CN217182331U - 一种电芯固定单元和包括该电芯固定单元的电芯堆叠模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电芯固定单元，包括U壳、电芯、支架和桨式汇流排；所述电芯设置至少一个，所述电芯沿其厚度方向上组装后安装在U壳内；所述支架固定安装在U壳的两端；所述支架侧壁上设置至少一个通孔，所述通孔与电芯一一对应；所述支架远离U壳的侧壁设置有桨式汇流排；所述电芯的极耳穿过通孔与桨式汇流排固定连接。本实用新型还公开了一种包括该电芯固定单元的电芯堆叠模块。本实用新型的电芯固定单元作为一个带有正负极的独立单元，对工艺友好，方便电池系统的成组和安装，提高生产效率。本实用新型的电芯堆叠模块内的电芯固定单元的数量依据系统能量进行调整，应用场景更加灵活。

Description

一种电芯固定单元和包括该电芯固定单元的电芯堆叠模块

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，具体为一种电芯固定单元和包括该电芯固定单元的电芯堆叠模块。

背景技术

随着社会的发展，发展节约能源与无废物排放的新能源汽车已受到各个国家的高度重视，新能源汽车市场发展迅速，动力电池系统作为新能源汽车的动力来源，电池系统中包括电池模块，电池模块又由多个电芯单体串联或并联组合而成。为提高电池的能量密度、性能安全、电池寿命，合理的设计电池模块的排布结构非常重要。

在现今技术中，电池模组结构有多种多样的设计方式，最常见的一种方式为在电池系统中，每个电芯单体都安装有外框、导热片、缓冲垫片，然后再进行串并连接，相邻两个电池芯单体之间相隔的就有外壳、缓冲垫片、导热片，并且每一个电池芯都有一个很厚的端板固定在电池模组的支架上。该方式工序较为复杂，从而造成电池模组成组效率低。

公开号为CN112259868A的发明专利申请公开了一种电芯堆叠模块及软包电池模组，单体电芯通过散热件和胶框总成相连接，提高了电芯堆叠组件的安装稳定性和连接可靠性；单体电芯上安装有散热件，提高了单体电芯的散热性。通过采用上述的电芯堆叠模块，提高了安装稳定性和连接可靠性，提高了组装效率和组装精度，提高了散热性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于：解决现有技术中电池模组成组效率低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种电芯固定单元，包括U壳、电芯、支架和桨式汇流排；

所述电芯设置至少一个，所述电芯沿其厚度方向上组装后安装在U壳内；

所述支架固定安装在U壳的两端；所述支架侧壁上设置至少一个通孔，所述通孔与电芯一一对应；

所述支架远离U壳的侧壁设置有桨式汇流排；所述电芯的极耳穿过通孔与桨式汇流排固定连接。

优点：本实用新型的电芯固定单元通过U壳、支架和桨式汇流排将电芯组装，并将U壳两端的桨式汇流排作为正负极。本电芯固定单元作为一个带有正负极的独立单元，对工艺友好，方便电池系统的成组和安装，提高生产效率。

优选地，还包括弹性泡棉；所述弹性泡棉安装在相邻两个电芯之间。

优选地，所述弹性泡棉的厚度为0.5mm～2mm。

优选地，所述支架上设置有凸起，所述U壳上开设有与凸起一一对应的圆孔，支架与U壳之间通过凸起与圆孔热铆固定。

优选地，所述支架远离U壳的一侧开设有限位槽，桨式汇流排固定安装在限位槽内。

优选地，所述支架的顶部位于U壳的一侧设置有限位凸出。

优选地，所述U壳采用型材折弯机加工成型。

本实用新型还公开了一种包括上述电芯固定单元的电芯堆叠模块，包括电芯固定单元、绝缘防护盖、集成盖板组件；

多个所述电芯固定单元沿其厚度方向排列安装；

所述绝缘防护盖和集成盖板组件之间固定连接，集成盖板组件远离绝缘防护盖的一侧与多个组装的电芯固定单元的一侧固定连接。

优选地，还包括条状泡棉和环氧板，所述条状泡棉和环氧板设置在相邻两个电芯固定单元之间。

优选地，还包括胶板，所述胶板安装在多个组装的电芯固定单元的上下两端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的电芯固定单元通过U壳、支架和桨式汇流排将电芯组装，并将U壳两端的桨式汇流排作为正负极。本电芯固定单元作为一个带有正负极的独立单元，对工艺友好，方便电池系统的成组和安装，提高生产效率，降低成本。

(2)本实用新型的电芯固定单元中的支架与U壳采用凸起与圆孔热铆固定的方式进行设计，尽可能减少使用紧固件，降低系统失效风险点。

(3)本实用新型的电芯堆叠模块中的电芯固定单元之间通过条状泡棉、环氧板或云母片进行粘接，后通过夹持工装提供足够预紧力后置入系统内进行安装。与模组相比，避免了端板、侧板及底板的使用，提高了体积成组效率。同时，较紧凑的结构也提高了对电池系统的空间利用率，减小系统体积，提高系统的适配性。

(4)本实用新型的电芯堆叠模块是电芯固定单元的厚度方向上进行累加堆叠，电芯固定单元累加堆叠的具体数量依据系统空间排布而确定，电芯堆叠模块的数量依据系统能量而确定。方便根据实际需求对电芯堆叠模块内的电芯固定单元进行调整，应用场景更加灵活。

附图说明

图1为本实用新型的实施例一的电芯固定单元的爆炸图；

图2为本实用新型的实施例一的电芯固定单元的支架的结构示意图；

图3为本实用新型的实施例一的电芯固定单元的支架另一视角的结构示意图；

图4为图2的A局部放大图；

图5为本实用新型的实施例一的电芯固定单元的电芯示意图；

图6为本实用新型的实施例二的电芯堆叠模块的连接示意图；

图7为本实用新型的实施例二的电芯堆叠模块的爆炸图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本实用新型技术方案，现结合说明书附图对本实用新型技术方案做进一步的说明。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

参阅图1，本实施例公开了一种电芯固定单元，包括U壳11、电芯12、支架13、弹性泡棉14和桨式汇流排15。其中，支架13为塑料支架，塑料材质的支架13具有原材料获取简单，容易制作，且质量较轻等优点。

多个电芯12在其厚度方向上组装后安装在U壳11内，U壳11为截面呈 U型的壳体，相邻两个电芯12之间设置有弹性泡棉14，弹性泡棉14的厚度范围为0.5mm～2mm，可根据不同电芯12膨胀空间需求灵活调整，通过弹性泡棉14的灵活布置，电芯12与U壳11之间没有热阻隔，保证温感采集的温度更接近与电芯12的真实温度，与将温感置于汇流排上相比，采集的温度更加准确，避免因为汇流排温度过高导致的BMS误判和提前的热失控预警和不必要的防护造成的资源浪费。

参阅图1至图3，U壳11两端均设置有对称的塑料支架，塑料支架远离 U壳11的一侧设置有桨式汇流排15。其中，桨式汇流排15可以为铝排或铜排。

塑料支架的边缘设置有塑料凸起131，U壳11上设计有与塑料凸起131 相配合的圆孔111，两者之间通过热铆固定，因此塑料支架能够有效固定在U 壳11两端。采用塑料凸起131与圆孔111热铆固定的方式进行设计，尽可能减少使用紧固件，降低系统失效风险点。

塑料支架远离U壳11的一侧设计有限位槽132，桨式汇流排15安装在限位槽132内，限位槽132为桨式汇流排15提供限位。

塑料支架的侧面设计有多个通孔133，通孔133经过限位槽132的底部。 U壳11内的多个电芯12与多个通孔133一一对应设置，电芯12的极耳121 通过对应的通孔133后与桨式汇流排15进行焊接，U壳11两端的桨式汇流排15作为电芯固定单元1的正负极引出体。

同时塑料支架的顶部位于U壳11的一侧设置有限位凸出134，为塑料支架安装提供限位，同时对U壳11内的电芯12进行防护。

塑料支架安装桨式汇流排15的一侧设计有卡槽135，用于和集成盖板上的卡扣进行配合配合，为后续的安装做准备。

进一步地，U壳11的成型方式可以采用常规的型材折弯机加工成型。

参阅图5，本实施例的电芯固定单元1的电芯12采用本行业常见的软包电芯12。电芯12包括主体122和极耳121，电芯12沿着厚度方向成组。

在本实施例的具体实现过程中，电芯固定单元1通过将多个电芯12安装在U壳11中，同时两侧通过塑料支架进行固定和限位，塑料支架的上端设置的限位凸出134对电芯12上端进行限位，电芯12的极耳121通过塑料支架的通孔133伸出与安装在塑料支架上的桨式汇流排15连接，两端的桨式汇流排15作为电芯固定单元1的正负极引出体。最终，本实施例的电芯固定单元 1成为一个带有正负极的独立单元，对工艺友好，方便系统成组，提高系统成组效率。

实施例二

参阅图6和图7，本实施例公开了一种包括实施例一的电芯固定单元的电芯12堆叠模块，包括电芯固定单元1、绝缘防护盖2、集成盖板组件3、条状泡棉4、环氧板5和胶板6。

电芯12堆叠模块包括多个电芯固定单元1，多个电芯固定单元1在其厚度方向上进行排列组装。相邻两个电芯固定单元1之间设计有条状泡棉4和环氧板5，条状泡棉4和环氧板5均两面备胶，与电芯固定单元1大面粘接配合，条状泡棉4一方面为电芯12膨胀提供足够膨胀空间，并可根据电芯12 体系不同而进行调整，满足不同种类电芯12从BOL(BeginningOf Life电池寿命初期)至EOL(End Of Life电池寿命结束)整个生命周期的膨胀需求，有效改善电芯12因为膨胀力激增引发的容量快速衰减，为电芯12更长的循环寿命提供助力。另一方面条状设计降低材料用量，降低成本和重量。

电芯堆叠模块中的电芯固定单元1之间通过条状泡棉4、环氧板5或云母片进行粘接，后通过夹持工装提供足够预紧力后置入系统内进行安装。与模组相比，避免了端板、侧板及底板的使用，提高了体积成组效率。同时，较紧凑的结构也提高了对电池系统的空间利用率，减小系统体积，提高系统的适配性。

绝缘防护盖2和集成盖板组件3之间固定连接，集成盖板组件3远离绝缘防护盖2的一侧与多个组装的电芯固定单元1的一侧固定连接。

胶板6安装在多个组装的电芯固定单元1的上下两端，用于与电池系统内的液冷板和箱体进行固定。

根据系统的能量和空间布局，选用合适数量的电芯堆叠模块，确定电芯堆叠模块的合适尺寸，通过在实施方式中介绍的配合方式完成电池系统的组装。经过此工序，实现结构性能完整，电气性能完成的无模组电池系统。

本实施例的电芯堆叠模块是电芯固定单元1的厚度方向进行累加堆叠， U壳单元中仅电芯12大面与电芯12大面之间设计有泡棉，电芯12大面与U 壳11接触面未设计泡棉，保证U壳11外表面温度与电芯12大面温度尽可能一致，避免因为热阻隔影响温度采样精度。此外，电芯固定单元1累加堆叠的具体数量依据系统空间排布而确定，电芯堆叠模块的数量依据系统能量而确定。方便根据实际需求对电芯堆叠模块内的电芯固定单元1进行调整，应用场景更加灵活。

电芯堆叠模块可按照不同的需求进行柔性调整，其尺寸和能量也会发生相应的变动。最小的电芯堆叠模块可仅包含一个电芯12，电芯堆叠模块长度不小于100mm，宽度不小于30mm。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述实施例仅表示实用新型的实施方式，本实用新型的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型保护范围。

Claims (10)

1.一种电芯固定单元，其特征在于：包括U壳(11)、电芯(12)、支架(13)和桨式汇流排(15)；

所述电芯(12)设置至少一个，所述电芯(12)沿其厚度方向上组装后安装在U壳(11)内；

所述支架(13)固定安装在U壳(11)的两端；所述支架(13)侧壁上设置至少一个通孔(133)，所述通孔(133)与电芯(12)一一对应；

所述支架(13)远离U壳(11)的侧壁设置有桨式汇流排(15)；所述电芯(12)的极耳(121)穿过通孔(133)与桨式汇流排(15)固定连接。

2.根据权利要求1所述的电芯固定单元，其特征在于：还包括弹性泡棉(14)；所述弹性泡棉(14)安装在相邻两个电芯(12)之间。

3.根据权利要求2所述的电芯固定单元，其特征在于：所述弹性泡棉(14)的厚度为0.5mm～2mm。

4.根据权利要求1所述的电芯固定单元，其特征在于：所述支架(13)上设置有凸起(131)，所述U壳(11)上开设有与凸起(131)一一对应的圆孔(111)，支架(13)与U壳(11)之间通过凸起(131)与圆孔(111)热铆固定。

5.根据权利要求1所述的电芯固定单元，其特征在于：所述支架(13)远离U壳(11)的一侧开设有限位槽(132)，桨式汇流排(15)固定安装在限位槽(132)内。

6.根据权利要求1所述的电芯固定单元，其特征在于：所述支架(13)的顶部位于U壳(11)的一侧设置有限位凸出(134)。

7.根据权利要求1所述的电芯固定单元，其特征在于：所述U壳(11)采用型材折弯机加工成型。

8.一种包括权利要求1至7任一项所述的电芯固定单元的电芯堆叠模块，其特征在于：包括电芯固定单元(1)、绝缘防护盖(2)、集成盖板组件(3)；

多个所述电芯固定单元(1)沿其厚度方向排列安装；

所述绝缘防护盖(2)和集成盖板组件(3)之间固定连接，集成盖板组件(3)远离绝缘防护盖(2)的一侧与多个组装的电芯固定单元(1)的一侧固定连接。

9.根据权利要求8所述的电芯堆叠模块，其特征在于：还包括条状泡棉(4)和环氧板(5)，所述条状泡棉(4)和环氧板(5)设置在相邻两个电芯固定单元(1)之间。

10.根据权利要求8所述的电芯堆叠模块，其特征在于：还包括胶板(6)，所述胶板(6)安装在多个组装的电芯固定单元(1)的上下两端。

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