一种电动汽车用软包锂电池模块的制作方法

本实用新型涉及一种软包锂电池模块，尤其是应用于电动汽车行业的软包锂离子电池模块。

背景技术：

目前，电动汽车动力来源于锂电池动力电池包，由于电动汽车对空间、续航比较敏感，因此要求动力电池包的体积、质量、能量有较高的要求，即要求动力电池包有较高的能量密度，而软包锂电池作为具有较高能量密度的类型，被广泛应用于电动汽车行业。动力电池包内部由多个模组通过串并联组成，模组内部是由电芯同样通过串并联组成。模组间连接一般由专用电缆或汇流排连接。模组内空间狭小，而对于软包电芯，由于其本身尺寸公差较大，其在模组内位置并不固定，无法直接使用汇流片连接，目前通常的做法是使用塑胶框将软包锂电池从侧面包裹固定，同时为兼顾散热需要，通常需要增加散热板。该结构使用的塑胶框架，体积和质量均较大，影响模块能量密度的提高；其次塑胶框架需要精度开模，材料使用量较大，造成成本较大；最后框架多采用卡扣等形式，安装复杂，效率低，扩展性差。

实现模组内软包电芯串并联连接以及汇流连接主要是螺栓拧紧连接和汇流(连接)板焊接。螺栓连接是将极耳开孔整形后与螺栓刚性连接，该方式要求严格控制扭矩，且对电芯位置和开孔位置要求较高，步骤较多，操作复杂，且需要一定空间。汇流(连接)板焊接采用焊接方式，汇流(连接)板一般为刚性硬板，将整形后的电芯极耳与刚性汇流(连接)板接触或穿过并焊接，该方式需要根据软包锂电池的排布方式设计专用汇流(连接)板，只能针对单一类型模块，扩展性差。螺栓连接和汇流板(连接)板焊接均为刚性连接，要求电池位置相对固定，模块间连接需增加柔性电缆进行连接，进一步增加结构。另外，在安全方面，现有模块内部锂电池间的连接，其安全控制主要是从温度、电流、电压检测配合BMS，从控制方面角度处理，对模块使用过程的安全控制方式有限，极少有产品的连接片本身具有安全结构。

综上，结构紧凑，安全可靠，扩展性强且具有较高能量密度的软包锂电池模块正成为市场急需及重点研究的方向。

技术实现要素：

为了克服现有的软包锂电池结构复杂、扩展性差、安全控制以及能量密度有限的不足，本实用新型提供一种电动汽车用的软包锂电池模块，该软包锂电池模块通过使用独特的安全型连接片、柔性汇流片、模块化支架、复合散热板等部件，使软包锂电池模块具有结构紧凑、安全稳定、易扩展且具有较高能量密度的优点。

本实用新型公开一种电动汽车用的软包锂电池模块，包括软包锂电池、侧板、泡棉、上支架、下支架、散热板、连接片、汇流片、紧固螺栓螺母、紧固扎带等结构；所述软包锂电池间串联或并联通过连接片连接，并通过汇流片实现汇流，软包锂电池上侧极耳端与上支架对接，下侧与下支架对接，软包锂电池正面与背面均与散热板接触；所述侧板安装于模块最外侧，侧板内侧贴有泡棉，泡棉另一侧与外侧散热板、上支架、下支架接触；所述侧板、泡棉、上支架、下支架、散热板有对应孔位，通过螺栓螺母压紧以及扎带捆扎固定。

上述方案中，所述连接片为金属铝片，包括极耳连接段、弹性伸展段、接线点、保险段。保险段位于连接片的中部，两侧依次设置有弹性伸展段和极耳连接段，接线点设置在保险段和弹性伸展段之间；所述极耳连接段与被连接锂电池极耳连接固定，所述弹性伸展段为弧形弯曲结构，具有良好的弹性，可满足锂电池位置精度不高的使用条件。接线点为连接片的凸出，用于电连接，保险段为连接片最窄处，具有较小的截面，超过限定电流即熔断。

上述方案中，所述汇流片为多层金属柔性导电片构成，包括极耳连接端、柔性段、汇流端、安装孔位。每层金属柔性导电片可柔性弯曲，具有良好导电性，并可根据需要将相邻多层金属柔性导电片整合为单层结构，并具有一定刚性。所述极耳连接端为部分相邻金属柔性导电片整合为单层整体，所述柔性段与极耳连接端对应相同金属柔性导电片，金属柔性导电片为多层结构未整合，所述汇流端为所有金属柔性导电片整合的单层整体，所述安装孔位位于汇流端。

上述方案中，所述散热板由铝基板、塑胶挡条构成复合整体。铝基板两端折弯，塑胶挡条长度与软包锂电池主体部分长度基本一致，塑胶挡条高度比(电池厚度-包边厚度)/2小0.25～2mm。所述散热板分为单侧散热板A、单侧散热板B、双侧散热板，单侧散热板A和单侧散热板B仅一侧有软包锂电池接触，双侧散热板两侧均有软包锂电池接触。其中塑胶挡条和铝基板两端折弯与软包锂电池非极耳的窄侧面接触，铝基板与软包锂电池宽侧面接触，两相邻散热板塑胶挡边正对且间隙比锂电池包边厚度大0.5～4mm，避位软包锂电池的包边同时对软包锂电池主体限位。所述散热板通过塑胶挡条将同一层的软包锂电池相互隔开，留有一定的空隙，用于通风或放置冷却管等装置。

上述方案中，所述上支架有凹槽，避位软包锂电池的包边同时对软包锂电池主体限位，凹槽深度大于软包锂电池包边宽度，凹槽宽度比软包锂电池包边厚度大0.5～4mm。上支架为模块化结构且中心轴对称，设置有支架安装孔、定位销、定位孔，每个上支架对应n(n≥1) 个软包锂电池，可根据软包锂电池数量及排布进行横向或纵向拼接，并通过定位销、定位孔准确定位。

上述方案中，所述下支架有凹槽，避位软包锂电池的包边同时对软包锂电池主体限位，凹槽深度大于软包锂电池包边宽度，凹槽宽度比软包锂电池包边厚度大0.5～4mm。下支架为模块化结构，有端部下支架和中部下支架两种，中部下支架为中心对称。同一层两相邻支架嵌合共用同一安装孔，下支架均有设置有支架安装孔、定位销、定位孔，每个下支架对应m(m≥1)个软包锂电池，可根据软包锂电池数量及排布进行拼接横向或纵向拼接，并通过定位销、定位孔准确定位。

上述方案中，侧板为一体结构，两侧排布矩形凸出且中心对称布置，布置有模块安装孔。

本实用新型采用上述结构，与现有软包锂电池模块相比，具有以下优点：

1、结构紧凑，有效提升能量密度。将传统框架取消，改为分体式上下支架；散热板增加塑胶挡条，档条尺寸紧凑小巧，配合上下支架框架将软包锂电池固定，达到了原框架的功能，但是不需要复杂安装，且质量更轻。对于采用相同锂电池且相同质量的模块，其锂电池所占质量比更高，具有更高的能量密度。

2、安装便利，抗震性好，安全性高。所述连接片的弹性伸展段为弧形弯曲结构，具有良好的弹性，可满足锂电池位置精度不高的使用条件，以及缓冲电池模块震动导致的单体电池之间的位移，连接片软包锂电池模块采用的连接片具有过载熔断机制，不依靠电池包的控制系统即可中断过载电路，增加了模块的安全保障。

3、模块化，易扩展。所采用的柔性汇流片采用整合单层和非整合多层相结合的结构，相对刚性汇流板，在保证电连接小电阻的同时，可柔性弯曲，可适应更多连接环境，适用性更强，且同样可做模块化，根据汇流通道数量拼装。软包锂电池模块所使用的主体框架结构，上下支架为模块化设计，模块整体的支架均由多个支架拼接而成，且支架自身销孔实现相互定位，并通过螺栓固定为整体。每个支架对应少数数量的电池(如2、3两种规格支架)，形成少数几种规格的支架，不同规格的电池模块即通过几种支架排布搭建完成。软包锂电池模块本身即为模块设计，可通过侧板与其他模块嵌合。

4、散热性好，散热板与软包锂电池接触。其中塑胶挡条和铝基板两端折弯与软包锂电池非极耳的窄侧面接触，铝基板与软包锂电池宽侧面接触，两相邻散热板塑胶挡边避位软包锂电池的包边同时对软包锂电池主体限位，通过塑胶挡条将同一层的软包锂电池相互隔开，留有一定的空隙，用于通风或放置冷却管等装置，简化结构，提高冷却效率。

5、成本低。通过取消传统框架，采用模块化支架实现批量生产，直接降低了模具、材料费用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本模块的分解图。

图2是本模块的整体图。

图3是模块单层电池单元示意图。

图4是模块单层拆分示意图。

图5是电池与散热板安装限位示意图。

图6是电池堆叠示意图。

图7是电池与上支架安装限位示意图。

图8是电池与下支架安装限位示意图。

图9是下支架拼接示意图。

图10是连接片结构图。

图11是汇流片安装结构图。

图12是模块配组连接示意图。

图中，010-软包锂电池模块，020-单层电池单元，030-模块固定孔，100-软包锂电池，101-电池极耳，105-电池包边，200-侧板，300- 泡棉，410-上支架，450-下支架，451-端部下支架，452-中部下支架，461-支架固定孔，470-支架定位销和孔，471-定位销，472-定位孔， 500-散热板，501-铝基板，502-塑胶挡条，510-单侧散热板A，520- 单侧散热板B，530-双侧散热板，600-连接片，601-极耳连接段，602- 弹性伸展段，603-接线点，604-保险段，650-汇流片，651-极耳连接段，652-柔性段，653-汇流段，654-安装孔位，660-金属柔性导电片， 911-紧固螺栓，912-螺母，920-紧固扎带。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施给，出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

软包锂电池模块实施例

本软包锂电池模块实施例如图1、图2、图3、图4、图5，该实施例软包锂电池模块(010)类型为4串6并，每层4个软包锂电池 (100)串联组成一个电池单元(020)，共6层。实施例软包锂电池模块(010)包括软包锂电池(100)、侧板(200)、泡棉(300)、上支架(410)、下支架(450)、散热板(500)、连接片(600)、汇流片 (650)、紧固螺栓(911)螺母(912)、紧固扎带(920)等结构；每层电池单元(020)中，软包锂电池(100)极耳(101)一侧与上支架(410)对接，另一侧与下支架(450)对接，软包锂电池(100) 正面与背面(即软包锂电池(100)的两个大面)均与散热板(500) 接触，两侧通过散热板(500)的两端折弯和塑胶挡条(502)限位，软包锂电池(100)间通过连接片(600)进行极耳(101)连接，各层电池单元(020)之间通过汇流片(650)实现汇流。侧板(200) 安装于模块最外侧起支撑作用，侧板(200)内侧贴有泡棉(300)，泡棉(300)厚度约1～3mm可压缩，泡棉另一侧与外侧单面散热板(510、 520)、上支架(410)、下支架(450)接触；侧板(200)、泡棉(300)、上支架(410)、下支架(450)、散热板(500)有对应孔位，整个软包锂电池模块(010)通过螺栓(911)螺母(912)压紧以及扎带(920) 捆扎固定。

本软包锂电池模块实施例如图4、图10，软包锂电池(100)连接所用的连接片(600)为金属铝片制成，厚度0.2mm，宽度5～20mm，包括极耳连接段(601)、弹性伸展段(602)、接线点(603)、保险段 (604)。保险段(604)位于连接片(600)的中部，两侧依次设置有弹性伸展段(602)和极耳连接段(601)，接线点(603)设置在保险段(604)和弹性伸展段(602)之间。极耳连接段(601)与被连接锂电池极耳(101)连接固定；所述弹性伸展段(602)为弧形弯曲结构，具有良好的弹性，可满足锂电池位置精度不高的使用条件；接线点(603)为连接片(600)的凸出，用于电连接位，可安装电压检测线，也可作为并联线接线点；保险段(604)为连接片(600)最窄处，具有较小的截面，超过设计电流即造成过载熔断，切断通路。

本软包锂电池模块实施例如图1、图2、图11，软包锂电池模块(010)的汇流片(650)为i层金属柔性导电片(660)构成，所述 i为6的倍数，每层金属柔性导电片(660)可柔性弯曲，具有导电性，每个汇流片(650)包括6个极耳连接端(651)、6个对应柔性段(652)、1个汇流端(653)、2个安装孔位(654)，上述数量可根据需求调整。极耳连接端(651)为i/6层相邻金属柔性导电片(660) 压制为单层整体；柔性段(652)与极耳连接端(651)对应，其金属柔性导电片(660)为多层结构，未整合，可柔性弯曲；汇流端(653) 为所有金属柔性导电片(660)整合为单层整体，所述安装孔位(654) 位于汇流端(653)。

本软包锂电池模块实施例如图4、图5、图6，散热板(500)包括铝基板(501)、塑胶挡条(502)组成，铝基板两端折弯，塑胶挡条(502)长度与软包锂电池(100)主体部分长度基本一致，塑胶挡条(502)高度比(电池厚度-包边厚度)/2小0.25～2mm，塑胶挡条 (502)与铝基板(501)构成复合整体。散热板(500)包括单侧散热板A(510)、单侧散热板B(520)、双侧散热板(530)三种，单侧散热板A(510)和单侧散热板B(520)仅一侧与软包锂电池(100) 接触，双侧散热板(530)两侧均与软包锂电池(100)接触。其中塑胶挡条(502)和铝基板(501)两端折弯与软包锂电池(100)非极耳窄侧面接触限位，铝基板(501)与软包锂电池(100)宽侧面接触，两相邻散热板(500)塑胶挡条(502)正相对且间隙比锂电池包边(105) 厚度大0.5～4mm，避位软包锂电池的包边(105)同时对软包锂电池主体限位。散热板(500)通过塑胶挡条(502)将同一层的软包锂电池(100)间隔开，留有一定的空隙，用于通风或放置冷却管等装置。

本软包锂电池模块实施例如图2、图3、图4、图7，上支架(410) 有凹槽，避位软包锂电池(100)的包边(105)同时对软包锂电池(100) 主体限位，凹槽深度大于软包锂电池包边(105)宽度，凹槽宽度比软包锂电池包边(105)厚度大0.5～4mm。设置有支架安装孔(461)、定位销(471)、定位孔(472)。上支架(410)为模块化结构且结构中心对称，每个上支架(410)对应n(n≥1)个软包锂电池(100)，可根据软包锂电池(100)数量及排布进行横向或纵向拼接，并通过定位销(471)、定位孔(472)准确定位。

本软包锂电池模块实施例如图2、图3、图4、图8、图9，下支架(450)有凹槽，避位软包锂电池(100)的包边(105)同时对软包锂电池(100)主体限位，凹槽深度大于软包锂电池包边(105)宽度，凹槽宽度比软包锂电池包边(105)厚度大0.5～4mm。设置有支架安装孔(461)、定位销(471)、定位孔(472)。下支架(450)为模块化结构，有端部下支架(451)和中部下支架(452)两种，中部下支架(452)为中心对称，同一层两相邻支架嵌合共用同一安装孔，嵌合位置厚度为支架厚度一半。每个下支架(450)对应m(m≥1) 个软包锂电池(100)，可根据软包锂电池(100)数量及排布进行拼接横向或纵向拼接，并通过定位销(471)、定位孔(472)准确定位。

本软包锂电池模块实施例如图1、图2、图12，侧板(200)为一体结构，两侧排布矩形凸出，矩形凸出中心对称布置，布置有模块安装孔(030)。模块间成组可通过侧板矩形凸出按照串并联要求相互嵌合，并通过模块安装孔(030)将模块固定。

所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。