电池模组的制作方法

[0001]
本发明涉及电池领域，具体涉及一种电池模组。


背景技术：

[0002]
电池模组正常工作温度在-30℃～55℃之间，如果超过该极限温度，电池模组会限功率以实现电池模组安全防护。
[0003]
电池模组已有的采温方法如下：通过电路板上设置的热敏电阻采集连接片上的温度用连接片的温度作为电池内部的温度。实际情况中，连接片上温度较高，而电池内部的温度较低，如果两者差值较大，电池模组就会提前限功率，影响了电池模组效能的发挥。
[0004]
目前行业内各整车厂都在朝轿跑车型方向开发，且传统改装电动车也要体现电动车加速快的优势和特点，所以急加速工况需求将会越来越普遍，即功率要求也会越来越高。
[0005]
发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：由于电池模组内空间尺寸限制，且考虑到制造及成本影响，连接片的宽度和厚度不能做到很大，在较低工况下，如1c放电，连接片温度与电池内部的温度接近，但如果采用更高的放电倍率，连接片的温度远超电池内部的温度。在高功率的工况下，因连接片过流面积限制，连接片的温度会急剧上升，而电池内部的温度上升则较慢，温度差值巨大，导致电池模组提前进行限功率，从而影响了模组的放电功率。故如何探测电池内部的温度是目前迫在眉睫需要解决的技术难题。


技术实现要素：

[0006]
本发明提出一种电池模组，用以优化电池模组的结构。
[0007]
本发明实施例提供了一种电池模组，包括：
[0008]
电池，包括壳体以及与所述壳体连接的盖板，所述盖板设有采温孔；
[0009]
封堵件，包括插入部，所述插入部安装于所述采温孔；所述插入部设有伸入到所述壳体内部的容置腔；以及
[0010]
采温组件，包括采温部，所述采温部安装于所述容置腔内部。
[0011]
在一些实施例中，所述采温组件还包括：
[0012]
导线，与所述采温部电连接；所述导线的一端位于所述容置腔内部，所述导线的另一端位于所述容置腔外部。
[0013]
在一些实施例中，所述插入部的外壁与所述壳体内部的电极组件接触；或者，所述插入部的外壁与所述壳体内部的电极组件邻近。
[0014]
在一些实施例中，所述采温部和所述容置腔的内壁之间设有导热密封胶。
[0015]
在一些实施例中，所述封堵件还包括：
[0016]
密封部，设于所述插入部靠近所述盖板的端部；所述密封部卡设于所述采温孔外周区域。
[0017]
在一些实施例中，所述盖板设有与所述采温孔连通的沉槽，所述密封部安装于所述沉槽中。
[0018]
在一些实施例中，所述密封部是环形的，且与所述插入部是一体的。
[0019]
在一些实施例中，电池模组还包括：
[0020]
线束板，安装于所述盖板的顶部；所述线束板设有卡扣，所述卡扣卡接于所述导线。
[0021]
在一些实施例中，电池模组还包括电路板，所述电路板设置于所述盖板的顶部，所述电路板包括连接器插座；
[0022]
所述采温组件还包括电连接于所述导线的另一端的连接器插头；所述连接器插头与所述连接器插座电连接。
[0023]
在一些实施例中，所述电池的数量为两个或者以上，且成排布置；所述采温部安装于至少其中一个所述电池。
[0024]
上述技术方案提供的电池模组，将采温组件的采温部安装于封堵件的容置腔中，封堵件的容置腔基本位于电池的壳体内部。封堵件的温度与电池内部的温度比较一致，封堵件能够及时反映电池内部温度的变化和高低。如果电池内部温度升高，则封堵件温度及时升高；如果电池内部温度降低，则封堵件温度及时降低。封堵件的温度随着电池内部的温度变化而及时变化。
[0025]
上述技术方案提供的电池模组，其温度传递路径为：电池内部温度传递至封堵件的壁体，封堵件的温度直接传递至采温组件的采温部。采温组件将采集到的温度传递至电路板等元器件，以便进行后续分析、处理判断。由上述的温度传递路径可以看出，上述技术方案提供的电池模组，在采集电池内部温度时，能够及时反映电池内部的温度变化，温度传递路径短，温度响应速度快，这也使得基于采集到的温度进行后续处理时，控制更加精准，所以能有效降低、甚至避免电池模组提前限功率情况的发生，使得电池模组的效能得以有效发挥，有效优化了电池模组的结构和性能，也使得采用该电池模组的车辆设备的性能得以优化，车辆设备的可靠性得以增加。
附图说明
[0026]
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0027]
图1为本发明实施例提供的电池模组的电池未安装封堵件的结构示意图；
[0028]
图2为本发明实施例提供的电池模组的封堵件处于未安装状态的结构示意图；
[0029]
图3为本发明实施例提供的电池模组的电池安装有封堵件的结构示意图；
[0030]
图4为本发明实施例提供的电池模组的电池成组布置的结构示意图；
[0031]
图5为本发明实施例提供的电池模组的采温组件的结构示意图；
[0032]
图6为本发明实施例提供的电池模组的封堵件的结构示意图；
[0033]
图7为本发明实施例提供的电池模组的采温组件处于安装状态的结构示意图；
[0034]
图8为图7的a局部放大示意图；
[0035]
图9为本发明实施例提供的电池模组安装有线束板的结构示意图；
[0036]
图10为图9的俯视示意图；
[0037]
图11为图10的b局部放大示意图；
[0038]
图12为本发明实施例提供的电池模组的电路板结构示意图；
[0039]
图13为本发明实施例提供的电池模组安装有电路板的结构示意图；
[0040]
图14为图13的c局部放大示意图；
[0041]
图15为图13的俯视示意图；
[0042]
图16为图15的d-d剖视示意图；
[0043]
图17为图16去除了封堵件的结构示意图。
具体实施方式
[0044]
下面结合图1～图17对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。
[0045]
参见图1至图5，本发明实施例提供一种电池模组，包括电池1、封堵件2以及采温组件3。电池1包括壳体13以及与壳体13连接的盖板12，盖板12设有采温孔121。采温孔121比如为通孔，一方面实现温度采集，另外也可以用于向电池1内部注入电解液。封堵件2包括插入部21，插入部21安装于采温孔121，且用于封堵采温孔121；插入部21设有伸入到壳体13内部的容置腔211。采温组件3包括采温部31，采温部31安装于容置腔211内部。
[0046]
下面详细介绍各部件的可选结构以及相互之间的连接关系。
[0047]
参见图2，电池1的可选结构如下：电池1包括壳体13、设置于壳体13内部的电极组件(图未示出)，设置于电极组件顶部的盖板12、设置于盖板12的电极端子14以及设置于盖板12顶部的顶贴片(图未示出)。具体地，顶贴片粘贴于盖板12的顶部。盖板12开设有防爆孔，防爆孔内安装有防爆阀15。顶贴片设置有与采温孔121连通的通孔。盖板12还开设有两个电极端子通孔，每个电极端子通孔内安装有一个电极端子14。电极端子14包括正电极端子141和负电极端子142。
[0048]
壳体13的一端封闭，一端敞口。盖板12设置于壳体13的敞口处。电极组件经由敞口安装到壳体13内部。电极组件的最大侧面与壳体13的最大侧面相互面对，壳体13的最大侧面作为电池1的最大侧面。
[0049]
顶贴片的材质比如为绝缘材质。顶贴片为片状的，其尺寸与盖板12的顶面尺寸匹配。比如顶贴片的结构和尺寸刚好完全覆盖盖板12的顶面；或者，顶贴片的尺寸稍大于盖板12的顶面尺寸，以使得顶贴片具有足够的尺寸形成弯折边，以包覆住盖板12。
[0050]
顶贴片一方面起到绝缘的作用，防止盖板12与外部线路出现短接现象。另一方面，顶贴片也起到保护盖板12的作用，防止盖板12被刮损。
[0051]
根据电极组件制造方式的不同，电池1分为叠片式电池、卷绕式电池。其中，叠片式电池是将正极极片、负极极片、隔膜裁成规定尺寸的大小，然后将正极极片、隔膜、负极极片层叠而成。卷绕式电池是将正极极片、负极极片、隔膜卷绕成形。
[0052]
上述技术方案，将插入部21伸入到壳体13的内部，插入部21所在的位置与电池1内部的电极组件所在的位置非常近，甚至有可能接触电极组件，所以，插入部21能够准确反映电池1的内部的温度。采温过程如下：电池1内部温度传递至插入部21，插入部21将温度传递至采温部31，以实现采温。插入部21比如选择导热性能良好的金属或者非金属材质，具体比如铝合金等。
[0053]
参见图4，电池模组包括多个成排设置的电池1，所有电池1的电极端子14所在一端的顶部装配有后文的线束板4。而后在线束板4上装配电连接件，以实现多个电池1的电连接以及电池模组与车上其他用电部件的电连接。
[0054]
参见图2至图6，下面介绍封堵件2的具体实现方式。
[0055]
封堵件2用于封堵采温孔121，以实现电池1的壳体13的内部空腔与外界的密封。承上述，该采温孔121同样可以用作注液孔，以经由该采温孔121向壳体13的内部注入电解液，故采温孔121与壳体13内部空腔是连通的。封堵件2的插入部21伸入到壳体13内部空腔中，插入部21采用导热良好的金属或者非金属材质，以准确体现电池1内部的温度。
[0056]
封堵件2的结构参见图6所示。封堵件2包括插入部21，插入部21大致为长条状的。长条状的横截面形状比如为圆形的、矩形的、椭圆形的等形状。如图16和图17所示，插入部21的外壁与采温孔121的内壁可以具有一定的间隙。该间隙使得插入部21能够很方便地安装。插入部21伸入到壳体13内部的长度不需要太长，插入部21不接触到壳体13内部的电极组件。当然，如果需要，插入部21亦可以接触电极组件。在一些实施例中，插入部21的插入深度以使得采温组件3的采温部31能够位于壳体13内部为宜，如图16所示。该插入深度一方面使得采温组件3能够准确采集壳体13内部的温度，另一方面也使得插入部31不会影响壳体13内部的电极组件的正常工作，保证了电池1的工作性能。
[0057]
参见图1至图16，下面介绍采温组件3的结构和安装。
[0058]
图1示意了采温组件3的安装位置，即采温孔121所在的位置。图2是封堵件2未安装到采温孔121中的示意，该封堵件2用于安装采温组件3的采温部31。图3则示意了封堵件2安装到采温孔121中之后的结构示意图。图4示意了多个电池1都安装好之后、共同组成电池模组的结构示意图，每个电池1都可以安装封堵件2，也可以只给其中的某一些电池1安装封堵件2。图5示意了采温组件3的可选结构示意图。后文将详细介绍采温组件3的各部分结构以及安装位置关系。图6是上文所介绍的封堵件2的立体结构示意图。图7使用了采温组件3安装到封堵件2中之后的电池模组立体结构示意图。
[0059]
如图6和图16所示，封堵件2的插入部21具有容置腔211，容置腔211用于放置采温组件3的采温部31。由于容置腔211大部分或者全部位于壳体13内部，采温部31的位置也基本位于壳体13的内部，只是采温部31被容置腔211的壁体隔离，并不与壳体13的内部的电极组件接触。
[0060]
参见图5，采温部31包括热敏电阻。采温部31可以是贴片式ntc(negative temperature coefficient，负温度系数)温度传感器，或水滴头式ntc温度传感器。如果采用贴片式ntc温度传感器，容置腔211的尺寸需要足够大，以满足贴片式ntc温度传感器的安装。如果采用水滴头式ntc温度传感器，水滴头式ntc温度传感器的水滴头尺寸比较小，容置腔211的尺寸也稍微小一些。在本文各实施例附图中，以采用水滴头式ntc温度传感器为例。
[0061]
参见图5至图11、图16和图17，采温组件3还包括导线32，导线32与采温部31电连接，导线32的一端位于容置腔211内部，导线32的另一端位于容置腔211外部。导线32的另一端用于与后文所示的连接器插头33电连接，以将采温部31采集到的温度传递至连接器插头33，后续再传递至电路板5。导线32的长短与采温部31的设置位置、以及导线32与电路板5电连接的位置相关。具体地，导线32与电路板5比如采用下述方式电连接：导线32远离采温部31的端部电连接有连接器插头33，电路板5的主体焊接有连接器插座51。连接器插头33和连接器插座51插接，以实现导线32与电路板5电连接。
[0062]
连接器插头33和连接器插座51都可以采用已有产品，连接器插头33和连接器插座51的连接示意图请参见图11至图14。采用上述连接方式，简便地实现了采温部31与电路板5
的电连接，且电连接可靠、安装简便高效、更换方便。
[0063]
如图6和图16所示，插入部21的容置腔211是敞口的。采温组件3的采温部31放置于容置腔211内部。采温部31与容置腔211的内壁之间具有缝隙。该缝隙内可以注入导热密封胶。
[0064]
导热密封胶实现了采温部31在容置腔211内的定位。安装时，先将采温部31等部件安装到位，然后在容置腔211内点胶，以使得采温部31与容置腔211的内壁固定。胶粘可以增加采温部31与容置腔211的内壁固定连接的可靠性，并且实现了采温部31的防水性能，防止水滴损坏采温部31。另外，由于采温部31位于容置腔211内部，容置腔211的内壁限制了胶的流动区域，防止溢胶现象发生。并且，容置腔211对采温部31起到安装和防护作用，防止外力导致采温部31损坏，保障了采温部31的温度采集功能。
[0065]
导热密封胶一方面实现温度从插入部21的壁体到采温部31的传递，导热密封胶另一方面也实现采温部31在容置腔211内位置的固定，防止采温部31因受到外力、碰撞等情况出现移位甚至脱离容置腔211，降低甚至避免采温部31无法采温、无法准确采温的现象发生，使得采温部31在充放电过程中的膨胀变形及冲击振动时也能够正常工作。
[0066]
采温部31与导线32的一端电连接，导线32的另一端伸出到容置腔211外侧，并且导线32的另一端与上文介绍的电路板5的连接器插座51插接以实现电连接。
[0067]
参见图6和图16，在一些实施例中，容置腔211的外壁与电极组件接触或者邻近。由于容置腔211的外壁距离电极组件非常近甚至接触，容置腔211的外壁，也即插入部31的壁体能够感知电极组件的温度，并且与电极组件的温度基本保持一致。壳体13内部的温度会传递至容置腔211的壁体，而后经由容置腔211的壁体传递至位于容置腔211内部的采温部31，采温部31再将采集到的温度信号传递至采温组件3的导线32，最后经由导线32传递至外部的电路板5，以实现电池1内部温度的采集。
[0068]
在一些实施例中，封堵件2比如采用金属导热材质，那么容置腔211的壁体的材质也是导热的，故壳体13内部的温度能够传递至采温部31，以实现温度采集。
[0069]
参见图6、图15至图17，下面介绍封堵件2如何安装于电池1的盖板12。图15示意了采温组件3安装到位后电池模组的立体结构示意图，图16清楚示意了采温组件3所在位置的电池1的局部剖视示意图，图17则清楚示意了去除封堵件2之后采温组件3所在位置的电池1的局部剖视示意图。
[0070]
封堵件2与盖板12固定连接，比如封堵件2与盖板12焊接固定。电池1组装完成后，封堵件2的位置也确定了，并且封堵件2与电池1的盖板12采用固定连接，该连接稳固可靠，在电池模组工作过程中，即便工况较为恶劣，封堵件2也能够稳固安装于盖板12，不易脱落和错位。另一方面，封堵件2作为采温组件3的采温部31的安装结构，封堵件2的位置固定，那么采温部31的安装位置也就是固定的。
[0071]
参见图16和图17，在一些实施例中，封堵件2还包括密封部22，密封部22设于插入部21靠近盖板12的端部；密封部22卡设于采温孔121外周区域；并且密封部22与盖板12焊接固定。采温孔121的外周区域是指采温孔121的开口边缘区域，该区域用于实现密封部22与采温孔121的连接和配合，以实现封堵件2与采温孔121的密封。密封部22作为封堵件2与盖板12的连接部件，为了保证较好的连接效果和密封效果，可选地，密封部22具有与盖板12贴合的表面，该表面的形状与盖板12对应位置的形状匹配，比如，密封部22与盖板12形成面面
配合，以使得密封部22与盖板12具有较大的接触面积。
[0072]
密封部22采用能够导热的材质。采温组件3采集到的温度来自于两条路径，一条为上文的，经由容置腔211的壁体传递至采温部31的温度；另一路为经由电池1的盖板12传递至密封部22，而后再传递至插入部21，然后传递至采温部31。上述技术方案，具有两种传热路径，采温组件3采集到的温度能够更加准确地反应电池1内部温度，并且部件数量少、尺寸小，传递路径短，响应速度快。
[0073]
继续参见图16和图17，在一些实施例中，盖板12设有沉槽122，密封部22安装于沉槽122中。密封部22远离沉槽122的表面与盖板12远离电极组件的表面平齐，或者密封部22远离沉槽122的表面低于盖板12远离电极组件的表面，以免密封部22影响盖板12上方其他部件的安装。
[0074]
设置沉槽122使得封堵件2安装到位后，封堵件2安装到采温孔121之后，封堵件2的上表面不会突出于盖板12的顶面，这样就避免了因为安装有封堵件2而影响线束板4等其他部件的安装。
[0075]
参见图6，在一些实施例中，密封部22是环形的，且与插入部21是一体的。密封部22采用上述的环形结构，整个密封部22都与沉槽122的底面接触，整个密封部22都可以接收来自于沉槽122底面的温度，密封部22的采温区域大，密封部22采集到的温度后续也会通过导热密封胶传递至采温部31，使得采温部31的采温更加准确，更加能够准确、及时地反应电池1的壳体13内部的温度。
[0076]
参见图9至图11、图16，在一些实施例中，电池模组还包括线束板4，线束板4安装于盖板12远离电极组件的一侧，即线束板4安装于盖板12的顶部。线束板4设有卡扣41，卡扣41卡住采温部31和连接器插头33之间的导线32。卡扣41使得导线32的中段位置比较固定，一方面防止导线32随意晃动造成采温部31、连接器插头33脱落；另一方面也避免导线32往上翘起从而干扰或者影响其他部件的安装；再一方面，卡扣41使得采温组件3的安装更加稳固，采温组件3的稳定性和长期可靠性得以提升，各类冲击或振动工况下可增加采温组件3与封堵件2连接的可靠性。需要说明的是，导线32从线束板4的下方伸入到线束板4上方的电路板5所在的位置，不仅可以缩短导线32的长度，还可以使得导线32的安装更加方便、电池模组的结构更加紧凑。线束板4可以设置避让孔以允许导线32穿过。
[0077]
参见图9和图10，在一些实施例中，电池模组还包括电路板5。电路板5比如采用柔性电路板(flexible printed circuit board，简称fpc)，或者采用印刷电路板(printed circuit board，简称pcb)。pcb板刚度较高，硬度较大；fpc板挠性较高，硬度较小。电路板5比如为长条状，电路板5位于线束板4的中间区域。
[0078]
在一些实施例中，电路板5包括连接器插座51。采温组件3包括连接器插头33。连接器插头33与导线32远离采温部31的一端电连接。连接器插座51电连接于电路板5。并且，连接器插座51与连接器插头33电连接。
[0079]
电路板5通过连接器插座51和连接器插头33采集上述的采温部31采集到的温度。
[0080]
参见图7，电池1的数量为两个或者以上，且成排布置；采温组件3与一排电连接的电池1中的至少一个连接。
[0081]
参见图13至图15，下面介绍上文所述的采温组件3的安装过程。
[0082]
在电池模组装配至半成品后，将采温部31安装于容置腔211。然后再在容置腔211
的内壁点导热密封胶，使得采温部31稳固安装在容置腔211的内部。
[0083]
然后安装线束板4，将线束板4安装在电池1的盖板12顶部。线束板4在安装时，要注意采温组件3的导线32的位置，导线32的另一端，即导线32与连接器插头33连接的一端，需要位于线束板4的外侧，以使得连接器插头33后续能够方便地与连接器插座51电连接。
[0084]
最后再将电路板5安装到线束板4上、将与采温部31连接的连接器插头33与电路板5上的连接器插座51插接，以使得采温部31与电路板5电连接，进而使得采温部31采集的电池1内部的温度信号能够传递到电路板5上。
[0085]
上述技术方案提供的电池模组，壳体13内部的温度经过较短的传递路径传递至采温组件3的采温部31，温度传递响应快，温度损失小，测量准确。并且，封堵件2的插入部21伸入到壳体13内部，插入部21能够准确感知电池1的壳体13内部的温度，插入部21的壁体温度与电池1内部的温度基本一致，采温部31采集到的温度基本准确反映了电池1内部的温度。另外，上述的温度传递路径短，电池1的内部温度变化也能够及时反应到插入部21的温度变化，进而使得采温部31采集到的温度也及时变化，为后续电路板5的处理提供了准确的温度数据，使得控制更加精准，有效降低甚至防止电池模组提前限制放电功率情况的发生。
[0086]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
[0087]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。