CN102088066A - 一种电池模块以及电池包 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池模块，其包括模块壳体，所述模块壳体内可容置两个或多个单体电池(11)，模块壳体包括底面和两两相对的四个侧面，对于四个侧面的任意两个相对的侧面，一侧面上设有燕尾槽(1)，则另一侧面上设有燕尾导轨(2)，所述燕尾导轨(2)的形状与燕尾槽(1)相适配；或者两两相对的四个侧面上分别设有燕尾槽(1)或燕尾导轨(2)，其中任一侧面上设有燕尾槽(1)，则与之相对的侧面上设有燕尾导轨(2)，所述燕尾导轨(2)的形状与燕尾槽(1)相适配。一种由多个上述电池模块嵌合组成的电池包。该电池模块可使单体电池在其内部固定可靠，不会发生位置变动，同时也能保证有效散热。

Description

一种电池模块以及电池包

技术领域

本发明涉及一种电动汽车用电池模块以及包含多个所述电池模块的电池包。

背景技术

现有的电动汽车，考虑其续航里程及行驶速度，要求用单体电池组合成高容量、高电压的电池包来作为驱动电机的电源。鉴于电池包由几十个甚至几百个单体电池彼此串并联连接而成，因而在使用过程中位置容易发生窜动，为了解决上述问题，目前有的电池包中采用能防止电池在使用过程中位置发生变动的紧固结构，以及能将单体电池使用过程中产生的热量散发出去的冷却结构。

现有的电池包中的紧固结构常常采用凹凸咬合结构，这种咬合结构包括固定凸起和固定凸起接收部分，通过将固定凸起插入固定凸起接收部分中从而实现咬合。但是，采用这种咬合结构的电池包，在电动汽车行驶过程中，咬合结构很容易发生松动甚至断裂，因而很难避免电池模块的位置发生变动，从而导致电池串并联连接松动；同时，因电池模块位置变动还可能会导致散热风道阻塞，从而带来很大的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的电池模块之间咬合易松动等不足，提供一种可防止电池模块在使用过程中发生位置移动的电池模块以及电池包。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该电池模块包括模块壳体，所述模块壳体内可容置两个或多个单体电池，模块壳体包括底面和两两相对的四个侧面，对于所述四个侧面中的任意两个相对的侧面，一侧面上设有燕尾槽，另一侧面上设有燕尾导轨，所述燕尾导轨的形状与燕尾槽相适配；或者两两相对的四个侧面上分别设有燕尾槽或燕尾导轨，其中任一侧面上设有燕尾槽，与之相对的侧面上则设有燕尾导轨，所述燕尾导轨的形状与燕尾槽相适配。

优选的是，所述模块壳体的底面与四个侧面可采用一体注塑成型工艺形成，形成一长方体形的容器。所述模块壳体可以根据其所容纳的单体电池大小及数量来设计其尺寸。

优选燕尾槽和燕尾导轨可采用一体注塑成型工艺形成于模块壳体上，从而可最大限度保证燕尾槽和燕尾导轨不会发生脱落现象。并且，可根据模块壳体所容纳的单体电池大小及数量预先设计燕尾槽和燕尾导轨的尺寸及数量。

优选的是，在模块壳体任意相对的两个侧面上或者在两两相对的四个侧面上，所述燕尾槽与燕尾导轨的位置相对应。

优选的是，所述模块壳体上四个侧面的高度与其所容置的单体电池的高度相当，所述燕尾槽和燕尾导轨分别沿其所在侧面的高度方向延伸，其长度与其所在侧面的高度相当。这样可以保证燕尾槽与燕尾导轨之间的嵌合不容易发生松动。

优选的是，所述模块壳体的底面上每相邻两个单体电池之间还设有卡条，所述卡条可采用一体注塑成型工艺固定在模块壳体的底面上，所述卡条的高度为单体电池高度的1/5～1/4，卡条的设定可以使各个单体电池在模块壳体内的固定更牢固，从而使之不会在模块壳体内发生水平窜动。

优选的是，所述电池模块中还可包括有上盖板，所述上盖板设于模块壳体四个侧面的顶部与模块壳体的底面相对，上盖板与模块壳体相扣合的一面设有多个具有一定厚度的限位条，所述多个限位条置于单体电池与上盖板之间以防止模块壳体内所容置的单体电池上下窜动。

一种包括有多个上面所述电池模块的电池包，所述多个电池模块互相嵌合在一起形成电池组，所述电池组中，对于每相邻的两个电池模块，其中一个电池模块的模块壳体上的燕尾导轨与另一个电池模块的模块壳体上的燕尾槽嵌合。

因为模块壳体相对的两个侧面上分别设置有燕尾槽和燕尾导轨，即相对的两侧面互补，其中一侧面上设有燕尾槽，则另一侧面上设有燕尾导轨，且所述燕尾导轨的形状与燕尾槽相适配，因此可通过横向嵌合或者纵向嵌合的方式将多个电池模块组合在一起，从而形成一个单一的横排或纵排的电池包；当模块壳体两两相对的四个侧面上分别设有燕尾槽或燕尾导轨时，并且其中任一侧面上设有燕尾槽时，则与之相对的侧面上设有燕尾导轨，且所述燕尾导轨的形状与燕尾槽相适配，则可以在多个电池模块之间同时采用横向嵌合以及纵向嵌合两种嵌合方式，通过这种组合，可以形成一个大容量的电池包。

其中，在所述电池组的每相邻两个电池模块中，即通过燕尾导轨和燕尾槽相互嵌合的两个电池模块中，所述相互嵌合的两个侧面上分别对应地开有正负极出线孔，有连接铜网线穿过所述正负极出线孔并将该相邻两个电池模块中的单体电池串联或并联在一起。

优选的是，所述模块壳体四个侧面上均可开有正负极出线孔，以方便模块壳体内的单体电池出线。

优选的是，该电池包还包括有电池包壳体，所述电池组置于电池包壳体中，所述电池包壳体包括四个侧面和一个底面，其四个侧面与底面所围成的内部空间的形状与电池组的外形相适。进一步优选的是，所述电池包壳体中还包括有上盖板，所述上盖板设于电池包壳体四个侧面的顶部与电池包壳体的底面相对，上盖板与模块壳体相扣合的一面设有一定厚度的多个限位条，所述多个限位条置于电池组与上盖板之间，上盖板与限位条可采用一体注塑成型工艺形成，以最大限度地保证电池模块中的单体电池不会在电池模块中发生上下窜动。

模块壳体内部的卡条和上盖板的结合使用，可以最大限度的保证单体电池在电池模块内部固定可靠，不会发生位置变动，不会因单体电池在电池模块内部固定的不可靠而带来安全隐患。

优选的是，所述模块壳体和上盖板都采用耐高温强韧性阻燃材料制成。

优选的是，所述电池包壳体中设有紧固挡板，电池包壳体上还设有紧固螺栓，所述紧固挡板设于电池组与电池包壳体之间，并通过紧固螺栓顶紧紧固挡板从而可进一步防止各个电池模块在电池包壳体中发生水平窜动。由于电池模块的形状规则且对称，因而紧固挡板只需设置两块，即在电池组相邻的两个侧面与电池包壳体之间各设置一个即可。

进一步优选的是，所述模块壳体和上盖板上都开有用于散热的通风孔。所述模块壳体上的通风孔开在模块壳体的底面上，由于单体电池在使用过程中，正负极柱温升最快，因而优选所述模块壳体底面和上盖板上的通风孔设置在与各个单体电池的正负极柱所对应的位置，所述通风孔的大小等于或略大于单体电池正负极柱的直径。通风孔的形状可以为圆形，也可以为方形。

综上可知，所述模块壳体的四个侧面和一个底面构成一方形的空腔，该空腔的长宽比例依据其内所容置单体电池的数量不同而变化，其高度与单体电池的高度相当，上盖板可从模块壳体的顶部将整个模块壳体封闭。模块壳体可以根据需要配置两个或多个单体电池，多个单体电池通过电池连接铜牌串联或并联连接在一起，所述电池连接铜牌采用铜板加工而成，连接非常稳固。这样，通过将两个或多个单体电池放置在模块壳体和上盖板所形成的空腔内，可避免单体电池直接受到外部的机械损伤。

所述每相邻两个电池模块中，通过采用连接铜网线将两个电池模块串联或并联连接在一起，所述连接铜网线通过采用铜网线两头压接铜环制成。因为金属铜牌柔韧性较差，在连接过程中因震动发生容器使两个电池模块之间产生相对位移，会使所连接的电池极柱和金属铜牌受到横向的剪切力，时间长了会导致铜牌断裂或者电池极柱松动造成电池漏液，而使用连接铜网线进行连接使被连接的两端构成软连接，从而可有效规避上述安全隐患。

本发明电池包的多个电池模块中，模块壳体的四个侧面上可以根据实际需要开通风孔进行散热，在不影响电池模块与电池模块之间隔离的情况下，能很好的通风散热。另外，某一个电池模块外壁上的燕尾槽和与相邻的另一个电池模块外壁上的燕尾导轨组装完成后即形成了用于给电池组进行散热的散热风道，散热效果好，因而其不同于现有技术的电池包需要在电池模块之间增设冷却机构进行通风通道，从而节约了电池包的空间以及生产成本。当电池包的容量大或温度条件恶劣的时候，可以在电池包壳体的上盖板上或者电池包壳体的四个侧面上另外设置风扇，通过强力通风来为其降温。

本发明电池包中，由于相邻的电池模块之间采用了燕尾槽和燕尾导轨的嵌合结构，而燕尾槽和燕尾导轨之间不会产生相对位移，因此两两相邻的电池模块之间咬合严密、组合简单，在使用过程中不会随意松动，而且具有较优的散热性能，特别适于在电动汽车中使用。

本发明电池包与现有技术中的电池包相比，由于单体电池设置在模块壳体内部，并且由模块壳体底部的卡条和上盖板上的限位条进行固定，既可避免单体电池直接受到外部的机械损伤，又可限定其位置，保证单体电池在电池模块内部固定可靠；相邻的两个电池模块通过模块壳体侧面上的燕尾槽及燕尾导轨进行嵌合，燕尾槽和燕尾导轨紧密配合，两者之间无相对位移，且组装方便，能最大限度地保证电池模块与电池模块之间不会发生位置变动，从而不会因电池模块之间固定不可靠而带来安全隐患；电池包中通过采用紧固挡板可保证多个电池模块在电池包内部不会产生位移，即电池模块不会发生松动。同时燕尾槽和燕尾导轨组装后在多个电池模块之间自动形成的间隙，使各个电池模块之间形成多个散热通道，因而不需要在模块之间增设通风通道的冷却机构，节约了电池包空间以及生产成本，也使散热条件得到改善。

附图说明

图1是本发明电池模块中模块壳体的俯视图；

图2是本发明电池模块中模块壳体的主视图；

图3是本发明电池模块中上盖板的侧视图；

图4是本发明电池模块中多个单体电池的连接示意图；

图5是本发明电池模块之间连接用的连接铜网线的结构示意图；

图6是本发明电池组的结构示意图；

图7是本发明电池包的内部结构示意图。

图中：1-燕尾槽；2-燕尾导轨；3-卡条；4-限位条；5-连接铜网线；6-电池连接铜牌；7-模块壳体；8-紧固螺栓；9-紧固挡板；10-电池包壳体；11-单体电池；12-上盖板。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

如图1至图4所示，本实施例中，电池模块包括模块壳体7和上盖板12，模块壳体7内可容置四个单体电池11。其中，模块壳体7和上盖板12采用耐高温强韧性阻燃材料制成。单体电池11采用二次锂离子电池。

模块壳体7的形状通常设置为长方体形。本实施例中，如图1、图2所示，模块壳体7呈方形，由底面和四个侧面组成，底面与四个侧面采用一体注塑成型工艺形成。其中，模块壳体四个侧面的高度与所装单体电池11的高度相当，其相邻两个侧面的长宽尺寸根据模块壳体内单体电池的数量来确定。

模块壳体的底面上，每相邻两个单体电池11之间还设有卡条3，卡条3在模块壳体7中的设置位置刚好可将各个单体电池11间隔开来，以防止单体电池11在模块壳体7中发生水平窜动。卡条3的高度为单体电池11高度的1/5～1/4，卡条3的数量及间隔距离可根据模块壳体内单体电池的数量及外型尺寸而定，从而有利于单体电池11在模块壳体7内部的固定。

另外，如图3所示，所述电池模块中还包括有上盖板12，上盖板12设于模块壳体四个侧面的顶部与模块壳体的底面相对，上盖板12与模块壳体7相扣合的一面上设有多个具有一定厚度的限位条4。所述限位条4的厚度可使得限位条4恰好顶在单体电池11与上盖板12之间，从而能有效防止单体电池11在模块壳体内上下窜动。当盖好上盖板12之后，限位条4处于单体电池11顶面上的正负极柱的左右两侧。

卡条3和限位条4的配合使用，使单体电池11在模块壳体7内部的固定变得更牢固。

本实施例中，模块壳体7的四个侧面上分别设有燕尾槽1或燕尾导轨2，所述燕尾导轨2的形状与燕尾槽1相适配。燕尾槽1和燕尾导轨2在四个侧面上的设置规则是：当在其中任一侧面上设置燕尾槽1时，则在与之相对的侧面上设置燕尾导轨2。并且，所述燕尾槽1和燕尾导轨2分别沿其所在侧面的高度方向延伸，其长度与其所在侧面的高度相当，这样，在将电池模块组装成电池包时，电池模块和电池模块之间的组合变得十分方便。

模块壳体7上还开有供电池模块之间进行组合时使用的使电池正负极出线的正负极出线孔，并可按实际散热需要在模块壳体7的底面上开通风孔。另外，在上盖板12上也开有通风孔。由于单体电池11在使用过程中，一般电池的正负极柱温升最快，因而将模块壳体7的底面和上盖板上的通风孔设置在与各个单体电池11正负极柱所对应的位置，所开通风孔的大小等同于或略大于单体电池正负极柱的大小。通风孔可以为圆孔，也可以为方孔。

本实施例中，如图4所示，组装电池模块时，先将4个单体电池11根据卡条3的间隔位置依次放入模块壳体7中，并根据实际需要通过电池连接铜牌6将4个单体电池串联或并联连接，然后将单体电池的正负极串并联的终端引线通过模块壳体侧面的正负极出线孔引出至模块壳体外，盖上上盖板12，上盖板12上的限位条4可以限制各个单体电池11不会在模块壳体7中上下窜动。

本实施例中，将上述的多个电池模块组装成电池组，并进而形成电池包，所述电池包包括电池包壳体10、电池组、紧固挡板9以及紧固螺栓8。电池组放置在电池包壳体10内。电池包壳体10包括底面和四个侧面，电池包壳体底面与四个侧面所围成的内部腔体的形状与所组装的电池组的外形相适配。紧固挡板9也设置在所述电池包壳体10内，位于电池包壳体10的各个侧面与电池组之间的间隙中，紧固螺栓8设于电池包壳体10上，通过拧紧紧固螺栓8，可使紧固螺栓8顶紧紧固挡板9，从而可防止各电池模块之间的嵌合结构因发生松动，从而使各个电池模块在电池包壳体10中产生水平窜动。本实施例中，紧固挡板9只需要采用两块，两块紧固挡板9分别位于电池包壳体的相邻两个侧面与电池组之间。

本实施例中，各个电池模块中不单独采用上盖板12，而是在电池包壳体10的顶部设置一个整体的上盖板，该上盖板设于电池包壳体的四个侧面的顶部并与其底面相对，所述上盖板的大小与电池包壳体10的底面的大小大致相当，上盖板上也设有限位条，由于上盖板以及限位条的作用与前面所述相同，这里不再赘述。

如图6、7所示，将图4中组装好的多个电池模块通过横向嵌合和纵向嵌合，从而组装成电池组。组装电池包时，先将各电池模块和电池模块之间通过模块壳体7侧面上的燕尾槽1和燕尾导轨2嵌合在一起，再将前后相邻、左右相邻的各电池模块中单体电池所预留的终端引线分别穿过模块壳体上的正负极出线孔，然后由连接铜网线5(如图5所示)将之连接在一起，形成电池组；再将组装好的电池组放入电池包壳体10内；将紧固挡板9放置在电池包壳体10内，使之位于电池包壳体的侧面与电池组之间的间隙中，再通过拧紧紧固螺栓8，使紧固螺栓8顶紧紧固挡板9，从而可防止各个电池模块在电池包壳体10内产生水平窜动；然后盖上上盖板12，通过上盖板上的限位条4可以防止电池模块在电池包壳体10内产生上下窜动。

采用本实施例中的电池模块，可根据电动汽车所需要的电源大小，将多个电池模块组装成符合需求的电池包为电动汽车供电。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池模块，其特征在于包括模块壳体(7)，所述模块壳体内可容置两个或多个单体电池(11)，模块壳体包括底面和两两相对的四个侧面，对于所述四个侧面中任意两个相对的侧面，一侧面上设有燕尾槽(1)，另一侧面上设有燕尾导轨(2)，所述燕尾导轨(2)的形状与燕尾槽(1)相适配；或者两两相对的四个侧面上分别设有燕尾槽(1)或燕尾导轨(2)，其中任一侧面上设有燕尾槽(1)，与之相对的侧面上则设有燕尾导轨(2)，所述燕尾导轨(2)的形状与燕尾槽(1)相适配。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于在模块壳体任意相对的两个侧面上或者在两两相对的四个侧面上，所述燕尾槽(1)与燕尾导轨(2)的位置相对应。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于所述模块壳体上四个侧面的高度与其所容置的单体电池(11)的高度相当，所述燕尾槽(1)和燕尾导轨(2)分别沿其所在侧面的高度方向延伸，其长度与其所在侧面的高度相当。

4.根据权利要求3所述的电池模块，其特征在于模块壳体的底面上每相邻两个单体电池(11)之间设有卡条(3)，所述电池模块中还包括有上盖板(12)，所述上盖板设于模块壳体四个侧面的顶部与模块壳体的底面相对，上盖板(12)与模块壳体相扣合的一面设有多个限位条(4)，所述多个限位条(4)置于单体电池(11)与上盖板(12)之间以防止模块壳体内容置的单体电池上下窜动。

5.根据权利要求4所述的电池模块，其特征在于所述模块壳体和上盖板(12)上都开有通风孔。

6.根据权利要求5所述的电池模块，其特征在于所述模块壳体上的通风孔开在模块壳体的底面上，所述模块壳体底面和上盖板上的通风孔设置在与各个单体电池的正负极柱所对应的位置，所述通风孔的大小等于或略大于单体电池正负极柱的直径。

7.根据权利要求4-6之一所述的电池模块，其特征在于所述模块壳体和上盖板(12)都采用耐高温强韧性阻燃材料制成。

8.一种包括有多个如权利要求1-7之一所述的电池模块的电池包，其特征在于所述多个电池模块互相嵌合在一起形成电池组，所形成的电池组中，对于每相邻的两个电池模块，其中一个电池模块的模块壳体上的燕尾导轨(2)与另一个电池模块的模块壳体上的燕尾槽(1)嵌合。

9.根据权利要求8所述的电池包，其特征在于所述电池组的每相邻两个通过燕尾导轨(2)和燕尾槽(1)相互嵌合的电池模块中，相互嵌合的两个侧面上分别对应地开有正负极出线孔，有连接铜网线(5)穿过所述正负极出线孔并将该相邻两个电池模块中的单体电池串联或并联在一起。

10.根据权利要求9所述的电池包，其特征在于该电池包还包括有电池包壳体(10)，所述电池组置于电池包壳体(10)中，所述电池包壳体的内部空间的形状与电池组的外形相适，所述电池包壳体(10)中设有紧固挡板(9)，电池包壳体上还设有紧固螺栓(8)，所述紧固挡板(9)设于电池组与电池包壳体之间，通过紧固螺栓(8)顶紧紧固挡板(9)从而可防止各个电池模块在电池包壳体(10)中产生水平窜动。

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