CN101330135A

CN101330135A - 电池模块

Info

Publication number: CN101330135A
Application number: CNA2008101448772A
Authority: CN
Inventors: 全伦哲; 李建求; 金泰容
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: KR20060037598A; CN100420068C; CN1783541A; CN101330135B

Abstract

本发明公开了一种电池模块，其包括：壳体，该壳体具有一对对置的侧板和一对对置的支撑板；在所述壳体中以预定间隔固定安装的多个隔壁；多个可插入所述壳体中的单元电池，相邻单元电池被隔壁彼此分开；及安装在所述壳体和各单元电池之间、以防止所述单元电池的位置发生变动的电池固定结构。具有所述结构的本电池模块的优点是隔壁的安装位置可保持恒定、总体形变均匀、单元电池中产生的热量可有效散发、还可避免操作者受到伤害或当单元电池掉落时单元电池受到损害等问题的发生。

Description

电池模块

本申请是申请号为200510129182.3、申请日为2005年10月28日、申请人为三星SDI株式会社、发明名称为“电池模块”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种电池模块，具体地说，涉及一种在固定的安装位置能够容纳隔壁、并能提高壳体中单元电池的结合力的电池模块。

背景技术

一般而言，二次电池可再充电并能反复使用。具体而言，只包括一个单电池(battery cell)的二次电池主要用于各种小型便携式电子设备，如用于蜂窝电话、膝上型计算机、照相机以及摄录影机。高容量的二次电池(以下称之为‘电池模块’)由多个单电池{以下称之为‘单元电池’(unit batteries)}连接而成，其主要用作驱动电机的电源，如，用作驱动燃油电力两用车(HEV_S)、电动车(EV_S)等的电源。

每一构成电池模块的单元电池包括：具有正极板、负极板、以及设置在正负极板两者之间用作绝缘体的隔板的电极组件；具有容纳电极组件的空间的壳体；与壳体结合并紧密封闭壳体的盖组件；以及从盖组件凸出并分别与正极板和负极板电连接的正极端子和负极端子。

此外，当各单元电池是常规的棱形电池时，将从盖组件朝上凸出的一个单元电池的正极端子和负极端子设置成使得和该单元电池相邻的另一单元电池的正极端子和负极端子交替，在带螺纹的正极和负极端子之间由导体连接，以便将螺母固定于其上，从而形成电池模块。

鉴于电池模块由几个或十几个单元电池彼此连接而成，因为常规的电池模块需要能方便地将每一单元电池中产生的热量散发出去的冷却结构、安全机构、系统电路等，这种电池模块存在的问题是整个体积加大。

为了解决所述问题，采用了通过减小单元电池间的间隔来减小电池模块的尺寸的方法，但是随之产生的另一问题是，很难将单元电池中产生的热量散发出去。

因此，对电池模块设计而言，需要一种既能很方便地将各单元电池中产生的热量散发出去又能减小电池模块体积的结构。如果在各单元电池中产生的热量不能有效地散发，其温度将升高，结果导致应用这种电池模块的设备发生故障。

明确地说，在用于HEV_S、EV_S等的高输出和高容量电池模块中将热量散发出去是头等重要的。如果加大电池模块的尺寸，存在的问题是，不仅电池模块的重量增加，而且与电池模块一起装配的设备(尤其是车辆)的设计也将变得复杂。

因此，在现代电池实践中，在要求具备高输出和高容量的电池模块中，开发出尺寸最小又能改善热量散发性能的电池模块意义重大。

而且，传统的电池模块中，在各单元电池之间设有用于冷却空气循环的空间。安装隔壁以防止单元电池结构变形。在电池模块的相对端安装有端板。利用细长的限制棒固定端板来支撑单元电池和隔壁。

然而，这种传统的电池模块存在的问题是，当施加外力时，电池模块中可能发生不均匀的变形，这将降低电池模块的可靠性，致使很难将隔壁的安装位置(隔壁之间的间隔)保持不变，并且很难防止单元电池的位置变动。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池模块，通过将隔壁牢固地固定在壳体中或将隔壁与壳体形成为一体，使隔壁的安装位置恒定，并使隔壁和壳体的变形均匀。

本发明的另一目的是提供一种电池模块，通过形成电池固定结构来提高壳体与单元电池之间或壳体与隔壁之间的结合力，而防止电池组(batteryunit)位置发生变动。

根据本发明一方面，所提供的电池模块包括：至少一面敞开的壳体；在壳体中以预定间隔固定安装的多块隔壁；以及用隔壁彼此隔开于其间以便被插入壳体中的多个单元电池。

壳体具有一对支撑板和一对侧板，支撑板彼此面对地位于壳体的相对侧，并被设置成与隔壁平行，侧板在支撑板的相对端与支撑板相连，以便将每一隔壁的相对边缘整体地固定，侧板被设置成与隔壁垂直。

隔壁可以和壳体的侧板整体形成。而且，可将相邻隔壁间的间距设置成与每一单元电池的厚度相等。

电池模块还可以包括固定部分和固定杆，可将固定部分形成为从壳体的每一支撑板的一条边缘凸出，将固定杆安装成连接两块支撑板的固定部分，以使它们彼此支撑。

电池模块还可以包括以预定间隔形成在壳体侧板的内表面上的隔壁固定凹槽，以将隔壁插入其中。

在这种情况下，可将隔壁的厚度设定为小于每一隔壁固定凹槽的外部宽度。而且，电池模块还可以包括以预定间隔形成在壳体侧板的内表面上的电池固定凹槽，以将单元电池插入其中。

可以在隔壁上形成多个凸起，以便在单元电池之间保持预定间隙。

根据本发明另一方面，所提供的电池模块包括安装在壳体和单元电池之间以固定单元电池的电池固定结构，以防止单元电池和壳体的位置发生变动。电池固定结构可以是包括固定凸起和凸起接收部分的凹凸啮合结构。

电池固定结构可以具有固定凸起和切口(cutout)，固定凸起被形成为从面向壳体的单元电池的侧面凸出，切口被形成在壳体侧板的相应于固定凸起的位置处。

此外，电池固定结构可以具有固定凸起，该固定凸起被形成为从面向壳体的单元电池的侧面凸出，该电池固定结构还具有形成在壳体侧板的相应于固定凸起的位置处的固定凹槽，以将固定凸起插入其中。

此外，电池固定结构可以具有形成在面向壳体的单元电池的侧面上的固定凹槽和突出地形成在壳体侧板的相应于固定凹槽的位置处的固定凸起。

电池固定结构可以形成在面向隔壁的单元电池的侧面和隔壁之间。

所有上述电池模块可以用于驱动电机。

如上所述的本发明的电池模块，鉴于电池模块与隔壁形成并组装在一起，且与壳体可靠地固定，隔壁的安装位置和调整可以保持恒定，因此提高了单元电池的组装质量。

而且，由于隔壁通过壳体的侧板彼此连接形成单一结构，若施加外力，作为总体其形变均匀，从而提高了安全性并能防止性能无规律的变化。

另外，由于可在隔壁上形成凸起，或者在隔壁和单元电池之间形成间隙，单元电池中产生的热量可有效地散发，并可提高电池的可靠性。

根据本发明的电池模块，将单元电池组装在壳体中时，由于固定凸起被插在切口部分或固定凹槽中并被固定于其中，可以有效地防止单元电池的位置发生变动，而且还可避免操作者受到伤害或当单元电池掉落时单元电池受到损害等问题的发生。

再者，由于只需将单元电池插入壳体和隔壁之间的空间中便可简单地完成组装工作，因此，可缩短工作时间，生产率得到极大提高。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的电池模块的分解透视图；

图2的透视图示出了单元电池被插入本发明第一实施方式的电池模块壳体中的状态；

图3是本发明第二实施方式的电池模块的透视图；

图4是本发明第三实施方式的电池模块的分解透视图；

图5是应用于本发明的所述实施方式的隔壁的另一实例的透视图；

图6是本发明第四实施方式的电池模块的分解透视图；

图7是本发明的第五实施方式的电池模块的分解透视图；

图8的分解透视图示出了将单元电池插入本发明第五实施方式的电池模块壳体中的状态；

图9是本发明第五实施方式的电池模块的电池固定结构的放大截面图；

图10是本发明第六实施方式的电池模块的电池固定结构的放大截面图；

图11是本发明第七实施方式的电池模块的电池固定结构的放大截面图；

图12是本发明第八实施方式的电池模块的分解透视图；

图13是第八实施方式的截面图，其中组装了图12所示的电池模块；

图14是本发明第九实施方式的电池模块的分解透视图；

图15是本发明第十实施方式的电池模块的分解透视图；

图16的框图示出了用于驱动电机的电池模块的一实例。

具体实施方式

现在参考图1和2，本实施方式的电池模块包括至少一面敞开的盒状壳体10、以一定的间隔在壳体10中整体形成的多个隔壁16、以及多个彼此由隔壁16隔开于其中、并被插入壳体10中的单元电池20。

如上所述，由于多个隔壁16以一定间隔被安装在壳体10中，在隔壁16之间形成空间11以将单元电池20插入其中。

壳体10具有一对被形成为在壳体的两端彼此面对的支撑板12和一对侧板14，所述侧板在其两端与支撑板12连接并和每一隔壁16的两个边缘固定成一体。壳体10的支撑板12与隔壁16平行安装，而侧板14与隔壁16垂直安装。

可将相邻隔壁16之间的间隔设定成与每一单元电池20的厚度相等。

可将壳体10的另一面(底面，未示出)闭合的，以防止插在隔壁16之间的空间11中的单元电池20的位置发生变动。

图3是本发明第二实施方式的电池模块的透视图。形成固定部分13，以便从壳体10的每一支撑板22的一条(上)边缘凸出，将各端设有连接螺母的固定杆30安装成使两个支撑板12的固定部分13彼此连接以支撑它们。可以在每一支撑板的中间形成一个固定部分13，也可在支撑板之间彼此以预定距离形成两个或多个固定部分。

如上所述，当形成固定部分13并安装固定杆30时，支撑单元电池20的支撑强度可以得到极大提高，施加外力时可将任何变形减至最小。而且，在携带或移动电池模块时，固定杆30可以用作提手。

虽然上面的实施方式只描述了在上侧安装有固定部分13和固定杆30的结构，但本发明不限于此。例如，可以采用这样的结构，即，通过形成去掉底面的壳体10而在底侧上安装固定部分13和固定杆30支撑单元电池20。

由于在上面所述第二实施方式中也可包括与第一实施方式相同的电池安装结构，因此在此不再赘述。

图4是本发明第三实施方式的电池模块的分解透视图。根据该实施方式，在电池模块的壳体10的侧板14的内表面上形成有一定间隔的隔壁固定凹槽19，其用于将可插入的隔壁16’插入其中。这些隔壁固定凹槽19可以通过在壳体10的侧板14中固定安装U形导轨18而形成。

通过将可插入的隔壁16’插入由导轨18形成的隔壁固定凹槽19中，隔壁16可以被牢固地固定在壳体10中。

也可以选择，将导轨18形成为单独部件，然后将其连接在壳体10的侧板14的表面上，或者可以一体地从壳体10的侧板14凸出而形成。

在以上结构中，可将每个插入导轨18的隔壁固定凹槽19的隔壁16的相对端的厚度设定成使端部牢固地装配到固定凹槽19中，从而可防止隔壁16与固定凹槽19分离。

在一示例性实施方式中，隔壁16和隔壁固定凹槽19两者的端部都可形成为互补的楔形(complementary dove-tail shapes)。也可将隔壁16和隔壁固定凹槽19两者的端部形成为如半圆形或圆弧形之类的圆形。

当隔壁16的厚度被设定成小于导轨18的外侧宽度时，借助于形成隔壁固定凹槽19的导轨18的厚度可以在隔壁16和单元电池20之间限定出间隙，以通过间隙散热。

由于在上面所述的第三实施方式中也可包括与第一和第二实施方式相同的电池安装结构，因此不再赘述。

图5是应用于本发明所述实施方式的隔壁的另一示例性实施方式的透视图。对于第一到第三实施方式而言，可以在隔壁26上形成多个凸起27，以便在单元电池20之间保持预定间隙。

凸起27可以形成为单独部件，然后将它们连接在隔壁26上，或者可以与隔壁26一体地形成。可以通过压花、冲压等方法使凸起27一体地形成于隔壁26上。而且，可以只在每一隔壁26的一侧上形成凸起27，或者可以在其两侧上形成凸起27。

当凸起27形成在隔壁26上时，由于在隔壁26和单元电池20之间存在间隙，可以有效地进行散热，同时也提高了隔壁26的强度。

图6是本发明第四实施方式的电池模块的分解透视图。在该实施方式的电池模块中，可插入单元电池20的电池固定凹槽29以一定间隔形成在侧板14的内表面上。可以通过在壳体10的侧板14中固定安装U形导轨28而形成电池固定凹槽29。

或者，也可将导轨28形成为独立部件，然后将其连接在壳体10的侧板14的内表面上，或者可以从壳体10的侧板14凸出而整体地形成导轨。

通过如上所述地形成导轨28和将隔壁16插入形成于相邻导轨28之间的隔壁固定凹槽19’中，可将隔壁16牢固地固定在壳体10中。

在一示例性实施方式中，隔壁固定凹槽19’(相邻导轨28之间的间隔)的宽度被设定成与隔壁16的厚度相等。而且，将隔壁固定凹槽19′的宽度设定成使得隔壁16能被牢固地装配在凹槽中，从而可防止隔壁16与凹槽脱离。

此外，可将电池固定凹槽29的宽度设定成使得单元电池20能牢固地装配到电池固定凹槽29中，从而可防止单元电池20的位置发生变动。

如上所述，将单元电池20插入电池固定凹槽29中、并将隔壁16插入导轨28之间的隔壁固定凹槽19’中时，通过导轨28的厚度可限定出隔壁16和单元电池20之间的间隙，从而通过这些间隙散热。

由于在上面所述的第四实施方式中也可包括与第一和第二实施方式相同的电池安装结构，因此不再赘述。

图7是本发明第五实施方式的电池模块的分解透视图，图8的透视图示出了将单元电池插入本发明第五实施方式的电池模块壳体的状态。本实施方式的电池模块包括至少一面敞口的盒状壳体40；多个以一定间隔固定安装在壳体40中的隔壁46；彼此由隔壁46隔开于隔壁之间的多个单元电池50；及安装在壳体40和单元电池50之间、固定单元电池50以防止单元电池和壳体40发生位置移动的电池固定结构。该电池固定结构可以是包括固定凸起和凸起接收部分的凹凸啮合结构。

由于多个隔壁46以一定间隔位于(或安装)在壳体40中，在隔壁46之间形成空间41，以使单元电池50插入其中。

壳体40由一对支撑板42和一对侧板44组成，支撑板位于沿设置隔壁46的方向上的相对端，侧板在它们的相对侧彼此连接支撑板42，以整体地固定每一隔板46的相对边缘。壳体40的支撑板42平行于隔壁46安装，侧板44垂直于隔壁46安装。

需要注意的是，可将上述隔壁46之间的间隔设定成与每一单元电池50的厚度相等。

为有效地散发单元电池50中产生的热量，可将图5所示的凸起形成在隔壁46上，以保持与单元电池50的预定间隙。

可保持壳体40的另一面(底面，未示出)封闭，以防止插在隔壁46之间的空间41中的单元电池50位置发生变动。

图9是本发明第五实施方式的电池模块的电池固定结构的放大截面图。

具体而言，如图7和9所示，电池固定结构具有固定凸起52和切口62，固定凸起被形成为从单元电池50的面向壳体40的侧面的凸起，切口被形成在壳体40的侧板44上相应于固定凸起52的部位。切口62可以通过将壳体切割成字母“H”的形状而形成。

在一示例性实施方式中，沿固定凸起的插入方向至少固定凸起52的前面可被形成为具有斜面，这样能方便地插入固定凸起。据此，固定凸起52可以具有梯形侧面，或者可以具有各种形状的侧面，如矩形侧面、三角形侧面、半圆形和半球形侧面。

在一示例性实施方式中，上面形成有切口62的壳体40的侧板44由具有预定弹力的材料制成，以保持紧固力(支撑力)来固定凸起52。

现在将描述形成有如图7到9的电池固定结构的电池模块组装过程。

首先，将单元电池50插入形成于壳体40的隔壁46之间的空间41时，固定凸起52到达切口62。然后，将切口件63向外推同时通过突出固定凸起52使切口62伸展。然后，使固定凸起52位于切口62的中心。这时，由于预定弹力，切口件63与固定凸起52保持紧密接触，以防止单元电池50位置发生变动。

图10是本发明第六实施方式的电池模块的电池固定结构的放大截面图。在本实施方式的电池固定结构中，将固定凸起52形成为使之突出于面向壳体40的单元电池50的侧面，固定凹槽64被形成在壳体40的侧板54的相应于固定凸起52的部位，以使许固定凸起52插入其中。

通过形成如上所述的电池固定结构，由于固定凸起52被插入固定凹槽64中，可以防止单元电池50的位置发生变动。

图11是本发明第七实施方式的电池模块的电池固定结构的放大截面图。在本发明的此电池固定结构中，固定凹槽53被形成在单元电池51的面向壳体40的侧面上，固定凸起65被形成在壳体40的侧板55的相应于固定凹槽53的部位。

虽然上述实施方式描述的是将电池固定结构安装在单元电池和壳体的侧板之间的结构，但本发明不限于此。例如，可将电池固定结构安装在单元电池和隔壁之间，这样的实施方式在图12和13中示出。

图12是本发明第八实施方式的电池模块的分解透视图，图13是在组装结构中的图12所示的电池模块的截面图。本发明的电池固定结构包括固定凸起57和固定凹槽67，固定凸起被形成为突出于隔壁46’侧的单元电池50’的侧面，固定凹槽67被形成在隔壁46’的相应于固定凸起57的部位，以使固定凸起57插入其中。

在可供选择的实施方式中，可将固定凹槽形成在单元电池的面向隔壁的侧面上，而将固定凸起形成在隔壁的相应于固定凹槽的部位。

在另一实施方式中，不仅可将电池固定结构安装在单元电池和隔壁之间，也可以将其安装在单元电池和侧板之间。因而，可以更加确保可靠地将单元电池的紧固在壳体中。

图14是本发明第九实施方式的电池模块的分解透视图。在本实施方式的电池模块中，根据图7-9中示出的实施方式形成固定部分73使之从壳体40的每一支撑板72的一条(上)边缘凸出，并且安装具有联结螺母的固定杆75，以便将两个支撑板72的固定部分73彼此连接以支撑它们。

可以在每一支撑板的中心只形成一个固定部分73，也可在支撑板之间彼此以预定距离形成两个或多个固定部分。

在形成了固定部分73并安装有固定杆75的情况下，可以极大地提高支撑单元电池50的支撑强度，当施加外力时可能引起的任何形变将被减至最小。而且，在携带和移动电池模块时固定杆75可以用作提手。

虽然本实施方式已经描述了只将固定部分73和固定杆75安装在上侧的结构，但本发明不限于此。例如，可以采用这样的结构，即，通过形成去掉底面的壳体40而在底侧上安装固定部分73和固定杆75支撑单元电池50。

由于在上面所述的第九实施方式中也可包括与第五到第八实施方式相同的电池安装结构，因此不再赘述。

图15是本发明第十实施方式的电池模块的分解透视图。根据本实施方式，在电池模块中形成有两排电池固定结构。

具体而言，从面向壳体40的单元电池50″的侧面凸出地形成有两排即上排和下排固定凸起52，在壳体40的侧板74上相应于固定凸起52的部位形成有切口63的两排76、78，这些切口通过将壳体切割成基本为字母“H”形而形成。

当然，也可以形成三排以上的固定凸起52和切口63。

由于在上面所述的第十实施方式中也可包括与第六到第九实施方式相同的电池安装结构，因此不再赘述。

如上所述，本发明这些实施方式的电池模块可在电动机驱动的设备、如HEV_S、EV_S、无线吸尘器器、电力自行车、电力摩托车以及各种需要高输出和高容量的设备中用作驱动电机的电源。

图16的框图示出了用于驱动电机80的电池模块70的一实例。

虽然上面已经示出和描述了本发明的一些示例性实施方式的电池模块，但本领域技术人员应该理解，在不超出本发明的原理和构思、权利要求所限定的保护范围及其等效范围的前提下，可以对所公开的实施方式进行多种变换。

Claims

1.一种电池模块，包括：

壳体，该壳体具有一对对置的侧板和一对对置的支撑板；

在所述壳体中以预定间隔固定安装的多个隔壁；

多个可插入所述壳体中的单元电池，相邻单元电池被隔壁彼此分开；及

安装在所述壳体和各单元电池之间、以防止所述单元电池的位置发生变动的电池固定结构。

2.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池固定结构是具有可插入各凸起接收部分的固定凸起的凹凸啮合结构。

3.如权利要求2所述的电池模块，其中，

所述一对对置的支撑板在所述壳体的相对侧彼此面对，并被设置成与所述隔壁平行，及

所述一对对置的侧板与所述对置的支撑板连接，以整体固定每一所述隔壁的相对边缘，该对侧板被设置成与所述隔壁垂直。

4.如权利要求3所述的电池模块，其中，所述固定凸起从所述单元电池的面向所述壳体中的切口的侧面突出，所述切口形成在所述对置侧板的与所述固定凸起对应的部位，所述固定凸起可插入各切口中。

5.如权利要求3所述的电池模块，其中，所述固定凸起从所述单元电池的、面向形成在所述对置侧板的与所述固定凸起对应的部位的固定凹槽的侧面突出，所述固定凸起可插入各固定凹槽中。

6.如权利要求3所述的电池模块，其中，所述电池固定结构具有形成在所述单元电池的侧面上、与所述固定凸起对应的部位处的固定凹槽，该固定凹槽面向突出于所述壳体的对置侧板的所述固定凸起，所述固定凸起可插入各固定凹槽中。

7.如权利要求2所述的电池模块，其中，沿插入方向的所述固定凸起的面包括斜面。

8.如权利要求2所述的电池模块，其中，形成有用于每一单元电池的至少两个固定凸起和至少两个凸起接收部分。

9.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池模块驱动电机。

10.一种电池模块，包括：

壳体，该壳体具有一对对置的侧板和一对对置的支撑板；

在所述壳体中以预定间隔固定安装的多个隔壁；

多个可插入所述壳体的单元电池，相邻单元电池被隔壁彼此分开；及

安装在所述隔壁和所述单元电池之间以防止所述单元电池的位置发生变动的电池固定结构。

11.如权利要求10所述的电池模块，其中，还包括：

形成于面向所述隔壁的所述单元电池的侧面上的固定凹槽；及

突出于所述隔壁的与所述固定凹槽对应的部位处的固定凸起。

12.如权利要求10所述的电池模块，其中，还包括从面向所述隔壁的所述单元电池的侧面突出的固定凸起和形成在所述隔壁的相应于所述固定凸起的部位的固定凹槽，所述固定凸起可插入所述固定凹槽中。

13.如权利要求10所述的电池模块，其中，所述电池模块驱动电机。