CN102468455A - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

一种电池模块包括多个可再充电电池以及容纳所述多个可再充电电池的模块壳体，其中所述模块壳体的一侧的至少一部分包括加强纤维。因此，所述模块壳体的强度被提高。

Description

电池模块
技术领域
所描述的技术涉及一种电池模块。更具体地，所描述的技术总体上涉及一种包括具有改进结构的模块壳体的电池模块。
背景技术
不同于不能被充电的一次电池，可再充电电池能够被充电和放电。小容量的可再充电电池可用于诸如移动电话、便携式计算机和可携式摄像机的小型电子设备。大容量的可再充电电池可用作用于驱动混合动力车辆的马达的动力源。
最近，已开发了使用高能量密度的非水电解液的高功率可再充电电池。该高功率可再充电电池可用于需要高功率的设备，例如电动车辆的驱动马达。
例如，大容量的电池模块一般由串联联接的多个可再充电电池配置而成。这种可再充电电池可被形成为具有圆柱形形状或矩形棱柱形状。
在被重复充电或放电时，可再充电电池的体积膨胀。也就是，产生鼓胀现象。这种鼓胀现象对形成可再充电电池的电池模块的外观的模块壳体加压。这种加压可毁坏模块壳体。
如果模块壳体的厚度被增大以增强模块壳体的强度，则电池模块的重量被过度增大。这种过度的重量降低具有电池模块的设备的性能。
在该背景技术部分中公开的以上信息仅用来增强对所描述技术的背景的理解，因此以上信息可能包含不构成在该国对于本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的各实施例的各方面致力于具有增强强度的电池模块。
本发明的实施例提供一种电池模块，其包括多个可再充电电池以及容纳所述多个可再充电电池的模块壳体，其中所述模块壳体的一侧的至少一部分包括加强纤维。
所述模块壳体可包括用于容纳所述多个可再充电电池的外壳单元和连接到所述外壳单元的盖。所述外壳单元可包括所述加强纤维。
所述外壳单元可包括底部、从所述底部伸出并沿所述多个可再充电电池的排列方向布置的第一侧壁以及从所述底部伸出并连接到所述第一侧壁的一端的第二侧壁。所述第二侧壁可沿所述模块壳体的宽度方向延伸。
所述底部和所述第一侧壁可至少包括所述加强纤维的第一部分。所述外壳单元可进一步包括在所述底部上延伸的底部加强肋和在所述第一侧壁上延伸的第一加强肋，其中所述底部加强肋和所述第一加强肋中的每一个沿所述多个可再充电电池的排列方向延伸。所述底部加强肋和/或所述第一加强肋可至少包括所述加强纤维的沿所述多个可再充电电池的排列方向延伸的第二部分。
所述第二侧壁可至少包括所述加强纤维的沿所述模块壳体的宽度方向延伸的第一部分。所述第二侧壁可包括沿所述模块壳体的宽度方向延伸的第二加强肋。
所述盖可至少包括所述加强纤维的沿所述多个可再充电电池的排列方向延伸的一部分。所述模块壳体可由工程塑料制成，并且所述加强纤维可设置在所述工程塑料内。
所述工程塑料可包括选自由聚酰胺(poly amide，PA)、聚甲醛(polyacetal)和聚碳酸酯(poly carbonate，PC)组成的组中的至少一种材料。所述模块壳体可包括加强纤维层，并且所述加强纤维可设置在所述加强纤维层内。
所述加强纤维层可形成在所述模块壳体的外表面上。所述加强纤维层可形成在所述模块壳体的内表面上。
所述加强纤维可由玻璃纤维形成。所述加强纤维可由碳纤维制成。所述加强纤维可沿所述多个可再充电电池的排列方向布置。
所述加强纤维可包括多个加强纤维。
所述加强纤维可被配置成支撑所述多个可再充电电池被充电和/或放电而膨胀时的压力。
根据本发明的示例性实施例，所述模块壳体包括沿可再充电电池的排列方向形成的加强纤维。因此，所述模块壳体的强度被提高。
附图说明
图1是图示根据本发明的第一实施例的电池模块的透视图。
图2是图1的实施例的沿线II-II截取的剖视图。
图3是根据图1的实施例的电池模块的透视图。
图4是根据本发明的第二实施例的电池模块的透视图。
图5是图示根据本发明的第三实施例的电池模块的模块壳体的分解透视图。
图6是根据本发明的第四实施例的电池模块的剖视图。
图7是根据本发明的第五实施例的电池模块的剖视图。
具体实施方式
在下文中将参照附图更充分地描述本发明，本发明的各实施例显示在附图中。如本领域技术人员会认识到的那样，所描述的各实施例可以各种不同方式进行修改，所有这些都不背离本发明的精神或范围。
附图和文字描述本质上应被视为示例性而并非限制性的。进一步，相似的附图标记在整个说明书中指代相似的元件。
在整个该说明书以及随后的权利要求中，当描述到元件被“联接”到另一元件时，该元件可被“直接联接”到该另一元件或者通过一个或多于一个第三元件被“电联接”到该另一元件。另外，除非与此相反地明确说明，词语“包括(comprise)”和诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”的变型将被理解为隐含地包括所述的元件但并不排除任何其他元件。
图1是图示根据本发明的第一实施例的电池模块的透视图。图2是图1的实施例的沿线II-II截取的剖视图。
参照图1和图2，根据第一示例性实施例的电池模块101包括多个可再充电电池20和容纳多个可再充电电池20的模块壳体30。
多个可再充电电池20被安装在模块壳体30中。例如，多个可再充电电池20中的每个可再充电电池20为锂离子可再充电电池并被形成为矩形棱柱形形状。然而，本发明并不限于此。本发明可应用于各种类型的电池，比如锂聚合物电池或圆柱形电池。
可再充电电池20包括正电极端子21、负电极端子22和排放构件27。排放构件27被配置成在设定压力或预定压力下打开并排放气体。排放构件27提供一路径，该路径被配置为在设定压力或预定压力下打开，并在可再充电电池的内部压力增大至或超过该设定与预定压力时排放可再充电电池20内的气体。
多个可再充电电池20中的相邻的每对可再充电电池通过汇流条25串联联接，并被安装在模块壳体30内。
如图2和图3中所示，模块壳体30被形成为大致矩形棱柱形状，并包括限定内部空间的外壳单元31和被配置成连接到外壳单元31的开口的盖32。外壳单元31包括底部31c、从底部31c伸出的两个第一侧壁31a和两个第二侧壁31b。底部31c被形成为矩形板。侧壁31a和31b从底部31c向上伸出。
第一侧壁31a沿可再充电电池20的排列方向(图3中的x轴方向)延伸，并且第一侧壁31a的端部连接到第二侧壁31b的端部。
外壳单元31由嵌入工程塑料内的加强纤维38形成。
第一侧壁31a具有加强纤维38。加强纤维38被形成为线的形状并设置在第一侧壁31a内。加强纤维38可以如同本实施例那样完全分布在第一侧壁31a上或第一侧壁31a中，或者可以部分地分布在第一侧壁31a的预定部分上。
加强纤维38在第一侧壁31a处沿可再充电电池20的排列方向(图3中的x轴方向)延伸，并且多个加强纤维38以设定间隙或预定间隙设置。
在一个实施例中，加强纤维38设置在底部31c中，并沿可再充电电池20的排列方向延伸。
在一个实施例中，工程塑料由聚酰胺(PA)、聚甲醛和/或聚碳酸酯(PC)制成。在一个实施例中，加强纤维38由具有比工程塑料高的强度的材料制成。
例如，加强纤维38可由玻璃纤维或碳纤维制成。特别地并且在一个实施例中，碳纤维具有优良的导热性，并能快速散发在模块壳体30的设定部分或预定部分处产生的热，从而均匀地冷却可再充电电池20。进一步，产生的热能被容易地排放到模块壳体30的外部。
加强纤维38被形成为线的形状。加强纤维38从第一侧壁31a和底部31c的一端延伸至另一端。由多个段制成的细丝形状的加强纤维38可被分开并布置。加强纤维38的这种布置可通过在外壳单元31的成形工艺期间改进供应加强纤维的方法形成。
由于根据本发明的第一实施例的加强纤维38沿可再充电电池20的排列方向连接和延伸，因此模块壳体30能被稳定地支撑，从而抵抗当可再充电电池20在被充电和放电而膨胀时的压力。当可再充电电池20膨胀时，移位沿可再充电电池20的排列方向累积。因此，这种大的应力可毁坏模块壳体30。然而，根据本示例性实施例的加强纤维38能稳定地支撑可再充电电池20的结构。
此外，根据第一实施例能提高对于来自外部的冲击的耐久性。特别地，当电池模块101适用于电动车辆或电动小型摩托车时，模块壳体30可由于交通事故中产生的外部冲击而毁坏。当模块壳体30被毁坏时，由于短路可能产生火灾或电击。然而，根据本示例性实施例的加强纤维38吸收该冲击，由此提高模块壳体30的强度。因此，电池模块101的安全性被提高。
由于模块壳体30的强度对于给定厚度被提高，因而当减小模块壳体30的厚度时能维持适当的强度。因此，能减小电池模块101的总重量。
图4是根据本发明第二实施例的电池模块的透视图。
参照图4，根据第二实施例的电池模块102包括多个可再充电电池和在内部容纳多个可再充电电池的模块壳体50。
根据第二实施例的电池模块102与第一实施例相比除了模块壳体50的结构以外包括相同的结构。因此，不提供相同结构的详细描述。
模块壳体50被形成为大致矩形棱柱形状，并包括外壳单元51和被配置成连接到外壳单元51的开口的盖52。模块壳体50具有封闭且密封的结构。多个可再充电电池通过冷却模块壳体50而被冷却。
外壳单元51包括底部51c以及从底部51c伸出的侧壁51a和51b。底部51c被形成为矩形板，并且侧壁51a和51b从底部51c的侧端向上伸出。第一侧壁51a沿可再充电电池的排列方向延伸，并且两个第二侧壁51b连接到第一侧壁51a的两端。
外壳单元51包括用于提高其强度的加强肋53、54和55。加强肋53、54和55分别从第一侧壁51a、第二侧壁51b和底部51c伸出。形成在第一侧壁51a上的加强肋53从第一侧壁51a的外表面沿垂直方向(y轴方向)伸出，并沿可再充电电池的排列方向(x轴方向)延伸。形成在第二侧壁51b上的加强肋54从模块壳体50的第二侧壁51b的外表面沿垂直方向(x轴方向)伸出，并沿模块壳体50的宽度方向(y轴方向)延伸。加强肋53和54被形成为线的形状，并且第一侧壁51a的加强肋53连接到第二侧壁51b的加强肋54。同时，形成在底部51c上的加强肋55从底部51c沿z轴方向向下伸出，并沿可再充电电池的排列方向延伸。
进一步，外壳单元51由其中嵌入有加强纤维58的工程塑料形成。加强纤维被形成为线的形状，并设置在第一侧壁51a、底部51c以及加强肋53、54和55中。
第一侧壁51a中的加强纤维58沿可再充电电池的排列方向延伸，并且多个加强纤维58以设定间隙或预定间隙设置。加强纤维58还设置在底部51c中，并沿可再充电电池的排列方向延伸。进一步，加强肋53和55具有沿可再充电电池的排列方向延伸的加强纤维58。同时，形成在第二侧壁51b上的加强肋54具有沿模块壳体50的宽度方向延伸的加强纤维58。
在一个实施例中，工程塑料由聚酰胺(PA)、聚甲醛和/或聚碳酸酯(PC；poly carbonate)制成。此外，在一个实施例中，加强纤维58由具有比工程塑料的强度高的强度的材料制成。
例如，加强纤维58可由玻璃纤维或碳纤维制成。特别地并且在一个实施例中，碳纤维具有优良的导热性。因此，在模块壳体50的设定部分或预定部分处产生的热被迅速散发，并且可再充电电池被均匀地冷却。进一步，从模块壳体50内产生的热被容易地排放到其外部。
加强纤维58被形成为线的形状，并从第一侧壁51a和底部51c的一端至另一端连续地形成。进一步，由多个段(纤维)形成(或包括多个段(纤维))的细丝形状的加强纤维58可被分成多个部分并设置在不同区域。加强纤维58的这种排列可通过在外壳单元的成形工艺期间改进供应加强纤维的方法来形成。
如上所述，加强肋53和55在外壳单元51上沿可再充电电池的排列方向延伸，并且加强肋54沿宽度方向延伸。加强纤维58沿可再充电电池的排列方向连续设置。因此，加强肋53、54和55以及加强纤维58稳定地支撑模块壳体50，从而抵抗当可再充电电池在被重复充电和放电而膨胀时施加到模块壳体50的压力。当可再充电电池膨胀时，移位沿可再充电电池的排列方向累积，并且非常大的力作用在模块壳体50上。因此，模块壳体50可被毁坏。然而，根据本示例性实施例的加强纤维58能稳定地支撑模块壳体50抵抗这种力。进一步，加强肋53、54和55被形成，并且加强纤维58设置在根据本示例性实施例的模块壳体中。因此，抵抗从外部传递的冲击的耐久性被提高，并且通过加强肋53、54和55传递至模块壳体50的热可被迅速排放。
图5是图示根据本发明的第三实施例的电池模块的模块壳体的分解透视图。
参照图5，根据第三实施例的电池模块包括多个可再充电电池和用于容纳可再充电电池的模块壳体60。
根据本实施例的电池模块与第一实施例相比除了模块壳体60的结构以外具有相同的结构。因此，不提供相同结构的详细描述。
模块壳体60被形成为大致矩形棱柱形状。模块壳体60包括限定内部空间的外壳单元61和连接到外壳单元61的开口的盖62。
外壳单元61包括底部61c以及从底部61c伸出的侧壁61a和61b。底部61c被形成为矩形板的形状。侧壁61a和61b从底部61c的侧端向上伸出。第一侧壁61a沿可再充电电池的排列方向延伸。第一侧壁61a的两端连接到两个第二侧壁61b。
外壳单元61由其中嵌入有加强纤维68的工程塑料形成。加强纤维68被形成为线的形状。因此，第一侧壁61a、第二侧壁61b和底部61c具有加强纤维68。
加强纤维68在第一侧壁61a和底部61c沿可再充电电池的排列方向(x轴方向)延伸，并且多个加强纤维68以设定间隙或预定间隙设置。同时，加强纤维68在第二侧壁61b中沿模块壳体60的宽度方向(y轴方向)延伸。因此，第二侧壁61b支撑第一侧壁61a。
盖62也包括加强纤维68。盖62由其中嵌入有加强纤维68的工程塑料形成。加强纤维68在盖62中沿可再充电电池的排列方向延伸。
工程塑料可由聚酰胺(PA)、聚甲醛和/或聚碳酸酯(PC)形成。进一步，加强纤维68可由具有比工程塑料的强度高的强度的材料(例如玻璃纤维和碳纤维)制成。加强纤维68被形成为线的形状，并从第一侧壁61a和底部61c中的一端至另一端连续地形成。进一步，可设置由多个段制成的加强纤维68。加强纤维68的这种排列可通过在外壳单元61的成形工艺期间改进供应加强纤维68的方法形成。
如上所述，根据本实施例的外壳单元61和盖62包括沿可再充电电池的排列方向形成的加强纤维68。因此，模块壳体60被稳定地支撑，从而抵抗当可再充电电池在被重复充电和放电而膨胀时施加到模块壳体60的压力。
图6是根据本发明的第四实施例的电池模块的剖视图。
参照图6，根据第四实施例的电池模块103包括多个可再充电电池20和容纳多个可再充电电池20的模块壳体70。
根据本实施例的电池模块与第一实施例相比除了模块壳体70的结构以外具有相同的结构。因此，不提供相同结构的详细描述。
模块壳体70被形成为大致矩形棱柱形状，并包括限定内部空间的外壳单元71、连接到外壳单元71的开口的盖72以及形成在模块壳体70的外侧(或外表面上)的加强纤维层75。
外壳单元71和盖72由工程塑料形成。加强纤维层75形成在外壳单元71和盖72上并固定到外壳单元71和盖72。加强纤维层75由密实排列的加强纤维78和用于固定加强纤维78的合成树脂制成。加强纤维78沿可再充电电池20的排列方向形成。
所述合成树脂可由各种类型的合成树脂以及工程塑料形成。加强纤维层75可被熔融并粘附到外壳单元71和盖72或包覆在外壳单元71和盖72上。
如所述，根据本示例性实施例的加强纤维层75形成在模块壳体70的外表面上。因此，模块壳体70的强度被提高，并且具有加强纤维78的模块壳体能被方便地制造。
图7是根据本发明的第五实施例的电池模块的剖视图。
参照图7，根据第五实施例的电池模块104包括多个可再充电电池20和容纳多个可再充电电池20的模块壳体80。
根据本实施例的电池模块104与第一实施例相比除了模块壳体80的结构以外具有相同的结构。因此，不提供相同结构的详细描述。
模块壳体80被形成为大致矩形棱柱形状。壳体模块80包括限定内部空间的外壳单元81、连接到外壳单元81的开口的盖82以及形成在外壳单元81和盖82的内表面上的加强纤维层85。
外壳单元81和盖82由工程塑料形成。加强纤维层85形成在外壳单元81和盖82的内侧上并固定到外壳单元81和盖82的内侧。加强纤维层85由密实形成的加强纤维88和用于固定加强纤维88的合成树脂形成。加强纤维88沿可再充电电池20的排列方向形成。
所述合成树脂不仅可由工程塑料制成，而且可由各种类型的合成树脂制成。加强纤维层85可被熔融并粘附到外壳单元81和盖82，或包覆在外壳单元81和盖82上。
如上所述，根据本示例性实施例的加强纤维层85形成在模块壳体80的内侧。因此，模块壳体80的强度被提高。进一步，具有加强纤维88的模块壳体80能被方便地制造。
尽管已结合目前被视为是实践的示例性实施例描述了此公开内容，但将理解本发明并不限于所公开的实施例，相反而是意在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。
附图标记说明：
101、102、103、104：电池模块 20：可再充电电池
21：正电极端子               22：负电极端子
25：汇流条
27：排放构件                 30、50、60、70、80：模块壳体
31、51、61、71、81：外壳单元
32、52、62、72、82：盖
31a、51a、61a：第一侧壁      31b、51b、61b：第二侧壁
31c、51c、61c：底部          38、58、68、78、88：加强纤维
53、54、55：加强肋           75、85：加强纤维层

Claims (20)

1.一种电池模块，包括：
多个可再充电电池；以及
容纳所述多个可再充电电池的模块壳体；
其中所述模块壳体的一侧的至少一部分包括加强纤维。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述模块壳体包括用于容纳所述多个可再充电电池的外壳单元和连接到所述外壳单元的盖。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中所述外壳单元包括所述加强纤维。
4.根据权利要求2所述的电池模块，其中所述外壳单元包括底部、从所述底部伸出并沿所述多个可再充电电池的排列方向布置的第一侧壁以及从所述底部伸出并连接到所述第一侧壁的一端的第二侧壁；并且
其中所述第二侧壁沿所述模块壳体的宽度方向延伸。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中所述底部和所述第一侧壁至少包括所述加强纤维的第一部分。
6.根据权利要求4或5所述的电池模块，其中所述外壳单元进一步包括在所述底部上延伸的底部加强肋和在所述第一侧壁上延伸的第一加强肋，
其中所述底部加强肋和所述第一加强肋中的每一个沿所述多个可再充电电池的所述排列方向延伸。
7.根据权利要求6所述的电池模块，其中所述底部加强肋和/或所述第一加强肋至少包括所述加强纤维的沿所述多个可再充电电池的所述排列方向延伸的第二部分。
8.根据权利要求6所述的电池模块，其中所述第二侧壁包括沿所述模块壳体的所述宽度方向延伸的第二加强肋。
9.根据权利要求4所述的电池模块，其中所述第二侧壁至少包括所述加强纤维的沿所述模块壳体的所述宽度方向延伸的第一部分。
10.根据权利要求2所述的电池模块，其中所述盖至少包括所述加强纤维的沿所述多个可再充电电池的排列方向延伸的一部分。
11.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述模块壳体由工程塑料制成，并且所述加强纤维设置在所述工程塑料内。
12.根据权利要求11所述的电池模块，其中所述工程塑料包括选自由聚酰胺、聚甲醛和聚碳酸酯组成的组中的至少一种材料。
13.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述模块壳体包括加强纤维层，并且所述加强纤维设置在所述加强纤维层内。
14.根据权利要求13所述的电池模块，其中所述加强纤维层形成在所述模块壳体的外表面上。
15.根据权利要求13所述的电池模块，其中所述加强纤维层形成在所述模块壳体的内表面上。
16.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述加强纤维由玻璃纤维形成。
17.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述加强纤维由碳纤维制成。
18.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述加强纤维沿所述多个可再充电电池的排列方向布置。
19.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述加强纤维的数量为多个。
20.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述加强纤维被配置成支撑所述多个可再充电电池被充电和/或放电而膨胀时的压力。
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