CN219937247U - 一种用于提高电池模组刚性的结构、电池模组及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于提高电池模组刚性的结构、电池模组及电池包，涉及电池技术领域，一方面，该结构包括用于设置在相邻两个电池单元之间的中板，及两块分别用于设在电池单元沿单体电芯排列方向两端的端板，上述端板与上述中板通过自冲铆钉连接。第二方面，该电池模组包括至少两个电池单元和上述结构。第三方面，该电池包包括上述电池模组。通过在相邻两个电池单元之间设置中板，并将端板和中板通过自冲铆钉连接，不仅可以提高生产效率，且利于电池模组整体尺寸的进一步减小优化，节约空间，利于电池模组能量密度的提升。

Description

一种用于提高电池模组刚性的结构、电池模组及电池包

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种用于提高电池模组刚性的结构、电池模组及电池包。

背景技术

双排以及多排电池的电池模组，需要在相邻两排电池中间设计一个中间板以提高整体结构刚性。

目前通常采用焊接或螺栓连接的方式将端板和中间板进行连接。螺栓连接会有生产节拍、安装空间、膨胀力剪切的问题；而焊接时，在保证装配简易的情况下满足对接焊的间隙要求，有很大的难度并且对接焊本身强度也较小，导致电池模组在膨胀变形时，此处焊接强度容易成为薄弱环节，易发生破坏。因此，安装板焊缝位置需与内部电芯间隔一定的安全距离，极大的影响了电池模组的整体尺寸，不利于电池模组的能量密度的提升。再者，由于焊接强度有限，随着安装板数量和尺寸的增加，焊缝尺寸会越来越长，增加了工艺成本和工艺难度，不利于生产效率的提升。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种用于提高电池模组刚性的结构、电池模组及电池包，以解决现有技术中多模组电池结构稳定性差且端板和中间板安装不便的问题。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

第一方面，本申请提供一种用于提高电池模组刚性的结构，上述电池模组包括至少两个电池单元，每个电池单元包括多个依次排列的单体电芯，上述用于提高电池模组刚性的结构包括：

用于设置在相邻两个电池单元之间的中板，及分别用于设在上述电池单元沿上述单体电芯排列方向两端的端板，上述端板与上述中板通过自冲铆钉连接。

在一些可选的实施例中，上述中板包括：

腹板，其用于夹设在相邻两个上述电池单元之间；

间隔连接于上述腹板上的顶板和底板，上述顶板和上述底板分别用于贴设在上述电池单元的顶面和底面。

在一些可选的实施例中，上述顶板和上述底板垂直连接于上述腹板的两端，且相互平行。

在一些可选的实施例中，上述端板包括：

顶持面，其用于贴设在上述电池单元端面上；

至少两个翼缘部，分别设于上述顶持面靠近上述中板的顶角处，且向远离上述电池单元的方向延伸，上述翼缘部用于与上述中板连接。

在一些可选的实施例中，用于与上述中板连接的上述翼缘部包括两个相互垂直的第一翼缘板和第二翼缘板，上述第一翼缘板与上述腹板抵持，上述第二翼缘板与上述顶板或底板通过自冲铆钉连接。

在一些可选的实施例中，上述顶持面中部设有向远离上述电池单元凸出的凸起部。

在一些可选的实施例中，还包括两块分别用于设在所有上述电池单元两侧外侧壁上的外侧板，上述外侧板与上述端板连接。

在一些可选的实施例中，上述端板包括四个翼缘部，分别设于上述顶持面的四个顶角处，用于与上述中板或上述外侧板连接。

第二方面，本申请还提供一种电池模组，包括上述的用于提高电池模组刚性的结构和至少两个电池单元，每个电池单元包括多个依次排列的单体电芯，中板设置于相邻两个电池单元之间，端板设置于电池单元沿上述单体电芯排列方向两端。

第三方面，本申请还提供一种电池包，包括上述的电池模组。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过在相邻两个电池单元之间设置中板，并通过端板和中板连接，从而增加多排电池模组的整体结构刚性；将端板和中板通过自冲铆钉连接，不仅可以提高生产效率，且避免螺栓连接会有生产节拍、安装空间、膨胀力剪切的问题，焊接连接会在焊缝设计和结构上受到公差、工艺、异种材料的限制，且采用自冲铆钉连接，无需先进行开孔工艺，对零件的公差要求可以降低，极大的拓宽了在模组设计时的选择性和减少了模组的空间占用率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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为本实用新型一种用于提高电池模组刚性的结构和电池单元组装成的电池模组的示意图；

图2为图1的爆炸示意图；

图3为图1中的用于提高电池模组刚性的结构在A处的放大图。

图中：1、电池单元；11、单体电芯；2、中板；21、腹板；22、顶板；23、底板；3、外侧板；4、端板；41、顶持面；411、凸起部；42、翼缘部；421、第一翼缘板；422、第二翼缘板；423、连接部。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图对本实用新型一种用于提高电池模组刚性的结构、电池模组和电池包的实施例作进一步详细说明。

一方面，如图1-3所示，本申请提供一种用于提高电池模组刚性的结构，上述电池模组包括至少两个电池单元1，每个电池单元1包括多个依次排列的单体电芯11，上述用于提高电池模组刚性的结构包括至少一块中板2和与中板2连接的端板4。

具体的，中板2用于设置在相邻两个电池单元1之间，上述端板4用于设在电池单元1沿单体电芯11排列方向的两端，上述端板4与上述中板2通过自冲铆钉连接。

可以理解，电池单元1设有至少两个，在相邻两个电池单元1之间设置中板2，在每个电池单元1沿单体电芯11排列方向的两端均设有端板4，中板2与端板4连接，最后将所有电池单元1束缚并夹紧，减小了电池单元1的膨胀力对电池模组结构的影响，提高了电池模组的结构刚性；此外当需要组装成大容量的电池模组时，只需要增加电池单元1的数量以及中板2的数量即可，便于电池模组的扩展，且组装方便、简单。

同时，在端板4和中板2的连接处采用自冲铆钉的方式。相比于焊接固定中板2和端板4，普通模组铝制焊缝的强度约是200N/mm，由于模组堆叠电芯较多，在寿命末端预计承受膨胀力能达到30000N，在加上初始预紧力3000N，模组端板至少要承受33000N拉力，至少需要165mm长度的焊缝才能实现可靠连接，但是中板2和端板4之间并没有如此平整的面积进行焊接，但使用自冲铆钉自冲铆接后，单个自冲铆钉可承受剪切力≥7000N，总体拉力≥33000N，满足应力设计需求，连接强度可靠。且电池单元1无需受高温影响，提升了安全性，端板4、外侧板3与电池单元1之间也无需为焊接预留安全距离，利于电池模组整体尺寸的进一步减小优化，节约空间，利于电池模组能量密度的提升。

可以理解的是，本实施例中通过自冲铆钉连接为领域内成熟技术，自冲铆钉为自冲工艺(SPR，SelfPiercingRiveting)中常用的材质，其与传统铆钉的铆接方式有所不同，传统铆钉铆接方式需预先在板材上开孔后再进行铆接工艺，而自冲铆钉在自冲铆接时，板材无需预先开孔，提升生产效率，不产生工业废料，且对零件的公差要求可以降低；另一方面，自冲铆钉可以将异种材料进行连接，因此可以突破材料限制，极大的拓宽了在模组结构设计时材料的选择性。尤其对于多排电池单元的模组，可以采用钢材料制作中板，以提高模组结构的强度和抗膨胀能力，此时采用SPR则可以既提高结构的强度和抗膨胀能力，同时也可以将中板、端板稳定连接。

在一些可选的实施例中，上述中板2包括腹板21、顶板22和底板23，腹板21用于夹设在相邻两个上述电池单元1之间；顶板22和底板23间隔连接在上述腹板21上，上述顶板22和上述底板23分别用于贴设在上述电池单元1的顶面和底面。

可以理解，为使电池单元1稳定放置，在本例中，顶板22同时贴设在相邻两个电池单元1的顶面上，底板23同时贴设在相邻两个电池单元1的底面上，从而配合端板4，将电池单元1夹设在中间。

优选的，上述顶板22和上述底板23垂直连接于上述腹板21的两端，且相互平行。

在本例中，中板2为工型钢，腹板21的在Y方向上的高度与电池单元1在Y方向上的高度相等，以使电池单元1的顶面和底面分别与顶板22和底板23抵接。

在一些可选的实施例中，上述端板4包括顶持面41和至少两个翼缘部42，顶持面41用于贴设在上述电池单元1端面上；翼缘部42分别间隔设于上述顶持面41靠近中板2的顶角处，且向远离上述电池单元1的方向延伸，上述翼缘部42用于与上述中板2连接。

可以理解，顶持面41为与电池单元端面形状适配的矩形，翼缘部42所在的平面与顶持面41所在的平面垂直。当电池单元1设有两个时，此时端板4也相应设有四个，分别位于每个电池单元1的两个端面。每个端板4上靠近腹板的两个翼缘部42分别与顶板22和底板23连接；当电池单元1设有三个以上时，位于最外侧的两个电池单元1端部的四个端板，其设有两个翼缘部42，分别与顶板22和底板23连接，其余电池单元1的端部的端板则设有四个翼缘部42，分别设于顶持面41的四个顶角处，四个翼缘部42均与中板2连接。

需要说明的是，顶持面41和翼缘部42一体成型，以增加结构强度和连接稳定性。

在一些可选的实施例中，用于与上述中板2连接的上述翼缘部42包括两个相互垂直的第一翼缘板421和第二翼缘板422，上述第一翼缘板421与上述腹板21抵持，上述第二翼缘板422与上述顶板22或底板23通过自冲铆钉连接。

可以理解，第一翼缘板421和第二翼缘板422相互垂直以形成L形结构。

在一些可选的实施例中，上述用于提高电池模组刚性的结构还包括两块分别用于设在所有电池单元1两侧外侧壁上的外侧板3，上述外侧板3与上述端板4连接。所有电池单元1两侧外侧壁即所有电池单元1中位于最外侧的两个电池单元1的外侧壁，外侧即以电池模组为整体，相对靠近电池模组中心的为内侧，相对远离电池模组中心的则为外侧。

可选的，所有电池单元1和端板4可以通过绑带捆扎在一起。在本例中，采用外侧板3与端板4连接，从而将所有电池单元1夹持在两个外侧板3之间，并配合中板2固定电池单元1的相对位置。

在一些可选的实施例中，上述端板4包括四个翼缘部42，四个翼缘部42分别设置在顶持面41的四个顶角处，用于与中板2或外侧板3连接。

可选的，用于与外侧板3连接的翼缘部42也为L形，并与外侧板3贴设。这样设置的目的是，可以增强与端板4和外侧板的连接稳定性，且可以将电池单元1稳定夹持。

可以理解，当电池单元1有三个以上时，中板2相应也设有两个以上，相邻两个中板2之间通过端板4连接，位于最外侧电池单元1端部的端板4则与中板2和外侧板3连接。

在本例中，每个端板4上靠近底板23的翼缘部42通过连接部423连接在一起，用于在后续需要安装液冷板或者电热丝时，通过自冲铆钉将液冷板或者电热丝与底板和翼缘部连接。这里，自冲铆钉使异性材料之间可以稳定连接，且连接时Y方向的空间不会受限制，对电池单元1造成影响。

可选的，端板4和外侧板3可以通过焊接、螺栓连接或自冲铆钉的方式连接。优选为通过自冲铆钉连接，以进一步加强电池模组的刚性。

优选的，翼缘部42与中板2和外侧板3的边缘对齐，以增加结构的整体美观度。

在一些可选的实施例中，上述顶持面41中部设有向远离上述电池单元1凸出的凸起部411。

可以理解，设置凸起部411可以增强上述端板4的结构强度，使翼缘部42通过自冲铆钉与中板2连接时，不会出现变形。

在一些可选的实施例中，上述中板2采用钢材料制件，上述端板4采用钢制钣金冲压成型或者铝板冲压成型。

可以理解，中板2采用钢材料制件，例如工型钢，可以提高整体结构的刚度，而端板采用钢制钣金冲压成型或者铝板冲压成型，则可以对端板4一次成型，解决端板4结构复杂且异型的问题。同时，由于采用了自冲铆钉的连接方式，对中板2和端板4的材料可以根据实际需要选择，不限于本申请实施例中的材料。

第二方面，本申请还提供一种电池模组，包括上述的用于提高电池模组刚性的结构和至少两个电池单元1，每个电池单元1包括多个依次排列的单体电芯11，中板2设置于相邻两个电池单元1之间，端板4设置于电池单元1沿所述单体电芯11排列方向两端。

在本例中，上述电池模组包括设置于所有电池单元1两侧外侧壁的外侧板3，外侧板3的长度方向与多个上述单体电芯11的排列方向相同。

进一步地，外侧板3沿多个单体电芯11排列方向的长度大于电池单元1沿多个单体电芯11排列方向的长度，且中板2沿多个单体电芯11排列方向的长度也大于电池单元1沿多个单体电芯11排列方向的长度。这样设置的目的是，可以使多个单体电芯11被两端的端板4束缚并夹持，提高电池模组的结构稳定性。

在本例中，腹板21、顶板22和底板23沿单体电芯11排列方向的长度，等于所有单体电芯11排列方向的长度，与两个翼缘部42沿单体电芯11排列方向的长度的总和。

第三方面，本申请还提供一种电池包，包括上述的电池模组。

可以理解，该电池包中端板4与中板2无需焊接连接，而采用自冲铆钉的连接方式，因此该电池包降低了生产成本低、提高了生产效率，减少了焊接对单体电芯11的热影响，利于批量装配生产。同时电池包的整体尺寸可以进一步减小优化，节约了空间。

本实用新型的一种用于提高电池模组刚性的结构、电池模组及电池包，在相邻两个电池单元之间设置中板2，并在所有电池单元1两侧的外侧壁上设置两块外侧板3，从而使各电池单元1被中板2和外侧板3束缚并夹紧，减小了电池单元1的膨胀力对电池模组结构的影响，提高了电池模组的结构刚性；此外当需要组装成大容量的电池模组时，只需要增加电池单元1的数量以及中板2的数量即可，便于电池模组的扩展，且组装方便、简单；将中板2和端板4通过自冲铆钉连接，不仅满足应力设计需求，连接强度可靠，且电池单元1无需受焊接的高温影响，提升了安全性，端板4、外侧板3与电池单元1之间也无需为焊接预留安全距离，利于电池模组整体尺寸的进一步减小优化，节约空间，利于电池模组能量密度的提升；通过将中板2设置为工字型钢，并将顶板22和底板23同时与相邻的两个电池单元1抵接，从而对电池单元1限位，保持结构的稳定性；将第一翼缘板421和第二翼缘板422相互垂直以形成L形结构，可以增强与中板和端板的连接稳定性，且可以将电池单元1稳定夹持。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上上述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于提高电池模组刚性的结构，所述电池模组包括至少两个电池单元(1)，每个电池单元(1)包括多个依次排列的单体电芯(11)，其特征在于，所述用于提高电池模组刚性的结构包括：

用于设置在相邻两个电池单元(1)之间的中板(2)，及分别用于设在所述电池单元(1)沿所述单体电芯(11)排列方向两端的端板(4)，所述端板(4)与所述中板(2)通过自冲铆钉连接。

2.如权利要求1所述的用于提高电池模组刚性的结构，其特征在于，所述中板(2)包括：

腹板(21)，其用于夹设在相邻两个所述电池单元(1)之间；

间隔连接于所述腹板(21)上的顶板(22)和底板(23)，所述顶板(22)和所述底板(23)分别用于贴设在所述电池单元(1)的顶面和底面。

3.如权利要求2所述的用于提高电池模组刚性的结构，其特征在于，所述顶板(22)和所述底板(23)垂直连接于所述腹板(21)的两端，且相互平行。

4.如权利要求2所述的用于提高电池模组刚性的结构，其特征在于，所述端板(4)包括：

顶持面(41)，其用于贴设在所述电池单元(1)端面上；

至少两个翼缘部(42)，分别设于所述顶持面(41)靠近所述中板(2)的顶角处，且向远离所述电池单元(1)的方向延伸，所述翼缘部(42)用于与所述中板(2)连接。

5.如权利要求4所述的用于提高电池模组刚性的结构，其特征在于，用于与所述中板(2)连接的所述翼缘部(42)包括两个相互垂直的第一翼缘板(421)和第二翼缘板(422)，所述第一翼缘板(421)与所述腹板(21)抵持，所述第二翼缘板(422)与所述顶板(22)或底板(23)通过自冲铆钉连接。

6.如权利要求4所述的用于提高电池模组刚性的结构，其特征在于，所述顶持面(41)中部设有向远离所述电池单元(1)凸出的凸起部(411)。

7.如权利要求4所述的用于提高电池模组刚性的结构，其特征在于，还包括两块分别用于设在所有所述电池单元(1)两侧外侧壁上的外侧板(3)，所述外侧板(3)与所述端板(4)连接。

8.如权利要求7所述的用于提高电池模组刚性的结构，其特征在于，所述端板(4)包括四个翼缘部(42)，分别设于所述顶持面(41)的四个顶角处，用于与所述中板(2)或所述外侧板(3)连接。

9.一种电池模组，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的用于提高电池模组刚性的结构和至少两个电池单元(1)，每个电池单元(1)包括多个依次排列的单体电芯(11)，中板(2)设置于相邻两个电池单元(1)之间，端板(4)设置于电池单元(1)沿所述单体电芯(11)排列方向两端。

10.一种电池包，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池模组。