CN213042992U - 动力电池系统内外部密封导通连接结构及动力电池系统 - Google Patents

Abstract

动力电池系统内外部密封导通连接结构及动力电池系统，属于动力电池技术领域，具体方案如下：动力电池系统内外部密封导通连接结构，包括金属镶件，所述金属镶件的上表面设置有安装孔Ⅰ，下表面设置有安装孔Ⅱ，所述安装孔Ⅰ和安装孔Ⅱ均为盲孔。本实用新型所述的一种动力电池系统内外部密封导通连接结构，实现动力电池系统的内外部100％物理隔离，高防水性能和耐腐蚀性能，提升箱体保护盖的耐冲击性，提升可装配性和效率，提升产品的一致性和使用寿命，降低成本，提升可维修性。

Description

动力电池系统内外部密封导通连接结构及动力电池系统

技术领域

本实用新型属于动力电池技术领域，具体涉及一种动力电池系统内外部密封导通连接结构及动力电池系统。

背景技术

锂电池组及电池管理系统(BMS系统)的工作原理：锂电池组，是由多颗单体根据需求通过并联或串联构成，其中并联增加容量“安时(Ah)”，串联增加电压“伏特(V)”，电压(V)*安时(Ah)＝总功率“瓦特(W)”。

保护板/BMS系统作用：是动力电池系统的重要组成，一方面检测收集并初步计算电池实时状态参数，如电压、电流、温度等参数，实现对动力电池进行热管理，均衡管理，高压及绝缘检测等，并且能够计算动力电池剩余容量、充放电功率及SOC&SOH状态，并根据检测值与公允值的比较关系控制供电回路的通断；另一方面，将采集的关键数据上报给整车控制器并接收控制器的指令，与车辆上的其它系统协调工作；电池管理系统的主要目的就是保证电池系统的设计性能，从安全性、耐久性、动力性三个方面提供作用。安全性方面，即BMS管理系统能保护电池单体或电池组免受损坏，防止出现安全事故；耐久性方面，即使电池工作在可靠的安全区域内，延长电池的使用寿命；动力性方面，即将电池工作状态维持在满足车辆要求的状况下。

电池及BMS电池管理系统对结构强度和导通的密封性要求：随着动力电池系统的广泛应用，系统受外界因素影响越来越严重，如长期的车载震动冲击，暴雨频繁的雨季、路面积水、沿海城市较大的温湿度，日常清洗等，需要避免系统因防水，防潮、防尘不足导致崩溃，对电池管理系统壳体防水结构设计提出了更高的要求；动力电池模块系统内部由复杂的功率线路，且通常路面的积水成分复杂，具有一定的导电性，一旦雨水进入内部，会对电池组内部线路和BMS系统的电路板造成破损，即使未导致电池失效也会产生巨大的安全隐患，如车辆自燃；另外，一旦水分进入电池组内部会对电池造成不可逆的损坏；雨水(主要成分为是水(H2O)、有少量二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、各种浮沉和杂质，PH值为酸性)、其它酸性或碱性等液体进入到电池内部后会在电池电压的作用下与电池外部结构发生反应，腐蚀电池的外部结构，而在电池封装结构遭到破坏后，液体进入到电池内部与电极材料和电解液发生反应，最终导致动力电池彻底失效；

目前动力电池管理系统内外部导通主要通过如图1所示方式，

(1)采用端子连接；存在的问题有：

需采用高性能防水结构的端子，箱体的保护盖需要预先安装端子底座；

需采用密封胶固定；

结构复杂，产品一致性较难管控；

成本较高；

容易老化，可靠性较差；

(2)通过导线连接；存在的问题有：

可维修性差；

需要点密封胶的方式增加密封性能；

点胶效果较难确认，不能承受较严格测试；

容易老化、可靠性较差。

发明内容

本实用新型的第一个目的是为了优化箱体保护盖的结构，保证动力电池系统内外部导通，且提升其密封性，提供一种动力电池系统内外部密封导通连接结构。

本实用新型的第二个目的是提供一种包含内外部密封导通结构的动力电池系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

动力电池系统内外部密封导通连接结构，包括金属镶件，所述金属镶件的上表面设置有安装孔Ⅰ，下表面设置有安装孔Ⅱ，所述安装孔Ⅰ和安装孔Ⅱ均为盲孔。

进一步的，所述结构还包括密封圈，所述金属镶件的外侧面沿周向设置有密封槽，所述密封圈套设在密封槽内。

进一步的，所述安装孔Ⅰ和安装孔Ⅱ均为螺纹孔。

进一步的，所述密封槽和密封圈的数量均为两个。

进一步的，所述两个密封槽之间凸缘间隔外侧面的周向长度小于金属镶件外侧面的周向长度。

进一步的，所述安装孔Ⅰ和安装孔Ⅱ均为两个。

进一步的，所述密封圈的形状为圆形。

一种包含所述的内外部密封导通连接结构的动力电池系统，包括电池组、电池管理系统和箱体，所述电池管理系统与电池组电连接，所述电池管理系统与电池组均密封在箱体内，所述箱体上对应电池管理系统正负极的位置分别安装有内外部密封导通连接结构，所述电池管理系统的正负极分别与对应的内外部密封导通连接结构中金属镶件的安装孔Ⅱ电连接，所述电池管理系统的正负极对应的内外部密封导通连接结构中金属镶件的安装孔Ⅰ与外部电机的正负极电连接。

进一步的，所述内外部密封导通连接结构与箱体之间具有包胶结构。

相比于现有技术，本实用新型具有如下优点：

本实用新型所述的一种动力电池系统内外部密封导通连接结构，实现动力电池系统的内外部100％物理隔离，高防水性能和耐腐蚀性能，提升保护盖的耐冲击性，提升可装配性和效率，提升产品的一致性和使用寿命，降低成本，提升可维修性。

附图说明

图1为现有技术中的动力电池系统装配示意图；

图2为本实用新型记载的动力电池系统装配示意图；

图3为本实用新型动力电池系统内外部密封导通连接结构主视图；

图4为本实用新型金属镶件结构剖视图；

图5为本实用新型金属镶件结构俯视图；

图6为密封圈结构俯视图；

图7为密封圈结构侧视图；

图中，1、金属镶件，2、密封圈，3、电池组，4、电池管理系统，5、箱体，6、电机，7、引线，11、安装孔Ⅰ，12、安装孔Ⅱ，13、密封槽，14、凸缘间隔。

具体实施方式

下面结合附图1-7和具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本实用新型技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的范围，均应涵盖在本实用新型的保护范围中。

具体实施方式一

一种动力电池系统内外部密封导通连接结构，包括金属镶件1和密封圈2，所述金属镶件1的结构如图4和5所示，其上表面设置有两个安装孔Ⅰ11，下表面设置有两个安装孔Ⅱ12，所述安装孔Ⅰ11和安装孔Ⅱ12均为盲孔。所述安装孔Ⅰ11和安装孔Ⅱ12均为内螺纹孔，孔径大小可结合实际项目的抗拉强度要求设定；两个安装孔Ⅰ11的连线和两个安装孔Ⅱ12的连线呈“十”字交叉，用于两侧的引线7固定。所述金属镶件1的材料优选导通性及性价比高，同时需兼顾力学性能及可加工性强的材料，优选H62(普通黄铜)，该材料有良好的力学性能和导电性能，热态及冷态下塑性较好，有较好的切削性能，易钎焊和焊接，耐蚀等。金属镶件1的表面处理方式：建议结合产品的具体应用情况进行表面处理，如表面需要焊接，可采用电镀锡的表面处理方式，镀层关系为：铜基材→打镍底→镀锡。

所述金属镶件1的外侧面沿周向采用机加工的方式制备两个或多个密封槽13，用于加装“O”型硅胶材质的密封圈2，并增加包胶的面积及强度，密封槽13的宽度可根据金属镶件1及密封圈2的大小进行调整，密封圈2建议优选标准规格的硅胶垫；尺寸结构可参考图6，为了避免增加额外的开模费用，密封圈2的材质优选硅胶系列，确保环保测试满足RoHS要求；密封原理：安装时由于密封圈2受到径向或轴向方面的压缩，赋予密封圈2自身的初始密封能力。硅胶是一种高活性吸附材料，属非晶态物质，除强酸强碱外不与任何物质发生反应，化学性质稳定，环保无毒；耐高低温(适用温度范围-40℃～230℃)，具有一定的机械强度，如伸长率和抗撕裂强度等。

所述金属镶件1和两个密封圈2组合结构如图3所示，将选定的密封圈2套入金属镶件1的密封槽13内，并确保安装到位；注意：密封圈2内部不能破裂，若有50um以上的伤痕，可能导致密封效果下降；防止强制安装，不能用锤子强制安装；密封圈5的尺寸要一致，选用相同尺寸的密封圈5，否则不能保证压紧度一致性要求。

注意：注塑包胶的金属镶件1为金属材质，为避免注塑后冷却时温差问题导致金属镶件1周边的应力及裂纹，注塑过程，需要确保该组件的温度同模温一致；温度要求：建议将该组件预热后的温度效果达到85+/-5℃，预热方法：可采用85℃烤箱烘烤30min，具体根据生产条件适当调整。

优选的，所述两个密封槽13之间凸缘间隔14外侧面的周向长度小于金属镶件1外侧面的周向长度。

具体实施方式二

一种包含具体实施方式一所述的内外部密封导通连接结构的动力电池系统，包括电池组3、电池管理系统4和箱体5，所述电池管理系统4与电池组3电连接，所述电池管理系统4与电池组3均密封在箱体5内，所述箱体5上对应电池管理系统4的正负极位置分别紧密镶嵌所述内外部密封导通连接结构，所述电池管理系统4的正负极分别与对应的内外部密封导通连接结构中金属镶件1的安装孔Ⅱ12电连接，所述电池管理系统4的正负极对应的内外部密封导通连接结构中金属镶件的安装孔Ⅰ11与外部电机6的正负极电连接，所述内外部密封导通连接结构与箱体之间具有包胶结构，保证内部外密封导通连接结构与箱体之间的密封性。

图1为常规动力电池系统结构图，主要包含电池组3模块、电池管理系统4和箱体5，所述箱体5保护盖上对应电池管理系统4正(A)负(B)极的位置设置有引线7出口，通常为通过导线连接或采用端子连接；如图2所示为本实用新型所述的动力电池系统，包括电池组3、电池管理系统4和箱体5，其中箱体5的保护盖上对应电池管理系统4正(C)负(D)极的位置镶嵌有所述金属镶件1并加装“O”型硅胶密封圈2，该部分为通过包胶方式嵌入在保护盖内，起到密封和内外部导通作用。

BMS系统箱体保护盖采用注塑成型工艺，预先确定好正负极引线7的位置，建议预先进行模流分析，确保包胶时温度的均匀性，避免因金属镶件1处温差导致应力及裂纹；注塑使用的材料可选用PC或PC+ABS，其中：PC(Polycarbonate)为聚碳氢酸酯，该材料的优点为质轻、耐热、耐磨、坚韧抗冲击等，可承受挤压、碰撞，甚至踩踏，但成本较高；结合产品的用途，考虑经济型，也可使用PC+ABS材质，阻燃级别：V0，如奇美-540牌号等，成本相对PC较低。

Claims (9)

1.动力电池系统内外部密封导通连接结构，其特征在于：包括金属镶件(1)，所述金属镶件(1)的上表面设置有安装孔Ⅰ(11)，下表面设置有安装孔Ⅱ(12)，所述安装孔Ⅰ(11)和安装孔Ⅱ(12)均为盲孔。

2.根据权利要求1所述的动力电池系统内外部密封导通连接结构，其特征在于：所述结构还包括密封圈(2)，所述金属镶件(1)的外侧面沿周向设置有密封槽(13)，所述密封圈(2)套设在密封槽(13)内。

3.根据权利要求1所述的动力电池系统内外部密封导通连接结构，其特征在于：所述安装孔Ⅰ(11)和安装孔Ⅱ(12)均为螺纹孔。

4.根据权利要求2所述的动力电池系统内外部密封导通连接结构，其特征在于：所述密封槽(13)和密封圈(2)的数量均为两个。

5.根据权利要求4所述的动力电池系统内外部密封导通连接结构，其特征在于：所述两个密封槽(13)之间凸缘间隔(14)外侧面的周向长度小于金属镶件(1)外侧面的周向长度。

6.根据权利要求1所述的动力电池系统内外部密封导通连接结构，其特征在于：所述安装孔Ⅰ(11)和安装孔Ⅱ(12)均为两个。

7.根据权利要求2所述的动力电池系统内外部密封导通连接结构，其特征在于：所述密封圈(2)的形状为圆形。

8.一种包含权利要求1-7任一权利要求所述的内外部密封导通连接结构的动力电池系统，其特征在于：包括电池组(3)、电池管理系统(4)和箱体(5)，所述电池管理系统(4)与电池组(3)电连接，所述电池管理系统(4)与电池组(3)均密封在箱体(5)内，所述箱体(5)上对应电池管理系统(4)正负极的位置分别安装有内外部密封导通连接结构，所述电池管理系统(4)的正负极分别与对应的内外部密封导通连接结构中金属镶件(1)的安装孔Ⅱ(12)电连接，所述电池管理系统(4)的正负极对应的内外部密封导通连接结构中金属镶件的安装孔Ⅰ(11)与外部电机(6)的正负极电连接。

9.根据权利要求8所述的动力电池系统，其特征在于：所述内外部密封导通连接结构与箱体(5)之间具有包胶结构。

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