一种高能量高密度电池包集成系统的制作方法

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种高能量高密度电池包集成系统。

背景技术

电池模组是由多个动力电池电芯串联或并联形成的电池组，使得整体能满足产品对电能的需求。当今，我国有世界最大的动力电池产业，动力锂电池组作为新能源汽车核心部件，其性能的好坏无疑成为新能源汽车产业能否健康发展的关键。由于电动汽车需要高压驱动汽车内各零部件，故需要将几百甚至上千节单体电池串并联起来组成电池组来满足电动汽车供电需求。而在目前常用的电池种类之中，锂离子电池因其具有能量密度高，自放电率低等多个优点而被应用在新能源汽车当中。

现有的锂电池包在实际使用中还存在以下问题：能量密度较低、温度控制不均匀箱体箱盖刚性不好、密封失效、拆解不方便、电芯间震动动量传严重，相互影响叠加等直接导致了使用不稳定问题存在。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种针对串并联接点的接触电阻差异的产生原因，提供串并联连接片与单体电池的极柱的连接螺栓预紧力合理性和持久稳定性的高能量高密度电池包集成系统。

本发明所采用的技术方案是：一种高能量高密度电池包集成系统，包括箱体，封装于箱体内的电池模组，设置于箱体表面将电池模组封装的盖板，所述电池模组由若干单体电池串联，每组单体电池为若干个电芯串联，所述若干单体电池和若干个电芯均设置连接片串联；所述盖板对应每组单体电池设有防震条压紧。

对上述方案的进一步改进为，所述箱体与盖板之间设置密封垫；所述箱体对应盖板一面设置折边，密封垫设置于折边，所述盖板开设安装孔穿过密封垫和箱体通过螺栓锁紧于箱体，所述密封垫对应盖板一面设置凸条。

对上述方案的进一步改进为，所述盖板边缘折弯形成有矩形框，所述矩形框为双折弯设置形成矩形，其对应安装孔开设有通孔；所述盖板表面开设有用于固定电池模组连接安装的连接孔，所述连接孔由盖板表面冲切拉伸形成翻边，所述翻边位置焊接有卡箍。

对上述方案的进一步改进为，所述密封垫为弹性橡胶密封垫，其与凸条为一体成型设置，所述凸条设有两条，其设置于密封垫位于安装孔两侧。

对上述方案的进一步改进为，所述单体电池外部设置围框将若干个电芯固定形成，所述围框一侧设置紧箍将单体电池固定。

对上述方案的进一步改进为，所述电芯设置用于连接的极柱，该极柱上设置锁紧螺钉将连接片固定串联，所述锁紧螺钉套设有弹簧垫将连接片锁紧固定。

对上述方案的进一步改进为，所述锁紧螺钉的螺纹杆外径开设有切槽。

对上述方案的进一步改进为，所述弹簧垫为波纹型弹簧垫设置，其为双层结构设置。

对上述方案的进一步改进为，所述连接片包括由若干导电铜箔层叠组成的导电极片和将导电极片包覆的绝缘外被，所述绝缘外被两端设有缺口将导电极片外露。

对上述方案的进一步改进为，所述导电极片外露部分开设有连接孔，所述导电极片与绝缘外被均为弧形设置，所述绝缘外被背离缺口一面开设有沉孔，所述沉孔与连接孔为同一轴心设置。

本发明的有益效果为：

第一方面，设置箱体方便电池模组的安装及固定，在固定安装后通过盖板将电池模组封装在箱体内，对电池模组起到保护作用，保证电池模组在使用过程中安全性高，可靠性强，稳定性好；第二方面，电池模组通过若歌个单体电池串联形成，连接方便，串联形成后容量大，使用寿命长，续航能力强，另外，单体电池由多个电芯串联组成，从而能够大大提高电池模组的容量，使用强度高；第三方面，单体电池与电芯都是通过连接片进行串联，连接效果好，通过连接片串联，连接安装方便；第四方面，在盖板上设置防震条对电池模组起到固定作用，防止电池模组内部震动，防震效果好，稳定性好，可靠性强。

盖板设有支钉座，所述防震条固定装设于支钉座，所述支钉座为t型设置，其包括固定在盖板的固定部，与固定部一体成型并将防震条固定的卡条，所述防震条为橡胶防震条，其包括主体，设置于主体一面并与支钉座相连的连接部，设置于主体背离连接部一面的防震部，所述主体与连接部和防震部为一体成型，所述连接部设有与卡条相连的连接槽，所述防震部背离连接部开设有防震槽；将防震条安装在盖板与电池串联模组之间，手电池串联模组盖板之间的高度空间约束，防震条限制了电池串联模组的高度方向震动的振幅范围，起到抗震吸能的效果。另外，在防震条与盖板之间设置了支钉座，并未支钉座为t型设置，将防震条固定，抗震效果。

在箱体与盖板之间设置了密封垫，其作用是对箱体内容纳安装的电池模组起到密封保护作用，密封效果好，防止液体等物进入内部导致电池模组损坏等情况出现，进一步起到保护效果；箱体在对应盖板安装一面设置有折边，密封垫设置在折边上，具体是能够方便密封垫的设置，同时也能够提高密封效果，使得密封垫的密封空间更大，密封效果更好，对内部电池模组的保护效果更好；设置安装孔依次穿过盖板、密封垫和折边，具体是通过螺栓穿入安装孔实现固定安装，安装方便，固定效果好，在锁紧后使得盖板与折边锁紧经过密封垫的压紧起到密封效果；密封垫对应盖板一面设有凸条，设置凸条的作用能够进一步提高密封垫的密封效果，在使用中，通过盖板与折边通过螺栓锁紧时将凸条压紧实现锁紧和密封作用，密封效果好，电池模组使用的安全性高，解决了箱体和盖板因刚性问题导致材料变形，进而影响密封的问题。采用的方法是：箱体和盖板整体钣金成型以防止变形，密封垫采用双凸条密封垫的双凸结构，以实现密封，保护效果好，安全性高。

设置极柱，通过连接片将相邻两组的电芯上的极柱搭接相连，实现串联作用，连接效果好，在实际使用中，将连接片设置为弧形，可加长其行程，方便安装，同时提高串联效果和使用的安全性；设置锁紧螺钉将连接片锁紧在极柱上实现固定搭接作用，安装方便，连接效果好，方便安装连接使用，串联效果好，使用的安全性高；在锁紧螺钉对连接片锁紧一面设置弹簧垫，具体是通过弹簧垫可起到防震防松效果，在实际使用中当将锁紧螺钉固定后，经过弹簧垫的作用能够进一步提高锁紧效果和防震作用，锁紧效果好，稳定性强；锁紧螺钉的螺纹杆外径开设有切槽，其作用是即使在受到碰撞或其它震动因素锁紧螺钉也能够保持锁紧不松动状态，锁紧效果好，稳定可靠性强。

由锁紧螺钉的螺纹杆位置设置切槽与弹簧垫的结合解决了螺纹松动现象；具体是，所述的切槽是将螺纹杆环形螺纹切断，螺纹杆环形螺纹切断断面与极柱上的螺纹孔或螺母环形螺纹摩檫面形成切削效应，切槽与螺纹孔或螺母的环形螺纹形成切削效应，使锁紧螺钉与螺纹孔或螺母配合引起螺旋副效应被克服，锁紧螺钉与螺纹孔或螺母配合引起螺旋副效应是螺栓螺母在震动作用下松动主要因素，锁紧螺钉与螺纹孔或螺母配合引起螺旋副效应被克服之后，锁紧螺钉与螺纹孔或螺母预紧力得于保持，锁紧螺钉与螺纹孔或螺母的预紧力持久保持，从而提高电池模组使用的可靠性；所述的波形弹簧垫与传统螺旋弹簧垫相比仅以三分之一的空间即可起到相同的挠度和压强力，与传统的螺旋弹簧垫相比，传统的螺旋弹簧垫是其材料以扭转变型方式被压缩，使得压强力与位移成正比，导致了压缩压强力非垂直与螺旋弹簧垫轴向的两端，对于需要长时效的压强保持密封结构，此类螺旋结构弹簧难于保证。

将若干层的导电铜箔通过叠放方式形成导电极片，在实际使用中能够起到良好的连接效果，在连接后可起到防松防震作用，保证在串联电芯后能够稳定传输电使用，提高使用的稳定性，可靠性强；设置绝缘外被将导电极片封装，具体是将导电极片封装起到绝缘保护作用，提高使用的安全性，同时也具有可靠的稳定性和防震作用；绝缘外被两端设置缺口使得导电极片外露，其作用是方便导电极片的连接安装使用，在安装过程中方便串联导电，使用的可靠性稳定性好。

由多层导电铜箔、聚乙烯绝缘包层、连接孔组成的组串联弧形连接片，依据电流的集伏效应采用多层导电铜箔，可以满足更大过载电流，多层导电铜箔组成的组串联弧形连接片具有一定程度的柔性，在震动环境下能吸收一定振幅动量，起到避免震动的振幅动量引起固定组串联弧形连接片的螺栓松动，串联弧形连接片弧形结构与常用串联连接片采用拱形结构相比，弧形连接片弧形结构能起到保持组串联弧形连接片的固定螺栓对电池极柱螺孔的预紧力，从而提高连接片与电池极柱接触导电可靠性。聚乙烯绝缘包层将多层导电铜箔包覆固定，能避免多层导电铜箔在带电状态下的导电铜箔层间爬电效应，从而提高锂离子电池系统的安全性；在电芯串联时采用多层柔性的导电铜箔连接极柱，可以很好的吸收电芯在振动时相互间的振动通过导电极片传递，防止更大的振动出现。从而尽可能小的减少对极片螺钉的振动，防止螺钉松动。并采用串并连弧形或水平弧形结构，可防止电芯受热膨胀时的水平拉扯，使用的安全性可靠性强。

本发明中，针对串并联接点的接触电阻差异的产生原因，提供串并联连接片与单体电池的极柱的连接螺栓预紧力合理性和持久稳定性。

附图说明

图1为本发明的立体爆炸图；

图2为本发明的侧视爆炸图；

图3为本发明另一视角的立体爆炸图；

图4为图3的a处放大图；

图5为本发明单体电池的立体图；

图6为本发明电芯的立体图；

图7为本发明弹簧垫的立体图；

图8为本发明连接片的立体图；

图9为本发明防震垫的部分示意图。

附图标记说明：电池包集成系统100、箱体110、盖板111、矩形框111a、连接孔111b、密封垫112、凸条112a、折边113、安装孔114、电池模组120、单体电池121、电芯122、围框123、紧箍124、连接片130、极柱131、锁紧螺钉132、切槽132a、弹簧垫133、导电极片134、绝缘外被135、缺口135a、防震条140、支钉座141、连接部142、防震部143。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1～图2所示，一种高能量高密度电池包集成系统100，包括箱体110，封装于箱体110内的电池模组120，设置于箱体110表面将电池模组120封装的盖板111，所述电池模组120由若干单体电池121串联，每组单体电池121为若干个电芯122串联，所述若干单体电池121和若干个电芯122均设置连接片130串联；所述盖板111对应每组单体电池121设有防震条140压紧。

第一方面，设置箱体110方便电池模组120的安装及固定，在固定安装后通过盖板111将电池模组120封装在箱体110内，对电池模组120起到保护作用，保证电池模组120在使用过程中安全性高，可靠性强，稳定性好；第二方面，电池模组120通过若歌个单体电池121串联形成，连接方便，串联形成后容量大，使用寿命长，续航能力强，另外，单体电池121由多个电芯122串联组成，从而能够大大提高电池模组120的容量，使用强度高；第三方面，单体电池121与电芯122都是通过连接片130进行串联，连接效果好，通过连接片130串联，连接安装方便；第四方面，在盖板111上设置防震条140对电池模组120起到固定作用，防止电池模组120内部震动，防震效果好，稳定性好，可靠性强。

如图3～图4所示，箱体110与盖板111之间设置密封垫112；所述箱体110对应盖板111一面设置折边113，密封垫112设置于折边113，所述盖板111开设安装孔114穿过密封垫112和箱体110通过螺栓锁紧于箱体110，所述密封垫112对应盖板111一面设置凸条112a，在箱体110与盖板111之间设置了密封垫112，其作用是对箱体110内容纳安装的电池模组120起到密封保护作用，密封效果好，防止液体等物进入内部导致电池模组120损坏等情况出现，进一步起到保护效果；箱体110在对应盖板111安装一面设置有折边113，密封垫112设置在折边113上，具体是能够方便密封垫112的设置，同时也能够提高密封效果，使得密封垫112的密封空间更大，密封效果更好，对内部电池模组120的保护效果更好；设置安装孔114依次穿过盖板111、密封垫112和折边113，具体是通过螺栓穿入安装孔114实现固定安装，安装方便，固定效果好，在锁紧后使得盖板111与折边113锁紧经过密封垫112的压紧起到密封效果；密封垫112对应盖板111一面设有凸条112a，设置凸条112a的作用能够进一步提高密封垫112的密封效果，在使用中，通过盖板111与折边113通过螺栓锁紧时将凸条112a压紧实现锁紧和密封作用，密封效果好，电池模组120使用的安全性高，解决了箱体110和盖板111因刚性问题导致材料变形，进而影响密封的问题。采用的方法是：箱体110和盖板111整体钣金成型以防止变形，密封垫112采用双凸条112a密封垫112的双凸结构，以实现密封，保护效果好，安全性高。

盖板111边缘折弯形成有矩形框111a，所述矩形框111a为双折弯设置形成矩形，其对应安装孔114开设有通孔；具体是设置矩形框111a与盖板111一体成型，使得盖板111边缘强度更高，在使用中可靠性和抗变形强度更高，在锁紧过程中密封效果更好，稳定性和保护效果更进一步；所述盖板111表面开设有用于固定电池模组120连接安装的连接孔111b，所述连接孔111b由盖板111表面冲切拉伸形成翻边，所述翻边位置焊接有卡箍，具体是在电池模组120安装后需要设置一些冷却部件，通过连接孔111b来将冷却管道进行固定，在通过冲切方式之间形成的翻边，能够提高固定强度，同时还焊接了卡箍进行固定安装使用，能够保证密封效果的情况下提高固定安装的方便性，可靠性和稳定性更强。

密封垫112为弹性橡胶密封垫112，其与凸条112a为一体成型设置，所述凸条112a设有两条，其设置于密封垫112位于安装孔114两侧，采用一体成型的密封垫112，密封强度更高，在使用中安装方便，稳定可靠性高，对电池模组120保护效果好，设置两条的凸条112a可防止液体从安装孔114位置流入箱体110内，从而能够进一步起到密封保护效果，密封效果好，保护效果好。

如图5～图8所示，单体电池121外部设置围框123将若干个电芯122固定形成，所述围框123一侧设置紧箍124将单体电池121固定，设置围框123对单体电池121固定安装，安装方便，固定效果好，另外，设置紧箍124与围框123的配合能够进一步提高对单体电池121的固定效果，固定效果好，安装方便，使用的稳定性强。

电芯122设置用于连接的极柱131，该极柱131上设置锁紧螺钉132将连接片130固定串联，所述锁紧螺钉132套设有弹簧垫133将连接片130锁紧固定，设置极柱131，通过连接片130将相邻两组的电芯122上的极柱131搭接相连，实现串联作用，连接效果好，在实际使用中，将连接片130设置为弧形，可加长其行程，方便安装，同时提高串联效果和使用的安全性；设置锁紧螺钉132将连接片130锁紧在极柱131上实现固定搭接作用，安装方便，连接效果好，方便安装连接使用，串联效果好，使用的安全性高；在锁紧螺钉132对连接片130锁紧一面设置弹簧垫133，具体是通过弹簧垫133可起到防震防松效果，在实际使用中当将锁紧螺钉132固定后，经过弹簧垫133的作用能够进一步提高锁紧效果和防震作用，锁紧效果好，稳定性强；锁紧螺钉132的螺纹杆外径开设有切槽，其作用是即使在受到碰撞或其它震动因素锁紧螺钉132也能够保持锁紧不松动状态，锁紧效果好，稳定可靠性强。

锁紧螺钉132的螺纹杆外径开设有切槽132a，即使在受到碰撞或其它震动因素锁紧螺钉132也能够保持锁紧不松动状态，锁紧效果好，稳定可靠性强。

由锁紧螺钉132的螺纹杆位置设置切槽132a与弹簧垫133的结合解决了螺纹松动现象；具体是，所述的切槽132a是将螺纹杆环形螺纹切断，螺纹杆环形螺纹切断断面与极柱131上的螺纹孔或螺母环形螺纹摩檫面形成切削效应，切槽132a与螺纹孔或螺母的环形螺纹形成切削效应，使锁紧螺钉132与螺纹孔或螺母配合引起螺旋副效应被克服，锁紧螺钉132与螺纹孔或螺母配合引起螺旋副效应是螺栓螺母在震动作用下松动主要因素，锁紧螺钉132与螺纹孔或螺母配合引起螺旋副效应被克服之后，锁紧螺钉132与螺纹孔或螺母预紧力得于保持，锁紧螺钉132与螺纹孔或螺母的预紧力持久保持，从而提高电池模组120使用的可靠性；所述的波形弹簧垫133与传统螺旋弹簧垫133相比仅以三分之一的空间即可起到相同的挠度和压强力，与传统的螺旋弹簧垫133相比，传统的螺旋弹簧垫133是其材料以扭转变型方式被压缩，使得压强力与位移成正比，导致了压缩压强力非垂直与螺旋弹簧垫133轴向的两端，对于需要长时效的压强保持密封结构，此类螺旋结构弹簧难于保证。

弹簧垫133为波纹型弹簧垫133设置，其为双层结构设置，采用波纹型弹簧垫133设置，能够稳定的起到防震防松作用，整体可靠性更强，稳定性更好；能够在使用中起到双重防震防松的保护作用，同时锁紧效果更好，可靠性更强。

连接片130包括由若干导电铜箔层叠组成的导电极片134和将导电极片134包覆的绝缘外被135，所述绝缘外被135两端设有缺口135a将导电极片134外露；将若干层的导电铜箔通过叠放方式形成导电极片134，在实际使用中能够起到良好的连接效果，在连接后可起到防松防震作用，保证在串联电芯122后能够稳定传输电使用，提高使用的稳定性，可靠性强；设置绝缘外被135将导电极片134封装，具体是将导电极片134封装起到绝缘保护作用，提高使用的安全性，同时也具有可靠的稳定性和防震作用；绝缘外被135两端设置缺口135a使得导电极片134外露，其作用是方便导电极片134的连接安装使用，在安装过程中方便串联导电，使用的可靠性稳定性好。

由多层导电铜箔、聚乙烯绝缘包层、连接孔111b组成的组串联弧形连接片130，依据电流的集伏效应采用多层导电铜箔，可以满足更大过载电流，多层导电铜箔组成的组串联弧形连接片130具有一定程度的柔性，在震动环境下能吸收一定振幅动量，起到避免震动的振幅动量引起固定组串联弧形连接片130的螺栓松动，串联弧形连接片130弧形结构与常用串联连接片130采用拱形结构相比，弧形连接片130弧形结构能起到保持组串联弧形连接片130的固定螺栓对电池极柱131螺孔的预紧力，从而提高连接片130与电池极柱131接触导电可靠性。聚乙烯绝缘包层将多层导电铜箔包覆固定，能避免多层导电铜箔在带电状态下的导电铜箔层间爬电效应，从而提高锂离子电池系统的安全性；在电芯122串联时采用多层柔性的导电铜箔连接极柱131，可以很好的吸收电芯122在振动时相互间的振动通过导电极片134传递，防止更大的振动出现。从而尽可能小的减少对极片螺钉的振动，防止螺钉松动。并采用串并连弧形或水平弧形结构，可防止电芯122受热膨胀时的水平拉扯，使用的安全性可靠性强。

导电极片134外露部分开设有连接孔111b，所述导电极片134与绝缘外被135均为弧形设置，所述绝缘外被135背离缺口135a一面开设有沉孔，所述沉孔与连接孔111b为同一轴心设置；通过连接孔111b连接安装螺钉固定导电极片134串联使用，安装方便，连接效果好，使用方便；采用弧形设置的连接片130，能够防止电芯122受热膨胀时的水平拉扯，使用的安全性可靠性强；可使用带沉头或弹簧垫133的螺钉锁紧使用，在锁紧后能够进一步起到防震防松作用，使用可靠性强。

如图9所示，盖板111设有支钉座141，所述防震条140固定装设于支钉座141，所述支钉座141为t型设置，其包括固定在盖板111的固定部，与固定部一体成型并将防震条140固定的卡条，所述防震条140为橡胶防震条140，其包括主体，设置于主体一面并与支钉座141相连的连接部142，设置于主体背离连接部142一面的防震部143，所述主体与连接部142和防震部143为一体成型，所述连接部142设有与卡条相连的连接槽，所述防震部143背离连接部142开设有防震槽；将防震条140安装在盖板111与电池串联模组之间，手电池串联模组盖板111之间的高度空间约束，防震条140限制了电池串联模组的高度方向震动的振幅范围，起到抗震吸能的效果。另外，在防震条140与盖板111之间设置了支钉座141，并未支钉座141为t型设置，将防震条140固定，抗震效果。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。