一种恒定刚度结构及电池模组的预紧结构的制作方法

1.本实用新型涉及电池模组安装技术领域，更具体地说，涉及一种恒定刚度结构及电池模组的预紧结构。


背景技术：

2.电池模组在安装时需要有个初始压紧力，一定数值的压紧力可以提高电池模组的性能。
3.目前，电池模组的压紧机理基本上都是采用固定刚度压紧，主要方式有钢带预紧或螺栓预紧。本质上都是在安装电池组时先压紧模组再安装钢带或螺栓，使模组获得一个初始的压紧力。
4.这种结构开始可以提供一个较为合适的预紧力，但是随着电池的充放电循环次数的增加，电池内部发生膨胀变形，钢带的刚度随着变形增大会显著上升，导致钢带压紧约束力显著增加，过大的压紧力不仅会导致电池组性能下降，还可能到导致模组结构压馈损坏。
5.综上所述，如何解决电池模组的安装结构随着电池充放电循环容易出现预紧力变大而影响电池模组性能甚至损坏的问题已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型提供了一种恒定刚度结构及电池模组的预紧结构，以解决电池模组的安装结构随着电池充放电循环容易出现预紧力变大而影响电池模组性能甚至损坏的问题。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
8.一种恒定刚度结构，用于安装至预紧间隙内，包括至少一个恒定刚度单体，所述恒定刚度单体包括平行且同轴布置的第一支撑座和第二支撑座，及连接于所述第一支撑座与所述第二支撑座之间的多幅拱形结构件；
9.其中，多幅所述拱形结构件关于所述第一支撑座和所述第二支撑座的共同轴心轴对称布置。
10.可选地，包括在所述预紧间隙所在面内均匀分布的多个恒定刚度支撑组，每个所述恒定刚度支撑组包括至少一个所述恒定刚度单体，且各个所述恒定刚度支撑组的恒定刚度单体的尺寸、数量及布置方式相同。
11.可选地，每个所述恒定刚度支撑组包括多个所述恒定刚度单体，且相邻两个所述恒定刚度单体的第二支撑座串联对压，和/或，相邻两个所述恒定刚度单体的第一支撑座串联对压。
12.可选地，所述恒定刚度支撑组之间通过连接件连接为一体。
13.可选地，所述恒定刚度支撑组包括多个恒定刚度单体，相邻两个所述恒定刚度支撑组中的至少一对匹配位置的恒定刚度单体之间通过所述连接件固定连接。
14.相比于背景技术介绍内容，上述恒定刚度结构，用于安装至预紧间隙内，包括至少
一个恒定刚度单体，恒定刚度单体包括平行且同轴布置的第一支撑座和第二支撑座，及连接于第一支撑座与第二支撑座之间的多幅拱形结构件；其中，多幅拱形结构件关于第一支撑座和第二支撑座的共同轴心轴对称布置。该恒定刚度结构，在实际应用过程中，通过将该恒定刚度结构安装至电池模组的组装端侧与端板之间，通过拉紧组件使端板对电池模组产生一定的预紧力，由于恒定刚度结构具有恒定刚度单体，而恒定刚度单体的第一支撑座和第二支撑座分别将预紧力作用于端板和组装端侧，通过多幅拱形结构件使得第一支撑座与第二支撑座在预设行程范围内相互靠拢运动时，恒定刚度单体能够保持恒定的刚度，因此，即便电池模组因充放电循环次数的增加而膨胀变形，通过恒定刚度单体传递的力也是稳定的预紧力，有效改善了电池模组预紧力的力学性能，避免了因预紧力变大而影响电池模组性能甚至损坏的问题，继而有助于提升电池模组的全生命阶段的电性能。此外，该恒定刚度结构形式简单，易实现，拓展性强，方便替换和维修，经济性高，较低成本下可实现性能的显著提升，具备很好的实用性。
15.另外，本实用新型还提供了一种电池模组的预紧结构，包括夹持于所述电池模组的两个组装端侧的端板和用于将两个所述端板拉紧并保持一定预紧力的拉紧组件，其中，至少一个所述端板与其对应侧的所述组装端侧之间形成有预紧间隙，所述预紧间隙内安装有上述任一方案所描述的恒定刚度结构。由于前述恒定刚度结构，具有前述技术效果，因此安装有该恒定刚度结构的电池模组的预紧结构，也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
16.可选地，两个所述端板与其对应的所述组装端侧均形成有所述预紧间隙，且两个所述预紧间隙内以相同的布置方式设置有相同结构的所述恒定刚度结构。
17.可选地，所述拉紧组件包括沿所述电池模组的高度方向依次排布的多道拉紧机构，所述恒定刚度结构的恒定刚度单体与所述拉紧机构的布置高度对应，且在所述预紧间隙所在面内对称分布。
18.可选地，所述拉紧机构为拉紧钢带或拉杆。
19.可选地，所述恒定刚度结构通过紧固件固定于对应侧的所述端板。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。
21.图1为本实用新型实施例提供的恒定刚度单体的轴侧结构示意图；
22.图2为本实用新型实施例提供的恒定刚度单体自第一支撑座看向第二支撑座的结构示意图；
23.图3为本实用新型实施例提供的恒定刚度单体的侧面结构示意图；
24.图4为本实用新型实施例提供的电池模组预紧结构的轴侧结构示意图；
25.图5为本实用新型实施例提供的恒定刚度结构的刚度幅值与压缩量的对应示意图；
26.图6为本实用新型实施例提供的电池模组预紧结构的一侧端板与其对应的组装端侧布置恒定刚度结构的示意图；
27.图7为本实用新型实施例提供的电池模组预紧结构的另一侧端板与与其对应的组装端侧布置恒定刚度结构的示意图；
28.图8为本实用新型实施例提供的恒定刚度支撑组采用第二支撑座串联对压的结构示意图；
29.图9为本实用新型实施例提供的恒定刚度支撑组采用第二支撑座串联对压在电池模组一侧的预紧间隙内布置结构示意图；
30.图10为本实用新型实施例提供的恒定刚度支撑组采用三个恒定刚度单体串联对压的布置结构示意图；
31.图11为本实用新型实施例提供的两个恒定刚度单体通过连接件连接的结构示意图；
32.图12为本实用新型实施例提供的四个恒定刚度单体通过连接件连接的结构示意图。
33.其中，图1-图12中：
34.恒定刚度支撑组1、恒定刚度单体10、第一支撑座101、第二支撑座102、拱形结构件103；
35.连接件2；
36.电池模组3；
37.端板4；
38.拉紧组件5、拉紧机构51。
具体实施方式
39.本实用新型的核心在于提供一种恒定刚度结构及电池模组的预紧结构，以解决电池模组的安装结构随着电池充放电循环容易出现预紧力变大而影响电池模组性能甚至损坏的问题。
40.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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。
41.本实用新型具体提供了一种恒定刚度结构，用于安装至预紧间隙内，参照图1-图3，具体包括至少一个恒定刚度单体10，恒定刚度单体10包括平行且同轴布置的第一支撑座101和第二支撑座102，及连接于第一支撑座101与第二支撑座102之间的多幅拱形结构件103；其中，多幅拱形结构件103关于第一支撑座101和第二支撑座102的共同轴心轴对称布置。
42.该恒定刚度结构，在实际应用过程中，通过将该恒定刚度结构安装至电池模组3的组装端侧与端板4之间，通过拉紧组件5使端板4对电池模组3产生一定的预紧力，由于恒定刚度结构具有恒定刚度单体10，而恒定刚度单体10的第一支撑座101和第二支撑座102分别将预紧力作用于端板4和电池模组3的组装端侧，通过多幅拱形结构件103使得第一支撑座101与第二支撑座102在预设行程范围内相互靠拢运动时，恒定刚度单体10能够保持恒定的刚度，因此，即便电池模组3因充放电循环次数的增加而膨胀变形，通过恒定刚度单体10传
递的力也是稳定的预紧力，有效改善了电池模组3预紧力的力学性能，避免了因预紧力变大而影响电池模组3性能甚至损坏的问题，继而有助于提升电池模组3的全生命阶段的电性能。此外，该恒定刚度结构形式简单，易实现，拓展性强，方便替换和维修，经济性高，较低成本下可实现性能的显著提升，具备很好的实用性。
43.为了本领域技术人员更好地理解本实用新型所提供了的恒定刚度结构的工作原理，下面参照图5恒定刚度结构的刚度幅值与压缩量的对应示意图进行说明：恒定刚度结构产生横向压缩位移时的刚度变化曲线，横坐标为压缩量，纵坐标为刚度幅值，可知在虚线范围内，随着压缩量的增加，结构刚度几乎保持恒定，从而提供稳定的压紧力；由于恒定刚度结构，产生一定的压缩变形后，其结构刚度依然保持不变，使得电芯在全生命工作期间始终拥有较为稳定的压紧力。
44.在一些具体的实施方案中，参照图3，上述恒定刚度结构具体可以包括在预紧间隙所在面内均匀分布的多个恒定刚度支撑组1，每个恒定刚度支撑组1包括至少一个恒定刚度单体10，且各个恒定刚度支撑组1的恒定刚度单体10的尺寸、数量及布置方式相同。通过布置多个均匀分布的恒定刚度支撑组1，使得端板4与电池模组3对应侧的组装端侧的预紧力分布更加均匀，从而保证电池模组3预紧后的稳定性。
45.进一步的实施方案中，参照图8和图9所示，每个恒定刚度支撑组1包括多个恒定刚度单体10，且相邻两个恒定刚度单体10的第二支撑座102串联对压，通过将恒定刚度支撑组1设计成多个恒定刚度单体10串联对压的结构形式，使得恒定刚度结构，能够满足更多的压缩位移量，也即能够满足更大的电池模组的变形量。当然可以理解的是，对应的相邻两个恒定刚度单体10的第一支撑座101也可以设计成串联对压。
46.参照图10，当恒定刚度单体10串联对接的数量为两个以上时，上述两种串联对压的方式可以交替排布。
47.在一些更具体的实施方案中，上述恒定刚度支撑组1之间还可以通过连接件2连接为一体。通过将恒定刚度支撑组1设计成上述结构形式，使得各个恒定刚度支撑组1构成整体结构，更加方便安装。
48.进一步的实施方案中，上述恒定刚度支撑组1可仅具有一个恒定刚度单体10，也可以包括多个恒定刚度单体10。当恒定刚度支撑组1包括多个恒定刚度单体10时，相邻两个恒定刚度支撑组1中的至少一对匹配位置的恒定刚度单体10之间通过连接件2固定连接，具体可以参见图11和图12。
49.另外本实用新型还提供了一种电池模组的预紧结构，包括夹持于电池模组3的两个组装端侧的端板4和用于将两个端板4拉紧并保持一定预紧力的拉紧组件5，其中，至少一个端板4与其对应侧的组装端侧之间形成有预紧间隙，预紧间隙内安装有上述任一方案所描述的恒定刚度结构。由于前述恒定刚度结构，具有前述技术效果，因此安装有该恒定刚度结构的电池模组的预紧结构，也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
50.需要说明的是，参照图1-图4，电池模组3的预紧结构在完成安装时电池模组会受到一个初始压紧力，使得电池模组3中的电芯之间拥有初始预紧力；第一支撑座101和第二支撑座102的平面分别与端板及电芯表面接触；多幅拱形结构起到保持刚度恒定的作用；在工作时随着电池模组3的反复充电、放电，电芯将会膨胀，由于拉紧组件5的约束作用，此时膨胀的电芯3将会推动恒定刚度结构产生横向压缩，而恒定刚度结构，由于多幅拱形结构具
备非线性特性，产生一定的压缩变形后，其结构刚度依然保持不变，使得电芯在全生命工作期间始终拥有较为稳定的压紧力。
51.进一步的实施方案中，参照图6和图7所示，两个端板4与其对应的组装端侧均可以形成有预紧间隙，且两个预紧间隙内以相同的布置方式设置有相同结构的恒定刚度结构。通过上述恒定刚度结构在电池模组3的横向拉紧方向上以对称布置的方式分布在两侧，使得电池模组3的受力及力矩平衡，继而能够输出稳定的压紧力。
52.当然可以理解的是，实际应用过程中，也可以采用单侧的端板与其对应的组装端侧布置恒定刚度结构，可以根据具体需求进行具体配置。
53.在另外一些具体的实施方案中，上述拉紧组件5具体可以包括沿电池模组3的高度方向依次排布的多道拉紧机构51，恒定刚度结构的恒定刚度单体10与拉紧机构51的布置高度对应，且在预紧间隙所在面内对称分布。通过将恒定刚度结构在高度方向与拉紧机构51保持一致，使得拉紧力传递更加直接，能够避免因端板4变形产生差异。
54.需要说明的是，上述拉紧机构51具体可以采用拉紧钢带，又或者是本领域技术人员常用的其他拉紧机构51，比如拉杆结构等，实际应用过程中，可以根据实际需求进行选择，在此不做更具体的限定。
55.在一些更具体的实施方案中，上述恒定刚度结构具体可以通过紧固件固定于对应侧的端板4。比如，恒定刚度单体10的第一支撑座101上设置有对应紧固孔，该紧固孔可以通过紧固件(比如螺栓)固定在端板4上。通过该种布置方式使得恒定刚度结构的布置位置更加稳定可靠。
56.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
57.应当理解，本技术中如若使用了“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”，仅是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。
58.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
59.其中，在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，a/b可以表示a或b；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，在本技术实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。
60.以下，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。
61.本技术中如若使用了流程图，则该流程图是用来说明根据本技术的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程
移除某一步或数步操作。
62.本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。