一种车用锂离子电池模块及其半成品模块制造技术

本发明专利技术涉及一种车用锂离子电池模块，将若干锂离子电池单体置于上下壳体；用保险丝将电池单体与内壳体外的跨接片通过超声波焊接进行串并联连接；内壳体上连接的PCB板设置控制器进行电池模块管理；跨接片外放置绝缘板并设置PCB盖板覆盖PCB板进行绝缘防护；组装后的半成品模块通过定位槽放置于带有散热片的金属外壳体内，将上盖板与外壳体组合，以防脱落的正负极极柱连接模块正负极予以功率输出，并连接CAN通讯接口；通过上盖板防爆阀孔向外壳体内灌注导热胶，通过防爆阀紧固密封。本发明专利技术通过保险丝、导热胶、防爆阀，实现电池模块过流、过温、抗振动等三重安全防护设计，同时实现模块的密封防护等级设计。本发明专利技术具有抗振动、防脱落的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源动力电池
，具体是一种新型高安全设计的车用锂离子电池模块及其半成品模块。
技术介绍
新能源车三大核心要素是电池、电机、电控系统，其中，动力电池技术的瓶颈在于寿命、安全性和成本，这三点并非完全独立，而是互相关联的。电池寿命指的是循环寿命和搁置寿命，循环寿命的降低主要来自电池成组过程中的一致性和充放电过程中热管理一致性问题。循环寿命差将增加电池更换需求，大大增加电动车维护成本；搁置寿命是指电池在静态放置状态下寿命的衰减。在汽车应用中，电池大部分时间处于搁置状态，从实际应用来看，车辆在夏天的高温暴晒状态下，电池的衰减非常明显。当前，新能源动力电池比较主流的包括超级电容器、镍氢电池、锂离子电池、燃料电池。超级电容器的特点是可承受瞬间大电流充放电，但储电量低，不能驱动车辆长时间的使用；镍氢电池具备大电流充放电能力，安全性好，但是比容量低，体积较大；相对以上几种类型电池，锂离子电池电压较高，比容量高，但它的是安全性差；燃料电池能量储备充足，可快速补充燃料，越来越收到公众的关注，但成本高，瞬间输出能力差，致命的缺陷是不能进行能量的回馈，导致驱动的车辆不能只用燃料电池实现刹车时能量的回收。对主流电池的应用特点比较来看，锂离子动力电池在新能源动力车的应用受到更多青睐。对于新能源汽车最核心的部位电池包如何管理是核心技术，也是确保人车安全的关键环节。使用锂离子动力电池时，尤其是功率型锂电池电池时，在成组电池技术中，降低单体电池上限保护电压阀值，牺牲动力电池组系统在较小里程范围使用，提高电池安全性和循环寿命，可以延长寿命。另外，使用温度和温度分布一致性对电池寿命有很大影响，温度越高，寿命越短，以35℃为界限，温度每升高10℃，寿命会缩减一半。目前新能源动力电池组设计时，采用风冷、液冷、自然冷却等方式，加装热电源管理系统，实现电池温度和分布的管理，同时侧重电池管理系统BMS核心部件的开发，消除电池在过充、短路、加压等安全隐患，以及采用主动均衡和被动均衡方式确保电池一致性，以延长电池寿命和安全性。在电池完成一致性生产后，能够确定电池寿命的主要因素在于BMS，是保证电池应用的核心部件。纵观国内外，近来部分品牌电动车发生自燃等现象，引发人们对电动车是否安全的讨论，核心问题就是对电池包的管理不够完善。因此，在国内BMS电源管理和电气管理技术相对薄弱，车辆智能化技术发展晚，而迅猛发展续航里程的技术要求条件下，三元材料动力电池应用新能源汽车越来越广泛，而高能量密度和高功率密度电池、模块及整车级别的安全性和寿命技术仍未完全解决，这是电池技术的重要瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型高安全设计的车用锂离子电池模块及其半成品模块，解决电池、模块、电池组系统过流、过温、抗振动等安全问题，同时具有电池热分布均匀，密封防护等级高等特点，以提高电池、模块、电池组系统安全性和电池寿命，节省售后成本，延长电池组系统的质保期。为了达到上述目的，本专利技术的一个技术方案是提供一种车用锂离子电池模块的半成品模块，其中包含：多个锂离子电池单体；绝缘的内壳体，将多个锂离子电池单体固定设置在内壳体内部；导电的跨接片，分别固定连接在内壳体外部相对的两侧；保险丝，通过超声波焊接将锂离子电池单体与跨接片的相应位置电性连接，实现锂离子电池单体的串并联连接；PCB板，安装有采集电池单体参数的控制器与跨接片的采集点电性连接；该PCB板固定连接在内壳体的顶面，该顶面与内壳体连接跨接片的表面相垂直；绝缘的PCB盖板，覆盖在PCB板之上，并与内壳体的顶面固定连接；绝缘板，分别覆盖在内壳体两侧的跨接片外部，并与内壳体固定连接。优选地，所述内壳体设置有上壳体及下壳体，通过紧固件连接两者后，在两者内部形成固定放置多个锂离子电池单体的容纳空间。优选地，所述上壳体和下壳体外部设置有凸点塑料柱，通过超声波塑料焊接或热铆焊接将跨接片分别固定至上壳体和下壳体外部。优选地，所述跨接片为每组串联的锂离子电池单体设置有采集电压、或温度、或电压温度的采集点，各组的采集点通过接插件汇集一体后连接至PCB板的控制器。优选地，所述半成品模块包含以下的任意一项或其任意组合：所述锂离子电池单体的正极是镍钴铝、或镍钴锰，负极是石墨、或硅、或硅碳合金；所述跨接片是铝板、或镀镍铝板、或铜板、或镀镍铜板；所述保险丝是铝丝、或硅丝、或硅铝合金、或钨丝、或铜丝；所述内壳体、或PCB盖板、或绝缘板，由阻燃绝缘塑料制成。本专利技术的另一个技术方案是提供一种车用锂离子电池模块，其中包含：金属的外壳体，将上述任意一项半成品模块固定放置在外壳体的内部；金属的上盖板，与外壳体组合，将外壳体的顶部开口紧固密封；导热胶，通过所述上盖板设置的防爆阀，灌注到外壳体内部对半成品模块进行灌封固化，使半成品模块中锂离子电池单体的电池热量通过导热胶传递到外壳体；所述外壳体外部设有散热片；所述上盖板设置有正极极柱及负极极柱，与所述半成品模块的正极输出端及负极输出端对应电性连接；所述上盖板设置有CAN通讯接口，与所述半成品模块的接插件通过转换连接件进行连接。优选地，所述外壳体内的底部布置有设定方向的第一限位结构；所述半成品模块的内壳体的底部外侧布置有设定方向的第二限位结构，该第二限位结构与第一限位结构的结构相互配合且方向相同；所述设定方向是纵向、或横向、或纵向及横向；所述第一限位结构和第二限位结构之中的一个是凸槽结构，另一个是能够对应插入到所述凸槽结构中的凹槽结构。优选地，所述导热胶为硅胶类、或环氧类、或丙烯酸类；所述导热胶内添加有热分解产生惰性气体或阻燃气体的添加剂，所述添加剂为Al(OH)3、或磷酸三苯酯。优选地，所述电池模块设置有液冷结构、或风冷结构、或自然冷却结构；所述液冷结构中，外壳体的底面或设置散热片的任意侧面，放置于液冷板；所述风冷结构中，由外壳体任意侧面的散热片形成风冷通道；所述自然冷却结构中，半成品模块的电池热量通过导热胶传到外壳体，通过外壳体的金属箱体将热量带出。优选地，所述电池模块的上盖板，进一步包含以下的任意一项或其任意组合：所述正极极柱和负极极柱各自设置有三个螺丝孔，在对相邻的电池模块进行串并联固定时实现三孔定位及限位防脱落；所述正极极柱和负极极柱与上盖板之间通过聚四氟乙烯绝缘，并通过铆接固定密封；所述防爆阀是铝片或铜片，通过激光焊接连接密封，并以螺丝紧固方式拧紧于上盖板，所述防爆阀设置有泄压孔；所述CAN通讯接口设置的接插件公端，插入到所述半成品模块的接插件母端；所述上盖板与外壳体的箱体组合后，在箱体边缘涂覆有密封胶与密封垫，并通过紧固件紧固密封。本专利技术具有以下优点：1、电池模块的外壳体采用带有散热片设计的金属结构，将模块的热量通过金属外箱散热。2、电池模块内部将固定电池单体的整个半成品模块完全灌封，加快本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车用锂离子电池模块的半成品模块，其特征在于，包含：多个锂离子电池单体（2）；绝缘的内壳体（1），将多个锂离子电池单体（2）固定设置在内壳体（1）内部；导电的跨接片（3），分别固定连接在内壳体（1）外部相对的两侧；保险丝（4），通过超声波焊接将锂离子电池单体（2）与跨接片（3）的相应位置电性连接，实现锂离子电池单体（2）的串并联连接；PCB板（7），安装有采集电池单体参数的控制器与跨接片（3）的采集点电性连接；该PCB板（7）固定连接在内壳体（1）的顶面，该顶面与内壳体（1）连接跨接片（3）的表面相垂直；绝缘的PCB盖板（5），覆盖在PCB板（7）之上，并与内壳体（1）的顶面固定连接；绝缘板（6），分别覆盖在内壳体（1）两侧的跨接片（3）外部，并与内壳体（1）固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种车用锂离子电池模块的半成品模块，其特征在于，包含：
多个锂离子电池单体（2）；
绝缘的内壳体（1），将多个锂离子电池单体（2）固定设置在内壳体（1）内部；
导电的跨接片（3），分别固定连接在内壳体（1）外部相对的两侧；
保险丝（4），通过超声波焊接将锂离子电池单体（2）与跨接片（3）的相应位置电性连接，实现锂离子电池单体（2）的串并联连接；
PCB板（7），安装有采集电池单体参数的控制器与跨接片（3）的采集点电性连接；该PCB板（7）固定连接在内壳体（1）的顶面，该顶面与内壳体（1）连接跨接片（3）的表面相垂直；
绝缘的PCB盖板（5），覆盖在PCB板（7）之上，并与内壳体（1）的顶面固定连接；
绝缘板（6），分别覆盖在内壳体（1）两侧的跨接片（3）外部，并与内壳体（1）固定连接。
2.如权利要求1所述的半成品模块，其特征在于，
所述内壳体（1）设置有上壳体（1-1）及下壳体（1-2），通过紧固件连接两者后，在两者内部形成固定放置多个锂离子电池单体（2）的容纳空间。
3.如权利要求2所述的半成品模块，其特征在于，
所述上壳体（1-1）和下壳体（1-2）外部设置有凸点塑料柱，通过超声波塑料焊接或热铆焊接将跨接片（3）分别固定至上壳体（1-1）和下壳体（1-2）外部。
4.如权利要求1所述的半成品模块，其特征在于，
所述跨接片（3）为每组串联的锂离子电池单体（2）设置有采集电压、或温度、或电压温度的采集点，各组的采集点通过接插件汇集一体后连接至PCB板（7）的控制器。
5.如权利要求1所述的半成品模块，其特征在于，
所述半成品模块包含以下的任意一项或其任意组合：
所述锂离子电池单体（2）的正极是镍钴铝、或镍钴锰，负极是石墨、或硅、或硅碳合金；
所述跨接片（3）是铝板、或镀镍铝板、或铜板、或镀镍铜板；
所述保险丝（4）是铝丝、或硅丝、或硅铝合金、或钨丝、或铜丝；
所述内壳体（1）、或PCB盖板（5）、或绝缘板（6），由阻燃绝缘塑料制成。
6.一种车用锂离子电池模块，其特征在于，包含：
金属的外壳体（8），将权利要求1~5中任意一项所述的半成品模块固定放置在外壳体（8）的内部；
金属的上盖板（12），与外壳体（8）组合，将外壳体（8）的顶部开口紧固密封；
导热胶，通过所述上盖板（12）设置的防爆阀（14），灌注到外壳体（8...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建文，金梅，徐永军，金峰，
申请(专利权)人：合普新能源科技有限公司，上海普天智绿新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31