CN102054950A - 电池模块和包括该电池模块的电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池模块和一种包括该电池模块的电池组。所述电池模块包括：第一端板和第二端板，所述第一和第二端板的每一个均包括至少一个法兰；沿第一方向布置在所述第一和第二端板之间的多个电池单元；第一引导板，位于所述多个电池单元的第一侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板的所述至少一个法兰的至少之一；和第二引导板，位于所述多个电池单元的与所述第一侧相对的第二侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板的所述至少一个法兰的至少之一。

Description

电池模块和包括该电池模块的电池组
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年11月5日递交到美国专利商标局的美国临时申请61/258,558和2010年6月11日递交到美国专利商标局的美国申请12/814,372的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明的一个或多个实施例涉及一种电池组，在该电池组中，多个堆叠的电池模块被彼此连接。
背景技术
一般而言，不同于无法再充电的一次电池，二次电池可再充电和放电。二次电池被用作移动设备、电动车辆、混合动力电动车辆、电动自行车、不间断电源等的能量源。
诸如移动设备等小型设备使用少量的单电池。另一方面，诸如电动车辆和混合动力电动车辆等中型或大型设备要求高功率和大容量，因此使用其内的多个单电池被彼此电连接的电池组。
多个单电池通常串联或并联连接，以被包括在电池单元内。多个电池单元被连接为形成电池模块。多个电池模块被连接为形成电池组，以提供较高功率和较大容量。
发明内容
本发明的实施例的一方面致力于一种由彼此连接的多个堆叠的电池模块形成的电池组。
本发明的一实施例提供一种电池模块，包括：第一端板和第二端板，所述第一和第二端板的每一个均包括至少一个法兰；沿第一方向布置在所述第一和第二端板之间的多个电池单元；第一引导板，位于所述多个电池单元的第一侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板的所述至少一个法兰的至少之一；和第二引导板，位于所述多个电池单元的与所述第一侧相对的第二侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板的所述至少一个法兰的至少之一。
所述第一引导板和所述第二引导板之间的在与所述第一方向垂直的第二方向上的距离可大于或等于所述第一和第二端板的在所述第二方向上的宽度。
所述电池模块可进一步包括：第一加固板，位于所述多个电池单元的第三侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板；和第二加固板，位于所述多个电池单元的与所述第三侧相对的第四侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板。
所述第一加固板可包括所述第一加固板包括位于所述多个电池单元的所述第三侧上的第一底板以及位于所述第一底板的每一侧上远离所述多个电池单元延伸的第一弯曲部分，并且所述第二加固板可包括位于所述多个电池单元的所述第四侧上的第二底板以及位于所述第二底板的每一侧上远离所述多个电池单元延伸的第二弯曲部分。
所述第一和第二端板的每一个均可进一步包括与所述多个电池单元相邻的底板，其中所述至少一个法兰可包括：分别从所述底板的第一侧和第二侧远离所述多个电池单元延伸的第一法兰和第二法兰，所述底板的所述第一侧和所述第二侧与所述多个电池单元的所述第一侧和所述第二侧处于相同方位；从所述底板的第三侧远离所述多个电池单元延伸的第三法兰；和从所述底板的第四侧远离所述多个电池单元延伸的第四法兰，所述第四侧与所述第三侧相对。
所述至少一个法兰中的每一个均可具有开口。
所述电池模块可进一步包括：第一加固板，位于所述多个电池单元的第三侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板；和第二加固板，位于所述多个电池单元的与所述第三侧相对的第四侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板，其中所述第一加固板附接到所述第三法兰，且所述第二加固板附接到所述第四法兰。
所述电池模块可进一步包括在所述第一加固板和所述多个电池单元的所述第三侧之间的第一绝缘板；以及在所述第二加固板和所述多个电池单元的所述第四侧之间的第二绝缘板。
所述第三法兰可包括下部，该下部的高度比所述底板的所述第三侧的其他部分的高度低，并且其中所述下部承接所述第一加固板。
所述第一引导板和所述第二引导板可具有开口。
本发明另一实施例提供一种电池组，包括多个电池模块，所述多个电池模块中的每一个均包括：第一端板和第二端板，所述第一和第二端板的每一个均包括至少一个法兰；沿第一方向布置在所述第一和第二端板之间的多个电池单元；第一引导板，位于所述多个电池单元的第一侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板的所述至少一个法兰；和第二引导板，位于所述多个电池单元的与所述第一侧相对的第二侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板的所述至少一个法兰。
所述多个电池模块可在与所述第一方向垂直的第二方向以及与所述第一方向和所述第二方向垂直的第三方向中的至少一个方向上彼此相邻。
所述多个电池模块中的每一个均可进一步包括：第一加固板，位于所述多个电池单元的第三侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板；和第二加固板，位于所述多个电池单元的与所述第三侧相对的第四侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板。
当所述多个电池模块在与所述第一方向和所述第二方向垂直的第三方向上彼此相邻时，一个所述电池模块的所述第一加固板和另一个所述电池模块的所述第二加固板可形成气体排放开口。
所述第一加固板可包括位于所述多个电池单元的所述第三侧上的第一底板以及位于所述第一底板的每一侧上远离所述多个电池单元延伸的第一弯曲部分，并且所述第二加固板可包括位于所述多个电池单元的所述第四侧上的第二底板以及位于所述第二底板的每一侧上远离所述多个电池单元延伸的第二弯曲部分。
所述第一和第二端板的每一个均可进一步包括与所述多个电池单元相邻的底板，其中所述至少一个法兰可包括：分别从所述底板的第一侧和第二侧远离所述多个电池单元延伸的第一法兰和第二法兰，所述底板的所述第一侧和所述第二侧与所述多个电池单元的所述第一侧和第二侧处于相同方位；从所述底板的第三侧远离所述多个电池单元延伸的第三法兰；和从所述底板的第四侧远离所述多个电池单元延伸的第四法兰，所述第四侧与所述第三侧相对。
一个所述电池模块的所述第一和第二端板之一的所述至少一个法兰的至少一部分可在与所述第一方向垂直的第二方向以及与所述第一方向和所述第二方向垂直的第三方向中的至少一个方向上接触相邻的一个所述电池模块的所述第一和第二端板之一的所述至少一个法兰的至少一部分。
所述第一和第二端板的每一个均可具有开口，并且其中所述电池模块中的相邻的电池模块的所述第一端板可利用紧固件通过所述开口中的相应的开口而彼此附接，并且所述电池模块中的相邻的电池模块的所述第二端板可利用紧固件通过所述开口中的相应的开口而彼此附接。
所述电池模块中的相邻的电池模块的所述第一端板的所述至少一个法兰可被焊接在一起，并且所述电池模块中的相邻的电池模块的所述第二端板的所述至少一个法兰可被焊接在一起。
附图说明
附图与说明书一起例示出本发明的示例性实施例，并与文字描述一起用于解释本发明的原理。
图1为根据本发明一实施例的电池模块的透视图；
图2为根据本发明一实施例的图1描绘的电池模块的端板的透视图；
图3为根据本发明一实施例的当端板被连接时的图1描绘的多个端板的放大透视图；
图4为根据本发明一实施例的当端板被安装时的图1描绘的端板的放大透视图；
图5为根据本发明一实施例的图1描绘的端板的前视图；并且
图6为根据本发明一实施例的电池组的透视图，在所述电池组中堆叠有图1描绘的多个电池模块。
具体实施方式
在下面的详细说明中，简单地通过示例仅示出和描述本发明的特定示例性实施例。本领域技术人员应该认识到，描述的实施例可以以各种不同的方式修改，而均不脱离本发明的精神和范围。因此，附图和文字描述被视为本质上是描绘性的而不是限制性的。相似的附图标记在整个说明书中指代相似的元件。
当使用多个电池模块组装电池组时，电池模块应该被稳固地彼此连接，以实现电池组的稳定结构。
图1为根据本发明一实施例的电池模块100的透视图。
参见图1，电池模块100包括多个电池单元101。电池单元101沿水平方向(Y方向)依次布置。可替代地，电池单元101可沿竖直方向(Z方向)依次布置。电池单元101的结构不限于任何一种结构，只要电池单元101沿一个或多个方向堆叠即可。
尽管图1中未示出，但多个单电池可被堆叠在每个电池单元101中且被容纳在壳体102中。
诸如传统的锂二次电池等二次电池可被用作单电池。例如，单电池可为圆柱形二次电池、有角的二次电池或聚合物二次电池，并且不限于任何一种类型的二次电池。单电池通过使用正电极接线片和负电极接线片而电连接，正电极接线片和负电极接线片被分别电连接到从壳体102突出的正端子103和负端子104。例如，单电池可并联连接、串联连接或者并联且串联连接，单电池的连接方法不限于任何一种连接方法。
电池单元101被布置为使得相邻的电池单元101的极性彼此相反。一个电池单元101的正端子103通过使用汇流条105被连接到相邻的电池单元101的负端子104。
这样，电池单元101依次连接，以形成一个电池模块100。电池单元101的数量可通过考虑设计电池模块100所需的充电和放电能力来确定。
一对端板108被分开安装在电池模块100的最外侧。端板108包括安装在电池模块100的一端的第一端板106和安装在电池模块100的另一端的第二端板107。
第一端板106的一个表面和第二端板107的一个表面分别接触布置在电池模块100最外侧的电池单元101的外表面。
第一端板106和第二端板107使用引导板109结合。引导板109沿电池单元101的侧壁延伸。每个引导板109为带型板，该带型板的一端被附接(例如螺钉结合)到第一端板106，另一端被附接(例如螺钉结合)到第二端板107。这样，电池单元101被沿水平方向固定(例如不可移动)在其依次布置的位置中，除非电池模块100被拆卸。
热辐射孔(或开口)110形成在引导板109中。热辐射孔110沿引导板109的长度方向以均匀的间隔布置。热辐射孔110被形成为在操作期间将电池单元101产生的热快速辐射到外部。
图2为根据本发明一实施例的图1描绘的端板108的透视图。
参见图2，端板108包括底板111和从底板111弯曲的法兰单元112。底板111的尺寸足以覆盖图1描绘的电池单元101的外表面。尽管底板111具有图2中的基本矩形形状，但底板111的形状不限于此。
法兰单元112沿与布置电池单元101的方向相反的方向从底板111的边缘弯曲。根据与其它元件的结合方法，法兰单元112可被弯曲成各种形式。例如，法兰单元112可在底板111的左、右、底边缘的每一个处均具有始于底板111的没有切口的一个弯曲部分，并可在底板111的顶边缘处通过剖切底板111的一部分而具有不同高度的多个弯曲部分。
进一步，多个结合孔(或开口)113形成在法兰单元112中。
图3为根据本发明一实施例的当端板108被连接时的图1描绘的多个端板108的放大的透视图。图6是根据本发明一实施例的电池组300的透视图，图1描绘的多个电池模块100堆叠在该电池组中。
在图3中，端板108与稍后将要描述的上端板140和下端板150以及图1描绘的第一端板106和第二端板107基本相同。
参见图3至图6，电池组300是沿水平方向和竖直方向堆叠的电池模块100的组件。电池模块100的数量可通过考虑设计电池组300所需的充电和放电能力来确定。
例如，上电池模块120和布置在该上电池模块120下的下电池模块130如以下所述地结合。
在此情况下，沿水平方向和竖直方向堆叠的电池模块100被彼此连接。如上面关于图1所述，一对端板108被分开地安装在每个电池模块100的最外端。相邻的电池模块100通过将安装在电池模块100的最外端处的端板108彼此连接而结合。
上端板140被设置在上电池模块120的最外端处。上端板140包括上底板141和从上底板141的边缘弯曲的上法兰单元142。下端板150被设置在下电池模块130的最外端。下端板150包括下底板151和从下底板151的边缘弯曲的下法兰单元152。
上端板140和下端板150被设置在沿竖直方向的相同位置。从上底板141的底边缘弯曲的上法兰单元142的至少一部分接触从下底板151的顶边缘剖切且弯曲的下法兰单元152。
这里，形成在上法兰单元142和下法兰单元152中的结合孔被对齐(例如彼此匹配)，并且螺栓143插入该结合孔中，以便被拧进螺母144中。
这样，上端板140和下端板150彼此结合。由上端板140和下端板150支撑的上电池模块120和下电池模块130被固定(例如不可重新布置)，除非电池模块100被拆卸。以此方式，沿水平和竖直方向堆叠的电池模块100彼此牢固地固定。
尽管上面描述了使用诸如螺栓143和螺母144等紧固件的结合方法，但结合方法不限于任何一种结合方法，只要上端板140被附接(或结合)到下端板150即可。例如，焊接结合方法可被用于代替或增添到使用紧固件的方法。
此外，用于在结构上加固和支撑电池模块100的加固板401被进一步安装在电池模块100上。加固板401包括上加固板402和下加固板403。
图4为根据本发明一实施例的当端板108被安装时的图1和图3中描绘的端板108中的一个的放大透视图。图5为根据本发明一实施例的图1和图4描绘的端板108的前视图。
参见图4和图5，端板108包括底板111、从底板111的顶边缘弯曲的上法兰单元112a和从底板111的底边缘弯曲的下法兰单元112b。上法兰单元112a形成多个弯曲部分，该多个弯曲部分具有通过剖切底板111的一部分形成的不同高度，下法兰单元112b形成始于底板111的没有切口的一个弯曲部分。例如，上法兰单元112a具有下部，该下部的高度比上法兰单元112a的其它部分的高度低。
上加固板402安装在电池模块100的顶表面上，下加固板403安装在电池模块100的底表面上。上加固板402包括沿电池模块100的长度方向位于电池模块100的顶表面上的上底板404，以及从上底板404的两个侧边缘沿竖直方向向上弯曲的上弯曲部分405。下加固板403包括沿电池模块100的长度方向位于电池模块100的底表面上的下底板406，以及从下底板406的两个侧边缘沿竖直方向向下弯曲的下弯曲部分407。
上底板404的端部通过使用诸如螺栓143和螺母144等紧固件在上法兰单元112a的上部(例如该上部承接上底板404)被牢固地固定到上法兰单元112a。此外，下底板406的端部通过使用诸如螺栓143和螺母144等紧固件与下法兰单元112b结合。
这样，上加固板402和下加固板403防止(或者基本防止)电池模块100由于多个电池单元101的重量而向下变形(或减少电池模块100将向下变形的可能性)。
并且，由诸如聚合物树脂等绝缘材料形成的绝缘板408可被进一步安装在上底板404的底表面上面对电池模块100的顶表面和/或安装在下底板406的顶表面上面对电池模块100的底表面，从而防止(或减小可能性)由于沿竖直方向堆叠的电池单元101的掉落导致的短路。绝缘板408沿上底板404和下底板406的长度方向附接到上底板404和下底板406。
可替代地，如果上加固板402和下加固板403由具有期望强度的绝缘材料代替金属材料来形成，则由于其自身的绝缘特性而不再另外需要绝缘板408。电池单元101与上加固板402和下加固板403之间的绝缘方法不限于任何一种绝缘方法，只要电池单元101与上加固板402和下加固板403绝缘即可。
返回参见图3和图6，安装在上电池模块120的底表面上的下加固板403和安装在下电池模块130的顶表面上的上加固板402彼此结合，从而形成密封的(或基本密封的)气体排放孔(或开口)301。这样，当由于下电池模块130的损坏而在电池单元101内部产生气体时，气体排放孔301可作为气体通路。
这样，如图6所示，电池组300形成沿水平和竖直方向堆叠的电池模块100的组件。相邻的电池模块100可通过将位于电池模块100的最外侧的第一和第二端板106和107彼此连接而被牢固地固定。
如上所述，根据本发明一个或多个以上的实施例，电池组可具有下面描述的一个或多个特征。
第一，由于堆叠的电池模块通过使用端板被彼此连接，因此电池模块可彼此牢固地固定，而不需要额外的连接框架。
第二，由于不需要额外的连接框架，因此电池组的重量可减小。
第三，堆叠的电池模块的结构可被简化。
第四，由于堆叠的电池模块具有相同的连接结构，因此制造成本可减小。
第五，由于加固板安装在堆叠的电池模块之间，因此多个电池单元可得到支撑。
第六，由于安装了加固板，因此气体排放通路可形成在相邻的电池模块之间。
尽管已经结合某些示例性实施例描述了本发明，应该理解的是，本发明不限于公开的实施例，正相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求及其等同物的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (19)

1.一种电池模块，包括：
第一端板和第二端板，所述第一和第二端板的每一个均包括至少一个法兰；
沿第一方向布置在所述第一和第二端板之间的多个电池单元；
第一引导板，位于所述多个电池单元的第一侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板的所述至少一个法兰的至少之一；和
第二引导板，位于所述多个电池单元的与所述第一侧相对的第二侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板的所述至少一个法兰的至少之一。
2.如权利要求1所述的电池模块，其中所述第一引导板和所述第二引导板之间的在与所述第一方向垂直的第二方向上的距离大于或等于所述第一和第二端板的在所述第二方向上的宽度。
3.如权利要求1所述的电池模块，进一步包括：
第一加固板，位于所述多个电池单元的第三侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板；和
第二加固板，位于所述多个电池单元的与所述第三侧相对的第四侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板。
4.如权利要求3所述的电池模块，其中所述第一加固板包括位于所述多个电池单元的所述第三侧上的第一底板以及位于所述第一底板的每一侧上远离所述多个电池单元延伸的第一弯曲部分，并且
其中所述第二加固板包括位于所述多个电池单元的所述第四侧上的第二底板以及位于所述第二底板的每一侧上远离所述多个电池单元延伸的第二弯曲部分。
5.如权利要求1所述的电池模块，其中所述第一和第二端板的每一个均进一步包括与所述多个电池单元相邻的底板，
其中所述至少一个法兰包括：
分别从所述底板的第一侧和第二侧远离所述多个电池单元延伸的第一法兰和第二法兰，所述底板的所述第一侧和所述第二侧与所述多个电池单元的所述第一侧和所述第二侧处于相同方位；
从所述底板的第三侧远离所述多个电池单元延伸的第三法兰；和
从所述底板的第四侧远离所述多个电池单元延伸的第四法兰，所述第四侧与所述第三侧相对。
6.如权利要求1或5所述的电池模块，其中所述至少一个法兰中的每一个均具有开口。
7.如权利要求5所述的电池模块，进一步包括：
第一加固板，位于所述多个电池单元的第三侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板；和
第二加固板，位于所述多个电池单元的与所述第三侧相对的第四侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板，
其中所述第一加固板附接到所述第三法兰，且所述第二加固板附接到所述第四法兰。
8.如权利要求7所述的电池模块，进一步包括在所述第一加固板和所述多个电池单元的所述第三侧之间的第一绝缘板；以及在所述第二加固板和所述多个电池单元的所述第四侧之间的第二绝缘板。
9.如权利要求7所述的电池模块，其中所述第三法兰包括下部，该下部的高度比所述底板的所述第三侧的其他部分的高度低，并且其中所述下部承接所述第一加固板。
10.如权利要求1所述的电池模块，其中所述第一引导板和所述第二引导板具有开口。
11.一种电池组，包括多个电池模块，所述多个电池模块中的每一个均包括：
第一端板和第二端板，所述第一和第二端板的每一个均包括至少一个法兰；
沿第一方向布置在所述第一和第二端板之间的多个电池单元；
第一引导板，位于所述多个电池单元的第一侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板的所述至少一个法兰；和
第二引导板，位于所述多个电池单元的与所述第一侧相对的第二侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板的所述至少一个法兰。
12.如权利要求11所述的电池组，其中所述多个电池模块在与所述第一方向垂直的第二方向以及与所述第一方向和所述第二方向垂直的第三方向中的至少一个方向上彼此相邻。
13.如权利要求11所述的电池组，其中所述多个电池模块中的每一个均进一步包括：
第一加固板，位于所述多个电池单元的第三侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板；和
第二加固板，位于所述多个电池单元的与所述第三侧相对的第四侧上，沿所述第一方向延伸且被联结到所述第一端板和所述第二端板。
14.如权利要求13所述的电池组，其中当所述多个电池模块在第三方向上彼此相邻时，一个所述电池模块的所述第一加固板和另一个所述电池模块的所述第二加固板形成气体排放开口，其中所述第三方向与所述第一方向以及垂直于该第一方向的第二方向垂直。
15.如权利要求13所述的电池组，其中所述第一加固板包括位于所述多个电池单元的所述第三侧上的第一底板以及位于所述第一底板的每一侧上远离所述多个电池单元延伸的第一弯曲部分，并且
其中所述第二加固板包括位于所述多个电池单元的所述第四侧上的第二底板以及位于所述第二底板的每一侧上远离所述多个电池单元延伸的第二弯曲部分。
16.如权利要求11所述的电池模块，其中所述第一和第二端板的每一个均进一步包括与所述多个电池单元相邻的底板，其中所述至少一个法兰包括：
分别从所述底板的第一侧和第二侧远离所述多个电池单元延伸的第一法兰和第二法兰，所述底板的所述第一侧和所述第二侧与所述多个电池单元的所述第一侧和第二侧处于相同方位；
从所述底板的第三侧远离所述多个电池单元延伸的第三法兰；和
从所述底板的第四侧远离所述多个电池单元延伸的第四法兰，所述第四侧与所述第三侧相对。
17.如权利要求16所述的电池组，其中一个所述电池模块的所述第一和第二端板之一的所述至少一个法兰的至少一部分在与所述第一方向垂直的第二方向以及与所述第一方向和所述第二方向垂直的第三方向中的至少一个方向上接触相邻的一个所述电池模块的所述第一和第二端板之一的所述至少一个法兰的至少一部分。
18.如权利要求11所述的电池组，其中所述第一和第二端板的每一个均具有开口，并且其中所述电池模块中的相邻的电池模块的所述第一端板利用紧固件通过所述开口中的相应的开口而彼此附接，并且所述电池模块中的相邻的电池模块的所述第二端板利用紧固件通过所述开口中的相应的开口而彼此附接。
19.如权利要求11所述的电池组，其中所述电池模块中的相邻的电池模块的所述第一端板的所述至少一个法兰被焊接在一起，并且所述电池模块中的相邻的电池模块的所述第二端板的所述至少一个法兰被焊接在一起。
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