专利名称：用于电池组合连接的自组合支架的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于单体电池组合连接形成模组时的固定装置，尤其针对一种不需要其它辅功工具以及辅助材料即可与对相应规格的单体电池进行固定定位组合连接，并能按组合方式不同组合形成不同形态的一级电池模组，且相应一级电池模组可通过二次固定组合完成二级和更高级别自组合功能的用于电池组合连接的自组合支架。
背景技术：
目前新能源电池技术发展迅速，与之对应使用所需的电池的数量和规格也是千变万化。目前许多电池供应商都会针对不同用户和用户需要，针对性的进行电池模块的设计和生产制造，使用特定规格和数量的单体电池组合成为一个或多个整体，即电池组，又称电池组组件。因为各种技术条件的限制，同一组电池组组件中选用的单体电池一般情况下都是同种规格的，理论上相应电池组的外箱体的尺寸形状设计和固定连线方式在较大程度上具有相似性和重复性。在实践中，电池供应商在进行电池仓体或箱体设计时，即需要考虑内部电池的保温，散热，固定，布线，维护，安全等各种性能因素，又要计算外部安装空间对接固定等定位安装条件，造成其开发设计制造成本相对较高，开发周期长等不利现象。在以高功率高容量要求为典型指标的动力电池领域，由单体电池为基本组成单位的电池组组件是目前市场上的主流产品。但因为现有单体电池的生产工艺和使用特性，电池的外型几何形状普遍都会在一定范围内发生变形，造成电池的外型形状和尺寸在一定范围内具有不确定性和不一致性的缺陷。因为单体电池的这种特性,加剧了相应电池仓体/箱体外型的设计成本和难度，当设计失误时甚至会对电池组的安全性能造成十分极端的不良影响。目前行业内公知的对单体电池在电池箱体内的固定方式主要是以电池箱体的主体为基础，在箱体内以单体电池进行紧密的矩阵排布，然后施以相应的填充物，使各个单体电池与相邻的电池或者箱体部分发生挤压从而达到固定作用，在完成电池四个侧面的固定后，最后在电池组顶面进行整体限位和施压以消除单体电池垂直方向的窜动。传统电池的固定方式主要有以下缺陷:1、当单体电池自身几何形状不规则或者有变形情况发生时，因为各个电池变形的程度不一，各个单体与周边部件的接触面积也会不一，故而造成各个单体电池的承压情况不一，如果电池外部承压过大时，可能造成电池破损或者内部短路等各种安全问题。2、电池在进行充放电工作时，因为电池自身特性电池外型体积会发生少量变化，当多个电池紧密相联时，体积变化会发生累加，如果电池箱体或填充物无法及时发生弹性形变进行消除，相应的体积变化会转变成为电池内压，内压过高可能造成电池破损或者内部短路等各种安全问题。有安全隐患并会对电池寿命和性能造成影响。3、电池体积如因放电或其它原因变小，箱体和填充物如不能及时和充分的恢复弹性形变来配合相应单体电池，单体电池之间会发生松动，电池箱在发生振动时，单体电池可能会与相邻部件发生往复的相对位移和摩擦，可能发生破损，具有安全隐患。4、电池在工作时，因电池内阻或其它原因，电池单体会产生一定的热量，当各个单体电池与相邻部件进行紧密接触时，空气无法流通，不利于散热，热量发生聚积造成温升后将对电池的安全性能和使用寿命造成严重影响。5、单体电池外型尺寸的少量变化，经过累积后会变得相对较大，因此电池箱体/仓体及填充物的设计尺寸较难把握，在最终组装时只能凭经验完成，不利于产业标准化的建立，生产效率较低。6、当电池仓体发生冲击和变形时，其振动和变形量将直接作用于内部电池，当影响量超过电池本身可承受的范围后会对电池造成损伤并可能引发安全事故。7、单体电池垂直方向固定困难，电池组连线或单体电池安全阀等附件一般设置在单体电池顶部，绝大多数情况下都是不允许有直接挤压情况出现的，因此可用于固定电池垂直方向窜动的顶部施压操作的可直接施压区域较小，且操作中极易对电池或者电池连线造成损伤，具有安全隐患。
实用新型内容针对目前公知的电池组组件中单体电池存在电池箱体/仓体内安装定位困难以及相关技术难题，本实用新型提供一种用于电池组合连接的自组合支架。本实用新型可用于由单体电池组成电池组模块的连接和固定，在不使用其它辅助工具和辅助材料的前提下，经由多个相邻同规格部件进行自组合连接，即可形成完整独立的一级电池模组支架框架，一级电池模组还可以与其它相似的一级电池模组进行多种方式的配合连接.通过相应的方式将若干个一级电池模组在电池箱体内安装固定后，即可完成整个电池组组件或单个电池箱体电池的固定连接。本实用新型为解决其技术问题所提出的技术方案是:一种用于电池组合连接的自组合支架，该支架每个基本单元由上帽件、下帽件、固定件、极柱帽件构成，其特征是:上帽件、下帽件分别组装在电池的顶部及底部，固定件上的榫头与上、下帽件上的榫槽相配合定位和连接；下帽件整体呈凹形结构，上帽件整体呈凸形结构；在上帽件凸形肩部具有两个用于避空电池引出端伸出的通洞，在上帽件凸形头部具有一个用于避空电池防爆阀的通孔；极柱帽件上开有电池连线槽，极柱帽件外侧设置的凸起和凹槽与上帽件凸形结构两外侧的凸起和凹槽对应配合；上帽件、下帽件和极柱帽件的外侧面均设有凸起和与之配合的凹槽，由凸起和凹槽的嵌套作用使各部件能够与相邻部件进行连接与组合。在上帽件窄面的中下部和下帽件窄面的中上部均设有通透的T型榫槽，上、下帽件内部与电池接触的内侧边均设有平行于电池套入方向的带有弹性的直筋，该直筋前端设有倒入角。所述的上帽件、下帽件和极柱帽件外侧面的凸起和凹槽形状，固定件榫头与上、下帽件的榫槽形状均为梯形、方形、圆形、椭圆形、多边形中的任意一种形状。在上帽件、下帽件外侧凸起和凹槽的进出口两端均设有避空位和限位凸台。所述的上帽件凸形肩部通洞和用于避空电池防爆阀通孔的形状均为圆形、方形、椭圆形、多边形中的任意一种形状。在上帽件凸形结构顶部设有两条平行的凸筋，下帽件凹型结构中部设有直槽，该直槽与上帽件凸形顶部的平行凸筋相配合。下帽件底面直槽两边的两个平台由网格状加强筋构成且形成底平面。[0019]所述的支架中置入电池的凹槽设计为方形或圆柱形。每个基本单元经由多个相邻同规格部件进行自组合连接，形成完整独立的一级电池模组支架框架，一级电池模组还能与其它相似的一级电池模组进行配合连接，构成整个电池组组件。本实用新型允许自身与相邻同规格部件进行多方位不限数量的自由连接的自组合结构设计，通过多个相同单元的自带榫卡结构连接即可形成完整独立的一级电池模组支架框架，通过在组成的支架框架内装入电池即可成为具有稳定自支撑功能的一级电池模组。通过本实用新型的其它周边设计，由指定数量的本实用新型和单体电池构成的一级电池模组还可以与其它相似一级电池模组进行多种方式的配合连接，通过相应的方式将若干个一级电池模组在电池箱体内安装固定后，即可完成整个电池组组件或单个电池箱体电池的固定连接工程。本支架能使组织内各个电池相对位置保持稳定，可以保证框架内各个单位所连接的单体电池在框架内相对位置的自由位移量小于整体框架尺寸的3%，除可以满足各个单体电池在电池组件中的多种定位要求外，还一并解决了大量传统单体电池固定方式的技术缺陷。由本支架与相应单体电池最终组成电池模组后，模组内各个单体电池之间不再有任何直接接触，并且电池相互之间将会具有稳定的间隔和距离。
图1是上帽件立体结构示意图。图2是下帽件立体结构示意图。图3是下帽件底面结构示意图。图4是极柱帽件结构示意图。图5是固定件结构示意图。图6是本实用新型各部件与电池组装的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式
并结合附图对本实用新型进行详细说明。如图6所示，本实用新型的每个基本单元由上帽件、下帽件、固定件、极柱帽件组成，每个基本单元经由多个相邻同规格部件进行自组合连接，形成完整独立的一级电池模组支架框架，一级电池模组还能与其它相似的一级电池模组进行配合连接，构成整个电池组组件或单个电池箱体电池的固定连接。各部件选用ABS或其它塑料材质加工而成，本支架中置入电池的凹槽设计成方形或圆柱形，即用于方形或圆柱形电池的组装。如图1-3所示，上帽件1、下帽件2分别组装在电池5的顶部及底部，固定件3上的榫头3-1与上帽件榫槽1-4、下帽件榫槽2-4相配合定位和连接(见图4、图6)，保证上下两个帽件始终处于一体状态，不会脱落；如图5所示，极柱帽件4四周均开有电池与电池之间连线的槽4-3，极柱帽件4外侧设置的凸起4-1和凹槽4-2与上帽件凸形结构两外侧的凸起和凹槽1-6对应配合，采用该结构来固定极柱帽件并盖住电池极柱，使电池引出端与外界隔离，在实际使用过程中能够有效防止由于使用不当导致的外部短路。上帽件1、下帽件2和极柱帽件4的外侧面均设有凸起和与之配合的凹槽，即上帽件凸起1-3、凹槽1-5，下帽件凸起2-2、凹槽2-3，极柱帽件凸起4-1、凹槽4-2 ;固定件3榫头3-1与上帽件榫槽1-4、下帽件的榫槽2-4对应配合，由各部件凸起和凹槽的嵌套作用使各部件能够与相邻部件进行多种方式的连接与组合；上、下帽件、固定件和极柱帽件各部件外侧面的凸起、凹槽、榫头、榫槽形状均为梯形、方形、圆形、椭圆形、多边形中的任意一种形状，优先选择梯形或方形。如图1-2所示，在上帽件窄面的中下部和下帽件窄面的中上部均设有通透的T型榫槽(1-4、2-4)，上帽件1、下帽件2内部与电池5接触的内侧边均设有平行于电池套入方向的带有弹性的直筋(1_1、2-1)，套置电池时位于电池卡槽四个侧壁上的直筋会根据置入电池的形态发生让位和弹性形变，通过这种具有对应关系的让位和形变，可以使单体电池与卡槽侧壁形成稳定的接触和固定效果；可根据置入电池的形态发生让位和弹性形变；该直筋的前端设有30°切面的倒入角，倒入角设计，会使套置电池时的操作轻松顺畅的完成。在上、下帽件凸起和凹槽的进出口两端均设有相应的避空位1-8和限位凸台1-9，即可以限制组合完成后相邻部件的窜动，又能加强本装置组合成的框架的支撑强度。如图1所示，上帽件I整体呈凸形结构，在上帽件凸形肩部具有两个用于避空电池引出端伸出的通洞1-10，可以使电池引出端完全伸出用以连线，该通洞为圆形、椭圆形、方形、多边形中的任意一种形状，优先选择圆形或方形；在上帽件凸形头部还具有一个用于避空电池防爆阀的通孔1-2，该通孔为圆形、椭圆形、方形、多边形中的任意一种形状，优先选择圆形或方形。在上帽件凸形顶部设有两条平行的凸筋1-7，该凸筋与下帽件底面中部的直槽2-6相配合，在电池和本支架组成符合设计要求的一级电池模组后，可通过本结构完成与其它模组或定位装置的对接和固定的功能，同时还能保证防爆阀爆破时气路的通畅。如图2、3所示，下帽件整体呈倒置的浅凹形，下帽件底面直槽两边的两个平台由网格状加强筋2-5构成且形成实际的底平面；下帽件凹型结构中部设有直槽2-6，该直槽与上帽件凸形顶部的平行凸筋1-7相配合，使上帽件顶部的双凸筋嵌入定位并具有支撑作用，该结构具有很好的强度和减振支撑效果。本实用新型实施组装过程如下:1、本支架材质使用添加防火剂的ABS，本实例选用方形结构电池，电池引出端为圆柱形。2、本支架榫头和榫槽的形状为T形结构，本支架中置入电池的凹槽设计为方形形状。3、本支架各部件的外侧面均设计有凸起或与之配合的凹槽，以此达到任意组装的目的。4、在上帽件I凸起结构的侧面同样有凸起和凹槽，利用此结构来固定极柱帽件。5、在上帽件I窄面中下部和下帽件2窄面的中上部均加工有通透的T型榫槽，如图1中的上帽件榫槽1-4和图2中下帽件榫槽2-4，通过固定件(图4)来组装固定上帽件I和下帽件2，使模组更加牢固。6、固定件3顶部和底部加工出T型榫头3-1，与上、下帽件上通透的T型榫槽配合。7、先利用下帽件2外侧面的凸起和凹槽进行自组装，把电池5单体置入组装好的下帽件中，再利用上帽件I外侧面的凸起和凹槽进行自组装，并扣在电池组上端。8、将固定件3卡在上帽件I与下帽件2上，使电池模组具有更好的强度和支撑效
果O[0044]9、先利用极柱帽件4外侧的凸起和凹槽进行自组装，再通过极柱帽件的凸起和凹槽固定在上帽件I凸起结构的侧部并盖住电池极柱，极柱帽件4将电池引出端与外界隔离，在实际使用过程中有效防止由于使用不当导致的外部短路。
权利要求1.一种用于电池组合连接的自组合支架，该支架每个基本单元由上帽件、下帽件、固定件、极柱帽件构成，其特征是:上帽件、下帽件分别组装在电池的顶部及底部，固定件上的榫头与上、下帽件上的榫槽相配合定位和连接；下帽件整体呈凹形结构，上帽件整体呈凸形结构；在上帽件凸形肩部具有两个用于避空电池引出端伸出的通洞，在上帽件凸形头部具有一个用于避空电池防爆阀的通孔；极柱帽件上开有电池连线槽，极柱帽件外侧设置的凸起和凹槽与上帽件凸形结构两外侧的凸起和凹槽对应配合；上帽件、下帽件和极柱帽件的外侧面均设有凸起和与之配合的凹槽，由凸起和凹槽的嵌套作用使各部件能够与相邻部件进行连接与组合。
2.根据权利要求1所述的用于电池组合连接的自组合支架，其特征是:在上帽件窄面的中下部和下帽件窄面的中上部均设有通透的T型榫槽，上、下帽件内部与电池接触的内侧边均设有平行于电池套入方向的带有弹性的直筋，该直筋前端设有倒入角。
3.根据权利要求1所述的用于电池组合连接的自组合支架，其特征是:所述的上帽件、下帽件和极柱帽件外侧面的凸起和凹槽形状，固定件榫头与上、下帽件的榫槽形状均为梯形、方形、圆形、椭圆形、多边形中的任意一种形状。
4.根据权利要求1所述的用于电池组合连接的自组合支架，其特征是:在上帽件、下帽件外侧凸起和凹槽的进出口两端均设有避空位和限位凸台。
5.根据权利要求1所述的用于电池组合连接的自组合支架，其特征是:所述的上帽件凸形肩部通洞和用于避空电池防爆阀通孔的形状均为圆形、方形、椭圆形、多边形中的任意一种形状。
6.根据权利要求1所述的用于电池组合连接的自组合支架，其特征是:在上帽件凸形结构顶部设有两条平行的凸筋，下帽件凹型结构中部设有直槽，该直槽与上帽件凸形顶部的平行凸筋相配合。
7.根据权利要求1所述的用于电池组合连接的自组合支架，其特征是:下帽件底面直槽两边的两个平台由网格状加强筋构成且形成底平面。
8.根据权利要求1所述的用于电池组合连接的自组合支架，其特征是:所述的支架中置入电池的凹槽设计为方形或圆柱形。
9.根据权利要求1所述的用于电池组合连接的自组合支架，其特征是:每个基本单元经由多个相邻同规格部件进行自组合连接，形成完整独立的一级电池模组支架框架，一级电池模组还能与其它相似的一级电池模组进行配合连接，构成整个电池组组件。
专利摘要本实用新型公开一种用于电池组合连接的自组合支架，该支架每个基本单元由上、下帽件、固定件和极柱帽件构成，每个基本单元由多个相邻同规格部件进行自组合连接，形成完整独立的一级电池模组支架框架，一级电池模组还能与其它相同的一级电池模组配合连接，构成整个电池组组件。本支架能使组织内各个电池相对位置保持稳定，保证框架内各个单位所连接的单体电池在框架内相对位置的自由位移量小于整体框架尺寸的3％，除可以满足各个单体电池在电池组件中的多种定位要求外，还一并解决了大量传统单体电池固定方式的技术缺陷；由本支架与相应单体电池最终组成电池模组后，模组内各单体电池之间不再有任何直接接触，电池相互之间具有稳定的间隔和距离。
文档编号H01M2/04GK202977566SQ20122074108
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月15日 优先权日2012年12月15日
发明者李国君, 卢杰, 霍光远, 李涛 申请人:朝阳立塬新能源有限公司