CN101401229A - 采用冲击吸收构件的中型或大型蓄电池模块 - Google Patents

采用冲击吸收构件的中型或大型蓄电池模块 Download PDF

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Abstract

在此公开了一种使用每个都具有被安装在包括树脂层和金属层的蓄电池壳体中的电极组件的蓄电池单元作为单元电池的蓄电池模块，其中每个蓄电池单元具有包括密封部分的薄上端，该密封部分形成于那放置电极端子的区域处，并且在每个蓄电池单元上端安装冲击吸收构件，由此防止了诸如电极端子和密封部分等的蓄电池单元的脆弱的上部分，因蓄电池模块的下落或向蓄电池模块施加外部冲击而导致的蓄电池单元移动，而发生蓄电池模块的破裂或蓄电池模块内的短路。而且，根据本发明的蓄电池模块以这样的结构来构造，其中蓄电池模块可根据预期的电容量与输出而灵活地延伸和收缩，用于电连接构成蓄电池模块的各组件的电线是紧凑的，并且稳定实现了蓄电池模块组件之间的电连接。

Description

采用冲击吸收构件的中型或大型蓄电池模块
技术领域
本发明涉及一种包括冲击吸收构件的中型或大型蓄电池模块，并且更具体而言，涉及一种使用每个都具有被安装在包括树脂层和金属层的蓄电池壳体中的电极组件的蓄电池单元作为单元电池的蓄电池模块，其中每个蓄电池单元具有包括密封部分的薄上端，该密封部分形成于那放置电极端子的区域处，并且在每个蓄电池单元上端安装冲击吸收构件，由此防止了当外力施加到各个单元电池的电极端子与密封部分上时蓄电池壳体的破裂或短路的发生。
背景技术
近来，可重复充放电的二次蓄电池，已广泛的用作无线移动设备的能源。而且，该二次蓄电池作为电动车辆和混合电动车辆的能源日益受到瞩目，该种能源已经被开发以解决由现行的使用化石燃料的汽油和柴油车辆所造成的诸如空气污染之类的问题。因此，由于二次蓄电池的优点而使得使用二次蓄电池的各种应用不断增加，并且今后二次蓄电池预期会应用于比现在更多的应用和产品上。
由于二次蓄电池可应用的应用和产品的种类不断增加，所以蓄电池的种类也在增加，以便蓄电池可以提供对应于不同应用和产品的输出及容量。此外，也迫切需要降低那些被应用于相应应用和产品中的蓄电池的尺寸与重量。
小型移动设备，例如移动电话、个人数字助理(PDA)、数码相机、及膝上型计算机，根据相应产品尺寸和重量的降低，针对每个设备使用一个或多个小型、轻质的蓄电池单元。另一方面，中型或大型设备，例如电动自行车、电动摩托车、电动车辆、及混合电动车辆，则使用具有多个互相电连接的蓄电池单元的中型或大型的蓄电池模块(或中型或大型蓄电池组)，因为中型或大型的设备需高输出和大容量。这些蓄电池模块的尺寸和重量与相应的中型或大型尺寸设备的接收空间和输出直接相关。基于此理由，制造商尝试制造小型、轻质的蓄电池模块。此外，那些经受大量的外部冲击和振动的设备，例如电动自行车与电动汽车，要求构成蓄电池模块的组件之间有稳定的电连接与物理连接。另外，利用多个蓄电池单元来完成高输出和大容量，并且因此，蓄电池模块的安全性也很被看重。
基于它们的形状，用作蓄电池模块或蓄电池组的单元电池的二次蓄电池通常被分成圆柱形蓄电池，棱柱形蓄电池和袋形蓄电池。其中，由于袋形蓄电池可高度整合地被堆叠、每单位重量具有高能量密度、价格低廉且并且易于修改，所以袋形蓄电池一直备受瞩目。
袋形蓄电池是以这样的电池结构来构造的蓄电池：具有阴极/分隔件/阳极结构的电极组件被安装在袋形蓄电池壳体中，该袋形蓄电池壳体由例如铝层压板制成，同时电极组件以密封状态被电解液浸润。袋形蓄电池的代表性实例可以是锂离子聚合物蓄电池(LiPB)。该LiPB的结构是，阴极、阳极、分隔件彼此连接，同时分隔件分别置于那些阴极和阳极之间，以及那些连接的阴极、阳极和分隔件被锂电解液浸润，从而最大程度地防止电解液泄漏。通常，电极组件是通过将各个分隔件的相对侧涂上粘合层，并将施加活性材料的阴极和阳极热熔接至相应的分隔件而制成的。
图1典型地图示了包括堆叠类型电极组件的代表性LiPB的一般结构。
参考图1，LiPB 100以这样的结构来构造：电极组件120以密封状态安装在袋形蓄电池壳体110中，而电连接至电极组件120的阴极和阳极接头122和124的两个电极导线(lead)130和140暴露于蓄电池壳体110之外，其中该电极组件120包括阴极、阳极和分别置于阴极和阳极之间的分隔件。
蓄电池壳体110由诸如铝层压板之类的软性包装材料制成。蓄电池壳体110包括壳体本体112和盖113，该壳体本体112具有中空的接收部分111，用于接收电极组件120，并且该盖113集成连接至壳体本体112。
除了以图1所示的堆叠型结构构造之外，LiPB 100的电极组件120还可以以胶卷(jelly-roll)型结构来构造。堆叠型电极组件120是以这样的结构来构造的：阴极接头122和阳极接头124分别被熔接到电极导线130和140上，并且绝缘薄膜150结合于电极导线130和140的上、下表面，以确保电极导线130、140和蓄电池壳体110之间的电绝缘及密封性。
图2示出了如上所述地构造的LiPB 100。为了方便叙述，将LiPB称为蓄电池单元。
参考图2，当蓄电池壳体110被热熔接，同时电极组件(未示出)安装在蓄电池壳体110中时，密封部分114和115形成于蓄电池壳体110的上端及相对侧。其中，侧面密封部分115被垂直向上弯曲，以便侧面密封部分115与蓄电池单元本体116紧密接触，从而降低蓄电池壳体110的整体尺寸。另一方面，由于电极导线130和140穿过上端密封部分114从蓄电池壳体110突出，因此上端密封部分114不弯曲。
使用蓄电池单元的中型或大型蓄电池模块可以不同方式来构造。例如，一至四个蓄电池单元可以被安装在附加的构件上，例如安装在一盒子内，并且多个盒子可以堆叠起来，并使这些盒子相互电连接。替代地，不需使用附加的盒子，将多个蓄电池单元堆叠，使蓄电池单元相互电连接。前一个实例中蓄电池模块具有结构稳定的优点，但其缺点是蓄电池模块的制作成本高，并且蓄电池模块的尺寸大。后一个实例具有与前一实例完全相反的优点及缺点。
然而，虽然蓄电池模块可由任何结构构成，如图2所示的蓄电池单元具有低的机械强度。因此，该蓄电池模块的缺点在于包括蓄电池单元的蓄电池模块不耐外力冲击。尤其是，如图2的虚线范围A所示的、包括电极导线(电极端子)和密封部分的蓄电池单元的上端，特别不耐下落或外力冲击。例如，该电极端子被连接至附加的连接构件用于电连接。当由于蓄电池模块下落或向该蓄电池模块施加外部冲击而导致该蓄电池单元移向电极端子时，就会使蓄电池单元本体与连接构件或结合构件接触，从而造成蓄电池壳体易于破裂。而且，由于蓄电池单元本体与电极端子或连接构件之间的接触而使得很容易发生短路。
因此，非常需要一种措施来有效地解决上述问题。
发明内容
因此，为了解决上述问题以及尚未解决的其他技术问题而作出本发明。
具体地，本发明的第一目的是提供一种蓄电池模块，该蓄电池模块能够防止诸如电极端子和密封部分等的蓄电池单元的脆弱的上部分，因蓄电池模块的下落或向蓄电池模块施加外部冲击而导致的蓄电池单元移动，而发生蓄电池模块的破裂或蓄电池模块内的短路。
本发明的第二目的是提供一种蓄电池模块，该蓄电池模块以这样的结构来构造，其中蓄电池模块可根据期望的容量与输出灵活地延伸和收缩，用于电连接构成蓄电池模块的各组件的电线是紧凑的，并且稳定实现了蓄电池模块的组件之间的电连接。
根据本发明的一个方面，可通过提供一种使用每个都具有被安装在包括树脂层和金属层的蓄电池壳体中的电极组件的蓄电池单元作为单元电池的蓄电池模块来实现上述的和其他的目的，其中每个蓄电池单元具有包括密封部分的薄上端，该密封部分形成于那放置电极端子的区域处，并且在每个蓄电池单元上端安装冲击吸收构件。
本申请的发明人发现，当蓄电池模块下落或向蓄电池模块施加外部冲击时，每个蓄电池单元的上端被损坏。具体地，发明人发现，由于电池本体向每个蓄电池单元的电极端子移动，所以使得安装到电极端子的连接构件或结合构件与薄弱的蓄电池壳体接触，结果导致蓄电池壳体破裂或发生短路。当根据本发明在每个蓄电池单元薄上端安装冲击吸收构件用于吸收施加到蓄电池单元的冲击时，可以弹性抑制电池本体的移动并且防止电极端子和电池本体的接触，从而防止蓄电池壳体破裂或发生短路。因此，冲击吸收构件用作吸收外部冲击，同时加强因厚度太薄而机械上薄弱的蓄电池单元的上端，从而改善蓄电池模块的结构安全性。
根据本发明，蓄电池壳体可以由层压板制成，该层压板包括树脂层和金属层。优选地，蓄电池壳体是用铝层压板制成的袋形壳体。当蓄电池壳体被热熔接，同时电极组件被安装于蓄电池壳体中时，侧密封部分及上端密封部分如前面对图2所做的描述那样形成。
当冲击吸收构件安装在每个蓄电池单元上端时，冲击吸收构件可以具有大致对应于每个蓄电池单元的上端的长度以及大致对应于每个蓄电池单元的厚度。另一方面，当蓄电池模块的结构被构造成使多个蓄电池单元一个在另一个之上地顺序堆叠，并且冲击吸收构件是由弹性材质制成时，安装在一个蓄电池单元(a)的上端的冲击吸收构件会被堆叠于蓄电池单元(a)上的另一蓄电池单元(b)部分压缩。因此，当冲击吸收构件安装在蓄电池单元(a)的上端时，冲击吸收构件的厚度可略大于蓄电池单元(a)的厚度。
冲击吸收构件并未被特别地限定，只要冲击吸收构件是吸收冲击的材料制成、弹性抑制每个蓄电池单元的移动并且电绝缘即可。例如，冲击吸收构件可以是由天然橡胶、合成橡胶或合成树脂材料制成。优选地，冲击吸收构件是由弹性多孔结构来构造，以提供高弹性。
优选地，将粘合层施加于冲击吸收构件的底部，以便冲击吸收构件可固定于每个蓄电池单元的上端。根据情况，其他的粘合层可以施加于冲击吸收构件的顶部，以便冲击吸收构件也可以固定于另一已堆叠的蓄电池单元的对应区域。
根据本发明的蓄电池模块的结构可以被构造成使其中的单元电池被堆叠，同时单元电池安装在诸如盒子的附加构件中，或者被构造成使其中的单元电池被堆叠但不使用该种盒子。对于其中未使用盒子的蓄电池模块，该蓄电池模块的总尺寸减少了，例如其中的电极端子用作电连接并且也用作构造蓄电池模块的机械连接的蓄电池模块，但每个蓄电池单元上端的机械强度特别脆弱。因此，当根据本发明将冲击吸收构件安装在每个蓄电池单元的上端时，可进一步改善蓄电池模块的安全性。
在优选实施方案中，单元电池被堆叠，使具有相同极性的电极端子指向相同方向，电极端子具有连接通孔，连接到模块壳体的连接构件插入穿过该连接通孔。
所述两种电极端子，即阳极端与阴极端，都可以形成于每个蓄电池单元的一侧。替代地，所述电极端子可以成形于每个蓄电池单元的两侧。例如，当阳极端子和阴极端子互相相对时，阳极端子和阴极端子可以成形于每个蓄电池单元的上端和下端。
在优选实施方案中，蓄电池模块包括：绝缘构件，所述绝缘构件位于相邻单元电池的电极端子之间，用于电绝缘相邻单元电池的电极端子，该绝缘构件具有可连接到所述通孔中的凸起；和连接构件，所述连接构件连接该绝缘构件，用于将那些连接到绝缘构件的单元电池的电极端子串联或并联地电连接。
在这种情况下，绝缘构件还用于通过凸起机械互连电极端子。优选的，凸起具有内径小于电极端子的通孔内径的通孔，由此在单元电池被堆叠，而同时绝缘构件被置于两相邻的单元电池之间以后，连接构件通过凸起的通孔插入，以使单元电池相互连接。
韩国专利申请编号2004-112590中详细描述了所述绝缘构件与连接构件，该申请已经以本申请申请人的名义提交。通过引用的方式将该申请的公开纳入本说明书。
未使用附加的盒子的蓄电池模块具有紧凑的结构，因此，该蓄电池模块可以优选地用于具有有限安装空间的设备中。
在优选实施方案中，蓄电池模块包括其上堆叠有单元电池的板，以及用于控制单元电池的运行的电路单元。
该板并未被特别地限定，只要该板的结构被构造成使单元电池堆叠在其上即可。例如，该板被构造成具有壳体结构，该壳体结构具有对应于每个单元电池尺寸大小的接收部分，以便单元电池可以很容易地被安装在该板上。优选地，该壳体是分离型结构，用于覆盖该已堆叠的单元电池的顶部及底部。
在优选实施方案，二次蓄电池模块包括：多个被用作单元电池的二次蓄电池，所述多个二次蓄电池可以被充电和放电；下壳体，所述下壳体具有上端接收部分，在该上端接收部中，单元电池一个在另一个之上地顺序堆叠；上壳体，所述上壳体具有下端接收部分，用于覆盖堆叠在下壳体上的单元电池顶部；第一电路单元，所述第一电路单元用于电连接已堆叠的单元电池，该第一电路单元具有用于感侧单元电池的电压、电流和/或温度的感应板组件；第二电路单元，所述第二电路单元与第一电路单元电连接，该第二电路单元具有用于控制蓄电池模块的整体运行的主板组件；以及第三电路单元，所述第三电路单元与第二电路单元电连接，该第三电路单元与外部输出端子连接，同时防止单元电池的过度充电、过度放电和/或过电流。
蓄电池模块的宽度与长度略大于已堆叠的单元电池的宽度与长度，因此，蓄电池模块的整体尺寸是非常小的。因此，可以最小化蓄电池模块的尺寸，由此可以将蓄电池模块有效地安装于应用蓄电池模块的外部装置或系统处。而且，上壳体与下壳体是彼此分离的。因此，当需要改变蓄电池模块的容量和输出时，可以增加或减少堆叠在上壳体与下壳体之间的单元电池数量，因此，可以灵活地设计蓄电池模块。
上壳体和下壳体的整体尺寸大致与每个单元电池的尺寸相当。因此，接收单元电池的下壳体的上端接收部分与接收单元电池的上壳体的下端接收部分的尺寸和单元电池的电池本体的尺寸相对应。
优选的，蓄电池模块还包括一板形、高强度的安全构件，其布置在已堆叠的单元电池中最外面的一个单元电池与上壳体之间，并使安全构件和最外面的单元电池的电极板平行布置。
通常，紧凑的、重量轻的蓄电池模块具有低的机械安全性。例如，蓄电池模块会由于外部冲击而下落或者与固体或结构发生碰撞。而且，当针型的导体刺入单元电池时，蓄电池模块的单元电池中可能会发生内部短路。特别是，当沿布置单元电池的电极板的方向向蓄电池模块施加外部冲击时，蓄电池模块的安全性也会严重降低。因此，当板形、高强度安全构件安装于上壳体内部，使安全构件与单元电池的电极板平行布置时，蓄电池模块虽然重量稍微增加但具有很高的机械安全性。
优选地，安全构件由高强度金属材料制成。更优选地，安全构件由不锈钢制成。优选地，安全构件具有与单元电池相对应的表面区域以及适当的厚度。当安全构件的厚度太小时，安全构件就不能提供期望的机械强度。另一方面，当安全构件的厚度太大时，蓄电池模块的重量就显著增加。
在优选实施方案中，双面粘合构件置于已堆叠的单元电池之间。双面粘合构件使得单元电池更稳固地堆叠并固定在蓄电池模块中。双面粘合构件可以是双面胶带；然而，双面粘合构件并不限定于双面胶带。优选地，两个或多个双面粘合构件被设置于一个已堆叠的单元电池处，并使双面粘合构件彼此间隔放置。在这种情况下，双面胶带在堆叠单元电池之间提供了预定的间隙。通过已堆叠的单元电池之间的间隙，容许了在单元电池充电与放电期间，单元电池容积的改变，并且容许了单元电池充电与放电期间热量从单元电池有效地耗散。
第一电路单元包括连接构件和感应板组件，所述连接构件用于互相串联或并联连接单元电池，所述感应板组件用于感测各个单元电池的电压、电流和/或温度。优选地，第一电路单元自单元电池接收电压和温度信号。可以通过感应板组件或主板组件测量温度，作为单元电池的整个温度。优选地，第一电路单元结合于蓄电池模块上与单元电池的电极端子相邻的一侧。
连接构件的结构并没有被特别地限定，只要单元电池可以通过该连接构件互相并联或串联连接即可。优选地，安全元件连接在连接构件之间，用于当发生过电压或过热时中断电流。安全元件可以包括保险丝、双金属、以及正温度系数(PTC)元件。
优选地，感应板组件是由印刷电路板(PCB)制成，并且感应板组件与各个单元电池电连接。
第二电路单元可与第一电路单元一起结合于蓄电池模块上与单元电池的电极端子相邻的一侧，其可以安装在下壳体的下端接收部分，或可以结合于蓄电池模块的相对侧，以使第二电路单元与第一电路单元相对。优选地，第二电路单元安装在下壳体的下端接收部分。在这种情况下，单元电池经由第一电路单元电连接于安装在下壳体的下端接收部分的第二电路单元，而且蓄电池模块的运转由第二电路单元的主板组件控制。
第三电路单元可以和第一电路单元一起结合于蓄电池模块上与单元电池的电极端子相邻的一侧，其可以安装在下壳体的下端接收部分，或可以结合于蓄电池模块的相对侧，以使第二电路单元和第一电路单元相对，该第三电路单元是蓄电池模块连接到外部设备的最后元件，用于控制在单元电池的充电与放电期间单元电池的过度充电、过度放电以及过电流。优选地，第三电路单元结合于蓄电池模块的相对端，以使第三电路单元与第一电路单元相对。
电路单元可以部分或全部被置入。优选地，第二电路单元安装在下壳体的下端接收部分，并且第三电路单元结合于蓄电池模块的相对侧，以使第三电路单元和第一电路单元相对。在这种情况下，根据本发明的蓄电池模块被构造成具有如下的结构，其中涉及单元电池的运行的电路单元围绕蓄电池模块，由此蓄电池模块的整个尺寸大幅减小。
在优选实施方案中，第三电路单元包括切换板和散热器结构，所述切换板包括用于控制二次蓄电池模块的充电与放电的切换元件，所述散热器结构与切换元件相连接。优选地，此切换板是包括相关电路的印刷电路板(PCB)。
切换元件与组成蓄电池模块的单元电池串联，用于控制在单元电池内流动的电流。切换元件也被连接至用于感测单元电池的电压和/或电流以控制切换元件的保护电路。切换元件并未被特别地限定，只要该切换元件可以控制单元电池的过度充电、过度放电或过电流即可。例如，场效应晶体管(FET)元件或晶体管可以用作切换元件。优选地，FET元件被用作切换元件。
以充电为目的的切换元件是用于控制单元电池的充电状态的切换元件，并且以放电为目的的切换元件是用于控制单元电池的放电状态的切换元件。通常，蓄电池模块的切换元件包括以充电为目的的切换元件和以放电为目的的切换元件。
切换元件与用于感测单元电池的电压和/或电流以控制切换元件的控制电路连接。根据控制电路的信号输出，控制切换元件被控制为打开(ON)或关闭(OFF)。具体地，控制电路维持切换元件(以充电为目的的切换元件和以放电为目的的切换元件)处于打开状态。另一方面，当在单元电池充电期间发生异常状态时，就关闭以充电为目的的切换元件以中断充电电流。当在单元电池放电期间发生异常状态时，就关闭以放电为目的的切换元件以中断放电电流。而且，当在单元电池充电期间单元电池的电压超过预定的最大电压值时，控制电路输出关闭以充电为目的的切换元件的信号以防止单元电池过度充电。另一方面，当在单元电池放电期间单元电池的电压低于预定的最小电压值时，控制电路输出关闭以放电为目的的切换元件的信号以防止单元电池过度放电。因此，当单元电池的输出侧短路，并因此而使过电流流过单元电池时，或当由于单元电池的异常运行使高充电电压施加于单元电池，并因此而使过电流流过单元电池时，控制电路感测流入单元电池的过电流并输出关闭切换元件的信号。控制切换元件的控制电路可以被包括在印刷电路板或附加电路构件中。
根据本发明的蓄电池模块优选用于具有高输出和大容量的中型或大型蓄电池系统中。该高输出和大容量并没有被特别地限定。
例如，根据本发明的蓄电池模块可以用作各种应用和产品的电源，包括车辆的电源，例如应用于电动自行车(e-bikes)，电动摩托车，电动车辆，或混合电动车。特别地，由于该蓄电池模块以紧凑结构构造，因此根据本发明的蓄电池模块优选用作电动自行车的电源。
附图说明
通过以下结合附图所做的详细描述，可以更清楚地理解本发明的以上目的和其它目的、特征和其它优点，其中：
图1和图2示出了包括堆叠型电极组件的常规锂离子聚合蓄电池(LiPB)的通常结构的典型示图；
图3和图4示出了根据本发明的优选实施方案的用于将冲击吸收构件结合到包括密封部分的蓄电池单元的上端的过程的典型视图；
图5和图6示出了根据本发明的优选实施方案的蓄电池模块的立体图和侧视图；
图7示出了图5所示的蓄电池模块的下壳体的顶部的立体图；
图8示出了第二电路单元安装于其上的下壳体的底部的立体图；以及
图9示出了图5所示的其上安装安全构件的蓄电池模块的上壳体的底部的立体图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细描述本发明的优选实施方案。然而，应当注意的是，本发明的范围并未受限于所说明的实施方案。
图3和图4是图示根据本发明的优选实施方案的用于将冲击吸收构件结合于包括密封部分的蓄电池单元的上端的过程的典型视图。
参考这些附图，如先前结合图2所描述的，侧面密封部分115向上弯曲，以便使得侧面密封部分紧密接触电池本体116。阴极端子130和阳极端子140自上端密封部分114突出，同时阴极端子130和阳极端子140被包覆绝缘膜(未示出)。包括热熔接的上端密封部分114的蓄电池单元的上端114a的厚度小于电池本体116的厚度。具体地，蓄电池单元的上端114a包括上端密封部分114的上侧区域以及上端密封部分114的下侧区域，所述上侧区域是在制造蓄电池单元期间实际执行热熔接的区域，以及所述下侧区域是在制造蓄电池单元期间相应于电极组件(未示出)的外圆周弯曲的区域。蓄电池单元的上端114a厚度薄。
冲击吸收构件170安装在蓄电池单元的上端114a。冲击吸收构件170的下表面(底部表面)施加了粘合层，以便冲击吸收构件170可固定结合在蓄电池单元的上端114a。因此，当由于蓄电池单元下落或向蓄电池单元施加外力而导致电池本体116朝向电极端子130和140移动时，冲击吸收构件170可弹性地防止电池本体116的移动。
图5和图6是示出了根据本发明优选实施方案的蓄电池模块的立体图和侧视图。
参考这些附图，蓄电池模块1000包括上壳体200、下壳体300、多个单元电池100、第一电路单元400、第二电路单元(未示出)以及第三电路单元500。单元电池100一个在另一个之上地堆叠在互相分离的上壳体200与下壳体300之间。第一电路单元400位于蓄电池模块1000的前方，第二电路单元位于蓄电池模块1000的底部，并且第三电路单元500位于蓄电池模块1000的后方。
由于上壳体200和下壳体300互相分离，所以可以堆叠的单元电池100的数目并未被特别地限定。因此，可以根据堆叠的单元电池100的数目，通过仅修改第一电路单元400和第三电路单元500而容易地设计出具有期望容量和输出的蓄电池模块1000。而且，单元电池100暴露在外部，因此，可有效地实现单元电池100充电和放电期间，单元电池100的热量耗散。
图7是示出了图5所示的其上安装单元电池的蓄电池模块的下壳体的顶部的立体图，并且图8是示出了其上安装有第二电路单元的下壳体底部的立体图。
首先参考图7，下壳体300是一种以大致对应于单元电池100的外形的形状而形成的结构本体。下壳体300包括上端接收部分301，用于接收单元电池100。下壳体300由高强度及高电绝缘材料制成，优选为塑料，例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸醋树脂(PC)或聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)。
堆叠在下壳体300上的单元电池100以这样的结构来构成：其中阴极端子130和阳极端子140从电池本体116的上端突出，并且冲击吸收构件170结合于包括密封部分的单元电池100的上端。电极端子130和140中形成连接通孔132，诸如紧固件700之类的附加的连接构件由该连接通孔插入，同时多个单元电池100和101一个在另一个之上地堆叠在一起。紧固件700还插入穿过形成于下壳体300上的固定孔302，然后螺母(未示出)在下壳体300的底部与紧固件700螺旋地固定，从而使单元电池100和101被固定于下壳体300上。
单元电池100和101之间安装绝缘构件600，绝缘构件600位于电极端子130和140上以实现电绝缘。在绝缘构件600处形成有凸起610，该凸起结合于电极端子130和140的通孔132中。凸起610也具有通孔620，紧固件700可插入该通孔，从而保持紧固件700与电极端子130和140之间的电绝缘。尽管图中未示出，当包括绝缘构件600时，电极端子之间的电连接是由附加连接构件(未示出)实现的。韩国专利申请编号2004-112590中详细描述了该绝缘构件和连接构件，该申请已经以本申请申请人的名义提交。通过引用的方式将该申请所公开的内容纳入本说明书。
例如，当如图5所示的蓄电池模块以单元电池的电极端子130和140向下而下落时，冲击吸收构件170限制电池本体160的移动，此外还防止由于电池本体160与绝缘构件600和/或紧固件700之间的接触而发生电池本体160的破裂或发生短路。
每个单元电池100的电池本体116结合有二片双面胶带800，由此进一步确保了堆叠的单元电池100和101之间的稳定接合。此外，已堆叠的单元电池100和101互相间隔一双面胶带800的厚度。通过单元电池100和101之间的间隙，容许了在单元电池100和101的充电和放电期间单元电池100和101容量的改变，并且在单元电池100和101的充电和放电期间有效地耗散来自单元电池100和101的热量。
如图8所示，下壳体300在其底部设有第二电路单元330，该第二电路单元安装在下端接收部分310。在下壳体300的底部设置有用于传导阴极和阳极之间的电流的电线320和322，并使电线320和322连接到第一电路单元400和第三电路单元。而且，电线332和334设置在下壳体300的底部，并使电线332和334电连接于第一电路单元400和第三电路单元的感应板组件410。第二电路单元330由盖336覆盖，该盖用于从外部保护第二电路单元330。
图9示出了图5所示的其上安装安全构件的蓄电池模块的上壳体的底部的立体图。
参考图9，上壳体200是由与下壳体300相同或不同的绝缘材料制成。优选地，上壳体200由塑料树脂制成。
上壳体200具有与单元电池100(见图5)的尺寸对应的下端接收部分201，以便单元电池100容纳于下端接收部分201中。上壳体上形成有通孔，这些通孔位于与单元电池100电极端子的通孔位置相对应的位置。
板状安全构件900安装到上壳体200的下端接收部分201。安全构件900的尺寸与单元电池的尺寸大致相同。安全构件900与单元电池的电极板平行布置。
下文中将更详细描述本发明的实例。然而，应当注意，本发明的范围并不限于所说明的实例。
【实例1】
电极组件安装在铝层压板制成的蓄电池壳体中，并且通过加热密封蓄电池壳体，以制造宽度大约94mm、长度大约185mm(当包括电极接头时则大约200mm)并且厚度大约4.5mm的蓄电池单元。包括密封区域的蓄电池单元的薄上端的宽度是大约12mm。如图3和图4所示，冲击吸收构件安装于蓄电池单元上，该冲击吸收构件的尺寸对应于蓄电池单元上端的尺寸并且其厚度为大约4mm，并且其由多孔橡胶材料制成。总共制造了七个蓄电池单元，并使蓄电池单元具有上述构造，并且如图5和图6所示，所制造的蓄电池单元被堆叠在上壳体和下壳体之间，以制造蓄电池模块。
【比较例1】
除了每个蓄电池单元上端没有结合冲击吸收构件之外，蓄电池模块是以与实例1相同的方式制成的。
【实验例1】
根据实例1制造的蓄电池模块以及根据比较例1制造的蓄电池模块分别以蓄电池单元的上端向下而下落。执行该自由落体实验以使得蓄电池模块从地面1mm高度落至水泥地板，以确保蓄电池模块破裂或着火。
落体实验的结果显示根据实例1所制造的蓄电池模块在第47次下落之后，蓄电池单元的上端破裂，并且各个蓄电池单元的电极组件自蓄电池模块脱离。另一方面，根据比较例1所制造的蓄电池模块在第30次下落后，蓄电池单元的上端破裂并且各个蓄电池单元的电极组件自蓄电池模块脱离。
因此，可以确定根据实例1所制造的蓄电池模块在蓄电池单元以各个蓄电池单元上端向下而自由下落时具有高的安全性。
【实验例2】
执行该实验以证实在比实验例1更恶劣的条件下蓄电池模块的安全性。
具体地，根据实例1所制造的蓄电池模块和根据比较例1所制造的蓄电池模块对每一侧(各个蓄电池单元的该侧向下)下落5次，之后再将根据实例1所制造的蓄电池模块和根据比较例1所制造的蓄电池模块分别以蓄电池单元上端向下而反复下落。执行该自由落体实验以使得蓄电池模块自地面上1mm高度落至水泥地板，从而确保蓄电池模块破裂或着火。
实验结果显示，当根据实例1所制造的蓄电池模块对每一侧(各个蓄电池单元的该侧向下)下落5次后再以各自蓄电池单元的上端向下而下落20次时，蓄电池模块并未破裂或着火。另一方面，当根据实例1所制造的蓄电池模块对每一侧(各个蓄电池单元的该侧向下)下落5次后再以各自蓄电池单元的上端向下而下落4次，该蓄电池模块由于内部短路而着火。
因此，可以确定根据实例1所制造的蓄电池模块即使在非常恶劣的情况下仍具有高安全性。
工业实用性
由上述描述显而易见的是，本发明的蓄电池模块具有以下效果，即，防止诸如电极端子和密封部分等的蓄电池单元的脆弱的上部分，因蓄电池模块的下落或向蓄电池模块施加外部冲击而导致的蓄电池单元移动，而发生蓄电池模块的破裂或蓄电池模块内的短路。
而且，根据本发明的蓄电池模块以这样的结构来构造，其中蓄电池模块可根据预期的电容量与输出而灵活地延伸和收缩，用于电连接构成蓄电池模块的各组件的电线是紧凑的，并且稳定实现了蓄电池模块组件之间的电连接。
虽然出于说明的目的公开了本发明的优选实施方案，但是本领域的普通技术人员将理解，在不偏离如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、添加和替换是可能的。

Claims (13)

1.一种蓄电池模块，该蓄电池模块使用每个都具有被安装在包括树脂层和金属层的蓄电池壳体中的电极组件的蓄电池单元作为单元电池，其中
每个蓄电池单元都有包括密封部分的薄上端，该薄上端形成于放置电极端子的区域处，并且每个蓄电池单元的上端都安装了冲击吸收构件。
2.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中所述蓄电池壳体是由铝层压板制成的袋形壳体。
3.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中当冲击吸收构件安装在每个蓄电池单元上端时，或者当在所述冲击吸收构件安装在每个蓄电池单元上端之后该冲击吸收构件被弹性压缩时，所述冲击吸收构件具有大致对应于每个蓄电池单元的上端的长度以及大致对应于每个蓄电池单元的厚度。
4.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中所述冲击吸收构件是由具有弹性多孔结构的天然橡胶、合成橡胶或合成树脂材料制成。
5.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中粘合层被施加到所述冲击吸收构件的底部或顶部和底部，以便所述冲击吸收构件被固定在每个蓄电池单元的上端。
6.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中所述单元电池被堆叠，使具有相同极性的电极端子指向相同方向，该电极端子具有连接通孔，连接构件插入穿过该连接通孔。
7.根据权利要求6所述的蓄电池模块，其中所述蓄电池模块包括：
绝缘构件，所述绝缘构件位于相邻单元电池的电极端子之间，用于电绝缘相邻单元电池的电极端子，该绝缘构件具有可连接到所述通孔中的凸起；
连接构件，所述连接构件被连接到该绝缘构件，用于将那些连接到该绝缘构件的单元电池的电极端子串联或并联地电连接。
8.根据权利要求7所述的蓄电池模块，其中所述凸起具有内径小于电极端子的通孔内径的通孔，由此在单元电池被堆叠，同时绝缘构件被置于两相邻的单元电池之间以后，连接构件通过凸起的通孔插入，以使单元电池相互连接。
9.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中所述蓄电池模块包括其上堆叠有单元电池的板，以及用于控制单元电池的运行的电路单元。
10.根据权利要求9所述的蓄电池模块，其中所述板被构造成具有壳体结构，该壳体结构具有对应于每个单元电池尺寸大小的接收部分，以便单元电池可以容易地被安装在所述板上，并且所述壳体是分离型结构，用于覆盖所述已堆叠的单元电池的顶部及底部。
11.根据权利要求10所述的蓄电池模块，其中所述蓄电池模块包括：
多个用作单元电池的二次蓄电池，所述多个二次蓄电池可以被充电和放电；
下壳体，所述下壳体具有上端接收部分，在该上端接收部分中，单元电池一个在另一个之上地顺序堆叠；
上壳体，所述上壳体具有下端接收部分，该下端接收部分用于覆盖堆叠在下壳体上的单元电池顶部；
第一电路单元，所述第一电路单元用于电连接已堆叠的单元电池，所述第一电路单元具有用于感测单元电池的电压、电流和/或温度的感应板组件；
第二电路单元，所述第二电路单元与第一电路单元电连接，所述第二电路单元具有用于控制蓄电池模块的整体运行的主板组件；以及
第三电路单元，所述第三电路单元与第二电路单元电连接，所述第三电路单元与外部输出端子连接，同时防止单元电池的过度充电、过度放电和/或过电流。
12.根据权利要求11所述的蓄电池模块，其中所述蓄电池模块还包括
一板形、高强度的安全构件，其布置在已堆叠的单元电池中最外面的一个单元电池与上壳体之间，并使安全构件和最外面的单元电池的电极板平行布置。
13.根据权利要求11所述的蓄电池模块，其中所述蓄电池模块还包括
双面粘合构件，所述双面粘合构件置于已堆叠的单元电池之间，所述双面粘合构件具有预定的厚度。
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