CN100550475C - 用于电池模组的壳体构件 - Google Patents

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Abstract

这里公开了一种用于电池模组的壳体构件，其装置于电池模组的至少一侧中，使得有冷却剂流动通道限定于具有若干电池单元堆叠于其中的电池模组中，其中所述壳体构件具有电连接构件，用以彼此互相电连接这些电池单元的电极端子及/或电连接外部装置至这些电极端子，这些电连接构件一体形成于壳体构件上。根据本发明的壳体构件以一种电连接构件一体形成在壳体构件上的结构制造。因此，降低了壳体构件的制造成本。更进一步，电池模组的组装工艺大幅简化，且有效防止了因工程师的错误所造成的短路发生。

Description

用于电池模组的壳体构件
技术领域
本发明涉及用于电池模组的壳体构件，且更特别的是涉及用于电池模组的壳体构件，其装置于电池模组的至少一侧，使得有冷却剂的流动信道限定于具有电池单元堆叠于其中的电池模组中，其中壳体构件具有电连接构件，用以彼此互相电连接这些电池单元的电极端子及/或电连接外部装置至这些电极端子，这些电连接构件一体形成于壳体构件上。
背景技术
最近，可充放电的二次电池被广泛使用在无线移动装置上，作为能量源。同时，二次电池作为电动车与混合动力电动车的动力源已引起相当大的注意，已经研制出这些车，用来解决使用石油的汽柴油车辆所造成的空气污染等问题。
小型移动装置在每个装置上使用一个或多个小型电池。另一方面，中型或大型装置，如汽车，因为中型或大型装置需要高输出与大容量，所以它们使用具有彼此互相电连接的多个电池单元的中型或大型电池系统。
一般来说，电池模组藉由电连接具有多个电池单元彼此互相串联及/或并联的多个电池匣而制造。根据情况，两个或更多个电池模组彼此互相电连接，以提供具有较高输出的中型或大型电池系统。
因此，需要一种连接组件，它可有效进行电池单元之间的电连接、电池匣之间的电连接及电池模组之间的电连接，其必需形成高输出及大容量的能源，从电池模组接受能量的电连接及提供能量至外部装置，并且连接至系统，以控制电池的操作。更进一步，当电池在充电及放电时，这种高输出及大容量的电池模组产生出大量的热。如果没有有效移除这些热，则这些热会积聚，导致电池单元的性能下降。因此，主要需要冷却系统。
在制造高输出及大容量电池模组的过程中，使用了多个构件。因此，电池模组的总体制造成本由这些构件的制造成本、这些构件的组装工艺难度及组装这些构件所必需的时间所决定。
更进一步，当电连接构件的连续连接因工程师在组装这些电连接构件过程中的错误而未完成时，可能会发生短路，导致电池单元缺陷。因此，最终增加了电池模组的制造成本。
发明内容
因此，本发明的目的为解决尚未解决的前述问题以及其他技术问题。
特别的是，本发明之一目的为一体电连接构件至壳体构件，壳体构件为组成电池模组的主要组件之一，藉此降低这些构件的制造成本及改进电池模组的组装工艺。
本发明另一个目的为提供一种电池模组，其包含壳体构件，藉此电池模组的制造工艺及冷却效率均大幅提高。
根据本发明的一观点，可通过提供一种用于电池模组的壳体构件来完成上述及其他目的，这种壳体构件装置于电池模组的至少一侧，使得有冷却剂的流动通道限定于具有电池单元堆叠于其中的电池模组中，其中壳体构件具有电连接构件，用以彼此互相电连接这些电池单元的电极端子及/或电连接外部装置至这些电极端子，这些电连接构件一体形成于壳体构件上。
因此，根据本发明的壳体构件以一种电连接构件一体形成在壳体构件上的结构制造出来。因此，降低了壳体构件的制造成本。更进一步，电池模组的组装工艺大幅简化，且有效防止因工程师的错误所造成的短路发生。
这些电池单元的外表面或具有电池单元装置于其中的电池匣的外表面由壳体构件所覆盖，由此冷却剂仅沿着预设流动通道流动。壳体构件可以单体的形状制造，使得电池匣的外表面可由此单体壳体构件所覆盖。或者，准备及组装两个或更多个单元构件，以组成壳体构件，使得电池匣的外表面可由组合后的壳体构件所覆盖。本发明的特征为，用于电连接这些电池单元电极端子的构件，优选的是电池匣的电极端子(电连接构件)与壳体构件在预设位置一体形成。
在一优选实施例中，当电池单元装置于各电池匣时，这些电池单元彼此堆叠，电极端子从各电池匣的相对端突出，且壳体构件装置于电池模组的、当这些电池匣彼此堆叠时电极端子所设置的侧部。在此结构中，电连接构件位于壳体构件的相对端。
电连接构件并无特别限制，只要这些电极端子之间的电连接及/或外部装置与对应电极端子之间的电连接可藉由电连接构件完成即可，且电连接构件一体形成于壳体构件上。
在一优选实施例中，各电连接构件包含：电绝缘中空连接构件本体，其具有开放上端；及电绝缘盖，其联接至连接构件本体的开放上端。同样地，这样构成各电连接构件，即：使得板状导电汇流排装设于连接构件本体的下端；两个或更多个端子插入孔形成于此连接构件本体的下端及汇流排，形成于连接构件本体的下端之端子插入孔与形成于汇流排之端子插入孔相连通；以及连接组件插入狭缝形成于连接构件本体之一侧，如果必要的话，用于更进一步连接对应电极端子至外部连接构件。电连接构件的优选实施例揭露于韩国专利申请号2005-32503中，该申请以本发明的申请人名称提出。根据上述专利申请的揭露，藉由电连接构件，易于完成电连接，且藉由绝缘本体，将端子连接部与外侧隔离开，由此有效防止因水气造成短路的发生及锈蚀的发生。上述专利申请的公开内容在此藉由参考一并完整揭露。
举例来说，壳体构件以电绝缘材质制成，或者涂布电绝缘材质，藉此有效防止壳体构件及包含电池单元的电池模组的组件之间的短路。壳体构件除了用于保护这些电池单元(或具有电池单元装置于其中的电池匣)，还提供了电池模组的冷却剂通道。在一优选实施例中，在电池模组由彼此堆叠电池匣所构成的情况里，各电池匣具有两个或更多个电池单元，这些电池单元依据装设于各电池匣中的电池单元的数目以多列方式排列。优选的是，壳体构件具有限定于其中的隔间，使得藉由电池单元组(它们为排列于各列中的电池单元)，形成冷却剂通道。
根据本发明，壳体构件及电连接构件一体形成，用以构成单体。举例来说，壳体构件及电连接构件可由塑胶树脂、以一次射出成型制造。在此情形中，电连接构件的其他部分(除了导电端子连接部外)均藉由射出成形而与壳体构件一体形成。
根据本发明之另一方面，提供具有上述壳体构件的中型或大型电池模组。
根据本发明之中型或大型电池模组，电池单元藉由一体形成于壳体构件上的电连接构件而彼此互相串联及/或并联。因为电连接构件一体形成于壳体构件上，所以电池模组的组装工艺大幅简化，且有效防止因工程师的错误所造成的短路发生。
一般来说，这样构成中型或大型电池模组，即使得电池单元以高密度彼此堆叠。这些电池单元彼此堆叠，使得邻接的电池单元彼此互相间隔开一个预设距离，由此有效移除当电池充电及放电时所产生的热。优选的是，具有低机械硬度的电池单元或一个以上的电池单元装置于电池匣中，且多个电池匣彼此堆叠，以组成电池模组。电池匣的较佳实施例揭露于韩国专利申请号2004-81657，该申请以本发明的申请人名称提出。根据上述专利申请的揭露，当电池匣彼此堆叠，同时这些电池匣彼此互相连接时，堆叠的电池单元彼此互相间隔开一个预设距离，使得有冷却剂的流动通道限定于这些堆叠电池单元之间。上述专利申请的公开内容在此藉由参考一并完整揭露。
冷却剂是这样一种物质，其不会对电池单元或电池模组的其它组件的操作造成影响。优选的是，冷却剂为空气。冷却剂从电池模组的一侧导入，通过这些电池单元之间，并且然后从电池模组的另一侧放出，由此有效移除当这些电池单元充电及放电时所产生的热。
在一优选实施例中，用于使冷却剂导入通过的入口及用于使冷却剂放出通过的出口位于电池模组的相同平板上，且位于该入口及该出口之间的冷却剂流动通道被分隔开，使得导入通过该入口的冷却剂冷却指定的电池组，且之后从该出口放出。冷却系统的较佳实施例揭露于韩国专利申请号2004-85765，该申请以本发明的申请人名称提出。根据上述专利申请的揭露，冷却剂入口及冷却剂出口位于电池模组的同一平板上，藉此最小化系统的总体尺寸。同样地，冷却剂通道是分离开的，藉此完成冷却剂均匀供应。因此，有效散除从这些电池单元产生的热，且当冷却过程时，最小化电池单元之间的温度差异。上述专利申请的公开内容在此藉由参考一并完整揭露。
当构成了电池模组时，这些电池单元可以以各种结构排列。较佳的是，各具有电池单元装置于其中的电池匣可连续地彼此堆叠。举例来说，这些电池匣彼此堆叠，其方式为邻接第一电池匣设置的第二电池匣的电极端子与第一电池匣的电极端子成大于90度地定向，较佳的是成180度地定向，且邻接第二电池匣设置的第三电池匣的电极端子与第一电池匣的电极端子以相同方向定向，第一电池匣的电极端子与第三电池匣的电极端子电连接，第二电池匣的电极端子与第四电池匣的电极端子电连接，以及最后一个电池匣的电极端子与邻接最后一个电池匣的电池匣的电极端子电连接。这种结构之例子揭露于韩国专利申请号2004-92887，该申请以本发明的申请人名称提出。根据上述专利申请的揭露，彼此互相电连接的电极端子之间的距离，以及这些电极连接部之间的间隙增加了至少一个电池匣的的厚度，藉此易于完成这些电极端子的连接，且有效防止这些连接构件之间的干扰。更进一步，这些端子连接构件不会一起群集于电池组的一侧，由此大幅降低工程师受到电击的危险。上述专利申请的公开内容在此藉由参考一并完整揭露。
根据本发明的电池模组可作为高输出及大容量的能源。较佳的是，电池模组可以用于电动车或混合动力电动车。
附图说明
上述及本发明的其它目的、特征与其余优点将会从以下结合附图的详细描述中获得清楚认知，其中：
图1为本发明优选实施例的壳体构件的电连接构件的安装状态立体图，为了清楚理解及描述的方便，省去了壳体构件；
图2为本发明优选实施例的壳体构件正视图；
图3为示于图2中的壳体构件的部分立体图，说明壳体构件的后部；
图4为电池模组的部分立体示意图，其中仅示于图3中的壳体构件安装在电池模组上；及
图5-8为含有壳体构件的电池模组装置于电池匣的三侧的整体立体图、部分立体图及正视图。
[附图主要附图标记的说明]
100电池模组
200电池匣
300电池单元
400电连接构件
500壳体构件
600冷却剂循环构件
700框体
具体实施方式
现在，本发明的优选实施方式将会参照图示作详细描述。然而，这里必须注意本发明的范围并不仅限制于这些实施方式的说明。
图1为本发明较佳实施例的壳体构件的电连接构件的安装状态立体图。为了清楚了解及描述的方便，仅有壳体构件的电连接构件示于图中。
请参考图1，电池模组100包含：电池匣200，各电池匣200内装设有电池单元300；电连接构件400，将电池匣200的电极端子彼此互相以串联形式连接起来；冷却剂循环构件600，装置于电池匣200最底下一个的下方；及框体700，使电池匣200、电连接构件400及冷却剂循环构件600装置于其上。
电池单元300装置于各电池匣200中，其数量为十个，如图1中所示。这十个电池匣200以180度定向交替方式彼此堆叠。具体来说，这样设置电池匣200的第一个，即，第一电池匣201，即：使得第一电池匣201的电极端子221位于第一电池匣201的前部。电池匣200的第二个，即第二电池匣202邻接第一电池匣201，将该第二电池匣202装置于第一电池匣201的下方，使得第二电池匣202的电极端子(图未示)位于第二电池匣202的后部。电池匣200的第三个，即第三电池匣203邻接第二电池匣202，将该第三电池匣203装置于第二电池匣202的下方，使得第三电池匣203的电极端子223位于第三电池匣203的前部。也就是说，这样排列奇数电池匣201、203、205...，即使得奇数电池匣的电极端子位于奇数电池匣的前部，以及这样排列偶数电池匣202、204、206...，即使得偶数电池匣的电极端子位于偶数电池匣的后部。结果，电极端子之间的距离增加了至少一个电池匣的厚度。因此，易于完成电极端子的连接，且有效防止电极连接构件之间的干扰。
尽管图1说明串联电连接，但是第一电池匣201的电极端子221与第三电池匣203的电极端子223亦可以同样的电极结构排列，藉此易于完成并联电连接。
装置于电极端子221及223的电连接构件400包含：具有开放上端的盒形连接构件本体410；盖420，经由一对铰接部430而铰接于连接构件本体410的开放上端的一侧。
连接构件本体410的下端装置有板状导电汇流排440。连接构件本体410的下端形成了两个端子插入孔412(请参考第三图)。同样地，两个端子插入孔442(请参考第三图)也形成于汇流排440中，使得形成于汇流排440的端子插入孔442分别与形成于连接构件本体410的下端的端子插入孔412相通。结果，电极端子221及223经由形成于连接构件本体410的下端的端子插入孔412及形成于汇流排440的端子插入孔442而插入连接构件本体410。
汇流排藉由形成于连接构件本体410内表面处的固定突出450而稳固固定于连接构件本体410的下端。各固定突出450以一种向下变厚的结构构成。因此，汇流排440可被易于推动至连接构件本体410的下端。然而，一旦汇流排440装置于连接构件本体410的下端，则将非常不易于使汇流排440与连接构件本体410的下端分离开。固定突出450位于连接构件本体410内表面的四个位置。
盖420具有足以完全覆盖连接构件本体410开放上部的尺寸。盖420藉由分别接合盖420的联接突出(图未示)至形成于连接构件本体410的侧表面的接合槽414中而稳固联接至连接构件本体410。
各电连接构件400用于当外部连接构件460电连接至对应电极端子的情况，不仅用于电极端子之间的连接，也用于电压检测以控制电池或电池模组之间的电连接。因此，连接构件插入狭缝416形成于各连接构件本体410的侧部。外部连接构件460以一种板状条带结构构成。外部连接构件460中形成有对应于电极端子的尺寸的连接孔(因对应的电极端子穿入连接孔，因此连接孔未示于图中)。因此，当外部连接构件460藉由电连接构件400而连接至对应电极端子时，外部连接构件460装置于电连接构件400，并且然后电连接构件400位于对应的电极端子221及223处。
电池匣200的第九个电池匣的电极端子，即第九电池匣209的电极端子电连接至电池匣200的第十个电池匣的电极端子(图未示)，即第十电池匣210的电极端子。
图2和3分别为本发明一优选实施例之壳体构件前部及后部的前视图及部分立体图。
请参考这些图示，壳体构件500包含：矩形壳体构件本体510；及多个端子连接构件401及402，它们一体形成于壳体构件本体510的相对端上。壳体构件本体510藉由于本体510的内侧垂直形成的分隔部分隔开多个隔间，使得可以为各电池组分隔出构成电池模组的堆叠电池匣(图未示)的冷却剂通道。隔间520在冷却剂的流向上倾斜。举例来说，如图3箭头所示，冷却剂沿着隔间520的内表面向上移动，使得冷却剂可沿着箭头方向导入电池匣(图未示)之间。
一体形成于壳体构件本体510相对端的端子连接构件401及402的数量由堆叠电池匣的数量而决定。如图1所示，在十个电池匣彼此堆叠，使得这些电池匣以交替定向彼此互相串联电连接时，壳体构件本体510的各端都需要两个端子连接构件401及402，且在壳体构件本体510的左端的端子连接构件401及在壳体构件本体510的右端的端子连接构件402并不在同一平面上。因此，可有效防止因当组装电池模组时工程师不正确连接电极端子所造成的短路发生。
优选的是，端子连接构件401及402及壳体构件本体510由塑胶树脂的射出成型制造出来。当装配电池模组时，端子连接构件401及402及壳体构件本体510在电池匣的电极端子方向上同时装置于电池匣。因此，大幅简化制造工艺及组装工艺。
图4为电池模组的部分立体图，其中仅示于图3中的壳体构件安装于电池模组上。
请参考图4，以交替定向方式彼此堆叠电池匣200，各电池匣200具有四个电池单元300、301、302及303，它们彼此互相电连接。壳体构件500装置于堆叠的电池匣200的、电池匣200的电极端子220突出的侧部。因此，堆叠的电池匣200的一侧由壳体构件500密封，且冷却剂通道限定于堆叠的电池匣200的侧部及壳体构件500之间。用于包含电池单元300(包含堆叠的电池匣200的电池单元300的电池单元组，这些电池单元300垂直地排列成列)的电池单元组的冷却剂通道藉由壳体构件500的隔间520而与相邻隔间521的冷却剂通道分隔开。具体来说，包含电池单元300的电池单元组的冷却剂仅通过隔间520，且包含邻近电池单元301(包含堆叠的电池匣200的电池单元301的电池单元组，这些电池单元301垂直排列成列)的电池单元组的冷却剂仅通过隔间521。其细节揭露于前述韩国专利申请号2004-85765中。
图5-8为含有壳体构件的电池模组装置于电池匣的三侧的完整立体图、部分立体图及正视图。
请参考这些图示，以交替定向方式彼此堆叠的电池匣200的三侧由前壳体构件500、后壳体构件501及顶部壳体构件502所密封。空气，作为冷却剂，从装置于电池匣200的最底下一个下方的冷却剂循环构件600导入，即框体700与电池匣200的最底下一个之间(请参考箭头)导入，通过在以前壳体构件500、后壳体构件501及顶部壳体构件502所密封的的内空间中的电池匣200之间，然后沿着相对方向放出。
在冷却剂循环构件600的入口610中形成多个分隔部612，它们分隔出冷却剂流动通道。由分隔部612分隔出的冷却剂进一步由壳体构件本体510的隔间520、521、522及523分隔，并且然后循环。因此，完成更均匀的冷却效果。冷却剂循环构件600具有出口620，其位于如入口610同样的平面上，藉此可降低电池模组总体尺寸。
虽然电连接构件400一体形成于前壳体构件500及后壳体构件501上，但是在前壳体构件500及后壳体构件501上的电连接构件400的位置及隔间520的倾斜方向可以不相同。同时，虽然前壳体构件500、后壳体构件501及顶部壳体构件502如图中所示地分别制备及装配，但是根据情况，前壳体构件500及后壳体构件501或后壳体构件501及顶部壳体构件502可一体形成，构成一个单体。或者，前壳体构件500、后壳体构件501及顶部壳体构件502可一体形成，构成一个单体。如上所述，在前壳体构件500、后壳体构件501及顶部壳体构件502中的一些或全部一体形成，构成一个单体的情形中，较佳的是以一种可易于弯曲结构形成壳体构件的连接部。
虽然出于说明目的，本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然熟悉本领域技术人员应理解的是，在不离开所附权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替换都是可能的。
工业应用性
如上述所揭露，根据本发明之壳体构件是以一种电连接构件一体形成于壳体构件上的结构所制成。因此，降低了壳体构件的制造成本。更进一步，大幅简化了电池模组的组装工艺，并且有效防止因工程师错误而造成短路情形的发生。

Claims (11)

1.一种用于电池模组的壳体构件，其装置于该电池模组的至少一侧，使得有冷却剂的流动通道限定于具有若干个电池单元堆叠于其中的电池模组中，其中，
该壳体构件具有电连接构件，以彼此互相电连接这些电池单元的电极端子及/或电连接外部装置至这些电极端子，
其中这些电连接构件一体形成于该壳体构件，并且各电连接构件均包含：电绝缘盒形本体，其具有开放上端；电绝缘盖，其联接至该本体的开放上端；以及板状导电汇流排，其装置于该本体的下端，
其中这样构成各电连接构件，即：使得两个或更多端子插入孔形成于该本体的下端及该汇流排，形成于该本体下端的端子插入孔与形成于汇流排的端子插入孔相连通。
2.如权利要求1所述之壳体构件，其中当各电池匣装有一个或一个以上的电池单元时，这些电池单元彼此堆叠，电极端子从各电池匣的相对两端突出，以及该壳体构件装置于该电池模组的、当电池匣彼此堆叠时电极端子所突出的侧部。
3.如权利要求1所述之壳体构件，其中插入狭缝形成于该本体的一侧，以连接对应电极端子至用于电连接的外部构件。
4.如权利要求3所述之壳体构件，其中，电池模组通过成列堆叠电池匣构成，各电池匣具有两个或更多个电池单元，由此电池单元依据各电池匣中的电池单元的数目以多列的方式排列，每列电池单元形成电池组，且壳体构件具有与电池组对应的隔间，使得在电池组和隔间之间形成冷却剂通道。
5.如权利要求1所述之壳体构件，其中除汇流排之外的壳体构件以电绝缘材质制成，或涂覆电绝缘材质。
6.一种中型或大型电池模组，具有如权利要求1所述之壳体构件。
7.如权利要求6所述之电池模组，其中电池单元彼此堆叠，同时各电池匣装有一个或一个以上的电池单元，多个电池匣彼此堆叠，以及冷却剂的流动通道限定于堆叠的电池匣之间。
8.如权利要求7所述之电池模组，其中冷却剂为空气。
9.如权利要求6所述之电池模组，其中用于使冷却剂导入通过的入口及用于使冷却剂放出通过的出口位于电池模组的同一侧，且位于该入口及该出口之间的冷却剂流动通道被分隔开，使得导入通过该入口的冷却剂冷却指定的电池组，且之后通过从该出口放出。
10.如权利要求6所述之电池模组，其中电池单元彼此堆叠，同时各电池匣装有一个或一个以上的电池单元，多个电池匣彼此堆叠，其方式为邻近第一电池匣设置的第二电池匣的电极端子与第一电池匣的电极端子成180度地定向，且邻近第二电池匣的第三电池匣的电极端子设置成与第一电池匣的电极端子以相同方向定向，第一电池匣的电极端子与第三电池匣的电极端子电连接，第二电池匣的电极端子与第四电池匣的电极端子电连接，并且最后一个电池匣的电极端子与邻近最后一个电池匣的电池匣的电极端子电连接。
11.如权利要求6所述之电池模组，其中电池模组用于电动车或混合动力电动车。
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