[0001] 技术领域：本
发明涉及
软包电池封装领域，具体涉及一种轻型动力电池pack结构。
[0002] 背景技术：随着新
能源汽车市场的发展，我国的新能源汽车已经取得显著的发展成果，新能源汽车已经得到一定的普及。在新能源发展的大环境下，新能源轻型动力载具也得到大力的推广。轻型动力电池市场包括电动两轮车、电动三轮车、低速
电动车、场地巡逻车、小型旅游观光车。
[0003] 近几年，我国的外卖和快递行业迅猛发展，对轻型动力载具的需求急剧增加。轻型动力电池作为核心部件，对其进行可靠、科学以及安全的组装，一直是轻型动力电池封装领域尤为重要的技术问题。
[0004] 电池pack一般是指将电芯
包装、封装和装配，组成成品
电池组用于实际使用。目前电池pack行业在我国还属于新兴行业，技术、设备等还不成熟，技术人员的整
体素质不高。同时，pack工艺技术
门槛较高，也使得进入该行业面临较大的难度。现有的电池组装技术主要适用于铅酸
蓄电池，锂电池中的pack工艺主要是用于18650、21700电池，对于软包电池并没有一个很好的pack结构与工艺。
[0005] 发明内容：本发明目的在于提供一种用于轻型动力载具的轻型动力电池pack结构，解决现有的软包
锂离子电池封装过于复杂，不便于更换维修，在轻型动力载具行驶过程中结构不稳定，
散热效果不佳和安全性能差的问题。
[0006] 本发明所采用的技术方案有：一种轻型动力电池pack结构，包括上盖、上盖组件、底盖、
石墨烯锂离子电芯和箱壳，若干片
石墨烯锂离子电芯
水平
叠加并相互
串联形成电芯pack模组，所述电芯pack模组设于箱壳内，上盖和底盖密封连接在箱壳的上下两端，上盖组件设于上盖内；所述上盖组件包括充电插座、放电插座、天线
端子、通讯模
块、BMS板、正极连接柱和负极连接柱，所述充电插座的正极以及放电插座的正极均对应与正极连接柱相连，充电插座的负极以及放电插座的负极均对应与负极连接柱相连，通讯模块通过CAN口与BMS板连接，电芯pack模组的串联正极通过电线与正极连接柱连接，串联负极通过电线与BMS板中的B-端口连接，BMS板中的P-端口与负极连接柱相连，天线端子连接在通讯模块上。
[0007] 进一步地，所述石墨烯锂离子电池的容量为26Ah，在每片石墨烯锂离子电池上设有两个极
耳，且两所述极耳反向对称布置。
[0008] 进一步地，所述石墨烯锂离子电池设有16片，16片石墨烯锂离子电池水平叠加，且相邻的两石墨烯锂离子电池上的极耳之间采用
激光焊接的方式串联；在相邻两石墨烯锂离子电池之间设有耐高温
泡沫板。
[0009] 进一步地，所述相邻石墨烯锂离子电池上的极耳之间通过紫
铜片相连，每个紫铜片与一汇流板相连，汇流板与BMS板通过接插线连接。
[0010] 进一步地，所述汇流板竖直贴附与电芯pack模组的外壁上，且汇流板位于石墨烯锂离子电池上两极耳之间。
[0011] 进一步地，所述电芯pack模组中的石墨烯锂离子电芯通过连接组件连成一体，所述连接组件包括塑料顶框、塑料底框、塑料
支架A和塑料支架B，八个塑料支架A和八个塑料支架B叠加布置成一体并置于塑料顶框和塑料底框之间，且一个塑料支架A和一个塑料支架B相互错开布置，在每个塑料支架A和每个塑料支架B内均安装一片石墨烯锂离子电芯。
[0012] 进一步地，在每个塑料支架A和每个塑料支架B内均固定一块均热
铝托板上，石墨烯锂离子电芯对应安放于均热铝托板上，在箱壳内
侧壁与电芯pack模组之间设有侧均热铝板，侧均热铝板的上缘与塑料顶框通过胶水粘连，16片均热铝托板与所述侧均热铝板
接触，侧均热铝板与箱壳接触。
[0013] 进一步地，所述
箱体外壳为矩形状结构，采用铝
合金制成，在箱体外壳的顶端和底端的四周对应
位置处设有连接螺孔，并在每个螺孔内
螺纹连接一个连接螺钉。
[0014] 进一步地，所述上盖和底盖的四周均设有固定螺孔，上盖和底盖对应通过固定螺孔与箱体外壳上的连接螺钉固定连接。
[0015] 进一步地，所述底盖的上端面上设有用于对电芯pack模组进行限位的限位槽。
[0016] 本发明具有如下有益效果：1）本发明使用水平层状结构安装石墨烯锂离子电芯，组成电芯pack模块，安装便利，成品良率高，提高了生产效率，同时水平安置的电芯结构布置，有利于
电解液均匀分布与极耳的保护，增加了电池使用寿命；
2）本发明中电芯均安装于塑料支架中，整体结构度较大，可适应轻型动力载具使用过程中较大的震动，同时避免电池更换中意外碰撞造成的损坏；
3）本发明的电芯模组中，每片电芯都与均热铝托板接触，通过侧均热铝板与铝外壳接触，形成良好的散热结构。
[0017]
附图说明：为使本发明
实施例的目的、技术方案以及优点更加清晰，下面将对实施例描述所需要的使用附图做相应介绍。显然，所面熟的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0018] 图1为本发明的电芯pack模组示意图；图2为本发明的整体结构示意图；
图3为本发明的石墨烯锂离子电芯示意图；
图4为本发明的上盖组件结构示意图；
图5为本发明的底盖示意图；
图6为本发明的箱体示意图；
图7和图8为本发明中塑料支架A和塑料支架B的结构示意图；
图9为本发明中塑料支架A和塑料支架B固定安装石墨烯锂离子电芯的结构示意图。
[0019] 图中标号说明：1、上盖；2、上盖组件；3、电芯pack模组；4、侧均热铝板；5、汇流板；6、底盖；7、塑料顶框；8、塑料底框；9、紫铜片；10、塑料支架A；11、塑料支架B；12、均热铝托板；13、极耳；14、石墨烯锂离子电芯；15、充电插座；16、放电插座；17、天线端子；18、通讯模块；19、BMS板；20、正极连接柱；21、负极连接柱；22、限位槽；23、固定螺孔；24、箱壳。
[0020] 具体实施方式：为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是所有的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的实施例，均属于本发明保护范围。
[0021] 如图1至图6，本发明一种轻型动力电池pack结构，包括上盖1、上盖组件2、底盖6、石墨烯锂离子电芯14和箱壳24，若干片石墨烯锂离子电芯14水平叠加并相互串联形成电芯pack模组3，电芯pack模组3设于箱壳24内，上盖1和底盖6密封连接在箱壳24的上下两端，上盖组件2设于上盖1内。
[0022] 本发明中的上盖组件2包括充电插座15、放电插座16、天线端子17、通讯模块18、BMS板19、正极连接柱20和负极连接柱21，充电插座15的正极以及放电插座16的正极均对应与正极连接柱20相连，充电插座15的负极以及放电插座16的负极均对应与负极连接柱21相连，通讯模块18通过CAN口与BMS板19连接，电芯pack模组3的串联正极通过电线与正极连接柱20连接，电芯pack模组3的串联负极通过电线与BMS板19中的B-端口连接，BMS板19中的P-端口与负极连接柱21相连，天线端子17连接在通讯模块18上。
[0023] 石墨烯锂离子电池14的容量为26Ah，使用铝塑包装，在每片石墨烯锂离子电池14上设有两个极耳13，且两所述极耳13反向对称布置。
[0024] 石墨烯锂离子电池14设有16片，16片石墨烯锂离子电池14 水平叠加，且相邻的两石墨烯锂离子电池14上的极耳13之间采用
激光焊接的方式串联；在相邻两石墨烯锂离子电池14之间设有耐高温泡沫板。耐高温泡沫板可以用于调节间隙。
[0025] 石墨烯锂离子电池14水平放置有利于电解液均匀分布，也有利于极耳13的保护，增加电池寿命。
[0026] 相邻石墨烯锂离子电池14 上的极耳13之间通过紫铜片9相连，每个紫铜片9与一汇流板5 相连，汇流板5与BMS板19通过接插线连接，实现对电池
温度、
电压和
电流的监控。
[0027] 汇流板5竖直贴附与电芯pack模组3的外壁上，且汇流板5位于石墨烯锂离子电池14上两极耳13之间。
[0028] 本发明中的电芯pack模组3中的石墨烯锂离子电芯14通过连接组件连成一体，以下对连接组件的具体组成结构进行详细描述：连接组件包括塑料顶框7、塑料底框8、塑料支架A10和塑料支架B11，八个塑料支架A10和八个塑料支架B11叠加布置成一体并置于塑料顶框7和塑料底框8之间，且一个塑料支架A10和一个塑料支架B11相互错开布置，在每个塑料支架A10和每个塑料支架B11内均安装一片石墨烯锂离子电芯14。
[0029] 为便于更好地散热，在每个塑料支架A10和每个塑料支架B11内均固定一块均热铝托板12上，石墨烯锂离子电芯14对应安放于均热铝托板12上，在箱壳24内侧壁与电芯pack模组3之间设有侧均热铝板4，侧均热铝板4的上缘与塑料顶框7通过胶水粘连，16片均热铝托板12与所述侧均热铝板4接触，侧均热铝板4与箱壳24接触。16片均热铝托板12与电芯pack模组外侧的侧均热铝板4接触，侧均热铝板4与
铝合金箱壳接触，形成良好的均热散热结构。
[0030] 电芯pack模组3通过利用塑料支架A10、塑料支架B11、均热铝托板12将单片石墨烯锂离子电芯14串联成电芯pack模组3，石墨烯锂离子电芯14水平层状分布，每一包电芯的极耳13与相邻电芯极耳13反向布置，以完成正极与负极极耳13之间的串联焊接。
[0031] 结合图7至图9，以下对塑料支架A10和塑料支架B11的结构以及固定石墨烯锂离子电芯14的固定方式进行详细描述：塑料支架A10与塑料支架B11的结构相同，均包括一矩形
框架结构的本体110，本体110为具有三个卯
榫边1101和一个极耳压合边1102的矩形框架结构，三个卯榫边1101的上端面以及下端面均齐平，极耳压合边1102的上端面低于卯榫边1101的上端面，并使得极耳压合边1102上端面与相邻卯榫边1101上端面之间形成内凹的凹槽部1105，极耳压合边1102的下端面高于卯榫边1101的下端面，并使得极耳压合边1102下端面与相邻卯榫边1101下端面之间形成外凸的凸台部1106，凸台部1106的高度与凹槽部1105的深度相适配。
[0032] 在凹槽部1105的中间位置处设有矩形台1107，矩形台1107的上端面与卯榫边1101的上端面相齐平。矩形台1107将凹槽部1105分隔成两个极耳卡槽120，在极耳压合边1102的外侧面上设有四个紫铜片
定位柱122，每两个紫铜片定位柱122为一组并对应置于一个极耳卡槽120下方，在凸台部1106上设有与矩形台1107相适配的矩形槽1108。
[0033] 在三个卯榫边1101的上端面上设有侧边腰形凸台117和底
角端腰形凸台119，下端面上设有对应与侧边腰形凸台117和底角端腰形凸台119相适配的侧边腰形凹槽111和底角端腰形凹槽113。
[0034] 若干塑料支架通过卯榫相互拼接，每个塑料支架内设置一个石墨烯锂离子电芯14，石墨烯锂离子电芯14中极耳13的水平面压合于凸台部1106和极耳卡槽120之间，极耳13的竖直面贴合于极耳压合边1102的外壁面上，并通过螺钉固定于极耳压合边1102的外壁面上。
[0035] 侧边腰形凹槽111与侧边腰形凸台117设于本体110两侧的卯榫边1101上，每侧设有三个，使得支架以层叠方式组合，侧边腰形凹槽111和侧边腰形凸台117通过卯榫的方式拼接。底角端腰形凹槽113与底角端腰形凸台119设于支架框体底角侧，每侧设有两个，支架以层叠方式组合，底角端腰形凹槽113和底角端腰形凸台119通过卯榫的方式拼接。
[0036] 在矩形台1107上设有极耳端腰形凹槽112，在矩形槽1108上设有与极耳端腰形凹槽112相适配的极耳端腰形凸台118。支架以层叠方式组合，极耳端腰形凹槽112和极耳端腰形凸台118通过卯榫的方式拼接。
[0037] 凸台部1106与极耳卡槽120位置相对，以便支架组合后固定极耳13，极耳卡槽120用于贴合极耳13。
[0038] 在每组的两个紫铜片定位柱122之间设有一个极耳固定螺孔121，极耳固定螺孔121设于凸台部1106的侧面，以使用压条与螺丝固定极耳13，紫铜片定位柱122固定紫铜片。
[0039] 本体110中与极耳压合边1102相平行的一侧卯榫边1101的内壁上设有底角
支撑凸台114，底角支撑凸台114的两端对应与相邻的卯榫边1101之间形成电芯底角槽115。底角支撑凸台114设于支架框体底角内侧，以对电芯底角141端面进行支撑。电芯底角槽115为电芯底角141余出空间，以防其在震动中磨损。
[0040] 本体110采用添加阻燃剂的ABS制成，按产品要求决定阻燃等级，以使支架框体绝缘且阻燃。卯榫边1101和极耳压合边1102一体成型。
[0041] 本发明用于固定石墨烯锂离子电芯的塑料支架（塑料支架A10和塑料支架B11），共设有九个凹槽，包括三对侧边腰形凹槽111，一个极耳端腰形凹槽112，两个底角端腰形凹槽113；支架凸
台面设有九个凸台，包括三对侧边腰形凸台117，一个极耳端腰形凸台118，两个底角端腰形凸台119；
安装时将石墨烯锂离子电芯14安置于塑料支架（塑料支架A10和塑料支架B11）内，支架框内侧的底角支撑台114支撑石墨烯锂离子电芯14底部，电芯底角槽115为电芯底角141提供空间，
预防磨损；支架框体以层叠方式组合，支架凹槽面对应支架凸台面，相邻支架利用九个凸台与凹槽的卯榫连接方式组合；凸台部1106与极耳卡槽120配合，以固定极耳；极耳
13使用激光焊接处理，利用压条、螺丝配合极耳固定螺孔，将焊接好的极耳13固定于支架上。
[0042] 本发明中的塑料支架A10和塑料支架B11为无螺钉卯榫结构设计，构架简单，稳定牢固，以增强电芯模组的结构强度，同时安装便捷，可提升安装、生产效率。其无螺钉的卯榫结构设计，使电芯在安装过程中有效避免穿刺、划伤，提高产品良率。支架框体的卯榫结构层叠设计，可适应不同类型的电池箱体，使电芯模组有良好的适应性。
[0043] 箱体外壳24为矩形状结构，采用铝合金制成，在箱体外壳24的顶端和底端的四周对应位置处设有连接螺孔，并在每个螺孔内
螺纹连接一个连接螺钉。
[0044] 上盖1和底盖6的四周均设有固定螺孔23，上盖1和底盖6对应通过固定螺孔23与箱体外壳24上的连接螺钉固定连接。
[0045] 为便于更好地对电芯pack模组3进行限位固定，在底盖6的上端面上设有用于对电芯pack模组3进行限位的限位槽22。
[0046] 电芯pack模组3的两个侧面设有侧均热铝板4，侧均热铝板4使得均热铝托板12与铝制箱壳14连接，形成均热散热系统，每片石墨烯锂离子电芯14都可以得到良好的均热、散热效果，与每个焊接的极耳13与紫铜片9连接，紫铜片9在和汇流板5连接，汇流板5与BMS板19通过接插线连接，实现对电池温度、电压和电流的监控。箱壳24为铝合金材质，箱壳24与上盖1和底盖6之间有密封设计，箱壳上下端四周设有螺孔，实现上盖1与底盖6的连接。
[0047] 本实施例的一个具体应用为：使用时，将16片均热铝托板12分别安装在塑料支架A10和塑料支架B11上，将塑料支架B11安装在塑料底框8上，用工具将两者
压实。
[0048] 在塑料框B11的一端安装紫铜片，将一片石墨烯锂离子电芯14安置于塑料框B11内，负极极耳朝下，贴合在紫铜片9上，继而安置塑料支架A10，安装一片石墨烯锂离子电芯14电芯时使得电池极耳方向与第一层的相反，以实现电池串联，使用相同的方法进行层叠，安装16片塑料支架和电芯，然后安装塑料顶框，最后使用工具在对模组进行整体压实，保证结构紧凑。
[0049] 将汇流板5安置在电芯pack模组3的前端，将每个紫铜片与汇流板对应焊点进行激光焊接。在电芯pack模组3的侧边安装侧均热铝板4，使用胶水将侧均热铝板4的上缘与塑料顶框7黏连，以便在安装箱壳时保持稳定。将电芯pack模组3安装于底盖6上，压实，将箱壳套上，继而将组装完毕的上盖1和上盖组件2与电芯pack模组3连接后将上盖1安装，最后在上盖1和底盖6上各安装10颗螺丝。
[0050] 在本
说明书的描述中，参考术语“实施例”等描述意指结合该实施例的特征、结构、材料或方法包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表达不一定为相同的实施例。描述的具体特征、结构、材料或方法可以在任何的一个或者多个实施例中用合理的方法结合。
[0051] 上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，是为了更好的解释本发明的原理和实际应用，从而使得所属技术领域的技术人员可以更好的理解和应用本发明。显然根据本说明书的内容，可做出很多
修改和变化。只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。
