一种基于电池管单元的结构化电池包制造技术

本发明专利技术涉及电动汽车动力电池领域，特指一种基于电池管单元的结构化电池包，由高分子材料挤压成型的电池管状单元。电池管内部设置内定向槽，安装过程中电池支架通过内定向槽实现安装方向及位置固定。将已装填电池和电池支架的电池管单元按水平和竖直方向依次并排形成电池管阵列。电池阵列的外围用捆扎带将电池阵列捆绑成一整体，电池阵列端部设置有并联极板及绝缘端罩，形成一个带内部纵向空间通道的结构化电池包。该电池管具有如下特点：不同电池管之间电池能被有效隔离，安全性更高；电池包整体呈蜂窝结构，方便电池温度管理；通过嵌入并联条和嵌入数据条可实现电池灵活串并连接及每个电池单元的特征数据采集。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动汽车
，特指一种基于电池管单元的结构化电池包。
技术介绍
随着燃油供求矛盾和环境污染问题日益突出，各主要汽车生产国纷纷加快部署，将发展新能源汽车作为国家战略，加快推进技术研发和产业化。由于锂离子电池具有比容量大、工作电压高、循环寿命长、体积小、重量轻等特点，目前已成为电动汽车的首选。作为电动汽车电源的动力电池要求具体有较大的容量和电压，而单体的锂离子电池的电压和容量都很小，因此，一般在电动汽车上需要将很多的单体电池装置于电池箱内，由于箱体的结构较弱，防冲击性能不高。所有单体电池均放置于电池箱体内，会存在很大的安全隐患。电池组在放电和充电过程中会产生大量的热，然而密封的箱体散热性能差，长期的热集中不仅会对电池的寿命和稳定运行造成影响，严重时会发生着火甚至爆炸，直接威胁到乘车人员的安全。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足提供一种基于电池管单元的结构化电池包，其不仅结构强度高、安全性能好、散热效果明显，而且可以自由组合，通用性强。为实现上述目的，本专利技术的一种基于电池管单元的结构化电池包，其特征为在带外部凹槽的电池管单元内部顺序装填电池和电池支架，电池之间形成串联，同时夹持在电池之间的电池支架根据不同需求可通过外螺丝或外插头固定在电池管内；将已装填电池和电池支架的电池管单元按水平和竖直方向依次并排排列、形成一个电池管阵列，排列过程中，在相邻电池管单元的外凹槽之间放入嵌入并联条和/或嵌入数据采集条；在电池阵列的外围用捆扎带将电池阵列捆绑成一整体，根据电池串并联的需要在电池阵列的一个侧面固定若干外并联条，在电池阵列的端部通过螺母将并联极板连接到对应的并联电池管单元中的电池上，在电池极板的外部盖上绝缘端罩，形成一个带内部纵向空间通道的结构化电池包。作为优选，结构化电池包电池管单元可以由一个方管外壳和一组与外壳相连的内纵向筋条组成，在电池管的横截面上，内纵向筋条的顶部对称分布于一圆周上、用于支撑圆柱状电池，在方管的每一个侧面均设id条下沉纵向外凹槽(外嵌入槽)，且该外凹槽的底边同时与两条内筋相连形成纵向内凸槽(内定向槽)，在纵向外凹槽的底面上按间隔开孔，孔位对应电池支架连接孔。同时，电池管也可以由一个用于填装圆柱电池的内圆管和一组与内圆管相连的外纵向筋条组成，在电池管横截面上，外纵向筋条的顶部对称分布于一正方形轮廓上，在内圆管上对称设计四条内凸槽(内定向槽)，且该凸槽的顶边同时与两条外筋条相连形成纵向外凹槽(外嵌入槽)，在纵向外凹槽的底面上按间隔开孔，孔位对应电池支架连接孔。所述两种结构管状体都为采用高分子绝缘阻燃材料挤压成型的正方形截面管材。作为优选，管状体内设置有若干个柱状电池，若干个柱状电池按顺序依次直线排列，管状体内若干柱状电池的正极分别与相邻柱状电池的负极相连。作为优选，所述柱状电池的正极设置有螺孔，所述柱状电池的负极设置有螺柱，相邻柱状电池的正负极通过螺孔与螺柱紧固连接。作为优选，所述柱状电池之间可以设置矩形截面的金属电池支架，在矩形中心开有中心孔，在矩形的两个端部开有连接孔、并将该开孔端部弯折至与矩形表面垂直。同时，也可以设置“十”字型金属片，在中心部位开有中心孔，在四个端部开有连接孔、并将该开孔端部弯折至与十字表面垂直。其不同设置可根据电池管柱组合方式而进行不同选择。作为优选，电池安装时将电池支架放置于电池管道内定向槽内，可实现电池组在管柱内能沿着同一方向安装。作为优选，相邻电池管单元的外凹槽之间设置有并联条和/或数据采集条，所述并联条是一个截面为矩形的长条型绝缘材料，其截面宽度等于电池管的外凹槽宽度，其截面高度大于电池管外凹槽的深度，沿纵向开有通孔，孔距与电池管外凹槽上的孔距相等，根据需要可保留通孔，或在通孔内装配插销并插入电池支架上的连接孔，对于串联电池管柱，其插销是非金属定位插头，对于并联电池管柱，其插销是金属接触插头。所述数据采集条是一个截面为矩形的长条型组合印刷电路板，其截面宽度等于电池管的外凹槽宽度，其截面高度大于电池管外凹槽的深度，沿纵向开有通孔，孔距与电池管外凹槽上的孔距相等，在通孔内装配单向插销，插头根部与印刷电路版上的一条导线联通，另一头插入电池支架的连接孔。作为优选，电池包外围用捆扎带捆绑成一整体，所述捆扎带是一组连续缠绕的塑料胶带，或一圈带锁扣的尼龙绷带，或一组封闭锁紧的金属框，可根据不同需求进行选择。作为优选，电池管阵列的端部设置有并联极板，所述极板是一个网络状导电板，在网格导电板上开有与电池中心极柱对齐的通孔以及与电池管风道对齐的网格。本专利技术的有益效果:本专利技术的一种基于电池管单元的结构化电池包，具有以下显著优点:1、结构安全:通过捆扎带将电池管阵列与嵌入条捆绑成整体后形成管状蜂窝结构，使整个电池包具有更强的整体机械强度和刚度，耐冲击能力强。2、结构轻量化:电池管采用高分子材料挤压成型，且电池包可以不需要外包装箱体结构，电池包的整体的重量显著降低。3、方便的模块化:可以灵活、方便地改变电池管的长度、电池管阵列的宽度和高度，获得模块化的电池包，与电池包的布置空间形成有效匹配。4、有效进行安全隔离:不同电池管之间的电池被有效隔离，从而阻隔了电池事故在电池管之间的传递，电池管内部的事故电池也因为包裹在管内，仅会影响到相邻的电池。5、具有通畅的风道:电池包整体呈现蜂窝结构，电池所占体积之外均的空间均可作为风道，为电池的温度管理提供了通风条件。6、灵活多样的串并联:通过嵌入并联条可以将不同电池管内部的电池进行并联，实现灵活的电池串并联连接。7、数据采集到电池单元:通过嵌入数据条可以采集每个电池单元的电压，通过每条电池管可以采集每个电池的电流，实现对每个电池单元的电压、电流数据的采集，同时， 对电池管内部的温度也可以方便地采集。【附图说明】图1为本专利技术的立体结构示意图。图2为本专利技术电池包截面结构示意图。图3为本专利技术电池管单元截面示意图。图4为本专利技术管状体和柱状电池连接的截面结构示意图(图2中A处)。图5为本专利技术柱状电池的立体结构示意图。图6为本专利技术矩形电池支架结构示意图。图7为本专利技术“十”字型电池支架结构示意图。图8为本专利技术电池连接极板结构示意图。图9为本专利技术并联条结构示意图。图10为本专利技术数据采集条结构示意图。图11为本专利技术并联条插销结构示意图。附图标记包括:I一电池包11一绝缘端罩12—捆扎带13—电源出线口 14 一通风口2—电池包安装截面3 —电池管单元体3a—内纵向筋电池管单元3al—内纵向筋条3a2—纵向内凸槽(内定向槽)3a3—纵向外凹槽(外嵌入槽)31—冷却通道32—电池连接孔3b—内圆管电池管单元3b I—内圆管3b2—外纵向筋条3b3—内凸槽(内定向槽)3b4—纵向外凹槽(外嵌入槽)4a—并联结构管状体和柱状电池连接的截面41 一嵌入条4al—并联条4b—串联结构管状体和柱状电池连接的截面4b I—数据采集条5—单体柱状电池51 —柱状电池正极 52—柱状电池负极6—矩形电池支架61—电池串联中心孔62—电池支架连接孔7 — “十”字型电池支架71—电池串联中心孔72—电池支架连接孔8—并联极板81—电池极柱连接孔 82 —电池风管网格83—电池总电源接口9 一并联条及插销91 一并联条通孔10—数据采集条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电池管单元的结构化电池包，其特征在于：在带外部凹槽的电池管单元内部顺序装填电池和电池支架，电池之间形成串联，同时夹持在电池之间的电池支架根据不同需求可通过外螺丝或外插头固定在电池管内；将已装填电池和电池支架的电池管单元按水平和竖直方向依次并排排列、形成一个电池管阵列，排列过程中，在相邻电池管单元的外凹槽之间放入并联条和/或数据采集条；在电池阵列的外围用捆扎带将电池阵列捆绑成一整体，根据电池串并联的需要在电池阵列的一个侧面固定若干外并联条，在电池阵列的端部通过螺母将并联极板连接到对应的并联电池管单元中的电池上，在电池极板的外部盖上绝缘端罩，形成一个带内部纵向空间通道的结构化电池包。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宗志坚，王星，许铀，何斌成，
申请(专利权)人：东莞中山大学研究院，东莞三新电动汽车技术有限公司，广东技术师范学院，
类型：发明
国别省市：广东;44