電池模組及其裝配方法、汽車與流程
2023-05-21 05:55:21
本發明涉及車輛技術領域，更具體地，涉及一種電池模組及其裝配方法、汽車。
背景技術：
動力電池系統是由多個電芯經過串並聯組合在一起，形成一個電壓平臺相對固定，電流能力固定的系統。方形電池外殼多數帶正電或者微弱電勢，當多個電芯組合到一起的時候，電芯之間會接觸，串聯的時候會引起短路，所以電芯之間需要做絕緣保護。
相關技術中的動力電池的電芯的絕緣保護是通過在相鄰兩個電芯之間放置絕緣片，這種絕緣片能夠在成組後保證電芯之間是絕緣性。然而該種絕緣方式仍存在如下風險：1)在組裝過程中存在電芯外殼互相接觸的風險，容易造成短路；2)在成組後，電芯的另個一側面或頂面(沒有被絕緣保護的面)會與工具觸碰或者與電池模組的金屬零件觸碰，存在短路的風險，安全性低。
技術實現要素：
本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一。為此，本發明提出一種電池模組，該電池模組的結構簡單，各部件連接靠，裝配工序容易，絕緣性能好，使用安全性高。
本發明還提出一種電池模組的裝配方法以及具有上述電池模組的汽車。
根據本發明第一方面實施例的電池模組，包括多個電芯，每個所述電芯分別包括：單體電池，所述單體電池具有正極引出端和負極引出端；絕緣模殼，所述絕緣模殼內限定有適於安裝所述單體電池的安裝腔，所述絕緣模殼的一端敞開形成安裝所述單體電池的開口；絕緣蓋，所述絕緣蓋設在所述開口處以封閉所述安裝腔，所述絕緣蓋上設有適於接出所述正極引出端和所述負極引出端的避讓部。
根據本發明實施例的電池模組，通過在單體電池的外部設置絕緣模殼和絕緣蓋，既可以將單體電池與外部器件隔離開，從而起到絕緣效果，避免因電池的絕緣問題而產生的安全風險，又可以對單體電池起到保護的作用，避免在安裝過程中發生磕碰。該電池模組的結構簡單，各部件連接可靠，裝配工序簡單，易於操作，與外部的絕緣性能好，使用安全性高。
另外，根據本發明實施例的電池模組，還可以具有如下附加的技術特徵：
根據本發明的一個實施例，所述單體電池大致形成為長方體形，所述絕緣模殼的開口形成為長方形。
根據本發明的一個實施例，所述絕緣模殼由聚醯亞胺吹塑成型。
根據本發明的一個實施例，所述絕緣蓋形成為片狀，所述絕緣蓋與所述單體電池粘接相連。
根據本發明的一個實施例，所述絕緣模殼的軸向深度大於等於所述單體電池的軸向長度。
根據本發明第二方面實施例的電池模組的裝配方法，所述電池模組包括多個電芯，每個所述電芯分別包括：單體電池，所述單體電池具有正極引出端和負極引出端；絕緣模殼，所述絕緣模殼內限定有適於安裝所述單體電池的安裝腔，所述絕緣模殼的一端敞開形成安裝所述單體電池的開口；絕緣蓋，所述絕緣蓋設在所述開口處以封閉所述安裝腔，所述絕緣蓋上設有適於接出所述正極引出端和所述負極引出端的避讓部，所述裝配方法包括步驟：S1、提供所述單體電池、絕緣模殼和所述絕緣蓋；S2、將絕緣蓋安裝在所述單體電池上；S3、加熱所述絕緣模殼以使所述絕緣模殼軟化；S4、將所述單體電池裝入軟化的所述絕緣模殼內；S5、將所述絕緣模殼冷卻，完成單個電芯的裝配；S6、將多個所述電芯串聯和/或並聯連接，完成所述電池模組的裝配。
根據本發明的一個實施例，所述絕緣模殼由聚醯亞胺吹塑成型。
根據本發明的一個實施例，在所述步驟S2中，所述絕緣蓋與所述單體電池粘接相連。
根據本發明的一個實施例，在所述步驟S3中，所述絕緣模殼的加熱溫度為35-45℃。
根據本發明第三方面實施例的汽車，包括根據上述實施例所述的電池模組。
本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
附圖說明
本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
圖1是根據本發明實施例的電池模組的電芯的結構示意圖；
圖2是圖1中所示的結構的絕緣模殼的一個視角的結構示意圖；
圖3是圖1中所示的結構的絕緣模殼的另一個視角的結構示意圖；
圖4是圖1中所示的結構的絕緣蓋的結構示意圖；
圖5是圖1中所示的電池模組的電芯的裝配流程圖。
附圖標記
32：電芯；
321：單體電池；3211：正極引出端；3212：負極引出端；
322：絕緣模殼；322a：安裝腔；
323：絕緣蓋；323a：避讓部。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
下面結合附圖1至圖5具體描述根據本發明第一方面實施例的電池模組。
如圖1至圖4所示，根據本發明實施例的電池模組包括多個電芯32，每個電芯32分別包括單體電池321、絕緣模殼322和絕緣蓋323。具體而言，單體電池321具有正極引出端3211和負極引出端3212，絕緣模殼322內限定有適於安裝單體電池321的安裝腔322a，絕緣模殼322的一端敞開形成安裝單體電池321的開口，絕緣蓋323設在開口處以封閉安裝腔322a，絕緣蓋323上設有適於接出正極引出端3211和負極引出端3212的避讓部323a。
換言之，該電池模組主要由多個相連的電芯32組成。其中，每個電芯32主要由單體電池321、絕緣模殼322和絕緣蓋323組成，單體電池321具有正極引出端3211和負極引出端3212，絕緣模殼322內限定有一端(如圖2所示的上端)敞開的安裝腔322a，單體電池321安裝在絕緣模殼322的安裝腔322a內，絕緣蓋323設在絕緣模殼322的開口處以封閉安裝腔322a的開口，並且絕緣蓋323具有兩個避讓部323a，當電芯32裝配完成後，單體電池321的正極引出端3211和負極引出端3212分別從絕緣蓋323的兩個避讓部323a引出，方便與外部電路連接。
可選地，單體電池321的形狀可以與絕緣模殼322的安裝腔322a的形狀保持一致，即單體電池321裝入絕緣模殼322的安裝腔322a內時，單體電池321的外表面與絕緣模殼322的內表面緊貼，既可以避免單體電池321在安裝腔322a內發生晃動，又可以起到與外部器件絕緣的效果。
具體地，每個電芯32在裝配時，可以先將絕緣模殼322預熱，使絕緣模殼322膨脹，方便單體電池321的安裝，然後將單體電池321壓入絕緣模殼322的安裝腔322a內，在此過程中，需要保證單體電池321的正極引出端3211和負極引出端3212朝上，方便與外部電路的連接，最後將絕緣蓋323貼在單體電池321的上端面，並將單體電池321的正極引出端3211和負極引出端3212從兩個避讓部323a引出。
由此，根據本發明實施例的電池模組，通過在單體電池321的外部設置絕緣模殼322和絕緣蓋323，既可以將單體電池321與外部器件隔離開，從而起到絕緣效果，避免因電池的絕緣問題而產生的安全風險，又可以對單體電池321起到保護的作用，避免在安裝過程中發生磕碰。該電池模組的結構簡單，各部件連接可靠，裝配工序簡單，易於操作，與外部的絕緣性能好，使用安全性高。
在本發明的一些具體實施方式中，單體電池321大致形成為長方體形，絕緣模殼322的開口形成為長方形。具體地，如圖1和圖2所示，單體電池321形成沿豎直方向(如圖1所示的上下方向)延伸的長方體，絕緣模殼322形成沿豎直方向(如圖2所示的上下方向)延伸且上端敞開的長方體，優選地，絕緣模殼322在不同位置處的壁厚相等，即絕緣模殼322的安裝腔322a的形狀與單體電池321的形狀相同，絕緣模殼322的上端開口形成為矩形，這樣既可以保證單體電池321在不同位置處的絕緣效果的均勻性，又可以保證該電芯32的外形美觀性和結構緊湊性，並且該絕緣模殼322成型方便，加工、製造容易。
可選地，絕緣模殼322由聚醯亞胺吹塑成型。由該材料製造的絕緣模殼322具有較好的絕緣效果，並且成型方便，操作簡單。當然，本發明並不限於此，絕緣模殼322使用的絕緣材料還可以為其他非金屬絕緣材料，而絕緣蓋323的材料可以與絕緣模殼322的材料相同，也可以採用其他絕緣材料。
其中，根據本發明的一個實施例，絕緣蓋323形成為片狀，絕緣蓋323與單體電池321粘接相連。
參照圖1和圖4，絕緣模殼322形成長方體，且絕緣模殼322內限定有上端敞開的安裝腔322a，單體電池321形成與安裝腔322a的形狀對應的長方體，即單體電池321的上表面為平面，其中，單體電池321的上表面設有間隔開布置的正極引出端3211和負極引出端3212，從而方便與外部電器件的連接。
進一步地，絕緣蓋323形成沿水平方向(如圖1所示的左右方向)延伸板件，絕緣蓋323具有兩個間隔開布置的避讓部323a，例如避讓部323a可以為避讓槽。當單體電池321裝入絕緣模殼322的安裝腔322a後，可以將絕緣蓋323用雙面膠或者其他粘結劑粘貼在單體電池321的上表面以封閉絕緣模殼322的上端開口，並將單體電池321的正極引出端3211和負極引出端3212與絕緣蓋323的兩個避讓部323a位置對應，避免絕緣蓋323將單體電池321的正極引出端3211和負極引出端3212遮蓋。
由此，絕緣模殼322將單體電池321的四個側壁和底壁與外部器件隔離開，而絕緣蓋323將單體電池321的頂壁(除去正極引出端3211和負極引出端3212的位置)與外部器件隔離開，從而保證單體電池321的六面絕緣，即全方位地對單體電池321進行絕緣處理，不留死角。
優選地，根據本發明的一個實施例，絕緣模殼322的軸向深度大於等於單體電池321的軸向長度。具體地，電芯32裝配完成後，絕緣蓋323的下表面與單體電池321的上端面粘結，絕緣蓋323的上表面與絕緣模殼322的上端面平齊，保證電芯32的結構緊湊性和外形美觀性。
當然，本發明的絕緣模殼322與絕緣蓋323的形狀並不限於矩形，可以根據電芯32的安裝空間以及設計要求進行選擇，但需保證單體電池321在絕緣模殼322內的穩定安裝，避免單體電池321在絕緣模殼322內晃動。
下面結合附圖1至圖5具體描述根據本發明第二方面實施例的電池模組的裝配方法。
如圖5所示，根據本發明實施例的電池模組的裝配方法，其中，電池模組包括多個電芯32，每個電芯32分別包括單體電池321、絕緣模殼322和絕緣蓋323。具體而言，單體電池321具有正極引出端3211和負極引出端3212，絕緣模殼322內限定有適於安裝單體電池321的安裝腔322a，絕緣模殼322的一端敞開形成安裝單體電池321的開口，絕緣蓋323設在開口處以封閉安裝腔322a，絕緣蓋323上設有適於接出正極引出端3211和負極引出端3212的避讓部323a。
也就是說，該電池模組主要由多個相連的電芯32組成。其中，每個電芯32主要由單體電池321、絕緣模殼322和絕緣蓋323組成，單體電池321具有正極引出端3211和負極引出端3212，絕緣模殼322內限定有一端(如圖2所示的上端)敞開的安裝腔322a，單體電池321安裝在絕緣模殼322的安裝腔322a內，絕緣蓋323設在絕緣模殼322的開口處以封閉安裝腔322a的開口，並且絕緣蓋323具有兩個避讓部323a，當電芯32裝配完成後，單體電池321的正極引出端3211和負極引出端3212分別從絕緣蓋323的兩個避讓部323a引出，方便與外部電路連接。
可選地，單體電池321的形狀可以與絕緣模殼322的安裝腔322a的形狀保持一致，即單體電池321裝入絕緣模殼322的安裝腔322a內時，單體電池321的外表面與絕緣模殼322的內表面緊貼，既可以避免單體電池321在安裝腔322a內發生晃動，又可以起到與外部器件絕緣的效果。
其中，電池模組的裝配方法包括步驟：
S1、提供單體電池、絕緣模殼和絕緣蓋；
S2、將絕緣蓋安裝在單體電池上；
S3、加熱絕緣模殼以使絕緣模殼軟化；
S4、將單體電池裝入軟化的絕緣模殼內；
S5、將絕緣模殼冷卻，完成單個電芯的裝配；
S6、將多個電芯串聯和/或並聯連接，完成電池模組的裝配。
具體地，每個電芯32在裝配時，可以先將絕緣蓋323粘結在單體電池321的上端面，並使單體電池321的正極引出端3211和負極引出端3212露出，方便與外部器件進行電連接，然後將絕緣模殼322進行預熱，使絕緣模殼322發生膨脹，再將絕緣模殼322從單體電池321的底部向上套裝，使單體電池321壓入絕緣模殼322的安裝腔322a內，在此過程中，需要保證單體電池321的正極引出端3211和負極引出端3212朝上，方便與外部電路的連接，最後將多個裝配好的電芯32分別串聯和/或並聯，組裝一體，完成電池模組的裝配。該電池模組的裝配過程簡單，不需要多餘的裝配工具，裝配完成後的電芯32，結構簡單，絕緣模殼322和絕緣蓋323將單體電池321與外部器件隔離開，絕緣性能好，安全性高。
可選地，絕緣模殼322由聚醯亞胺吹塑成型。由該材料製造的絕緣模殼322具有較好的絕緣效果，並且成型方便，操作簡單。當然，本發明並不限於此，絕緣模殼322使用的絕緣材料還可以為其他非金屬絕緣材料，而絕緣蓋323的材料可以與絕緣模殼322的材料相同，也可以採用其他絕緣材料。
其中，根據本發明的一個實施例，在步驟S2中，絕緣蓋323與單體電池321粘接相連。參照圖1，絕緣模殼322形成長方體，且絕緣模殼322內限定有上端敞開的安裝腔322a，單體電池321形成與安裝腔322a的形狀對應的長方體，即單體電池321的上表面為平面，其中，單體電池321的上表面設有間隔開布置的正極引出端3211和負極引出端3212，從而方便與外部電器件的連接。
進一步地，絕緣蓋323形成沿水平方向(如圖1所示的左右方向)延伸板件，絕緣蓋323具有兩個間隔開布置的避讓部323a，例如避讓部323a可以為避讓槽。當單體電池321裝入絕緣模殼322的安裝腔322a後，可以將絕緣蓋323用雙面膠或者其他粘結劑粘貼在單體電池321的上表面以封閉絕緣模殼322的上端開口，並將單體電池321的正極引出端3211和負極引出端3212與絕緣蓋323的兩個避讓部323a位置對應，避免絕緣蓋323將單體電池321的正極引出端3211和負極引出端3212遮蓋。
由此，絕緣模殼322將單體電池321的四個側壁和底壁與外部器件隔離開，而絕緣蓋323將單體電池321的頂壁(除去正極引出端3211和負極引出端3212的位置)與外部器件隔離開，從而保證單體電池321的六面絕緣，即全方位地對單體電池321進行絕緣處理，不留死角。
在步驟S3中，絕緣模殼322的加熱溫度為35-45℃。由此，將絕緣模殼322進行預熱，可以使絕緣模殼322的體積發生膨脹，並且可以將絕緣模殼322軟化，方便單體電池321與絕緣模殼322的套裝，操作容易，加工成本低，有利於減小工人的勞動成本，提高電芯32的裝配效率，從而提高電芯32的生產效率。
如圖1至圖3所示，在本實施例中，電芯32的單體電池321形成矩形，絕緣模殼322為由絕緣材料加工製成的五面方形殼體，可選地，該絕緣模殼322可以採用聚醯亞胺等絕緣材料吹塑成型，絕緣蓋323為衝裁模切加工而成，背面粘貼有雙面膠以備使用。
電芯32的組裝工藝為：(1)將單體電池321、絕緣模殼322和絕緣蓋323準備就緒；(2)將絕緣蓋323粘貼在單體電池321的頂部；(3)將絕緣模殼322放入40攝氏度左右的恆溫箱中預熱，絕緣模殼322經過預熱發生膨脹，使其軟化；(4)然後將尺寸變大並且軟化的絕緣模殼322從單體電池321的底部套入至頂部；(5)當絕緣模殼322冷卻後發生冷縮，絕緣模殼322牢固地套在單體電芯32上。這樣，單體電池321除去正負極板之外的表面經過絕緣模殼322和絕緣蓋323的包覆，具有較好的絕緣性，避免了因絕緣問題而產生的安全風險，並且，絕緣模殼322絕緣蓋323可以對電芯32進行了保護，提高該電芯32的使用可靠性。
根據本發明第三方面實施例的汽車，包括根據上述實施例的電池模組。由於根據本發明上述實施例的電池模組具有上述技術效果，因此，根據本發明實施例的汽車也具有相應的技術效果，即該汽車的結構簡單，裝配工序簡單，使用安全、可靠。
根據本發明實施例的汽車的其他構成以及操作對於本領域普通技術人員而言都是已知的，這裡不再詳細描述。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵之「上」或之「下」可以包括第一和第二特徵直接接觸，也可以包括第一和第二特徵不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特徵接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」包括第一特徵在第二特徵正上方和斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」包括第一特徵在第二特徵正上方和斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。