CN219067102U - 一种ctp电池模块成组结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体涉及一种CTP电池模块成组结构，包括电池箱体、电芯单体、第一成组件和第二成组件。所述电芯单体的正负输出极设置于其长度方向的两侧端面上，若干个所述电芯单体堆叠形成电芯模块，所述电芯模块固定安装在所述电池箱体中；所述第一成组件固设于所述电芯模块中相邻两个所述电芯单体之间；所述第二成组件成对相对地设置于所述电芯模块两侧的所述电池箱体的侧壁上。本实用新型通过提出一种正负输出极朝两侧的方形电芯的成组技术，用于提高电池系统的成组效率，同时提出电芯堆叠的挤压装配方式和防护技术，提高电池模块的安全可靠性以及提高成组的生产效率，以解决电池PACK成组效率低及成组后PACK可靠性较差的问题。

Description

一种CTP电池模块成组结构

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种CTP电池模块成组结构。

背景技术

近两年全球新能源汽车领域发展极快，上游电芯、动力电池制造更是成为全球风口行业动力电池包PACK作为动力电池封装的核心工艺，其市场价值也在不断提升。

当前动力电池PACK成组技术比较火热为无模组电池(Cell To Pack CTP)技术，即采用CTP技术，无需采用端板、侧板或绑带等结构，降低成本提升产品性价比，但行业中大多数还是以正负输出极朝上的方形电芯成组为电池PACK，此类方案由于正负输出极朝上的方形电芯厚度较厚导致电芯发热较大，以及成组效率较低。

同时，行业中也有正负输出极朝两侧的方形电芯成组为电池PACK，但在安全性以及电芯堆叠的可靠性以及电芯焊缝区域的控制都较难把控，导致成组后PACK的可靠性较差。

并且，一般的CTP方案有些是把电芯堆叠成模块后，模块无预紧力直接下落到PACK箱体中，由于电芯尺寸的公差影响，从而导致PACK放置模块的区间需要预留更大的空间，同时电芯前期由于无预紧力，导致电芯整体会出现寿命下降以及性能下降的风险。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，故本实用新型提供一种正负输出极朝两侧的方形电芯成组模块的技术方式，用于提高电池系统的成组效率，以及成组模块的安全可靠性，进行精准的尺寸控制。本实用新型的目的在于提供一种CTP电池模块成组结构，通过提出一种正负输出极朝两侧的方形电芯的成组技术，用于提高电池系统的成组效率，同时提出电芯堆叠的挤压装配方式和防护技术，提高电池模块的安全可靠性以及提高成组的生产效率，以解决电池PACK成组效率低及成组后PACK可靠性较差的问题。

本实用新型提供一种CTP电池模块成组结构，包括电池箱体、电芯单体、第一成组件和第二成组件。所述电芯单体的正负输出极设置于其长度方向的两侧端面上，若干个所述电芯单体堆叠形成电芯模块，所述电芯模块固定安装在所述电池箱体中；所述第一成组件固设于所述电芯模块中相邻两个所述电芯单体之间；所述第二成组件成对相对地设置于所述电芯模块两侧的所述电池箱体的侧壁上。其中，所述电芯模块在所述电芯单体堆叠方向上的长度为尺寸A，所述电芯模块沿所述堆叠方向在弹性限度内挤压后的长度为尺寸B，所述电池箱体中成对所述第二成组件之间的距离为尺寸C，且尺寸A大于尺寸C，尺寸B小于尺寸C。

于本实用新型的一实施例中，所述电芯模块中堆叠的若干个所述电芯单体之间的相邻面为所述电芯单体上最大表面积的一面。

于本实用新型的一实施例中，所述第一成组件包括耐磨片和限位片，所述耐磨片设置于所述电芯单体在堆叠时相对的表面，并靠近于所述正负输出极；所述限位片设置于所述耐磨片上远离所述正负输出极的表面。其中，所述限位片两侧和所述耐磨片两侧的四个表面上至少设置有两面背胶，且至少一面背胶设置于所述限位片或所述耐磨片朝向所述电芯单体的表面。

于本实用新型的一实施例中，所述限位片的厚度大于所述耐磨片，且所述限位片的厚度尺寸与若干个所述电芯单体在堆叠状态下的间隙尺寸相等。

于本实用新型的一实施例中，所述正负输出极设置于所述电芯单体两侧端面的盖板上，且所述耐磨片覆盖在所述盖板与所述电芯单体间的焊缝表面。

于本实用新型的一实施例中，所述第二成组件包括缓冲件和片材，所述缓冲件固设于所述电池箱体的侧壁；所述片材固设于所述缓冲件背向所述电池箱体的表面，且所述片材在所述电池箱体中的高度大于所述缓冲件。

于本实用新型的一实施例中，所述片材包括第一面、第二面和第三面，所述第一面平行于所述电池箱体侧壁并贴附于所述缓冲件上；所述第二面位于所述第一面上方并倾斜于所述电池箱体侧壁；所述第三面位于所述第二面上方并贴附于所述电池箱体的顶端面。

于本实用新型的一实施例中，在所述电芯模块的所述电芯单体之间设置有结构胶，所述结构胶沿所述电芯单体的长度方向布置，并在所述电芯单体的高度方向上设置有多条所述结构胶。

于本实用新型的一实施例中，所述电池箱体中设置有横梁，所述横梁将所述电池箱体分隔成多个所述电芯模块的装配空间，且所述横梁与所述电池模块之间设置有中间端板。

于本实用新型的一实施例中，所述中间端板可拆卸安装于所述电芯模块中的若干个所述电芯单体之间。所述中间端板上设置有限位孔，所述中间端板通过所述限位孔卡合至所述电池箱体中。

本实用新型的有益效果：通过基于正负输出极朝两侧的方形电芯配对的成组技术，提高模块的成组效率；并采用挤压式模块入箱技术，确保电芯装配到电池包后具备一定的预紧力采用第一成组件如阶梯型绝缘防护片，既能确保电池间的间隙，又能保护形态正负输出极朝两侧的方形电芯端部的焊缝，提高绝缘防护性；通过模块负压尺寸控制方法，提高模块入箱的装配性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。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者来讲，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。在附图中：

图1为本实用新型电芯单体粘贴第一成组件的结构示意图；

图2为本实用新型尺寸A、尺寸B和尺寸C的关系示意图；

图3为本实用新型CTP电池模块成组结构的立体分解示意图；

图4为本实用新型第一成组件的结构示意图；

图5为本实用新型第二成组件的侧视图；

图6为本实用新型电池箱体部分组装的结构示意图。

图中：1、电池箱体；10、电芯模块；100、电芯单体；101、正负输出极；102、盖板；103、焊缝；2、第一成组件；21、耐磨片；22、限位片；3、第二成组件；31、缓冲件；32、片材；321、第一面；322、第二面；323、第三面；4、结构胶；5、横梁；6、中间端板；61、限位孔。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本实用新型实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本实用新型的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

请同时参阅图1、图2和图3，本实用新型提供一种CTP电池模块成组结构，包括电池箱体1、电芯单体100、第一成组件2和第二成组件3。其中，电芯单体100的正负输出极101设置于其长度方向的两侧端面上，若干个电芯单体100堆叠形成电芯模块10，电芯模块10固定安装在电池箱体1中；第一成组件2固设于电芯模块10中相邻两个电芯单体100之间；第二成组件3成对相对地设置于电芯模块10两侧的电池箱体1的侧壁上。其中，电芯模块10在电芯单体100堆叠方向上的长度为尺寸A，电芯模块10沿堆叠方向在弹性限度内挤压后的长度为尺寸B，电池箱体1中成对第二成组件3之间的距离为尺寸C，且尺寸A大于尺寸C，尺寸B小于尺寸C。电芯模块10中堆叠的若干个电芯单体100之间的相邻面为电芯单体100上最大表面积的一面。

电芯单体100形态为正负输出极101朝两侧的方形电芯，第一成组件2例如阶梯型绝缘防护片根据电芯模块10的尺寸以及电芯单体100的尺寸等参数确定厚度，其中电芯单体100间间隙控制在0.3mm～2mm，通过电芯模块10的尺寸A计算挤压电芯模块10的尺寸B，根据挤压尺寸核对，使尺寸B控制在比尺寸A少1mm～10mm。其中，尺寸A为电芯单体100厚度*电芯单体100个数+阶梯型绝缘防护片厚度+其他模块绝缘片厚度；尺寸B为基于多个电芯单体100以及阶梯型绝缘防护片等可以压缩的尺寸，在通过尺寸A减少可以压缩的尺寸，得出尺寸B；通过电芯堆叠工装挤压电芯单体100的大面，可以将电芯单体100的大面以及第一成组件2的阶梯型绝缘防护片等进一步贴合密实，通过挤压电芯尺寸，压缩负压尺寸，使得电芯单体100堆叠形成的电芯模块10在挤压后的尺寸小于电池箱体1两侧壁之间的长度尺寸，进而完成电芯模块10的装配。

由于电芯单体100以及相应的弹性件如第一成组件2和第二成组件3均会有回弹性，在入箱后，负压状态取消，电芯单体100和弹性件会有相应回弹，而电池箱体1为刚性件，因此会出现预紧状态。

正负极朝上的电池组为传统的方形电芯成组方式，采用侧缝焊工艺形成模组，该成组效率为80％～85％；或者采用前后端板夹紧电池组，再通过绑带固定电池组，该成组效率为85％～88％，而采用本实施例中的成组方案，成组效率可达90％～94％。

本实施例通过电芯模块10负压尺寸控制电芯单体100成组为电芯模块10的总体尺寸，使该负压尺寸比电芯模块10装配入电池箱体1的正常尺寸少1～10mm，在通过负压尺寸控制后进行电芯模块10的铝排Busbar焊接，确保电芯模块10装配入电池箱体1的尺寸不超过正常设计尺寸。同时采用挤压式入箱技术，确保电芯模块10装配入电池箱体1后具备一定的预紧力，提高电池系统的性能。

需要说明的是，本实施例基于正负输出极101朝两侧的方形电芯形态，提出电芯单体100间隙需要控制在0.3～2mm区间，低于此区间，电芯单体100将有挤压变形导致性能失效，超过此区间，电池包的成组效率将降低严重，同时制造成本将提升。因此需要确保电芯单体100的间隙需要控制在0.3～2mm区间，提升电池系统的可靠性。

请参阅图1和图4，于一实施例中，第一成组件2包括耐磨片21和限位片22，耐磨片21设置于电芯单体100在堆叠时相对的表面，并靠近于正负输出极101；限位片22设置于耐磨片21上远离正负输出极101的表面。其中，限位片22两侧和耐磨片21两侧的四个表面上至少设置有两面背胶，且至少一面背胶设置于限位片22或耐磨片21朝向电芯单体100的表面。限位片22的厚度大于耐磨片21，且限位片22的厚度尺寸与若干个电芯单体100在堆叠状态下的间隙尺寸相等。

第一成组件2如阶梯型绝缘防护片由限位片22和绝缘的耐磨片21组成，同时限位片22和耐磨片21分别在阶梯型绝缘防护片上形成限位区和耐磨区，限位区采用双面背胶的聚乙烯PP限位条，根据电芯单体100间的间隙，限位区厚度控制在0.3mm～2mm之间，绝缘耐磨区采用无背胶材质的耐磨光滑聚碳酸酯PC片，厚度控制在0.1mm～0.3mm之间。同样还可以选择在耐磨区的PC片上背胶，再通过限位区的PP片与耐磨区PC片粘贴一起，其他部件也是通过背胶粘贴接触。

值得说明的是，通过设置第一成组件2即阶梯型绝缘防护片，使该阶梯型绝缘防护片可以根据电芯单体100的间隙区间进行调整，调整厚度大小为0.3～2mm，该阶梯型绝缘防护片作为电芯单体100间隙的主要限位作用，即保证电芯单体100间隙的尺寸控制，又能避免电芯单体100在焊接区域的磨损，从而确保电芯单体100间焊接区域的安全防护。

请参阅图1，于一实施例中，正负输出极101设置于电芯单体100两侧端面的盖板102上，且耐磨片21覆盖在盖板102与电芯单体100间的焊缝103表面。

在本实施例中，当挤压电芯模块10后，再通过铝排Busbar基于电芯单体100的成组方式焊接在电芯单体100盖板102处的正负输出极101上，从而在保持电芯单体100间电连接的同时，也控制电芯模块10的大体尺寸。该方式可以进行300mm～1500mm尺寸区间的电芯模块10对接，该尺寸为多个电芯单体100堆叠下的电芯模块10长边尺寸，由于电池包的外包络一般在1800mm左右，且模块在超出1500mm长度后，堆叠会非常困难，因此定在此尺寸。

特别的，基于正负输出极101朝两侧的方形电芯盖板102的焊接区域进行安全防护，采用专用的阶梯型绝缘防护片，进行电芯单体100间焊接区域的防护，避免两个电芯单体100焊接区域接触导致蓝膜破损，从而确保电池系统的安全性。

请同时参阅图2、图5和图6，于一实施例中，第二成组件3包括缓冲件31和片材32，缓冲件31固设于电池箱体1的侧壁；片材32固设于缓冲件31背向电池箱体1的表面，且片材32在电池箱体1中的高度大于缓冲件31。片材32包括第一面321、第二面322和第三面323，第一面321平行于电池箱体1侧壁并贴附于缓冲件31上；第二面322位于第一面321上方并倾斜于电池箱体1侧壁；第三面323位于第二面322上方并贴附于电池箱体1的顶端面。

第二成组件3中的缓冲件31例如缓冲垫，其厚度为3mm～6mm，贴于电池箱体1的前后两侧，该缓冲垫由缓冲泡棉和片材32例如光滑硬质PC片组成，定为前后缓冲垫的尺寸C，尺寸C需要小于电芯模块10尺寸A为1～6mm，从而确保电芯模块10装配入电池箱体1后具备使电芯单体100具备预紧力，以保障电池系统的性能。

片材32沿缓冲件31的缓冲垫粘贴并使其顶端粘在电池箱体1上，使得片材32高于缓冲件31的上部在缓冲件31和电池箱体1之间形成一定斜角，从而便于电芯模块10装配入电池箱体1，并避免电芯模块10的棱角磕碰缓冲垫的上端面造成第二成组件3的失效。

请参阅图3，于一实施例中，在电芯模块10的电芯单体100之间设置有结构胶4，结构胶4沿电芯单体100的长度方向布置，并在电芯单体100的高度方向上设置有多条结构胶4。

结构胶4作为电芯单体100之间的固定方式之一，根据成组电芯模块10的尺寸进行上下横向打胶，从而提高电芯单体100成组为电芯模块10后的整体结构强度以及稳定度。

请参阅图6，于一实施例中，电池箱体1中设置有横梁5，横梁5将电池箱体1分隔成多个电芯模块10的装配空间，且横梁5与电池模块之间设置有中间端板6。

在本实施例中，基于对电芯模块10的限位以及电池箱体1的强度，往往会增加横梁5放置于电池箱体1中，因此可能需要在电芯模块10之间增加中间端板6，提升电芯模块10入箱的便利性，以及提升电池箱体1的强度。

请参阅图3和图6，于一实施例中，中间端板6可拆卸安装于电芯模块10中的若干个电芯单体100之间。中间端板6上设置有限位孔61，中间端板6通过限位孔61卡合至电池箱体1中。

中间端板6可选择的放置在电芯模块10中任意电芯单体100之间的位置中，并配合装配至电池箱体1后，使中间端板6两端抵住电池箱体1侧壁，以增加电芯模块10自身的结构强度，进一步提升电池包的强度性能。

综上所述，本实用新型提供的一种CTP电池模块成组结构，通过基于正负输出极101朝两侧的方形电芯配对的成组技术，提高电芯模块10的成组效率；并采用挤压式电芯模块10装配入电池箱体1的技术，确保电芯单体100装配到电池箱体1中形成电池包后具备一定的预紧力；采用第一成组件2如阶梯型绝缘防护片，既能确保电芯单体100间的间隙，又能保护形态正负输出极101朝两侧的方形电芯端部的焊缝103，提高绝缘防护性；通过电芯模块10的负压尺寸控制方法，提高电芯模块10在电池箱体1的装配性。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种CTP电池模块成组结构，其特征在于，包括：

电池箱体(1)；

电芯单体(100)，所述电芯单体(100)的正负输出极(101)设置于其长度方向的两侧端面上，若干个所述电芯单体(100)堆叠形成电芯模块(10)，所述电芯模块(10)固定安装在所述电池箱体(1)中；

第一成组件(2)，所述第一成组件(2)固设于所述电芯模块(10)中相邻两个所述电芯单体(100)之间；

第二成组件(3)，所述第二成组件(3)成对相对地设置于所述电芯模块(10)两侧的所述电池箱体(1)的侧壁上；

其中，所述电芯模块(10)在所述电芯单体(100)堆叠方向上的长度为尺寸A，所述电芯模块(10)沿所述堆叠方向在弹性限度内挤压后的长度为尺寸B，所述电池箱体(1)中成对所述第二成组件(3)之间的距离为尺寸C，且尺寸A大于尺寸C，尺寸B小于尺寸C。

2.根据权利要求1所述的成组结构，其特征在于，所述电芯模块(10)中堆叠的若干个所述电芯单体(100)之间的相邻面为所述电芯单体(100)上最大表面积的一面。

3.根据权利要求1所述的成组结构，其特征在于，所述第一成组件(2)包括：

耐磨片(21)，所述耐磨片(21)设置于所述电芯单体(100)在堆叠时相对的表面，并靠近于所述正负输出极(101)；

限位片(22)，所述限位片(22)设置于所述耐磨片(21)上远离所述正负输出极(101)的表面；

其中，所述限位片(22)两侧和所述耐磨片(21)两侧的四个表面上至少设置有两面背胶，且至少一面背胶设置于所述限位片(22)或所述耐磨片(21)朝向所述电芯单体(100)的表面。

4.根据权利要求3所述的成组结构，其特征在于，所述限位片(22)的厚度大于所述耐磨片(21)，且所述限位片(22)的厚度尺寸与若干个所述电芯单体(100)在堆叠状态下的间隙尺寸相等。

5.根据权利要求3所述的成组结构，其特征在于，所述正负输出极(101)设置于所述电芯单体(100)两侧端面的盖板(102)上，且所述耐磨片(21)覆盖在所述盖板(102)与所述电芯单体(100)间的焊缝(103)表面。

6.根据权利要求1所述的成组结构，其特征在于，所述第二成组件(3)包括：

缓冲件(31)，所述缓冲件(31)固设于所述电池箱体(1)的侧壁；

片材(32)，所述片材(32)固设于所述缓冲件(31)背向所述电池箱体(1)的表面，且所述片材(32)在所述电池箱体(1)中的高度大于所述缓冲件(31)。

7.根据权利要求6所述的成组结构，其特征在于，所述片材(32)包括：

第一面(321)，所述第一面(321)平行于所述电池箱体(1)侧壁并贴附于所述缓冲件(31)上；

第二面(322)，所述第二面(322)位于所述第一面(321)上方并倾斜于所述电池箱体(1)侧壁；

第三面(323)，所述第三面(323)位于所述第二面(322)上方并贴附于所述电池箱体(1)的顶端面。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的成组结构，其特征在于，在所述电芯模块(10)的所述电芯单体(100)之间设置有结构胶(4)，所述结构胶(4)沿所述电芯单体(100)的长度方向布置，并在所述电芯单体(100)的高度方向上设置有多条所述结构胶(4)。

9.根据权利要求8所述的成组结构，其特征在于，所述电池箱体(1)中设置有横梁(5)，所述横梁(5)将所述电池箱体(1)分隔成多个所述电芯模块(10)的装配空间，且所述横梁(5)与所述电池模块之间设置有中间端板(6)。

10.根据权利要求9所述的成组结构，其特征在于，所述中间端板(6)可拆卸安装于所述电芯模块(10)中的若干个所述电芯单体(100)之间。

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