一种软包电池集成单元的制作方法

1.本实用新型涉及适于软包电池技术领域，具体涉及一种软包电池集成单元。


背景技术：

2.近年来，为减少内燃机车辆废气引起的空气污染，电动汽车在世界各地得到了支持和推广。伴随着电动汽车的推广，电池技术同样得到了快速发展。锂离子动力电池因其良好的稳定性成为当下电动汽车的主流选择。
3.不同的应用场景使用的锂离子电池有不同的电压和容量要求，电池的电压是通过若干个单体锂离子电池串连实现，电池组系统的容量是通过若干个单体锂离子电池并连实现。因锂离子电池特性要求，使用时需要对单个电池的电压、温度等信息进行收集监控并进行相应的管理。
4.在此情形下，软包锂离子电池因其自身结构局限性，必须通过额外的电池集成单元实现各单体电池的串并连以及在相应区域布置电池信息采集点。但目前软包电池极耳在未被集成单元固定时，其在空间中的位置处于无序状态，如何使电池极耳顺利进入现有的电池集成单元，具有较大难度。电池极耳在错误的位置出现，不仅会导致电池组电压，电量异常，还会导致电短路。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种软包电池集成单元，使电池稳态固定在电池组箱体内，降低生产中的报废率，节省生产资源。
6.一种软包电池集成单元，包括用于安放电池层叠体的金属兜板和用于辅助电池极耳串并连的塑料构件；
7.所述金属兜板为由前侧板、后侧板、左侧板和右侧板围城的敞口凹槽，敞口凹槽的上部敞口为电池层叠体的入口端，敞口凹槽的各侧板上端部向外折弯成用于与塑料构件配合装配的法兰面；
8.所述塑料构件上有可供电池极耳穿过的极耳槽，所述塑料构件上端为供电池极耳承载的极耳承载平面；极耳穿过所述极耳槽，被折弯后与所述极耳承载平面贴合，对电池极耳施加激光焊接，使各单体的极耳实现串并连固定。
9.所述塑料构件上有可承载正/负极电导排的承载槽及若干用于限制采集线束布线的卡线槽；所述极耳承载平面上有用于固定各采集线束端部上镍片的凸台。
10.所述金属兜板由板材切割后折弯制成。所述金属兜板前侧板和后侧板上端部镂空，左侧板和右侧板上有用于加强的凸筋；所述左侧板和右侧板上端的法兰面上有与所述塑料构件的四个凹部对应的让位通孔。金属兜板折弯而成的法兰面与所述塑料构件的下平面接触并且共同组合形成一个半封闭区域。所述电池层叠体安放固定在所述半封闭区域内。
11.两个所述法兰面分设有一与塑料构件进行装配定位的缺口，两个缺口错位设置，
所述塑料构件下端面设与缺口对应的定位凸台。
12.所述极耳槽的两侧面为由上至下逐步向外倾斜的导向斜面，所述导向斜面由塑料构件上平面延展至所述塑料构件的下平面。
13.所述极耳承载平面上相邻的两个极耳槽之间有凹槽，凹槽的位置与极耳激光焊接的焊道位置对应。在对电池极耳施加激光焊接的焊道被凹槽避开，焊接时产生的高温区域与所述塑料构件不接触，保护塑料构件不被激光焊接的高温损伤。
14.凸台与凹槽一一对应、且立在凹槽一端，凸台呈椭圆形，采集线束端部的镍片上有与凸台配合的椭圆形定位孔。所述镍片由具备电导性能且力学性能较好的金属制成。
15.各所述承载槽内有用于定位对应正/负极电导排的定位圆柱，正/负极电导排上有与对应承载槽内的定位圆柱配合定位的定位孔，正/负极电导排上至少设置有一处可与电池上箱盖内正/负极汇流排接触固定的螺柱。正/负极电导排由导电性能良好的金属制成、且被固定在所述塑料构件上。
16.所述卡线槽沿所述塑料构件的长度方向均布在所述塑料构件中部。
17.所述塑料构件的四个边角处内凹成与电池上盖配合装配的凹部。
18.所述塑料构件两侧壁向外凸出若干与电池下箱体内导向滑槽配合的锥形凸部。
19.有益效果：
20.1、本实用新型的电池集成单元可以让单体电池极耳从无序的空间位置状态导入至电池集成单元上的极耳槽内，防止因电池极耳在无序状态导下接触致电短路，并使电池层叠体的极耳按按电池组电压、容量标准有序排列进行串并连连接。
21.2、本实用新型的电池集成单元可以将电池组管理系统采集单元中的采集线束稳态固定在采集电池信息需要的指点区域，防止电池信息的错误采集或遗漏采集，从而实现对电池组的管理并控制和保证电池组的正常工作。
22.3、本实用新型的电池集成单元防止因施加激光焊接的高温导致电池集成单元塑料构件损伤。电池层叠体的极耳经电池集成单元有序排列后，极耳贴合与电池集成单元塑料构件的平面上，通过对电池极耳施加激光焊接，使其各极耳硬连接固定，所述塑料构件上的设置的焊道避位结构，有效避开对电池极耳施加激光焊接的高温焊道。
23.4、本实用新型的电池集成单元可以将没有安装连接结构的电池极耳转换至具备安装连接结构的正/负极电导排上，电池集成单元上的正/负极电导排稳态的结构强度可以抵抗紧固件拧紧扭力的冲击，实现电池组的电路导通，且避免了导通电路而必要实施紧固件拧紧扭力对电池极耳的损伤。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是本实用新型电池集成单元的结构示意图；
26.图2是本实用新型金属兜板的结构示意图；
27.图3是本实用新型塑料构件的爆炸示意图；
28.图4是本实用新型塑料构件的背面结构示意图；
29.图5是本实用新型电池集成单元与电池层叠体的装配图；
30.图6是图5的爆炸图；
31.图中：10、塑料构件，11-1、凹部一，11-2、凹部二，11-3、凹部三，11-4、凹部四，12、极耳槽，13、凹槽，14、凸台，15、卡线槽，16、锥形凸部，17-1、定位圆柱一，17-2、定位圆柱二，18、导向斜面，19-1、镂空槽一，19-2、镂空槽二，20、金属兜板，21、凸筋，22、法兰面，23-1、缺口一，23-2、缺口二，24-1、让位通孔一，24-2、让位通孔二，24-3、让位通孔三，24-4、让位通孔四，30、正极电导排，31、导电金属板二，32、螺柱二，33、定位孔二，40、负极电导排，41、导电金属板一，42、螺柱一，43、定位孔一，50、电池层叠体，51、极耳，60、采集线束，61、镍片。
具体实施方式
32.下面将结合附图以及具体实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.参照图1，根据本公开的软包电池集成单元包括塑料构件10、金属兜板20、负极电导排40、正极电导排30。金属兜板20兜在电池层叠体50的四周，塑料构件10位于电池层叠体50的上端，正极电导排30和负极电导排40被固定在塑料构件10本体内。电池层叠体50有多个极板层叠而成。塑料构件10由塑料颗粒经注塑工艺制成，塑料构件10上构造有若干用于稳定电池层叠体50上极耳位置的极耳槽12和四个电池上箱盖上的定位台配合定位的凹部（凹部一11-1、凹部二11-2、凹部三11-3、凹部四11-4）、对施加激光焊接进行避位的若干凹槽13、稳定采集线束60位置的椭圆形的凸台14、供采集线束有序走线的卡线槽15、以及辅助装配定位用的锥形凸部16。四个凹部（凹部一11-1、凹部二11-2、凹部三11-3、凹部四11-4）分设在塑料构件10四个边角处，塑料构件10的上平面有供电池极耳承载的极耳承载平面，承载平台面积大于所极耳覆盖面积；极耳穿过极耳槽12被折弯成与所述极耳承载平面贴合，对电池极耳施加激光焊接，使各单体的极耳实现串并连固定。相邻的两个极耳槽12之间的极耳承载平面上就有一个凹槽13，凹槽13的位置与极耳激光焊接的焊道位置对应。在对电池极耳施加激光焊接的焊道被凹槽避开，焊接时产生的高温区域与所述塑料构件10不接触，保护塑料构件10不被激光焊接的高温损伤。凸台14与凹槽13一一对应，且立在凹槽13一端，凸台14呈椭圆形，采集线束端部的镍片61上有与凸台14配合的椭圆形定位孔。镍片61与对应椭圆形凸台14卡合并与从极耳槽12穿出的电池极耳接触贴合，施加激光焊接将镍片61与电池极耳连接在一起，用于采集电池层叠体50的电压、温度等信息。所述镍片61由具备电导性能且力学性能较好的金属制成。卡线槽15沿所述塑料构件10的长度方向均布在所述塑料构件10中部。
34.参照图2，金属兜板20由板材切割后折弯制成。金属兜板20为由前侧板、后侧板、左侧板和右侧板围城的敞口凹槽，敞口凹槽的上部敞口为电池层叠体50的入口端，敞口凹槽的各侧板上端部向外折弯成用于与塑料构件10配合装配的法兰面22；金属兜板20前侧板和后侧板上端部镂空，左侧板和右侧板上构造有增加板材力学强度的若干处凸筋21，凸筋21不仅限于条形，亦可为其他任意形状的凸部，均可视为本公开的权力要求。该权力要求其原
理是对板材施加冲压工艺，使平整的板材上形成永久形变的凸部，用于提升板材的结构强度。塑料构件10下平面与金属兜板20法兰面贴合后，在其之间形成一个可容纳电池层叠体的半封闭区域。电池层叠体50安放固定在所述半封闭区域内。左侧板和右侧板上端的法兰面22上有与所述塑料构件10的四个凹部（凹部一11-1、凹部二11-2、凹部三11-3、凹部四11-4）对应的让位通孔（让位通孔一24-1、让位通孔二24-2、让位通孔三24-3、让位通孔四24-4）。四处让位通孔（让位通孔一24-1、让位通孔二24-2、让位通孔三24-3、让位通孔四24-4）供紧固件螺丝穿过，四处让位通孔（让位通孔一24-1、让位通孔二24-2、让位通孔三24-3、让位通孔四24-4）其中一处为圆孔起定位功能，其余三次为腰圆孔起吸收尺寸公差容错功能。左侧板和右侧板上端的法兰面22分别有一处对塑料构件10进行装配定位的缺口（缺口一23-1、缺口二23-2）、两处定位缺口（缺口一23-1、缺口二23-2）在金属兜板20的两个法兰面22上处于不对称状态，起到防止塑料构件10与金属兜板20错装作用。
35.参照图3，正极电导排30和负极电导排40由导电性能良好的金属制成、且被固定在所述塑料构件10上。塑料构件10上有可承载正极电导排30和负极电导排40的两个承载槽。两个承载槽分设在塑料构件10两端部上，两个承载槽内有用于定位对应正极电导排30/负极电导排40的定位圆柱，正极电导排30/负极电导排40上有与对应承载槽内的定位圆柱配合定位的定位孔。正极电导排30和负极电导排40均在导电金属板上构造有用于与电池上箱盖80内正/负极汇流排接触固定的螺柱。负极电导排40由导电金属板一41与构造在导电金属板一41上的螺柱一42组成，负极汇流排一端通过紧固件锁紧在正/负极电导排的螺柱处，另一端锁紧在电池盖上的正/负极端子处，实现电路导通。正极电导排30由导电金属板二31和构造在导电金属板二31上的螺柱二32组成，导电金属板二31上加工有若干处定位孔二33，正极电导排30安装固定在塑料构件10上时，定位孔二33穿过定位圆柱二17-2后，对定位圆柱二17-2施加热熔焊接，将正极电导排30固定在塑料构件10本体上。负极电导排40由导电金属板一41和构造在导电金属板一41上的螺柱一42组成，导电金属板一41上加工有若干处定位孔一43，负极电导排40安装固定在塑料构件10上时，定位孔一43穿过定位圆柱17-1后，对定位圆柱17-1施加热熔焊接，将负极电导排40固定在塑料构件10本体上。四处凹部（凹部一11-1、凹部二11-2、凹部三11-3、凹部四11-4）内构造有通孔，通孔与金属兜板上四个通孔（让位通孔一24-1、让位通孔二24-2、让位通孔三24-3、让位通孔四24-4）同心，可供紧固件螺栓穿过，将电池集成单元锁紧固定在电池上盖上。塑料构件10有若干处极耳槽12，极耳槽12均匀排布、且与电池极耳一一对应，极耳槽12在塑料构件10上的数量与电池层叠体的串并连要求数量对应一致。图中凹槽13与极耳槽12数量一致，且相对位置关系一致，在对极耳施加激光焊接时产生的高温可以被凹槽13避开，防止塑料构件10被高温损伤。椭圆形的凸台14与凹槽13数量一致，且相对位置关系一致，采集线束60需布置在电池极耳上。图中卡线槽15为采集线束60规范走线路径上，引导采集线束60有序布置。锥形凸部16共计四处，本图中可见两处，在塑料构件10的对称方位上还有两处在本图中因视角缘故未显示。锥形凸部16与电池下箱体上的导向滑槽配合，将电池集成单元导入至电池下箱体的指导区域，减少定位辅助工装的投入以及减少装配时定位各组件位置关系的时间，进而降低成本，提高组装效率。塑料构件10的两端部构造两处镂空槽（镂空槽一19-1、镂空槽二19-2），（镂空槽一19-1、镂空槽二19-2）为两边镂空中间跨有横梁，可供尼龙扎带穿过镂空区域，将布置在该区域上的线束捆扎固定在横梁上。
36.参照图4，极耳槽12的两侧面为由上至下逐步向外倾斜的导向斜面18，导向斜面18由塑料构件10上平面延展至所述塑料构件10的下平面。导向斜面18可覆盖较大区域，电池层叠体上的极耳位置被导向斜面18覆盖，随极耳向极耳槽12逐渐接近，空间上处于无序状态的极耳被逐渐导入至极耳槽12中。电池层叠体50上的极耳51，在进入电池集成单元塑料构件10上的极耳槽12时，先通过所述极耳槽12下方的斜面，极耳随斜面的导向，逐渐被滑入至所述极耳槽中，使电池层叠体的各处极耳被有序排列。极耳槽12上端部的宽度略大于两个极耳总厚度，保证极耳能够顺利穿过塑料构件10上的极耳槽12。
37.参照图5，电池层叠体50被固定在塑料构件10与金属兜板20组合形成的半封闭空间内。单体电芯层叠后形成电池层叠体50置于电池集成单元内，并且电池集成单元的塑料构件10与金属兜板20组合形成一个半封闭的空间，电池层叠体被稳态固定在其形成的半封闭空间内，其中所述半封闭空间与电池层叠体50除极耳以外的本体呈间隙配合。电池层叠体50的极耳经电池集成单元有序排列后，达到电池组电压、容量标准。电池组管理系统bms的采集线束60经所述电池集成单元有序布置后，达到对电池信息的精准采集。
38.参照图6，采集线束60上分布有若干个采集金属片61，采集金属片61上设置有与塑料构件10上椭圆形的凸台14一致的椭圆形孔，采集金属片61定位在塑料构件10的椭圆形凸台14处并与电池极耳51接触，将电池信息传递至电池管理系统。图中电池层叠体50由若干个单体电芯层叠在一起，每个单体电芯上均有正/负极两处极耳51，极耳51穿过塑料构件10上的极耳槽12后折弯贴合于塑料构件10上，通过对极耳施加激光焊接，使各单体电池完成串并连，达到电池组的电压、容量要求。
39.电池上箱盖上构造有四处与四个凹部（凹部一11-1、凹部二11-2、凹部三11-3、凹部四11-4）配合导向的定位台，定位台为上大下小的圆锥台，凹部（凹部一11-1、凹部二11-2、凹部三11-3、凹部四11-4）侧壁为与对应圆锥台配合的斜面；定位圆柱内部构造有螺纹，定位后的电池集成单元被螺栓紧固件锁紧在电池上盖上。电池下箱体构造成能够将所述电池集成单元装在其内部。电池集成单元、电池层叠体50与电池上箱盖组合结构整体被装入电池下箱体中，其中电池下箱体内侧壁上构造有导向滑槽共计四处，导向滑槽可将塑料构件上的锥形凸部导入其槽内，将电池集成单元与电池上箱盖组合结构导向至指定空间位置，实现电池组的组装封箱。
40.上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。