CN212136544U - 一种高成组效率软包电池模组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高成组效率软包电池模组，包括有多个单体电芯组成的电池模组、两个分别设置于电池模组两端的端板、两个分别设置于电池模组两侧的侧板、分别设置于电池模组顶端和底端的顶板和底板，底板和两个侧板组成U形外框，U形外框是由一体化冲压折弯而成，顶板和U形外框上均开设有减重孔，两个端板、U形外框和顶板采用搭接拼焊方式相互连接形成电池模组的壳体。本实用新型在不牺牲电池模组的结构强度和可靠性安全性的基础上，以机械性能仿真结果为佐证，通过结构的优化设计、零部件减重设计，在整体的轻量化设计和零部件装配固定优化的基础上实现能量密度的提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及软包电池模组技术领域，具体是一种高成组效率软包电池模组。
背景技术
由于电动乘用车对电池系统的能量密度要求较高，在现有的乘用电动汽车市场上仍然是以三元电池系统为主，但近来由于补贴的退坡和磷酸铁锂电池高安全和低成本的属性，搭载磷酸铁锂电池系统的乘用车也愈来愈多。但是，磷酸铁锂电池能量密度相比三元电池能量密度偏低，磷酸铁锂电池系统相比于三元系统普遍能量密度偏低，这也成为限制磷酸铁锂电池在乘用车上应用的主要瓶颈。
现有的乘用车电池系统大多能量密度在140Wh/kg到160Wh/kg之间，高于160Wh/kg的电池系统皆为三元电池的天下，现有磷酸铁锂电池系统能量密度高于140Wh/kg相对较少，大于150Wh/kg的更是凤毛麟角。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种高成组效率软包电池模组，在不牺牲电池模组的结构强度和可靠性安全性的基础上，以机械性能仿真结果为佐证，通过结构的优化设计、零部件减重设计，在整体的轻量化设计和零部件装配固定优化的基础上实现能量密度的提高。
本实用新型的技术方案为：
一种高成组效率软包电池模组，包括有多个单体电芯组成的电池模组、两个分别设置于电池模组两端的端板、两个分别设置于电池模组两侧的侧板、分别设置于电池模组顶端和底端的顶板和底板；所述的底板和两个侧板组成U形外框，所述的U形外框是由一体化冲压折弯而成，所述的顶板和U形外框上均开设有减重孔，所述的U形外框、顶板和两个端板采用搭接拼焊方式连接成电池模组的壳体。
所述的U形外框的两个侧板上均开设有呈矩阵分布的第一减重孔，所述的U形外框的底板上且邻近两端的位置均设置有一排第二减重孔，所述的U形外框的底板上位于两排第二减重孔之间设置有多个用于观察胶水流动的观察小孔，所述的U形外框的底板上邻近四个拐角处均设置有螺栓连接孔。
所述的顶板上开设有呈矩阵分布的第三减重孔，所述的顶板的下端面上且邻近两个侧板的位置处均设置有两条凸出的横向焊接筋，所述的顶板的下端面上位于两条横向焊接筋之间设置有两条凸出的横向加强筋，所述的顶板搭设于U形外框两个侧板的顶端上，且两个横向焊接筋分别位于两个侧板内侧且与对应侧板的内侧面焊接固定。
所述的两个端板的内侧面上且邻近两个侧板的位置均设置有两个凸出的固定柱，每个端板的两个固定柱上均设置有上下贯通的螺栓固定孔，且两个固定柱底端的水平高度和对应端板底端的水平高度之差大于U形外框底板的厚度，每个端板的内侧面位于对应两个固定柱之间均设置有第一纵向焊接筋，且第一纵向焊接筋底端的水平高度与两个固定柱底端的水平高度相同，所述的每个端板的内侧面位于两个固定柱底端和端板底端之间的区域设置有第二纵向焊接筋，且第二纵向焊接筋的长度与U形外框两个侧板之间的距离相等；所述的两个端板与U形外框连接时，第一纵向焊接筋与U形外框底板的上端面贴合且焊接固定，第二纵向焊接筋与U形外框底板邻近对应端板的边缘处贴合且焊接固定，且U形外框底板、第一纵向焊接筋和第二纵向焊接筋三者均焊接熔合为一整体，两个端板与U形外框连接后，所述的螺栓连接孔和螺栓固定孔相互重叠且同心，所述的两个端板的底端与U形外框底板的下端面位于同一水平高度。
本实用新型的优点：
软包电池模组的成组效率＝模组能量密度/电芯能量密度，其中，模组能量密度＝模组总能量/模组总重量，电芯能量密度＝电芯能量/电芯重量＝模组内电芯总能量(模组总能量)/电芯总重量；因此，可得出，实际上电池模组成组效率＝电芯总重量/模组总重量＝电芯总重量/(电芯总重量+结构、电气、热管理等其余物料总重量)。通过设置减重孔减重以后的壳体总重量仅占到电芯总重量的1/12以内，不到一只电芯的重量，再加上其余的模组结构和电气、热管理部件，仅占电芯总重量的1/9以内，因此软包电池模组的成组效率高于90％，从而能够将能量密度大于200Wh/kg的铁锂软包电芯组装成能量密度大于180Wh/kg的电池模组，从而为实现能量密度超过155Wh/kg甚至160Wh/kg的磷酸铁锂电池系统创造了重要条件；本实用新型的焊接方式采用搭接拼焊，通过焊接保证电池模组的强度和刚度；本实用新型U形外框底板、第一纵向焊接筋和第二纵向焊接筋三者均熔合为一整体，相比仅焊接融合两个部位的焊接方式焊接强度更高，抗机械振动、挤压和电芯膨胀性能更好。
附图说明
图1是本实用新型的爆炸图。
图2是本实用新型U形外框的结构示意图。
图3是本实用新型顶板的结构示意图。
图4是本实用新型端板的结构示意图。
图5是本实用新型U形外框和顶板焊接后结构的剖视图。
图6是本实用新型U形外框和端板焊接部分的剖视图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
见图1-图6，一种高成组效率软包电池模组，包括有多个单体电芯组成的电池模组1、两个分别设置于电池模组1两端的端板2、两个分别设置于电池模组1两侧的侧板、分别设置于电池模组1顶端和底端的顶板3和底板；底板和两个侧板组成U形外框4，U形外框4是由一体化冲压折弯而成，U形外框4、顶板3和两个端板2采用搭接拼焊方式连接成电池模组的壳体；
U形外框4的两个侧板上均开设有呈矩阵分布的第一减重孔41，U形外框4的底板上且邻近两端的位置均设置有一排第二减重孔42，U形外框4的底板上位于两排第二减重孔42之间设置有多个用于观察胶水流动的观察小孔43，U形外框4的底板上邻近四个拐角处均设置有螺栓连接孔44；
顶板3上开设有呈矩阵分布的第三减重孔31，顶板3的下端面上且邻近两个侧板的位置处均设置有两条凸出的横向焊接筋32，顶板3的下端面上位于两条横向焊接筋32之间设置有两条凸出的横向加强筋33，两条横向加强筋33增加了顶板3的强度且具有顶板3固定时X向导向和定位的作用，顶板3搭设于U形外框4两个侧板的顶端上，且两个横向焊接筋32分别位于两个侧板内侧且与对应侧板的内侧面焊接固定；
两个端板2的内侧面上且邻近两个侧板的位置均设置有两个凸出的固定柱21，每个端板2的两个固定柱21上均设置有上下贯通的螺栓固定孔22，且两个固定柱21底端的水平高度和对应端板2底端的水平高度之差大于U形外框4底板的厚度，每个端板2的内侧面位于对应两个固定柱21之间均设置有第一纵向焊接筋23，且第一纵向焊接筋23底端的水平高度与两个固定柱21底端的水平高度相同，每个端板2的内侧面位于两个固定柱21底端和端板2底端之间的区域设置有第二纵向焊接筋24，且第二纵向焊接筋24的长度与U形外框4两个侧板之间的距离相等；两个端板2与U形外框4连接时，第一纵向焊接筋23与U形外框4底板的上端面贴合且焊接固定，第二纵向焊接筋24与U形外框4底板邻近对应端板2的边缘处贴合且焊接固定，且U形外框4底板、第一纵向焊接筋23和第二纵向焊接筋24三者均焊接熔合为一整体，两个端板2与U形外框4连接后，螺栓连接孔44和螺栓固定孔22相互重叠且同心，两个端板2的底端与U形外框4底板的下端面位于同一水平高度。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种高成组效率软包电池模组，包括有多个单体电芯组成的电池模组、两个分别设置于电池模组两端的端板、两个分别设置于电池模组两侧的侧板、分别设置于电池模组顶端和底端的顶板和底板；其特征在于：所述的底板和两个侧板组成U形外框，所述的U形外框是由一体化冲压折弯而成，所述的顶板和U形外框上均开设有减重孔，所述的U形外框、顶板和两个端板采用搭接拼焊方式连接成电池模组的壳体。
2.根据权利要求1所述的一种高成组效率软包电池模组，其特征在于：所述的U形外框的两个侧板上均开设有呈矩阵分布的第一减重孔，所述的U形外框的底板上且邻近两端的位置均设置有一排第二减重孔，所述的U形外框的底板上位于两排第二减重孔之间设置有多个用于观察胶水流动的观察小孔，所述的U形外框的底板上邻近四个拐角处均设置有螺栓连接孔。
3.根据权利要求2所述的一种高成组效率软包电池模组，其特征在于：所述的顶板上开设有呈矩阵分布的第三减重孔，所述的顶板的下端面上且邻近两个侧板的位置处均设置有两条凸出的横向焊接筋，所述的顶板的下端面上位于两条横向焊接筋之间设置有两条凸出的横向加强筋，所述的顶板搭设于U形外框两个侧板的顶端上，且两个横向焊接筋分别位于两个侧板内侧且与对应侧板的内侧面焊接固定。
4.根据权利要求2所述的一种高成组效率软包电池模组，其特征在于：所述的两个端板的内侧面上且邻近两个侧板的位置均设置有两个凸出的固定柱，每个端板的两个固定柱上均设置有上下贯通的螺栓固定孔，且两个固定柱底端的水平高度和对应端板底端的水平高度之差大于U形外框底板的厚度，每个端板的内侧面位于对应两个固定柱之间均设置有第一纵向焊接筋，且第一纵向焊接筋底端的水平高度与两个固定柱底端的水平高度相同，所述的每个端板的内侧面位于两个固定柱底端和端板底端之间的区域设置有第二纵向焊接筋，且第二纵向焊接筋的长度与U形外框两个侧板之间的距离相等；所述的两个端板与U形外框连接时，第一纵向焊接筋与U形外框底板的上端面贴合且焊接固定，第二纵向焊接筋与U形外框底板邻近对应端板的边缘处贴合且焊接固定，且U形外框底板、第一纵向焊接筋和第二纵向焊接筋三者均焊接熔合为一整体，两个端板与U形外框连接后，所述的螺栓连接孔和螺栓固定孔相互重叠且同心，所述的两个端板的底端与U形外框底板的下端面位于同一水平高度。
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| CN113067071A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-07-02 | 远景动力技术(江苏)有限公司 | 一种电池模组外框、电池模组及电池包 |
| CN114912209A (zh) * | 2021-02-08 | 2022-08-16 | 广汽埃安新能源汽车有限公司 | 一种电池模组端板设计方法 |
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