用于裝配鋰電池與金屬框架的裝配體的殼體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于裝配鋰電池與金屬框架的裝配體的殼體，金屬框架包括兩塊金屬板，用于將電池組夾持在其間，金屬板上電池組各方的區(qū)域上分別對(duì)齊地設(shè)置成對(duì)通孔，用于讓螺桿抵靠電池穿過(guò)各對(duì)通孔；以及螺桿，當(dāng)在其兩端部將螺母旋緊時(shí)形成裝配體，殼體由上殼蓋和下殼體構(gòu)成，下殼體的內(nèi)部縱向面上設(shè)置有導(dǎo)向筋，用于引導(dǎo)裝配體的外部縱向面，且兩者的內(nèi)側(cè)底部設(shè)置有縱向槽，分別用于接收金屬板的上部和下部，其中：兩者的內(nèi)側(cè)底部設(shè)置有與縱向槽相交的橫向槽，分別用于接收電池組上方和下方的螺桿并使得螺桿與相應(yīng)橫向槽的底部之間保持一定的空隙。該殼體裝配成的電池靠金屬框架和殼體同時(shí)受力，可緩沖各方?jīng)_擊，提高抗震性，任一面可朝上。
【專利說(shuō)明】
用于裝配鋰電池與金屬框架的裝配體的殼體
技術(shù)領(lǐng)域
:
[0001]本發(fā)明涉及鋰電池裝配領(lǐng)域，具體涉及一種用于裝配鋰電池的殼體，更具體涉及一種用于裝配鋰電池與金屬框架的裝配體的殼體。
【背景技術(shù)】
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[0002]電動(dòng)或者混合動(dòng)力的特殊車輛需要在極端氣候和環(huán)境條件下正常啟動(dòng)和運(yùn)行，例如在-40°C的低溫下兩棲行駛或者在惡劣的山路上持續(xù)顛簸。眾所周知，鉛酸電池在_40°C下性能惡劣，無(wú)法滿足啟動(dòng)要求，且鉛酸電池重量大、塑料外殼結(jié)構(gòu)受鉛酸電池的原理限制而設(shè)計(jì)的較為簡(jiǎn)單，抗振動(dòng)和抗跌落的性能差，鋰離子電池的低溫電性能優(yōu)于鉛酸電池，重量更小尺寸更緊湊，但其結(jié)構(gòu)相比鉛酸電池更為精密，但這種緊湊性和精密性也對(duì)其抗震性提出了更高的要求。
[0003]在這些電動(dòng)車輛和混合動(dòng)力車輛中，由于對(duì)電池的大功率和大電流的需求，通常使用大功率的方形電池的串并聯(lián)電池組，為了將電池組緊密裝配到殼體內(nèi)，通常采用蜂窩式裝配或者經(jīng)由金屬框架的裝配方法。注意，此處所說(shuō)的方形電池指矩形的電池，僅與圓形電池形成對(duì)比，而非特指正方形的電池。
[0004]蜂窩式裝配常用于圓形電池組，將樹脂模制成內(nèi)含接納槽的支持架，并且將各個(gè)圓形電池裝配到相應(yīng)的接納槽內(nèi)，但是樹脂在高溫下會(huì)軟化或熔融，而在低溫下會(huì)變脆甚至裂化，導(dǎo)致破壞與電池之間的匹配精確度，無(wú)法適應(yīng)廣泛的溫度范圍；此外，轉(zhuǎn)用于方形電池時(shí)，由于方形電池本身具有金屬殼體，金屬殼體的材質(zhì)與樹脂的材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)的偏差，也會(huì)導(dǎo)致溫度偏差下的失配;此外，蜂窩式裝配需要支持架具有相當(dāng)?shù)暮穸纫源_保其支持強(qiáng)度，這又導(dǎo)致了電池組整體(包含電池組、支持架和殼體在內(nèi))的大體積和大尺寸。
[0005]目前廣泛使用經(jīng)由金屬框架的裝配方法，該裝配方法具體是，通過(guò)在金屬框架的兩塊平行對(duì)準(zhǔn)的金屬板上對(duì)稱地設(shè)置通孔，并將各個(gè)限位螺桿的兩端部穿過(guò)兩塊金屬板中的對(duì)準(zhǔn)的通孔并露出，然后在各個(gè)限位螺桿的兩端部旋緊螺母至限位處，來(lái)將電池組裝配在金屬框架內(nèi)，從而將電池組與金屬框架緊密固定為裝配體，接著可以將金屬框架與電池組的裝配體一起裝配到殼體內(nèi)。
[0006]因此，需要提供一種用于裝配鋰電池與金屬框架的裝配體的殼體，該殼體能夠方便地將裝配體緊固裝配到其中，且能夠充分利用本身的結(jié)構(gòu)以及與金屬框架的裝配關(guān)系，確保極端氣候和環(huán)境條件下，鋰電池能夠緊固于其中，并緩沖各個(gè)方向的沖擊，提高抗震動(dòng)性，且可以任意放置，諸如任一面朝上，均不會(huì)影響鋰電池的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0007]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于裝配鋰電池與金屬框架的裝配體的殼體，所述金屬框架包括:相同規(guī)格且對(duì)齊設(shè)置的兩塊金屬板，用于將鋰電池的電池組夾持在其間，在各塊金屬板上電池組上方和下方以及縱向兩側(cè)的區(qū)域上分別對(duì)齊地設(shè)置成對(duì)的通孔，用于讓螺桿抵靠相應(yīng)電池穿過(guò)各對(duì)通孔露出兩端部；以及所述螺桿，當(dāng)在所述螺桿的兩端部將螺母旋緊時(shí)，所述電池組被緊密裝配到所述金屬框架內(nèi)從而形成所述裝配體，
[0008]所述殼體由上殼蓋和下殼體構(gòu)成，所述下殼體的內(nèi)部縱向面上設(shè)置有導(dǎo)向筋，用于引導(dǎo)所述裝配體的外部縱向面，且所述上殼蓋和下殼體的內(nèi)側(cè)底部設(shè)置有縱向槽，分別用于接收所述兩塊金屬板的上部和下部，其特征在于:
[0009]所述上殼蓋和下殼體的內(nèi)側(cè)底部設(shè)置有與所述縱向槽相交的橫向槽，分別用于接收電池組上方和下方的所述螺桿并使得所述螺桿與相應(yīng)橫向槽的底部之間保持一定的空隙。
[0010]優(yōu)選地，所述導(dǎo)向筋從所述下殼體的內(nèi)部縱向面上突出，且導(dǎo)向筋之間的凹部將所述螺桿從所述裝配體露出的兩端部連同所述螺母接收在內(nèi)。
[0011]優(yōu)選地，所述下殼體的每個(gè)內(nèi)部縱向面上的所述導(dǎo)向筋的數(shù)量為所述螺桿的數(shù)量減一。
[0012]優(yōu)選地，裝配有所述裝配體的殼體在600C 土 2°C至-40°C ± 2°C的溫度下，經(jīng)受頻率為10Hz-60Hz、振幅為1.14mm-l.8mm且持續(xù)時(shí)間為I個(gè)小時(shí)的振動(dòng)后，所述螺桿與相應(yīng)橫向槽的底部之間保持空隙。
[0013]優(yōu)選地，裝配有所述裝配體的殼體在600C 土 2°C至-40°C ± 2°C的溫度下，經(jīng)受頻率為10Hz-60Hz、振幅為1.14mm-l.8mm且持續(xù)時(shí)間為2個(gè)小時(shí)的振動(dòng)后，所述螺桿與相應(yīng)橫向槽的底部之間保持空隙。
[0014]優(yōu)選地，所述縱向槽和所述橫向槽經(jīng)由加強(qiáng)筋連接。
[0015]優(yōu)選地，所述加強(qiáng)筋還形成在相鄰的橫向槽之間和/或所述上殼蓋及所述下殼體的內(nèi)部橫向面與相鄰的橫向槽之間。
[0016]優(yōu)選地，所述上殼蓋和所述下殼體由聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯中的任一種或任何組合模制而成。
[0017]優(yōu)選地，所述的螺桿包裹有絕緣套管。
[0018]本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)如下有益效果:本發(fā)明的殼體通過(guò)將裝配體裝配在內(nèi)所形成的電池具有外部殼體和金屬框架兩個(gè)緩沖機(jī)構(gòu)，金屬框架中，金屬板從兩縱向側(cè)而螺桿從上下左右對(duì)電池組中的電池進(jìn)行抵靠支撐，螺桿的應(yīng)力抵抗外部壓力并緩解相應(yīng)的電池變形，該兩個(gè)緩沖機(jī)構(gòu)協(xié)同作用，可以緩沖各個(gè)方向的沖擊，提高了抗震動(dòng)性，且可以任意位置布置，沒有某一面必須朝上的要求。
【附圖說(shuō)明】
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[0019]為了便于說(shuō)明，參考以下附圖結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的殼體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0020]圖1A為下殼體的正視圖，圖1B為下殼體的俯視圖。
[0021]圖2為上殼蓋的示意圖。
[0022]圖3A為金屬框架的正視圖，圖3B是金屬框架的側(cè)視圖。
[0023]附圖標(biāo)記與各構(gòu)件的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:
[0024]I下殼體
[0025]2導(dǎo)向筋
[0026]3上殼蓋
[0027]4接線柱
[0028]5金屬板
[0029]6限位螺桿
[0030]7縱向槽
[0031]8橫向槽
[0032]9加強(qiáng)筋
【具體實(shí)施方式】
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[0033]如圖3A和圖3B所示，現(xiàn)有技術(shù)中，用于裝配鋰電池的金屬框架包括:相同規(guī)格且對(duì)齊設(shè)置的兩塊金屬板5，用于將電池組夾持在其間，在各塊金屬板上位于電池組上方和下方的條形區(qū)域上分別對(duì)齊地設(shè)置成對(duì)的通孔，用于讓限位螺桿6抵靠相應(yīng)電池穿過(guò)各對(duì)通孔露出兩端部。作為示例，限位螺桿6由主段和所述兩端部組成，其中主段的直徑大于通孔的孔徑，且通孔的孔徑大于所述兩端部的直徑。上方和下方的各區(qū)域上通孔的對(duì)數(shù)為電池組的列數(shù)的η倍，η為大于等于I的整數(shù)，以便每列電池組的上方和下方都抵靠至少一個(gè)限位螺桿6來(lái)緊固和支撐該列電池組。作為示例，這里η = I，電池組共3列，從而電池組的上方和下方分別設(shè)置3對(duì)通孔和相應(yīng)的3個(gè)限位螺桿。電池組列的上方和下方的通孔對(duì)數(shù)量不一定是相等的，根據(jù)需要，例如由于電池組的重量導(dǎo)致下方需要更強(qiáng)的支撐力，也可以在電池組列的下方設(shè)置比上方更多數(shù)量的通孔對(duì)用于插入限位螺桿。在金屬板5上，除了電池組的上方和下方，還可以在電池組的縱向兩側(cè)的區(qū)域上分別對(duì)齊地設(shè)置成對(duì)的通孔，用于讓限位螺桿6分別抵靠電池組的兩側(cè)穿過(guò)各對(duì)通孔露出兩端部，任一側(cè)的區(qū)域上通孔的對(duì)數(shù)為m，m為大于等于I的整數(shù)，作為示例，m= I。
[0034]將電池組裝配到金屬框架內(nèi)以形成裝配體的步驟在【背景技術(shù)】中已經(jīng)詳述，在此不贅述。通過(guò)引入對(duì)裝配技術(shù)的改進(jìn)，上述金屬框架的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的調(diào)整，例如通過(guò)引入
【申請(qǐng)人】于2016年4月26日提交的、發(fā)明名稱為“用于將鋰電池裝配到金屬框架內(nèi)的夾具和方法”、申請(qǐng)?zhí)枮?01610262653.6的發(fā)明申請(qǐng)的夾具和方法，限位螺桿6可以簡(jiǎn)化為螺桿，裝配時(shí)在夾具的配合下，只需要在螺桿的兩端將螺母旋轉(zhuǎn)至一定的小扭矩，就可完成電池組與金屬框架的裝配體。
[0035]通過(guò)將電池組與金屬框架的裝配體裝配到殼體內(nèi)得到完整的電池組件，該殼體由上殼蓋3(如圖2所示)和下殼體I構(gòu)成。如圖1A所示，所述下殼體I的內(nèi)部縱向面上設(shè)置有導(dǎo)向筋2，用于引導(dǎo)所述裝配體的外部縱向面，且如圖1B所示，所述上殼蓋3和下殼體I的內(nèi)側(cè)底部設(shè)置有縱向槽7，分別用于接收所述兩塊金屬板5的上部(對(duì)應(yīng)于上殼蓋3)和下部(對(duì)應(yīng)于下殼體I)，所述上殼蓋3和下殼體I的內(nèi)側(cè)底部設(shè)置有與所述縱向槽7相交的橫向槽8，分別用于接收電池組上方和下方的所述螺桿6并使得所述螺桿6與相應(yīng)橫向槽8的底部之間保持一定的空隙。在電池組件經(jīng)受振動(dòng)、滾動(dòng)以及外部沖擊時(shí)，除了該殼體本身提供的緩沖作用，緊密裝配到其中的裝配體尤其是金屬框架也對(duì)其緊密夾持的電池組進(jìn)行支撐和保護(hù)。具體說(shuō)來(lái)，螺桿6從上下左右對(duì)電池組提供緊密夾持和抵靠，在遭遇橫向的外部沖擊時(shí)，橫向延伸的螺桿6利用其強(qiáng)度抵抗該沖擊，并且通過(guò)向外拱起產(chǎn)生抵抗應(yīng)力，從而阻止進(jìn)一步的變形。而在遭遇縱向的外部沖擊時(shí)，金屬板5連同兩側(cè)的螺桿6協(xié)同產(chǎn)生抵抗應(yīng)力，從而阻止進(jìn)一步的變形。所謂一定的空隙，確保了螺桿6在遭遇具體環(huán)境中橫向的外部沖擊時(shí)，不會(huì)觸及相應(yīng)橫向槽8的底部。
[0036]優(yōu)選地，所述導(dǎo)向筋2從所述下殼體I的內(nèi)部縱向面上突出，且導(dǎo)向筋2之間的凹部將所述螺桿6從所述裝配體露出的兩端部連同所述螺母接收在內(nèi)。沿著該導(dǎo)向筋2能夠容易地將裝配體滑入下殼體I中，且導(dǎo)向筋2還能夠提高下殼體I的強(qiáng)度。上殼蓋3和下殼體I的內(nèi)部尺寸適于將裝配體緊密裝配在其中，具體說(shuō)來(lái)，使得裝配體的外部縱向面貼合導(dǎo)向筋2的縱向面，而裝配體的金屬框架的縱向上的兩端部緊密貼合殼體的內(nèi)部橫向面。優(yōu)選地，所述下殼體I的每個(gè)內(nèi)部縱向面上的所述導(dǎo)向筋2的數(shù)量為所述螺桿的數(shù)量減一，由此，在相鄰的導(dǎo)向筋2之間和導(dǎo)向筋2與下殼體I的端部之間形成與螺桿數(shù)量相同數(shù)量的凹部，恰好將所有螺桿6從所述裝配體露出的兩端部連同所述螺母接收在內(nèi)。
[0037]如上得到的電池組件，因?yàn)殡姵亟M被金屬框架緊密夾持在內(nèi)又被螺桿6上下左右緊密支撐抵靠形成一體的裝配體，且該裝配體緊密裝配到殼體內(nèi)，所以電池組件隨意放置都不會(huì)影響性能，從而便利了電池組件的安裝、使用和運(yùn)輸，也提高了其在各種顛簸路況下的安全性。優(yōu)選地，所述上殼蓋3和所述下殼體I由聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯中的任一種或任何組合模制而成。
[0038]以上裝配有所述裝配體的殼體在60°C ± 2 °C至-40 °C ± 2 °C的溫度下，經(jīng)受頻率為1Hz-60Hz、振幅為1.14mm-l.8mm且且持續(xù)時(shí)間為I個(gè)小時(shí)的振動(dòng)后，所述螺桿6與相應(yīng)橫向槽8的底部之間保持空隙。振動(dòng)過(guò)程中，無(wú)電解液濺出，振動(dòng)后，電池組件的儲(chǔ)備容量值保持為額定儲(chǔ)備容量值的80 % -98 %。進(jìn)一步地，以上振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間增加到2個(gè)小時(shí)后，所述螺桿6與相應(yīng)橫向槽8的底部之間還保持有空隙，振動(dòng)過(guò)程中，依然無(wú)電解液濺出，振動(dòng)后，電池組件的儲(chǔ)備容量值依然保持為額定儲(chǔ)備容量值的80%-90%。
[0039]此外，電池組件充滿電后，在20°C± 5°C的溫度下，從1.5m高度處自由跌落到厚度為20_的硬木地板上，每個(gè)面I次，該電池組件跌落后不著火冒煙，不爆炸。
[0040]優(yōu)選地，所述縱向槽7和所述橫向槽8經(jīng)由加強(qiáng)筋9連接。優(yōu)選地，所述加強(qiáng)筋9還形成在相鄰的橫向槽8之間和/或所述上殼蓋3及所述下殼體I的內(nèi)部橫向面與相鄰的橫向槽8之間。具體說(shuō)來(lái)，針對(duì)同一個(gè)橫向槽8可以形成6根呈米字型的加強(qiáng)筋9，這些加強(qiáng)筋9能夠增加縱向槽7和橫向槽8附近的殼體部分的強(qiáng)度，能夠提高上殼蓋3及下殼體I的縱向張力，還能夠幫助保持縱向槽7和橫向槽8的形狀和相互位置關(guān)系。以上設(shè)置了米字型的加強(qiáng)筋9所得到的電池組件，在在60 °C ± 2 °C至-40 °C ± 2 0C的溫度下，經(jīng)受頻率為10Hz-60Hz、振幅為1.14mm-l.8mm且持續(xù)時(shí)間為48個(gè)小時(shí)的振動(dòng)后，所述螺桿6與相應(yīng)橫向槽8的底部之間保持空隙。振動(dòng)過(guò)程中，無(wú)電解液濺出，振動(dòng)后，電池組件的儲(chǔ)備容量值保持為額定儲(chǔ)備容量值的80%~85%,還能夠邊振動(dòng)邊進(jìn)行充放電。并且，該電池組件在20°C ±5°C的溫度下，從2m高度處自由跌落到厚度為1mm的硬木地板上，每個(gè)面I次，該電池組件跌落后不著火冒煙，不爆炸，還能正常使用。
[0041]如圖2所示，上殼蓋3設(shè)置有兩個(gè)接線柱4。螺桿6通常是不銹鋼的，為了防止在螺桿6接觸到電池的極柱的情況下發(fā)生漏電，優(yōu)選地，螺桿6包裹有絕緣套管。
[0042]形成裝配體的過(guò)程以上已經(jīng)闡明，不再贅述，將裝配體裝配到殼體中的過(guò)程如下。形成裝配體;沿著下殼體I內(nèi)側(cè)的導(dǎo)向筋2將裝配體滑入下殼體I，緊密配合，貼合面可以打膠;然后，蓋上上殼蓋3，得到完整的電池組件。
[0043]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于裝配鋰電池與金屬框架的裝配體的殼體，所述金屬框架包括:相同規(guī)格且對(duì)齊設(shè)置的兩塊金屬板，用于將鋰電池的電池組夾持在其間，在各塊金屬板上電池組上方和下方以及縱向兩側(cè)的區(qū)域上分別對(duì)齊地設(shè)置成對(duì)的通孔，用于讓螺桿抵靠相應(yīng)電池穿過(guò)各對(duì)通孔露出兩端部；以及所述螺桿，當(dāng)在所述螺桿的兩端部將螺母旋緊時(shí)，所述電池組被緊密裝配到所述金屬框架內(nèi)從而形成所述裝配體， 所述殼體由上殼蓋和下殼體構(gòu)成，所述下殼體的內(nèi)部縱向面上設(shè)置有導(dǎo)向筋，用于引導(dǎo)所述裝配體的外部縱向面，且所述上殼蓋和下殼體的內(nèi)側(cè)底部設(shè)置有縱向槽，分別用于接收所述兩塊金屬板的上部和下部，其特征在于: 所述上殼蓋和下殼體的內(nèi)側(cè)底部設(shè)置有與所述縱向槽相交的橫向槽，分別用于接收電池組上方和下方的所述螺桿并使得所述螺桿與相應(yīng)橫向槽的底部之間保持一定的空隙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼體，其特征在于，所述導(dǎo)向筋從所述下殼體的內(nèi)部縱向面上突出，且導(dǎo)向筋之間的凹部將所述螺桿從所述裝配體露出的兩端部連同所述螺母接收在內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼體，其特征在于，所述下殼體的每個(gè)內(nèi)部縱向面上的所述導(dǎo)向筋的數(shù)量為所述螺桿的數(shù)量減一。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼體，其特征在于，裝配有所述裝配體的殼體在60°C±2°C至-400C ± 2°C的溫度下，經(jīng)受頻率為10Hz-60Hz、振幅為1.14mm-1.8mm且持續(xù)時(shí)間為I個(gè)小時(shí)的振動(dòng)后，所述螺桿與相應(yīng)橫向槽的底部之間保持空隙。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼體，其特征在于，裝配有所述裝配體的殼體在60°C±2°C至-40 °C ± 20C的溫度下，經(jīng)受頻率為10Hz-60Hz、振幅為1.14mm_l.8mm且持續(xù)時(shí)間為2個(gè)小時(shí)的振動(dòng)后，所述螺桿與相應(yīng)橫向槽的底部之間保持空隙。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼體，其特征在于，所述縱向槽和所述橫向槽經(jīng)由加強(qiáng)筋連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的殼體，其特征在于，所述加強(qiáng)筋還形成在相鄰的橫向槽之間和/或所述上殼蓋及所述下殼體的內(nèi)部橫向面與相鄰的橫向槽之間。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的殼體，其特征在于，所述上殼蓋和所述下殼體由聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯中的任一種或任何組合模制而成。9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的殼體，其特征在于，所述的螺桿包裹有絕緣套管。
【文檔編號(hào)】H01M2/10GK105895842SQ201610286992
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月3日
【發(fā)明人】虞明, 趙偉, 楊洋, 鄭曦
【申請(qǐng)人】北京恒綠源和科技有限公司, 義烏正隆新能源科技有限公司