电池模组

技术领域

本发明涉及电池模组结构技术领域，尤其涉及一种电池模组。

背景技术

现有的电池模组中，电芯之间通过连接片、金属排等组件进行焊接连接，才能实现对外的电连接，但是焊接过程中，焊接质量不易控制，导致良品率难以稳定。并且，连接片、金属排等电连接部件结构复杂，还需要设置用于保护连接片、金属排等组件的绝缘保护结构，既使得装配工艺复杂，也降低了电池模组内部空间的利用率，导致电池模组的能量密度大大降低。

基于以上所述，亟需一种电池模组，能够解决上述的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池模组，具有较高且稳定的良品率，装配工艺简单，空间利用率和能量密度均较高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

电池模组，包括：

细胞单元，所述细胞单元包括两个电芯，所述电芯具有用于实现电连接的连接端，所述连接端设置有第一极柱和第二极柱，所述第一极柱和所述第二极柱极性相反；所述细胞单元中，两个所述电芯以所述连接端相对的方向设置，且两个所述电芯错位设置，以使一个所述电芯的所述第一极柱和另一个所述电芯的所述第二极柱相向设置；

模组壳体，至少一个所述细胞单元固定设置于所述模组壳体中，且沿所述电池模组的长度方向和宽度方向，所述模组壳体的内壁压紧固定所述细胞单元，且使所述细胞单元中一个所述电芯的所述第一极柱和另一个所述电芯的所述第二极柱对应抵接且电连接。

可选地，所述细胞单元中的所述电芯沿所述电池模组的长度方向错位设置，所述电池模组包括至少两个所述细胞单元，至少两个所述细胞单元沿所述电池模组的长度方向排列设置，一个所述细胞单元中的一个所述电芯的所述第一极柱与另一个所述细胞单元中的一个所述电芯的所述第二极柱对应抵接且电连接；

并且，沿所述电池模组的长度方向，相邻的两个所述电芯依次抵接。

可选地，所述连接端具有第一倾斜面和第二倾斜面，所述第一极柱设置于所述第一倾斜面，所述第二极柱设置于所述第二倾斜面；所述第一倾斜面和所述第二倾斜面之间的距离逐渐缩小，以使一个所述电芯的所述连接端插接至与其电连接的另两个所述电芯的所述连接端之间。

可选地，所述模组壳体包括可拆卸连接的侧板和端板，其中：

沿所述电池模组的长度方向，所述细胞单元的两侧各抵接有一个所述侧板，两个所述侧板用于对所述电芯施加沿所述电池模组宽度方向的压紧力；

沿所述电池模组的宽度方向，所述细胞单元的两侧各抵接有一个所述端板，两个所述端板用于对所述电芯施加沿所述电池模组长度方向的压紧力。

可选地，所述模组壳体还包括弹性压紧件，且：

所述弹性压紧件设置于所述侧板和所述电芯之间；和/或，

所述弹性压紧件设置于所述端板和所述电芯之间。

可选地，所述弹性压紧件包括弹性部和塑性部，所述塑性部限位设置，所述弹性部位于所述电芯和所述塑性部之间，且能够在所述电芯的推动下朝向所述塑性部运动并抵接于所述塑性部；所述弹性部用于对所述电芯施加压紧力，所述塑性部用于限制所述电芯的运动。

可选地，所述电芯的一端为所述连接端，所述电芯的另一端设置有防爆阀。

可选地，所述电芯的另一端和所述侧板之间设置有弹性压紧件，所述弹性压紧件的弹性部采用沿所述电池模组的长度方向的波浪结构，所述波浪结构的波峰处抵接于所述电芯的另一端，所述弹性压紧件的塑性部设置于所述波峰处，所述防爆阀位于所述波浪结构的波谷处。

可选地，所述电池模组中还设置有填平件，所述细胞单元中的一个所述电芯抵接于所述填平件，所述填平件抵接于所述端板，且所述细胞单元中的另一个所述电芯直接抵接于所述端板。

可选地，所述电池模组还包括固定组件，所述固定组件包括第一固定件和第二固定件，所述第一固定件和所述第二固定件沿所述电池模组的长度方向固定设置，且所述电芯的所述连接端夹设固定在所述第一固定件和所述第二固定件之间。

本发明所提供的电池模组的有益效果在于：通过在电池模组的模组外壳将电芯压紧固定，并通过将电芯错位设置，使得细胞单元中的两个电芯在压紧力的作用下，一个电芯的第一极柱和另一个电芯的第二极柱对应抵接以实现电连接，从而省去了现有技术中常用的连接片、金属排等电连接部件，也避免了将电连接部件与极柱等结构焊接，既减少了零部件数量，提高了电池模组的内部空间利用率和能量密度，也提高了电池模组内电芯之间的电连接稳定性，简化了电连接工艺和装配过程，确保了电池模组的良品率。同时，由于避免了将连接片、金属排等组件与极柱等结构焊接，电芯易于拆卸更换，也能够降低后续的维护、拆卸的难度，提高维护、拆卸的速度和效率。

附图说明

图1是本发明中电池模组的第一视角立体图；

图2是本发明中电池模组的电芯排布示意图；

图3是图2中A处的局部放大图；

图4是本发明中电池模组的爆炸图；

图5是图4中B处的局部放大图；

图6是本发明中电池模组的侧板对电芯施加压紧力的示意图；

图7是本发明中电池模组的固定组件的第一视角结构爆炸图；

图8是本发明中电池模组的固定组件的第二视角结构爆炸图；

图9是图8中E处的局部放大图；

图10是本发明中电池模组的弹性压紧件的第一视角装配示意图；

图11是图6中D处的局部放大图；

图12是本发明中电池模组的弹性压紧件的第二视角装配示意图；

图13是图4中C处的局部放大图；

图14是图12中F处的局部放大图；

图15是本发明中电池模组的第二视角立体图。

图中：

1、细胞单元；10、电芯；101、连接端；1011、第一极柱；1012、第二极柱；102、防爆阀；

21、侧板；22、端板；221、凹陷结构；

3、固定组件；31、第一固定件；32、第二固定件；33、绝缘杆件；

41、弹性压紧件；411、弹性部；412、塑性部；

51、填平件。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，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；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发明中的具体含义。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面参照图1至图15介绍本发明所提供的电池模组。

如图1至图5所示，在本实施例中，电池模组包括模组壳体以及固定设置于模组壳体中的多个电芯10。其中，电芯10具有用于实现电连接的连接端101，连接端101设置有第一极柱1011和第二极柱1012，第一极柱1011和第二极柱1012极性相反。每两个电芯10对应电连接以形成一个细胞单元1，在每个细胞单元1中，两个电芯10的连接端101相对设置，且电芯10沿电池模组的长度方向错位设置，从而使得一个电芯10的第一极柱1011和另一个电芯10的第二极柱1012处于相向的位置关系。细胞单元1固定设置在模组壳体中，且沿电池模组的长度方向和宽度方向，模组壳体的内壁抵接于细胞单元1，对电芯10施加压紧力，从而使得每个细胞单元1中，一个电芯10的第一极柱1011和另一个电芯10的第二极柱1012对应抵接，既使得两个电芯10在压紧力的作用下能够固定在模组壳体中，且两个电芯10能够实现电连接，可省去诸多现有技术中电芯10之间的电联接部件及相关定位部件，且电芯10相互紧密配合，节省了大量的结构部件，提升了电池模组内部空间利用率。可选地，在本实施例中，第一极柱1011和第二极柱1012之间还设置有导电硅脂，导电硅脂优选过流能力为5A/mm

需要说明的是，在本实施例中，电池模组的长度方向为图1中所示的x轴方向，电池模组的宽度方向为图1中所示的y轴方向，电池模组的厚度方向为图1中所示的z轴方向。在本实施例中，电芯10的长度方向为沿电池模组的宽度方向设置，因此沿电池模组的长度方向错位能够使得一个电芯10的第一极柱1011和另一个电芯10的第二极柱1012对应抵接，而在一些其他实施例中，电芯10的长度方向为沿电池模组的长度方向设置，因此两个电芯10需沿电池模组的宽度方向错位，以确保一个电芯10的第一极柱1011和另一个电芯10的第二极柱1012对应抵接。故本发明中对具体错位方向和具体错误距离不做限定，只要能够使得在细胞单元1在被施加压紧力后，其中一个电芯10的第一极柱1011和另一个电芯10的第二极柱1012能够对应抵接，使得两个电芯10均能够被固定且两个电芯10之间形成电连接即可。

通过在电池模组的模组外壳将电芯10压紧固定，并通过将电芯10错位设置，使得细胞单元1中的两个电芯10在压紧力的作用下，一个电芯10的第一极柱1011和另一个电芯10的第二极柱1012对应抵接以实现电连接，从而省去了现有技术中常用的连接片、金属排等电连接部件，也避免了将电连接部件与极柱等结构焊接，既减少了零部件数量，提高了电池模组的内部空间利用率和能量密度，也提高了电池模组内电芯10之间的电连接稳定性，简化了电连接工艺和装配过程，确保了电池模组的良品率。同时，由于避免了将连接片、金属排等组件与极柱等结构焊接，电芯10易于拆卸更换，也能够降低后续的维护、拆卸的难度，提高维护、拆卸的速度和效率。

具体地，在本实施例中，以细胞单元1中的电芯10沿电池模组的长度方向错位设置为例，如图4、图5所示，电池模组包括至少两个细胞单元1，至少两个细胞单元1沿电池模组的长度方向排列设置，一个细胞单元1中的一个电芯10的第一极柱1011与另一个细胞单元1中的一个电芯10的第二极柱1012对应抵接且电连接，从而将两个细胞单元1电连接。同时，沿电池模组的长度方向，多个细胞单元1中的电芯10在模组壳体施加的压紧力下依次抵接，从而确保多个细胞单元1均能够压紧固定在模组壳体中。

如图4、图6所示，模组壳体包括固定连接的侧板21和端板22，侧板21平行于电池模组的长度方向，端板22平行于电池模组的宽度方向，两个侧板21平行间隔设置，两个端板22平行间隔设置，侧板21的端部和端板22的端部固定连接，从而形成能够对细胞单元1的四周施加压紧力的四边形框架结构。

具体地，沿电池模组的长度方向，细胞单元1的两侧各抵接有一个侧板21，两个侧板21用于对电芯10施加沿电池模组宽度方向的压紧力(图6中箭头即为压紧力的施加方向)；沿电池模组的宽度方向，细胞单元1的两侧各抵接有一个端板22，两个端板22用于对电芯10施加沿电池模组长度方向的压紧力。通过对模组壳体内的细胞单元1同时施加沿电池模组长度方向和宽度方向的压紧力，既能够使得细胞单元1内两个电芯10抵接且电连接，也能够使得一个细胞单元1的一个电芯10与另一个细胞单元1的一个电芯10抵接且电连接，且使得细胞单元1能够被压紧固定在模组壳体中。

可以理解的是，在本实施例中，通过更换不同长度的侧板21，就可以在电池模组内沿其长度方向排列设置不同数量的电芯10，而通过更换不同长度的端板22，则可以方便在电池模组内排列设置具有不同长度的电芯10。因此，侧板21和端板22之间优选为可拆卸的连接，例如螺栓连接、卡扣连接、胶粘连接等等，从而方便在装配电池模组时，根据实际需要合理选择侧板21和端板22，能够降低电池模组的制作成本。当需要更改电池模组时，电池模组的规模能够增加或减少纵向排布的电芯10数量而灵活改变，因内部无电联接结构部件仅需调整模组壳体个别部件(端板22、侧板21)的机加工尺寸即可实现，避免了现有技术中，由于电池模组结构大都是结构固定的注塑开模件，且安装时需要特定的工装夹具定位安装，安装工艺调整困难的情况。

可选地，在本实施例中，如图4所示，电池模组中还设置有填平件51，细胞单元1中的一个电芯10抵接于填平件51，填平件51抵接于端板22，且细胞单元1中的另一个电芯10直接抵接于端板22。通过单独设置填平件51，能够填充细胞单元1中因两个电芯10错位设置产生的与端板22之间的间隙，方便了对电芯10的抵接压紧，也便于在调整电池模组的规模时更换不同尺寸的填平件51以满足电芯10的压紧固定需求。当然，在一些其他实施例中，填平件51也可以一体成型于端板22，或固定连接于端板22，本发明中对此不做具体限定。

进一步地，在本实施例中，如图5、图7所示，连接端101具有第一倾斜面和第二倾斜面，第一极柱1011设置于第一倾斜面，第二极柱1012设置于第二倾斜面，第一倾斜面和第二倾斜面之间的距离逐渐缩小，使得沿电池模组的厚度方向，连接端101的截面为八字形、梯形或者三角形等。当多个细胞单元1固定设置在模组壳体内时，一个电芯10的连接端101插接至与其电连接的另两个电芯10的连接端101之间，使得模组壳体内的多个电芯10对应插接咬合，能够大大加强电芯10在模组壳体内固定的牢固程度和稳定性。

如图7至图9所示，在本实施例中，电池模组还包括固定组件3，固定组件3包括第一固定件31和第二固定件32，第一固定件31和第二固定件32沿电池模组的长度方向固定设置，且电芯10的连接端101夹设固定在第一固定件31和第二固定件32之间，从而对电芯10施加沿电池模组厚度方向的限位，能够进一步提高电芯10在电池模组内的稳定性。

示例性地，如图7所示，第一固定件31和第二固定件32均选用金属带，金属带的两端通过螺栓等紧固件固定连接于端板22。在本实施例中，当金属带与端板22连接后，两条金属带分别位于电池模组中的电芯10的连接端101的上方和下方，从而对各个电芯10的连接端101起到一定的限位作用，并能够对连接端101起到遮挡作用和保护作用(图7中虚线部分即为可被遮挡部分)。当然，在一些其他实施例中，也可以设置顶板和底板，或者同时设置固定组件3、顶板和底板，从而提高电芯10在电池模组内的稳定性。

更进一步地，在本实施例中，固定组件3还包括绝缘杆件33，如图8、图9所示，沿电池模组的厚度方向，绝缘杆件33穿插设置电池模组中，且能够对与绝缘杆件33相抵接的电芯10起到限位作用。具体地，第一固定件31和第二固定件32的对应绝缘杆件33的位置均设置有沉头孔结构，螺栓穿过沉头孔结构后固定连接于绝缘杆件33的端部，使得第一固定件31、第二固定件32以及多个绝缘杆件33固定连接，且沉头孔结构能够容纳螺栓的端部，防止螺栓与其他相邻结构出现干涉、碰撞等异常现象。此时，由于第一固定件31和第二固定件32固定连接于模组壳体，使得绝缘杆件33相对于模组壳体的位置固定，绝缘杆件33就能够对与之相邻的电芯10起到沿电池模组长度方向以及宽度方向的限位作用，进一步提高电芯10在电池模组内的牢固程度。同时，绝缘杆件33也能够防止第一固定件31和第二固定件32远离电芯10，或者通过绝缘杆件33以及紧固件，使得第一固定件31和第二固定件32沿电池模组的厚度方向对连接端101施加对向的压紧力，也能够提高第一固定件31和第二固定件32对连接端101的夹持限位效果以及遮挡保护效果。

优选地，在本实施例中，以第一固定件31为例，第一固定件31的两端均与两个端板22通过螺栓连接，且端板22设置有凹陷结构221，螺栓能够固定连接于凹陷结构221处，从而避免紧固后螺栓的一端超过电池模组外围轮廓大面，防止螺栓与其他相邻结构出现干涉、碰撞等异常现象。

如图10、图11所示，在本实施例中，电池模组还包括弹性压紧件41，弹性压紧件41可以呈压缩状地设置在侧板21和电芯10之间，也可以呈压缩状地设置在端板22和电芯10之间，既能够方便通过弹性压紧件41对电芯10施加压紧力，使得电芯10之间压紧固定并电连接，也能够方便装配，并在使用时为电芯10的晃动提供一定的缓冲，避免电芯10损坏。

具体地，以设置在侧板21和电芯10之间的弹性压紧件41为例，如图11所示，弹性压紧件41包括弹性部411和塑性部412，塑性部412固定设置，弹性部411位于电芯10和塑性部412之间，且能够抵接于电芯10。当将弹性压紧件41装配至电池模组(此时电芯10已排列成组)中时，弹性部411能够在电芯10的推动下朝向塑性部412运动，此时弹性部411呈压缩状态，并对电芯10施加上述的压紧力。塑性部412与弹性部411之间间隔预设的距离设置，当弹性压紧件41安装到位时，弹性部411最终压缩至抵接于塑性部412，塑性部412则能够限位抵接于侧板21，此时塑性部412能够限制电芯10的运动，避免因电芯10与电芯10之间发生断连(即一个电芯10的第一极柱1011和另一个电芯10的第二极柱1012分离)的情况。可选地，在一些实施例中，当弹性压紧件41安装到位时，弹性部411压缩至与塑性部412间隔预设距离设置，该预设距离既使得塑性部412能够限制电芯10的运动，避免电芯10与电芯10之间断连，也能够允许弹性件继续压缩以缓冲电芯10的晃动，具有止动抗冲击缓冲性，从而防止电芯10发生碰撞损坏。

具体地，如图11所示，在本实施例中，弹性压紧件41的弹性部411采用沿电池模组的长度方向的波浪结构，波浪结构由弹性材料制成，能够压缩以对电芯10施加压紧力。波浪结构的波峰处抵接于电芯10的远离连接端101的一端，塑性部412设置在波峰处的内侧位置，能够在波峰处压缩变形时抵接限位。需要说明的是，在本实施例中，除弹性部411外，塑性部412也可以采用弹性材料制作，或者与弹性部411一体成型，只要能够取得上述的限位效果即可。

如图12至图14所示，电芯10的远离连接端101的一端还设置有防爆阀102。该防爆阀102远离电芯10与电芯10之间的电连接处(例如第一极柱1011和第二极柱1012的抵接处)，相比于现有技术中的防爆阀102与极柱设置于同一位置，在热失控时可有效降低或延缓热物质对电联接处的损伤。优选地，防爆阀102位于波浪结构的波谷处，从而形成了排气通道，使得各个电芯10与模组壳体之间能够形成一一对应的独立密封的排气结构，从而大大提高热失控时的安全性。可选地，如图15所示，电芯10中部的底面也设置有上述的防爆阀102，能够进一步加快排出热物质的速度，防止热物质堆积，降低热失控造成的危害。

装配上述的电池模组时，示例性地，可以先将两个端板22和一个侧板21组成一侧开口的三面框架结构，并将第一固定件31和第二固定件32安装于端板22。再将一个弹性压紧件41放置入三面框架结构中并使其塑性部412抵接于侧板21，随后将部分电芯10和一个填平件51成列排列装入三面框架结构中，再然后将绝缘杆件33装入三面框架结构中，并与第一固定件31和第二固定件32相连接。随后，再将剩余电芯10、另一个填平件51和弹性压紧件41依次放入三面框架结构中，最后，再将剩下的侧板21和两个端板22连接，即可将上述的电池模组装配完成。

而当需要对上述的电池模组进行维护时，示例性地，可以先将一个的侧板21拆除，此时电芯10之间即失去了沿电池模组宽度方向的压紧力，再将一个端板22拆除，电芯10之间即失去了沿电池模组长度方向的压紧力，此时就可以将需要维护的电芯10抽离。维护完成后，重新将电芯10插接至对应的位置中，此时再重新将上述拆下的侧板21和端板22重新安装，即可使得电芯10再次被沿电池模组宽度方向的压紧力以及沿电池模组长度方向的压紧力压紧固定。可以理解的是，由于电芯10仅依靠模组壳体所施加的压紧力固定，且电芯10之间为非焊死的电连接方式，相比于现有技术中常用的胶粘及焊接铜排等工艺，结合可拆卸的模组壳体，使得电池模组内的电芯10易于拆卸更换，且能够实现无损更换，能够大幅降低后期维护成本。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。