CN218632532U - 一种电池连接器和具有其的电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池连接器和具有其的电池模组，其特征在于，所述电池连接器包括连接件和弹性件，所述连接件用于使相邻电芯之间实现电连接，所述弹性件与连接件相连并提供弹力；所述连接件上设置有凹槽，用于容纳电芯的极柱；当电芯的极柱与所述连接件抵接时，所述弹性件被压缩。根据所述弹性结构的电池连接器，提高了电芯安装的效率及电芯连接时的可靠性与稳定性，方便电芯的故障维护和更换，大幅降低了材料设备成本。

Description

一种电池连接器和具有其的电池模组

技术领域

本实用新型涉及储能电池技术领域，具体地，涉及一种电池连接器和具有其的电池模组。

背景技术

储能电池会根据需求将多个单体电芯串并联组合，电池电芯组装连接是电池制造核心工艺。目前电芯间连接主要通过超声波、激光焊接连接片与电芯极柱进行连接或使用弹性件的弹力将连接片与电芯极柱夹紧，完成机械连接与电连接。现有一种带有安全防护结构的电池连接器，包括:电池盒，电池盒的内部活动插接有电池，电池盒的一端开设有凹槽，凹槽的内部设置有电池连接片，电池连接片的一侧固定连接有衔接块，衔接块顶端设置有导向块，衔接块的一侧连接有导线，电池盒的底部均匀安装有吸盘。

但是，这样会导致连接效率低，需要导气管外部气压动力，通过吸盘对电池进行吸附固定，人工调节螺纹杆实现电池连接。另外该结构只能适用于单个电池连接，无法做到批量电池模组串并联组装。且此种设计造成成本较高。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种电池连接器的新技术方案。

根据本申请的第一方面，本实用新型实施例提供了一种电池连接器，包括连接件和弹性件，所述连接件用于使相邻电芯之间实现电连接，所述弹性件与连接件相连并提供弹力；

所述连接件上设置有凹槽，用于容纳电芯的极柱；

当电芯的极柱与所述连接件抵接时，所述弹性件被压缩。

可选地，还包括固定板和弹性垫片，所述连接件、固定板、弹性垫片和弹性件依次连接；

可选地，所述弹性垫片为不锈钢弹片，其中部与两边分别折弯形成平面，两边的折弯平面与固定板的后表面焊接固定。

可选地，还包括固定螺栓；

所述连接件、固定板、弹性垫片上对应位置分别设有通孔，固定螺栓贯穿所述通孔并实现连接件、固定板、弹性垫片的固定。

可选地，所述固定螺栓包括螺帽和螺杆，所述螺帽装配后位于连接件的前端，螺杆穿过所述通孔并用于与外部连接，所述弹性件套设在所述螺杆上与螺帽相反的一端。

可选地，所述固定螺栓包括第一固定螺栓和第二固定螺栓，第一固定螺栓在重力方向上位于第二固定螺栓的上方；

所述固定板包括第一通孔和第二通孔，弹性垫片包括第三通孔和第四通孔，连接件包括第五通孔和第六通孔；在前后方向上，第一通孔、第三通孔以及第五通孔位于同一轴线上且被第一固定螺栓贯穿并固定，第二通孔、第四通孔以及第六通孔位于同一轴线上且被第二固定螺栓贯穿并固定。

可选地，所述连接件包括连接片和连接底座，所述连接片用于连接电芯的极柱完成电连接，所述连接底座的中部设置有所述凹槽，所述连接片嵌入所述凹槽并与凹槽的壁面抵接。

可选地，还包括紧固螺栓，所述连接件与连接底座在重力方向上对应设置有贯穿通孔，连接片和连接底座通过贯穿所述贯穿通孔的紧固螺栓固定。

根据本申请的第二方面，本实用新型实施例提供了一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括第一方面中任一项所述的电池连接器、电芯和电池托盘，所述电池连接器的固定螺栓螺杆与电池托盘的螺栓孔配合并螺纹连接；

所述电芯的极柱插入到电池连接器中并形成电连接。

可选地，还包括电芯固定件，所述电芯固定件设置在电芯上方并固定电芯。

通过设置这种弹性结构的电池连接器，直接将电芯依次插入电池连接器对应位置，即可完成机械连接和电连接，连接简单、效率高。利用弹性件弹力及带凹槽的连接件使连接片将电芯极柱顶住并容纳，提高了电芯连接时的可靠性与稳定性。在安装和拆卸电芯时，不会造成电芯的破坏，方便故障维护和更换，电芯极柱的连接组装不需要传统焊接，材料、设备成本大幅降低。

通过以下参照附图对本说明书的示例性实施例的详细描述，本说明书的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本说明书的实施例，并且连同其说明一起用于解释本说明书的原理。

图1是本实用新型实施例中的电池连接器的示意图；

图2是本实用新型实施例中的电池连接器的分解示意图；

图3是本实用新型实施例中的连接件的示意图；

图4是本实用新型实施例中的连接件的分解示意图；

图5是本实用新型实施例中的电芯固定件和弹性垫片焊接固定的示意图；

图6是本实用新型实施例中的电池模组的分解示意图；

图7是本实用新型实施例中的电池模组的示意图。

附图标记说明：

1、连接件；2、弹性件；3、固定板；4、弹性垫片；5、固定螺栓；6、连接片；7、连接底座；31、第一通孔；32、第二通孔；41、第三通孔；42、第四通孔；50、紧固螺栓；51、第一固定螺栓；52、第二固定螺栓；60、通孔；61、电连接部；62、固定部；70、螺栓盲孔；71、第五通孔；72、第六通孔；73、凹槽；100、电池连接器；110、电池托盘；111、螺栓孔；电芯、120；极柱、121；130、电芯固定件。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

根据本实用新型的一个实施例，提供了一种电池连接器。如图1所示，图1为本申请实施例电池连接器100的示意图。所述电池连接器100包括连接件1和弹性件2。所述连接件1用于与电芯发生连接，使相邻电芯之间实现电连接，弹性件2设置在连接件1的后方，所述连接件1与弹性件 2之间还设置有固定板3与弹性垫片4。本实施例中，连接件1、固定板3、弹性垫片4和弹性件2通过固定螺栓5依次排列连接。优选地，本实施例中固定板3为钣金件，在与连接件1发生连接后可以增强整个电池连接器 100的强度，防止其受到冲击后发生损坏。本实施例中，弹性垫片4与所述固定板3焊接在一起，可选地，弹性垫片4和固定板3也可通过粘贴、卡合等其它形式进行固定，在此不作赘述。本实例中，弹性件2为弹簧，利用弹簧的弹力抵接电芯极柱，在安装时将电芯刀型极柱插入到连接件1，弹性件2会因为电池本身长度限位，在装入电池后电芯的极柱与所述连接件抵接，所述弹簧被压缩，给以电池电芯极柱横向的存储弹簧弹力F；为了使电池受到的弹力更加平衡均匀，利用弹性垫片4辅助弹性件2(弹簧) 来传递弹力F。参考图2，图2为申请实施例电池连接器100的分解示意图。弹性垫片4为V形不锈钢弹片，V形不锈钢弹片的中部折弯成平面，V形不锈钢弹片的两边也折弯延伸出平面。弹垫片4对弹性件2起到表面承载作用，而在另一个电芯极柱方向，弹性垫片4的V形两边上具有大的拉伸刚度以及弯曲刚度，不锈钢弹片在受载时能产生较大的弹性变形，把动能转化为弹性势能,同时起到平衡弹簧弹力F的作用。

具体地，关于本申请实施例电池连接器100的组成，如图2-5所示，所述连接件1由连接片6和连接底座7组成，所述连接片6用于连接电芯的极柱完成电连接，其材料为导电材料，本实施例中，所述连接片6为铜片，可选地，其它能够实现导电的材料也可，如铝材等，在此不做赘述。所述连接底座7的中部设置有一“凹型”凹槽73，所述连接片6具有与所述凹槽73匹配的形状并嵌入所述凹槽并与凹槽的壁面抵接。所述连接片6 包括与所述电芯刀型极柱电连接的电连接部61以及用于固定在所述连接底座7内凹槽73的固定部62，所述固定部62为平板形状，正好嵌入至连接底座7的凹槽73中。可选择地，连接底座7的凹槽73底面平面可更改成圆柱形内凹曲面，这样该电池连接器100即可适用于圆柱形极柱的电芯。根据电芯极柱类型，更改连接件1的结构，大大提高了该电池连接器100 的适用性。

如图3和4所示，所述连接底座7的上表面开设有螺栓盲孔70，所述凹槽73中对应所述螺栓盲孔70的位置对应开设有螺孔，所述连接片6的固定部62上同样开设有一对应通孔60。当连接片6安装至连接底座7的预设位置时，在重力方向上，所述螺栓盲孔70、螺孔、通孔60的圆心位于同一轴线上。连接片6和连接底座7通过紧固螺栓50固定在一起，在安装所述紧固螺栓50时，紧固螺栓50穿过螺栓盲孔70至连接底座7内凹槽 73处，并贯穿通孔60与凹槽73上的螺孔紧固连接。

根据本实用新型的一些实施例，关于所述固定板3和弹性垫片4的固定方式，如图5所示，固定板3的后表面与弹性垫片4的V形折弯平面焊接在一起。所述固定板3的竖直面板上开设有通孔，本实施例中，所述固定板3的上方开设有一个第一通孔31，下方并排开设有两个第二通孔32，所述弹性垫片4上对应固定板3的上方同样设有一个第三通孔41，下方设有两个第四通孔42。在前后方向上，所述第一通孔31和第三通孔41贯通，第二通孔32和第四通孔42贯通。可选地，固定板3和弹性垫片4的通孔设置形式或排布方式可以根据实际需要进行选择，在此不做赘述。

根据本实用新型的一些实施例，关于连接件1、弹性件2、固定板3 和弹性垫片4的固定方式，如图2-5所示，所述连接件1从前至后同样设置有贯通通孔，其中包括位于上方的一个第五通孔71和位于下方的两个第六通孔72。本实施例中，在前后方向上，第一通孔31、第三通孔41以及第五通孔71位于同一轴线上，在安装至预设位置后，被第一固定螺栓51 贯穿并固定；第二通孔32、第四通孔42以及第六通孔72位于同一轴线上，在安装至预设位置后，被两个第二固定螺栓52贯穿并固定。所述第一固定螺栓51与第二固定螺栓52均包括螺帽和螺杆，所述螺帽装配后位于连接件1的前端，螺杆穿过上述通孔并用于与外部连接，在所述电池连接器100 的尾部，弹性件2套设在所述第一固定螺栓51和第二固定螺栓52的螺杆上与螺帽相反的一端。

根据本实用新型的一些实施例，关于电池连接器100和电池托盘110 的连接方式，如图6所示，为电池模组的分解示意图。多个电池连接器100 在电池托盘110内排成一列，通过固定螺栓(第一固定螺栓51、第二固定螺栓52)尾端的突出部分与电池托盘110的上的螺栓孔111配合完成固定。根据电池模组需要串联的电芯数量，选择不同数量的电池连接器100。在安装电芯120时，调整好极柱121的位置，将极柱121插入到下方电池托盘110的电池连接器100中，然后将电芯固定件130装入至电芯120上方，使电芯120不会振动移位；

如图7所示，为电池模组的示意图。此时电芯120安装在电池托盘110 中，依次插入至相应位置。电芯120的刀型极柱121卡接在连接件1中，因为电池本身长度限位，在装入电芯120后给以电芯极柱横向的弹性件2 加弹性垫片4的弹力；拆卸时，直接将电芯刀型极柱121拔出即可；本方案可在不影响性能的情况下，进行多次拆装。此种结构，无需焊接，无需使用额外的工装设备进行操作，维护时拆卸电芯也方便。

根据本实用新型的一些实施例，关于各种电池规格选型适用的弹簧 (弹性件2)型号和连接片6的面积规格。以工作电流为200A，连接片6 过电流热损耗以接触很好时忽略不计的0.05W，电芯电压3.3V为例进行计算。

根据W＝I²*Rj，式中W:热损耗功率(单位W)；I：工作电流(单位 A)；Rj：接触电阻(单位Ω)；可计算Rj＝W/I²＝0.00000125Ω。接触电阻用经验公式计算，即Rj＝K/F*m,式中Rj：接触电阻(Ω)；F：接触压力(N)；m: 接触形式常数，面接触m＝1；K:接触材料常数:铜-铜为(0.08～0.14)*10^-3，以最大0.14计算可得接触压力F＝K/Rj*m＝0.14*10^-3/0.00000125＝112N,即在弹簧接触压力F＝112N，使电芯极耳与铜连接片接触连接，满足工作电流200A，热损耗接触很好时忽略不计的0.05W。

弹簧弹力计算公式：F＝KX，其中：K是弹性系数，X是变形量。弹性系数K，当弹簧被压缩时，每增加1mm距离，增加的负荷(kgf/mm)；弹性系数K计算公式：

K＝(G*d⁴)/(8*D³*n)

其中：G＝线材的钢性模数：琴钢丝＝8000；不锈钢丝＝7300；d＝弹簧丝线径；D＝中直径＝外径-丝线径；N＝弹簧线圈有效圈数＝总圈数-2

计算范例：弹簧丝线径＝1.6mm，外径＝16mm，弹簧总长＝40mm,弹簧总圈数＝9，钢丝材质＝琴钢丝。

得出K＝(G*d⁴)/(8*D³*n)＝(8000*1.6⁴)/(8*14³*7)＝0.3412kg/mm

因1kg＝9.8N，单位换算K＝3.0615N/mm，同时上述F总＝112N，这里有3PCS弹簧应除以3，即单个弹簧力F＝37.4N，根据F＝KX，得 X＝F/K＝37.4/3.3516＝11.2mm,即当弹簧变形量X＝11.2mm,可产生112N的弹簧力F总，使电芯极耳与铜连接片接触连接，满足工作电流200A，热损耗接触很好时忽略不计0.05W。

同时，从连接片材料，根据电流密度计算公式：Jcu＝I/A,式中Jcu:电流密度(单位A/mm)；I：工作电流(A)；A：接触面积(mm),则A＝I/Jcu, 这里以I＝200A过电流计算，铜电流密度标准Jcu＝0.31,则可计算出接触面积：A＝645mm²，即电池极耳与连接片接触面积约26mm*25mm可满足200A 工作电流。

综上，可根据各种电池规格选型适用弹簧型号和连接片面积规格。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨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权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电池连接器，其特征在于，包括连接件和弹性件，所述连接件用于使相邻电芯之间实现电连接，所述弹性件与连接件相连并提供弹力；

所述连接件上设置有凹槽，用于容纳电芯的极柱；

当电芯的极柱与所述连接件抵接时，所述弹性件被压缩。

2.根据权利要求1所述的电池连接器，其特征在于，还包括固定板和弹性垫片，所述连接件、固定板、弹性垫片和弹性件依次连接。

3.根据权利要求2所述的电池连接器，其特征在于，所述弹性垫片为不锈钢弹片，其中部与两边分别折弯形成平面，两边的折弯平面与固定板的后表面焊接固定。

4.根据权利要求2所述的电池连接器，其特征在于，还包括固定螺栓；

所述连接件、固定板、弹性垫片上对应位置分别设有通孔，固定螺栓贯穿所述通孔并实现连接件、固定板、弹性垫片的固定。

5.根据权利要求4所述的电池连接器，其特征在于，所述固定螺栓包括螺帽和螺杆，所述螺帽装配后位于连接件的前端，螺杆穿过所述通孔并用于与外部连接，所述弹性件套设在所述螺杆上与螺帽相反的一端。

6.根据权利要求5所述的电池连接器，其特征在于，所述固定螺栓包括第一固定螺栓和第二固定螺栓，第一固定螺栓在重力方向上位于第二固定螺栓的上方；

所述固定板包括第一通孔和第二通孔，弹性垫片包括第三通孔和第四通孔，连接件包括第五通孔和第六通孔；在前后方向上，第一通孔、第三通孔以及第五通孔位于同一轴线上且被第一固定螺栓贯穿并固定，第二通孔、第四通孔以及第六通孔位于同一轴线上且被第二固定螺栓贯穿并固定。

7.根据权利要求1所述的电池连接器，其特征在于，所述连接件包括连接片和连接底座，所述连接片用于连接电芯的极柱完成电连接，所述连接底座的中部设置有所述凹槽，所述连接片嵌入所述凹槽并与凹槽的壁面抵接。

8.根据权利要求7所述的电池连接器，其特征在于，还包括紧固螺栓，所述连接件与连接底座在重力方向上对应设置有贯穿通孔，连接片和连接底座通过贯穿所述贯穿通孔的紧固螺栓固定。

9.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括权利要求1-8任一项所述的电池连接器、电芯和电池托盘，所述电池连接器的固定螺栓螺杆与电池托盘的螺栓孔配合并螺纹连接；

所述电芯的极柱插入到电池连接器中并形成电连接。

10.根据权利要求9所述的电池模组，其特征在于，还包括电芯固定件，所述电芯固定件设置在电芯上方并固定电芯。

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