CN213124548U - 一种可完全拆卸的风冷式电池模组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可完全拆卸的风冷式电池模组。该模组结构如下:电芯之间通过与电芯隔离框堆叠的方式组合,电芯隔离框使每两个电芯间形成用于电芯散热的风道;端板组件与相邻的电芯隔离框相互配合,将所有的电芯组合在一起,且端板组件与侧板连接使整个模组集成;电芯的极耳裸露在电芯隔离框上部,通过螺栓将铝排固定在电芯的极耳上,使电芯串联起来;模组两侧的铝排通过与铜排焊接将电芯的电流引到模组端部;电芯隔离框上部固定线束采集组件,每个采集端子通过螺栓压紧在铝排上;上盖设置有凸起的铝排隔离板,上盖和电芯隔离框的结构相互配合,扣合在电芯隔离框上部。本实用新型具有安全可靠、结构简单、便于安装的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动汽车用电池模组,特别是一种可完全拆卸的风冷式电池模组。
背景技术
为减少能源的消耗,并降低对石油的依赖,国内外的车企们纷纷推出纯电动或混合动力为主的新能源汽车。其中,混合动力汽车糅合了内燃机和发电机的各自优点,将内燃发动机工作过程中浪费的能量储藏在蓄电池内,并在合适的时机利用出来,使其以不同的方法配置达到了节约能量的目的。
风冷式电池模组作为混合动力车型中重要的零部件,其结构的可靠性至关重要。传统的风冷式电池模组质量大、散热效果差、能量密度低等问题时常困扰着人们。另外,其内部结构件的连接常采用焊接方式固定,导致其拆解困难,维修不便,因此造成了严重的资源浪费。为解决这些问题,本文设计了一种可完全拆卸的风冷式电池模组。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种安全可靠、结构简单、便于安装的可完全拆卸的风冷式电池模组。
实现本实用新型目的的技术解决方案为:一种可完全拆卸的风冷式电池模组,包括沿着模组长度方向设置的两个侧板、沿着模组宽度方向设置的两个端板组件、模组顶部设置的上盖,以及模组内部设置的电芯、电芯隔离框、线束采集组件、铝排;
所述电芯之间通过与电芯隔离框堆叠的方式组合,电芯隔离框使每两个电芯间形成风道;风道和侧板配合,减小内部风阻,用于电芯的散热;
所述端板组件与相邻的电芯隔离框相互配合,将所有的电芯组合在一起,且端板组件与侧板的螺栓连接使整个模组集成;
所述电芯的极耳裸露在电芯隔离框上部,通过螺栓将铝排固定在电芯的极耳上,使电芯串联起来;模组两侧的铝排通过与铜排焊接将电芯的电流引到模组端部;
电芯隔离框上部固定线束采集组件,每个采集端子通过螺栓压紧在铝排上;
上盖设置有凸起的铝排隔离板,该上盖和电芯隔离框的结构相互配合,使上盖扣合在电芯隔离框上部。
进一步地,所述电芯的外表面包有绝缘的保护膜,电芯极耳输出端为螺柱。
进一步地,所述电芯隔离框为塑胶件,相邻的两个电芯隔离框相互配合形成了模组宽度方向和长度方向的约束;另外,每两个相邻的电芯隔离框在模组宽度方向的侧面上均留有一长条状的空洞,该空洞与电芯的侧壁形成了风道。
进一步地,所述端板组件包括塑胶端板、钣金端板、螺钉及套筒;所述塑胶端板起承接作用,一方面匹配相邻的电芯隔离框,另一方面与钣金端板相契合;
所述塑胶端板,一侧与电芯隔离框结构一致且相互配合,另一侧则设置多道提高强度的凸筋;塑胶端板上部设有一个一体注塑成型的螺栓孔,用来固定输出电流的铜排;塑胶端板中间区域设有四个通孔,螺钉贯通通孔与套筒、钣金端板及外部结构件连接;
所述钣金端板的中间做冲压造型用于给塑胶端板的凸筋避位,四个外边均采用折弯工艺,加强局部刚度;另外,在钣金端板的模组宽度方向上,两侧各有三个垂直排列的凸焊螺母,通过凸焊螺母将钣金端板和侧板连接在一起,进而实现模组各个方向的约束。
进一步地,所述侧板设有上、下、左、右翻边,其中上翻边较下翻边窄,左、右翻边分别设有三个安装孔,用来配合模组端板实现模组的集成化;侧板的中间本体采用镂空结构。
进一步地,所述铝排在模组长度方向的两端与铜排超声焊接为一体,用于向外部输出电流。
进一步地,所述线束采集组件包括采集端子、柔性电路板及采集输出端子,采集输出端子通过螺钉固定在塑胶端板上部,柔性电路板底部粘接在电芯隔离框上部,采集端子为带有通孔的圆形片状结构且通过螺栓锁紧在铝排上。
本实用新型与现有技术相比,其显著优点为:(1)该风冷式电池模组可以通过端部的四个螺钉改变装配方式并通用于各种风冷式电池包内部;(2)该电池模组的结构简单,且大部分连接关系采用螺栓连接或卡扣式连接,因此便于安装,可进行拆卸和维修; (3)风道内部风阻小,便于电芯的散热,散热效果好;(4)减少了线束隔离板,且优化了模组端板的结构,不仅改善了连接可靠性,而且质量轻,提高了能量密度。
附图说明
图1为可完全拆卸的风冷式电池模组整体结构示意图。
图2为可完全拆卸的风冷式电池模组爆炸图。
图3为风冷式电池模组电芯堆叠示意图。
图4为风冷式电池模组散热效果图。
图5为风冷式电池模组线束连接示意图。
图6为风冷式电池模组上盖结构分隔铝排示意图。
序号名称解释:001电芯;002电芯隔离框;003端板组件;004侧板;005线束采集组件;006上盖;007铝排;301塑胶端板;302钣金端板;303螺钉;304套筒;501 采集端子;502柔性电路板;503采集输出端子。
具体实施方式
结合图1~6,本实用新型可完全拆卸的风冷式电池模组,包括沿着模组长度方向设置的两个侧板004、沿着模组宽度方向设置的两个端板组件003、模组顶部设置的上盖006,以及模组内部设置的电芯001、电芯隔离框002、线束采集组件005、铝排007;
所述电芯001之间通过与电芯隔离框002堆叠的方式组合,电芯隔离框002使每两个电芯001间形成风道;风道和侧板004配合,减小内部风阻,用于电芯001的散热;
所述端板组件003与相邻的电芯隔离框002相互配合,将所有的电芯001组合在一起,且端板组件003与侧板004的螺栓连接使整个模组集成;
所述电芯001的极耳裸露在电芯隔离框002上部,通过螺栓将铝排007固定在电芯001的极耳上,使电芯001串联起来;模组两侧的铝排007通过与铜排焊接将电芯001 的电流引到模组端部;
电芯隔离框002上部固定线束采集组件005,每个采集端子通过螺栓压紧在铝排007 上;
上盖006设置有凸起的铝排隔离板,该上盖006和电芯隔离框002的结构相互配合,使上盖006扣合在电芯隔离框002上部。
进一步地,所述电芯001的外表面包有绝缘的保护膜,电芯001极耳输出端为螺柱。
进一步地,所述电芯隔离框002为塑胶件,相邻的两个电芯隔离框002相互配合形成了模组宽度方向和长度方向的约束;另外,每两个相邻的电芯隔离框002在模组宽度方向的侧面上均留有一长条状的空洞,该空洞与电芯001的侧壁形成了风道。
进一步地,所述端板组件003包括塑胶端板301、钣金端板302、螺钉303及套筒304;所述塑胶端板301起承接作用,一方面匹配相邻的电芯隔离框002,另一方面与钣金端板302相契合;
所述塑胶端板301,一侧与电芯隔离框002结构一致且相互配合,另一侧则设置多道提高强度的凸筋;塑胶端板301上部设有一个一体注塑成型的螺栓孔,用来固定输出电流的铜排;塑胶端板301中间区域设有四个通孔,螺钉303贯通通孔与套筒304、钣金端板302及外部结构件连接;
所述钣金端板302的中间做冲压造型用于给塑胶端板301的凸筋避位,四个外边均采用折弯工艺,加强局部刚度;另外,在钣金端板302的模组宽度方向上,两侧各有三个垂直排列的凸焊螺母,通过凸焊螺母将钣金端板302和侧板004连接在一起,进而实现模组各个方向的约束。
进一步地,所述侧板004设有上、下、左、右翻边,其中上翻边较下翻边窄,左、右翻边分别设有三个安装孔,用来配合模组端板实现模组的集成化;侧板004的中间本体采用镂空结构。
进一步地,所述铝排007在模组长度方向的两端与铜排超声焊接为一体,用于向外部输出电流。
进一步地,所述线束采集组件005包括采集端子501、柔性电路板502及采集输出端子503,采集输出端子503通过螺钉固定在塑胶端板301上部,柔性电路板502底部粘接在电芯隔离框002上部,采集端子501为带有通孔的圆形片状结构且通过螺栓锁紧在铝排007上。
下面将结合附图对该可完全拆卸的风冷式电池模组进行清晰的描述。文中所述的实施例仅为本专利的一部分实施例,并不是完整的实施例。基于本专利的各种结构变换实施例均属于本专利的保护范围。另外,文中所述的X方向为模组的长度方向,Y方向为模组的宽度方向,Z方向为模组的高度方向。
实施例
本实施例风冷式电池模组包括电芯001、电芯隔离框002、线束采集组件005、端板组件003、侧板004及上盖006;
该电池模组的最小单元为电芯001,电芯001之间通过与电芯隔离框002堆叠的方式组合,电芯隔离框002使每两个电芯001间形成了风道;风道和004配合,使内部风阻减小,用于电芯001的散热;
电池模组两端各有一个端板组件003,每个端板组件003与相邻的电芯隔离框002相互配合,将所有的电芯001组合在一起,最后通过与侧板004的螺栓连接使整个模组集成;其中,电芯隔离框002和部分端板组件003均为塑料件,质量轻,且结构连接可靠;
与市场上大部分模组不同的是,该模组电芯隔离框002上部裸露的极耳通过铝排007使用螺栓将电芯串联起来,而不是直接焊接在一起,因此可以进行拆卸和维修。处在模组两侧的铝排007通过与铜排焊接将电芯的电流引到模组端部,方便与外部连接。另外,电芯隔离框002上部固定着线束采集组件005,每个采集端子501同样通过螺栓压紧在铝排007上。最后,带有铝排隔离板的上盖006扣在模组上部,该上盖006和电芯隔离框002的配合减少了传统模组中使用的线束隔离板,极大的减轻了模组的重量,提高了电池模组的能量密度。
进一步地,本实施例可完全拆卸的风冷式电池模组如图2所示,包含电芯001、电芯隔离框002、端板组件003、侧板004、线束采集组件005、上盖006及铝排007等几部分。端板组件003(如图3所示)主要包括:塑胶端板301、钣金端板302、螺钉303 及套筒304几部分组成。线束采集组件005(如图5所示)主要包括:采集端子501、柔性电路板502及采集输出端子503几部分组成。
电芯001为该风冷模组的最小单元,其外表面包有保护膜以达到绝缘的目的。同时,电芯001极耳输出端为螺柱的形式,方便与其他零件进行螺栓连接。电芯001之间使用电芯隔离框002将彼此分离开,并通过堆叠的方式成组。其中,堆叠的电芯001个数决定了模组长度方向的大小,无论电芯001堆叠多少,均在本专利的保护范围。
电芯隔离框002为塑胶件,材质可为PC、PP+TD40、ABS等,相比金属框质量更轻。相邻的两个电芯隔离框002相互配合形成了Y向和Z向的约束,使得模组结构更加紧凑、安全可靠。另外,每两个相邻的电芯隔离框002在Y向的侧面上均留有一长条状的空洞(如图4所示),该空洞恰巧与电芯001的侧壁形成了风道。该风道具有风阻小、流量分配均匀、散热面积大等优点,在有效控制电芯001温升的同时保证同一个模组中不同电芯001之间的温差小于2℃。
该风冷式电池模组X方向的两个端部各有一个端板组件003。端板组件中塑胶端板301起到了重要的承接作用,不仅要匹配相邻的电芯隔离框002还要与钣金端板302相契合。塑胶端板301与电芯隔离框002配合的一侧形状与电芯隔离框002类似,而另一侧则突起四道凸筋用来提高塑胶端板301的强度,并且背部设计了许多减重孔。塑胶端板301上部还有一个与其一体注塑成型的螺栓孔,用来固定输出电流的铜排。另外,塑胶端板301中间区域有四个通孔,螺钉303可以贯通它实现与套筒304、钣金端板302 及外部结构件的连接。端板组件003中的另一重要部件就是钣金端板302,其成型工艺为冲压和折弯。钣金端板302中间做冲压造型以便给塑胶端板301的凸筋避位,因此不会造成结构干涉。其四个外边均采用折弯工艺,加强了钣金端板302的局部刚度。另外,在钣金端板302的Y方向上,两侧各有三个垂直排列的凸焊螺母,通过凸焊螺母可将钣金端板302和侧板004连接在一起,进而实现模组各个方向的约束。
侧板004包裹在风冷模组Y方向的两端,其材质与钣金端板302相同,牌号均为HC420LA(注:其他材质也受本专利保护)。首先,侧板004的上翻边较窄、下翻边宽,这样既不影响上盖的装配又能在Z方向约束模组。其次,侧板004的左右翻边分别挖有三个安装孔,用来配合模组端板实现模组的集成化。最后,侧板004的中间部分为镂空形式,可方便外界冷空气顺利排出。
模组的电芯001、电芯隔离框002、端板组件003及侧板004集成后,可以发现电芯001的极耳裸露在外,将排列好的铝排007放置在极耳上部,并使用螺母将其锁紧,达到将电芯001串联的目的。其中,放置在模组X向最两端的两个铝排007,其结构形式是与铜排超声焊接为一体的一个零件,因此,可向外部输出电流,并方便拆卸。其后,将线束采集组件005安装在电芯隔离框002上部。该线束采集组件005由采集端子501、柔性电路板502及采集输出端子503组成。其中,采集输出端子503通过螺钉固定在塑胶端板301上部,柔性电路板502底部有双面胶粘接在电芯隔离框002上部,可撕开和更换。采集端子501为带有通孔的圆形片状结构可通过螺栓锁紧在铝排007上。
到此为止,模组的装配过程基本完成,而此时,铝排007之间并没有相应的隔离框。为解决该问题,大部分模组会单独设计线束隔离板,这样不仅增加成本,还增加模组重量。而本专利则利用上盖006凸起了相应的隔离筋并将上盖006扣在电芯隔离框002上部(如图6所示),这样可以较少很多重量,提高了模组的能量密度。至此,整个模组的安装过程完成。
本实用新型风冷式电池模组可以通过端部的四个螺钉改变装配方式并通用于各种风冷式电池包内部;结构简单,且大部分连接关系采用螺栓连接或卡扣式连接,因此便于安装,可进行拆卸和维修;风道内部风阻小,便于电芯的散热,散热效果好;减少了线束隔离板,且优化了模组端板的结构,不仅改善了连接可靠性,而且质量轻,提高了能量密度。
Claims (7)
1.一种可完全拆卸的风冷式电池模组,其特征在于,包括沿着模组长度方向设置的两个侧板(004)、沿着模组宽度方向设置的两个端板组件(003)、模组顶部设置的上盖(006),以及模组内部设置的电芯(001)、电芯隔离框(002)、线束采集组件(005)、铝排(007);
所述电芯(001)之间通过与电芯隔离框(002)堆叠的方式组合,电芯隔离框(002)使每两个电芯(001)间形成风道;风道和侧板(004)配合,减小内部风阻,用于电芯(001)的散热;
所述端板组件(003)与相邻的电芯隔离框(002)相互配合,将所有的电芯(001)组合在一起,且端板组件(003)与侧板(004)的螺栓连接使整个模组集成;
所述电芯(001)的极耳裸露在电芯隔离框(002)上部,通过螺栓将铝排(007)固定在电芯(001)的极耳上,使电芯(001)串联起来;模组两侧的铝排(007)通过与铜排焊接将电芯(001)的电流引到模组端部;
电芯隔离框(002)上部固定线束采集组件(005),每个采集端子通过螺栓压紧在铝排(007)上;
上盖(006)设置有凸起的铝排隔离板,该上盖(006)和电芯隔离框(002)的结构相互配合,使上盖(006)扣合在电芯隔离框(002)上部。
2.根据权利要求1所述的可完全拆卸的风冷式电池模组,其特征在于,所述电芯(001)的外表面包有绝缘的保护膜,电芯(001)极耳输出端为螺柱。
3.根据权利要求1所述的可完全拆卸的风冷式电池模组,其特征在于,所述电芯隔离框(002)为塑胶件,相邻的两个电芯隔离框(002)相互配合形成了模组宽度方向和长度方向的约束;另外,每两个相邻的电芯隔离框(002)在模组宽度方向的侧面上均留有一长条状的空洞,该空洞与电芯(001)的侧壁形成了风道。
4.根据权利要求1所述的可完全拆卸的风冷式电池模组,其特征在于,所述端板组件(003)包括塑胶端板(301)、钣金端板(302)、螺钉(303)及套筒(304);所述塑胶端板(301)起承接作用,一方面匹配相邻的电芯隔离框(002),另一方面与钣金端板(302)相契合;
所述塑胶端板(301),一侧与电芯隔离框(002)结构一致且相互配合,另一侧则设置多道提高强度的凸筋;塑胶端板(301)上部设有一个一体注塑成型的螺栓孔,用来固定输出电流的铜排;塑胶端板(301)中间区域设有四个通孔,螺钉(303)贯通通孔与套筒(304)、钣金端板(302)及外部结构件连接;
所述钣金端板(302)的中间做冲压造型用于给塑胶端板(301)的凸筋避位,四个外边均采用折弯工艺,加强局部刚度;另外,在钣金端板(302)的模组宽度方向上,两侧各有三个垂直排列的凸焊螺母,通过凸焊螺母将钣金端板(302)和侧板(004)连接在一起,进而实现模组各个方向的约束。
5.根据权利要求1所述的可完全拆卸的风冷式电池模组,其特征在于,所述侧板(004)设有上、下、左、右翻边,其中上翻边较下翻边窄,左、右翻边分别设有三个安装孔,用来配合模组端板实现模组的集成化;侧板(004)的中间本体采用镂空结构。
6.根据权利要求1所述的可完全拆卸的风冷式电池模组,其特征在于,所述铝排(007)在模组长度方向的两端与铜排超声焊接为一体,用于向外部输出电流。
7.根据权利要求4所述的可完全拆卸的风冷式电池模组,其特征在于,所述线束采集组件(005)包括采集端子(501)、柔性电路板(502)及采集输出端子(503),采集输出端子(503)通过螺钉固定在塑胶端板(301)上部,柔性电路板(502)底部粘接在电芯隔离框(002)上部,采集端子(501)为带有通孔的圆形片状结构且通过螺栓锁紧在铝排(007)上。
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Cited By (2)
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CN113725548A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-30 | 蜂巢能源科技有限公司 | 电池包 |
CN114267902A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-04-01 | 上海瑞浦青创新能源有限公司 | 一种具有风道结构的电池包及风冷方法 |
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2020
- 2020-05-28 CN CN202020935382.8U patent/CN213124548U/zh active Active
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CN114267902A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-04-01 | 上海瑞浦青创新能源有限公司 | 一种具有风道结构的电池包及风冷方法 |
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