一种软包模组的制作方法

1.本实用新型涉及软包电池技术领域，具体涉及了一种软包模组。


背景技术：

2.随着新能源电动汽车退补的幅度越来越大，市场对电动汽车的成本越来越敏感。而动力电池在电动汽车的总成本中占有较高的比例，这使得高性价比的电池系统才具有市场竞争力，其中动力电池的高安全性、低成本性、和易返修性占主要因素。
3.电池系统和电池模组的成本从bom(bill of materials，物料清单)成本和制造成本考虑。降低bom成本需要采用新型材料及少零件化，降低制造成本则需要减少模组或系统的安装工序。
4.为此，现有技术中市场针对方型电芯、圆柱电芯提出了ctp(cell to pack,无模组技术)的设计理念，即从电芯直接到系统电池包的成组方式。单体电芯通过结构胶或其他方式直接与电池箱体进行固定。这种方式虽然可以提高系统的能量密度和体积密度，且减少电池系统的零件数量，但由于其固定方式主要方式是通过结构胶粘接，而胶粘方式不利于后期电芯的拆卸和售后维修。因此ctp模式对于电池系统对电芯的一致性提出了较高的要求，并且ctp模式对电池箱体尺寸、电芯尺寸、电池性能都有要求，适应性不高。


技术实现要素：

5.以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。
6.综上所述，为了解决现有技术中存在的上述问题，本领域亟需一种软包模组，不仅能够降低物料和制造成本，而且可以根据车辆的空间适应性地匹配合适规格的电池模组，提升了软包电芯在成组系统时的适配性，同时也进一步提高了软包电芯在成组系统时的能量、体积密度。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型一方面提供了一种软包模组包括：设置于该软包模组外围的第一模块，和设置于该第一模块的内侧的至少一个第二模块，其中，该第一模块包括若干排并联设置的软包电芯单元和夹在该软包电芯单元外侧的两层第一导热板，该第二模块包括若干排并联设置的软包电芯单元和一层设置于该软包电芯单元外侧的第二导热板，该软包电芯单元包括多个串联连接的软包电芯单体，该软包电芯单体之间沿长度方向首尾正负相连，以使该软包电芯单元形成刀片形状。本实用新型提供的上述软包模组不仅能够降低物料和制造成本，而且可以根据车辆的空间适应性地匹配合适规格的电池模组，提升了软包电芯在成组系统时的适配性，同时也进一步提高了软包电芯在成组系统时的能量、体积密度。
8.可选地，在一些实施例中，该两层第一导热板的上下两侧分别向内弯折第一弯折
尺寸，该第一弯折尺寸小于对应排数的该软包电芯单元的厚度。
9.可选地，在一些实施例中，该第二导热板的上下端两侧分别向内弯折第二弯折尺寸，该第二弯折尺寸大于对应排数的该软包电芯单元的厚度。
10.可选地，在一些实施例中，该软包模组还包括电压采集片，该电压采集片设置于该软包电芯单体之间的首尾正负相连处。
11.进一步地，后一该软包电芯单体的负极叠层焊接于前一该软包电芯单体的正极的下层，该电压采集片叠层焊接于后一该软包电芯单体的负极的下层。
12.可选地，在一些实施例中，该软包电芯单元内的并联设置的两排软包电芯单元之间通过气凝胶片固定。
13.可选地，在一些实施例中，该软包模组还包括z向压条，设置于该软包模组的上方。
14.可选地，在一些实施例中，该软包模组还包括电压采集支架，安装于该软包模组中的串联设置的多排软包电芯单体之间的凹槽中。
15.可选地，在一些实施例中，该软包模组还包括塑料侧板，安装于该软包电芯单元的前后两面。
16.可选地，在一些实施例中，该第一模块和该至少一个第二模块之间粘贴连接。
附图说明
17.在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本实用新型的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
18.图1示出了根据本实用新型提供的一些实施例中的软包模组的外形结构示意图；
19.图2示出了图1所示的一些实施例中的软包模组的爆炸图；
20.图3示出了根据本实用新型提供的一些实施例中两个软包模组的成组方式的示意图；
21.图4a示出了根据本实用新型提供的一些实施例中的软包电芯单元的示意图；
22.图4b示出了图4a所示的一些实施例中的软包电芯单元的爆炸图；
23.图4c示出了图4a所示的一些实施例中的软包电芯单元的串联位置的局部放大图；
24.图5示出了根据本实用新型提供的一些实施例中的第一模块的结构示意图；以及
25.图6示出了根据本实用新型提供的一些实施例中的第二模块的结构示意图。
26.附图标记：
27.100、200
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
软包模组；
28.101
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
z向压条；
29.102
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
支撑fpc塑料支架；
30.103
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
fpc；
31.104
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一侧板；
32.105
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
汇流排支撑支架；
33.106
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
汇流排；
34.107
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
fpc保护盖；
35.108
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
fpc接插件支架；
36.109
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一模块；
37.1091、1092
ꢀꢀꢀꢀ
第一导热板；
38.1093、1102
ꢀꢀꢀꢀ
气凝胶片；
39.110
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二模块；
40.1101
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二导热板；
41.111
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
导热结构胶；
42.112
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二侧板；
43.113
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电压采集支架；
44.120、220
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
固定点；
45.400
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
软包电芯单元；
46.410、420
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
软包电芯单体；
47.4101
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
软包电芯单体的正极；
48.4201
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
软包电芯单体的负极；
49.430
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电压采集片；
50.d1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一弯折尺寸；
51.d2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二弯折尺寸。
具体实施方式
52.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
53.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
54.另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本实用新型的限制。
55.能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本实用新型一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。
56.如上所述，为了降低电池系统和电池模组的成本从bom(bill of materials，物料
清单)成本和制造成本，需要采用新型材料及少零件化，和减少模组或系统的安装工序。现有技术中市场针对方型电芯、圆柱电芯提出了ctp(cell to pack,无模组技术)的设计理念，即从电芯直接到系统电池包的成组方式。单体电芯通过结构胶或其他方式直接与电池箱体进行固定。这种方式虽然可以提高系统的能量密度和体积密度，且减少电池系统的零件数量，但由于其固定方式主要方式是通过结构胶粘接，而胶粘方式不利于后期电芯的拆卸和售后维修。因此ctp模式对于电池系统对电芯的一致性提出了较高的要求，并且ctp模式对电池箱体尺寸、电芯尺寸、电池性能都有要求，适应性不高。
57.综上所述，为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种软包模组，不仅能够降低物料和制造成本，而且可以根据车辆的空间适应性地匹配合适规格的电池模组，提升了软包电芯在成组系统时的适配性，同时也进一步提高了软包电芯在成组系统时的能量、体积密度。
58.请结合参看图1和图2，图1示出了根据本实用新型提供的一些实施例中的软包模组的外形结构示意图，图2示出了图1所示的一些实施例中的软包模组的爆炸图。
59.在一些非限制性的实施例中，本实用新型提供的软包模组的外形结构可以如图1所示。请参看图2，软包模组100的外部从上到下主要包括z向压条101、第一侧板104、第二侧板112、第一模块109、第二模块110、电压采集支架113、fpc保护盖107、fpc 103、以及fpc接插件支架108，其中第一模块一109和第二模块110由多个软包电芯先进行串联后进行并联连接形成的。
60.具体来说，软包模组100的四周由端侧塑料板进行结构固定，包括前后面的塑料侧板，第一侧板104和第二侧板112，以及左右两侧的塑料支架，fpc接插件支架108。
61.软包模组100上方设有z向压条101对模组进行z方向的限位。在本实施例中，根据软包模组100的整体长度，以及压条结构的稳固度，可以设置3条y型的z向压条101于软包模组100的上方以进行z向限位。
62.在z向压条101下方的柔性电路板(flexible printed circuit，fpc)103用于采集软包模组100的电压温度，设置于支撑fpc塑料支架102上。该支撑fpc塑料支架102一方面可以用于固定fpc 103的左右端，另一方面还可以对fpc 103进行高度方向上的限位，防止z向压条101在限位时损坏其下方的fpc 103。
63.请参看图3，图3示出了根据本实用新型提供的一些实施例中两个软包模组的成组方式的示意图。如今图3所示，软包模组100的外侧可以包括9个固定点120，通过这些固定点120将软包模组100固定在系统的箱体上。9个固定点120可以设置于y型的z向压条与软包模组100的前后面接触的位置，并且一面设置5个，另一面设置4个。
64.在多个软包模组在成组系统时，相邻两个软包模组，例如软包模组100和软包模组200的相邻的两面之间的固定点120、220互相错位。通过上述软包模组100、200在并排成组时，固定点120、220错位可以减少模组与模组之间的间隙，提高系统的成组效率。
65.继续回到图2，软包模组100的两端引出模组的正负极及fpc 103。
66.如图2所示，软包模组100的外围设有第一模块109，和该第一模块109的内侧设置有至少一个第二模块110，并且第一模块109和第二模块110内分别包括若干排并联设置的软包电芯单元400。
67.第一模块109和第二模块110各自分配的并联的软包电芯单元400的数量取决于主
机厂需要的能量。主机厂需要的能量由软包模组的电压和其容量确定，即主机厂需要的能量＝电压*容量。而软包模组的容量由其内部的软包电芯单元400并联的排数和点心单体的容量确定，即模组容量＝并数*电芯单体的容量。通常主机厂的电压是不能变的，因而一般可以通过增加容量来提高系统的整体能量。可选地，一个电池模块内包括2排或3排并联设置的软体电芯单元。
68.在图2所示的实施例中，软包模组100包括1个第一模块109和8个第二模块110。每个模块(第一模块109和第二模块110)内部都包括2排并联设置的软包电芯单元400，且每排软包电芯单元400内包括串联设置的3颗软包电芯单体，一共包括27颗软体电芯单体。
69.本领域的技术人员可以理解，上述第一模块109和第二模块110都包括2并27串刀片的软包电芯的方案，只是本实用新型提供的一种非限制性的实施方式，旨在清楚地展示本实用新型的主要构思，并提供一种便于公众实施的具体方案，而非用于限制本实用新型的保护范围。第一模块109和第二模块110可以根据主机厂的需求能量各自分配相同或不同排数和串联个数的软包电芯。
70.继续回到图2所示的实施例，各个模块之间可以通过导热结构胶111进行粘接固定。第一侧板104和第二侧板112也可以通过导热结构胶111分别固定在位于软包模组100外围的第一模块109的外侧和位于软包模组100另一面外围的第二模块110的外侧。
71.导热结构胶111凝固后，在软包模组100的左右两端安装汇流排支撑支架105，并且通过6个m5x10螺栓进行固定。汇流排支撑支架105将各汇流排106进行焊接达到系统的串并联后，再安装支撑fpc接插件塑料支架102，最后安装fpc保护盖107，保证软包模组100的两端的密封性。
72.具体来说，将4个电压采集支架113将分别安装在软包模组100的顶部和底部两侧，通过m5x10螺栓进行固定。支撑fpc塑料支架102也通过导热结构胶111固定在软包模组100的上端面，再将带背胶的fpc 103粘接在该支撑fpc塑料支架102上。fpc接插件支架108通过m4x8螺栓固定在汇流排支撑支架105上。fpc保护盖107同样通过m4x8螺栓固定在fpc接插件支架108上。
73.接下来请参看图4a～4b，图4a示出了根据本实用新型提供的一些实施例中的软包电芯单元的示意图，图4b示出了图4a所示的一些实施例中的软包电芯单元的爆炸图，图4c示出了图4a所示的一些实施例中的软包电芯单元的串联位置的局部放大图。
74.如图4a、图4b所示，第一模块109或第二模块110内的并联设置的软包电芯单元400采用长度方向排列，排列3颗软包电芯单体410、420，使得软包电芯单元400整体形成刀片形状。前后软包电芯单体410、420的正负极首尾采用激光焊接方式进行串联汇流。电压采集片430同样采用激光焊接方式与焊接好的电芯模块进行焊接。
75.具体来说，请看图4c，在软包电芯单元400的串联位置i区域，电压采集片430设置于软包电芯单体410、420之间的首尾正负相连处。后一软包电芯单体420的负极4201叠层焊接于前一软包电芯单体410的正极4101的下层。电压采集片430叠层焊接于后一软包电芯单体420的负极4201的下层。即电压采集片430最下层，后一软包电芯单体420的负极4201在中间，前一软包电芯单体410的正极4101在最上层，激光从上往下焊接，焊接面为正极面。
76.上述软包电芯单体410、420采用头尾焊接方式，可以有效减少串并联汇流排。而且，将软包电芯单元400的正负极引出并焊接的方式，可用于均衡并联的软包电芯单元400
之间的压差。电压采集片430焊接后，当单串多并的分支中如果出现有一颗电芯相比其他电芯出现衰减过快，可以通过该电压采集片430过电流来让好的电芯对坏的电芯进行缓慢充电。电压采集片430可以设计过流电流小于5a。
77.进一步地，电压采集片430可以采用0.5mm的铜片。本实施例中选用铜片作为电压采集片430的目的在于，在焊接电压采集片430时，铜片可以用于支撑及阻隔作用，防止焊接时因为高温损坏周围的塑料件，而支撑该铜片的塑料件又可以起到绝缘作用。铜和镍可以进行激光焊接，焊接后也可以提高焊接处的过流能力。
78.优选地，请参看图4b中的局部放大区域ii，可以在电压采集片430的上端进行缺口处理，便于在后面与fpc 103焊接时方便折弯。
79.接下来请参看图5，图5示出了根据本实用新型提供的一些实施例中的第一模块的结构示意图。
80.如图5所示，第一模块109中主要包括若干排并联设置的软包电芯单元400和夹在该软包电芯单元400外侧的两层第一导热板1091、1092。第一导热板1091、1092可以采用0.8mm厚的6系合金铝。对该两层第一导热板1091、1092的上下两侧分别向内钣金弯折第一弯折尺寸d1。第一弯折尺寸d1可以小于第一模块109内的对应排数的软包电芯单元400的厚度。
81.在本实施例中，第一导热板1091、1092上下两侧的第一弯折尺寸d1小于单个软包电芯单元400的电芯厚度。具体来说，以第一导热板1091为基准，在其内侧打上导热结构胶111，将焊接好的软包电芯单元400通过工装粘接在第一导热板1091上，之后再通过导热结构胶111将3块气凝胶片1093分别粘接在该软包电芯单元400的另一侧，然后再将焊接好后的另一个软包电芯单元400粘接该气凝胶片1093的另一侧。即前一软包电芯单元400和气凝胶片1093以及后一软包电芯单元400三者形成三明治结构。最后再将第二块第一导热板1091通过导热结构胶111与软包电芯单元400的一侧进行粘接固定。
82.由于气凝胶片1093具有极强的隔热特性，该三明治结构的中间采用气凝胶片1093进行热防护设计。而且，气凝胶片1093的粘性强度没有结构胶那么大，因而当软包电芯单元400内出现某一问题软包电芯单体410、420时，可以顺利将其拆下更换。
83.请参看图6，图6示出了根据本实用新型提供的一些实施例中的第二模块的结构示意图。
84.如图6所示，第二模块110中主要包括若干排并联设置的软包电芯单元400和一层设置于该软包电芯单元400外侧的第二导热板1101。第二导热板1101也可以采用0.8mm厚的6系合金铝。对该第二导热板1101的上下两侧分别向内钣金弯折第二弯折尺寸d2。第二弯折尺寸d2可以大于第二模块110内的对应排数的软包电芯单元400的厚度。
85.在本实施例中，第二导热板1101上下两侧的第二弯折尺寸d2大于第二波快110内部的两个软包电芯单元400的电芯厚度之和。具体来说，以该第二导热板1101为基准，在其内侧打上导热结构胶111，将焊接好的包电芯单元400通过工装粘接在第二导热板1101上，之后再通过导热结构胶111将3块气凝胶片1102分别粘接在该软包电芯单元400的另一侧，然后再将焊接好后的另一个软包电芯单元400粘接该气凝胶片1102的另一侧。即前一软包电芯单元400和气凝胶片1102以及后一软包电芯单元400三者形成三明治结构。最后将导热结构胶111打在另一嘴最外侧软包电芯单元400上以备下一道工序安装。
86.从上述图5和图6的实施例中可以看出，第一模块109和第二模块110的外侧都至少设置了一块导热板1901、1101，并该导热板1901、1101的上下两侧向内弯折的结构，不仅可以用于增强第一、第二模块109、110侧边的结构强度，而且可以引出软包电芯单元400表面的热量，方便进行软包模组100的加热或散热，即此软包模组100在不同的散热功率时可以进行顶、低双面冷却设计。
87.但由于第一模块109位于软包模组100外围，在日常的使用过程中该第一模块109更容易受到碰撞，而影响其内部的软包电芯单元400受损。而且由于第一模块109的结构位置为软包模组100的最外围，当软包模组100循环一段时间后，软包电芯单元400内的电芯单体产生的膨胀力相较于位于软包模组100内侧中部的电芯单体要更大，故第一模块109需要有两块夹在所有软包电芯单元400外侧的折弯钣金件第一导热板1091，来实现对其中间的软包电芯单元400的固定。
88.相比之下，由于其余的至少一个第二模块110都位于软包模组100的内侧中部，虽然软包模组100的与第一模块109相对的一侧的外围也为第二模块110，但是由于第二模块110内的第二导热板1101的弯折边的第二弯折尺寸d2比第一模块109内的第一导热板1901的弯折边的第一弯折尺寸d1大一倍，通过结构仿真即可满足要求第二模块110的侧边的结构强度需求。
89.请继续回到图2，在该软包模组100的外边框限位固定结构中，第一侧板104与第二侧板112通过导热结构胶111与软包电芯单元400进行粘接固定。两侧端板的汇流排支撑支架105可以通过m5螺栓与第一侧板104和第二侧板112进行固定。
90.再将电压采集支架113与第一侧板104和第二侧板112通过m5螺栓进行固定，以对该软包模组100进行x方向上的限位。软包模组100上还可以包括4个电压采集支架113，分别安装在该软包模组100的顶部与底部。具体来说，安装于该软包模组100中的串联设置的多排软包电芯单体之间的凹槽中，以对该软包模组100进行y方向上的限位作用。再结合最后一到安装工序，安装y型的z向压条101以该软包模组100进行z方向上的限位。
91.综上所述，本实用新型提供了一种刀片的软包模组，不仅能够降低物料和制造成本，而且由于整体为粘接工艺，那么电芯的厚度方向和长度方向可以根据实际的需求进行相应的拓展设计，大大提高了软包在成组系统时的适配性，对于模组的bom成本将低，有效的提高了对市场的适应性，同时也进一步提高了软包电芯在成组系统时的能量、体积密度。
92.提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。