一种可用于风冷和液冷散热的锂离子动力电池模块的制作方法

本实用新型涉及一种基于塑料框架结构的、可自由拼装扩展的锂离子动力电池模块，尤其涉及一种可用于风冷和液冷散热的锂离子动力电池模块结构。

背景技术：

目前，锂离子动力电池在新能源车领域已经得到了普遍应用，在新能源车中，一般由若干个单体动力电池组成电池模块，以电池模块作为能量单元，通过若干个电池模块串、并联为整车提供能量。动力电池对工作温度要求非常苛刻，影响到电动汽车的性能、可靠性、安全性和寿命等。

为保证动力电池在安全的温度内运行、并具有较好的温度均匀性，一般在模块内采取一定的散热及均衡温度的措施。目前对动力电池进行温度控制的措施主要包括：强制空气对流及冷却循环液体传热等。强制空气对流的散热方式需要在电池模块上预留通风孔道，使动力电池可以充分接触到对流空气；而冷却循环液体传热的散热方式需要在电池模块外部预留散热板，使冷却循环液体散热装置与散热板充分接触而形成热交换，同时电池模块外的散热板需要与内部动力电池紧密接触，从而导出热量。

目前市场上多是或风冷散热或液冷散热单一结构方式的动力电池，亟待有更好成熟的动力电池技术出现。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种可用于风冷和液冷散热结构的锂离子动力电池模块，其在保证轻量化的同时，可同时具备风冷、液冷两种散热方式的功能。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：

一种可用于风冷和液冷散热的锂离子动力电池模块，包括一组相互平行堆叠且同侧出极耳的单体电池和容置该组单体电池的具有绝缘性能的框架；

所述的框架由两个边端框架和一组中间框架组成；其中：

所述各中间框架分别位于相邻两个单体电池之间，且各中间框架中均镶嵌有可拆卸的金属板，中间框架两侧和下端有透孔用于通风散热；各中间框架上分别设有用于框架间相互锁紧和固定用的卡扣和卡槽；各中间框架的四角位置均设有用于实现螺杆紧固的通孔；

所述各边端框架的内侧面带有用于容置单体电池的凹槽，且在相应位置有卡扣或卡槽以实现与相邻中间框架的配合锁紧和固定，同时在其四角位置亦开设有通孔用于实现电池模块整体的螺杆紧固；

各边端框架上部设有可用于固定模块间连接片的单元结构；单体电池间通过金属连接片实现连接，还设有两个用于实现电池模块总正、负极引出的端连接片；

在成组的动力电池模块上安装有一采集线路板；

在成组的动力电池模块上方罩有绝缘保护盖。

所述可用于风冷和液冷散热的锂离子动力电池模块中，所述可用于固定模块间连接片的单元结构为：在边端框架上部设两种条块，其中一种为实体条块，另一种则镶嵌有螺母，对应之，所述端连接片的边缘有用于实现电池模块间螺纹连接的圆孔。

所述可用于风冷和液冷散热的锂离子动力电池模块中，所述金属连接片和所述端连接片的一侧均有弯折结构与采集线路板配合以实现电压信号采集；两者的下方均设有可容置单体电池极耳的凹槽；所述端连接片外侧还带有用于电极引出时安装固定的圆孔；所述采集线路板上设有连接孔，该连接孔位置与金属连接片弯折结构位置相配合，可相互连接固定。

所述可用于风冷和液冷散热的锂离子动力电池模块中，所述金属连接片和所述端连接片上有凸台，可在下方容置单体电池极耳，并在连接片凸台表面进行焊接；端连接片外侧有圆孔，用于模块间连接。

所述可用于风冷和液冷散热的锂离子动力电池模块中，所述采集线路板一侧装有连接器插座。

所述可用于风冷和液冷散热的锂离子动力电池模块中，所述镶嵌的可拆卸金属板为铝板；所述用于实现相邻框架间定位和组装固定的卡扣和卡槽设在框架四角和上部中间位置。

所述可用于风冷和液冷散热的锂离子动力电池模块中，所述单体电池为同侧出极耳的软包锂离子电池。

本实用新型的优点是：

1.单体电池由塑料框架作为支撑结构可以提供可靠的绝缘保护；而且塑料框架本身为刚度较小的、具有一定柔性的结构，电池模块承受冲击时可以在一定程度上减小外界冲击对单体电池造成的伤害；

2.中间框架镶嵌有金属板，可用于液冷散热；同时框架两侧和下部有方形通风孔，当抽出所镶嵌的金属板时，则可用于风冷散热，即该电池模块具备风冷、液冷两种散热方式的相应结构，可简单的通过铝板的拆装实现切换；

3.电池模块主要辅助配件均可以使用轻质材料进行加工，有效降低了辅助配件在模块总重量中所占的比例，实现了电池模块的轻量化；中间框架侧部(两侧和下部同时开设更佳)开设的方形孔作为风冷散热结构的同时亦可起到轻量化的效果；

4.塑料框架中的各中间框架结构相同，可以根据电池模块容量、电压的不同增加单体电池和配件数量，任意串并联组合，灵活匹配各种不同用电设备的参数要求，仅金属连接片、绝缘保护盖和采集线路板需根据具体尺寸特别加工；这样可以有效降低电池模块的整体成本；

5.电池模块中实现电连接的金属连接片(包括实现单体电池串联用的金属电连接片和端连接片)结构易于定位、固定，用于容置单体电池极耳的凸台结构增加了其整体刚度，安装过程中不易变形，同时可增加与下方极耳的接触紧密型，简化连接工艺，提高了电池模块自动组装关键工艺的可行性；

6.利用在电池模块上设置采集线路板可实现电压信号和温度信号的采集，并由连接器传输到电池管理系统中，该部件可取代原有用于实现采集功能的连接线，使模块结构更加简明，并提升信号采集的可靠性和安全性。

附图说明

图1为本实用新型动力电池模块第一实施例结构示意图。

图2为本实用新型动力电池模块分解结构示意图。

图3为图1所示实施例中的一个中间框架结构示意图。

图4a、图4b为图1所示实施例中的两个边端框架结构示意图。

图5为图1所示实施例中的用与实现单体电池串联的金属连接片结构示意图。

图6为图1所示实施例中的端连接片结构示意图。

图7为图1所示实施例中的采集线路板结构示意图。

图8为图1所示实施例中的绝缘保护盖结构示意图。

图中：

10-单体电池；20-中间框架；30-边端框架；40-边端框架；50-金属连接片；60-端连接片；70-端连接片；80-采集线路板；90-塑料绝缘保护盖；201-小圆柱凸起；202-卡扣；203-卡槽；204-透孔；205-金属板；301-实体条块；302-条块；303-卡槽；401-实体条块；402-条块；403-卡扣；501-圆孔；502-窄条；503-凹槽；601-圆孔；602-窄条；603-凹槽；701-圆孔；702-窄条；703-凹槽；801-连接器插座；802-方孔；803-圆孔；901-卡紧结构。

具体实施方式

参阅图1、图2所示，为本实用新型可用于风冷和液冷散热的锂离子动力电池模块一较佳实施例结构，包括一组单体电池10、一组塑料框架(包括中间框架20，边端框架30和40)、一组金属连接片(包括一组实现单体电池串联用的金属电连接片50和端连接片60、70)、采集线路板80和塑料绝缘保护盖90。

所述的单体电池10为同侧出极耳的软包锂离子电池。

参见图1至图2，所述的一组塑料框架可以分为三种：

第一种为中间框架20，各中间框架分别位于相邻两个单体电池10之间，中间框架两侧均有凹槽，可将单体电池置于凹槽内以固定定位，参见图1、图2和图3。中间框架20的配备数量可随单体电池10数量的增加而相应增加。其主要作用为紧固、支撑单体电池10；其上方的小圆柱凸起201用于定位和固定金属连接片(金属连接片50和端连接片60、70)；中间框架20四角处附近以及上端中间位置有卡扣202和卡槽203结构，对于相邻两个中间框架20起到定位和固定作用；中间框架20两侧和下端有透孔204(可以是方孔)可用作通风散热，中间框架20镶嵌有可拆卸的金属板205作为液冷散热板。

第二种为边端框架30，参见图1、图2和图4a；边端框架30厚度略小于中间框架20，在内侧面有凹槽，可定位单体电池，其中边端框架30上端一侧有实体条块301，另一侧有镶嵌螺母的条块302，可实现正、负极引出；边端框架30四角处附近对应中间框架20卡扣的位置有卡槽303；

第三种为边端框架40，参见图1、图2和图4b；边端框架40厚度与边端框架30相同，同样在内侧面有凹槽，可定位单体电池，其中边端框架40上端一侧有实体条块401，另一侧有镶嵌螺母的条块402，可实现正、负极引出；边端框架30四角处附近对应中间框架20卡槽的位置有卡扣403。

所有的塑料框架中，各塑料框架的四角位置均有用于实现通过螺杆紧固若干塑料框架和电池模块安装的通孔。

所述的一组金属连接片分为两种：

第一种是一组用于实现各单体电池间串联的金属连接片50，参见图2和图5；金属连接片50边缘有圆孔501对应中间框架20上端的小圆柱凸起201，用于放置定位和固定，一侧有弯折向上的窄条502，用于与采集线路板对应位置连接；连接片下方有凹槽503，可在下方容置单体电池极耳；每个电池模块可以配备一个或多个中间连接片(金属连接片50)，取决于电池的数量及连接关系，图1所示实施例中，配备了11个金属连接片50。

第二种是两个用于实现整体动力电池模块总正、负极端引出的端连接片60、70，参见图2和图6，端连接片60、70边缘有圆孔601和701，对应中间框架20上端的小圆柱凸起201，用于放置定位和固定，一侧有弯折结构602和702，用于与采集线路板对应位置连接；端连接片下方有凹槽603和703，可在下方容置单体电池极耳；端连接片60、70外侧有与边端框架30、40上所安装条块302和402上的螺母位置相对应的圆孔604和704用于电池模块的正、负极引出。

在整体动力电池模块上固定一采集线路板80，如图7所示，其上有连接器插座801，用于与管理系统的信号传输，各方孔802的位置与金属连接片(包括金属电连接片50和端连接片60、70)上的弯折结构502、602和702相对应，用于电压信号的采集，圆孔803用于温度信号的采集。

绝缘保护盖90可为电池模块电连接部分提供绝缘保护，参见图8，并通过卡紧结构901实现与一组框架的安装；根据电池模块所包含的单体电池数量的变化，需要对塑料绝缘保护盖长度方向的尺寸进行调整。

本实用新型动力电池模块的所有单体动力电池相互间可全部串联和串并混搭，本实施例中提供了用于实现动力电池相互串联用的金属电连接片50，对于相互并联可由现有技术实现，此处不赘述。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

图1所示的实施例中，首先将边端框架30置于组装操作台上，然后将单体电池10放置在边端框架30上，单体电池边缘应与该边端框架30上的凹槽对齐。之后依次放置35个中间框架20和36个单体电池10，最后放置边端框架40，堆叠过程中应确保相邻塑料框架间卡扣和卡槽紧密配合，电池组整齐排列且与中间框架20中所镶嵌的铝板紧密贴合。边端框架30和40上所安装的镶嵌有螺母的条块302和402应在同侧。

金属连接片50用于串联；金属连接片50边缘有圆孔501对应中间框架20上端的小圆柱凸起201，进行定位安装，然后使用带有工装的加热设备热熔中间框架20上端的小圆柱凸起201，对连接片50形成热铆固定。

端连接片60安装于边端框架30镶嵌螺母的条块302一侧，确保其侧边的一排圆孔604与条块302中的螺母位置一致；连接片60边缘有圆孔601对应中间框架20上端的小圆柱凸起201，进行定位安装，然后使用带有工装的加热设备热熔中间框架20上端的小圆柱凸起201，对连接片60形成热铆固定。

端连接片70安装于边端框架40镶嵌螺母的条块402一侧，确保其侧边的一排圆孔704与条块402中的螺母位置一致；端连接片70边缘有圆孔701对应中间框架20上端的小圆柱凸起201，进行定位安装，然后使用带有工装的加热设备热熔中间框架20上端的小圆柱凸起201，对端连接片70形成热铆固定。

将采集线路板80安装于金属连接片(包括金属连接片50和端连接片60、70)上方，通过方孔802与这些金属连接片上的弯折窄条502、602和702对应关系进行定位并焊接，其上圆孔803作为温度传感器连接点。

将塑料绝缘保护盖90安装于电池模块上方，保护电极；绝缘保护盖90两侧的卡扣901卡入塑料框架20的相应卡槽处，形成固定。

上述实施例可在不脱离本实用新型的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本实用新型申请专利的保护范围。