一種電連接託盤及包含該電連接託盤的電芯模組結構的製作方法

2023-06-09 00:28:11 2

本實用新型涉及電池技術領域，特別是涉及一種電連接託盤及包含該電連接託盤的電芯模組結構。

背景技術：

隨著社會的進步和科學技術的不斷發展，對電芯模組的各方面性能要求也在不斷提高。傳統的基於方形電芯設計的電池模組存在整體模組尺寸大、加工製造成本高、效率低下、能量密度低、結構複雜等缺陷和不足，電池模組在整個組裝中屬於子系統，在傳統的組裝中低壓線束需要單獨串聯至每串電芯，這樣使得在後續的組裝中生產效率很低，不利於企業的生產發展。因此，如何設計一種結構合理的電芯模組結構，使其具備尺寸小、能量密度高、加工製造成本低且集成單獨的採集模塊等諸多優勢，使得整個裝配具有很高的效率，這是本領域技術人員需要解決的問題。

進一步的，當電芯異常時會產生氣體，如何將產生的氣體快速排出，避免電芯膨脹爆炸，這也是企業研發人員需要解決的問題。更進一步的，由於電芯模組的集成化程度高，當多個電芯連接在一起時，如何在避免電芯之間發生短路的同時還可以對電芯進行固定，這是企業研發人員需要解決的技術問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是克服現有技術中的不足之處，提供一種電連接託盤及包含該電連接託盤的電芯模組結構，當電芯異常反應產生氣體時可快速排出電芯內部的氣體，同時還可以防止電芯之間發生短路並對電芯進行固定。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種電連接託盤，貼合於多個依次排列的電芯形成的頂面上，所述電連接託盤開設有與所述電芯的正負極一一對應的正負極卡位孔，所述電芯的正負極穿設並限位於所述正負極卡位孔內；

所述電芯具有排氣口，所述電連接託盤靠近所述電芯的板面上開設有直線形一重排氣凹槽及直線形二重排氣凹槽，所述二重排氣凹槽層疊於所述一重排氣凹槽的槽口邊緣，所述一重排氣凹槽與所述二重排氣凹槽之間形成臺階結構，所述一重排氣凹槽及所述二重排氣凹槽與所述電芯的排氣口對應。

在其中一個實施例中，所述排氣口呈腰圓形。

在其中一個實施例中，所述正負極卡位孔為矩形通孔。

在其中一個實施例中，所述正負極卡位孔的數量為多個，多個所述正負極卡位孔位於所述一重排氣凹槽及所述二重排氣凹槽的兩側。

在其中一個實施例中，位於所述一重排氣凹槽及所述二重排氣凹槽一側的多個所述正負極卡位孔呈「一」字形排列。

一種電芯模組結構，包括上述的電連接託盤，還包括：收容箱體、多個連接片、FPC採集線束、絕緣上蓋及信號採集板；

多個所述電芯依次排列並收容於所述收容箱體內；

多個所述電芯的正負極通過多個所述連接片形成串/並聯，所述FPC採集線束具有一條集成線束片及多條信號採集片，所述集成線束片貼合於所述電連接託盤遠離所述電芯的板面上，多條所述信號採集片與多個所述連接片一一對應並電性連接；

所述絕緣上蓋蓋合於所述收容箱體的一開口端；

所述信號採集板安裝於所述收容箱體上，所述集成線束片上設有與所述信號採集板信號連接的線束插件。

電連接託盤的使用，當電芯異常反應產生氣體時可快速排出電芯內部的氣體，同時還可以防止電芯之間發生短路並對電芯進行固定。

電芯模組結構通過設置收容箱體、多個電芯、電連接託盤、多個連接片、FPC採集線束、絕緣上蓋、信號採集板、導熱矽膠，並對各個部件的結構進行優化設計，從而提升了電芯模組的整體性能。

附圖說明

圖1為本實用新型一實施例的電芯模組結構的結構圖；

圖2為圖1所示的電芯模組結構的分解圖；

圖3為圖2所示的電芯模組結構的進一步分解圖；

圖4為圖3所示的電連接託盤的結構圖；

圖5為圖4所示的電連接託盤另一視角的結構圖；

圖6為圖3所示的左銅排的結構圖；

圖7為圖3所示的左絕緣板的結構圖；

圖8為圖3所示的絕緣上蓋的結構圖；

圖9為圖8所示的絕緣上蓋的分解圖；

圖10為圖3所示的連接片的結構圖。

具體實施方式

為了便於理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施方式。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施方式。相反地，提供這些實施方式的目的是使對本實用新型的公開內容理解的更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為「固定於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語「垂直的」、「水平的」、「左」、「右」以及類似的表述只是為了說明的目的，並不表示是唯一的實施方式。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在於限制本實用新型。本文所使用的術語「及/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

如圖1、圖2及圖3所示，一種電芯模組結構10包括：收容箱體100、多個電芯200、電連接託盤300、多個連接片400、FPC採集線束500、絕緣上蓋600、信號採集板700、導熱矽膠800。

多個電芯200依次排列並收容於收容箱體100內，電連接託盤300貼合於多個電芯200依次排列形成的頂面上，電連接託盤300開設有與電芯200的正負極210一一對應的正負極卡位孔310，電芯200的正負極210穿設並限位於正負極卡位孔310內。頂面為多個電芯200依次排列正負極所在的面，而底面為與正負極所在面相對的面。

多個電芯200的正負極210通過多個連接片400形成串/並聯，FPC採集線束500具有一條集成線束片510及多條信號採集片520，集成線束片510貼合於電連接託盤300遠離電芯200的板面上，多條信號採集片520與多個連接片400一一對應並電性連接。

絕緣上蓋600蓋合於收容箱體100的一開口端。

信號採集板700安裝於收容箱體100上，集成線束片510上設有與信號採集板700信號連接的線束插件530，線束插件530的針腳與集成線束片510對應的內部線束一一對應。

導熱矽膠800貼附於多個電芯200依次排列形成的底面上。

本電芯模組結構10通過將多個依次排列電芯200收容箱體100內，再將電連接託盤300貼合於多個依次排列電芯200的頂面上，再通過多個連接片400對多個電芯200進行串/並聯，然後將FPC採集線束500連接於連接片400上，蓋上絕緣上蓋600，將信號採集板700與FPC採集線束500上的線束插件530通過線束連接，從而實現模組的組裝。特別的，根據實際情況，信號採集板700可以放置在模組兩側端板的任意一側，信號採集板700與線束插件530的距離很近，不僅可以縮短線束長度，還可以避免從電池箱體邊緣及一些不方便出採集線束的地方來引出採集線。信號採集板700實現了對單體電壓、溫度採集、均衡控制的功能。關於導熱矽膠800的使用，應當先放置好液冷系統，再將底部附著導熱矽膠的模組放置在液冷系統上，再進行模組的固定，液冷系統和電芯之間充滿導熱矽膠，這樣確保液冷系統和電芯之間單一物質導熱而沒有空隙影響導熱效果，同時在震動工況下適當的壓縮量使液冷系統和電芯存在相對位移的情況下依然能保持有一定的壓縮量，這樣既可以使得液冷系統和電芯之間沒有空隙保證散熱效果和散熱的均勻性，同時也不至於在壓縮量過大的情況下對電芯或是液冷系統造成損害。同理，當在導熱矽膠下布置加熱片時，可以起到絕緣的作用，也可以利用導熱矽膠溫度相對一致的特性使模組內各個電芯的加熱效果相差不大，避免局部過熱或是有些電芯溫度過低，使得電芯的一致性得到保證，延緩電芯的性能衰弱。

如圖3所示，下面，對收容箱體100進行具體說明：

收容箱體100包括：前側板110、後側板120、左側板130、右側板140，前側板110與後側板120相對設置，左側板130與右側板140相對設置，前側板110、後側板120、左側板130、右側板140首尾連接形成兩端開口的電芯收容腔150。在本實施例中，左側板130與右側板140的結構相同，前側板110與後側板120的結構相同。

收容箱體100主要由前側板110、後側板120、左側板130、右側板140構成，將前側板110及後側板120放置在模組組裝臺上，隔開一定距離，然後將多個電芯200放置在前側板110與後側板120之間，按照需要的電芯數量和串並數將電芯排列完成之後將左絕緣板160和左側板130及右絕緣板170和右側板140安裝在模組左右兩側，並通過夾具進行暫時固定保持其相對位置。再將模組連同夾具一起放在雷射焊接機上進行前後側板和左右側板的焊接，最終完成本模組箱體。需要表明的是本收容箱體100設計改變以往先有箱體再進行組裝的固定思維方式，本收容箱體100是在模組的裝配過程中逐步完成的。再配合四顆長螺栓就可以將模組固定於電池包箱體上。前後側板和左右側板為鋁等密度小的金屬或是可以採用工程塑料製品，且在保證其結構強度的前提下通過挖孔和減少材料厚度儘可能減少質量，進而增加模組的能量密度。且左右側板為中空的結構可以放下小型電池管理單元，並設計螺栓固定的結構，非常方便並節省空間，增加能量密度。

進一步的，收容箱體100還包括：左絕緣板160、右絕緣板170、左銅排180、右銅排190。左絕緣板160收容於電芯收容腔150內並貼合於左側板130上，右絕緣板170收容於電芯收容腔150內並貼合於右側板140上，左絕緣板160具有左連接結構161，右絕緣板170具有右連接結構171，左連接結構161通過左銅排180與其中一側的電芯200連接，右連接結構171通過右銅排190與另一側的電芯200連接。

如圖6及圖7所示，更進一步的，左銅排180與右銅排190的結構相同，左銅排180與右銅排190均彎折呈「Z」字形，左連接結構161與右連接結構171的結構相同。左銅排180具有電芯連接平面板181及電芯緊壓傾斜板182，電芯連接平面板181貼合於其中一個電芯200的端面並與其電性連接，左連接結構161具有電芯緊壓傾斜面162，電芯緊壓傾斜板182緊固於電芯緊壓傾斜面162上。收容箱體100還包括緊壓螺栓183及模組連接螺栓184，緊壓螺栓183及模組連接螺栓184穿設電芯緊壓傾斜板182與電芯緊壓傾斜面162螺合。

左銅排180折彎兩次，一次為90度一次大於90度，從而得到電芯連接平面板181及電芯緊壓傾斜板182，電芯連接平面板181與電芯200表面接觸，電芯緊壓傾斜板182與電芯緊壓傾斜面162貼合，並通過緊壓螺栓183及模組連接螺栓184穿設電芯緊壓傾斜板182與電芯緊壓傾斜面162螺合，緊壓螺栓183將左銅排180與左連接結構161固定，模組連接螺栓184在模組與模組之間連接時做固定用。

電芯緊壓傾斜板182和電芯緊壓傾斜面162可以使固定所需要的空間儘可能小而依然保證螺栓的法蘭面全部壓在銅排上。另外當螺栓在斜面上將銅排和電芯緊壓傾斜面162固定時，有水平的分力產生，模組兩側的左銅排180與右銅排190的水平分力使模組內的電芯會更加緊密，保證整個模組的整體性，這樣在震動的環境中也能保證模組的結構穩定性。

如圖6及圖7所示，對左銅排180的結構進行更具體的說明：電芯連接平面板181開設有電芯焊接孔181a及線束焊接孔181b，電芯連接平面板181通過電芯焊接孔181a與其中一個電芯200電性連接，電芯連接平面板181通過線束焊接孔181b與其中一個信號採集片520電性連接。通過開設電芯焊接孔181a及線束焊接孔181b，可以更好實現與電芯及信號採集片的焊接。

請一併參閱圖4及圖5，電芯連接平面板181開設有限位凹槽181c及限位通孔181d，電連接託盤300設有分別與限位凹槽181c及限位通孔181d對應的凹槽限位凸柱320及通孔限位凸柱330，凹槽限位凸柱320收容於限位凹槽181c內，通孔限位凸柱330收容於限位通孔181d內。通過開設限位凹槽181c及限位通孔181d，電連接託盤300具有對應的凹槽限位凸柱320及通孔限位凸柱330，可以使得電芯連接平面板181更加穩定的限位於電連接託盤300而不會發生鬆脫。特別是雙限位結構的設計，可以更好保證電芯連接平面板181更好固定於電連接託盤300上。

電芯連接平面板181與電芯緊壓傾斜板182之間形成限位缺口185，電連接託盤300設有與限位缺口185對應的限位擋塊340，限位擋塊340卡設於限位缺口185上。電芯連接平面板181與電芯緊壓傾斜板182之間形成限位缺口185，主要是為了螺栓固定而避開螺栓，使螺栓固定需要的空間儘可能小。

前側板110具有頂部卡位包邊111及底部卡位包邊112，電連接託盤300具有與頂部卡位包邊111對應的卡位凹槽350，頂部卡位包邊111卡設於卡位凹槽350內，底部卡位包邊112包裹依次排列的多個電芯200的底部。由於前側板110與後側板120的結構相同，因此，前側板110與後側板120共同作用，通過包邊結構將多個電芯200進行包裹，更好實現多個電芯200的緊密連接。

左側板130具有左側採集板收容槽131，信號採集板700收容於左側採集板收容槽131內。同樣的，右側板140具有右側採集板收容槽141，信號採集板700也可以選擇收容於右側採集板收容槽141內。左側板131上穿設有左側模組固定螺栓132，右側板140上穿設有右側模組固定螺栓142。通過設置左側採集板收容槽131及右側採集板收容槽141，可以更好的將信號採集板700收容於其中，提高了整體的一致性。通過設置左側模組固定螺栓132及右側模組固定螺栓142，可以實現將電芯模組結構10進行整體固定。

如圖4及圖5所示，下面，對電連接託盤300進行具體說明：

電芯200具有排氣口220，電連接託盤300靠近電芯200的板面上開設有直線形一重排氣凹槽360及直線形二重排氣凹槽370，二重排氣凹槽370層疊於一重排氣凹槽360的槽口邊緣，一重排氣凹槽360與二重排氣凹槽370之間形成臺階結構380，一重排氣凹槽360及二重排氣凹槽370與電芯200的排氣口220對應。在本實施例中，排氣口220呈腰圓形，正負極卡位孔310為矩形通孔，正負極卡位孔310的數量為多個，多個正負極卡位孔310位於一重排氣凹槽360及二重排氣凹槽370的兩側，位於一重排氣凹槽360及二重排氣凹槽370一側的多個正負極卡位孔310呈「一」字形排列。

一重排氣凹槽360及直線形二重排氣凹槽370為兩層不同輪廓大小的雙重凹槽，這樣的設計有利於氣體導出，此結構正好位於電芯排氣口的正上方，目的是為了順利使電芯內的氣體從狹小的電芯內部快速排出，當電芯異常反應產生氣體時可快速排出電芯內部的氣體，使電芯免除膨脹爆炸的危險。正負極卡位孔310包圍著電芯的正極或負極，起到隔絕同一電芯正負極或相鄰電芯正負極的作用。

如圖8及圖9所示，下面，對絕緣上蓋600進行具體說明：

絕緣上蓋600包括：中間模組蓋610、左側模組蓋620、右側模組蓋630。

左側模組蓋620及右側模組蓋630分別位於中間模組蓋610的兩側，中間模組蓋610設有中間卡扣611，左側模組蓋620設有左側卡扣621，右側模組蓋630設有右側卡扣631，電連接託盤300的邊緣設有與中間卡扣611、左側卡扣621、右側卡扣631配合的定位卡條390。

左側模組蓋620設有左側橫向定位塊622，右側模組蓋630設有右側橫向定位塊632，定位卡條390上分別開設有與左側橫向定位塊622及右側橫向定位塊632配合的左側橫向定位槽391及右側橫向定位槽392。

左側模組蓋620具有左側縱向定位插板623，右側模組蓋630具有右側縱向定位插板633，左側縱向定位插板623與中間模組蓋610靠近電連接託盤300的板面抵接，右側縱向定位插板633與中間模組蓋610靠近電連接託盤300的板面抵接。

為了更好實現卡接，定位卡條390具有傾斜引導面393，中間卡扣611、左側卡扣621、右側卡扣631通過傾斜引導面393滑入到定位卡條390上。

中間模組蓋610靠近電連接託盤300的板面具有加強筋612。中間模組蓋610頂部有四個孔可以連接塑膠鉚釘並配以扎帶用於特殊情況下的線束固定。

本設計的絕緣上蓋600包括：中間模組蓋610、左側模組蓋620、右側模組蓋630，可以解決相同數量電芯不同串並數造成的模組蓋不同的問題。當串數為奇數時，只需要使用一種型號的左側模組蓋620或右側模組蓋630；而當串數為偶數時，則需要使用兩種型號的左側模組蓋620或右側模組蓋630。而當電芯數量不同時，模組蓋的長度會發生變化，例如12串的電芯長度會比10串的電芯長度要大，其模組蓋長度自然也比10串電芯長度大。多出兩串長度的模組蓋可以單獨開模，這樣就可以通過較少的開模件完成用開模件設計的模組。本模組蓋通過工程塑料注塑而成，通過各個部分的模組蓋的卡扣和電連接託盤連接固定。絕緣上蓋600由三部分構成，左右兩端的模組蓋設計成斜面儘量減少模組蓋和電池管理單元的距離則是為了防塵和防水。

還要說明的是，中間卡扣611、左側卡扣621、右側卡扣631的設置，可以使得中間模組蓋610、左側模組蓋620、右側模組蓋630固定於電連接託盤300上。而左側橫向定位塊622、右側橫向定位塊632的設置，可以防止左側模組蓋620、右側模組蓋630分別向左、右兩側發生移動。左側縱向定位插板623、右側縱向定位插板633的設置，可以防止左側模組蓋620、右側模組蓋630向上翹起，從而提高了整體結構的穩定性。

如圖10所示，下面，對連接片400進行具體說明：

連接片400相對的兩側面上開設有第一固定凹槽410及第二固定凹槽420，電連接託盤300設有分別與第一固定凹槽410及第二固定凹槽420對應的第一固定凸塊394及第二固定凸塊395，第一固定凸塊394收容於第一固定凹槽410內，第二固定凸塊395收容於第二固定凹槽420內。

連接片400上開設有兩個正負極焊接孔430，相鄰的兩個電芯200之間通過連接片400的兩個正負極焊接孔430電性連接。

連接片400具有第一固定凹槽410及第二固定凹槽420，電連接託盤300對應設有第一固定凸塊394及第二固定凸塊395，可以使得連接片400更加穩定的固定於電連接託盤300上，防止連接片400發生鬆脫。特別是第一固定凹槽410與第一固定凸塊394固定，第二固定凹槽420與第二固定凸塊395固定，雙重固定的方式更進一步保證其連接的穩定性。

本實用新型的電芯模組結構10，通過設置收容箱體100、多個電芯200、電連接託盤300、多個連接片400、FPC採集線束500、絕緣上蓋600、信號採集板700、導熱矽膠800，進對各個部件的結構進行優化設計，從而提升了電芯模組的整體性能。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。