用于装配锂电池与金属框架的装配体的壳体的制作方法与工艺

文档序号:13108885
技术领域:本实用新型涉及锂电池装配领域,具体涉及一种用于装配锂电池的壳体,更具体涉及一种用于装配锂电池与金属框架的装配体的壳体。

背景技术:
:电动或者混合动力的特殊车辆需要在极端气候和环境条件下正常启动和运行,例如在-40℃的低温下两栖行驶或者在恶劣的山路上持续颠簸。众所周知,铅酸电池在-40℃下性能恶劣,无法满足启动要求,且铅酸电池重量大、塑料外壳结构受铅酸电池的原理限制而设计的较为简单,抗振动和抗跌落的性能差,锂离子电池的低温电性能优于铅酸电池,重量更小尺寸更紧凑,但其结构相比铅酸电池更为精密,但这种紧凑性和精密性也对其抗震性提出了更高的要求。在这些电动车辆和混合动力车辆中,由于对电池的大功率和大电流的需求,通常使用大功率的方形电池的串并联电池组,为了将电池组紧密装配到壳体内,通常采用蜂窝式装配或者经由金属框架的装配方法。注意,此处所说的方形电池指矩形的电池,仅与圆形电池形成对比,而非特指正方形的电池。蜂窝式装配常用于圆形电池组,将树脂模制成内含接纳槽的支持架,并且将各个圆形电池装配到相应的接纳槽内,但是树脂在高温下会软化或熔融,而在低温下会变脆甚至裂化,导致破坏与电池之间的匹配精确度,无法适应广泛的温度范围;此外,转用于方形电池时,由于方形电池本身具有金属壳体,金属壳体的材质与树脂的材质的热膨胀系数的偏差,也会导致温度偏差下的失配;此外,蜂窝式装配需要支持架具有相当的厚度以确保其支持强度,这又导致了电池组整体(包含电池组、支持架和壳体在内)的大体积和大尺寸。目前广泛使用经由金属框架的装配方法,该装配方法具体是,通过在金属框架的两块平行对准的金属板上对称地设置通孔,并将各个限位螺杆的两端部穿过两块金属板中的对准的通孔并露出,然后在各个限位螺杆的两端部旋紧螺母至限位处,来将电池组装配在金属框架内,从而将电池组与金属框架紧密固定为装配体,接着可以将金属框架与电池组的装配体一起装配到壳体内。因此,需要提供一种用于装配锂电池与金属框架的装配体的壳体,该壳体能够方便地将装配体紧固装配到其中,且能够充分利用本身的结构以及与金属框架的装配关系,确保极端气候和环境条件下,锂电池能够紧固于其中,并缓冲各个方向的冲击,提高抗震动性,且可以任意放置,诸如任一面朝上,均不会影响锂电池的性能。

技术实现要素:
:针对上述问题,本实用新型提供一种用于装配锂电池与金属框架的装配体的壳体,所述金属框架包括:相同规格且对齐设置的两块金属板,用于将锂电池的电池组夹持在其间,在各块金属板上电池组上方和下方以及纵向两侧的区域上分别对齐地设置成对的通孔,用于让螺杆抵靠相应电池穿过各对通孔露出两端部;以及所述螺杆,当在所述螺杆的两端部将螺母旋紧时,所述电池组被紧密装配到所述金属框架内从而形成所述装配体,所述壳体由上壳盖和下壳体构成,所述下壳体的内部纵向面上设置有导向筋,用于引导所述装配体的外部纵向面,且所述上壳盖和下壳体的内侧底部设置有纵向槽,分别用于接收所述两块金属板的上部和下部,其特征在于:所述上壳盖和下壳体的内侧底部设置有与所述纵向槽相交的横向槽,分别用于接收电池组上方和下方的所述螺杆并使得所述螺杆与相应横向槽的底部之间保持一定的空隙。优选地,所述导向筋从所述下壳体的内部纵向面上突出,且导向筋之间的凹部将所述螺杆从所述装配体露出的两端部连同所述螺母接收在内。优选地,所述下壳体的每个内部纵向面上的所述导向筋的数量为所述螺杆的数量减一。优选地,装配有所述装配体的壳体在60℃±2℃至-40℃±2℃的温度下,经受频率为10Hz-60Hz、振幅为1.14mm-1.8mm且持续时间为1个小时的振动后,所述螺杆与相应横向槽的底部之间保持空隙。优选地,装配有所述装配体的壳体在60℃±2℃至-40℃±2℃的温度下,经受频率为10Hz-60Hz、振幅为1.14mm-1.8mm且持续时间为2个小时的振动后,所述螺杆与相应横向槽的底部之间保持空隙。优选地,所述纵向槽和所述横向槽经由加强筋连接。优选地,所述加强筋还形成在相邻的横向槽之间和\/或所述上壳盖及所述下壳体的内部横向面与相邻的横向槽之间。优选地,所述上壳盖和所述下壳体由聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯中的任一种或任何组合模制而成。优选地,所述的螺杆包裹有绝缘套管。本实用新型能够实现如下有益效果:本实用新型的壳体通过将装配体装配在内所形成的电池具有外部壳体和金属框架两个缓冲机构,金属框架中,金属板从两纵向侧而螺杆从上下左右对电池组中的电池进行抵靠支撑,螺杆的应力抵抗外部压力并缓解相应的电池变形,该两个缓冲机构协同作用,可以缓冲各个方向的冲击,提高了抗震动性,且可以任意位置布置,没有某一面必须朝上的要求。附图说明:为了便于说明,参考以下附图结合具体实施例,对本实用新型的壳体的结构进行详细描述。图1A为下壳体的正视图,图1B为下壳体的俯视图。图2为上壳盖的示意图。图3A为金属框架的正视图,图3B是金属框架的侧视图。附图标记与各构件的对应关系如下:1下壳体2导向筋3上壳盖4接线柱5金属板6限位螺杆7纵向槽8横向槽9加强筋具体实施方式:如图3A和图3B所示,现有技术中,用于装配锂电池的金属框架包括:相同规格且对齐设置的两块金属板5,用于将电池组夹持在其间,在各块金属板上位于电池组上方和下方的条形区域上分别对齐地设置成对的通孔,用于让限位螺杆6抵靠相应电池穿过各对通孔露出两端部。作为示例,限位螺杆6由主段和所述两端部组成,其中主段的直径大于通孔的孔径,且通孔的孔径大于所述两端部的直径。上方和下方的各区域上通孔的对数为电池组的列数的n倍,n为大于等于1的整数,以便每列电池组的上方和下方都抵靠至少一个限位螺杆6来紧固和支撑该列电池组。作为示例,这里n=1,电池组共3列,从而电池组的上方和下方分别设置3对通孔和相应的3个限位螺杆。电池组列的上方和下方的通孔对数量不一定是相等的,根据需要,例如由于电池组的重量导致下方需要更强的支撑力,也可以在电池组列的下方设置比上方更多数量的通孔对用于插入限位螺杆。在金属板5上,除了电池组的上方和下方,还可以在电池组的纵向两侧的区域上分别对齐地设置成对的通孔,用于让限位螺杆6分别抵靠电池组的两侧穿过各对通孔露出两端部,任一侧的区域上通孔的对数为m,m为大于等于1的整数,作为示例,m=1。将电池组装配到金属框架内以形成装配体的步骤在背景技术中已经详述,在此不赘述。通过引入对装配技术的改进,上述金属框架的结构会发生相应的调整,例如通过引入申请人于2016年4月26日提交的、发明名称为“用于将锂电池装配到金属框架内的夹具和方法”、申请号为201610262653.6的发明申请的夹具和方法,限位螺杆6可以简化为螺杆,装配时在夹具的配合下,只需要在螺杆的两端将螺母旋转至一定的小扭矩,就可完成电池组与金属框架的装配体。通过将电池组与金属框架的装配体装配到壳体内得到完整的电池组件,该壳体由上壳盖3(如图2所示)和下壳体1构成。如图1A所示,所述下壳体1的内部纵向面上设置有导向筋2,用于引导所述装配体的外部纵向面,且如图1B所示,所述上壳盖3和下壳体1的内侧底部设置有纵向槽7,分别用于接收所述两块金属板5的上部(对应于上壳盖3)和下部(对应于下壳体1),所述上壳盖3和下壳体1的内侧底部设置有与所述纵向槽7相交的横向槽8,分别用于接收电池组上方和下方的所述螺杆6并使得所述螺杆6与相应横向槽8的底部之间保持一定的空隙。在电池组件经受振动、滚动以及外部冲击时,除了该壳体本身提供的缓冲作用,紧密装配到其中的装配体尤其是金属框架也对其紧密夹持的电池组进行支撑和保护。具体说来,螺杆6从上下左右对电池组提供紧密夹持和抵靠,在遭遇横向的外部冲击时,横向延伸的螺杆6利用其强度抵抗该冲击,并且通过向外拱起产生抵抗应力,从而阻止进一步的变形。而在遭遇纵向的外部冲击时,金属板5连同两侧的螺杆6协同产生抵抗应力,从而阻止进一步的变形。所谓一定的空隙,确保了螺杆6在遭遇具体环境中横向的外部冲击时,不会触及相应横向槽8的底部。优选地,所述导向筋2从所述下壳体1的内部纵向面上突出,且导向筋2之间的凹部将所述螺杆6从所述装配体露出的两端部连同所述螺母接收在内。沿着该导向筋2能够容易地将装配体滑入下壳体1中,且导向筋2还能够提高下壳体1的强度。上壳盖3和下壳体1的内部尺寸适于将装配体紧密装配在其中,具体说来,使得装配体的外部纵向面贴合导向筋2的纵向面,而装配体的金属框架的纵向上的两端部紧密贴合壳体的内部横向面。优选地,所述下壳体1的每个内部纵向面上的所述导向筋2的数量为所述螺杆的数量减一,由此,在相邻的导向筋2之间和导向筋2与下壳体1的端部之间形成与螺杆数量相同数量的凹部,恰好将所有螺杆6从所述装配体露出的两端部连同所述螺母接收在内。如上得到的电池组件,因为电池组被金属框架紧密夹持在内又被螺杆6上下左右紧密支撑抵靠形成一体的装配体,且该装配体紧密装配到壳体内,所以电池组件随意放置都不会影响性能,从而便利了电池组件的安装、使用和运输,也提高了其在各种颠簸路况下的安全性。优选地,所述上壳盖3和所述下壳体1由聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯中的任一种或任何组合模制而成。以上装配有所述装配体的壳体在60℃±2℃至-40℃±2℃的温度下,经受频率为10Hz-60Hz、振幅为1.14mm-1.8mm且持续时间为1个小时的振动后,所述螺杆6与相应横向槽8的底部之间保持空隙。振动过程中,无电解液溅出,振动后,电池组件的储备容量值保持为额定储备容量值的80%-98%。进一步地,以上振动的持续时间增加到2个小时后,所述螺杆6与相应横向槽8的底部之间还保持有空隙,振动过程中,依然无电解液溅出,振动后,电池组件的储备容量值依然保持为额定储备容量值的80%-90%。此外,电池组件充满电后,在20℃±5℃的温度下,从1.5m高度处自由跌落到厚度为20mm的硬木地板上,每个面1次,该电池组件跌落后不着火冒烟,不爆炸。优选地,所述纵向槽7和所述横向槽8经由加强筋9连接。优选地,所述加强筋9还形成在相邻的横向槽8之间和\/或所述上壳盖3及所述下壳体1的内部横向面与相邻的横向槽8之间。具体说来,针对同一个横向槽8可以形成6根呈米字型的加强筋9,这些加强筋9能够增加纵向槽7和横向槽8附近的壳体部分的强度,能够提高上壳盖3及下壳体1的纵向张力,还能够帮助保持纵向槽7和横向槽8的形状和相互位置关系。以上设置了米字型的加强筋9所得到的电池组件,在60℃±2℃至-40℃±2℃的温度下,经受频率为10Hz-60Hz、振幅为1.14mm-1.8mm且持续时间为48个小时的振动后,所述螺杆6与相应横向槽8的底部之间保持空隙。振动过程中,无电解液溅出,振动后,电池组件的储备容量值保持为额定储备容量值的80%-85%,还能够边振动边进行充放电。并且,该电池组件在20℃±5℃的温度下,从2m高度处自由跌落到厚度为10mm的硬木地板上,每个面1次,该电池组件跌落后不着火冒烟,不爆炸,还能正常使用。如图2所示,上壳盖3设置有两个接线柱4。螺杆6通常是不锈钢的,为了防止在螺杆6接触到电池的极柱的情况下发生漏电,优选地,螺杆6包裹有绝缘套管。形成装配体的过程以上已经阐明,不再赘述,将装配体装配到壳体中的过程如下。形成装配体;沿着下壳体1内侧的导向筋2将装配体滑入下壳体1,紧密配合,贴合面可以打胶;然后,盖上上壳盖3,得到完整的电池组件。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。...
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