一种可更换电芯的电池PACK结构及其装配与维护方法技术

本发明专利技术提供一种可更换电芯的电池PACK结构及其装配与维护方法，包括一级PACK电池组，用与固定安装圆柱电芯；二级PACK电池组，用于连接一级PACK电池组，并电池组回路连接提供结构支持；三级PACK电池组，用于依据实际需求整合二级PACK电池组，本发明专利技术采用多级PACK电池组集成方式，以多孔圆柱形电芯支架作为基础组件装配圆柱电芯，通过自攻螺丝及铝合金支架即可完成集成连接，这使得模具的开发与设计难度大大降低，模具制作时间也相应缩短，模具成本相应降低，注塑成品合格率大幅提高，电池组装难度降低，可靠性提高，整体结构灵活性增大，可扩展性增强，如果有单个电芯损坏，也可轻易拆解，再更换新电芯组成新的模组。大大降低了以往不能拆解整体报废的成本问题。能拆解整体报废的成本问题。能拆解整体报废的成本问题。

【技术实现步骤摘要】
一种可更换电芯的电池PACK结构及其装配与维护方法


[0001]本专利技术涉及
，具体涉及一种可更换电芯的电池PACK结构及其装配与维护方法。

技术介绍

[0002]圆柱形电芯是目前新能源锂电池行业内最常用的电芯，按照材料体系的不同，分为磷酸铁锂圆柱形电芯，三元锂圆柱电芯及其它圆柱电芯。按照外形尺寸的不同，分为18650，21700，26650等。最常用的为18650和21700两种型号的圆柱电芯。
[0003]从电池PACK的角度来看，圆柱形电芯的PACK设计十分传统：首先根据电池电压和电池总容量要求，规划好整个PACK所需要的圆柱形电芯的数量，再计算好串并联的方式，即几并几串？其次根据电池包内部空间的大小，调整电芯的排列方式：是规则阵列排布，还是不规则错位排布？最后根据上面的信息，综合考虑设计一种塑料材质的电芯支架，这种支架上面开有大量的圆孔，与规划好的电芯排布方式和数量相对应。然后用两个电芯支架，同时去装配已规划好数量的圆柱型电芯，使电芯和两个支架组合成一个整体。
[0004]圆柱电芯的PACK方案一直沿用上述的设计方法，行业内各个企业的配套工艺也十分成熟。不过此种设计方案，对电芯支架提出了比较严格的要求：所有电芯安装孔的尺寸要比电芯外径尺寸大0.05mm。如果公差太大，电芯装配进去会很松垮，电池在震动过程中，会导致镍片断裂；如果公差太小，电芯装配时会很紧，甚至装不进去，装配效率低下，或无法成组装配。
[0005]综上所述，目前的结构及方法普遍存在以下缺陷：
[0006]1、电径外径尺寸存在偏差，电芯支架上的众多圆孔，中间部位的圆孔与边缘的圆孔尺寸存在偏差。造成的后果是电芯支架无法紧固每一个电芯，为了照顾所有的电芯均能装入支架上的圆孔，一般以最大的电芯外径来制造电芯支架孔径(以18650电芯为例，外径尺寸为18.3
±
0.1mm，通常支架上的孔径设计为18.4mm，再加大0.05mm以保证配合紧固，所以最终加工孔径为18.45mm)。对于18.3+0.1mm的电芯，可能刚好被紧固的装配，但其它尺寸偏小的电芯(如18.3
‑
0.1mm)，在被装进电芯支架的孔(18.45mm)，单边间隙有0.1mm之多，没有紧固配合，这些电芯一直处于松垮的状态。这对整个电池来说，这是一个大隐患：电池在运行过程中持续震动，极有可能最终把处于松垮状态的电芯正负极镍片震动断裂，引起电池故障；
[0007]2、以行业内现有的镍片加电阻焊的工艺，模组完成装配后，整个电池焊为一个整体，除非暴力破坏一般不能完好的拆解，如果发生其中一个或几个电芯损坏，则无法更换电芯，导致后期维护或更换成本极高。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可更换电芯的电池PACK结构及其装配与维护方法。
[0009]本专利技术的技术方案如下：
[0010]一种可更换电芯的电池PACK结构，包括：
[0011]一级PACK电池组，作为整体PACK结构的基础构成组件，用与固定安装圆柱电芯；
[0012]二级PACK电池组，作为数个所述一级PACK电池组的集成，用于连接所述一级PACK电池组，并电池组回路连接提供结构支持；
[0013]三级PACK电池组，作为数个所述二级PACK电池组的集成，用于依据实际需求整合所述二级PACK电池组。
[0014]在本专利技术中，所述一级PACK电池组包括一多孔圆柱形电芯支架，所述多孔圆柱形电芯支架内设有数个圆柱电芯装配槽，所述圆柱电芯装配槽两侧设有数个轧带安装位，且所述多孔圆柱形电芯支架两侧还设有数个连接孔。
[0015]进一步的，所述圆柱电芯装配槽内固定安装有圆柱电芯，所述圆柱电芯的外圆柱面作为装配面与所述圆柱电芯装配槽的内圆柱面相配合，且所述圆柱电芯的两个端面作为限位面与所述圆柱电芯装配槽的两端相配合。
[0016]更进一步的，所述圆柱电芯还通过数个与所述轧带安装位相配合的尼龙扎带固定于所述圆柱电芯装配槽内。
[0017]进一步的，所述二级PACK电池组由一组所述一级PACK电池组构成，所述一级PACK电池组相对设置，并通过数个与所述连接孔相配合自攻螺丝锁紧连接。
[0018]更进一步的，所述自攻螺丝同时将数个汇流排固定与所述多孔圆柱形电芯支架上，且所述汇流排上还设有数组焊接点。
[0019]进一步的，所述多孔圆柱形电芯支架两端均设有一连接块，所述连接块上开设有数个装配孔。
[0020]进一步的，所述三级PACK电池组由数个所述二级PACK电池组构成，所述二级PACK电池组间通过一铝合金支架连接，所述铝合金支架两端设有数个安装孔。
[0021]更进一步的，所述装配孔的数量及位置均与所述安装孔相对应，并通过数个自攻螺丝配合所述装配孔以及安装孔，据以固定连接所述二级PACK电池组与所述铝合金支架。
[0022]一种可更换电芯的电池PACK结构的装配与维护方法，包括：
[0023]a)根据需要装配的圆柱电芯尺寸选择合适大小的多孔圆柱形电芯支架，以圆柱电芯的外圆柱面作为单个圆柱电芯的装配面，以圆柱电芯的两个端面作为单个圆柱电芯的限位面，将圆柱电芯安装于多孔圆柱形电芯支架的圆柱电芯装配槽内，并通过尼龙扎带配合轧带安装位将圆柱电芯固定，完成一级PACK电池组装配；
[0024]b)将装配完成的一级PACK电池组两两相对设置，使多孔圆柱形电芯支架上的连接孔相对应，同时在多孔圆柱形电芯支架外侧两端设置汇流排，并使汇流排上的孔位对齐连接孔，随后将数个自攻螺丝穿过汇流排的孔位以及两个多孔圆柱形电芯支架的连接孔，从而固定连接两个一级PACK电池组以及多组汇流排，完成二级PACK电池组装配；
[0025]c)在数个装配完成的二级PACK电池组间设置铝合金支架，并使铝合金支架上的安装孔与多孔圆柱形电芯支架两端连接块上的装配孔相对应，将数个自攻螺丝穿过安装孔以及装配孔，完成多个二级PACK电池组间的连接，在此步骤中，二级PACK电池组的数量由设计图纸或实际需求决定；
[0026]d)完成二级PACK电池组的连接后，采用铝丝焊的焊接工艺，通过铝丝将圆柱电芯
的正负极与汇流排其中一组焊点连接，在此步骤中，圆柱电芯的正负极与汇流排间的焊接模式由设计图纸或实际需求决定，至此，三级PACK电池组装配完成；
[0027]e)在三级PACK电池组后续的使用过程中，如果出现单个圆柱电芯损坏的情况，即可通过上述装配方式反向拆卸损坏的单个圆柱电芯，其中需要注意的是，断开通过铝丝连接的汇流排与损坏的单个圆柱电芯时，需要对汇流排上的焊点进行打磨处理，消除残留锐角；
[0028]f)在更换好圆柱电芯后，重新按上述装配方式装配好三级PACK电池组，并通过铝丝焊工艺焊接连接更换后的单个圆柱电芯的正负极与汇流排，其中需要注意的是，汇流排上的焊点需更换为未经过实用的一组焊点，以保证焊接效果，至此，可更换电芯的电池PACK结构的装配及维护完成。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可更换电芯的电池PACK结构，其特征在于，包括：一级PACK电池组，作为整体PACK结构的基础构成组件，用与固定安装圆柱电芯；二级PACK电池组，作为数个所述一级PACK电池组的集成，用于连接所述一级PACK电池组，并电池组回路连接提供结构支持；三级PACK电池组，作为数个所述二级PACK电池组的集成，用于依据实际需求整合所述二级PACK电池组。2.根据权利要求1所述的一种可更换电芯的电池PACK结构及其装配方法，其特征在于，所述一级PACK电池组包括一多孔圆柱形电芯支架，所述多孔圆柱形电芯支架内设有数个圆柱电芯装配槽，所述圆柱电芯装配槽两侧设有数个轧带安装位，且所述多孔圆柱形电芯支架两侧还设有数个连接孔。3.根据权利要求2所述的一种可更换电芯的电池PACK结构及其装配方法，其特征在于，所述圆柱电芯装配槽内固定安装有圆柱电芯，所述圆柱电芯的外圆柱面作为装配面与所述圆柱电芯装配槽的内圆柱面相配合，且所述圆柱电芯的两个端面作为限位面与所述圆柱电芯装配槽的两端相配合。4.根据权利要求3所述的一种可更换电芯的电池PACK结构及其装配方法，其特征在于，所述圆柱电芯还通过数个与所述轧带安装位相配合的尼龙扎带固定于所述圆柱电芯装配槽内。5.根据权利要求2所述的一种可更换电芯的电池PACK结构及其装配方法，其特征在于，所述二级PACK电池组由一组所述一级PACK电池组构成，所述一级PACK电池组相对设置，并通过数个与所述连接孔相配合自攻螺丝锁紧连接。6.根据权利要求5所述的一种可更换电芯的电池PACK结构及其装配方法，其特征在于，所述自攻螺丝同时将数个汇流排固定与所述多孔圆柱形电芯支架上，且所述汇流排上还设有数组焊接点。7.根据权利要求2所述的一种可更换电芯的电池PACK结构及其装配方法，其特征在于，所述多孔圆柱形电芯支架两端均设有一连接块，所述连接块上开设有数个装配孔。8.根据权利要求7所述的一种可更换电芯的电池PACK结构及其装配方法，其特征在于，所述三级PACK电池组由数个所述二级PACK电池组构成，所述二级PACK电池组间通过一铝合金支架连接，所述铝合金支架两端设有数个安装孔。9.根据权利要求8所述的一种可更换电芯的...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳勇，刘俊，林宗溪，叶国华，曾国强，
申请(专利权)人：广东博力威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：