一种电池包结构的制作方法

【技术领域】

本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种电池包结构。

背景技术：

目前，电池已密切经融入到我们生活的每个角落，小到手机电池，大到电动汽车动力电池，可以说电池已经无处不在。动力电池作为电动汽车的能量来源，是电动汽车最主要的组成部分。因此，新型模组结构的研究与开发对电动汽车性能具有重大意义。在现有技术中，动力电池不能直接装在汽车底盘上，而且电池装到电池包中需要分割成多个电池组，这种方式使得电池组固定的空间增大，电池包的空间利用率低；电池返修困难，不能快速拆卸问题电池进行维修等问题。

鉴于此，实有必要提供一种新的电池包结构以克服上述缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电池包结构，所述电池包结构能够能够显著提高电池的组装与拆卸效率、增大电池包的能量密度，同时，电池安装不再需要分组可直接将每个电池安装到底盘中提升空间利用率，并使得整体结构有序美观，同时提升电池包的散热效果。

为了实现上述目的，本发明提供一种电池包结构，包括底盘结构、固定结构、采集线排及收容于所述底盘结构与所述固定结构之间的多个单体电池；所述底盘结构包括箱体、多个电池模组固定单元及多根固定压条；所述箱体包括底壁，多个电池模组固定单元通过所述固定压条拼接固定设置于所述底壁上；每个电池模组固定单元包括多个第一支架、多个汇流板及多个绝缘隔板；每个第一支架设有多个第一收容部；所述汇流板设置于所述第一支架下方且每个汇流板开设有用于固定多个单体电池极柱的多个第一极柱孔；所述绝缘隔板设置于所述汇流板下方；所述绝缘隔板与所述第一支架固定连接并将所述汇流板夹在所述绝缘隔板和所述第一支架中间；所述第一支架一根固定压条用于拼接固定相邻两个电池模组固定单元；所述固定结构设置于所述电池模组固定单元上方且包括多个第二支架、多个印制电路板、多个螺帽、连接所述第一支架与所述第二支架的多个连接件及多个绝缘保护板；每个第二支架设有与对应一个第一支架上的多个第一收容部相配合的多个第二收容部且每个单体电池收容在对应一个第一收容部和第二收容部之间；所述印制电路板设置于所述第二支架上方且每个印制电路板开设有与所述单体电池极柱相配合的多个第二极柱孔，所述螺帽设置于所述印制电路板上且每个螺帽用于固定对应一个单体电池的极柱；所述绝缘保护板设置于所述印制电路板上；所述采集线排排布在多个电池模组固定单元之间的隙缝内。

在一个优选实施方式中，所述箱体包括底壁；所述底壁上设有多个矩阵排列的固定块用于固定多个电池模组固定单元，每个固定块上开设有至少一个第一固定孔；一根固定压条用于拼接固定相邻两个电池模组固定单元；每根固定压条包括一个主体部及自所述主体部两端延伸形成的固定部；所述固定部上开设有与所述第一固定孔相对应的一个第二固定孔；所述固定部设置于所述固定块上。

在一个优选实施方式中，每个第一支架的两侧各设有与对应一根固定压条相配合的一个第一固定条；每个第一固定条设有至少一个限位凸台；所述限位凸台包括一个第一贴合面及两个分别位于所述贴合面两侧的第二贴合面；所述固定压条的主体部两侧各开设有三个限位凹槽且每个限位凹槽包括与所述限位凸台的第一贴合面相对应的一个第一表面及与所述限位凸台的两个第二贴合面一一对应的两个第二表面。

在一个优选实施方式中，每个第一收容部包括一个中空圆柱状的第一筒壁和与所述第一筒壁垂直连接的一个第一环形壁，每个第一环形壁上开设有一个支撑孔；每个第二收容部包括一个中空圆柱状的第二筒壁和与所述第二筒壁垂直连接的一个第二环形壁，每个第二环形壁上开设有一个限位孔；所述单体电池包括筒体及设置于所述电池筒体两端的极柱，所述单体电池的筒体收容在所述第一支架的第一收容部与所述第二支架的第二收容部内，每个单体电池一端的极柱穿过所述第一支架的支撑孔，每个单体电池另一端的极柱穿过第二支架的限位孔。

在一个优选实施方式中，每个第一支架的第一环形壁远离所述第一筒壁的一面上凸起形成多个固定凸台及多个第一卡扣，所述固定凸台设有内螺纹。

在一个优选实施方式中，每个第一极柱孔内设有锁紧螺母用于固定对应一个单体电池的极柱；每个汇流板还开设有与多个固定凸台相配合的多个第一通孔、与多个第一卡扣相配合的多个第二通孔及多个第一电压采集线孔。

在一个优选实施方式中，每个绝缘隔板上设有多个中空圆柱状的定位凸台；每个定位凸台收容对应一个固定凸台且通过螺丝将所述绝缘隔板与所述第一支架固定连接。

在一个优选实施方式中，每个第二支架的第二环形壁远离所述第二筒壁的一面上设有多个中空圆柱状的定位凸柱，每个定位凸柱设有内螺纹；每个印制电路板开设有与所述定位凸柱相配合的多个第三通孔及多个第二电压采集线孔；所述定位凸柱穿过相对应的所述第三通孔。

在一个优选实施方式中，所述绝缘保护板开设有多个第三固定孔，每个第三固定孔与对应一个定位凸柱相配合，螺丝穿过所述第三固定孔将所述绝缘保护板与所述第二支架上的定位凸柱固定连接。

在一个优选实施方式中，所述单体电池的极柱上设有外螺纹且与所述汇流板上的第一极柱孔的锁紧螺母、所述印制电路板上的第二极柱孔、所述螺帽相配合。

本发明提供的一种电池包结构，电池单层排布直接装在箱体中，可自由组合、迅速拆装，同时能有效提升空间利用率，提高电池包散热效果。

【附图说明】

图1为本发明提供的电池包结构的立体视图。

图2为图1中电池包结构的底盘结构示意图。

图3为图1中电池包结构的电池模组固定单元的爆炸图。

图4为图1中电池包结构的第一支架的立体图。

图5为图1中电池包结构的第一支架的另一角度立体图。

图6为图1中电池包结构的汇流板的立体图。

图7为图1中电池包结构的固定压条的立体图。

图8为图1中电池包结构的固定结构的立体图。

图9为图1中电池包结构的第二支架的立体图。

图10为图1中电池包结构的固定结构拼接的立体图。

图11为图1中电池包结构的印制电路板的立体图。

图12为图1中电池包结构的连接件的立体图。

图13为图1中电池包结构的采集线排设置的立体图。

图14为图1中电池包结构的采集线排的立体图。

图15为图1中电池包结构的底层电压采集线的立体图。

图16为图1中电池包结构的单体电池的立体图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

请参阅图1、图8及图13，本发明提供一种电池包结构100，包括底盘结构10、固定结构20、采集线排30及收容于所述底盘结构10与所述固定结构20之间的多个单体电池40。

请参阅图2，所述底盘结构10包括箱体11及多个电池模组固定单元12。所述箱体11包括底壁111、自所述底壁111边缘延伸形成的侧壁112及与所述底壁111平行相对的顶盖(图中未示)。所述底壁111上设有多个矩阵排列的固定块113用于固定多个电池模组固定单元12，每个固定块113上开设有至少一个第一固定孔1131。在本实施方式中，所述电池模组固定单元12数量有三十五个且七行五列矩阵排列在所述箱体11内。所述箱体11材质为铝材。

请参阅图3至图7，每个电池模组固定单元12包括多个第一支架13、多个汇流板14及多个绝缘隔板15。在本实施方式中，每个电池模组固定单元12包括两个第一支架13、两个汇流板14及两个绝缘隔板15。每个第一支架13呈矩形蜂窝状且设有用于收容多个单体电池40的多个第一收容部131。在本实施方式中，每个第一收容部131包括一个中空圆柱状的第一筒壁1311和与所述第一筒壁1311垂直连接的一个第一环形壁1312，每个第一收容部131与对应一个单体电池40相配合，所述第一筒壁1311的直径、所述第一环形壁1312的外径与所述单体电池40的直径相一致。具体地，每个第一环形壁1312上开设有一个支撑孔1313。每个第一支架13开设有四行八列单层排布的三十二个所述第一收容部131，相邻两行的第一收容部131的中心轴的连线呈锯齿形。

在本实施方式中，第四列所述第一收容部131的第一筒壁1311向上延伸形成一条弧形弯曲的第一挡边1314且所述第一挡边1314将所述第一支架13的多个第一收容部131分为正极区与负极区。第四列所述第一收容部131的第一环形壁1312远离所述第一筒壁1311的一面上设有一条与所述第一挡边1314相对应的第二挡边1315。

每个第一支架13的第一环形壁1312远离所述第一筒壁1311的一面上凸起形成多个中空圆柱形固定凸台132及多个圆柱形第一卡扣133，所述固定凸台132设有内螺纹。在本实施方式中，每个第一支架13上的固定凸台132数量有四个，每个第一支架13上的第一卡扣133数量有四个。

每个第一支架13的两侧各设有与对应一根固定压条16相配合的一个第一固定条134。每个第一固定条134抵靠在所述第一支架13两侧的两列所述第一收容部131的第一筒壁1311上且设有远离所述第一收容部131的至少一个限位凸台135。在本实施方式中，每个第一支架13上的限位凸台135数量有三个。所述限位凸台135包括一个第一贴合面1351及两个分别位于所述贴合面1351两侧的第二贴合面1352，所述限位凸台135的截面呈梯形，所述第一贴合面1351与所述第二贴合面1352皆为矩形且所述第一贴合面1351的长度大于所第二贴合面1352的长度。

在本实施方式中，每个第一固定条134的一端设有一个台阶部136用于两个第一固定条134之间的拼接。所述第一支架13在每个限位凸台135靠近所述第一收容部131的一侧开设有一个第一连接孔137，所述第一连接孔137包括通孔一段1371与通孔二段1372，所述通孔一段1371的截面呈三角形，所述通孔二段1372的截面呈“ω”型。具体地，所述第一固定条134靠近所述通孔一段1371处设有一个第二卡扣1341。

所述汇流板14设置于所述第一支架13的下方，每个汇流板14开设有用于固定多个单体电池40极柱42的多个第一极柱孔141、与多个固定凸台132相配合的多个第一通孔142、与多个第一卡扣133相配合的多个第二通孔143及多个第一电压采集线孔144。每个第一极柱孔141内设有锁紧螺母145用于固定对应一个单体电池40的极柱42。在本实施方式中，所述锁紧螺母145与所述第一极柱孔141焊接为一体，每个汇流板14所述第一极柱孔141数量有三十二个，所述第一通孔142数量有四个，所述第二通孔143数量有四个，所述电压采集线孔144数量有两个，所述第一通孔142的直径大于所述第二通孔143的直径大于所述电压采集线孔144的直径。

所述绝缘隔板15设置于所述汇流板14下方且与所述汇流板14的形状相对应。每个绝缘隔板15上设有多个中空圆柱形定位凸台151，具体地，所述定位凸台151数量有四个且每个定位凸台151收容对应一个固定凸台132。所述定位凸台151的内径与所述固定凸台132的外径相一致。

所述底盘结构10还包括多根固定压条16，多个电池模组固定单元12通过所述固定压条16拼接固定设置于所述底壁111上。一根固定压条16用于拼接固定相邻两个电池模组固定单元12。每根固定压条16包括一个主体部161及自所述主体部161两端延伸形成的固定部162。所述主体部161两侧开设有多个限位凹槽163，在本实施方式中，所述主体部161两侧各开设有三个限位凹槽163且每个限位凹槽163包括与所述限位凸台135的第一贴合面1351相对应的一个第一表面1631及与所述限位凸台135的两个第二贴合面1352一一对应的两个第二表面1632。所述固定部162上开设有与所述第一固定孔1131相对应的一个第二固定孔1621。所述固定部162设置于所述底壁111的固定块113上。

请参阅图8至图12，所述固定结构20设置于所述电池模组固定单元11上方且包括多个第二支架21、多个印制电路板22、多个螺帽23、连接所述第一支架13与所述第二支架21的多个连接件24及多个绝缘保护板25。所述第二支架21设置于所述第一支架13上方，每个第二支架21设有与对应一个第一支架13上的多个第一收容部131相配合的多个第二收容部211且每个单体电池40收容在对应一个第一收容部131和第二收容部211之间。在本实施方式中，每个第二收容部211包括一个中空圆柱状的第二筒壁2111和与所述第二筒壁2111垂直连接的一个第二环形壁2112，所述第二筒壁2111的直径、所述第二环形壁2112的外径与所述单体电池40的直径相一致。具体地，每个第二环形壁2112上开设有一个限位孔2113。每个第二支架21开设有四行八列单层排布的三十二个所述第二收容部211，相邻两行的第二收容部211的中心轴的连线呈锯齿形。

在本实施方式中，第四列所述第二收容部211的第二环形壁2112远离所述第二筒壁2111的一面上设有一条第三挡边2114且所述第三挡边2114将所述第二支架21的多个第二收容部211分为正极区与负极区。

每个第二支架21的两侧各设有至少一个第二连接孔212。在本实施方式中，每个第二支架21上的第二连接孔212数量有三个且每个第二连接孔212与对应一个第一连接孔137相配合。每个第二支架21的第二环形壁2112远离所述第二筒壁2111的一面上设有多个中空圆柱状的定位凸柱213，在本实施方式中，每个第二支架21上的定位凸柱213数量有两个，且每个定位凸柱213设有内螺纹。在本实施方式中，所述第二支架21开设有第二连接孔212的一侧还设有一个对应的直角挡边214，所述直角挡边214与所述第二支架21一体成型且为绝缘材料制成。

所述印制电路板22位于所述第二支架21的上方，一个印制电路板22用于连接一个电池模组固定单元12中的一个第一支架13与相邻一个电池模组固定单元12中的另一个第一支架13上的多个单体电池40的极柱，每个印制电路板22开设有与所述单体电池极柱相配合的多个第二极柱孔221、与所述定位凸柱213相配合的多个第三通孔222及多个第二电压采集线孔223。在本实施方式中，所述印制电路板22上的所述第二极柱孔221数量有三十二个，所述第三通孔222数量有四个，所述第二电压采集线孔223数量有两个。

所述螺帽23设置于所述印制电路板22上且每个螺帽23用于固定对应一个单体电池40的极柱42。

每个连接件24包括一根螺杆241、一个与所述螺杆241配合的螺钉242及一个绝缘套管243。每根螺杆241包括三棱柱2411及设置于所述三棱柱2411上的圆柱2412且所述圆柱2412设有与所述螺钉242相配合的内螺纹。所述三棱柱2411与所述第一连接孔137的通孔一段1371相配合且所述三棱柱2411远离所述圆柱2412的一面抵压在对应一个第二卡扣1341上。所述圆柱2412穿过所述第一连接孔137的通孔二段1372后用所述螺钉242与所述第二支架21固定。一个绝缘套管243套在对应一根螺杆241的圆柱2412外，所述绝缘套管243上还设有线束固定卡扣2431。所述绝缘套管243的两端各设有一对与所述第一连接孔137的通孔二段1372相配合的固定支脚2432。

每个绝缘保护板25设置于对应两个印制电路板22上方且开设有多个第三固定孔251，在本实施方式中，所述第三固定孔251数量有四个，每个第三固定孔251与所述第二支架21上的对应一个定位凸柱213相配合。

请参阅图13至图15，所述采集线排30用于采集电池信号。所述采集线排30为多根线束通过软胶技术整合而成且排布在多个电池模组固定单元12之间的隙缝内且卡在所述第一支架13与所述第二支架21之间，所述采集线排30的长度与每列电池模组固定单元12的长度相一致。所述采集线排30包括多根顶层电压采集线31、多根温度采集线32、多根底层电压采集线33及总引出端子34。每根顶层电压采集线31设置于对应一个印制电路板22上的第二电压采集线孔223上并电性连接，每根温度采集线32设置于对应一个印制电路板22上的第二电压采集线孔223上并电性连接。在本实施方式中，所述顶层电压采集线31与所述温度采集线32共用一个第二电压采集线孔223。所述采集线排30数量有六个且每个总引出端子34与对应的采集盒50电性连接。所述采集线排30设有多个电压接收接插端子35。

每根底层电压采集线33包括与对应一个汇流板14上的第一电压采集线孔144电性连接的连接端331和与所述电压接收接插端子35相配合的电压引出接插端子332。具体地，所述底层电压采集线33的连接端331穿过所述绝缘套管243及所述第一支架13的第一连接孔137至所述汇流板14靠近所述绝缘隔板15的一侧且与第一电压采集线孔223电性连接。

在本实施方式中，所述采集线排30的采集点错位布置，所述顶层电压采集线31为红色，所述底层电压采集线33为黑色，所述温度采集线32为黄色。所述顶层电压采集线31的一端和所述底层电压采集线33的连接端331皆设有一个扁状夹套311，所述温度采集线32的一端设有圆柱形夹套321。所述电压接收接插端子35和所述电压引出接插端子332形状皆为长方体。通过所述扁状夹套311、所述圆柱形夹套321及线束颜色的不同实现双重防呆。

请参阅图16，所述单体电池40为圆柱形电池且单层排布在所述底盘结构10的多个电池模组固定单元11中。所述单体电池40包括筒体41及设置于所述电池筒体41两端的极柱42，所述极柱42上设有外螺纹且与所述汇流板14上的第一极柱孔141的锁紧螺母145、所述印制电路板22上的第二极柱孔221、所述螺帽23相配合。所述单体电池40的筒体41收容在所述第一支架13的第一收容部1311与所述第二支架21的第二收容部211内，每个单体电池40一端的极柱42穿过所述第一支架13的支撑孔1313与所述汇流板14的第一极柱孔141固定连接，每个单体电池40另一端的极柱42依次穿过第二支架21的限位孔2113、所述印制电路板22的第二极柱孔221后用所述螺帽23固定。

组装时，先将两个第一支架13通过一根固定压条161拼接在一起，所述固定压条16上的同侧的三个限位凹槽163与对应两个第一支架13上的同侧的三个限位凸台135对应且通过胶水粘合固定，将拼接好的两个第一支架13设置于对应两个汇流板14上且每个第一支架13上的四个第一卡扣133穿过对应一个汇流板14上的四个第二通孔143使所述第一支架13与所述汇流板14初步固定，同时每个第一支架13上的四个固定凸台1321穿过对应一个汇流板14上的四个第一通孔142。

接着，将六根螺杆241一一套上一个绝缘套管243后插入两个第一支架13上六个第一连接孔137内，且每根螺杆241的三棱柱2411抵压在对应一个第二卡扣1341。将所述底层电压采集线33的连接端331穿过所述绝缘套管243及所述第一支架13的第一连接孔137至所述汇流板14靠近所述绝缘隔板15的一侧且与第一电压采集线孔223通过螺丝锁紧实现电性连接。

将与两个汇流板14固定的两个第一支架13设置于对应两个绝缘隔板15上，此时，每个第一支架13上的四个固定凸台1321一一收容在对应一个绝缘隔板15的四个定位凸台151内且通过螺丝将两个绝缘隔板15与两个第一支架13固定连接并将两个汇流板14夹在两个绝缘隔板15和两个第一支架13中间形成一个电池模组固定单元12。

一个电池模组固定单元12两侧的两根固定压条16两端的四个固定部162分别抵压在所述底壁111上的对应一个固定块113上，螺丝穿过对应一个第二固定孔1621与一个第一固定孔1131将一个电池模组固定单元12与所述底壁111固定连接。重复以上步骤直至三十五个电池模组固定单元排列成七行五列矩阵设置于所述箱体11的底壁111上。

将多个单体电池40通过所述极柱42与所述电池模组固定单元12内的所述汇流板14的第一极柱孔141上的多个锁紧螺母145固定连接，每个单体电池40设置于所述第一支架13的对应一个第一收容部131内，每个第一支架上的三十二个单体电池中其中十六个正极朝下另外十六个正极朝上，所有的单体电池十六个为一组正负极交错排列。

然后将多个第二支架21套在多个单体电池40上，每个第二支架21与对应一个第一支架13相配合将一个单体电池40收容在对应一个第一收容部131与第二收容部211内。同时所述螺钉242穿过所述第二支架21上的对应一个第二连接孔212与每根螺杆241的圆柱2412固定拧紧从而实现所述第二支架21与所述第一支架13相固定。

将多个印制电路板22设置于所述第二支架21的上方，一个第二支架21上的两个定位凸柱213穿过相对应的两个第三通孔222。一个印制电路板22用于连接一个电池模组固定单元12中的一个第一支架13与相邻一个电池模组固定单元12中的另一个第一支架13上的多个单体电池40的极柱42，所述印制电路板22与所述汇流板14交错设置。一个单体电池40的极柱42穿过对应一个第二极柱孔221并通过所述螺帽23锁紧固定。

最后，在所有单体电池40都用所述螺帽23固定后，将六个采集线排30插入五列电池模组固定单元12之间的隙缝中，将每根顶层电压采集线31设置于对应一个印制电路板22上的第二电压采集线孔223上并用螺丝拧紧实现电性连接，每根温度采集线32设置于对应一个印制电路板22上的第二电压采集线孔223上并用螺丝拧紧实现电性连接。将每根底层电压采集线33的电压引出接插端子332与所述采集线排30上的对应一个电压接收接插端子35相接从而实现电性连接。将所有所述顶层电压采集线31、所述温度采集线32、所述底层电压采集线33都装好后，盖上所述绝缘保护板25，螺丝穿过所述第三固定孔251将所述绝缘保护板25与所述第二支架21上的定位凸柱213固定连接。将六个采集线排30的六个总引出端子34与采集盒50电性连接，盖上顶盖。至此，所述电池包结构100安装完成。

本发明提供的电池包结构采用单层平铺的方式摆放单体电池，将电池支架与箱体结为一体，方便后续电池的组装与拆卸，能有效提高了工作效率；通过固定压条的方式连接电池模组固定单元，并将采集线排安装在缝隙中，大幅提高了空间利用率；可简化生产步骤、降低成本、减轻电池箱重量、增大电池包的能量密度；电池平铺摆放在箱体内，可提高电池包的散热面积，有助于降低电池包内部温度。

本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。