圆柱动力电池模组的制作方法

本实用新型涉及动力电池领域，具体涉及一种铆接形式的圆柱动力电池模组。

背景技术：

当前全球汽车工业面临着能源与环境问题的巨大挑战；能量利用率高，对环境无污染的纯电动汽车日益成为未来汽车工业发展的方向。作为纯电动汽车的核心部件，动力电池的性能将直接影响到纯电动汽车的整车性能。单个电池提供的能源是有限的，要满足电动汽车动力电池系统或者国家电网储能电池系统的电能需求需要将多个锂离子电池进行串并联，组成动力电池模组。在汽车行驶过程中电池模组会受到一定的振动和冲击，而且模组的安装空间较小，为了保证模组可靠性和安全性，模组的成组方式以及与电池箱体总成的固定方式尤其重要。

目前，行业内圆柱电池模组的成组制造大多采用螺杆将多个圆柱电池模块串起来端部用螺母固定，由于模组在使用过程中会受到振动和冲击，螺母容易松动；螺栓头和螺母凸出端板较多，导致模组空间利用率不高；螺杆与模块套管之间是间隙配合，实际应用中模块在竖直方向会有串动。而且传统圆柱电池模组正负极柱保护盖出线方向单一，模组在实际应用中会有不同反向的摆放，单一的出线方向容易导致高压连接困难。存在着模块化程度低、空间利用率低、电气线路杂乱、电池导热不均衡等各种问题，大大降低了电池模组以及电池系统的生产效率和产品质量，缩短了电池系统的使用寿命，同时也存在着较大的安全隐患。

因此设计开发一种通用且形状不规则性和互换性高，能够方便扩展、组装的动力电池模组很有必要。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种新型纯电动汽车圆柱形动力电池模组，采用多个能够自由拼接的电池模块，根据需求通过串并联连接成高电压、高容量的电池系统；模组外围通过端板和角钢铆接紧固，上盖分为三个部分，能够提高模组的整体耐冲击和耐振动性能，结构简单，装配方便，通用性和互换性强。

根据本实用新型提供一种圆柱动力电池模组，包括：多个电池模块；多个电连接片，位于相邻的所述电池模块之间，用于连接所述多个电池模块；模组架，用于容纳固定所述多个电池模块；以及电池上盖，用于覆盖保护所述多个电池模块；其特征在于，所述模组架包括两个端板和四个固定角钢，所述固定角钢与所述端板通过铆接的方式进行连接，所述电池上盖包括正极柱上盖，负极柱上盖以及中间上盖。

优选地，所述正极柱上盖和所述负极柱上盖均包括各自独立的至少一个高压线出线口和采集线出线口。

优选地，所述正极柱上盖和所述负极柱上盖还包括：正负极标识，用于辨识正负极；倒勾，用于将所述正极柱上盖和所述负极柱上盖卡扣在所述电池模块上；定位销，用于固定所述正极柱上盖和所述负极柱上盖。

优选地，所述电池模块采用拼装式榫卯结构，每个所述电池模块上设计有与另一个所述电池模块相配合的榫头和卯眼。

优选地，每个所述电池模块包括多个圆柱电池单体，所述多个电池模块之间为串联连接，所述多个圆柱电池单体之间为并联连接。

优选地，所述电连接片通过多个螺栓连接相邻所述电池模块。

优选地，所述电池模块还包括：电池支架，用于容纳所述多个圆柱电池单体；汇流板，用于收集所述多个圆柱电池单体的电流；螺栓孔，位于所述汇流板上，用于连接多个所述电池模块以及所述端板；所述电池支架包括与所述固定角钢相匹配的角钢限位凸台。

优选地，所述圆柱动力电池模组还包括：泡棉，位于所述电池模块的所述多个螺栓孔组成的空间中，用于使所述端板与所述电池模块更好地贴合；绝缘隔板，位于所述泡棉和所述端板之间。

优选地，所述端板为去掉一个侧面的空心长方体，所述端板的四个角上的两侧边沿上均设置有与角钢铆接的铆钉通孔，所述端板的上边沿设置有采集线束固定孔，用于固定所述采集线。

优选地，所述端板的板面上设置有与所述电池模块上的所述螺栓孔相匹配的定位孔；所述端板外侧下端设置有向外呈L形的模组安装架，所述模组安装架上设置有模组安装孔，所述端板通过螺栓组件与箱体固定梁连接；所述端板上边沿还设置有模组连接孔，用于连接两相邻的电池模组。

本实用新型涉及一种锂离子圆柱形动力电池模组，包括多个电池模块，多个电连接片，模组架，泡棉，绝缘隔板，以及中间上盖和正负极上盖。电池模块支架采用拼接式榫卯结构，电池模块通过榫头和卯眼构成插接结构，能根据不同的容量和电压要求灵活的拼接出所需要的电池模组，结构简单，操作方便，通用性强；泡棉贴在两端电池模块外侧，绝缘板置于泡棉和端板之间，保证角钢与端板能铆上，同时还能够确保电池模块有一定的挤压力；通过角钢和端板铆接紧固，模块与模块之间通过铜排串联连接，用螺栓紧固，提升模组的耐震动和耐冲击性能。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出本实用新型实施例的圆柱动力电池模组的立体结构示意图。

图2a示出本实用新型实施例的圆柱动力电池模组的电池模块的立体结构示意图。

图2b，2c分别示出本实用新型实施例的圆柱动力电池模组的电池模块的卯眼和榫头的局部放大示意图。

图3示出本实用新型实施例的圆柱动力电池模组的爆炸图。

图4示出本实用新型实施例的圆柱动力电池模组的端板立体结构示意图。

图5a，5b示出本实用新型实施例的圆柱动力电池模组的极柱上盖的不同角度的示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。

图1示出本实用新型实施例的圆柱动力电池模组的立体结构示意图。

本实用新型实施例的圆柱动力电池模组包括：电池模块110，端板120，角钢130，铆钉140，负极上盖181，正极上盖182以及中间上盖190。

图1所示为圆柱动力电池模组组装后的示意图，电池模组包括多个串联的电池模块110，由角钢130和两侧端板120组成的模组架固定，在端板120上设置有铆钉孔，角钢130与端板120通过抽芯铆钉140连接，模组还设计有中间上盖190和正极上盖182，负极上盖181。电池模块110采用拼装式榫卯结构，每个电池模块110上设计有与另一个电池模块110相配合的榫头和卯眼，角钢130与端板120通过抽芯铆钉140连接，连接变形小，传力可靠，承受动力载荷的疲劳性能好，提高了模组的耐振动和耐冲击性能，同时铆钉连接塑性、韧性较好，装配方便，连接质量也易于检查。

图2a示出本实用新型实施例的圆柱动力电池模组的电池模块的立体结构示意图。

如图2a所示，圆柱电池模块110包括：圆柱电池单体111，电池支架112，汇流板113，取电板114，螺栓孔115以及电连接片定位孔116。

每一个圆柱电池模块110都由很多个圆柱电池单体111并联组成，由两个相对的电池支架112将各个小容量的圆柱电池单体111固定，组成大容量的电池模块110，电池支架112上设有螺栓孔115，通过螺栓孔115将多个电池模块110以及两端的端板串联组成动力电池模组；各电池模块110之间通过电连接片连接，再用螺栓固定至电连接片定位孔116中，每个电池支架112上设有两个电连接片定位孔116；电池支架112上设计有角钢限位凸台，用于限定角钢在电池模组上的位置；

电池模块110的两端还有汇流板113和取电板114，将多个电池模块110并联在一起，固定在电池支架112上，电池模块110的两端均设置有汇流板113，使相邻电池模块110的两个汇流板113通过接触结构接触导通，汇流板113和取电板114将电池模块110的电流汇聚起来。

每一个电池模块110都由很多个圆柱电池单体111并联组成，再将多个电池模块110串联组成动力电池模组，而且电池模块110采用拼装式榫卯结构，每个电池模块110上设计有与另一个电池模块110相配合的榫头和卯眼，这样设计使模组整体结构更加紧凑，提高了空间利用率，也增加了模组的通用性，改善了电池模组的装配工艺性和互换性，缩短了研发周期；汇流板113通过接触结构接触导通，无需额外接线，组装过程简单易行，可以采用拼装方式组装，装配效率高，连接可靠。

图2b，2c分别示出本实用新型实施例的圆柱动力电池模组的电池模块的卯眼和榫头的局部放大示意图。

如图所示，为两相邻电池模块之间榫接的榫头118和卯眼117，每个电池模块都有两个相对的电池支架，每个电池支架上都有四个螺栓孔115，每个螺栓孔115都是由两个相互套叠的空心圆柱套筒组成的，外围的圆柱套筒突出，即为卯眼117，内部的圆柱套筒突出，即为榫头118；榫头118与卯眼117正好相互契合，在电池模块的其特征在于一个电池支架的侧面上设置四个卯眼117，另外一个电池支架的侧面上就设置四个榫头118，相邻的电池模块的榫头118和卯眼117相对排列，并榫接在一起，将两个电池模块连接起来。

图3示出本实用新型实施例的圆柱动力电池模组的爆炸图。

本实用新型实施例的圆柱动力电池模组包括：电池模块110，端板120，角钢130，铆钉140，泡棉150，绝缘隔板151，电连接片160，电连接片固定螺栓170，负极上盖181，正极上盖182以及中间上盖190。

电池模组包括多个串联的电池模块110，由模组架固定，模组架包括两个端板120和四个固定角钢130，在端板120的四角上设置有铆钉孔，角钢130与端板120通过铆钉140连接；

每个电池模块110的每一个电池支架上都开有两个螺栓孔，电连接片160位于相邻的两个电池模块110之间，用于连接多个电池模块110，电连接片160通过四个固定螺栓170连接相邻所述电池模块；

电池模组两端设计有泡棉150和绝缘隔板151，泡棉150位于电池模块110侧面的多个螺栓孔组成的空间中，用于使端板120与电池模块110更好地贴合，保证角钢140能够与端板120顺利铆上，同时端板120能够给电池模块110一定的挤压力，模块与模块之间紧密接触，泡棉150也可以起到缓冲作用；绝缘隔板151位于泡棉150和端板120之间，防止电流外泄，避免人员触电；

模组还设计有分体式的电池上盖，包括：中间上盖190，正极柱上盖182和负极柱上盖181，中间上盖190用于覆盖保护多个电池模块110，正极柱上盖182和负极柱上盖181用于区分电池模组的正负极，方便接线和使用。

本实用新型提供的圆柱动力电池模组，通过榫铆连接方式将小圆柱电芯组成大电池模组，增加了模组的通用性，改善了电池模组的装配工艺性和互换性，降低了开发和生产成本，缩短了研发周期；通过电连接片连接相邻模块，提升了模块连接的可靠性，模组的耐震动和耐冲击性能；使用模组架使模组整体结构更加紧凑，提高了空间利用率，从而提高了整个电池系统的能量密度和容量；相较传统的圆柱动力电池模组的可靠性和安全性有了显著提高。

图4示出本实用新型实施例的圆柱动力电池模组的端板立体结构示意图。

电池模组的两端设有两个钣金端板120，端板120为去掉一个侧面的空心长方体，端板120的四个角上的两侧边沿121上均设置有与角钢铆接的铆钉通孔126，一个端板120上共有8个铆钉通孔126，用于连接角钢与端板120，固定角钢通过抽芯铆钉与模组端板120连接。

端板120的上侧边沿121上设有两个模组采集线固定孔124，用于固定电池模组中的采集线，方便接线；在两个模组采集线固定孔124中间还有两个模组固定孔123，用于连接两相邻的电池模组，两模组之间穿过两个模组固定孔123连接螺母；端板120的板面上设置有与电池模块上的螺栓孔相匹配的定位孔127，通过螺栓将端板120与多个电池模块相连接。

端板120外侧下端设置有向外呈L形的模组安装架122，模组安装架122上设置有模组安装孔125，端板120通过螺栓组件穿过模组安装孔125与箱体固定梁连接，用于将电池模组与外箱体固定。

图5a，5b示出本实用新型实施例的圆柱动力电池模组的极柱上盖的不同角度的示意图。

本实施例的圆柱动力电池模组具有分体式上盖，分为极柱上盖和中间上盖，极柱上盖又分为正极柱上盖和负极柱上盖，两极柱上盖功能相同，这里以负极柱上盖为例说明极柱上盖的结构与用途。

如图所示，负极柱上盖上设有永久的负极标识1816，用于快速辨识正负极；负极柱上盖伤设有三个高压线出线口1811,1812,1813，方便电池模组从各个方向出线，还有两个采集线出线口1814和1815，方便从模组两边出采集线，单一的出线方向容易导致高压连接困难，不易操作，而本实用新型的电池模组的负极柱上盖采用独立的高压线出线口和采集线出线口设计，可以快速方便地找到需要的线束，而且可以避免线路短路，电线缠绕等问题；负极柱上盖还包括倒勾1817，用于将负极柱上盖卡扣在电池模块上，在盖顶上还有定位销1818，可以与电池模块的电池支架上的定位孔配合，用于加固负极柱上盖与电池模块的卡合。

本实施例的电池模组采用分体式上盖，在前工序模组预制完成后，先扣上中间上盖，可以避免在后续操作过程中电池模块的正负极短路；当后工序模组串联高压线连接完成后，再扣上正负极上盖，避免短路和人员触电，对电池模组以及操作人员起到了一个很好的保护作用。

本实用新型的圆柱动力电池模组采用铆接角钢、电池模块和端板固定的成组方式，提高了模组的完整性和通用性；模组采用分体式上盖，前工序模组预制完成扣上中间上盖，可以避免在后续操作过程中电池模块正负极短路，后工序模组串联高压线连接完成，扣上正负极上盖，避免短路和人员触电；电池模块采用榫卯式结构，榫头与卯眼的耦合使电池模块组成一个整体，相互之间不会有相对串动，同时也能根据不同的容量和电压要求灵活的拼接出所需要的电池模组，结构简单，操作方便，通用性强，同时又降低了生产成本。整个模组组装没有焊接，而是采用榫卯连接方法，增强了模组的耐振动和耐冲击性能，组装简单，效率高，同时也方便维修。

应当说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。本说明书选取并具体描述本实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。