一种具备温度调节功能的电池模组的制作方法

本实用新型涉及电池系统技术领域，具体涉及一种具备温度调节功能的电池模组。

背景技术：

近年来，电动汽车的应用范围越来越广泛，销量逐年增加，锂离子电池因为具有重量轻，能量密度高，循环寿命长，安全性好等优点成为的电动汽车的主要动力电池，但锂离子电池对工作环境的温度要求较高，外界环境温度过高或过低都会影响锂离子电池正常工作。

在温度过低的环境下充电时，锂离子容易在负极片上形成锂结晶，出现“析锂”现象。锂结晶沉积会刺穿隔膜造成电池内部短路，进而损坏电池。在温度过低的环境下放电时，电解液的电导率下降，内部阻抗增加，锂离子电池放电能力降低，直接表现就是电池容量下降。电池在充放电过程中会不断地产生热量，电池箱体内部是密闭的，当电池内部持续升温，活化过程中所产生的气体膨胀就会成危险，同时温度越高，锂离子电池的容量损失就越快，而这种损失是不可逆的。温度过高时，还有可能引起电池过热，燃烧，造成严重的安全隐患，因此一般的电池系统都需要引入冷却系统。

为使电池在适宜的环境中正常工作，电池系统中都加入加热系统和冷却系统对电池箱体内部温度进行管理，如一般采用的电池监控单元CMU。在环境温度过低时对电池进行加热，在环境温度过高时对电池进行冷却，将电池箱体内部的温度维持在最适宜电池工作的温度范围内。

现有技术中如：CN201310450579.7公开了一种电池模组，其采用在收容空间15内从上往下依次设置顶板12、导热片22、电池组20的形式以达到在降低成本的同时兼顾散热效率；CN201510590121.0公开了一种动力电池模组、组装方法及电动车，包括电池仓、软包电芯以及设置在电池仓上的PCB板，软包电芯的上侧设有极耳，软包电芯的正、负极耳分别向上穿出对应的极耳穿孔后形成连接部，连接部弯折后贴靠PCB板，连接部与PCB板表面的导电镍片点焊连接，从而达到锡焊工艺对软包电芯产品的损害。但其对散热升温和装配的过程中往往忽视了线束及其连接紧固部件的保护，要不就是散热对线束产生影响，要不就是散热或升温对电池模组调节不足。在上述现有技术的基础上，本实用新型提供一种具备温度调节功能的电池模组。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种电芯固定组件结构紧实合理、散热和加热快且均匀、线束布局更合理的具备温度调节功能的电池模组。

为满足上述目的，本实用新型提供以下的解决方案：

一种具备温度调节功能的电池模组，电芯固定组件包括：总正出极柱(3)、总负出极柱(4)、两个加热出极极柱、两个电芯(25)、加热片(26)、第一边框(24)、第二边框(27)、第一铝板(23)和第二铝板(28)；第一铝板(23)和第一边框(24)固定在一起，第二铝板(28)和第二边框(27)固定在一起，第一边框(24)和第二边框(27)四角能够分别相互配合卡接，第一边框(24)和第二边框(27)的容纳腔内分别固定一个电芯(25)，加热片(26)能够拆卸设置在两个电芯(25)中间，两个加热出极极柱在后盖板(20)注塑成型时预埋在后盖板(20)上，加热极耳垫块在前盖板(6)注塑成型时预埋在前盖板(6)上；所述总正出极极柱(3)和总负出极极柱(4)通过螺栓(8)固定在前盖板(6)的预埋六角螺母上；电芯固定组件设置在包盖(14)、第一包络件(1)、第二包络件(18)之间。

进一步地，包盖(14)上部和两侧冲筋，包盖两侧的筋分别和第一铝板(23)、第二铝板(28)的筋相互配合连接；加热片(26)有一个或几个，相邻加热片(26)之间能够首尾相连，呈S型连接，加热片(26)的极耳通过激光焊接在前盖板(6)和第二PCB板(19)上的加热极耳垫块上，其中首加热片和尾加热片焊接在后盖板(20)上预埋的两个加热出极极柱上；

母线预埋在第一PCB板(5)和第二PCB板(19)上，电芯(25)极耳通过激光焊接在母线上，第一PCB板(5)通过卡扣能够拆卸固定在前盖板(6)上，第二PCB板(19)通过卡扣能够拆卸固定在后盖板(20)上；

第一端盖板(2)侧面设有4个定位柱，第一包络件(1)与第一端盖板(2)配合的面上设有4个定位孔，第一端盖板(2)上的定位柱和第一包络件(1)上的定位孔相互配合；第二端盖板(17)上设有横梁，第二包络件(18)上设有相配合的定位部件；第一端盖板(2)和第一包络件(1)下方均设有定位孔，箱体底板上设有相互配合定位柱，包盖(14)分别与第一包络件(1)、第二包络件(18)电阻焊焊接；第一端部防护盖(7)和第二端部防护盖(16)上均设置有两对卡扣，第一端部防护盖(7)上的两对卡扣分别将前盖板(6)、第一端盖板(2)相连，第二端部防护盖(16)上的两对卡扣分别将后盖板(20)、第二端盖板(17)相连接。

进一步地，总正出极极柱(3)、总负出极极柱(4)分别设有总正防护盖(9)和总负防护盖(10)，两个加热出极极柱均设有加热防护盖(15)；CMU(21)通过CMU支架(22)固定在第二端盖板(17)上，CMU支架(22)和第二端盖板(17)通过卡扣和螺丝连接，包盖(14)上方设置有走线槽，第一PCB板(5)上的线束(12)通过走线槽与CMU(21)相连，第二PCB板(19)上的线束(12)直接与CMU(21)相连，CMU(21)设置在第二端盖板(17)外侧，线束(12)上方设置有线束防护盖(13)，线束防护盖(13)通过卡扣固定在包盖(14)上。

进一步地，几个电芯固定组件通过相邻的第一边框(24)凸头和第二边框(27)凹槽相互配合卡接，前盖板(6)和后盖板(20)固定在一个或几个电芯固定组件的两侧。

进一步地，每个加热片(26)两侧极耳处分别能够设置加热出极极柱。

进一步地，第一铝板和第二铝板为U形铝板。

进一步地，线束防护盖(13)上设置有几对卡扣。

进一步地，两个加热出极极柱接通电芯固定组件的正负极或接到外接电源的正负极上。

进一步地，第一铝板(23)和第一边框(24)是通过热熔方式固定在一起，第二铝板(28)和第二边框(27)是通过热熔方式固定在一起。总正出极极柱(3)、总负出极极柱(4)和两个加热出极极柱采用的是相同规格的螺母和螺栓。

本实用新型的有益效果：

1.加热片的特定设置位置能够对含电芯的电池模组加热快速且均匀。

2.线束和CMU由于其特定设置使得在加热和散热的过程中不受影响。

3.在电池模组两端由外向内依次设置包络件(第一、二包络件)、端盖板(第一、二端盖板)、盖板(前、后盖板)，电池模组由上覆盖包盖和下端箱体底板的设置，包盖和包络件的固定，都能够使装置整体能易紧实的固定。

附图说明

图1是本实用新型的具备温度调节功能的电池模组整体爆炸示意图；

图2是本实用新型的电芯固定组件(含两个电芯)示意图；

图3是本实用新型的电芯固定组件(含两个电芯)爆炸示意图；

图4是本实用新型的多个电芯固定组件(每个电芯固定组件含两个电芯)叠跺示意图；

图5是本实用新型的6个加热片示意图；

其中：第一包络件(1)、第一端盖板(2)、总正出极柱(3)、总负出极柱(4)、第一PCB板(5)、前盖板(6)、第一端部防护盖(7)、螺栓(8)、总正防护盖(9)、总负防护盖(10)、螺钉(11)、线束(12)、线束防护盖(13)、包盖(14)、加热防护盖(15)、第二端部防护盖(16)、第二端盖板(17)、第二包络件(18)、第二PCB板(19)、后盖板20、CMU(21)、CMU支架(22)、第一铝板(23)、第一边框(24)、电芯(25)、加热片(26)、第二边框(27)、第二铝板(28)。

具体实施方式

结合附图1-5，对本发明进行阐述：

电芯固定组件包括：总正出极柱(3)、总负出极柱(4)、两个加热出极极柱、两个电芯(25)、加热片(26)、第一边框(24)、第二边框(27)、第一铝板(23)和第二铝板(28)；第一铝板(23)和第一边框(24)固定在一起，第二铝板(28)和第二边框(27)固定在一起，第一边框(24)和第二边框(27)四角能够分别相互配合卡接，第一边框(24)和第二边框(27)的容纳腔内分别固定一个电芯(25)，加热片(26)能够拆卸设置在两个电芯(25)中间，两个加热出极极柱在后盖板(20)注塑成型时预埋在后盖板(20)上，加热极耳垫块在前盖板(6)注塑成型时预埋在前盖板(6)上，这样可以使加热出极和后盖板20结合的更牢固，加热极耳垫块和前盖板6结合的更牢固；所述总正出极极柱(3)和总负出极极柱(4)通过螺栓(8)固定在前盖板(6)的预埋六角螺母上；电芯固定组件设置在包盖(14)、第一包络件(1)、第二包络件(18)之间。

第一边框(24)和第一铝板(23)、第二边框(27)和第二铝板(28)通过热熔的方式固定在一起，铝板对边框起到了支撑作用，增强了边框的强度。

加热片(26)固定在两个电芯(25)的中间，一个加热片(26)可以对两侧的两个电芯(25)进行加热，提高了加热效率，节省了布置加热片(26)的空间，提高了空间利用率。所述加热片26可拆卸，既加热系统可拆卸，加热片(26)有一个或几个，当加热片有几个时，相邻所述布置在两个电芯(25)中间的加热片(26)首尾相连，呈S型连接，加热片(26)的极耳通过激光焊接在前盖板(6)和第二PCB板(19)上的加热极耳垫块上，首加热片和尾加热片极耳焊接在后盖板(20)上预埋的两个加热出极极柱上。

两个加热出极极柱，将这两个加热出极极柱接通电源，加热片(26)就可以对电芯固定组件进行加热。所述加热出极极柱的数目可以根据需求增加，如果需要对其中一个加热片(26)进行加热，在其中一个加热片(26)的两侧极耳处设置加热出极极柱，或每个加热片(26)两侧极耳处分别能够设置加热出极极柱。

加热系统的加热源可以有两个选择，两个加热出极极柱接通电芯固定组件自身的正负极(即总正出极柱和总负出极柱)对加热片进行加热或接到外接电源的正负极上对加热片进行加热。

总正出极极柱(3)、总负出极极柱(4)和两个加热出极极柱采用的是相同规格的螺母和螺栓(8)，便于更换总正出极极柱(3)、总负出极极柱(4)和加热出极极柱的位置。电芯固定组件为同侧出极，但也可以通过走线槽将总正出极极柱(3)或总负出极极柱(4)其中一极引向另一侧，实现异侧出极。这样的设计可以满足不同的出极需求。

总正出极极柱(3)和总负出极极柱(4)能够拆卸，便于更换，能够组装成不同配置的模组。所述总正出极极柱(3)和总负出极极柱(4)使用螺栓(8)固定在前盖板(6)的预埋六角螺母上，六角螺母能承受更大的扭力。

总正出极极柱(3)、总负出极极柱(4)分别有总正防护盖(9)、总负防护盖(10)保护，两个加热出极极柱均有加热防护盖(15)保护，绝缘性能好，防止模组漏电，杜绝安全隐患。

几个电芯固定组件通过叠跺组成不同规格的电池装配体，第一边框(24)和第二边框(27)四个角的对称位置设有四个相互配合的凸头和凹槽，电芯固定组件叠跺时，只需要将下一个电芯固定组件中第一边框(24)上的凸头插进上一个电芯固定组件中第二边框(27)上对应的凹槽，一层一层依次叠跺摆放，就可以构成不同的电池装配体。这种全对称的结构设计使电芯固定组件之间的配合十分牢固，保证了结构的紧凑性。

母线(Busbar)预埋在第一PCB板(5)和第二PCB板(28)上，保证PCB板结构牢固可靠。

电芯极耳通过激光焊接在母线(Busbar)上，实现电芯的串并连接。激光焊接牢固、可靠，可以保证电芯极耳之间连接紧密。

第一PCB板(5)通过卡扣固定在前盖板(6)上，第二PCB板(28)通过卡扣固定在后盖板(20)上，卡扣固定牢固可靠，定位准确。PCB板可拆卸，便于更换，电芯的不同摆放方式配以不同的PCB板可以组装成不同配置的电芯固定组件，电芯可实现不同的串并连接。PCB板上布有电压和温度探头，可以采集电芯工作过程中电压和温度的数据，采集到的数据通过线束传送到CMU。所述PCB板上设有保险，可以保护电池。

前盖板(6)、后盖板(20)上均设有和第一边框(24)、第二边框(27)相对应的卡扣，电芯固定组件叠跺后结构没有完全固定，前盖板(6)和后盖板(20)设置在电芯固定组件的两侧，即具体对一个或几个电芯固定组件起固定作用。

第一端盖板(2)和第二端盖板(17)分别通过卡扣固定在前盖板(6)和后盖板(20)上，端盖板既将裸露的电芯与外界隔绝，也保护了PCB板，同时还起到了很好的绝缘效果。

第一端盖板(2)侧面设有4个定位柱，第一包络件(1)与第一端盖板(2)配合的面上设有4个定位孔，第一端盖板(2)上的定位柱和第一包络件(1)上的定位孔相互配合，确保第一端盖板(2)和第一包络件(1)可以正确的装配在一起。

第二端盖板(17)上设有横梁，第二包络件(18)上设有相应的定位结构，可以确保第二端盖板(17)和第二包络件(18)可以正确的装配在一起。

第一端盖板(2)和第一包络件(1)下方设有定位孔，箱体底板上设有定位柱，安装时，箱体底板上的定位柱和第一端盖板(2)和第一包络件(1)下方设有的定位孔相互配合，可以保证模组定位无误，安装在合适的位置。

CMU(21)通过CMU支架(22)固定在第二端盖板上，CMU支架(22)和第二端盖板(17)通过两对卡扣和螺丝连接，便于拆卸、更换CMU(21)。两对卡扣的设计可以保证一对卡扣出现问题时，剩下的一对卡扣可也以固定CMU支架(22)。

包盖(14)上方设有走线槽。第一PCB板(5)上的线束通过走线槽与CMU(21)相连，第二PCB板(28)上的线束(12)直接与CMU(21)相连，CMU(21)放置在第二端盖板(17)外侧，便于拆卸、更换。线束(12)上方设有线束防护盖(13)，防止线束(12)裸露在外界环境中造成损坏。线束防护盖(13)通过卡扣固定在包盖(14)上，便于拆卸。线束防护盖(13)上设置有几对卡扣，如设有5对卡扣，多对卡扣的设计可以保证一对卡扣出现问题时，其他卡扣可也以保证线束防护盖(13)可以正常使用。

电芯固定组件两侧设有第一端部防护盖(7)和第二端部防护盖(16)，保护PCB板上的插针和线束插头。第一端部防护盖(7)和第二端部防护盖(16)上均设有两对卡扣，便于拆卸，第一端部防护盖(7)上的两对卡扣分别与前盖板(6)和第一端盖板(2)相配合，第二端部防护盖(16)上的两对卡扣分别与后盖板(20)和第二端盖板(17)相配合，多对卡扣的设计可以保证一对卡扣出现问题时，其他卡扣可也以保证线束防护盖可以正常使用。

电芯固定组件两侧分别有两个包络件，第一包络件(1)和第二包络件(18)，保护电芯的两侧，增强了电池模组的强度。

电芯固定组件的外层结构是包盖(14)，包盖非常有效的保护了内部电芯，包盖上部和两侧冲筋，两侧的筋分别和第一铝板、第二铝板的筋相互配合，增加了结构的强度，包盖上部和两侧均设有减重结构。

电芯固定组件四个角设有四个立柱，高度和孔距均为标准值，便于电芯固定组件之间替换。利用螺栓可以将电池模组固定在箱体底板上，螺栓采用细牙螺纹，具有一定的自锁能力，确保固定牢固可靠。立柱上留有吊装孔，可以满足自动化加工和吊装需求。

包盖(14)和第一包络件(1)、第二包络件(18)采用电阻焊焊接，包盖上设有焊接定位结构，焊接牢固可靠，可以增加电池模组的抗震性。包盖(14)上部和两侧冲筋，包盖两侧的筋分别和第一铝板(23)、第二铝板(28)的筋相互配合连接；第一铝板和第二铝板为U形铝板。

本实用新型中第一包络件(1)、第一端盖板(2)、总正出极柱(3)、总负出极柱(4)、第一PCB板(5)、前盖板(6)、第一端部防护盖(7)、螺栓(8)、总正防护盖(9)、总负防护盖(10)、螺钉(11)、线束(12)、线束防护盖(13)、包盖(14)、加热防护盖(15)、第二端部防护盖(16)、第二端盖板(17)、第二包络件(18)、第二PCB板(19)、后盖板20、CMU(21)、CMU支架(22)、第一铝板(23)、第一边框(24)、电芯(25)、加热片(26)、第二边框(27)、第二铝板(28)等部件均是由市售或私人订制而得。

本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。