申请/专利权人：中山大学;东莞中山大学研究院

申请日：2018-11-09

公开（公告）日：2020-10-23

公开（公告）号：CN109860451B

主分类号：H01M2/10(20060101)

分类号：H01M2/10(20060101);H01M2/20(20060101);A62C3/16(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.10.23#授权;2019.07.02#实质审查的生效;2019.06.07#公开

摘要：本发明涉及汽车动力电池包技术领域，提供了一种基于管柱型电池组单元的电池包，该电池包包括正极端和负极端，还包括包括若干电池组，所述电池组呈行列叠放，同列电池组同步并联，相邻列电池组依次串联。所述电池组具体包括管柱体和若干单体电池，各单体电池依次串联，管柱体套接于单体电池外，将各串联的单体电池进行固定。另外，电池包通过第一端面固定件对同列电池组实现并联，通过第二端面固定件使相邻列电池组实现串联，并对同列电池组实现并联，两者同时对电池组起固定作用。本发明不仅结构强度高、刚度好，而且散热效果明显、安全性能好，可根据需求组装成不同电压等级与功率的电池包，具有较强通用性。

主权项：1.一种基于管柱型电池组单元的电池包，包括正极端10和负极端20，其特征在于：还包括若干电池组，所述电池组呈行列叠放，同列电池组同步并联，相邻列电池组依次串联；所述电池组包括管柱体1和若干单体电池2，各单体电池2依次串联，所述管柱体1套接于单体电池2外，将各串联的单体电池2进行固定；电池包还包括第一端面固定件3和第二端面固定件4，第一端面固定件3、第二端面固定件4均对电池组有电连接以及固定作用；所述第一端面固定件3设于正极端10的电池组、和负极端20的电池组，对同列电池组实现并联；所述第二端面固定件4设于相邻列电池组之间，使相邻列电池组实现串联，并对同列电池组实现并联；所述第一端面固定件为条形，第一端面固定件沿其长度方向设有若干第一卡口，第一卡口卡接同列电池组的各管柱体；所述第二端面固定件为板体，第二端面固定件沿其长度方向设有若干第二卡口，第二卡口同时卡接相邻两列电池组的各管柱体；所述第一端面固定件、第二端面固定件设有与单体电池电连接的孔位。

全文数据：一种基于管柱型电池组单元的电池包技术领域本发明涉及汽车动力电池包技术领域，更具体地，涉及一种基于管柱型电池组单元的电池包。背景技术随着环境的恶化与能源资源的日益短缺，新能源汽车，尤其是纯电动汽车，日益受到人们的重视与青睐。动力电池包是电动汽车的三电系统之一，是电动汽车的能源核心。目前，很多现有的动力电池包采用的是低电压大电流的设计模式，通用性不高。而且，为了提高动力电池包的能量密度，许多电池包尽可能地减少材料，影响了电池包结构的稳定性，导致动力电池包绝缘性能下降，在高温、碰撞条件下容易发生安全事故。发明内容本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种基于管柱型电池组单元的电池包，不仅结构强度高、刚度好，而且散热效果明显、安全性能好，可以自由组合，具有较强的通用性。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于管柱型电池组单元的电池包，包括正极端和负极端，还包括若干电池组，所述电池组呈行列叠放，同列电池组同步并联，相邻列电池组依次串联；所述电池组包括管柱体和若干单体电池，各单体电池依次串联，所述管柱体套接于单体电池外，将各串联的单体电池进行固定。其中，单体电池之间串联完成后，按依次放入到管柱体中，形成一个电池组，电池组之间按照水平对齐、竖直对齐的方式进行叠放，相邻列的电池组S型走向顺序串联。电池包还包括第一端面固定件和第二端面固定件，第一端面固定件、第二端面固定件均对电池组有电连接以及固定作用；所述第一端面固定件设于正极端的电池组、和负极端的电池组，对同列电池组实现并联；所述第二端面固定件设于相邻列电池组之间，使相邻列电池组实现串联，并对同列电池组实现并联。其中，电池包的正极端、负极端分别位于首尾两列电池组，第一端面固定件用于固定首尾两列电池组的极端，起固定和并联的作用。第二端面固定件采取错位相连的方式，一方面起固定电池组的作用，另一方面起并联和串联的作用。进一步地，所述第一端面固定件、第二端面固定件均为一体成型的折叠结构，且与各管柱体相卡接。第一端面固定件、第二端面固定件的材质均为黄铜，满足强度、刚度和导电性的要求。折叠区域主要用于卡接管柱体对应的连接面，加强固定效果。进一步地，所述电池组还包括若干串联件，串联件设于各单体电池正负极两端，实现单体电池之间的串联。串联件设于两两单体电池之间以及前后端的单体电池端面，实现串联。进一步地，所述串联件包括弹片、保险丝、螺母和PCB板，螺母焊接在PCB板的中心位置，所述弹片呈十字型焊接于PCB板上，所述PCB板另一面焊接有圆环锡层。PCB板为环氧树脂材质，具有高强度、阻燃性好的特性。另外，保险丝是SMD形式的贴片式保险丝，通过锡焊的方式焊接在PCB板上，弹片与螺母则通过锡焊膏与助焊剂焊接在PCB板上，呈十字型结构。而圆环锡层内嵌于PCB板的另一侧，与电池端面配合，电池电流从一单体电池的极柱流出，经过串接件上一段面上的锡层，接着经过内置PCB板的保险丝，然后经过串接件的螺母，达到另一单体电池的极柱。进一步地，所述管柱体呈矩形，四侧表面均设有凹槽；管柱体的内壁设有用于对单体电池、串联件实现导向和固定的筋条。管柱体由高分子绝缘阻燃材料挤压成型，为矩形管材。其中，管柱体内壁的筋条对单体电池和串接件都有导向定位与固定作用。进一步地，所述单体电池的正极焊接有螺丝，所述螺丝与串联件中的螺母相配合。单体电池正极一端通过螺丝与串联件上的螺母配合，负极一端通过与串联件上的圆环锡层焊接，从而实现串联。进一步地，所述电池组还包括若干并联件，并联件包括直弹片和塑料块，所述直弹片两端分别接于上下相邻单体电池的串联件弹片上，实现上下相邻单体电池之间并联；所述塑料块套于直弹片上并对其起固定作用，塑料块与管柱体表面的凹槽相配合。其中，并联件用于将同列电池组的上下单体电池并联，直弹片分别与上下串联件中的弹片相接，电池的电池电流电压从一单体电池的极柱经过串接件的锡层，再经过弹片和并联件的直弹片，达到与之并联的单体电池的极柱，从而实现并联。塑料块则主要夹于管柱体凹槽上，对直弹片进行固定。进一步地，所述管柱体的上下面还设有用于穿插并联件的通孔。管柱体上的通孔主要方便并联件安装。进一步地，所述第一端面固定件、第二端面固定件与各电池组的连接方式均为螺纹连接。进一步地，还包括用于对各电池组进行固定的前后端盖和固定支架，前后端盖设于电池包前后两端，固定支架均匀设于电池包中部且呈三面固定；前后端盖、固定支架与电池包的连接方式均为螺纹连接。其中，前后端盖由高分子材料注塑而成，满足阻燃性、强度、刚度需求。固定支架是由铝合金加工而成，质量轻，强度好。前后端盖与电池包前后两端相接触固定，固定支架固定于电池包中部，起固定和定位作用。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）结构强度高、刚度好，，采用第一端面固定件、第二端面固定件使各管柱型电池组单元串联、并联放置，整体刚度好，同时固定支架采用强度较好的铝合金材料，满足强度要求；2）电池组的管柱体直接与电池包两端连通，通风散热效果好；3）电池组灵活串并联，列间并联，行间可实现并联或串联，根据汽车电量需求，自由组合，具有较强的通用性；4）电池包易根据需求，组装成不同电压等级与功率需求；5）管柱体、前后端盖、串联件均采用阻燃性高的高分子材料，在高温下性能稳定，保证电池包的绝缘安全性能；6）电池组管柱体采用阻燃性好的高分子材料、固定支架采用强度较好的铝合金材料，更好地减轻电池包整体重量，达到轻量化要求。附图说明图1是本发明部分结构示意图。图2是本发明整体结构示意图。图3是管柱型电池组单元结构示意图。图4是第一端面固定件、第二端面固定件结构示意图。图5是电池组单元截面示意图。图6是单体电池结构示意图。图7是各列电池组连接固定方式简图。其中，10正极端，20负极端，1管柱体，2单体电池，3第一端面固定件，4第二端面固定件，5串联件，6并联件，7前后端盖，8固定支架，11凹槽，12筋条，13通孔，21螺丝，51弹片，52螺母，53PCB板，61直弹片，62塑料块。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。实施例如图1-2所示，本实施例提供了一种基于管柱型电池组单元的电池包，包括正极端10和负极端20，还包括前后端盖7、固定支架8和55组电池组。前后端盖7采用阻燃性高的高分子材料，设于电池包前后两端。固定支架8采用强度较好的铝合金材料，均匀设于电池包中部且呈三面固定。前后端盖7、固定支架8均与电池包螺纹连接，对各电池组进行固定。其中，电池组呈行列叠放，分为5层，11列，同列电池组同步并联，相邻列电池组S型走向顺序串联。电池组包括管柱体1、10个单体电池2、若干串联件5和若干并联件6。如图3所示，具体地，管柱体1采用阻燃性高的高分子材料，呈矩形，四侧表面均设有凹槽11，管柱体1的内壁设有用于对单体电池2、串联件5实现导向和固定的筋条12，如图5所示。如图6所示，具体地，串联件5包括弹片51、保险丝、螺母52和PCB板53，螺母52焊接在PCB板53的中心位置，弹片51呈十字型焊接于PCB板53上，PCB板53另一面焊接有圆环锡层。保险丝是SMD形式的贴片式保险丝，通过锡焊的方式焊接在PCB板53上，弹片51与螺母52则通过锡焊膏与助焊剂焊接在PCB板53上，呈十字型结构。而圆环锡层内嵌于PCB板53的另一侧，与电池端面配合，电池电流从一单体电池2的极柱流出，经过串接件上一段面上的锡层，接着经过内置PCB板53的保险丝，然后经过串接件的螺母52，达到另一单体电池2的极柱。串联件5设于各单体电池2正负极两端，实现单体电池2之间的串联。如图6所示，具体地，并联件6包括直弹片61和塑料块62，直弹片61两端分别接于上下相邻单体电池2的串联件5弹片51上，实现上下相邻单体电池2之间并联。并联件6用于将同列电池组的上下单体电池2并联，直弹片61分别与上下串联件5中的弹片51相接，电池的电池电流电压从一单体电池2的极柱经过串接件的锡层，再经过弹片51和并联件6的直弹片61，达到与之并联的单体电池2的极柱，从而实现并联。塑料块62套于直弹片61上并起固定作用，塑料块62与管柱体1表面的凹槽11相配合。另外，管柱体1的上下面还设有用于穿插并联件6的通孔13，如图3所示。具体地，单体电池2的正极焊接有螺丝21，螺丝21与串联件5中的螺母52相配合。各单体电池2通过串联件5依次串联，按依次放入到管柱体1中，形成一个电池组。管柱体1套接于单体电池2外，将各串联的单体电池2进行固定。如图1、4所示，电池包包括第一端面固定件3和第二端面固定件4，第一端面固定件3、第二端面固定件4均为黄铜材质，且为一体成型的折叠结构，与各管柱体1的凹槽11相卡接。两者采用螺纹连接固定，对电池组起固定作用。其中，第一端面固定件3设于正极端10的电池组和负极端20的电池组，对同列电池组实现并联。第二端面固定件4设于相邻列电池组之间，采取错位相连的方式，一方面起固定电池组的作用，另一方面起并联和串联的作用，如图7所示。显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

权利要求：1.一种基于管柱型电池组单元的电池包，包括正极端（10）和负极端（20），其特征在于：还包括若干电池组，所述电池组呈行列叠放，同列电池组同步并联，相邻列电池组依次串联；所述电池组包括管柱体（1）和若干单体电池（2），各单体电池（2）依次串联，所述管柱体（1）套接于单体电池（2）外，将各串联的单体电池（2）进行固定；电池包还包括第一端面固定件（3）和第二端面固定件（4），第一端面固定件（3）、第二端面固定件（4）均对电池组有电连接以及固定作用；所述第一端面固定件（3）设于正极端（10）的电池组、和负极端（20）的电池组，对同列电池组实现并联；所述第二端面固定件（4）设于相邻列电池组之间，使相邻列电池组实现串联，并对同列电池组实现并联。2.根据权利要求1所述的一种基于管柱型电池组单元的电池包，其特征在于：所述第一端面固定件（3）、第二端面固定件（4）均为一体成型的折叠结构，且与各管柱体（1）相卡接。3.根据权利要求1所述的一种基于管柱型电池组单元的电池包，其特征在于：所述电池组还包括若干串联件（5），串联件（5）设于各单体电池（2）正负极两端，实现单体电池（2）之间的串联。4.根据权利要求3所述的一种基于管柱型电池组单元的电池包，其特征在于：所述串联件（5）包括弹片（51）、保险丝、螺母（52）和PCB板（53），螺母（52）焊接在PCB板（53）的中心位置，所述弹片（51）呈十字型焊接于PCB板（53）上，所述PCB板（53）另一面焊接有圆环锡层。5.根据权利要求4所述的一种基于管柱型电池组单元的电池包，其特征在于：所述管柱体（1）呈矩形，四侧表面均设有凹槽（11）；管柱体（1）的内壁设有用于对单体电池（2）、串联件（5）实现导向和固定的筋条（12）。6.根据权利要求4所述的一种基于管柱型电池组单元的电池包，其特征在于：所述单体电池（2）的正极焊接有螺丝（21），所述螺丝（21）与串联件（5）中的螺母（52）相配合。7.根据权利要求5所述的一种基于管柱型电池组单元的电池包，其特征在于：所述电池组还包括若干并联件（6），并联件（6）包括直弹片（61）和塑料块（62），所述直弹片（61）两端分别接于上下相邻单体电池（2）的串联件（5）弹片（51）上，实现上下相邻单体电池（2）之间并联；所述塑料块（62）套于直弹片（61）上并对其起固定作用，塑料块（62）与管柱体（1）表面的凹槽（11）相配合。8.根据权利要求7所述的一种基于管柱型电池组单元的电池包，其特征在于：所述管柱体（1）的上下面还设有用于穿插并联件（6）的通孔（13）。9.根据权利要求1或2所述的一种基于管柱型电池组单元的电池包，其特征在于：所述第一端面固定件（3）、第二端面固定件（4）与各电池组的连接方式均为螺纹连接。10.根据权利要求1所述的一种基于管柱型电池组单元的电池包，其特征在于：还包括用于对各电池组进行固定的前后端盖（7）和固定支架（8），前后端盖（7）设于电池包前后两端，固定支架（8）均匀设于电池包中部且呈三面固定；前后端盖（7）、固定支架（8）与电池包的连接方式均为螺纹连接。

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