18650锂电池组固定支架结构设计

　　做消费电子、小型储能设备或者DIY便携供电装置的结构设计时，18650电芯的固定一直是绕不开的细节，很多新手容易忽略支架的限位精度，要么电芯装进去晃荡导致焊片脱落，要么卡槽过紧装配时刮破电芯外皮埋下安全隐患，这款多联18650电池支架就是针对这类场景做的结构优化。从实际使用场景来看，这类支架既可以用在桌面小型储能电源的电芯排布上，也能适配手持电动工具的电池包改造，甚至个人玩家做3D打印定制化供电模组时，也能直接用这个结构做基础框架，不用从零开始画电芯卡位。

　　设计的时候首先考虑的是电芯的安装边界，单颗18650电芯的标称直径是18mm，高度65mm，所以每个卡位的内径做了0.2mm的正公差，既保证电芯能顺畅推入，又不会出现径向的窜动，相邻两个卡位的中心距严格控制在20mm，刚好留出镍片焊接的操作空间，不会因为间距过小导致焊笔伸不进去，也不会因为间距过大浪费电池仓的内部空间。支架整体采用联排式的模块化设计，图里的是四联并排的结构，侧边做了拼接卡槽，要是需要更多电芯组合，直接把多个相同的支架卡接就能扩展成8联、12联甚至更多电芯的排布，不用重新开模或者调整整体结构，这点对小批量定制的场景特别友好，不用根据不同容量需求重新设计整套固定结构。

　　从功能特性上来说，支架的每个卡位底部都做了镂空的缺口，一方面是减轻整体重量，3D打印的时候也能减少支撑材料的消耗，另一方面电芯底部的绝缘垫可以完全露出，不会因为支架底部的平面把电芯顶起导致整体高度超差，同时装配的时候可以从底部观察电芯是否完全安装到位，避免出现个别电芯没卡到底导致的焊接高度不一致问题。支架顶部的卡位做了高出电芯端面2mm的围边，当电芯装进去之后，围边刚好能挡住电芯的正极边缘，就算后续组装的时候镍片有轻微翘起，也不会碰到相邻电芯的外壳造成短路，相当于在结构上做了一层物理防呆。

　　实际选型使用的时候要注意，这个支架的安装固定孔位做在支架的两端，孔位直径3.2mm，可以直接用M3的螺丝固定在设备的电池仓内壁，两端的安装孔距是根据四联电芯的总长度做的匹配，要是拼接扩展更多联数，只需要在最外侧的两个支架上打固定孔就行，中间的拼接支架靠侧边的卡扣就能完全固定，不会出现松脱。另外支架的壁厚做了1.5mm的均匀厚度，不管是用PLA、PETG还是ABS材料做3D打印，都不会出现打印变形的问题，壁厚均匀的设计也能保证冷却收缩的时候各个位置的形变量一致，不会出现卡位内径缩小导致电芯装不进去的情况。

　　很多人做电池固定的时候喜欢用胶水直接粘电芯，这种方式不仅后期更换电芯麻烦，胶水的腐蚀性还有可能破坏电芯的外皮，用这种物理卡位的支架，电芯可以随时拆卸更换，维护成本低很多，而且支架本身是绝缘材质，就算电芯外皮有轻微破损，也能通过支架的隔离降低短路风险。在做电池包排布的时候，这个支架的联排方向可以根据电池仓的形状调整，横向排布适合扁平状的设备外壳，纵向拼接适合长条状的电池仓，结构本身的通用性很强，不用针对不同外形的设备做过多的结构修改。另外支架的卡位边缘都做了R0.5mm的圆角，装配的时候不会刮手，也不会刮破电芯的热缩外皮，之前做过的测试里，把电芯反复拆装20次以上，电芯外皮都没有出现划痕，这点比很多直角卡位的支架实用性强很多。

　　从结构设计的思路来说，这个支架没有做多余的冗余结构，所有的结构特征都是为了固定电芯、预留焊接空间、方便装配这几个核心功能服务，没有多余的装饰性特征，不管是3D打印打样还是后期开模注塑，都能把制造成本控制在很低的水平。针对不同的使用场景，要是需要做带温度探头的电池组，还可以在相邻卡位的间隙里预留探头的走线槽，这个结构的相邻卡位之间刚好有1mm的间隙，足够放下NTC温度传感器的引线，不用额外在支架上开槽，直接把引线顺着间隙布到电芯表面就行，装配的时候也不会压到引线。