CN101326656A - 用于制备电池模块的组合式间隔件 - Google Patents

Abstract

所公开的是一种间隔件，该间隔件包括：电池容纳部，分别形成于框体的相对主表面，并具有与圆柱形电池的外表面相对应的半圆柱形的内部结构；以及组合式耦合部，分别形成于所述电池容纳部的相对侧，所述组合式耦合部可与对应的组合式耦合部接合或分离。根据本发明的间隔件具有以下效果：可稳固地安装圆柱形单元电池同时防止内部短路的发生，制造结构性稳定的电池模块，以及当对这些圆柱形单元电池充电时有效散除所产生的热。而且，依据制造电池模块所需的单元电池的数量，这些间隔件可容易地彼此组合。

Description

用于制备电池模块的组合式间隔件

技术领域

本发明涉及一种组合式间隔件，其用于使用圆柱形电池作为单元电池来制备电池模块，且更具体地，涉及一种间隔件以及一种包含该间隔件的电池模块，所述间隔件包含分别形成于框体的相对主表面的电池容纳部和分别形成于电池容纳部的相对侧的组合式耦合部，所述电池容纳部具有与圆柱形电池的外表面相对应的半圆柱形的内部结构，所述组合式耦合部可与对应的组合式耦合部接合或分离。

背景技术

近来，一种可充放电的二次电池被广泛地使用在无线移动装置上作为能源。同样，二次电池作为电动车与混合电动车的能源的情况已引起相当大的注意，这可被开发用来解决使用石油的现有汽油和柴油机动车所造成的空气污染问题。

小型移动装置在每个装置上使用一个或几个电池单元(batterycell)。另一方面，中型或大型装置，如机动车，因为中型或大型装置需要高输出与大容量，所以需使用由多个电池单元彼此电连接的中型或大型电池模块。

电池模块是一种其中多个单元电池(unit cell)彼此以串联和/或并联方式电连接的电池结构。保持单元电池的排列结构使得这些单元电池可以彼此顺序地耦合，对于电池模块来说非常重要。

特别地，用作电池模块的单元电池的圆柱形二次电池，由于其外观特性，所以保持此排列结构非常困难。因此，对于这些圆柱形二次电池需要使用附加的固定构件。举例来说，一般排列圆柱形二次电池并固定所排列的圆柱形二次电池的方法，是利用固定胶带或是以塑料包覆所排列的圆柱形二次电池，以保持圆柱形二次电池的排列结构。根据情况，可在这些单元电池之间附接双面胶带，藉以进一步增强这些单元电池间的接合力。

然而，固定胶带及塑料包覆的力量小，且因此，固定胶带及塑料包覆损坏或断裂的几率非常高。因此，固定胶带及塑料包覆并不适合稳固地保持这些单元电池的排列结构。另外，当利用固定胶带或是双面胶带构造电池模块时，移除或附接固定胶带或是双面胶带的过程是复杂且麻烦的，这亦是增加了用于构造电池模块所需时间的因素。

一般来说，藉由调整这些单元电池彼此耦合的数量，可使电池模块具有各种输出及容量。然而，对于圆柱形单元电池，需要固定构件以保持圆柱形单元电池的排列结构。因此，当使用圆柱形单元电池构造电池模块时，必须依据组合单元电池所需的数量来制造各种固定构件。

在此连接中，日本未审查专利公开No.2000-100401、日本专利登记No.3679705、日本未审查专利公开No.1995-85896、日本未审查专利公开No.2004-31284、韩国专利登记No.497252以及韩国未审查专利公开No.2005-384公开了一种构件，该构件用于安装两个圆柱形电池。然而，这些传统的安装构件具有许多问题，例如，因为这些安装构件的结构特性，所以不可能使这些圆柱形电池牢固地稳定安装，以及当制备电池模块时，依照需要而需附加的构件以连接多个安装构件。

举例来说，日本未审查专利公开No.2000-100401公开了一种结构，其中，在除间隔件的相对端之外的间隔件的预定区域处，穿过间隔件的相对侧形成通路，以防止当对包含彼此紧密附接的圆柱形二次电池的电池模块充电及放电时，由所产生的热的积聚而造成充电及放电特性的劣化。然而，在这种结构中，当多个间隔件用于制造电池模块时，这些间隔件必须藉由焊接、粘接(bonding)或是附加的耦合构件彼此耦合(couple)，这导致制造过程复杂，且因此，生产率被降低。更进一步，举例来说，如上述传统技术所公开的，当这些间隔件藉由点焊彼此耦合时，这些焊接部及这些电池的端子部可能因为外部碰撞导致彼此接触，而造成外部短路的发生。当使用这些间隔件的电池模块安装于机动车中时，在使用电池模块时，电池模块的电池可能着火或爆炸。因此，所公开的间隔件严重影响电池模块的安全性。

发明内容

因此，本发明的目的是解决前述传统技术所遇到的问题或其他尚未解决的技术问题。

具体地，本发明的一个目的是提供一种间隔件，其能够稳固地安装圆柱形单元电池同时防止内部短路的发生、制造一种结构性稳定的电池模块以及当对这些圆柱形单元电池充电时有效散除所产生的热。

本发明的另一目的是提供一种间隔件，其被构造成使得这些间隔件在制造电池模块时，依据所需的单元电池的数量，可彼此容易地组合。

本发明的再一目的是提供一种电池模块，其包含上述间隔件，藉此使电池模块具有稳定及紧凑的结构。

根据本发明的一方面，上述及其他目的可藉由提供一种间隔件而达到，所述间隔件用于使用圆柱形电池作为单元电池来制备电池模块，其中，所述间隔件包括：电池容纳部，分别形成于框体的相对主表面，电池容纳部具有对应于圆柱形电池外表面的半圆柱形的内部结构；以及组合式耦合部，分别形成于这些电池容纳部的相对侧，所述组合式耦合部可与对应的组合式耦合部接合或分离。

在根据本发明的组合式间隔件中，电池容纳部分别形成于框体构件的相对主表面(上及下表面)。因此，其可将两个单元电池安装至一个单独间隔件。根据情况，多个电池容纳部可形成在框体构件的各主表面，使得两个或更多个单元电池可容纳于对应的电池容纳部中。举例来说，当两个电池容纳部形成于框体构件的各主表面时，总共四个单元电池可安装至一个单独间隔件。因此，分别形成于框体的上及下表面的电池容纳部，由于框体彼此分隔，所以短路发生的机会非常低。

同样，组合式耦合部，分别形成于这些电池容纳部的相对侧，所述组合式耦合部可与对应的组合式耦合部接合或分离。因此，经由所述组合式耦合部的接合或分离，可使彼此相邻接的相邻间隔件以横向方向接合及分离。结果，不需使用附加的耦合构件或胶粘剂来彼此耦合这些间隔件，且因此，可依据在制造中型或大型装置时所需的单元电池的数目，而将这些间隔件彼此容易地组合。

组合式耦合部可具有各种结构。举例来说，各组合式耦合部可包括接合及分离钩和接合及分离槽，所述接合及分离钩形成于各电池容纳部的一侧，所述接合及分离槽形成于各电池容纳部的另一侧，所述接合及分离槽具有对应于所述接合及分离钩的结构。如另一个例子，各组合式耦合部可包括滑动耦合型突出部和滑动耦合型凹陷部，所述滑动耦合型突出部形成于各电池容纳部的一侧，所述滑动耦合型凹陷部形成于各电池容纳部的另一侧，所述滑动耦合型凹陷部具有对应于所述滑动耦合型突出部的结构。

因此，具有上述组合式耦合部的多个间隔件，由于对应的组合式耦合部之间的耦合而易于彼此组合。举例来说，当钩或突出部形成于第一间隔件的右侧时，槽或凹陷部形成于第一间隔件的左侧，钩或突出部形成于与第一间隔件耦合的第二间隔件的右侧，且槽或凹陷部形成于第二间隔件的左侧。因此，两间隔件通过将形成于第二间隔件的右侧的钩或突出部耦合至第一间隔件的左侧的槽或凹陷部而彼此耦合。以同样的方式，第三间隔件可与第二间隔件耦合。

优选地，最外层间隔件在其构成电池模块外表面的一侧不具有组合式耦合部或在其构成电池模块外表面的一侧不具有母型接合部，其中，当使用具有形成于其相对侧上的组合式耦合部的多个间隔件来构造电池模块时，所述最外层间隔件被用作电池模块的最外层构件。具体地，防止了构成电池模块外表面的最外层间隔件的一侧向外突出，藉此当电池模块组合时提高了结构效率，并影响了电池模块的组合。

母型耦合部可为对应于上述钩的接合及分离槽，或为对应于上述滑动耦合型突出部的滑动耦合型凹陷部。举例来说，当第一间隔件及第三间隔件分别为左侧最外层构件及右侧最外层构件时，第一间隔件在其与第二间隔件耦合的右侧具有钩或突出部，第三间隔件在其与第二间隔件耦合的左侧具有钩或突出部。

在上述结构中，优选地，组合式耦合部在间隔件的各侧，以成对的方式，形成于与间隔件的相对端邻接的间隔件的相对侧，而凹陷部，分别在间隔件的相对侧上，形成于间隔件的中间部，在该中间部中没有形成组合式耦合部。当间隔件彼此以横向方向耦合时，凹陷部会形成空的间隔。因此，凹陷部可用作容纳热敏电阻器的间隔，以测量这些单元电池的温度。

在优选实施例中，间隔件进一步包括挡板，这些挡板形成于电池容纳部并部份地环绕单元电池的相对端，以稳固地固定单元电池，从而防止外部短路的发生。

优选地，各挡板形成为U状板，以部份地环绕单元电池的外缘表面，同时露出圆柱形单元电池的电极端子。所述U状板不会影响单元电池之间的电连接，并限制单元电池的纵向运动，藉此稳固地固定单元电池。

根据情况，通孔可穿过电池容纳部的中间部形成，使得分别安装于框体的上及下表面的单元电池，经由通孔彼此相通。该通孔可用作冷却剂流通通道，以散除对单元电池充电时所产生的热。通孔的形状、大小及数量并无特别限制。也就是说，这些通孔可具有各种形状、大小及数量。

形成于框体上及下表面的电池容纳部，除了其半环状的接触区域外，可彼此分隔。优选地，除了上及下电池容纳部的接触区域外，位于框体上表面的电池容纳部(A)与位于框体下表面的电池容纳部(B)彼此分隔，藉此槽以纵向方向形成于间隔件的相对侧，所述接触区域为结合上及下电池容纳部的环状外缘表面处。当多个间隔件彼此组合以制造电池模块时，藉由槽形成水平通路。可使用这些水平通路作为冷却剂(如空气)的流通通道。因此，当单元电池放电时，从单元电池所产生的热藉由均匀地形成于电池模块中的水平通路有效地散除。

根据本发明的另一个方面，提供了一种具有圆柱形电池的电池模块，所述圆柱形电池被安装至通过组合具有上述构造的多个间隔件而形成的结构中。

根据本发明的电池模块可用于需要组合两个或更多个电池的中型或大型电池模块。举例来说，根据本发明的电池模块可广泛地用于中型装置，例如膝上型电脑，或是用于大型装置的电池系统，例如电动车或混合电动车。

附图说明

本发明的上述和其他目的、特征及其他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是示出了根据本发明优选实施例的用于制备电池模块的组合式间隔件的透视图：

图2是示于图1中的组合式间隔件以相反方向观看时的透视图；

图3及图4分别是示于图1中的组合式间隔件的纵向剖视图及透视图；

图5是示出了根据本发明另一优选实施例的用于制备电池模块的组合式间隔件的平面图：以及

图6是示出了安装于多个组合式间隔件中的圆柱形电池的透视图，所述多个组合式间隔件中的一个示于图1中。

具体实施方式

现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。然而，必须注意的是，本发明的范围并不限于所示出的实施例。

图1及图2是分别示出了根据本发明优选实施例的用于制备电池模块的组合式间隔件以两相反方向观看时的透视图，以及图3及图4分别是示于图1中的组合式间隔件的纵向剖视图及透视图。

首先参照图1，组合式间隔件100包括形成于框体的相对主表面(即，框体的上及下表面)的半圆柱形的电池容纳部110及112。各电池容纳部110及112的半圆柱形的内部间隔对应于单元电池的外表面(未示出)，且因此，单元电池可分别稳固地容纳于电池容纳部110及112的半圆柱形的内部间隔中。此处，短语“半圆柱形”意指环绕近似于各圆柱型单元电池的环状外缘表面的1/2的形状。

单元电池(未示出)分别容纳于上电池容纳部110及下电池容纳部112。因此，两个单元电池可安装至一个单独间隔件100。

电池容纳部110及112在其上及下端具有形成为U状板的挡板160、161、162及163。挡板160、161、162及163被构造成部份地环绕单元电池相对端的环状外缘表面同时露出这些圆柱形单元电池的电极端子这样一种结构。

如图2所示，在电池容纳部110及112的左侧分别形成耦合型钩120、121、122及123，以与另一个间隔件100耦合。在电池容纳部110及112的右侧分别形成对应于钩120、121、122及123的槽130、131、132及133。

这些耦合型钩120、121、122及123及所对应的槽130、131、132及133以成对的方式设置成邻接于框体的相对端。于框体的中间部形成凹陷部140及142。因此，当多个间隔件100彼此以横向方向耦合时，凹陷部140及142形成空的间隔，用于测量单元电池的温度的热敏电阻器可安装至其中。

上及下电池容纳部110及112是以对应于单元电池的环状外缘表面的形式所构成。因此，当以剖面方式观看时，除了上及下电池容纳部110及112的两个半圆形结合的接触区域外，组合式耦合部，即，钩120、121、122及123与槽130、131、132及133，在上及下电池容纳部110及112的相对侧彼此分隔。结果，槽150、151、152及153形成于对应的钩120、121、122及123之间和对应的槽130、131、132及133之间。槽150、151、152及153可被用作冷却剂(如空气)的流通通道。

图3更详细地示出了钩及槽的耦合结构与槽的形状。如图3所示，形成于间隔件100一侧的一对钩120及122以及形成于间隔件100另一侧的一对槽130及132，是以钩120及122及与槽130及132分别刚好彼此接合的结构所构成。具体地，因为钩120及122的倾斜端是略为朝内弯曲的，所以钩120及122的倾斜端易于插入到对应的槽130及132中。当钩120及122的倾斜端到达与钩120及122倾斜端对应的槽130及132的内部端时，钩120及122的端部回复成其原来的形状。因此，钩120及122及所对应的槽130及132间的接合得以完成。

钩130及132与所对应的槽130及132分别彼此分隔，且因此，槽150及152分别形成于它们之间。具体地，上电池容纳部110及下电池容纳部112是以近似于各单元电池的环状外缘表面的环状外缘表面的形式所构成。上电池容纳部110及下电池容纳部112于中间部170彼此成一体地连接，其中，上电池容纳部110及下电池容纳部112于中间部170相交，而上电池容纳部110及下电池容纳部112的相对侧彼此分隔。槽150及152可被用作冷却剂流通通道，藉此有效散除自容纳于上电池容纳部110及下电池容纳部112的单元电池所产生的热。

图4的透视图详细地示出了间隔件100的完整结构。

图5是示出了根据本发明另一优选实施例的用于制备电池模块的组合式间隔件的平面图。

参照图5，间隔件100a的特征在于：间隔件100a具有通孔180，安装于间隔件100a的单元电池(未示出)经由通孔180彼此相通。具体地，通孔180从上电池容纳部110的中间部延伸至下电池容纳部的中间部(未示出)。通孔180用作流通通道，冷却剂(如空气)流过流通通道，同时电池不会彼此接触。

图6是示出了包括圆柱形电池的电池模块的透视图，所述圆柱形电池被安装至多个组合式间隔件中，所述组合式间隔件中的一个示于图1中。

参照图6，电池模块300藉由将三个如图1中所示的间隔件110以横向方向彼此耦合，并将圆柱型电池200、201、203……容纳至上及下电池容纳部(未示出)而制造。因此，电池模块300包括了共六个单元电池。举例来说，分别安装至第一间隔件101中的上及下部的电池200及201被定向成使得电池200及201的电极端子指向同一方向。分别安装至第二间隔件102中的上及下部的电池202及203也被定向成使得电池202及203的电极端子指向同一方向。此时，第二间隔件102的电池202及203以第一间隔件101的电池200及201的相反方向而定向。第三间隔件103的电池204及205以第一间隔件101的电池200及201的相同方向而定向。优选电池排列结构为当彼此并联连接的电池安装至各间隔件101、102及103的上及下部时，以横向方向互相邻接的电池彼此以串联方式连接。

同样地，当各间隔件101、102及103彼此以横向方向连接时，电池模块300会具有水平通路190，该水平通路190藉由如图1中所示的槽形成于各间隔件101、102及103之间。水平通路190可用作冷却剂流通通道。

虽然在上文中己公开了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员将理解的是，在不脱离如权利要求中所述的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、增加和替换都是可能的。

工业应用性

如上述所公开的，根据本发明用于制备电池模块的组合式间隔件具有可稳固地安装圆柱形单元电池同时防止内部短路的发生、制造结构性稳定的电池模块以及当对这些圆柱形单元电池充电时有效散除所产生的热的效果。而且，依据制造电池模块所需的单元电池的数量，这些间隔件可易于彼此组合。

Claims (13)

1.一种间隔件，其用于制备使用圆柱形电池作为单元电池的电池模块，其中，所述间隔件包括：

电池容纳部，分别形成于框体的相对主表面，所述电池容纳部具有与所述圆柱形电池的外表面相对应的半圆柱形的内部结构；以及

组合式耦合部，分别形成于所述电池容纳部的相对侧，所述组合式耦合部可与对应的组合式耦合部接合或分离。

2.如权利要求1所述的间隔件，其中，所述组合式耦合部中的每个包括：

接合及分离钩，形成于所述电池容纳部中的每个的一侧；以及

接合及分离槽，形成于所述电池容纳部中的每个的另一侧，所述接合及分离槽具有与所述接合及分离钩相对应的结构。

3.如权利要求1所述的间隔件，其中，所述组合式耦合部中的每个包括：

滑动耦合型突出部，形成于所述电池容纳部中的每个的一侧；以及

滑动耦合型凹陷部，形成于所述电池容纳部中的每个的另一侧，所述滑动耦合型凹陷部具有与所述滑动耦合型突出部相对应的结构。

4.如权利要求1所述的间隔件，其中

当在构造所述电池模块的时候使用所述间隔件作为最外层构件时，没有组合式耦合部或母型组合式耦合部形成于所述间隔件的构成所述电池模块的外表面的一侧。

5.如权利要求4所述的间隔件，其中

所述组合式耦合部为接合及分离钩或滑动耦合型突出部，或

所述组合式耦合部为与所述接合及分离钩相对应的接合及分离槽，或为与所述滑动耦合型突出部相对应的滑动耦合型凹陷部。

6.如权利要求1所述的间隔件，进一步包括：

挡板，从所述电池容纳部的相对端突出，以稳固地固定所述单元电池。

7.如权利要求6所述的间隔件，其中，所述挡板中的每个形成为U状板，以部分地环绕所述单元电池的相对端的外缘表面，同时露出所述圆柱形单元电池的电极端子。

8.如权利要求1所述的间隔件，进一步包括：

通孔，穿过所述电池容纳部的中间部形成，使得安装于框体的相对主表面的单元电池经由所述通孔彼此相通。

9.如权利要求1所述的间隔件，其中，除了上电池容纳部与下电池容纳部的接触区域外，位于框体的上表面的电池容纳部(A)与位于框体的下表面的电池容纳部(B)彼此分隔，在所述接触区域处，所述上电池容纳部的环状外缘表面与所述下电池容纳部的环状外缘表面结合，由此沿纵向方向在所述间隔件的相对侧中形成槽。

10.如权利要求1所述的间隔件，其中，对于所述间隔件的各侧，所述组合式耦合部以成对的方式形成于与所述间隔件的相对端邻近的所述间隔件的相对侧，且所述间隔件进一步包括：凹陷部，分别形成于所述间隔件的相对侧，且形成于所述间隔件的没有形成所述组合式耦合部的中间部。

11.一种具有圆柱形电池的中型或大型电池模块，所述圆柱形电池被安装至通过组合多个根据权利要求1至10中的任一项所述的间隔件而形成的结构中。

12.如权利要求11所述的电池模块，其中，所述电池模块具有热敏电阻器，所述热敏电阻器安装至由所述间隔件的凹陷部形成的空间中。

13.如权利要求11所述的电池模块，其中，所述电池模块具有水平通路，其中所述水平通路由所述间隔件的槽形成，所述水平通路用作冷却剂流通通道。

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