一种极耳连接装置、动力电池和汽车的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种极耳连接装置、使用该极耳连接装置的动力电池、以及使用该动力电池的汽车。本发明通过弹性压板的弹性形变为极耳与母排之间提供足够的持续压紧力，且能够实现快速可靠的连接。
【专利说明】
一种极耳连接装置、动力电池和汽车
技术领域
[0001]本发明涉及动力电池技术领域，特别涉及一种极耳连接装置、一种动力电池和使用该动力电池的汽车。
【背景技术】
[0002]电动汽车领域里，动力电池极耳连接方法中主要有两大类:
[0003]第一种是焊接方法:包括激光焊接，超声波焊接，电阻焊焊接等多种焊接方法。
[0004]第二种是机械连接方法:包括螺栓连接，压接及铆接等结构非焊接形式的连接方法。
[0005]在当前电动汽车技术领域的具体应用里，动力电池极耳连接以焊接形式为主，主要原因是:焊接结构形式相对简单，投放设备后可实现焊接自动化生产，而且焊接过流量大，相对电阻较小。
[0006]但是极耳焊接也存在很多问题。第一，极耳焊接需要设备投入，并且需要制作大量的工装卡具；在产品样件阶段及小批量生产阶段并不是很经济。第二，焊接之后属于不可逆焊接，焊接后不可拆装，因此当锂电池组投入使用后，即使发现其中的某个锂电芯存在性能差异或是不能正常使用，也无法对问题锂电芯进行更换，只能任其影响电池组内其它锂电芯的正常使用，直至导致整个电池组报废，这无疑会造成资源的浪费，同时也增加了使用成本。
[0007]另一类动力电池极耳机械连接方法主要是螺栓连接，通过使用螺栓螺母来连接极耳与母排的方法在样件阶段与焊接工艺不成熟的阶段被广泛采用。但是螺栓连接需要更多的工人操作工时，而且在装配不良的情况下内阻较大。
[0008]铆接这种机械连接形式，因为无设备投入要求，且铆接过程快速，简单；铆接之后连结可靠，因此在机械工业领域内有广泛的应用，但是在动力电池极耳连接却很少应用。主要原因是:铆接连接虽然有很好的静态机械连接性能，但是在车载系统里，长期振动会会引起铆钉应力松弛，进而降低了铆钉作用在母排与极耳上的正压力，进而铆钉与母排之间的接触内阻增大，最终影响了电连接的安全性。因此，铆接连接结构无法提供对极耳与母排足够的持续压紧力是限制其在动力电池极耳连接领域中应用的主要原因。
【发明内容】
[0009]有鉴于此，本发明的目的是提供一种使用铆接连接方式的极耳连接装置，其通过弹性压板的弹性形变为极耳与母排之间提供足够的持续压紧力，且能够实现快速可靠的连接。
[0010]本发明的实施例提供了一种极耳连接装置，包括:
[0011]母排，所述母排与动力电池电芯单元的极耳贴合；
[0012]铆钉，所述铆钉用于连接所述母排和所述极耳；和
[0013]弹性压板，所述弹性压板与所述母排贴合；
[0014]其中，所述铆钉将所述极耳、母排、和弹性压板依次铆接在一起，并在铆接时使弹性压板产生挤压所述母排与所述极耳的弹性变形，以产生所述母排与所述极耳之间持续的压紧力。
[0015]在本发明实施例的一种示意性的实施方式中，所述极耳连接装置进一步包括:
[0016]支撑托架，所述支撑托架与所述极耳贴合，所述母排与所述极耳位于所述弹性压板和所述支撑托架之间，
[0017]所述铆钉将所述支撑托架、极耳、母排、和弹性压板依次铆接在一起。
[0018]在本发明实施例的一种示意性的实施方式中，所述支撑托架的两端具有弹性卡扣，该弹性卡扣与所述弹性压板的两端扣合，以将所述母排与所述极耳限定在所述弹性压板和所述支撑托架之间。
[0019]在本发明实施例的一种示意性的实施方式中，所述弹性压板具有弹性凸台，所述弹性凸台具有供所述铆钉穿过的铆钉孔。
[0020]在本发明实施例的一种示意性的实施方式中，所述弹性凸台朝向背离所述母排的方向凸起，所述弹性凸台的根部贴合所述母排。
[0021]在本发明实施例的一种示意性的实施方式中，所述母排和/或所述极耳表面具有导电涂层。
[0022]本发明的另一个实施例还提供了一种动力电池，包括:
[0023]电芯单元，所述电芯单元包括电芯单元本体、和从所述电芯单元本体伸出的极耳；以及
[0024]如以上所述的极耳连接装置。
[0025]本发明的又一个实施例还提供了一种汽车，所述汽车包括以上所述的动力电池。
【附图说明】
[0026]以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
[0027]图1为本发明的极耳连接装置10的组装状态的示意图。
[0028]图2为本发明的极耳连接装置10的爆炸示意图。
[0029]图3为本发明中的支撑托架的结构示意图。
[0030]图4为本发明中的弹性压板的结构示意图。
[0031]图5为本发明的动力电池的一个实施例的结构示意图。
[0032]图6为本发明的动力电池的另一个实施例的结构示意图。
[0033]标号说明:
[0034]10极耳连接装置
[0035]11 铆钉
[0036]12 母排
[0037]121第一铆钉孔
[0038]13弹性压板
[0039]131弹性凸台
[0040]132第三铆钉孔
[0041]14支撑托架
[0042]141弹性卡扣
[0043]142第四铆钉孔
[0044]20动力电池
[0045]21电芯单元
[0046]211电芯单元本体
[0047]212 极耳
[0048]2121第二铆钉孔
【具体实施方式】
[0049]为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本发明的【具体实施方式】，在各图中相同的标号表不相同的部分。
[0050]在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
[0051]为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
[0052]为了解决现有技术中铆接结构无法提供足够的持续压紧力的技术问题，本发明提供了一种极耳连接装置，其通过弹性压板的弹性形变为极耳与母排之间提供足够的持续压紧力，且能够实现快速可靠的连接。
[0053]图1为本发明的极耳连接装置10的组装状态的示意图，图2为本发明的极耳连接装置10的爆炸示意图。如图1和图2所示，在一个实施例中，极耳连接装置10包括:
[0054]铆钉11，其用于连接母排12和动力电池电芯单元的极耳212 ;
[0055]母排12，其与极耳212贴合，以实现极耳212与母排12之间的电连接，母排12具有供铆钉11穿过的第一铆钉孔121，极耳212具有供铆钉11穿过的第二铆钉孔2121 ;和
[0056]弹性压板13，其与母排12贴合，弹性压板13具有供铆钉11通过的第三铆钉孔132。
[0057]其中，铆钉11在铆接过程中依次穿过极耳212的第二铆钉孔2121、母排12的第一铆钉孔121、及弹性压板13的第三铆钉孔132，以将极耳212、母排12、和弹性压板13依次铆接在一起，并在铆接时通过对弹性压板13的挤压使弹性压板13产生挤压母排12与极耳212的弹性变形，弹性压板13的弹性变形产生母排12与极耳212之间持续的压紧力。
[0058]在该实施例中，铆钉11是一端有帽的钉形物件，其在铆接过程中利用自身形变或过盈连接将被铆接的零件连接在一起，以限制被铆接的零件在沿铆钉11的轴向方向上的移动。为了避免由于震动等原因导致的铆钉应力松弛，本实施例在铆接结构中增加了弹性压板13，铆钉11在铆接过程中不仅将极耳212、母排12、和弹性压板13铆接在一起，还使弹性压板13产生挤压极耳212和母排12的弹性形变，该弹性形变不仅能够保证极耳212和母排12的紧密接触，而且通过在其弹性形变范围内补充由于铆钉应力松弛而可能产生的轴向方向的间隙，以在长期的使用过程中为极耳212和母排12之间提供持续的压紧力，从而降低导电界面电阻，提高通过电流的能力。
[0059]极耳212和/或母排12的表面可具有导电涂层(图中未示出)，该导电涂层可为镍层，也可以为导电胶粘剂，其作用使降低母排12和极耳212间的接触电阻，在铆钉11的轴向压紧力作用下提升通过电流的能力。
[0060]极耳212的材质可以是薄钢板、薄铜板，也可以是薄铝板，厚度在0.2mm-1mm范围内。母排12的材质可以是薄钢板、薄铜板，也可以是薄招板，厚度在0.范围内。弹性压板13的材质一般选用高弹性材料，可以包括弹性钢板，也可以包括弹性硬质塑料。
[0061]可以理解的是，在图1和图2所示的极耳连接装置中，虽然该实施例以包括一个母排12、七个弹性压板13、和二十一个铆钉11的结构进行了图示，与该母排12连接的极耳212共有14个。其中，每个弹性压板13和与其对应的三个铆钉11将两个极耳212为一组地与母排12固定连接。但是该实施例中对于数量的选择不应构成对该实施例的约束，即，弹性压板13的数量可以选择为一个或多个，每个弹性压板13与极耳212的对应数量可以为一个或多个，与每个弹性压板13铆接的铆钉11的数量可以根据极耳212、母排12、和弹性压板13的宽度、固定位置等进行选择，可为一个或多个，而极耳212的第二铆钉孔2121、母排12的第一铆钉孔121、及弹性压板13的第三铆钉孔132的数量和位置与铆钉11的数量和固定位置相对应。
[0062]由于母排12的作用是将一个或多个极耳212连接在一起，以实现动力电池的电芯单元的并联或串联，因此通常情况下，对于一个动力电池或一个电池模组来说，只需要设置一个至两个母排12，但是不排除有多个母排12的情况。例如，对于将动力电池的多个电芯单元进行并联的情况，需要将电芯单元的具有相同极性的极耳连接在一起，则对于一个动力电池或一个电池模组来说，需要连接所有正极极耳的一个母排和连接所有负极极耳的另一个母排。
[0063]进一步地，为了支撑极耳212、母排12、和弹性压板13，并且保护极耳212，如图1和图2所示，该实施例进一步包括:
[0064]支撑托架14，支撑托架14与极耳212贴合，母排12与极耳212位于弹性压板13和支撑托架14之间，支撑托架14具有供铆钉11穿过的第四铆钉孔142，铆钉11依次穿过支撑托架14的第四铆钉孔142、极耳212的第二铆钉孔2121、母排12的第一铆钉孔121、及弹性压板13的第三铆钉孔132，以将支撑托架13、极耳212、母排12、和弹性压板13依次铆接在一起。
[0065]由于支撑托架14设置在铆钉11 一端的帽与极耳212之间，能够在铆接过程中避免铆钉帽与极耳212的直接接触，从而在铆接连接时保护极耳212不被损伤。
[0066]可以理解的是，在图1和图2所示的极耳连接装置中，虽然该实施例以包括七个支撑托架14的结构进行了图示，但是该实施例中对于数量的选择不应构成对该实施例的约束，即，支撑托架14的数量可与弹性压板13的数量和位置一一对应，也可少于弹性压板13的数量，固定在一组支撑托架14和弹性压板13之间的极耳212的数量可以为一个或多个。
[0067]支撑托架14表面具有绝缘涂层，绝缘涂层可以是绝缘漆，也可以是绝缘粉。
[0068]优选地，在极耳连接装置的该示意性的实施方式中，如图3所示，支撑托架14的两端具有弹性卡扣141，结合图1所示，该弹性卡扣141与弹性压板13的两端扣合，以将母排12与极耳212限定在弹性压板13和支撑托架14之间。
[0069]在该实施例中，弹性卡扣141具有弹性，能够在装配过程中使支撑托架14与弹性压板13扣合并卡紧，从而在母排12与极耳212的外侧以类似于绑带的形式将母排12与极耳212限定在弹性压板13和支撑托架14之间，不仅装配方法简单易行，也更便于铆钉11的铆接。
[0070]本实施例的极耳连接装置的安装过程如下:
[0071]首先将极耳212和母排12贴合放置，在将弹性压板13和支撑托架14分别放置在极耳212和母排12的外侧，其中，弹性压板13贴合母排12，支撑托架14贴合极耳212。然后将支撑托架14两端的弹性卡扣141与弹性压板13扣合，从而将极耳212和母排12绑定在支撑托架14和弹性压板13之间。最后，使铆钉11依次穿过支撑托架14的第四铆钉孔142、极耳212的第二铆钉孔2121、母排12的第一铆钉孔121、及弹性压板13的第三铆钉孔132，以将支撑托架13、极耳212、母排12、和弹性压板13依次铆接在一起。
[0072]具体地，为了在铆接过程中实现弹性压板13的弹性形变，如图4所示，弹性压板13具有一个或多个弹性凸台131，弹性凸台131具有供铆钉11穿过的第三铆钉孔132。
[0073]铆钉11在铆接过程中穿过第三铆钉孔132，并挤压弹性凸台131，使得弹性凸台131发生挤压极耳212和母排12的弹性形变，以产生母排12与极耳212之间持续的压紧力。弹性凸台131的弹性形变不仅能够保证极耳212和母排12的紧密接触，而且通过在其弹性形变范围内补充由于铆钉应力松弛而可能产生的轴向方向的间隙，以在长期的使用过程中为极耳212和母排12之间提供持续的压紧力，从而降低导电界面电阻，提高通过电流的能力。
[0074]具体地，为了使得弹性凸台131发生挤压极耳212和母排12的弹性形变，如图2和4所示，弹性凸台131朝向背离母排12的方向凸起，弹性凸台131的根部133贴合母排12。则在铆接过程中，弹性凸台131在铆钉11的压力作用下产生朝向母排12方向上的弹性形变，从而通过弹性凸台131的根部133挤压极耳212和母排12。
[0075]可以理解的是，在图1、图2和图4所示的实施例中，虽然弹性凸台131示出为侧面为梯形形状的凸台结构，但是其不应当构成对该实施例的约束，即，弹性凸台131可实现为半圆形、弧形、矩形等多种能够产生弹性形变的结构，只要能够在铆钉11的压力作用下产生挤压极耳212和母排12的弹性形变即可。另外，弹性凸台131的数量和位置与铆钉11的数量和位置对应。
[0076]弹性凸台131的高度根据铆钉的正应力的要求而确定，其可设定在0.2mm-2mm范围内。
[0077]如图5所示，本发明的另一个实施例还提供了一种动力电池20，包括:
[0078]电芯单元21，电芯单元21包括电芯单元本体211、和从电芯单元本体211伸出的极耳212 ;以及
[0079]如上实施例中所述的极耳连接装置10。
[0080]可以理解的是，动力电池20中可如图5所示具有多个并排设置的电芯单元21 (图中所示为七个)，也可如图6所示只具有一个电芯单元21。每个电芯单元21中可仅具有一个电芯，或者如图5和图6所示，具有两个(或者多个)电芯，则每个电芯伸出一个正极极耳和一个负极极耳。
[0081 ] 在图5和图6所示的本实施例中，仅示出了用于将自动力电池20的一侧伸出的同极性的极耳连接在一起的极耳连接装置10，图中虽然未示出用于自动力电池20的另一侧伸出的同极性的极耳的连接装置，但并不表示该极耳不需要连接。在实际应用中，动力电池两侧的不同极性的极耳可采用相同的连接装置和连接方式，或者采用不同的连接装置和连接方式。
[0082]在另一个实施例中，可以将上述实施例中的动力电池20应用在汽车中。当然，该动力电池20如何实现在汽车中的安装不是本发明的重点，本领域技术人员可以按照任意方式实施该动力电池20在汽车中的安装，本文不再赘述。
[0083]在本文中，“一个”并不表示将本发明相关部分的数量限制为“仅此一个”，并且“一个”不表示排除本发明相关部分的数量“多于一个”的情形。
[0084]在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的如提等。
[0085]除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。
[0086]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种极耳连接装置(10)，其特征在于，包括: 母排(12)，所述母排(12)与动力电池(20)电芯单元(21)的极耳(212)贴合； 铆钉(11)，所述铆钉(11)用于连接所述母排(12)和所述极耳(212);和 弹性压板(13)，所述弹性压板(13)与所述母排(12)贴合； 其中，所述铆钉(11)将所述极耳(212)、母排(12)、和弹性压板(13)依次铆接在一起，并在铆接时使弹性压板(13)产生挤压所述母排(12)与所述极耳(212)的弹性变形，以产生所述母排(12)与所述极耳(212)之间持续的压紧力。2.如权利要求1所述的极耳连接装置(10)，其特征在于，所述极耳连接装置(10)进一步包括: 支撑托架(14)，所述支撑托架(14)与所述极耳(212)贴合，所述母排(12)与所述极耳(212)位于所述弹性压板(13)和所述支撑托架(14)之间， 所述铆钉(11)将所述支撑托架(14)、极耳(212)、母排(12)、和弹性压板(13)依次铆接在一起。3.如权利要求2所述的极耳连接装置(10)，其特征在于，所述支撑托架(14)的两端具有弹性卡扣(141)，该弹性卡扣(141)与所述弹性压板(13)的两端扣合，以将所述母排(12)与所述极耳(212)限定在所述弹性压板(13)和所述支撑托架(14)之间。4.如权利要求2或3所述的极耳连接装置(10)，其特征在于，所述弹性压板(13)具有弹性凸台(131)，所述弹性凸台(131)具有供所述铆钉(11)穿过的铆钉孔(132)。5.如权利要求4所述的极耳连接装置(10)，其特征在于，所述弹性凸台(131)朝向背离所述母排(12)的方向凸起，所述弹性凸台(131)的根部(133)贴合所述母排(12)。6.如权利要求5所述的极耳连接装置(10)，其特征在于，所述母排(12)和/或所述极耳(212)表面具有导电涂层。7.一种动力电池(20)，其特征在于，包括: 电芯单元(21)，所述电芯单元(21)包括电芯单元本体(211)、和从所述电芯单元本体(211)伸出的极耳(212);以及 如权利要求1至6中任一项所述的极耳连接装置(10)。8.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括如权利要求7所述的动力电池(20)。
【文档编号】H01M2/26GK105914334SQ201510492775
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年8月12日
【发明人】王克坚, 余海亮
【申请人】北京长城华冠汽车科技股份有限公司