低壓動力電池包的製作方法
2023-05-14 05:56:06
低壓動力電池包的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種低壓動力電池包，其包括電池箱體、電池模組、箱蓋、電池管理系統、快插接頭、電池正負極柱和低壓連接器；電池箱體設有收容空間和箱體對接部，箱蓋設有與箱體對接部連接的箱蓋對接部；電池管理系統、快插接頭、電池正負極柱和低壓連接器均集成於箱蓋而與箱蓋共同形成模塊化的集成控制單元；集成控制單元通過快插接頭與電池模組的正負極端子分別插接連接，並以外露於箱蓋的電池正極柱和電池負極柱作為整個低壓動力電池包的能量輸出端，以穿出箱蓋的低壓連接器作為數據輸出端。與現有技術相比，本實用新型實現了電池控制單元的集成化和模塊化，提高了生產和裝配效率，並節約了空間，可顯著提高低壓動力電池包的能量密度。
【專利說明】
低壓動力電池包
技術領域
[0001]本實用新型屬於動力電池領域，更具體地說，涉及一種低壓動力電池包。
【背景技術】
[0002]現有動力電池包未實現模塊化裝配，電池零部件在箱體內各自安裝，特別是低壓動力電池包，由於箱體內空間狹小，安裝時工具與箱體之間存在互相干涉的問題。同時，現有動力電池包的製造無法展開流水線式的裝配，只能一個人在箱體內裝配，裝配效率低。
[0003]現有動力電池包的電器控制系統未實現集成化和模塊化，它們分散地安裝在箱體內部，需要在箱體上設計相應的結構來配合安裝，造成箱體結構複雜，佔用較大的空間，並增加了整體重量，導致動力電池包的重量比能量密度和體積比能量密度降低；同時，現有電池包需在箱體上開設安裝孔，用於安裝低壓連接器等，增加了設計難度，降低了電池包的密封等性能。
[0004]現有電池包中電池模組的能量輸出載體一一銅片通常利用焊接、螺栓等方式連接，需設計特有的工裝，增加成本，影響生產節拍;此外，在狹小的空間內不便於安裝，不便於拆卸。
[0005]有鑑於此，確有必要提供能夠解決上述問題的低壓動力電池包。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在於:提供一種空間利用率高、裝配效率高的低壓動力電池包，實現低壓動力電池包的快速安裝以及能量密度的提高。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型提供了一種低壓動力電池包，其包括電池箱體、電池模組、箱蓋、電池管理系統、快插接頭、電池正負極柱和低壓連接器；電池箱體設有收容空間和箱體對接部，電池模組收容於電池箱體的收容空間中，箱蓋設有與箱體對接部連接的箱蓋對接部；電池模組設有正負極端子；電池管理系統、快插接頭、電池正負極柱和低壓連接器均集成於箱蓋而與箱蓋共同形成模塊化的集成控制單元;集成控制單元通過快插接頭與電池模組的正負極端子分別插接連接，並以外露於箱蓋的電池正極柱和電池負極柱作為整個低壓動力電池包的能量輸出端，以穿出箱蓋的低壓連接器作為數據輸出端。
[0008]作為本實用新型低壓動力電池包的一種改進，所述集成控制單元還集成有繼電器、保險裝置、分流器、平衡閥中的一個或一個以上;分流器、繼電器各自與電池管理系統電連接。
[0009]作為本實用新型低壓動力電池包的一種改進，所述集成控制單元還集成有正極連接銅片和負極連接銅片;其中，正極快插接頭、正極連接銅片、電池正極柱連接形成電池的正極輸出系統，負極快插接頭、負極連接銅片、電池負極柱連接形成電池的負極輸出系統；電池管理系統通過數據採樣線從正極輸出系統和/或負極輸出系統採集數據而實現管理功能;低壓連接器與電池管理系統電連接，且輸出端以密封方式自箱蓋穿出。
[0010]作為本實用新型低壓動力電池包的一種改進，所述繼電器、保險裝置連接在正極輸出系統中，分流器連接在負極輸出系統中，平衡閥安裝在箱蓋上。
[0011]作為本實用新型低壓動力電池包的一種改進，所述集成控制單元還包括固定在箱蓋內側的隔板，隔板採用絕緣材料製成，其與箱蓋一起作為集成控制單元中各元器件的安裝界面;電池管理系統固定於隔板。
[0012]作為本實用新型低壓動力電池包的一種改進，所述電池模組包括用於收容電池的模組裝配外殼，模組裝配外殼的至少一個端板上衝壓出用於增強端板強度和剛度的凹槽。
[0013]作為本實用新型低壓動力電池包的一種改進，所述電池模組設有線束隔離板和匯流條;匯流條置於線束隔離板開設的卡槽內，按預設規則將各個電池的端子連接至正負極端子，使正負極端子成為電池模組的總正極和總負極。
[0014]作為本實用新型低壓動力電池包的一種改進，所述快插接頭包括導電彈片；導電彈片中間部分尺寸小於首尾兩端尺寸，中間部位鏤空並設有交錯相替的凸起結構。
[0015]作為本實用新型低壓動力電池包的一種改進，所述快插接頭還包括導電彈片、導電彈片連接板、導電彈片框架和絕緣固定座;導電彈片的兩端分別與導電彈片連接板連接，導電彈片連接板外套設導電彈片框架後安裝在絕緣固定座中；絕緣固定座的尺寸大於正負極端子、導電彈片、導電彈片連接板的尺寸。
[0016]作為本實用新型低壓動力電池包的一種改進，所述箱蓋對接部與箱體對接部的連接為凸塊與凹槽的卡接結構。
[0017]與現有技術相比，本實用新型低壓動力電池包實現了電池控制單元的集成化和模塊化，提高了生產和裝配效率，並節約了空間，可顯著提高低壓動力電池包的重量比能量密度和體積比能量密度。
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型低壓動力電池包及其有益技術效果進行詳細說明。
[0019]圖1為本實用新型低壓動力電池包的整體結構示意圖。
[0020]圖2為本實用新型低壓動力電池包的箱蓋的結構示意圖。
[0021]圖3為圖2中A部分的局部放大圖。
[0022]圖4為本實用新型低壓動力電池包的電池箱體的結構示意圖。
[0023]圖5為圖4中B部分的局部放大圖。
[0024]圖6為本實用新型低壓動力電池包的電池模組的結構示意圖。
[0025]圖7為本實用新型低壓動力電池包的集成控制單元的結構示意圖。
[0026]圖8為本實用新型低壓動力電池包的集成控制單元去掉箱蓋後的結構示意圖。
[0027]圖9為本實用新型低壓動力電池包的集成控制單元去掉箱蓋和隔板後的結構示意圖。
[0028]圖10為本實用新型低壓動力電池包的箱蓋內側的結構示意圖。
[0029]圖11為本實用新型低壓動力電池包的快插接頭的結構示意圖。
[0030]圖12為本實用新型低壓動力電池包的快插接頭去掉導電彈片框架後的結構示意圖。
[0031]圖13為本實用新型低壓動力電池包的快插接頭的導電彈片正視圖。
[0032]圖14為圖13中C部分的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0033]為了使本實用新型的目的、技術方案和有益技術效果更加清晰明白，以下結合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的【具體實施方式】僅僅是為了解釋本實用新型，並不是為了限定本實用新型。
[0034]請參閱圖1-8，本實用新型低壓動力電池包包括電池箱體10、電池模組30和箱蓋20。電池箱體10設有收容空間和箱體對接部11，電池模組30收容於電池箱體10的收容空間中，箱蓋20設有與箱體對接部11連接的箱蓋對接部21。電池模組30設有正負極端子34a、34b。低壓動力電池包中的外接元器件以及與電氣控制相關的元器件全部集成於箱蓋20，與箱蓋20共同形成模塊化的集成控制單元50。集成控制單元50通過兩個快插接頭80分別與電池模組30的正負極端子34a、34b連接，並以固定在箱蓋20外的電池正極柱55a和電池負極柱55b作為整個低壓動力電池包的能量輸出端，以低壓連接器590作為數據輸出端。
[0035]請參閱圖2-5，電池箱體10為設有收容空間且上部開口的長方體或正方體，箱體對接部位11設於電池箱體10的上沿，根據圖示實施方式，箱體對接部11為如圖5所示的凹槽。箱蓋對接部21位於箱蓋20的下沿，根據本實用新型的一個實施方式，箱蓋對接部21為與電池箱體10上沿的凹槽相配合的凸塊。
[0036]請參閱圖6，電池模組30收容於電池箱體10的收容空間中，其側面設有第一端板31a和第二端板31b，第一端板31a和第二端板31b通過焊接形成模組裝配外殼；多個電池堆棧並用膠粘接成為一體、兩端覆蓋絕緣罩後安裝在模組裝配外殼內。第一端板31a和第二端板31b採用導熱性能優異的鋁合金等材料，提高了電池模組30的導熱性能。根據圖示實施方式，第二端板31b上衝壓出4個凹槽，使其強度和剛度增強，同時散熱面積增大，增強了電池模組30的散熱性能。
[0037]電池模組30設有線束隔離板32和匯流條33，匯流條33置於線束隔離板32的卡槽內。匯流條33按預設規則將各個電池的端子連接至正負極端子34a、34b，使正負極端子34a、34b成為電池模組30的總正極和總負極，匯流條33起到在電池和電池模組30的總正極、總負極之間傳遞能量的作用。
[0038]請參閱圖7-10，集成控制單元50包括箱蓋20、電池管理系統51、繼電器52、保險裝置53、平衡閥54、正極連接銅片57a、負極連接銅片57b、電池正極柱55a、電池負極柱55b、分流器58、連接器59、低壓連接器590、數據採樣線56、隔板70和兩個快插接頭80。其中，正極快插接頭80、正極連接銅片57a、繼電器52、保險裝置53、電池正極柱55a共同構成電池的正極輸出系統；負極快插接頭80、負極連接銅片57b、分流器58、電池負極柱55b共同構成電池的負極輸出系統。
[0039]箱蓋20上開設有極柱穿孔222和連接器穿孔(圖未示出)，且箱蓋20的內側設有卡槽220和多個連接凸柱224。隔板70固定在箱蓋20的內側，與箱蓋20—起作為集成控制單元50中其他元器件的安裝界面，其背向箱蓋20的一面設有凸臺72和插頭。
[0040]低壓動力電池包的正極輸出系統的元器件連接順序為:正極快插接頭80—正極連接銅片57a繼電器52正極連接銅片57a—保險裝置53正極連接銅片57a電池正極柱55a。固定方式為:正極快插接頭80卡入箱蓋20的卡槽220固定，且與正極連接銅片57a的對應端焊接固定；繼電器52、保險裝置53的兩端連接方式均是先與正極連接銅片57a的對應端對齊後，再通過螺栓固定在箱蓋20的連接凸柱224上；電池正極柱55a在箱蓋20夕卜，與箱蓋12的極柱穿孔222及箱蓋20內的正極連接銅片57a的對應端對齊，並通過螺栓固定於箱蓋20。
[0041]低壓動力電池包的負極輸出系統的元器件連接順序為:負極快插接頭80—負極連接銅片57b分流器58—電池負極柱55b。固定方式為:負極快插接頭80卡入箱蓋20的卡槽220固定，且與負極連接銅片57b的對應端焊接固定;分流器58的一端與負極連接銅片57b的對應端對齊，再一起通過螺栓固定在箱蓋20的連接凸柱224上；分流器58的中部穿過隔板70的通孔實現固定；電池負極柱55b在箱蓋20外，與箱蓋12的極柱穿孔222及箱蓋20內的分流器58的另一端對齊，並通過螺栓固定於箱蓋20。
[0042]電池管理系統51、連接器59、低壓連接器590和數據採樣線56的電連接關係為:連接器59、低壓連接器590均插接在電池管理系統51而與電池管理系統51電連接;數據採樣線56的一端與正極連接銅片57a或負極連接銅片57b連接，另一端經連接器59與電池管理系統51連接，實現對電池模組30的溫度、電壓等數據的採集，以便於電池管理系統51實現管理功能；分流器58的凸柱卡進電池管理系統51的卡槽內實現電連接;繼電器52與電池管理系統51電連接，受電池管理系統51控制。
[0043]電池管理系統51、連接器59、低壓連接器590的物理固定關係為:連接器59、低壓連接器590插接在隔板70的對應插頭上實現固定；電池管理系統51通過螺栓鎖在隔板70的凸臺72上實現固定。隔板70可採用塑料等絕緣材料製成，在起到保護電池管理系統51的作用的同時，有效阻隔電池模組30，起到絕緣保護的作用。低壓連接器590的輸出端以密封的方式自箱蓋20的連接器穿孔伸出，作為低壓動力電池包的數據輸出端。
[0044]平衡閥54安裝在箱蓋20上。當電池模組30內溫度較高導致箱體20內氣體膨脹時，平衡閥54自動開啟而使氣體可經平衡閥54向外部排氣，以防動力電池包的箱體爆炸，提高了低壓動力電池包的安全性。
[0045]請參閱圖11-14，快插接頭80包括導電彈片81、導電彈片連接板82、導電彈片框架84和絕緣固定座83。導電彈片81的兩端分別與導電彈片連接板82連接，導電彈片連接板82外套設導電彈片框架84後安裝在絕緣固定座83中。導電彈片81採用獨特的結構，其中間尺寸小於首尾兩端尺寸，且中間部分鏤空以減小導電彈片81的剛度。導電彈片81的中間部位通過折彎形成如圖14所示的交錯相替的凸起結構。
[0046]正負極端子34a、34b插入快插接頭80時，需要一定的插拔力才能插入快插接頭80的導電彈片81中，插接時會使導電彈片81變形;插入後，導電彈片81形變恢復，導電彈片81的凸起結構使其與正負極端子34a、34b緊密貼合而實現穩定的電連接。在使用低壓動力電池包的車輛受到外力振動和撞擊時，正負極端子34a、34b不會出現鬆動，裝配牢靠，大大提高了裝配的連接可靠性。
[0047]導電彈片連接板82的結構為折彎而成，工藝簡單，導電彈片連接板82上設置有凹槽，導電彈片81通過衝裁出的懸臂梁結構卡入導電彈片連接板82的凹槽內。導電彈片連接板82由導電材料製成，當它與外部導體連接時，可以形成導電通路。
[0048]導電彈片框架84用於保護導電彈片81和導電彈片連接板82，同時防止導電彈片81與不需要連接的導體接觸造成短路。
[0049]絕緣固定座83的結構尺寸較大，其側板的尺寸大於插入導體、導電彈片連接板82和導電彈片81的尺寸，如此，當正負極端子34a、34b插入絕緣固定座83時，絕緣固定座83能夠提供充分的空間隔離，確保正負極端子34a、34b、導電彈片連接板82和導電彈片81不會與周圍其他不需要連接的導體接觸而造成短路，起到了有效地絕緣保護作用。另外，絕緣固定座83還用於固定導電彈片連接板82，並提供插入導體進入的插口。
[0050]本實用新型低壓動力電池包裝配時，先將電池模組30裝於電池箱體10內，然後再安裝集成控制單元50，將電池模組30的正負極端子34a、34b插入集成控制單元50的快插接頭80而實現與集成控制單元50的電連接，使得電池能量從電池模組30傳遞到集成控制單元50，進而輸出至外部連接設備。根據本實用新型的一個實施方式，箱蓋20通過其下沿的凸塊與電池箱體10上沿的凹槽進行卡接，實現電池的密封。這種設計可以提高系統的密封等級，防止水、灰塵等進入電池箱體10內部，有效保護電池箱體10內的部件。
[0051 ]與現有技術相比，本實用新型至少具有以下優點:
[0052]I)將電池管理系統51、繼電器52、數據採樣線56、保險裝置53、分流器58、電池正極柱55a、電池負極柱55b、低壓連接器590等元器件與隔板70—起集成在箱蓋20上，形成集成控制單元50，作為低壓動力電池包的一個組模塊進行裝配，實現了低壓動力電池包中電氣控制元器件的集成化和模塊化，避免了在狹小的箱體空間內對各元器件的分別裝配，解決了裝配過程中出現的幹涉和部件裝配不牢的問題，顯著提高了生產效率，同時提高了低壓動力電池包的優率；
[0053]2)由於將原本分散安裝於電池箱體10內的電池管理系統51和電氣控制系統集成於箱蓋20內，節約了電池箱體10的空間，因此，本實用新型設計的低壓動力電池包具有較高的重量比能量密度和體積比能量密度；
[0054]3)集成控制單元50的設計降低了電池箱體10的設計難度，減少了低壓動力電池包的結構支撐件數量，降低了低壓動力電池包的重量；
[0055]4)電池模組30通過快插接頭80與集成控制單元50連接，增強了連接的可靠性，可實現快速插接和取拔，避免了螺栓連接方式的弊端，提高了裝配效率，減少了裝配流程，降低了成本；
[0056]5)快插接頭80—方面實現了電池模組30與集成控制單元50間的快速插接，另一方面實現了電池箱體10和箱蓋20的連接，保證電池包密封性的同時，減少了電池箱體10和箱蓋20間額外的連接部件，降低了成本，提高了裝配效率；
[0057]6)在箱蓋20上安裝平衡閥54，使低壓動力電池包的安全性得到了極大地提高；
[0058]7)繼電器52、保險裝置53的設置提高了整個電氣迴路的安全可靠性。
[0059]根據上述原理，本實用新型還可以對上述實施方式進行適當的變更和修改。因此，本實用新型並不局限於上面揭示和描述的【具體實施方式】，對本實用新型的一些修改和變更也應當落入本實用新型的權利要求的保護範圍內。此外，儘管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，並不對本實用新型構成任何限制。
【主權項】
1.一種低壓動力電池包，包括電池箱體、電池模組和箱蓋；電池箱體設有收容空間和箱體對接部，電池模組收容於電池箱體的收容空間中，箱蓋設有與箱體對接部連接的箱蓋對接部；電池模組設有正負極端子;其特徵在於:還包括電池管理系統、快插接頭、電池正負極柱和低壓連接器，電池管理系統、快插接頭、電池正負極柱和低壓連接器均集成於箱蓋而與箱蓋共同形成模塊化的集成控制單元;集成控制單元通過快插接頭與電池模組的正負極端子分別插接連接，並以外露於箱蓋的電池正極柱和電池負極柱作為整個低壓動力電池包的能量輸出端，以穿出箱蓋的低壓連接器作為數據輸出端。2.根據權利要求1所述的低壓動力電池包，其特徵在於:所述集成控制單元還集成有繼電器、保險裝置、分流器、平衡閥中的一個或一個以上;分流器、繼電器各自與電池管理系統電連接。3.根據權利要求2所述的低壓動力電池包，其特徵在於:所述集成控制單元還集成有正極連接銅片和負極連接銅片;其中，正極快插接頭、正極連接銅片、電池正極柱連接形成電池的正極輸出系統，負極快插接頭、負極連接銅片、電池負極柱連接形成電池的負極輸出系統；電池管理系統通過數據採樣線從正極輸出系統和/或負極輸出系統採集數據而實現管理功能;低壓連接器與電池管理系統電連接，且輸出端以密封方式自箱蓋穿出。4.根據權利要求3所述的低壓動力電池包，其特徵在於:所述繼電器、保險裝置連接在正極輸出系統中，分流器連接在負極輸出系統中，平衡閥安裝在箱蓋上。5.根據權利要求1至4中任一項所述的低壓動力電池包，其特徵在於:所述集成控制單元還包括固定在箱蓋內側的隔板，隔板採用絕緣材料製成，其與箱蓋一起作為集成控制單元中各元器件的安裝界面;電池管理系統固定於隔板。6.根據權利要求1至4中任一項所述的低壓動力電池包，其特徵在於:所述電池模組包括用於收容電池的模組裝配外殼，模組裝配外殼的至少一個端板上衝壓出用於增強端板強度和剛度的凹槽。7.根據權利要求1至4中任一項所述的低壓動力電池包，其特徵在於:所述電池模組設有線束隔離板和匯流條;匯流條置於線束隔離板開設的卡槽內，按預設規則將各個電池的端子連接至正負極端子，使正負極端子成為電池模組的總正極和總負極。8.根據權利要求1至4中任一項所述的低壓動力電池包，其特徵在於:所述快插接頭包括導電彈片；導電彈片中間部分尺寸小於首尾兩端尺寸，中間部位鏤空並設有交錯相替的凸起結構。9.根據權利要求8所述的低壓動力電池包，其特徵在於:所述快插接頭還包括導電彈片、導電彈片連接板、導電彈片框架和絕緣固定座;導電彈片的兩端分別與導電彈片連接板連接，導電彈片連接板外套設導電彈片框架後安裝在絕緣固定座中；絕緣固定座的尺寸大於正負極端子、導電彈片、導電彈片連接板的尺寸。10.根據權利要求1所述的低壓動力電池包，其特徵在於:所述箱蓋對接部與箱體對接部的連接為凸塊與凹槽的卡接結構。
【文檔編號】H01M10/42GK205723706SQ201620405260
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月6日
【發明人】姚己華, 潘平, 王德榮
【申請人】寧德時代新能源科技股份有限公司