侯 要,趙改敬,左威威,鮑飛虎,徐柏興
(鄭州比克新能源汽車有限公司,河南 鄭州 451450)
動力電池模塊是指電池單體經(jīng)由串并聯(lián)方式組合,并通過導(dǎo)電片(鎳片、鋁片等)進(jìn)行電連接的動力電池系統(tǒng)基本單元,目前,將多個電池單體組合并進(jìn)行電連接的操作,大多采用傳統(tǒng)的導(dǎo)電片與電池焊接連接方式(圖1),這種連接方式帶來多種弊端,比如電池單體極難更換、梯次利用率低。本文將闡述一種非焊接連接方式的新型模塊結(jié)構(gòu),即是一種通過導(dǎo)電彈片將多個電池單體彈性電連接在一起,再通過特定的支架結(jié)構(gòu)保障彈性連接的可靠性的模塊結(jié)構(gòu)。
圖1 導(dǎo)電片與電池焊接連接方式
方案結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示,本結(jié)構(gòu)方案通過特定的支架結(jié)構(gòu),不僅實現(xiàn)了單體電芯與導(dǎo)電彈片的限位、固定,而且在支架與電芯之間形成一個空腔,可將具有彈性變形功能的導(dǎo)電彈片(圖3)放置空腔內(nèi)。
導(dǎo)電彈片在自由狀態(tài)下,彈性變形部分高出支架的限位凸臺,在電芯與支架裝配過程中,導(dǎo)電彈片彈性變形部分被單體電芯擠壓發(fā)生變形,當(dāng)單體電芯與支架限位凸臺接觸后,導(dǎo)電彈片彈性變形部分變形過程結(jié)束,從而實現(xiàn)導(dǎo)電彈片與電芯連接。
圖2 方案結(jié)構(gòu)示意圖
圖3 導(dǎo)電彈片結(jié)構(gòu)
本結(jié)構(gòu)通過支架限位凸臺,可準(zhǔn)確控制導(dǎo)電彈片的壓縮量,確保導(dǎo)電彈片彈性變形部分不會出現(xiàn)壓潰,進(jìn)入塑性變形狀態(tài),防止導(dǎo)電彈片彈性失效情況的發(fā)生,從而保證了導(dǎo)電彈片與電芯的連接可靠。
以18V 20Ah電池模塊為例,該模塊的成組方式為9并5串,先并后串,實例的結(jié)構(gòu)如圖4所示。
圖4 實例爆炸圖
實例的物料構(gòu)成如圖5所示,其中上、下支架分別有45個可放置單體電芯的槽孔,以5行9列形式排列,單個導(dǎo)電彈片具有18個彈性變形部分,以2行9列形式排列。
圖5 實例物料構(gòu)成表
圖6 實例生產(chǎn)流程圖
根據(jù)實例生產(chǎn)流程(圖6),在上支架裝配工位,由45個單體電芯組成的電池組兩端分別安裝有上支架、下支架,上、下支架與電池組之間又分別安裝有導(dǎo)電彈片,此刻導(dǎo)電彈片的彈性變形部分未發(fā)生變形,在進(jìn)入螺釘緊固工位后,通過螺釘?shù)拇蚓o,帶動上、下支架與電池組擠壓導(dǎo)電彈片,從而使彈性變形部分發(fā)生變形。螺釘打緊后,變形過程結(jié)束。
此實例通過螺接方式實現(xiàn)了電池單體與導(dǎo)電片的連接,既能保證連接可靠,又能實現(xiàn)當(dāng)需進(jìn)行電池維修時,拆卸螺釘,進(jìn)行電芯單體更換,大大降低了維修成本。而且替換掉的單體電芯可進(jìn)行分選,降維安裝在電視遙控器、玩具車等物品上,變廢為寶。