固定架、电池单元以及电池模组的制作方法

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种固定架、电池单元以及电池模组。

背景技术：

二次电池具有各种形式。依据外壳类型，二次电池可以分为袋型二次电池和罐型二次电池。袋型二次电池的外壳由包括聚合物层和金属层的层压片制成。罐型二次电池的外壳通常由金属壳和金属顶盖片构成。

电池模组通常将多个二次电池排列并通过相应的框体来固定。

采用罐型二次电池的电池模组通常是排列的多个罐型二次电池和前后两个端板压紧在一起之后再焊接固定两个侧板于两个端板，最后在多个罐型二次电池的底部外设水冷系统(甚至导热硅胶垫)。

目前为解决袋型二次电池的电池模组组装的问题，通常需要使用铝板或者塑胶结构前后对卡形成电池单元后互相组装来实现电池模组整体的组装，但使用这种方式存在如下问题：

电池模组散热困难，袋型二次电池大面的不同位置温差大。主要原因为：①通过传统铝板或者塑胶前后对卡的结构因底面(仅底面接触外部散热机构)导热面积小，从而导致电池模组的总体散热性能差；②单个袋型二次电池的主体部的面积较大，传统的袋型二次电池的电池模组设计仅单个方向单个位置导热，单个袋型二次电池不同位置的散热性能不一致，进而导致单个袋型二次电池的大面不同位置温差大，严重的将会导致袋型二次电池性能失效；

电池模组组装效率低。传统的袋型二次电池的电池模组组装方式，零部件物料多，空间使用不合理，故导致电池模组整体的组装效率较低；

电池模组成本高。传统的袋型二次电池的电池模组的组装方式中，零部件物料多，组装工艺复杂，物料成本及制造成本相对较高。

技术实现要素：

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种固定架、电池单元以及电池模组，与现有技术中的采用传统铝板或者塑胶前后对卡的结构相比，固定架在用于电池单元进而用于电池模组时能够提高电池模组的散热效果，还能够提高电池模组组装效率并降低成本。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种固定架，其包括：至少一个导热板以及两个支撑块。各导热板具有：抵靠部，沿高度方向延伸；接触部，位于抵靠部的高度方向的一侧并向导热板的厚度方向延伸；以及连接部，沿高度方向将抵靠部和接触部连接。两个支撑块分别固定在所述至少一个导热板的长度方向的两端；其中，各导热板的抵靠部、连接部、接触部与两个支撑块一起形成背离抵靠部开口的收容空间。

为了实现上述目的，本发明第二方面提供了一种电池单元，其包括至少一个袋型二次电池，袋型二次电池具有主体部，电池单元还包括：本发明第一方面所述的固定架；其中，各袋型二次电池固定于固定架的一个收容空间内；各导热板的抵靠部与袋型二次电池的主体部沿厚度方向贴靠在一起。

为了实现上述目的，本发明第三方面提供了一种电池模组，其包括：导热框体，具有：周壁；以及由周壁围成的周向封闭且长度方向两端开口的收容腔；电池模组还包括：本发明第二方面所述的多个电池单元，所述的多个电池单元并排布置并收容于收容腔内，且各导热板的接触部与导热框体的周壁接触。

本发明的有益效果如下：

在根据本发明第一方面的固定架中，与现有技术中的采用传统铝板或者塑胶前后对卡的结构相比，将本发明第一方面的固定架用于电池单元进而用于电池模组时，提高了电池模组的散热效果；减少了组装零部件的数量，提高了电池模组的组装效率，降低了成本。

附图说明

图1根据本发明的固定架的分解立体图。

图2是图1的组装图。

图3是图2的另一角度的组装图。

图4是图1中的支撑块的立体图。

图5是图1中的导热板的从长度方向观察到的平面视图。

图6是图5的立体图。

图7是图1中的两个导热板对接的从长度方向观察到的平面视图。

图8是图7的立体图。

图9是图8中的一个圆圈区域的放大图。

图10是图8中的另一个圆圈区域的放大图。

图11是根据本发明的电池单元的分解立体图，其中各极耳未弯折。

图12是图11的组装图，其中各极耳已弯折，且各极耳的弯折可以在形成电池单元时就弯折或者在形成电池单元时不弯折而在形成电池模组时弯折。

图13是沿图12中的a-a线剖开的立体图。

图14是沿图12中的b-b线剖开的立体图。

图15是根据本发明的电池模组的分解立体图。

图16是图15的部分部件的组装图。

图17是图15的组装图。

图18是沿图17中的c-c线剖开的立体图。

其中，附图标记说明如下：

m电池模组c4倾斜段

1导热框体222支撑块

11周壁2221凹槽

111凹部2222收容槽

112端面2223通孔

12收容腔2224定位槽

2电池单元l长度方向

21袋型二次电池t厚度方向

211主体部h高度方向

212极耳3连接片

22固定架31立部

221导热板4输出片

s1收容空间41突部

s2中空腔5弹性缓冲垫

s3居间空间6端板

2211抵靠部61板体

2212接触部611定位突起

2213连接部612内表面

c1弯折段62嵌件

c2连接段621凸部

c3抵接段

具体实施方式

下面详细介绍本发明的固定架、电池单元以及电池模组。

首先说明根据本发明第一方面的固定架。

如图1至图10所示，本发明第一方面的固定架22包括：至少一个导热板221和两个支撑块222。各导热板221具有：抵靠部2211，沿高度方向h延伸；接触部2212，位于抵靠部2211的高度方向h的一侧并向导热板221的厚度方向t延伸；以及连接部2213，沿高度方向h将抵靠部2211和接触部2212连接。两个支撑块222分别固定在所述至少一个导热板221的长度方向l的两端；其中，各导热板221的抵靠部2211、连接部2213、接触部2212与两个支撑块222一起形成背离抵靠部2211开口的收容空间s1。

在根据本发明第一方面的固定架22中，将本发明第一方面的固定架22应用于下文所述的电池单元2以及电池模组m时，与现有技术中的采用传统铝板或者塑胶前后对卡的结构相比，各导热板221的抵靠部2211与后述的袋型二次电池21的主体部211沿厚度方向t贴靠在一起，能够将袋型二次电池21产生的热量传递给贴靠在一起的导热板221的抵靠部2211，并经由接触部2212向外(例如向后述的导热框体1)传递，提高了电池模组m的散热效果；各固定架22采用两个支撑块222与所述至少一个袋型二次电池21形成电池单元2，使得多个电池单元2组装简单，减少了组装零部件的数量，提高电池模组m的组装效率，降低了成本。

如图1至图9所示，各导热板221的连接部2213形成有呈v形(当然并不限于此，也可以为其它的形状，例如圆弧形)并沿导热板221的长度方向l延伸的弯折段c1，弯折段c1的弯折拐角向收容空间s1的开口方向突出。下文所述的电池模组m在受到外部机械振动时，由于导热板221的接触部2212与连接部2213的连接拐角处应力集中因而容易发生折断，而弯折段c1的设计对接触部2212与连接部2213的连接拐角处的应力起到缓冲的作用，避免了拐角处的应力集中，有效地提高了导热板221的强度，避免因外部机械振动造成对导热板221的连接拐角处的破坏，延长了电池模组m的使用寿命。此外，弯折段c1增加了散热面积和散热效果并有效利用了后面所述的电池单元2的袋型二次电池21的主体部211在高度方向h上方的空间。

在根据本发明第一方面的固定架22中，优选地，导热板221为两个，两个导热板221沿固定架22的厚度方向t对靠在一起；两个导热板221的弯折段c1相对并围成中空腔s2。两个导热板221沿固定架22的厚度方向t对靠在一起能够使两个导热板221热耦合在一起，提高后面所述的电池单元2的两个袋型二次电池21的主体部211的散热效果，并提高两个袋型二次电池21的温度的均匀性。中空腔s2能够缓解外部机械振动对导热板221的连接拐角处的破坏，提高导热板221的强度。

参照图1、以及图5至图9，各导热板221的连接部2213还形成有：连接段c2，将弯折段c1的沿高度方向h的一端和接触部2212连接。

具体地，如图8所示，导热板221为两个；两个导热板221的两个连接段c2沿固定架22的厚度方向t对靠在一起。同样地，两个导热板221的两个连接段c2沿固定架22的厚度方向t对靠在一起，能够使两个导热板221热耦合在一起，提高后面所述的电池单元2的两个袋型二次电池21的主体部211的散热效果，并提高两个袋型二次电池21的温度的均匀性。

如图9所示，各导热板221的连接部2213还形成有：抵接段c3，沿高度方向h延伸，抵接段c3的高度方向h的一端与弯折段c1的高度方向h的另一端连接；倾斜段c4，连接抵接段c3和抵靠部2211，从抵接段c3向抵靠部2211倾斜以使抵靠部2211比抵接段c3靠近收容空间s1的开口。

在根据本发明第一方面的固定架22中，如图1至图3以及图7至图10所示，导热板221为两个；两个导热板221的两个抵接段c3沿固定架22的厚度方向t对靠在一起；一个导热板221的倾斜段c4和抵靠部2211与另一个导热板221的倾斜段c4和抵靠部2211间隔开并形成居间空间s3。同样地，两个导热板221的两个抵接段c3沿固定架22的厚度方向t对靠在一起能够使两个导热板221热耦合在一起，提高后面所述的电池单元2的两个袋型二次电池21的主体部211的散热效果并提高两个袋型二次电池21的温度的均匀性。居间空间s3的形成为下文所述的袋型二次电池21提供足够的膨胀空间。

如图1至图4所示，各支撑块222的高度方向h的一端设有凹槽2221；各导热板221的接触部2212的长度方向l的一端部收容在凹槽2221内。凹槽2221对接触部2212起到定位和支撑作用，起到在电池模组m受到外部冲击和/或震动时将经由导热框体1传递给接触部2212的外力传递至支撑块222并通过支撑块222分散。

在根据本发明第一方面的固定架22中，各导热板221的接触部2212和连接部2213布置方式有多种，例如可以仅设置在导热板221的一侧，为了提高传热效率，优选地，各导热板221的接触部2212和连接部2213均为两个且分别位于抵靠部2211的高度方向h的两侧，由此实现在高度方向h的双侧热传递。采用高度方向h的双侧热传递的散热效果远比背景技术中的采用底面热传递(即单侧热传递)的散热效果高。导热板221的抵靠部2211为一平板，从而可与后面所述的电池单元2的袋型二次电池21的主体部211的相对平的表面完全充分进行接触热传导。

如图1至图10所示，优选地，两个导热板221形状相同，且两个导热板221镜像沿固定架22的厚度方向t对接在一起。由此不仅制造简单且组装方便。

如图1和图4所示，各支撑块222设有收容槽2222，各导热板221的长度方向l的一端固定在一个支撑块222的收容槽2222中。

各支撑块222为塑胶。各导热板221为铝板。各导热板221为冲压成型。

所述两个支撑块222与所述至少一个导热板221一体成型。当然并不限于此，也可以采用其它的成型方式，例如各支撑块222与各导热板221分开成型再通过装配将两个支撑块222与所述至少一个导热板221固定在一起。

各支撑块222的收容槽2222的侧方还设有贯通的通孔2223。

各支撑块222还设有：至少一个定位槽2224，位于支撑块222的长度方向l的外侧面。

在根据本发明第一方面的固定架22中，需要注意的是，当固定架22用于下文所述的电池单元2且在电池单元2装配之前，即下文所述的电池单元2未装入导热框体1时，导热板221的接触部2212与连接部2213是垂直的状态(如图1至图9所示)，当然并不限于此，在另一实施例中，各导热板221的接触部2212相对支撑块222的高度方向h的外表面向高度方向h的外侧倾斜(例如3～10度)，以使接触部2212的厚度方向t的边缘在高度方向h突出于支撑块222的高度方向h的外表面。下文所述的各电池单元2装入导热框体1时，各导热板221的接触部2212受导热框体1的装配挤压，接触部2212弹性变形向支撑块222贴靠。由此，有效保证接触部2212同导热框体1的内表面有效接触进而保证热传导面积。

其次说明根据本发明第二方面的电池单元。

如图1至图14所示，根据本发明第二方面的电池单元2包括至少一个袋型二次电池21，袋型二次电池21具有主体部211，电池单元2还包括：根据本发明第一方面所述的固定架22；其中，各袋型二次电池21固定于固定架22的一个收容空间s1内；各导热板221的抵靠部2211与袋型二次电池21的主体部211沿厚度方向t贴靠在一起(参照图14)。

在根据本发明第二方面的电池单元2中，将各导热板221的抵靠部2211与袋型二次电池21的主体部211沿厚度方向t贴靠在一起，能够将袋型二次电池21产生的热量传递给贴靠在一起的导热板221的抵靠部2211并经由接触部2212向外传递，各固定架22采用两个支撑块222与所述至少一个袋型二次电池21形成电池单元2使得多个电池单元2组装简单，减少了组装零部件的数量，提高电池模组m的组装效率，降低了成本。

如图11和图12所示，袋型二次电池21具有两个极耳212并从主体部211的长度方向l的两端分别向外延伸；各支撑块222的收容槽2222的侧方还设有贯通的通孔2223；各极耳212分别穿过支撑块222的对应的通孔2223。在替代实施例中，袋型二次电池21具有两个极耳212并从主体部211的长度方向l的同一端向外延伸。

各袋型二次电池21的主体部211粘接固定于固定架22的对应的导热板221的抵靠部2211。在根据本发明第二方面的电池单元2中，参照图12，优选地，当固定架22固定有两个袋型二次电池21时，两个袋型二次电池21的长度方向l一端的极耳212对向弯折并贴靠在一起。

接下来说明根据本发明第三方面的电池模组。

如图15至图17所示，根据本发明第三方面的电池模组m包括：导热框体1。导热框体1具有：周壁11；以及由周壁11围成的周向封闭且长度方向l两端开口的收容腔12；电池模组m还包括：根据本发明第二方面所述的多个电池单元2，所述的多个电池单元2并排布置并收容于收容腔12内，且各导热板221的接触部2212与导热框体1的周壁11接触。

在根据本发明第三方面的电池模组m中，各导热板221的接触部2212与导热框体1的周壁11接触，周壁11围成的周向封闭的导热框体1可以使用整个周壁11来散热，提高了电池模组m的散热效果；周壁11围成的周向封闭的导热框体1还能对袋型二次电池21在充放电循环过程中产生的膨胀进行约束，从而保证电池模组m的外形的稳定性；各固定架22采用两个支撑块222与所述至少一个袋型二次电池21形成电池单元2，使得多个电池单元2组装简单，减少了组装零部件的数量，提高电池模组m的组装效率，降低了成本。当采用外部冷却系统时，外部冷却系统通常设置在周壁11的底部下方，而周壁11的其它部分依然会向外部冷却系统进行热传递，从而增加了与外部冷却系统的热连接，提高了散热效果。此外，周壁11的除底部外的其它部分还可以进行风冷，从而增强了散热方式的灵活性。

如图15和图16所示，所示，当固定架22固定有两个袋型二次电池21时，两个袋型二次电池21的长度方向l一端的极耳212对向弯折并贴靠在一起；电池模组m还包括：多个连接片3，用于将所述多个袋型二次电池21连接在一起，各连接片3具有两个立部31且两个立部31分别与相邻两个电池单元2的袋型二次电池21的对向弯折并贴靠在一起的极耳212电连接；两个输出片4，用于所述多个袋型二次电池21的输出，各输出片4与相邻两个电池单元2的袋型二次电池21的对向弯折并贴靠在一起的极耳212电连接。

在根据本发明第三方面的电池模组m中，需要注意的是，在装配之前，即电池单元2未装入导热框体1时，导热板221的接触部2212与连接部2213是垂直的状态(如图11至图14所示)，当然并不限于此，在另一实施例中，在各电池单元2未装入导热框体1时，各导热板221的接触部2212相对支撑块222的高度方向h的外表面向高度方向h的外侧倾斜(例如3～10度)，以使接触部2212的厚度方向t的边缘在高度方向h突出于支撑块222的高度方向h的外表面；各电池单元2装入导热框体1时，各导热板221的接触部2212受导热框体1的装配挤压，接触部2212弹性变形向支撑块222贴靠。由此，有效保证接触部2212同导热框体1的内表面有效接触进而保证热传导面积。优选地，所述贴靠使得接触部2212最终成为图11至图14所示的平整状态。

在根据本发明第三方面的电池模组m中，如图15所示，电池模组m还包括：多个弹性缓冲垫5，设置于相邻的两个电池单元2之间以及并排方向的最外两侧的电池单元2与导热框体1之间。弹性缓冲垫5在压缩变形后使得多个电池单元2容易地组装到导热框体1内，而在多个电池单元2组装到导热框体1内后，弹性缓冲垫5弹性恢复，从而能够与导热框体1一起将多个电池单元2牢固地定位并夹持，从而在电池模组m受到外部冲击和/或震动时，保证电池单元2在结构上的稳定性并起到缓冲作用，而且能够有效地保证散热路径的稳定性；此外，弹性缓冲垫5的弹性变形特性能为袋型二次电池21在充放电循环过程中产生的膨胀提供膨胀空间。弹性缓冲垫5可为泡棉。

如图15和图16所示，电池模组m还包括：两个端板6，分别固定于导热框体1的长度方向l开口的两端。各输出片4具有沿长度方向l向外突出的突部41；两个输出片4的突部41密封穿过两个端板6中的一个。

参照图15至图17，各端板6包括：板体61，板体61的周缘处的长度方向l的内表面612抵靠在导热框体1的周壁11的长度方向l的一端的端面112上；以及嵌件62，固定设置于板体61上。

各支撑块222还设有：至少一个定位槽2224，位于支撑块222的长度方向l的外侧面；板体61设有：至少一个定位突起611，位于板体61的面向支撑块222的一侧；各定位突起611插入一个定位槽2224。定位槽2224和定位突起611的设计能够使端板6与多个电池单元2的支撑块222定位在一起，这种定位方式使得电池模组m在机械振动过程中不会在电池模组m与后面所述的端板6的焊接处形成应力集中点(即使得外力通过定位突起611传递到板体61再传递到导热框体1而分散)。当然定位方式并不限于此，也可以采用其它形式进行定位。

如图15至图18所示，导热框体1的周壁11的长度方向l的两端设有凹部111；各嵌件62的左右两侧各具有沿长度方向l突出的一凸部621，凸部621与凹部111接合在一起。凸部621的边缘与导热框体1的周壁11的凹部11可焊接在一起。

板体61材质为塑胶，嵌件62材质为铝。板体61通过注塑成型而与嵌件62成为一体。

导热框体1的材质为铝。

最后举例说明本发明第三方面的电池模组m的组装方法。

本发明第三方面的电池模组m的组装方法包括步骤：将多个弹性缓冲垫5设置于相邻的两个电池单元2之间以及并排方向的最外两侧的电池单元2的外表面，以形成集合体；用工装夹具夹紧集合体并装进导热框体11的收容腔12内；将输出片4和连接片3与袋型二次电池21的极耳212焊接；将两个端板6组装并固定于导热框体1的轴向两端。