一种风冷锂离子电池框架和电池组的制作方法

本实用新型属于风冷锂离子电池外框架技术领域，特别涉及一种风冷锂离子电池框架和电池组，该外框架适用于铝塑膜外壳锂离子电池的组装。

背景技术：

目前，随着新能源产业的发展，新能源汽车越来越受到全世界的关注，而作为新能源汽车关键部件之一的动力电池系统越来越引起重视。本实用新型重点研究电池系统中锂离子电池外框架。

常温下电池在工作过程中，根据放电倍率的不同，会产生不同的热量，该热量会引起电池温度的上升，电池的性能对温度非常敏感(最好保持在25℃±5℃)，这就需要良好的散热结构。

铝塑膜外壳锂离子电池是由一种由正、负极及电解质、包装膜等组成的高性能电池，可以大倍率的充、放电，具有较长的循环使用寿命。电池在充放电工作过程中会出现一定的涨缩现象。

由于新能源汽车行驶工况复杂，而且经常发生振动和冲击现象，车辆的寿命要在5年以上，因此对于电池系统的耐振动和耐冲击等要求较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种风冷锂离子电池框架，以解决以下技术问题：

1、铝塑膜外壳锂离子电池对温度非常敏感(最好保持在25℃±5℃)，需要良好的散热结构；

2、铝塑膜外壳锂离子电池在充放电工作过程中会出现一定的涨缩现象，固定该电池时需要一定的结构适应该涨缩现象；

3、电池使用时，工况复杂，而且经常发生振动和冲击现象，又要求保证使 用寿命，对电池系统的耐振动和耐冲击等要求较高。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种风冷锂离子电池框架，其各部分结构在前后左右上下方向上以其几何中心为中点均为对称结构；包括两根大梁和两根侧立柱，两根大梁的左右两端分别与两根侧立柱的上下两端固定连接；两根侧立柱上均设置有在左右方向上贯通侧立柱风道孔；该风冷锂离子电池框架的四个角的前后两侧面均分别设置有前后位置对应、左右上下对称的定位销和定位孔，定位销和定位孔且相互过渡配合的；该风冷锂离子电池框架四个角的前后两侧面均分别设置有前后位置对应、左右上下对称的朝向向后方向的至少一个安装卡扣和卡扣定位槽。

在所述两根大梁之间设置有至少一根横梁，横梁的两端分别与两根侧立柱固定连接。

风道孔在上下方向上的高度大于等于锂离子电池在上下方向上的高度。

风道孔中均匀的设置有数个加强连接柱。

所述定位销和定位孔均分别设置在两根大梁的左右两端的前后两侧面。

所示定位销设置有中心孔，所述中心孔与定位孔相通。

安装卡扣和卡扣定位槽分别设置在该风冷锂离子电池框架的左右两端外立面的两根棱上，两根棱在该风冷锂离子电池框架的左右两端外立面的前后方向分别设置一根，棱的长度方向与大梁的上下方向相同，棱的高度方向与大梁左右方向相同；棱在长度方向上覆盖两根大梁或者两根大梁和整个侧立柱；两个风冷锂离子电池框架扣合时，安装卡扣穿过卡扣定位槽后扣在棱的内里面上。

所述两根大梁的上下方向的外侧面上设置有安装槽，安装槽前后方向贯通大梁，安装槽两端的底面左右对称的分别设置有至少一个开口向上的螺母。

为实现上述实用新型目的，本实用新型还提供了一种电池组，包括至少一个电池模组，所述电池模组由两片风冷锂离子电池框架和其间内置的一片锂离子电池组合而成，其中的风冷锂离子电池框架在两个或以上的电池模组组合在一起构成电池组时，是与相邻电池模组共用的；一个所述电池模组中，一片风冷锂离子电池框架上设置的定位销与另一片风冷锂离子电池框架上设置的定位孔配合，实现上下左右两个方向的定位；一片风冷锂离子电池框架上设置的安装卡扣和卡扣定位槽分别与另一片风冷锂离子电池框架上设置的卡扣定位槽和定位孔配合，实现前后方向的定位；定位销、定位孔、安装卡扣和卡扣定位槽一同使电池模组组合成型；该电池组中包含两个或以上的电池模组时，由N个风冷锂离子电池框架内置N-1个锂离子电池组成，其中N等于所包含的电池模组数量加一，N-1则等于所包含的电池模组数量；每个风冷锂离子电池框架的横梁用于分隔锂离子电池，并使得相邻的锂离子电池之间形成一个长方形截面的风道，风道沿着横梁上下方向布置，左右方向贯通风冷锂离子电池框架，风道由与两根侧立柱上的风道孔、横梁和相邻两个锂离子电池的相邻外表面构成；极耳连接板通过安装在螺母上的螺钉固定于风冷锂离子电池框架上，极耳按串联或并联的方式折弯并压平于极耳连接板上，并通过激光焊接的方式实现锂离子电池的串联或并联，再通过电压采集线形成不同电压、电流的电池组。

本实用新型的有益效果如下：

通过合理的结构设计，保证锂离子电池之间的风道间隙，锂离子电池框架与锂离子电池框架之间组合起来易于实现集成模块的风道设计，保证需要通风的地方合理通风，不需要通风的地方密封良好(需要通风的地方为有风道的两个侧面——锂离子电池的前后两面，左右两面通过安装卡扣扣合密封并且固定锂离子电池。)。

本实用新型通过一种有效的设计，利用风冷锂离子电池框架组成的电池模块具有良好的散热通道——风道，保证需要通风的地方合理通风，不需要通风的地方密封良好(需要通风的地方为有风道的两个侧面——锂离子电池的前后两面，左右两面通过安装卡扣扣合密封并且固定锂离子电池。)。

本实用新型通过设计，利用风道形成的锂离子电池间的间隙可有效吸收锂离子电池的膨胀。

本实用新型通过设计，使极耳连接板及电压采集线固定在螺母上并和极耳处于一个平面，可以激光焊接极耳，利于机械化生产。

由于新能源车辆的不同，对电池的规格需求也不近相同，可由单一电池模组通过不同的串并联组合组成不同规格的电池组和电池系统以满足不同车辆的要求，本实用新型采用的风冷锂离子电池框架组装电池组可任意进行串、并联组合，同时保证生产的连续性和工艺的可操作性。这样易形成产品的标准化和系列化。

本实用新型采用的风冷锂离子电池框架在组成电池模组时电池铝塑膜封边受框架挤压防止使用过程中电池窜动，可耐受道路车辆等情况下的振动和冲击，保证电池有效固定，可防止振动冲击对电池的伤害，同时将电池包裹在电池模块内避免电池组装过程中及在电池系统内安装时对电池本体的伤害。由本实用新型提供的锂离子电池框架组成的电池系统的具备较好的耐振动和耐冲击性能。

电池组主要应用于电动汽车上，因此锂离子电池外框架要满足车辆的安全要求，保证足够好的绝缘及防火、防振性能，本实用新型通过合理的选材，保证符合车辆及电池的安全要求。

风冷锂离子电池框架呈中心对称，安装方便、互换性强、可维修性好，可根据客户的不同需求，任意组合。

风冷锂离子电池框架能很好的将锂离子电池固定在电池框架内，保证集成后有效定位。

附图说明

图1是一片锂离子电池框架8的主视图；

图2是图1中的A-A剖视图，主要显示了定位销1及定位孔2；

图3是一片锂离子电池外框架8的左视图；

图4是一片锂离子电池外框架8的俯视图；

图5是一片锂离子电池外框架8的等轴侧视图；

图6是安装卡扣6及卡扣定位槽7示意图(图5的局部放大图)；

图7是一个电池模组的示意图；

图8是一个电池模组的等轴侧示意图；

图9是多个电池模组组成的电池组的示意图；

图10是多个电池模组组成的电池组的等轴侧示意图；

图11是图10的局部发到图，主要显示极耳连接板16装配后的情况；

图中标号：1-定位销，2-定位孔，3-横梁，4-风道孔，41-加强连接柱，5-螺母，6-安装卡扣，7-卡扣定位槽，8-(本实用新型的)风冷锂离子电池框架，9-锂离子电池，10-极耳、11-大梁，12-侧立柱，13-安装槽，14-棱，14a、棱的内里面、15-中心孔、16-极耳连接板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。所述实施例的示例在附图中示出，参考附图描述的实施例仅是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不是对本实用新型的限制。

本实用新型中描述的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示 的方向和位置关系为基于附图所示的方向和位置关系，仅为了便于描述和简化描述，并非指示或暗示所指的装置或原件必须具有的特定的方位，也不能理解为是对本实用新型的限制。

如图1-6所示。该风冷锂离子电池框架8，其各部分结构在前后左右上下方向上以其几何中心为中点均为对称结构；其包括两根大梁11和两根侧立柱12，两根大梁11的左右两端分别与两根侧立柱12的上下两端固定连接。

在所述两根大梁11之间设置有至少一根横梁3，横梁3的两端分别与两根侧立柱12固定连接。本实施例中，设置有两根横梁3，当然具体数量可根据需要来确定。

两根侧立柱12上均设置有在左右方向上贯通侧立柱12风道孔4。风道孔4尽可能的大，并尽可能的布面整根侧立柱12，至少尽可能覆盖锂离子电池9在上下方向上的高度。为此，风道孔4中均匀的设置有数个加强连接柱41，以增强侧立柱12和风道孔4的强度，在受到外部震动等冲击时利于保持两者的形状结构及功能。

该风冷锂离子电池框架8的四个角的前后两侧面均分别设置有前后位置对应、左右上下对称的定位销1和定位孔2，定位销1和定位孔2且相互过渡配合的；本实施例中，定位销1和定位孔2均分别设置在两根大梁11的左右两端的前后两侧面。

如图2所示，进一步的，所示定位销1设置有中心孔15，所述中心孔15与定位孔2相通，这样当定位销1外径大于等于定位孔2内径时也方便定位销1插入，不会因定位孔2中憋气影响插入以及插入后的定位，不会造成由于插入不紧密而累积出的尺寸误差和强度下降。

该风冷锂离子电池框架8四个角的前后两侧面均分别设置有前后位置对应、 左右上下对称的朝向向后方向的至少一个安装卡扣6和卡扣定位槽7；本实施例中，四个角的分别设置有两个安装卡扣6和卡扣定位槽7，安装卡扣6和卡扣定位槽7均分别设置在两根大梁11的左右两端外立面上。

如图6所示，进一步的，安装卡扣6和卡扣定位槽7分别设置在两根大梁11的左右两端外立面的两根棱14上，两根棱14在每根大梁11的左右两端外立面的前后方向分别设置一根，棱14的长度方向与大梁11的上下方向相同，棱14的高度方向与大梁11左右方向相同。

棱14起到了加强两根大梁11强度的作用，两个风冷锂离子电池框架8扣合时，安装卡扣6穿过卡扣定位槽7后扣在棱的内里面14a上。

进一步的，棱14在上下方向上延伸长度并覆盖整个侧立柱12的外立面，可增强侧立柱12以及增个风冷锂离子电池框架8的强度。

再结合参考图9、10、11所示。所述两根大梁11的上下方向的外侧面上设置有安装槽13，安装槽13前后方向贯通大梁11，左右方向的宽度根据实际需要来确定，安装槽13两端的底面左右对称的分别设置有至少一个开口向上的螺母5。本实施例中，两根大梁11上，螺母5均左右对称的分别设置两个。安装槽13和螺母5用于安装极耳连接板16及电压采集线并和极耳10处于一个平面，可以激光焊接各相邻极耳10，利于机械化生产。

该风冷锂离子电池框架8由无卤阻燃非金属材料制成。

如图7、8所示。一个风冷锂离子电池框架8等轴侧图如图5所示。一个电池模组由两片风冷锂离子电池框架8和其间内置的一片锂离子电池9组合而成，其中的风冷锂离子电池框架8在多个电池模组组合在一起构成电池组时，是与相邻电池模组共用的。

一片风冷锂离子电池框架8上设置的定位销1与另一片风冷锂离子电池框 架8上设置的定位孔2配合，实现上下左右两个方向的定位；一片风冷锂离子电池框架8上设置的安装卡扣6和卡扣定位槽7分别与另一片风冷锂离子电池框架8上设置的卡扣定位槽7和定位孔2配合，实现前后方向的定位；定位销1、定位孔2、安装卡扣6和卡扣定位槽7一同使电池模组组合成型。多可电池模组组合时，相互间也通过上述结构组合成型。

所述锂离子电池9为铝塑膜外壳锂离子电池。

如图9、图10、11所示。应用本实用新型的电池模组组成的电池组中，如果包含两个或以上的电池模组，则有N个风冷锂离子电池框架8内置N-1个锂离子电池9组成多个电池模组，多个电池模组一同组成一个电池组，其中N等于所包含的电池模组数量加一，N-1则等于所包含的电池模组数量。每个风冷锂离子电池框架8上均设有两个横梁3，横梁用于分隔锂离子电池9，并使得相邻的锂离子电池9之间形成一个长方形截面的风道，风道沿着横梁3上下方向布置，左右方向贯通风冷锂离子电池框架8。风道由与两根侧立柱12上的风道孔4、横梁3和相邻两个锂离子电池9的相邻外表面构成。

该风道用于电池的散热，同时该间隙可吸收电池使用过程中的体积膨胀，在组成电池模组时电池铝塑膜封边受框架挤压防止使用过程中电池窜动，可耐受道路车辆等情况下的振动和冲击。

该电池组中，多个电池模组根据要求可进行不同形式的电池串并联组合成不同电压、电流的电池组。具体的，极耳连接板16通过安装在螺母5上的螺钉固定于风冷锂离子电池框架8上，极耳10按串联或并联的方式折弯并压平于极耳连接板16上，并通过激光焊接的方式实现锂离子电池的串联或并联，再通过电压采集线形成不同电压、电流的电池组。本实施例中，锂离子电池6之间全部为串联。

极耳连接板16用于将锂离子电池单体串联或并联连接成电池组。极耳连接板16可以在电池模组中进行单个锂离子电池9间的串联和并联连接，连接方式可以根据连接需要进行变换，组成不同型号电池组，连接更灵活；极耳连接板16在单个单个锂离子电池9连接过程中是单独模块式装配，与锂离子电池9其它连接中不存在结构上的干涉，有效地防止了极耳连接板16碰撞造成的短路。

电池模组间间隙形成风道。该电池组可根据需要配置主动散热设备，如散热风扇。

本实用新型根据电池的特点：本实用新型设计了专用的风冷锂离子电池框架8，将锂离子电池9放在风冷锂离子电池框架8内，且通过风冷锂离子电池框架8上的多个横梁3，将相邻锂离子电池9之间留出合理的间隙，两片风冷锂离子电池框架8之间形成一个长方形截面的风道，保证锂离子电池9发出的热量通过这个风道、强制风机共同作用将热量及时的带走，保证锂离子电池9工作在合理的温度范围内。这种结构也可保证锂离子电池9在变形时有一定的释放空间，不致于发生爆炸等恶性事故。风冷锂离子电池框架8材料为无卤阻燃材料制成，具有良好绝缘、防火性能，同时轻量化，等级为94V0级，保证了电池与电池之间的绝缘要求及防火要求。

所述电池组的装配方法，包括如下步骤：

步骤一：把一个锂离子电池9放置于两片风冷锂离子电池框架8中间，一片风冷锂离子电池框架8上设置的定位销1与另一片风冷锂离子电池框架8上设置的定位孔2配合；一片风冷锂离子电池框架8上设置的安装卡扣6和卡扣定位槽7分别与另一片风冷锂离子电池框架8上设置的卡扣定位槽7和安装卡扣6配合，实现单个锂离子电池6的固定；再按照上述方法再安装一个锂离子电池6及一片风冷锂离子电池框架8；如此反复操作，达到所需锂离子电池数量；

步骤二：在风冷锂离子电池框架8上、锂离子电池9的极耳10中间安装极耳连接板16；极耳连接板16用螺钉拧入螺母5而固定于风冷锂离子电池框架8上，把极耳10按串联或并联的方式折弯并压平于极耳连接板16上，最后通过激光焊接的方式实现锂离子电池的串联或并联；形成所需电压和电流的电池组。

该方法简单有效，效率高，不容易出错，并适合组装不同串、并联结构，不同电压、电流的电池组。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。