）固定在电池箱内，详见图3、4。
本实用新型中所提出的方形铝壳电池双层模组结构，既能保证电池紧固的可靠性及抗振性，又能保证电池间的有效绝缘，操作方便，可以借助半自动装配治具或自动化设备完成装配，具有体积小，重量轻维护方便等优点，双层模组结构紧凑，大大提高了电池系统的空间利用率，是一种可操作性强的方形铝壳电池双层模组集成方式。
Claims (10)
1.一种方形铝壳电池双层模组，包括模组，其特征在于：所述模组包括上模组和下模组；还包括两个条状的第一、二模组转接支架（19、23），第一、二模组转接支架（19、23）上设有长螺栓穿过孔和固定孔；所述上模组和下模组的两端分别设有与第一、二模组转接支架（19、23）对应配合的模组长螺栓穿过孔和模组固定孔；所述上模组、下模组和其之间的第一、二模组转接支架（19、23）通过固定孔、模组固定孔及螺丝（20）固定成整体；所述上模组、下模组和其之间的第一、二模组转接支架（19、23）通过长螺栓穿过孔、模组长螺栓穿过孔及长螺栓（18）与电池箱固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种方形铝壳电池双层模组，其特征在于：所述的上模组和下模组结构相同；均包括一个U型模组侧板（14）及连接在模组侧板（14）两端的模组端板（8）；模组端板（8）的上端及两侧端均设有垂直向外翻折的折边；模组端板（8）的两侧折边与模组侧板（14）两侧板相邻的侧端通过不锈钢铆钉（16）锁紧固定。
3.根据权利要求2所述的一种方形铝壳电池双层模组，其特征在于：所述的模组长螺栓穿过孔包括设置于模组侧板（14）底板端部的底板长螺栓穿过孔，设置于模组端板（8）上端折边上的端板长螺栓穿过孔（4）；模组固定孔包括设置于模组侧板（14）底板端部的底板固定孔，设置于模组端板（8）上端折边上的端板固定孔（3）。
4.根据权利要求3所述的一种方形铝壳电池双层模组，其特征在于：所述的底板长螺栓穿过孔为两个，分设于模组侧板（14）底板端部的两侧；端板长螺栓穿过孔（4）为两个，分设于模组端板（8）上端折边的两侧；底板固定孔为两个，分设于模组侧板（14）底板端部两底板长螺栓穿过孔内侧；端板固定孔（3）为两个，分设于模组端板（8）上端折边两端板长螺栓穿过孔（4）的内侧。
5.根据权利要求4所述的一种方形铝壳电池双层模组，其特征在于：所述的模组端板（8）上端折边上端板长螺栓穿过孔与模组侧板（14）底板上底板长螺栓穿过孔之间设有支撑圆管（1）。
6.根据权利要求1或2所述的一种方形铝壳电池双层模组，其特征在于：所述的第一、二模组转接支架（19、23）的中部设有安装孔（2），上模组和下模组上设有与该安装孔（2）对应配合的模组安装孔。
7.根据权利要求1或2所述的一种方形铝壳电池双层模组，其特征在于：所述的第一、二模组转接支架（19、23）的中部设有凹槽；长螺栓穿过孔为两个，分设于模组转接支架的两端；固定孔为两个，分设于凹槽外侧的模组转接支架上；凹槽底面上设有三个安装孔。
8.根据权利要求2所述的一种方形铝壳电池双层模组，其特征在于：所述的模组端板（8）上设有三个竖向的加强筋。
9.根据权利要求1或2所述的一种方形铝壳电池双层模组，其特征在于：所述的上模组和下模组内包括电芯，电芯与电芯之间设有模组间缓冲泡棉（10），两侧电芯的外侧设有模组间缓冲泡棉（10）和电芯绝缘片（9）；电芯上面设有正极输出极铝排（11）、负极输出极铝排（17）和模组串并联铜排（13）；上模组和下模组侧板（14）上设有正输出极绝缘座安装支架（12）、正输出极绝缘底座（5）、负输出极绝缘座安装支架（15）、负输出极绝缘底座（7）和上下层模组串联铜排（24）。
10.根据权利要求1或2所述的一种方形铝壳电池双层模组，其特征在于：所述的上模组和下模组包括PP吸塑阻燃上盖（6），PP吸塑阻燃上盖（6）上设有走线卡槽及卡扣。
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