CN207690855U - 一种高能量密度比模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高能量密度比模块，包括模组核心组件单体电芯及电池框、端板，包裹固定电池模组的金属镂空固定框架。若干电池框及固定在电池框中的单体电芯重叠组合形成电池模组。该高能量密度比模块结构简单，质量轻，本身组装和整体安装方便快速，使用灵活，维修简单，更能实现自动化生产，同时在保证可靠性的基础上能量密度比可轻松提升20％，并且便于后期维护。

Description

一种高能量密度比模块

技术领域

本实用新型涉及新能源动力电池系统提高系统能量密度比及可靠安装领域，具体涉及动力电池组装及提高电池模组能量密度比的组合安装方式。

背景技术

当今，零排放的动力电池系统已应用在各个领域，电池系统的高能量和便于维修是较多要考虑的问题，现阶段的电池系统为了能拥有较高的能量输出，多采用大量电池叠加形成两个或多个大型模组，然后再连接形成系统。这样使得空间利用率降低。众所周知，并联电池越多模组总电压越大，要求的电气间隙越大，这种大型组合式模组在电池箱内必然具有相应的电气安全距离，且模组电压越大，需要的电气间隙也越大；另外由于大型模组是整体安装，若中间部分出现异常，需拆解的部分复杂程度可想而知，因此维修的难度也较大。另外就是电池数量增多，模组重量相应增加，既要考虑模组自身的固定安装和安装强度问题，也需要考虑模组与电池箱体间的连接可靠性问题。由以上阐述得知，现有技术存在一定的不足，仍有改进空间。

实用新型的内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足提出一种高能量密度比模块，通过安装此模块动力电池箱的模组实现模块化，重量分散化，从而使得电池系统的能量密度比有很大的提高，同时，更重要的是安全性能也得到了提升，另外也方便维修，也可以实现自动化生产的量产。

为实现提高能量密度比及安装灵活可靠，便于维修，满足自动化生产需求，本实用新型的技术方案是：提供了一种高能量密度比模块，包括单体电芯、电池框、端板和金属镂空固定框架。

单体电芯、电池框依次重复摆放至指定电池数量构成模组雏形，两片端板分别设置在模组雏形的左右两端，端板和模组雏形构成模组；金属镂空固定框架抱箍在模组外；

所述的单体电芯为软包高能量电芯，极耳连接方式为激光焊接。

所述的电池框两侧边缘上设置有电池框连接卡扣，及单体连接卡扣，各电池框连接卡扣组成组合连接卡扣。

所述的金属镂空固定框架，包括上、下压板、左、右侧板、拉筋梁和固定脚。

所述的上、下压板采用田字形镂空拉筋钢板，钢板的两侧边缘有压板限位凸起，钢板的另两侧边缘设置有压板外翻边，并且在压板外翻边处设有压板限位卡槽，压板限位卡槽用于上、下压板与电池框的组合连接卡扣卡接配合。

所述的左、右侧板也采用田字形镂空拉筋钢板，钢板的两侧边缘有侧板限位卡槽，侧板限位卡槽用于与上、下压板的压板限位凸起卡接配合，钢板的另两侧设置了侧板外翻边，并且在四个边角处设置了包边。

固定脚焊接在下压板上。

所述的单体电芯的极耳为单侧出极耳，根据电池串并联要求将前后相邻极耳先机械压接，后通过激光焊接的方式连接成整体模组。

所述的电池框的材料为阻燃PP，采用挤出注塑的方式成型，材料厚度1mm；所述的电池框两侧边缘设置分别设置有两个电池框连接卡扣，电池框连接卡扣为承前启后的连接方式，即其中两个电池框连接卡扣与前一电池框的电池框连接卡扣相连，另两个电池框连接卡扣与后一电池框的电池框连接卡扣相连。

所述的金属镂空固定框架采用碳钢或不锈钢为基本材料，材料厚度 0.7-1mm，为了减少磨损，金属镂空固定框架的边角处均采用圆角边结构。

所述的金属镂空固定框架的左、右侧板的压板外翻边长度为1-2CM。

所述的压板限位凸起采用等边三角形圆弧凸起，其边长与左、右侧板上的侧板限位卡槽的边长一致。

所述的金属镂空固定框架的左、右侧板的包边处设置有外翻边结构。

左侧板和右侧板之间焊接有拉筋梁。

固定脚前后端分别设置有加强翼，加强翼与下压板贴合牢固。

该高能量密度比模块，是用于动力电池系统中提供能量的模块，采用小模块形式组成电池系统，结构简单，组装灵活，单个模块拥有高能量密度比，从而提高动力电池系统能量密度比。整体模块采用卡接方式，电池框间通过两边的卡扣前后相连，将单体电芯组装成模组雏形，再通过外部安装金属镂空固定框架的形式使模块形成整体，结构更加紧固，金属镂空固定框架分为上、下压板，左、右侧板及拉筋梁和固定脚。模块成形后，先用上、下压板从两侧卡稳电池模组，其压板两侧的外翻边设计使得这一动作顺畅自如，而后将左、右侧板推入，卡在上、下压板上，最后将拉筋和固定脚焊上。这一过程操作简单，可以适应自动化生产的要求。

动力电池系统将大模块分散化还有一个好处就是便于维修，可以直接维修有故障的模块，或者用新的模块替换需要维修的模块，而不需要拆解其他模块，大大降低了维修难度。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：结构简单，质量轻，本身组装和整体安装方便快速，使用灵活，维修简单，更能实现自动化生产，同时在保证可靠性的基础上能量密度比可轻松提升20％，并且便于后期维护。

附图说明

图1：本实用新型的组装图；

图2：金属镂空固定框架的结构示意图；

图3：电池框的组装示意图；

图4：金属镂空固定框架的上、下压板结构示意图；

图5：金属镂空固定框架的左、右侧板结构示意图；

图6：金属镂空固定框架的拉筋梁结构示意图；

图7：金属镂空固定框架的固定脚结构示意图；

图1中，1为单体电芯，2为电池框，3为金属镂空固定框架，4为端板；

图2中，5为上压板，6为下压板，7为左侧板，8为右侧板，9为拉筋梁， 10为固定脚；

图3中，11为电池框连接卡扣，12为组合连接卡扣，13为单体连接卡扣；

图4中，14为压板限位凸起，15为压板限位卡槽，16为压板外翻边；

图5中，17为侧板限位卡槽,18为侧板外翻边，19为包边；

图6中，20为拉筋固定孔；

图7中，21为固定脚后固定孔，22为固定脚前固定孔,23为加强翼。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。

如图1所示。该高能量密度比模块，包括单体电芯1、电池框2、端板4 和金属镂空固定框架3。单体电芯1、电池框2依次重复摆放至指定电池数量构成模组雏形，两片端板4分别设置在模组雏形的左右两端，端板4和模组雏形构成模组；金属镂空固定框架3抱箍在模组雏形外。

如图2所示。所述的金属镂空固定框架3，包括上、下压板5、6、左、右侧板7、8、拉筋梁9和固定脚10。所述的金属镂空固定框架3采用碳钢或不锈钢为基本材料，材料厚度0.7-1mm，为了减少磨损，金属镂空固定框架3的边角处均采用圆角边结构。

如图3所示。所述的电池框2两侧边缘上设置有电池框连接卡扣11，及单体连接卡扣13，各电池框连接卡扣11组成组合连接卡扣12。

所述的电池框2的材料为阻燃PP，采用挤出注塑的方式成型，材料厚度 1mm；所述的电池框2两侧边缘设置分别设置有两个电池框连接卡扣11，电池框连接卡扣11为承前启后的连接方式，即其中两个电池框连接卡扣11与前一电池框2的电池框连接卡扣11相连，另两个电池框连接卡扣11与后一电池框 2的电池框连接卡扣11相连。

所述的单体电芯1为软包高能量电芯，极耳连接方式为激光焊接。所述的单体电芯1的极耳为单侧出极耳，根据电池串并联要求将前后相邻极耳先机械压接，后通过激光焊接的方式连接成整体模组。

如图4所示，所述的上、下压板5、6采用田字形镂空拉筋钢板，钢板的两侧边缘有压板限位凸起14，另两侧边缘设置有压板外翻边16，并且在压板外翻边16处设有压板限位卡槽15，压板限位卡槽15用于上、下压板5、6与电池框2的组合连接卡扣12卡接配合。

所述的压板限位凸起14起采用等边三角形圆弧凸起，其边长刚好与左、右侧板7、8上的侧板限位卡槽17的边长一致。

如图5所示。所述的左、右侧板7、8也采用田字形镂空拉筋钢板，钢板的两侧边缘有侧板限位卡槽17，侧板限位卡槽17用于与上、下压板5、6的压板限位凸起14卡接配合，另两侧设置了侧板外翻边18，并且在四个边角处设置了外翻边结构的包边19。左、右侧板7、8的压板外翻边18长度为1-2CM，可根据电池数量的变化而调整。

如图6所示。左侧板7和右侧板8之间焊接有拉筋梁9。

如图7所示。固定脚10焊接在下压板6上。固定脚10前后端分别设置有加强翼23，加强翼23与下压板6贴合牢固。

装配方法：

参照图1-图7，先将端板4平放至平面上，然后将单体电芯1、电池框2 依次重复摆放至指定电池数量构成模组雏形；此时电池框2上的连接卡扣11 将电池框2逐个连接在一起；此时电池框2上的单体连接卡扣13，通过电池框 2的叠放形成组合连接卡扣12。

然后将上压板5、下压板6从两侧夹住模组，并将其轻轻向中间推入，使电池框2上的组合连接卡扣12推入上压板5、下压板6上的压板限位卡槽15，压板外翻边16起到引导和保护作用，此时一种高能量密度比模块在各个方向均有约束。

将模块整体放平，使得单体电芯1极耳的一侧水平向前放置；这时，将右侧板8放置在模块正上方，并轻轻推入，待上压板5、下压板6上的压板限位凸起14插入右侧板8上的侧板限位卡槽17，右侧板8上的包边19可以保护组块的边角免于磕碰。

然后将模组垂直旋转180度，将左侧板7放在模组上面并将其轻轻推向模组，并保证左侧板7上的侧板限位卡槽17与上压板5、下压板6上的压板限位凸起14卡锁良好，同时保证左侧板7上的包边19安装到位。

再将拉筋梁9焊接在左侧板7、右侧板8之间，并保证拉筋梁9上的拉筋固定孔20与下压板6平行。

最后将固定脚10焊接在下压板6上，并保证固定脚10上的固定脚后固定孔21与拉筋梁9上的拉筋固定孔20对齐，固定脚10的固定脚前固定孔22保持水平，且固定脚10上的加强翼23应与下压板6贴合牢固。

该高能量密度比模块，材料安全可靠，稳定性好，组装操作简单迅速，且适宜自动化生产，因其连接均采用卡接方式，能在安装过程中监视安装是否到位，能形成闭环反馈保证连接可靠性，最终用拉筋梁和固定脚固定，增加整体强度，但不增加过多重量。

上述仅为本发明的一个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种高能量密度比模块，包括单体电芯(1)、电池框(2)、端板(4)和金属镂空固定框架(3)；单体电芯(1)、电池框(2)依次重复摆放至指定电池数量构成模组雏形,两片端板(4)分别设置在模组雏形的左右两端，端板(4)和模组雏形构成模组；金属镂空固定框架(3)抱箍在模组外，所述的单体电芯(1)为软包高能量电芯，极耳连接方式为激光焊接；所述的电池框(2)两侧边缘上设置有电池框连接卡扣(11)，及单体连接卡扣(13)，各电池框连接卡扣(11)组成组合连接卡扣(12)；所述的金属镂空固定框架(3)，包括上、下压板(5、6)、左、右侧板(7、8)、拉筋梁(9)和固定脚(10)；所述的上、下压板(5、6)采用田字形镂空拉筋钢板，钢板的两侧边缘有压板限位凸起(14)，钢板的另两侧边缘设置有压板外翻边(16)，并且在压板外翻边(16)处设有压板限位卡槽(15)，压板限位卡槽(15)用于上、下压板(5、6)与电池框(2)的组合连接卡扣(12)卡接配合；所述的左、右侧板(7、8)也采用田字形镂空拉筋钢板，钢板的两侧边缘有侧板限位卡槽(17)，侧板限位卡槽(17)用于与上、下压板(5、6)的压板限位凸起(14)卡接配合，钢板的另两侧设置了侧板外翻边(18)，并且在四个边角处设置了包边(19)；固定脚(10)焊接在下压板(6)上。

2.如权利要求1所述的一种高能量密度比模块，其特征在于：所述的单体电芯(1)的极耳为单侧出极耳，根据电池串并联要求将前后相邻极耳先机械压接，后通过激光焊接的方式连接成整体模组。

3.如权利要求1所述的一种高能量密度比模块，其特征在于：所述的电池框(2)的材料为阻燃PP，采用挤出注塑的方式成型，材料厚度1mm；所述的电池框(2)两侧边缘设置分别设置有两个电池框连接卡扣(11)，电池框连接卡扣(11)为承前启后的连接方式，即其中两个电池框连接卡扣(11)与前一电池框(2)的电池框连接卡扣(11)相连，另两个电池框连接卡扣(11)与后一电池框(2)的电池框连接卡扣(11)相连。

4.如权利要求1所述的一种高能量密度比模块，其特征在于：所述的金属镂空固定框架(3)采用碳钢或不锈钢为基本材料，材料厚度0.7-1mm，为了减少磨损，金属镂空固定框架(3)的边角处均采用圆角边结构。

5.如权利要求1所述的一种高能量密度比模块，其特征在于：所述的金属镂空固定框架(3)的左、右侧板(7、8)的侧板外翻边(18)长度为1-2CM。

6.如权利要求1所述的一种高能量密度比模块，其特征在于：所述的压板限位凸起(14)起采用等边三角形圆弧凸起，其边长与左、右侧板(7、8)上的侧板限位卡槽(17)的边长一致。

7.如权利要求1所述的一种高能量密度比模块，其特征在于：所述的金属镂空固定框架(3)的左、右侧板(7、8)的包边(19)处设置有外翻边结构。

8.如权利要求1所述的一种高能量密度比模块，其特征在于：左侧板(7)和右侧板(8)之间焊接有拉筋梁(9)。

9.如权利要求1所述的一种高能量密度比模块，其特征在于：固定脚(10)前后端分别设置有加强翼(23)，加强翼(23)与下压板(6)贴合牢固。