一種搭接式動力電池模組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電動汽車電池系統(tǒng)的動力電池模組。
【背景技術(shù)】
[0002]專利[專利號:CN201320842847.5，實(shí)用新型名稱:一種動力電池模塊結(jié)構(gòu)]中所公布的動力電池模塊中所使用的框架結(jié)構(gòu)是目前所采用的典型積木式動力電池模塊的組合結(jié)構(gòu)，據(jù)此所設(shè)計的動力電池模塊具有體積小、質(zhì)量輕、串并聯(lián)結(jié)構(gòu)可任意組合等優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)尺寸直接決定著動力電池模塊的體積。由于動力電池模塊的框架結(jié)構(gòu)兼具如固定單體動力電池、實(shí)現(xiàn)風(fēng)冷或液冷結(jié)構(gòu)、預(yù)留固定電極連接片的螺孔等多項(xiàng)功能，故該框架結(jié)構(gòu)一般為多孔、鏤空的邊框結(jié)構(gòu)。為進(jìn)一步提升電池模塊，乃至電池系統(tǒng)的輕量化指標(biāo)，其中一個常規(guī)途徑就是不斷縮減電池模塊框架結(jié)構(gòu)的邊界尺寸。但是，框架結(jié)構(gòu)的大小受限于單體動力電池，其結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化空間必然有一定極限。換言之，當(dāng)單體動力電池的規(guī)格與制造框架的材料被選定后，基本上可以根據(jù)一般設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，確定所設(shè)計的動力電池模塊的最小體積。因此，對于設(shè)計較成熟的動力電池模塊而言，進(jìn)一步優(yōu)化其體積的設(shè)計空間是十分有限的，應(yīng)開拓多種思路進(jìn)行動力電池模塊的輕量化設(shè)計。
[0003]在電池系統(tǒng)中，通常以單個動力電池模塊為單位，通過陣列的方式將模塊排布在箱體內(nèi)，動力電池模塊彼此之間在固定結(jié)構(gòu)上并無關(guān)聯(lián)，每個模塊使用各自的固定螺栓(通常設(shè)置在其4個邊角上)安裝在箱體內(nèi)。當(dāng)電池系統(tǒng)邊界設(shè)計條件要求較為苛刻時，以上做法不利于充分利用有限的設(shè)計空間。對于動力電池模塊間不需預(yù)留空隙的情況(如在采用液冷結(jié)構(gòu)的電池系統(tǒng)中，有時為壓縮系統(tǒng)體積，并非在所有動力電池模塊間的交界面處均留有空隙），可以在模塊間的交界面處設(shè)計出嵌套搭接結(jié)構(gòu)，使相鄰的兩個動力電池模塊組合為模組，并使用共用的螺栓固定，可縮減其結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸。當(dāng)所需排布的動力電池模塊的行列數(shù)較多時，可縮減的結(jié)構(gòu)尺寸將是十分可觀的。
[0004]基于以上思路，在不大幅度改變模塊結(jié)構(gòu)和增加成本的基礎(chǔ)上，縮減成組后動力電池模組的結(jié)構(gòu)尺寸，是本實(shí)用新型要解決的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種搭接式動力電池模組，其能夠有效縮減成組后動力電池模組的結(jié)構(gòu)尺寸。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下設(shè)計方案：
[0007]一種搭接式動力電池模組，包括兩個以上的動力電池模組，每個動力電池模組中含有若干個單體動力電池；
[0008]各單體動力電池的主框架結(jié)構(gòu)邊角上具有嵌套搭接結(jié)構(gòu)，每個嵌套搭接結(jié)構(gòu)上開設(shè)有貫穿孔；
[0009]橫向相鄰的兩個單體動力電池通過對應(yīng)位置的嵌套搭接結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)兩者相互的嵌套對接；
[0010]通過若干套長螺栓、一組緊固防護(hù)墊和螺母將動力電池模組中的各組件串連固定為一體。
[0011]所述搭接式動力電池模組中，上下相鄰的每對單體動力電池的主框架之間留有長槽型散熱風(fēng)道。
[0012]所述搭接式動力電池模組中，所述橫向相鄰的兩個單體動力電池實(shí)現(xiàn)相互嵌套對接采用異層嵌套搭接結(jié)構(gòu)或同層嵌套搭接結(jié)構(gòu)，其中：
[0013]所述的異層嵌套搭接結(jié)構(gòu):是在兩個橫向相鄰的單體動力電池同層主框架之間的接合部位設(shè)計有相互匹配的凹凸結(jié)構(gòu)，在下一層配對的主框架上，將凹凸結(jié)構(gòu)進(jìn)行對調(diào)，如此逐層反復(fù)對調(diào)；
[0014]所述的同層嵌套搭接結(jié)構(gòu):每個單體動力電池主框架的兩個接合邊角處在厚度方向上為“半凹半凸嵌套搭接結(jié)構(gòu)”，且兩個橫向相鄰的單體動力電池間的同層主框架上的邊角處嵌套搭接結(jié)構(gòu)相反。
[0015]所述搭接式動力電池模組中，所述的嵌套搭接結(jié)構(gòu)為中間開有貫穿孔的“搭接耳”。
[0016]所述搭接式動力電池模組中，還配備有用于將各動力電池模塊復(fù)原為可獨(dú)立安裝的動力電池模塊的輔助零件;所述輔助零件為“U”型輔件或“嵌入式輔件”。
[0017]所述搭接式動力電池模組中，所述U型輔件為帶有開口的塊狀結(jié)構(gòu)，所述開口尺寸比長螺栓直徑小且能夠在套合長螺栓時將其卡緊，U型輔件的厚度與單體動力電池主框架的厚度相匹配。且除厚度外的外廓尺寸小于結(jié)合部位所留出的空隙，且在U型輔件上端面的邊緣處制出倒角。
[0018]所述搭接式動力電池模組中，所述“嵌入式輔件”外形與嵌套搭接結(jié)構(gòu)的“搭接耳”相同或相近，具有與嵌套搭接結(jié)構(gòu)上開設(shè)的貫穿孔同徑的貫穿孔。
[0019]所述搭接式動力電池模組中，所述一組緊固防護(hù)墊為一組彈簧墊圈，或?yàn)橐唤M平墊，或?yàn)橐唤M彈簧墊圈和一組平墊的組合，所述一組中的數(shù)量為一個以上。
[0020]本實(shí)用新型搭接式動力電池模組是在原本獨(dú)立的動力電池模塊的框架結(jié)構(gòu)上，設(shè)計出能夠與其他模塊相互嵌套的搭接結(jié)構(gòu)，使排布位置相鄰的模塊可相互嵌套、彼此搭接，原電池模塊間交界面上的固定螺栓孔減半，合并為共用的螺栓孔，能夠有效縮減成組后動力電池模組的結(jié)構(gòu)尺寸。本實(shí)用新型還提出了兩種各具特點(diǎn)的動力電池模塊間的嵌套搭接結(jié)構(gòu)，即“異層嵌套和同層嵌套搭接結(jié)構(gòu)”。二者分別利用不同層與同層框架間的嵌套搭接結(jié)構(gòu)，使相鄰的動力電池模塊相互嵌套，構(gòu)成一體模組。此外，當(dāng)該動力電池模組被拆分為獨(dú)立的模塊后，通過在拆分后搭接結(jié)構(gòu)上的空隙內(nèi)，添加結(jié)構(gòu)形式簡單的“輔助零件”，可在不大幅度增加成本的情況下，使動力電池模組復(fù)原為獨(dú)立模塊。
[0021]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：
[0022]1、本實(shí)用新型所公布的具有嵌套搭接結(jié)構(gòu)的動力電池模組是通過縮減動力電池模塊交界面處的固定安裝結(jié)構(gòu)尺寸，達(dá)到使動力電池模組輕量化的目的。
[0023]2、本實(shí)用新型提出了兩種各具特點(diǎn)的嵌套搭接結(jié)構(gòu)，ΒΓ異層和同層嵌套搭接結(jié)構(gòu)”，分別利用不同層與同層主框架間的嵌套搭接結(jié)構(gòu)，使相鄰的動力電池模塊相互嵌套、彼此搭接，構(gòu)成一體的電池模組。
[0024]3、當(dāng)這種相互嵌套的動力電池模組被拆分為獨(dú)立的電池模塊后，通過添加輔助零件，填補(bǔ)拆分后嵌套搭接結(jié)構(gòu)上的空隙，可在不大幅度增加成本的情況下，使動力電池模塊復(fù)原為可獨(dú)立安裝的電池模塊。該動力電池模組既可拆分為獨(dú)立模塊，又可嵌套成為電池模組進(jìn)行系統(tǒng)排布，具有較靈活的結(jié)構(gòu)形式，特別適用于結(jié)構(gòu)設(shè)計空間受限，且電池模塊之間不需保留空隙的系統(tǒng)排布。
[0025]4、本實(shí)用新型所公布的動力電池模組中的主框架和端框架的結(jié)構(gòu)在寬度與厚度方向上均是對稱的，因此對于兩種嵌套搭接結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的動力電池模組，只需分別配備一種主框架，且二者共用同一種端框架，有利于降低前期設(shè)計與制造成本。
【附圖說明】
[0026]圖I為本實(shí)用新型搭接式動力電池模組一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖（具有異層嵌套搭接結(jié)構(gòu)）。
[0027]圖2為本實(shí)用新型搭接式動力電池模組另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖（具有同層嵌套搭接結(jié)構(gòu)）。
[0028]圖3為本實(shí)用新型搭接式動力電池模組爆炸示意圖。
[0029]圖4為本實(shí)用新型異層嵌套搭接結(jié)構(gòu)示意圖（局部放大）。
[0030]圖5為本實(shí)用新型主框架結(jié)構(gòu)示意圖（帶有異層嵌套搭接結(jié)構(gòu)）。
[0031]圖6為本實(shí)用新型同層嵌套搭接結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖（局部放大）。
[0032]圖7為本實(shí)用新型主框架結(jié)構(gòu)示意圖（帶有同層嵌套搭接結(jié)構(gòu)）。
[0033]圖8為本實(shí)用新型端框架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖9為本實(shí)用新型復(fù)原后獨(dú)立動力電池模塊示意圖。
[0035]圖10為本實(shí)用新型拆分后動力電池模塊上的空隙示意圖。
[0036]圖11為本實(shí)用新型U型輔件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖12為本實(shí)用新型U型輔件在獨(dú)立動力電池模塊上的組裝示意圖。
[0038]圖13為本實(shí)用新型嵌入型輔件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖14為本實(shí)用新型嵌入型輔件在獨(dú)立動力電池模塊上的組裝示意圖。
[0040]圖中：I-異層嵌套;2-同層嵌套;3-長螺栓;4-彈簧墊圈；5-平墊;6_端框架;7_單體動力電池;8、13_主框架;9-螺母；10-長槽型散熱風(fēng)道；11、14_搭接耳；12-凹凸相配的結(jié)構(gòu)；15-半凹半凸嵌套搭接結(jié)構(gòu)；16-交界面的空隙；17-U型輔件；18-嵌入式輔件；19、21_安裝孔；20-沒有固定孔的一角；22-U型開口 ； 23-U型輔件外廓；24-倒角；25-嵌入式輔件外廓；26-凸臺；27-搭接耳厚度。
[0041]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。
【具體實(shí)施方式】
[0042]參見圖I和圖2所示，本實(shí)用新型搭接式動力電池模組包括兩個以上的動力電池模組（圖中示出了兩個動力電池模組），每個動力電池模組中含有若干個單體動力電池。本實(shí)用新型提出了兩種可選的組成動力電池模組的嵌套搭接結(jié)構(gòu)，即異層嵌套搭接結(jié)構(gòu)I和同層嵌套搭接結(jié)構(gòu)2。
[0043]異層嵌套搭接結(jié)構(gòu)I和同層嵌套搭接結(jié)構(gòu)2二者共同的特點(diǎn)是在主框架8或主框架13和端框架6的邊角上，設(shè)計出相互嵌套的搭接結(jié)構(gòu)，即搭接耳11或搭接耳14，每個嵌套搭接結(jié)構(gòu)(搭接耳11或搭接耳14)上開設(shè)有貫穿孔，橫向相鄰的兩個單體動力電池通過對應(yīng)位置的嵌套搭接結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)兩者相互的嵌套對接，如圖3和圖4所示。搭接耳11或搭接耳14在動力電池模塊交界處逐層疊壓在一起，利用長螺栓3將主框架8或13和端框架6上共軸的安裝孔串連固定在一起，使相鄰的動力電池模塊組合成模組;所述的長螺栓3和串接的部件間可以墊護(hù)一組緊固防護(hù)墊(本實(shí)施例中采用一彈簧墊圈4和一平墊5)，在長螺栓3穿過所有的部件后用螺母9鎖緊，將動力電池模組中的各組件串連固定為一體。
[0044]圖3示出的是以同層嵌套搭接結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)連接的動力電池模組以實(shí)例，異層嵌套搭接結(jié)構(gòu)的動力電池模組的結(jié)構(gòu)組成和安裝順序與其相似。
[004