一种基于管柱型电池组单元的电池包的制作方法

本发明涉及汽车动力电池包技术领域，更具体地，涉及一种基于管柱型电池组单元的电池包。

背景技术：

随着环境的恶化与能源资源的日益短缺，新能源汽车，尤其是纯电动汽车，日益受到人们的重视与青睐。动力电池包是电动汽车的三电系统之一，是电动汽车的能源核心。目前，很多现有的动力电池包采用的是低电压大电流的设计模式，通用性不高。而且，为了提高动力电池包的能量密度，许多电池包尽可能地减少材料，影响了电池包结构的稳定性，导致动力电池包绝缘性能下降，在高温、碰撞条件下容易发生安全事故。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种基于管柱型电池组单元的电池包，不仅结构强度高、刚度好，而且散热效果明显、安全性能好，可以自由组合，具有较强的通用性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于管柱型电池组单元的电池包，包括正极端和负极端，还包括若干电池组，所述电池组呈行列叠放，同列电池组同步并联，相邻列电池组依次串联；所述电池组包括管柱体和若干单体电池，各单体电池依次串联，所述管柱体套接于单体电池外，将各串联的单体电池进行固定。其中，单体电池之间串联完成后，按依次放入到管柱体中，形成一个电池组，电池组之间按照水平对齐、竖直对齐的方式进行叠放，相邻列的电池组s型走向顺序串联。

电池包还包括第一端面固定件和第二端面固定件，第一端面固定件、第二端面固定件均对电池组有电连接以及固定作用；所述第一端面固定件设于正极端的电池组、和负极端的电池组，对同列电池组实现并联；所述第二端面固定件设于相邻列电池组之间，使相邻列电池组实现串联，并对同列电池组实现并联。其中，电池包的正极端、负极端分别位于首尾两列电池组，第一端面固定件用于固定首尾两列电池组的极端，起固定和并联的作用。第二端面固定件采取错位相连的方式，一方面起固定电池组的作用，另一方面起并联和串联的作用。

进一步地，所述第一端面固定件、第二端面固定件均为一体成型的折叠结构，且与各管柱体相卡接。第一端面固定件、第二端面固定件的材质均为黄铜，满足强度、刚度和导电性的要求。折叠区域主要用于卡接管柱体对应的连接面，加强固定效果。

进一步地，所述电池组还包括若干串联件，串联件设于各单体电池正负极两端，实现单体电池之间的串联。串联件设于两两单体电池之间以及前后端的单体电池端面，实现串联。

进一步地，所述串联件包括弹片、保险丝、螺母和pcb板，螺母焊接在pcb板的中心位置，所述弹片呈十字型焊接于pcb板上，所述pcb板另一面焊接有圆环锡层。pcb板为环氧树脂材质，具有高强度、阻燃性好的特性。另外，保险丝是smd形式的贴片式保险丝，通过锡焊的方式焊接在pcb板上，弹片与螺母则通过锡焊膏与助焊剂焊接在pcb板上，呈十字型结构。而圆环锡层内嵌于pcb板的另一侧，与电池端面配合，电池电流从一单体电池的极柱流出，经过串接件上一段面上的锡层，接着经过内置pcb板的保险丝，然后经过串接件的螺母，达到另一单体电池的极柱。

进一步地，所述管柱体呈矩形，四侧表面均设有凹槽；管柱体的内壁设有用于对单体电池、串联件实现导向和固定的筋条。管柱体由高分子绝缘阻燃材料挤压成型，为矩形管材。其中，管柱体内壁的筋条对单体电池和串接件都有导向定位与固定作用。

进一步地，所述单体电池的正极焊接有螺丝，所述螺丝与串联件中的螺母相配合。单体电池正极一端通过螺丝与串联件上的螺母配合，负极一端通过与串联件上的圆环锡层焊接，从而实现串联。

进一步地，所述电池组还包括若干并联件，并联件包括直弹片和塑料块，所述直弹片两端分别接于上下相邻单体电池的串联件弹片上，实现上下相邻单体电池之间并联；所述塑料块套于直弹片上并对其起固定作用，塑料块与管柱体表面的凹槽相配合。其中，并联件用于将同列电池组的上下单体电池并联，直弹片分别与上下串联件中的弹片相接，电池的电池电流电压从一单体电池的极柱经过串接件的锡层，再经过弹片和并联件的直弹片，达到与之并联的单体电池的极柱，从而实现并联。塑料块则主要夹于管柱体凹槽上，对直弹片进行固定。

进一步地，所述管柱体的上下面还设有用于穿插并联件的通孔。管柱体上的通孔主要方便并联件安装。

进一步地，所述第一端面固定件、第二端面固定件与各电池组的连接方式均为螺纹连接。

进一步地，还包括用于对各电池组进行固定的前后端盖和固定支架，前后端盖设于电池包前后两端，固定支架均匀设于电池包中部且呈三面固定；前后端盖、固定支架与电池包的连接方式均为螺纹连接。其中，前后端盖由高分子材料注塑而成，满足阻燃性、强度、刚度需求。固定支架是由铝合金加工而成，质量轻，强度好。前后端盖与电池包前后两端相接触固定，固定支架固定于电池包中部，起固定和定位作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）结构强度高、刚度好，，采用第一端面固定件、第二端面固定件使各管柱型电池组单元串联、并联放置，整体刚度好，同时固定支架采用强度较好的铝合金材料，满足强度要求；2）电池组的管柱体直接与电池包两端连通，通风散热效果好；3）电池组灵活串并联，列间并联，行间可实现并联或串联，根据汽车电量需求，自由组合，具有较强的通用性；4）电池包易根据需求，组装成不同电压等级与功率需求；5）管柱体、前后端盖、串联件均采用阻燃性高的高分子材料，在高温下性能稳定，保证电池包的绝缘安全性能；6）电池组管柱体采用阻燃性好的高分子材料、固定支架采用强度较好的铝合金材料，更好地减轻电池包整体重量，达到轻量化要求。

附图说明

图1是本发明部分结构示意图。

图2是本发明整体结构示意图。

图3是管柱型电池组单元结构示意图。

图4是第一端面固定件、第二端面固定件结构示意图。

图5是电池组单元截面示意图。

图6是单体电池结构示意图。

图7是各列电池组连接固定方式简图。

其中，10正极端，20负极端，1管柱体，2单体电池，3第一端面固定件，4第二端面固定件，5串联件，6并联件，7前后端盖，8固定支架，11凹槽，12筋条，13通孔，21螺丝，51弹片，52螺母，53pcb板，61直弹片，62塑料块。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例

如图1-2所示，本实施例提供了一种基于管柱型电池组单元的电池包，包括正极端10和负极端20，还包括前后端盖7、固定支架8和55组电池组。前后端盖7采用阻燃性高的高分子材料，设于电池包前后两端。固定支架8采用强度较好的铝合金材料，均匀设于电池包中部且呈三面固定。前后端盖7、固定支架8均与电池包螺纹连接，对各电池组进行固定。

其中，电池组呈行列叠放，分为5层，11列，同列电池组同步并联，相邻列电池组s型走向顺序串联。

电池组包括管柱体1、10个单体电池2、若干串联件5和若干并联件6。

如图3所示，具体地，管柱体1采用阻燃性高的高分子材料，呈矩形，四侧表面均设有凹槽11，管柱体1的内壁设有用于对单体电池2、串联件5实现导向和固定的筋条12，如图5所示。

如图6所示，具体地，串联件5包括弹片51、保险丝、螺母52和pcb板53，螺母52焊接在pcb板53的中心位置，弹片51呈十字型焊接于pcb板53上，pcb板53另一面焊接有圆环锡层。保险丝是smd形式的贴片式保险丝，通过锡焊的方式焊接在pcb板53上，弹片51与螺母52则通过锡焊膏与助焊剂焊接在pcb板53上，呈十字型结构。而圆环锡层内嵌于pcb板53的另一侧，与电池端面配合，电池电流从一单体电池2的极柱流出，经过串接件上一段面上的锡层，接着经过内置pcb板53的保险丝，然后经过串接件的螺母52，达到另一单体电池2的极柱。串联件5设于各单体电池2正负极两端，实现单体电池2之间的串联。

如图6所示，具体地，并联件6包括直弹片61和塑料块62，直弹片61两端分别接于上下相邻单体电池2的串联件5弹片51上，实现上下相邻单体电池2之间并联。并联件6用于将同列电池组的上下单体电池2并联，直弹片61分别与上下串联件5中的弹片51相接，电池的电池电流电压从一单体电池2的极柱经过串接件的锡层，再经过弹片51和并联件6的直弹片61，达到与之并联的单体电池2的极柱，从而实现并联。塑料块62套于直弹片61上并起固定作用，塑料块62与管柱体1表面的凹槽11相配合。另外，管柱体1的上下面还设有用于穿插并联件6的通孔13，如图3所示。

具体地，单体电池2的正极焊接有螺丝21，螺丝21与串联件5中的螺母52相配合。各单体电池2通过串联件5依次串联，按依次放入到管柱体1中，形成一个电池组。管柱体1套接于单体电池2外，将各串联的单体电池2进行固定。

如图1、4所示，电池包包括第一端面固定件3和第二端面固定件4，第一端面固定件3、第二端面固定件4均为黄铜材质，且为一体成型的折叠结构，与各管柱体1的凹槽11相卡接。两者采用螺纹连接固定，对电池组起固定作用。其中，第一端面固定件3设于正极端10的电池组和负极端20的电池组，对同列电池组实现并联。第二端面固定件4设于相邻列电池组之间，采取错位相连的方式，一方面起固定电池组的作用，另一方面起并联和串联的作用，如图7所示。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。