CN218677374U - 一种可更换电芯的电池pack结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可更换电芯的电池PACK结构，包括一级PACK电池组，用与固定安装圆柱电芯；二级PACK电池组，用于连接一级PACK电池组，并电池组回路连接提供结构支持；三级PACK电池组，用于依据实际需求整合二级PACK电池组，本实用新型采用多级PACK电池组集成方式，以多孔圆柱形电芯支架作为基础组件装配圆柱电芯，通过自攻螺丝及铝合金支架即可完成集成连接，这使得模具的开发与设计难度大大降低，模具制作时间也相应缩短，模具成本相应降低，注塑成品合格率大幅提高，电池组装难度降低，可靠性提高，整体结构灵活性增大，可扩展性增强，如果有单个电芯损坏，也可轻易拆解，再更换新电芯组成新的模组。大大降低了以往不能拆解整体报废的成本问题。

Description

一种可更换电芯的电池PACK结构

技术领域

本实用新型涉及技术领域，具体涉及一种可更换电芯的电池PACK结构。

背景技术

圆柱形电芯是目前新能源锂电池行业内最常用的电芯，按照材料体系的不同，分为磷酸铁锂圆柱形电芯，三元锂圆柱电芯及其它圆柱电芯。按照外形尺寸的不同，分为18650，21700，26650等。最常用的为18650和21700两种型号的圆柱电芯。

从电池PACK的角度来看，圆柱形电芯的PACK设计十分传统：首先根据电池电压和电池总容量要求，规划好整个PACK所需要的圆柱形电芯的数量，再计算好串并联的方式，其次根据电池包内部空间的大小，调整电芯的排列方式，最后根据上面的信息，综合考虑设计一种塑料材质的电芯支架，这种支架上面开有大量的圆孔，与规划好的电芯排布方式和数量相对应。然后用两个电芯支架，同时去装配已规划好数量的圆柱型电芯，使电芯和两个支架组合成一个整体。

圆柱电芯的PACK方案一直沿用上述的设计方法，行业内各个企业的配套工艺也十分成熟。不过此种设计方案，对电芯支架提出了比较严格的要求：所有电芯安装孔的尺寸要比电芯外径尺寸大0.05mm。如果公差太大，电芯装配进去会很松垮，电池在震动过程中，会导致镍片断裂；如果公差太小，电芯装配时会很紧，甚至装不进去，装配效率低下，或无法成组装配。

综上所述，目前的结构普遍存在以下缺陷：

1、电径外径尺寸存在偏差，电芯支架上的众多圆孔，中间部位的圆孔与边缘的圆孔尺寸存在偏差。造成的后果是电芯支架无法紧固每一个电芯，为了照顾所有的电芯均能装入支架上的圆孔，一般以最大的电芯外径来制造电芯支架孔径 (以18650电芯为例，外径尺寸为18.3±0.1mm，通常支架上的孔径设计为18.4mm，再加大0.05mm以保证配合紧固，所以最终加工孔径为18.45mm)。对于18.3+0.1mm 的电芯，可能刚好被紧固的装配，但其它尺寸偏小的电芯(如18.3-0.1mm)，在被装进电芯支架的孔(18.45mm)，单边间隙有0.1mm之多，没有紧固配合，这些电芯一直处于松垮的状态。这对整个电池来说，这是一个大隐患：电池在运行过程中持续震动，极有可能最终把处于松垮状态的电芯正负极镍片震动断裂，引起电池故障；

2、以行业内现有的镍片加电阻焊的工艺，模组完成装配后，整个电池焊为一个整体，除非暴力破坏一般不能完好的拆解，如果发生其中一个或几个电芯损坏，则无法更换电芯，导致后期维护或更换成本极高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可更换电芯的电池 PACK结构。

本实用新型的技术方案如下：

一种可更换电芯的电池PACK结构，包括：

一级PACK电池组，作为整体PACK结构的基础构成组件，用与固定安装圆柱电芯；

二级PACK电池组，作为数个所述一级PACK电池组的集成，用于连接所述一级PACK电池组，并电池组回路连接提供结构支持；

三级PACK电池组，作为数个所述二级PACK电池组的集成，用于依据实际需求整合所述二级PACK电池组。

在本实用新型中，所述一级PACK电池组包括一多孔圆柱形电芯支架，所述多孔圆柱形电芯支架内设有数个圆柱电芯装配槽，所述圆柱电芯装配槽两侧设有数个轧带安装位，且所述多孔圆柱形电芯支架两侧还设有数个连接孔。

进一步的，所述圆柱电芯装配槽内固定安装有圆柱电芯，所述圆柱电芯的外圆柱面作为装配面与所述圆柱电芯装配槽的内圆柱面相配合，且所述圆柱电芯的两个端面作为限位面与所述圆柱电芯装配槽的两端相配合。

更进一步的，所述圆柱电芯还通过数个与所述轧带安装位相配合的尼龙扎带固定于所述圆柱电芯装配槽内。

进一步的，所述二级PACK电池组由一组所述一级PACK电池组构成，所述一级PACK电池组相对设置，并通过数个与所述连接孔相配合自攻螺丝锁紧连接。

更进一步的，所述自攻螺丝同时将数个汇流排固定与所述多孔圆柱形电芯支架上，且所述汇流排上还设有数组焊接点。

进一步的，所述多孔圆柱形电芯支架两端均设有一连接块，所述连接块上开设有数个装配孔。

进一步的，所述三级PACK电池组由数个所述二级PACK电池组构成，所述二级PACK电池组间通过一铝合金支架连接，所述铝合金支架两端设有数个安装孔。

更进一步的，所述装配孔的数量及位置均与所述安装孔相对应，并通过数个自攻螺丝配合所述装配孔以及安装孔，据以固定连接所述二级PACK电池组与所述铝合金支架。

相较于现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型采用多级PACK电池组集成方式，以多孔圆柱形电芯支架作为基础组件装配圆柱电芯，通过自攻螺丝及铝合金支架即可完成集成连接，这使得模具的开发与设计难度大大降低，模具制作时间也相应缩短，模具成本相应降低，注塑成品合格率大幅提高，且电池组装难度降低，可靠性提高，整体结构灵活性增大，可扩展性增强，而在电池PACK结构组成之后，如果有单个电芯损坏，也可轻易拆解，再更换新电芯组成新的模组。大大降低了以往不能拆解，而整体报废的成本问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为所述一级PACK电池组整体结构图；

图2为所述所述一级PACK电池组的装配结构图；

图3为所述二级PACK电池组的整体结构图；

图4为所述三级PACK电池组的整体结构图；

图5为所述三级PACK电池组的的装配结构图；

图6为所述圆柱电芯更换前的焊接状态图；

图7为所述圆柱电芯更换后的焊接状态图。

附图标记说明如下：

1、一级PACK电池组；11、多孔圆柱形电芯支架；12、圆柱电芯装配槽；13、轧带安装位；14、连接孔；15、圆柱电芯；16、尼龙扎带；17、连接块；18、装配孔；2、二级PACK电池组；21、汇流排；3、三级PACK电池组；31、铝合金支架；32、安装孔；33、铝丝。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、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组件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。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例

请参阅图1至图7，本实施例提供的一种可更换电芯的电池PACK结构，包括：

一级PACK电池组1，作为整体PACK结构的基础构成组件，用与固定安装圆柱电芯；

二级PACK电池组2，作为数个一级PACK电池组1的集成，用于连接一级PACK 电池组1，并电池组回路连接提供结构支持；

三级PACK电池组3，作为数个二级PACK电池组2的集成，用于依据实际需求整合二级PACK电池组2。

在本实施例中，一级PACK电池组1包括一多孔圆柱形电芯支架11，多孔圆柱形电芯支架11内设有数个圆柱电芯装配槽12，圆柱电芯装配槽12两侧设有数个轧带安装位13，且多孔圆柱形电芯支架11两侧还设有数个连接孔14。

进一步的，圆柱电芯装配槽12内固定安装有圆柱电芯15，圆柱电芯15的外圆柱面作为装配面与圆柱电芯装配槽12的内圆柱面相配合，且圆柱电芯15的两个端面作为限位面与圆柱电芯装配槽12的两端相配合。

更进一步的，圆柱电芯15还通过数个与轧带安装位14相配合的尼龙扎带16 固定于圆柱电芯装配槽12内。

进一步的，二级PACK电池组2由一组一级PACK电池组1构成，一级PACK 电池组1相对设置，并通过数个与连接孔14相配合自攻螺丝锁紧连接。

更进一步的，自攻螺丝同时将数个汇流排21固定与多孔圆柱形电芯支架11 上，且汇流排21上还设有数组焊接点。

进一步的，多孔圆柱形电芯支架11两端均设有一连接块17，连接块17上开设有数个装配孔18。

进一步的，三级PACK电池组3由数个二级PACK电池组2构成，二级PACK 电池组2间通过一铝合金支架31连接，铝合金支架31两端设有数个安装孔32。

更进一步的，装配孔18的数量及位置均与安装孔31相对应，并通过数个自攻螺丝配合装配孔18以及安装孔31，据以固定连接二级PACK电池组2与铝合金支架31。

工作原理：

根据需要装配的圆柱电芯15尺寸选择合适大小的多孔圆柱形电芯支架11，以圆柱电芯15的外圆柱面作为单个圆柱电芯的装配面，以圆柱电芯15的两个端面作为单个圆柱电芯的限位面，将圆柱电芯15安装于多孔圆柱形电芯支架11的圆柱电芯装配槽12内，并通过尼龙扎带16配合轧带安装位13将圆柱电芯固定，完成一级PACK电池组1装配；

将装配完成的一级PACK电池组1两两相对设置，使多孔圆柱形电芯支架11 上的连接孔14相对应，同时在多孔圆柱形电芯支架11外侧两端设置汇流排21，并使汇流排21上的孔位对齐连接孔14，随后将数个自攻螺丝穿过汇流排21的孔位以及两个多孔圆柱形电芯支架11的连接孔14，从而固定连接两个一级PACK 电池组1以及多组汇流排21，完成二级PACK电池组2装配；

在数个装配完成的二级PACK电池组2间设置铝合金支架31，并使铝合金支架31上的安装孔32与多孔圆柱形电芯支架11两端连接块17上的装配孔18相对应，将数个自攻螺丝穿过安装孔32以及装配孔18，完成多个二级PACK电池组 2间的连接，在此步骤中，二级PACK电池组2的数量由设计图纸或实际需求决定；

完成二级PACK电池组2的连接后，采用铝丝焊的焊接工艺，通过铝丝33将圆柱电芯15的正负极与汇流排21其中一组焊点连接，在此步骤中，圆柱电芯15 的正负极与汇流排21间的焊接模式由设计图纸或实际需求决定，至此，三级PACK 电池组3装配完成；

在三级PACK电池组3后续的使用过程中，如果出现单个圆柱电芯15损坏的情况，即可通过上述装配方式反向拆卸损坏的单个圆柱电芯15，其中需要注意的是，断开通过铝丝33连接的汇流排21与损坏的单个圆柱电芯15时，需要对汇流排21上的焊点进行打磨处理，消除残留锐角；

在更换好圆柱电芯15后，重新按上述装配方式装配好三级PACK电池组3，并通过铝丝焊工艺焊接连接更换后的单个圆柱电芯15的正负极与汇流排21，其中需要注意的是，汇流排21上的焊点需更换为未经过实用的一组焊点，以保证焊接效果，至此，可更换电芯的电池PACK结构的装配及维护完成。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种可更换电芯的电池PACK结构，其特征在于，包括：

一级PACK电池组，作为整体PACK结构的基础构成组件，用与固定安装圆柱电芯；

二级PACK电池组，作为数个所述一级PACK电池组的集成，用于连接所述一级PACK电池组，并电池组回路连接提供结构支持；

三级PACK电池组，作为数个所述二级PACK电池组的集成，用于依据实际需求整合所述二级PACK电池组。

2.根据权利要求1所述的一种可更换电芯的电池PACK结构，其特征在于，所述一级PACK电池组包括一多孔圆柱形电芯支架，所述多孔圆柱形电芯支架内设有数个圆柱电芯装配槽，所述圆柱电芯装配槽两侧设有数个轧带安装位，且所述多孔圆柱形电芯支架两侧还设有数个连接孔。

3.根据权利要求2所述的一种可更换电芯的电池PACK结构，其特征在于，所述圆柱电芯装配槽内固定安装有圆柱电芯，所述圆柱电芯的外圆柱面作为装配面与所述圆柱电芯装配槽的内圆柱面相配合，且所述圆柱电芯的两个端面作为限位面与所述圆柱电芯装配槽的两端相配合。

4.根据权利要求3所述的一种可更换电芯的电池PACK结构，其特征在于，所述圆柱电芯还通过数个与所述轧带安装位相配合的尼龙扎带固定于所述圆柱电芯装配槽内。

5.根据权利要求2所述的一种可更换电芯的电池PACK结构，其特征在于，所述二级PACK电池组由一组所述一级PACK电池组构成，所述一级PACK电池组相对设置，并通过数个与所述连接孔相配合自攻螺丝锁紧连接。

6.根据权利要求5所述的一种可更换电芯的电池PACK结构，其特征在于，所述自攻螺丝同时将数个汇流排固定与所述多孔圆柱形电芯支架上，且所述汇流排上还设有数组焊接点。

7.根据权利要求2所述的一种可更换电芯的电池PACK结构，其特征在于，所述多孔圆柱形电芯支架两端均设有一连接块，所述连接块上开设有数个装配孔。

8.根据权利要求7所述的一种可更换电芯的电池PACK结构，其特征在于，所述三级PACK电池组由数个所述二级PACK电池组构成，所述二级PACK电池组间通过一铝合金支架连接，所述铝合金支架两端设有数个安装孔。

9.根据权利要求8所述的一种可更换电芯的电池PACK结构，其特征在于，所述装配孔的数量及位置均与所述安装孔相对应，并通过数个自攻螺丝配合所述装配孔以及安装孔，据以固定连接所述二级PACK电池组与所述铝合金支架。

Images