一種鋰離子電池組的制作方法

本發明涉及一種鋰離子電池組，特別是一種通過支架進行緊固的鋰離子電池組，屬于電池組結構設計領域。

背景技術：

隨著動力電池使用越來越廣泛，高電壓和高容量的電池組成了現有主流要求，為了獲得高容量高電壓的電池組，需要將多個電池進行串并連接，在串并連接過程中，不僅需要保證電連接的可靠性，防止電池組出現短路和絕緣問題，也要保證電池組的結構的穩定。

目前采用成組結構，存在以下這些缺點：

(1)電池組的電芯未完全固定，在長期震動過程中會電池組結構不穩定，從而影響電池組中電池之間的連接效果；

(2)電池組四周需貼環氧板進行絕緣，使得電池組的組裝較為復雜；

(3)受到沖擊時，單個電芯的熱失控容易造成其周圍電芯的熱失控，增加了電池組的不穩定性；

(4)散熱效果不好，容易導致電池組溫度過高，從而影響電池組和車輛的安全性。

技術實現要素：

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種鋰離子電池 組，該電池組采用了一種新的電池成組結構，對電芯及電池組進行了固定，保證了結構的可靠性，支架的使用保證電池組電連接的可靠性，防止電池出現短路絕緣問題，增加電池成組后的抗沖擊和抗震性能，避免單個電芯熱失控造成其周圍電芯熱失控。

本發明的技術解決方案是：一種鋰離子電池組，包括電芯和支架，每兩個支架形成一個支架對，多個電芯并聯安裝在一個支架對構成一個鋰離子電池組件，多個鋰離子電池組件順序安裝實現電芯之間的串聯安裝。

所述支架包括電芯孔和卡扣，支架對裝配完成后，支架對內的兩個支架對應位置的電芯孔組成多個平行的圓柱形中空結構，所述圓柱形中空結構兩端開口，電芯位于所述圓柱形中空結構內，所述卡扣用于實現相鄰支架之間的裝配。

所述支架還包括定位柱，所述定位柱用于實現支架對中兩個支架之間的裝備定位。

所述鋰離子電池組還包括固定板，所述固定板固定安裝在鋰離子電池組的兩個端面。

所述鋰離子電池組還包括塑膠擋板，所述塑膠擋板位于鋰離子電池組的端面與固定板之間和/或相鄰兩個支架對之間。

所述鋰離子電池組還包括與電池組固定連接的電池組采樣板，用于對電池組的電壓和溫度數據進行采集。

所述鋰離子電池組還包括保護蓋，所述保護蓋覆蓋在電池組采樣板頂部。

所述電池組采樣板包括采樣連接片、硬板pcb、插頭排線和插座；

所述采樣連接片固定安裝在硬板pcb的兩端，插頭排線和插座設置在硬板pcb上，電池組采樣板通過插頭排線和采樣連接片實現與電池組的連接，從而 完成電壓和溫度的采集。

所述采樣連接片與硬板pcb采用插孔焊接的方式連接。

所述采樣連接片靠近硬板pcb的一端設置有插孔焊接位，硬板pcb上設置有與插孔焊接位對應的插孔。

所述采樣連接片遠離硬板pcb的一端設置有通孔，用于實現對電池組的連接。

所述采樣連接片的中間部位設置有緩沖結構，用于吸收震動帶來的位移。

所述緩沖結構為設置有幾何彎折的結構。

所述設置有幾何彎折的結構為幾字型結構或w型結構。

所述不同的采樣板通過采用不同pin數的插座來防止差錯。

所述采樣板上設置有定位槽，支架上有對應的定位機構，從而將采樣板卡接在支架上。

所述相鄰兩個支架對中間設置有電池并聯pcb，支架上設置有pcb卡扣，用于實現支架與電池并聯pcb的連接。

所述鋰離子電池組還包括兩個復合pcba，所述復合pcba分別與電池組兩個端部的支架固定連接。

所述鋰離子電池組還包括緊固機構，將鋰離子電池組進行緊固。

所述緊固裝置為螺桿和螺帽，所述螺桿沿鋰離子電池組軸向穿過沿鋰離子電池組內部的螺孔，并在鋰離子電池組的兩個端面通過螺帽進行緊固。

所述緊固裝置為螺桿和螺帽，所述鋰離子電池組的側面開有凹槽，螺桿置于鋰離子電池組側面的凹槽內，并在鋰離子電池組的兩個端面通過螺帽進行緊固。

本發明與現有技術相比的有益效果是：

(1)本發明中的電池組采用了支架對對電芯進行固定，保證了結構的可靠性，支架的使用保證電池組電連接的可靠性，防止電池出現短路絕緣問題。

(2)本發明中的結構無需再電池組四周貼環氧板進行絕緣，使得電池組的組裝較為簡單。

(3)本發明中的電池組結構增加了電池成組后的抗沖擊和抗震性能，避免了單個電芯熱失控造成其周圍電芯熱失控。

附圖說明

圖1為本發明中電池組第一種實施方式中的支架主視圖；

圖2為本發明中電池組第一種實施方式中的支架后視圖；

圖3為本發明中電池組第二種實施方式的示意圖；

圖4為本發明中電池組采集板第一種實施例示意圖；

圖5為本發明中電池組采集板第一種實施例與電池組連接示意圖；

圖6為本發明中電池組采樣連接片501后上方的主視圖；

圖7為本發明中電池組采樣連接片501側面的主視圖；

圖8為電池組采樣連接片501俯視圖；

圖9為電池組采樣連接片501后視圖；

圖10為電池組采樣連接片501側視圖；

圖11為電池組采樣連接片501仰視圖；

圖12為本發明中硬板pcb502插孔示意圖；

圖13為本發明中采樣連接片501與pcb裝配俯視圖；

圖14為本發明中采樣連接片501與pcb裝配俯視圖；

圖15為本發明中電池組采樣裝置示意圖；

圖16為本發明中電池組第三種實施方式的示意圖。

其中，1-電芯，2-支架，3-固定板，4-塑膠擋板，5-電池組采樣板，6-保護蓋，7-并聯pcb，8-復合pcba，10-采樣盒，201-定位機構，202-定位柱，203-電芯孔，204-卡扣，205-固定塊，206-pcb卡扣，501-采樣連接片、502-硬板pcb、503-插頭排線，504-插座，701-母座，5011-插孔焊接位，5012-緩沖結構，5013-通孔，5021-插孔，5022-焊盤，301-凹包，302-吊裝機構。

具體實施方式

以下通過實施例來詳細說明本發明的具體技術方案，應當說明的是，以下的實施例僅能用來解釋本發明而不能解釋為是對本發明的限制。

為了解決電池組的電芯未完全固定的問題，本發明提出了一種鋰離子電池組，包括電芯1和支架2，每兩個支架2形成一個支架對，多個電芯1并聯安裝在一個支架對構成一個鋰離子電池組件，即一個支架對將多個電芯1夾在中間進行固定，這樣構成一個基本的鋰離子電池組件，多個鋰離子電池組件順序安裝實現電芯之間的串聯安裝，相鄰鋰離子電池組件中的電芯保持電連接。

本發明中支架的一種實施例如圖1和圖2所示，其中圖1為本發明中電池組第一種實施方式中的支架主視圖；圖2為本發明中電池組第一種實施方式中的支架后視圖；從圖1和圖2可知，本實施例中的支架2包括電芯孔203和卡扣204，支架對裝配完成后，支架對內的兩個支架對應位置的電芯孔203組成多個平行的圓柱形中空結構，所述圓柱形中空結構兩端開口， 電芯位于所述圓柱形中空結構內，所述卡扣204用于實現相鄰支架之間的裝配。為了滿足電芯裝配的需求，容易想到電芯的外徑要小于等于圓柱形中空結構的內徑。

從圖5可知，卡扣204為支架側面垂直于支架平面的凸塊，相鄰支架與凸塊對應的位置設有與凸塊相配合的凹槽，在裝配時，凸塊插入凹槽中，從而實現相鄰支架之間的裝配。進一步地，為了達到更好的裝配效果，限制相鄰支架之間的位移，卡扣204最好設置在相對的兩條邊上，且最好為一上一下的設置，這樣的結構可以最大限度減小相鄰支架之間的位移。

進一步地，為了限制對應位置的兩個電芯孔203在圓柱形中空結構的徑向位移，電芯孔203采用臺階型設計，第一階為圓柱形中空結構，第二階采用半圓形中空結構，具體如圖1和圖2所示。用兩個臺階型設計的電芯孔203組合形成一個大的圓柱形中空結構，第二階的半圓形中空結構可以避免電芯孔203的徑向位移。當然，對本領域技術人員來講，容易想到可以采用其他形式的臺階型設計，主要兩個臺階型設計的電芯孔203能夠形成一個圓柱形中空結構即可。

進一步地，為了更快速、準確地實現支架對的裝配，可以在支架上設置定位柱202，所述定位柱主要用于限制支架對中兩個支架的位置關系，常用的定位柱為圓柱形定位柱，對本領域的技術人員來講，可以想到用其他的對接定位裝置，例如桿狀結構和與桿狀結構對應的套筒等來實現對接定位的功能。進一步地，為了更好的實現定位，同時不影響支架的總體結構，一般將定位柱設置在支架的邊緣，最好是設置在支架的四個角上。

進一步地，為了更好地固定電池組，本發明提供了如圖3所示的第二種實 施例的示意圖，從圖3可知，為了更好的固定電池組，可以分別在鋰離子電池組的兩個端面，即最外側的兩個支架安裝一個固定板3，這樣可以進一步提高電池組的抗震動性能。

進一步地，為了緩沖震動過程中產生的位移，可以在電池組中加入塑膠擋板4，具體如圖3所示，根據實際減震需求，可以將塑膠擋板4置于鋰離子電池組的端面與固定板3之間、相鄰兩個支架對之間等位置，利用塑膠的減震特性來吸收震動過程中電池組產生的位移。

進一步地，為了實現對電池組進行信號采集的功能，可以在電池組中加入電池組采樣板5，用于對電池組的電壓和溫度數據進行采集。

進一步地，為了對電池組采樣板進行保護，可以在電池組采樣板表面加蓋保護蓋，如圖3所示的保護蓋6，在保護蓋6的兩端留有供線纜通過的通孔。

如圖4所示為本發明中電池組采集板第一種實施例，從圖4可知，本發明中的電池組采樣板5包括采樣連接片501、硬板pcb502、插頭排線503和插座504；

所述采樣連接片501固定安裝在硬板pcb502的兩端，插頭排線503和插座504設置在硬板pcb502上，電池組采樣板通過插頭排線503和采樣連接片501實現與電池并聯pcb7的母座701連接，從而完成電壓和溫度的采集。所述電池并聯pcb7位于兩個鋰離子電池組件中間位置，并與支架連接。具體如圖5所示，從圖5可知，插頭排線503與電池并聯pcb7的母座701進行連接，實現對電壓和溫度的采集。

如圖6所示為本發明中電池組采樣連接片501后上方的主視圖，如圖7所示為電池組采樣連接片501側面的主視圖；圖8為電池組采樣連接片501的俯 視圖，圖9為電池組采樣連接片501的后視圖，圖10為電池組采樣連接片501的側視圖，圖11為電池組采樣連接片501的仰視圖。從圖6-圖11可知，為了解決長期振動下采樣連接片501容易和硬板pcb502銅箔一起脫落的問題，本發明中的電池組采樣連接片501靠近硬板pcb502的一端設置有插孔焊接位5011，硬板pcb502上設置有與插孔焊接位5011對應的插孔5021，具體如圖12所示，這樣就可以實現采樣連接片501與硬板pcb502采用插孔焊接的方式連接，具體如圖13和圖14所示，從而達到不易脫落的目的。

進一步地，為了取得更好的焊接效果，硬板pcb502的插孔反面有焊盤5022，具體如圖14所示，這樣可以很好的將采樣連接片501固定在硬板pcb502上，且耐振動性強，無法脫落。

進一步地，為了使得采樣連接片501的主體與硬板pcb502平行，從而保持采樣連接片501的主體與硬板pcb502之間連接的穩定性，上述的插孔焊接位5011應該為彎折狀態，垂直于采樣連接片501的主體。

進一步地，為了解決目前常用的采樣連接片501上無緩沖結構，導致長時間在振動過程中容易拉扯，造成采樣連接片501的鎳片斷裂的問題，本發明中的采樣連接片501的中間部位設置有緩沖結構5012，用于吸收震動帶來的位移。

所述柔性部件主要通過采樣連接片501的幾何結構變形獲得，常用的幾何結構變形為利用采樣連接片501獲得幾何彎折，獲取例如幾字型結構或w型結構的幾何彎折結構，從而在震動時利用這些幾何彎折結構來吸收動能，減小震動帶來的位移，完全杜絕了現有方案所帶來的采樣點斷電的問題。

進一步地，為了實現對電池組電壓和溫度采樣，通常在采樣連接片501遠離硬板pcb502的一端設置有通孔5013，用于實現與電池組的連接，電纜穿過 以上通孔實現與電池組的電連接。

進一步地，為了最大程度上適應電纜的形狀和尺寸，上述通孔5013采用長圓形腰孔，數量為2個，且呈對稱分布。

進一步地，為了獲得穩定的采樣結構，可以通過螺釘連接的方式來進行電壓或者溫度采樣。

本發明中的采樣連接片501可以采用常用的鎳片，但是對本領域技術人員而言，可以容易想到用其他的具體特定強度材料來代替本發明中的鎳片。

如圖15所示為本發明提出的一種電池組采樣裝置，由圖15可知，電池組采集裝置包括支架2、采集盒10和采樣板5，所述采集板5與支架固定連接，所述采集盒10用于收集采集板采集到的數據，所述采樣板5為上述的任一種變形的電池組采樣板。

從圖1和圖4可知，采樣板5上設置有定位槽505，支架上有對應的對位機構201，從而將采樣板方便快速的固定在支架上，如圖3所示，電池組采樣板的中間部位卡接在支架頂部，兩端與電池組兩個端部的支架固定連接。

上述電池組采樣裝置采用采樣連接片501和插頭排線503的方式，將電壓和溫度采集集成在電池并聯pcb7的4pin母座701上，再通過采樣板上的插頭排線503對插傳輸到采集盒上，實現信號的采樣，進一步地，為了獲得穩定的采集效果，采樣板和采集盒之間進行信號傳輸時采用硅膠軟線線材和帶扣結構，可以很好的吸收振動所帶來的位移，當然，對于本領域技術人員來講，容易想到與其他柔性線材代替本發明中的硅膠軟線線材，只要能達到吸收振動所帶來的位移的效果即可。

采用以上的定位槽505固定和線材柔性的特性,完全杜絕了現有方案所帶 來的采樣點斷電的問題。

進一步的，為了實現電池并聯pcb7更好的與支架連接，需要在支架2上設置pcb卡扣206，用于實現支架2與電池并聯pcb7的卡接結構連接，實現電池并聯pcb7與支架2的固定。

進一步地，為了保護電池組采樣板，可以采用緊固機構對電池組的所有部件進行緊固，本發明的兩種實施方式中都采用了螺桿和螺帽的緊固裝置，其中螺桿沿鋰離子電池組軸向穿過沿鋰離子電池組內部的螺孔，并在鋰離子電池組的兩個端面通過螺帽進行緊固。進一步地，為了盡量少的較小對電池組結構的影響，同時保證最好的緊固效果，螺孔的位置位于電池組各個組件的四個角上。

當然，對本領域技術人員來講，可以采用其他的緊固方式代替上述螺桿和螺帽的緊固裝置，例如在所述鋰離子電池組的側面開設凹槽，螺桿置于鋰離子電池組側面的凹槽內，并在鋰離子電池組的兩個端面通過螺帽進行緊固。當然，對本領域的技術人員來講，可以采用其他方式的緊固機構來實現消除電池組各個組件之間因為車輛震動產生位移的目的。

圖16所示為本發明的第三種實施方式的示意圖，從圖16可知，本發明中的電池組還包括兩個復合pcba，所述復合pcba8分別與電池組兩個端部的支架2固定連接。從圖16可知，復合pcba8上端設有帶通孔的安裝塊，與復合pcba8連接的支架上端設有帶通孔的固定塊205，安裝塊上的通孔與固定塊205上的通孔位置一一對應，這樣可以采用螺紋后者螺桿實現固定塊205和安裝塊的固定連接。

當然，對本領域的技術人員來講，容易想到采用其他的連接來實現復合pcba分別與電池組兩個端部的支架固定連接，不局限于圖3所示的方式。

進一步地，固定板上設置有凹包301作為電池組螺桿拉緊位置，這樣既可以用來作定位，也節省了安裝尺寸使得整個結構更加緊湊。

進一步地，固定板上設置有螺絲孔位，可以將模組固定到所安裝的箱體里面。

進一步地，固定板上設置有吊裝機構302，可以實現對電池組的吊裝操作。

本發明說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員的公知技術。

說明書中的實施方式僅用于對本發明進行說明，其并不對本發明的保護范圍起到限定作用。本發明的保護范圍僅由權利要求限定，在本發明公開的實施方式的基礎上所做的任何省略、替換或修改將落入本發明的保護范圍。