一种锂离子电池组的制作方法

文档序号:11179422
一种锂离子电池组的制造方法与工艺

本发明涉及一种锂离子电池组,特别是一种通过支架进行紧固的锂离子电池组,属于电池组结构设计领域。



背景技术:

随着动力电池使用越来越广泛,高电压和高容量的电池组成了现有主流要求,为了获得高容量高电压的电池组,需要将多个电池进行串并连接,在串并连接过程中,不仅需要保证电连接的可靠性,防止电池组出现短路和绝缘问题,也要保证电池组的结构的稳定。

目前采用成组结构,存在以下这些缺点:

(1)电池组的电芯未完全固定,在长期震动过程中会电池组结构不稳定,从而影响电池组中电池之间的连接效果;

(2)电池组四周需贴环氧板进行绝缘,使得电池组的组装较为复杂;

(3)受到冲击时,单个电芯的热失控容易造成其周围电芯的热失控,增加了电池组的不稳定性;

(4)散热效果不好,容易导致电池组温度过高,从而影响电池组和车辆的安全性。



技术实现要素:

本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提供了一种锂离子电池 组,该电池组采用了一种新的电池成组结构,对电芯及电池组进行了固定,保证了结构的可靠性,支架的使用保证电池组电连接的可靠性,防止电池出现短路绝缘问题,增加电池成组后的抗冲击和抗震性能,避免单个电芯热失控造成其周围电芯热失控。

本发明的技术解决方案是:一种锂离子电池组,包括电芯和支架,每两个支架形成一个支架对,多个电芯并联安装在一个支架对构成一个锂离子电池组件,多个锂离子电池组件顺序安装实现电芯之间的串联安装。

所述支架包括电芯孔和卡扣,支架对装配完成后,支架对内的两个支架对应位置的电芯孔组成多个平行的圆柱形中空结构,所述圆柱形中空结构两端开口,电芯位于所述圆柱形中空结构内,所述卡扣用于实现相邻支架之间的装配。

所述支架还包括定位柱,所述定位柱用于实现支架对中两个支架之间的装备定位。

所述锂离子电池组还包括固定板,所述固定板固定安装在锂离子电池组的两个端面。

所述锂离子电池组还包括塑胶挡板,所述塑胶挡板位于锂离子电池组的端面与固定板之间和/或相邻两个支架对之间。

所述锂离子电池组还包括与电池组固定连接的电池组采样板,用于对电池组的电压和温度数据进行采集。

所述锂离子电池组还包括保护盖,所述保护盖覆盖在电池组采样板顶部。

所述电池组采样板包括采样连接片、硬板PCB、插头排线和插座;

所述采样连接片固定安装在硬板PCB的两端,插头排线和插座设置在硬板PCB上,电池组采样板通过插头排线和采样连接片实现与电池组的连接,从而 完成电压和温度的采集。

所述采样连接片与硬板PCB采用插孔焊接的方式连接。

所述采样连接片靠近硬板PCB的一端设置有插孔焊接位,硬板PCB上设置有与插孔焊接位对应的插孔。

所述采样连接片远离硬板PCB的一端设置有通孔,用于实现对电池组的连接。

所述采样连接片的中间部位设置有缓冲结构,用于吸收震动带来的位移。

所述缓冲结构为设置有几何弯折的结构。

所述设置有几何弯折的结构为几字型结构或W型结构。

所述不同的采样板通过采用不同PIN数的插座来防止差错。

所述采样板上设置有定位槽,支架上有对应的定位机构,从而将采样板卡接在支架上。

所述相邻两个支架对中间设置有电池并联PCB,支架上设置有PCB卡扣,用于实现支架与电池并联PCB的连接。

所述锂离子电池组还包括两个复合PCBA,所述复合PCBA分别与电池组两个端部的支架固定连接。

所述锂离子电池组还包括紧固机构,将锂离子电池组进行紧固。

所述紧固装置为螺杆和螺帽,所述螺杆沿锂离子电池组轴向穿过沿锂离子电池组内部的螺孔,并在锂离子电池组的两个端面通过螺帽进行紧固。

所述紧固装置为螺杆和螺帽,所述锂离子电池组的侧面开有凹槽,螺杆置于锂离子电池组侧面的凹槽内,并在锂离子电池组的两个端面通过螺帽进行紧固。

本发明与现有技术相比的有益效果是:

(1)本发明中的电池组采用了支架对对电芯进行固定,保证了结构的可靠性,支架的使用保证电池组电连接的可靠性,防止电池出现短路绝缘问题。

(2)本发明中的结构无需再电池组四周贴环氧板进行绝缘,使得电池组的组装较为简单。

(3)本发明中的电池组结构增加了电池成组后的抗冲击和抗震性能,避免了单个电芯热失控造成其周围电芯热失控。

附图说明

图1为本发明中电池组第一种实施方式中的支架主视图;

图2为本发明中电池组第一种实施方式中的支架后视图;

图3为本发明中电池组第二种实施方式的示意图;

图4为本发明中电池组采集板第一种实施例示意图;

图5为本发明中电池组采集板第一种实施例与电池组连接示意图;

图6为本发明中电池组采样连接片501后上方的主视图;

图7为本发明中电池组采样连接片501侧面的主视图;

图8为电池组采样连接片501俯视图;

图9为电池组采样连接片501后视图;

图10为电池组采样连接片501侧视图;

图11为电池组采样连接片501仰视图;

图12为本发明中硬板PCB502插孔示意图;

图13为本发明中采样连接片501与PCB装配俯视图;

图14为本发明中采样连接片501与PCB装配俯视图;

图15为本发明中电池组采样装置示意图;

图16为本发明中电池组第三种实施方式的示意图。

其中,1-电芯,2-支架,3-固定板,4-塑胶挡板,5-电池组采样板,6-保护盖,7-并联PCB,8-复合PCBA,10-采样盒,201-定位机构,202-定位柱,203-电芯孔,204-卡扣,205-固定块,206-PCB卡扣,501-采样连接片、502-硬板PCB、503-插头排线,504-插座,701-母座,5011-插孔焊接位,5012-缓冲结构,5013-通孔,5021-插孔,5022-焊盘,301-凹包,302-吊装机构。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的具体技术方案,应当说明的是,以下的实施例仅能用来解释本发明而不能解释为是对本发明的限制。

为了解决电池组的电芯未完全固定的问题,本发明提出了一种锂离子电池组,包括电芯1和支架2,每两个支架2形成一个支架对,多个电芯1并联安装在一个支架对构成一个锂离子电池组件,即一个支架对将多个电芯1夹在中间进行固定,这样构成一个基本的锂离子电池组件,多个锂离子电池组件顺序安装实现电芯之间的串联安装,相邻锂离子电池组件中的电芯保持电连接。

本发明中支架的一种实施例如图1和图2所示,其中图1为本发明中电池组第一种实施方式中的支架主视图;图2为本发明中电池组第一种实施方式中的支架后视图;从图1和图2可知,本实施例中的支架2包括电芯孔203和卡扣204,支架对装配完成后,支架对内的两个支架对应位置的电芯孔203组成多个平行的圆柱形中空结构,所述圆柱形中空结构两端开口, 电芯位于所述圆柱形中空结构内,所述卡扣204用于实现相邻支架之间的装配。为了满足电芯装配的需求,容易想到电芯的外径要小于等于圆柱形中空结构的内径。

从图5可知,卡扣204为支架侧面垂直于支架平面的凸块,相邻支架与凸块对应的位置设有与凸块相配合的凹槽,在装配时,凸块插入凹槽中,从而实现相邻支架之间的装配。进一步地,为了达到更好的装配效果,限制相邻支架之间的位移,卡扣204最好设置在相对的两条边上,且最好为一上一下的设置,这样的结构可以最大限度减小相邻支架之间的位移。

进一步地,为了限制对应位置的两个电芯孔203在圆柱形中空结构的径向位移,电芯孔203采用台阶型设计,第一阶为圆柱形中空结构,第二阶采用半圆形中空结构,具体如图1和图2所示。用两个台阶型设计的电芯孔203组合形成一个大的圆柱形中空结构,第二阶的半圆形中空结构可以避免电芯孔203的径向位移。当然,对本领域技术人员来讲,容易想到可以采用其他形式的台阶型设计,主要两个台阶型设计的电芯孔203能够形成一个圆柱形中空结构即可。

进一步地,为了更快速、准确地实现支架对的装配,可以在支架上设置定位柱202,所述定位柱主要用于限制支架对中两个支架的位置关系,常用的定位柱为圆柱形定位柱,对本领域的技术人员来讲,可以想到用其他的对接定位装置,例如杆状结构和与杆状结构对应的套筒等来实现对接定位的功能。进一步地,为了更好的实现定位,同时不影响支架的总体结构,一般将定位柱设置在支架的边缘,最好是设置在支架的四个角上。

进一步地,为了更好地固定电池组,本发明提供了如图3所示的第二种实 施例的示意图,从图3可知,为了更好的固定电池组,可以分别在锂离子电池组的两个端面,即最外侧的两个支架安装一个固定板3,这样可以进一步提高电池组的抗震动性能。

进一步地,为了缓冲震动过程中产生的位移,可以在电池组中加入塑胶挡板4,具体如图3所示,根据实际减震需求,可以将塑胶挡板4置于锂离子电池组的端面与固定板3之间、相邻两个支架对之间等位置,利用塑胶的减震特性来吸收震动过程中电池组产生的位移。

进一步地,为了实现对电池组进行信号采集的功能,可以在电池组中加入电池组采样板5,用于对电池组的电压和温度数据进行采集。

进一步地,为了对电池组采样板进行保护,可以在电池组采样板表面加盖保护盖,如图3所示的保护盖6,在保护盖6的两端留有供线缆通过的通孔。

如图4所示为本发明中电池组采集板第一种实施例,从图4可知,本发明中的电池组采样板5包括采样连接片501、硬板PCB502、插头排线503和插座504;

所述采样连接片501固定安装在硬板PCB502的两端,插头排线503和插座504设置在硬板PCB502上,电池组采样板通过插头排线503和采样连接片501实现与电池并联PCB7的母座701连接,从而完成电压和温度的采集。所述电池并联PCB7位于两个锂离子电池组件中间位置,并与支架连接。具体如图5所示,从图5可知,插头排线503与电池并联PCB7的母座701进行连接,实现对电压和温度的采集。

如图6所示为本发明中电池组采样连接片501后上方的主视图,如图7所示为电池组采样连接片501侧面的主视图;图8为电池组采样连接片501的俯 视图,图9为电池组采样连接片501的后视图,图10为电池组采样连接片501的侧视图,图11为电池组采样连接片501的仰视图。从图6-图11可知,为了解决长期振动下采样连接片501容易和硬板PCB502铜箔一起脱落的问题,本发明中的电池组采样连接片501靠近硬板PCB502的一端设置有插孔焊接位5011,硬板PCB502上设置有与插孔焊接位5011对应的插孔5021,具体如图12所示,这样就可以实现采样连接片501与硬板PCB502采用插孔焊接的方式连接,具体如图13和图14所示,从而达到不易脱落的目的。

进一步地,为了取得更好的焊接效果,硬板PCB502的插孔反面有焊盘5022,具体如图14所示,这样可以很好的将采样连接片501固定在硬板PCB502上,且耐振动性强,无法脱落。

进一步地,为了使得采样连接片501的主体与硬板PCB502平行,从而保持采样连接片501的主体与硬板PCB502之间连接的稳定性,上述的插孔焊接位5011应该为弯折状态,垂直于采样连接片501的主体。

进一步地,为了解决目前常用的采样连接片501上无缓冲结构,导致长时间在振动过程中容易拉扯,造成采样连接片501的镍片断裂的问题,本发明中的采样连接片501的中间部位设置有缓冲结构5012,用于吸收震动带来的位移。

所述柔性部件主要通过采样连接片501的几何结构变形获得,常用的几何结构变形为利用采样连接片501获得几何弯折,获取例如几字型结构或W型结构的几何弯折结构,从而在震动时利用这些几何弯折结构来吸收动能,减小震动带来的位移,完全杜绝了现有方案所带来的采样点断电的问题。

进一步地,为了实现对电池组电压和温度采样,通常在采样连接片501远离硬板PCB502的一端设置有通孔5013,用于实现与电池组的连接,电缆穿过 以上通孔实现与电池组的电连接。

进一步地,为了最大程度上适应电缆的形状和尺寸,上述通孔5013采用长圆形腰孔,数量为2个,且呈对称分布。

进一步地,为了获得稳定的采样结构,可以通过螺钉连接的方式来进行电压或者温度采样。

本发明中的采样连接片501可以采用常用的镍片,但是对本领域技术人员而言,可以容易想到用其他的具体特定强度材料来代替本发明中的镍片。

如图15所示为本发明提出的一种电池组采样装置,由图15可知,电池组采集装置包括支架2、采集盒10和采样板5,所述采集板5与支架固定连接,所述采集盒10用于收集采集板采集到的数据,所述采样板5为上述的任一种变形的电池组采样板。

从图1和图4可知,采样板5上设置有定位槽505,支架上有对应的对位机构201,从而将采样板方便快速的固定在支架上,如图3所示,电池组采样板的中间部位卡接在支架顶部,两端与电池组两个端部的支架固定连接。

上述电池组采样装置采用采样连接片501和插头排线503的方式,将电压和温度采集集成在电池并联PCB7的4PIN母座701上,再通过采样板上的插头排线503对插传输到采集盒上,实现信号的采样,进一步地,为了获得稳定的采集效果,采样板和采集盒之间进行信号传输时采用硅胶软线线材和带扣结构,可以很好的吸收振动所带来的位移,当然,对于本领域技术人员来讲,容易想到与其他柔性线材代替本发明中的硅胶软线线材,只要能达到吸收振动所带来的位移的效果即可。

采用以上的定位槽505固定和线材柔性的特性,完全杜绝了现有方案所带 来的采样点断电的问题。

进一步的,为了实现电池并联PCB7更好的与支架连接,需要在支架2上设置PCB卡扣206,用于实现支架2与电池并联PCB7的卡接结构连接,实现电池并联PCB7与支架2的固定。

进一步地,为了保护电池组采样板,可以采用紧固机构对电池组的所有部件进行紧固,本发明的两种实施方式中都采用了螺杆和螺帽的紧固装置,其中螺杆沿锂离子电池组轴向穿过沿锂离子电池组内部的螺孔,并在锂离子电池组的两个端面通过螺帽进行紧固。进一步地,为了尽量少的较小对电池组结构的影响,同时保证最好的紧固效果,螺孔的位置位于电池组各个组件的四个角上。

当然,对本领域技术人员来讲,可以采用其他的紧固方式代替上述螺杆和螺帽的紧固装置,例如在所述锂离子电池组的侧面开设凹槽,螺杆置于锂离子电池组侧面的凹槽内,并在锂离子电池组的两个端面通过螺帽进行紧固。当然,对本领域的技术人员来讲,可以采用其他方式的紧固机构来实现消除电池组各个组件之间因为车辆震动产生位移的目的。

图16所示为本发明的第三种实施方式的示意图,从图16可知,本发明中的电池组还包括两个复合PCBA,所述复合PCBA8分别与电池组两个端部的支架2固定连接。从图16可知,复合PCBA8上端设有带通孔的安装块,与复合PCBA8连接的支架上端设有带通孔的固定块205,安装块上的通孔与固定块205上的通孔位置一一对应,这样可以采用螺纹后者螺杆实现固定块205和安装块的固定连接。

当然,对本领域的技术人员来讲,容易想到采用其他的连接来实现复合PCBA分别与电池组两个端部的支架固定连接,不局限于图3所示的方式。

进一步地,固定板上设置有凹包301作为电池组螺杆拉紧位置,这样既可以用来作定位,也节省了安装尺寸使得整个结构更加紧凑。

进一步地,固定板上设置有螺丝孔位,可以将模组固定到所安装的箱体里面。

进一步地,固定板上设置有吊装机构302,可以实现对电池组的吊装操作。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

说明书中的实施方式仅用于对本发明进行说明,其并不对本发明的保护范围起到限定作用。本发明的保护范围仅由权利要求限定,在本发明公开的实施方式的基础上所做的任何省略、替换或修改将落入本发明的保护范围。

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