CN102484232B - 组装电池模块 - Google Patents

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Abstract

提供了一种组装电池模块，可以在短时间内组装多个层叠电池单元。组装电池模块包括：彼此堆叠的多个层叠电池单元(1)，各层叠电池单元(1)包括沿相同方向引出的正极端子(1a)和负极端子(1b)；端子固定板(3)，设置在该多个层叠电池单元(1)的一侧，其中正极端子(1a)和负极端子(1b)向该侧引出；以及端子连接基板(2)，设置在该多个层叠电池单元(1)与端子固定板3之间，并且固定到端子固定板(3)，端子连接基板(2)包括多个端子通孔(2a)，每个端子通孔(2a)容纳正极端子(1a)或负极端子(1b)。正极端子(1a)和负极端子(1b)插入端子通孔(2a)中，并且夹在端子连接基板(2)与端子固定板(3)之间，其从端子通孔(2a)伸出的部分被垂直地折叠。

Description

组装电池模块
技术领域
本发明涉及通过堆叠多个层叠电池单元(laminated cell)而构成的组装电池(assembled battery)模块。
背景技术
近年来，在以移动电话或笔记本计算机为代表的便携式终端中，需要使用轻重量且大容量电池单元的情况越来越多。这导致了对层叠电池单元的使用，层叠电池单元包含诸如电极和电解质之类的电池元件，并且被层叠膜密封，所述层叠膜具有相对高的设计灵活性。
当多个层叠电池单元堆叠形成多串联电池组(battery pack)或电池模块时，合适地使用层叠电池单元。在诸如电动自行车、电动工具以及电动汽车之类需要大电流的设备中使用这种电池组或电池模块的情况越来越多。
作为一种将多个层叠电池单元串联或并联连接的方法，使用电阻焊接、超声波焊接、或激光焊接。这些连接方法均为已知的传统技术。
专利文献1描述了一种电池块(电池模块)，该电池块包括：多个电池单元，每个电池单元具有沿相同方向伸出的正极端子和负极端子；以及用于使电池单元的端子互连的连接引线板。在专利文献1中描述的电池模块中，多个电池单元在与端子的伸出方向垂直的方向上排列，电池单元的端子相应地彼此平行布置。用于使彼此平行布置的端子互连的连接引线板在与端子的伸出方向垂直的方向上直线状设置，并且通过点焊与每个端子电连接。
专利文献2描述了一种电池连接结构和电池连接方法，用于容易且稳妥地将彼此相邻的电池单元之间的相对端子互连。根据这种用于连接电池单元的结构或方法，可以通过将电池单元布置为使得相邻端子的极性彼此不同并将其捆绑，来形成电池模块。该电池模块被由绝缘材料制成的端子连接基板覆盖，电池模块中电池单元的每个端子从端子连接基板的每个端子插入孔伸出。将从端子连接基板的端子插入孔伸出的待互连的端子的一部分折叠，以便进行超声波键合。相应地，这些端子串联连接。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：JP2002-117828A
专利文献2：JP2004-327311A
发明内容
本发明要解决的技术问题
然而在上述配置中，存在以下可能：当堆叠的电池单元的数目增大到形成多串联和多并联电池模块时，绝缘材料的量和要焊接的位置的数目将会增大，从而延长组装时间。
本发明的目的是提供一种组装电池模块，其中可以在短时间内组装多个层叠电池单元。
解决问题的手段
为了实现该目的，根据本发明的组装电池模块包括：彼此堆叠的多个层叠电池单元，所述多个层叠电池单元各自均包括沿相同方向引出的正极端子和负极端子；端子固定板，设置在所述多个层叠电池单元的一侧，其中正极端子和负极端子向该侧引出；以及端子连接基板，设置在所述多个层叠电池单元与端子固定板之间，并且被固定到端子固定板，端子连接基板包括多个端子通孔，每个端子通孔容纳正极端子或负极端子。正极端子和负极端子被插入端子通孔中，并且夹在端子连接基板与端子固定板之间，其中正极端子和负极端子从端子通孔伸出的部分被垂直地折叠。
本发明的技术效果
本发明可以提供一种组装电池模块，其中可以在短时间内组装多个层叠电池单元。
附图说明
图1是示出了根据本发明的组装电池模块的端子连接基板的透视图。
图2是示出了根据本发明的组装电池模块的分解透视图。
图3是示出了根据本发明的组装电池模块的端子固定板的透视图。
图4A是示出了图3所示的端子固定板的平面图。
图4B是示出了图3所示的端子固定板的前视图。
图4C是示出了图3所示的端子固定板的侧视图。
图5是示出了根据本发明示例2的组装电池模块的透视图。
图6是示出了根据本发明示例2的组装电池模块的分解透视图。
具体实施方式
将详细描述本发明的实施例。
通过将多个层叠电池单元连接到端子连接基板，组装根据本发明的组装电池模块成为模块。层叠电池单元的端子并不是通过诸如焊接(welding)或钎焊(soldering)之类的处理来电互连，而是通过将层叠电池单元的正极端子和负极端子夹在端子连接基板和端子固定板之间来电互连。这使得与基于工艺的连接方法相比可以在更短的时间内组装层叠电池。
在本发明使用的层叠电池单元的正极端子和负极端子的夹入方法中，正极端子和负极端子不是分别独立且直接夹入的，而是通过将端子固定板紧固到端子连接基板来将正极端子和负极端子一起夹入。与独立夹入每个正极端子和负极端子相比，这种夹入方法使得能够在更短的时间内将多个层叠电池单元组装成模块。
在端子连接基板和端子固定板之间夹入并支持层叠电池单元的正极端子和负极端子。因此，可以容易地拆解组装电池模块。当某些层叠电池单元损坏时，只需要替换损坏的层叠电池单元。其他良好的层叠电池单元可以原样使用。因为这种结构，本发明的组装电池模块具有较高的循环使用性。
根据本发明，可以通过以下操作来制造组装电池模块：将层叠电池单元的正极端子和负极端子插入端子连接基板的端子通孔，垂直地折叠从基板伸出的正极端子和负极端子，并且利用端子固定板的输出端子按压肋(rib)来按压正极端子和负极端子，以使正极端子和负极端子与端子连接基板的导电部分接触。
通过将端子固定板的输出端子防断开肋插入输出端子(正极端子和负极端子)的通孔，防止输出端子断开。
在具有端子通孔的端子连接基板上布置从堆叠的层叠电池单元的正极端子到负极端子的电路，从而使得可以经由端子连接基板实现层叠电池单元的串联连接。一些电路布置使得可以实现并联连接。
通过布置在端子固定板中的输出端子防断开肋将端子固定板和端子连接基板紧固在一起。还使用螺钉来确保固定。
图1是根据本发明的组装电池模块的端子连接基板的透视图。
端子连接基板2包括端子通孔2a、防断开肋通孔2d以及导电部分2b和2c，导电部分2b和导电部分2c通过电路互连。根据所示的实施例，可以经由端子连接基板2将层叠电池单元串联连接。这样的电路仅仅是示例。其他实施例可以涉及诸如并联连接和串并联连接之类的各种形式。
图2是根据本发明的组装电池模块的分解透视图。
层叠电池单元1的正极端子1a和负极端子1b分别具有通孔1c，正极端子1a和负极端子1b被插入端子连接基板2的端子通孔，伸出的正极端子1a和负极端子1b垂直向上折叠。从而正极端子1a和负极端子1b与端子连接基板2的导电部分接触。
然后，将端子固定板3的输出端子防断开肋插入层叠电池单元1的通孔1c和端子连接基板2的防断开肋通孔。利用螺钉4来紧固端子连接基板2和端子固定板3的四个角，从而将正极端子1a和负极端子1b夹在端子连接基板2的导电部分与端子固定板3的输出端子按压肋之间。因此，将正极端子1a和负极端子1b电互连，以制造组装电池模块。
图3是示出了根据本发明的组装电池模块的端子固定板的透视图。
端子固定板3是用于固定端子的部件。因此，优选地将具有强度的绝缘体用于端子固定板3的材料。更优选地，使用适于模铸的树脂，如，包括丙烯睛-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂的通用塑料或包括聚碳酸酯(PC)的工程塑料。
图4A至4C示出了根据本发明的组装电池模块的端子固定板的三个表面：图4A是平面图，图4B是前视图，图4C是侧视图。
端子固定板3包括输出端子按压肋3a和输出端子防断开肋3b。输出端子按压肋3a通过按压端子连接基板的导电部分以将正极端子和负极端子夹在输出端子按压肋和导电部分之间，从而将正极端子和负极端子电互连。通过将输出端子防断开肋3b插入层叠电池单元的通孔以及端子连接基板的防断开肋通孔，来防止层叠电池单元的正极端子和负极端子断开。
根据所示的实施例，通过将输出端子防断开肋3b设置为比输出端子按压肋3a高，来防止正极端子和负极端子断开。还可以通过将输出端子防断开肋3b的前端制造得较粗从而减小与层叠电池单元的通孔之间的空隙，来防止断开。
优选地，将输出端子按压肋3a设置为具有相等的高度，使得以均匀的力量来夹持各正极端子和负极端子。
在根据本发明的组装电池模块中，将层叠电池单元的正极端子和负极端子插入端子连接基板的端子通孔，并垂直向上折叠以与端子连接基板的导电部分接触，从而实现输出端子之间的电连接。输出端子防断开肋防止正极端子和负极端子的断开，通过用螺钉固定端子连接基板和端子固定板，确保了电连接。因此，可以在短时间内对组装电池模块进行组装，而无需将正极端子和负极端子单独紧固到端子连接基板的每个导电部分。
示例
下文中将参考特定示例来详细描述本发明。
(示例1)
在本示例中，如图2所示，堆叠7个层叠电池单元以连接到端子连接基板，这7个层叠电池单元分别都具有沿相同方向形成的正极端子和负极端子。
所使用的层叠电池单元具有6毫米的厚度。从层叠膜引出的正极端子和负极端子分别都包括直径为2毫米的通孔，其中正极端子和负极端子分别都具有13毫米的端子宽度、3毫米的端子长度和0.15毫米的端子厚度。
将所有的正极端子和负极端子插入端子连接基板的端子通孔，并垂直向上折叠。将端子固定板的输出端子防断开肋插入正极端子和负极端子的通孔以及端子连接基板的防断开肋通孔，用4个螺钉将端子固定板和端子连接基板紧固在一起，以制造组装电池模块。
制造10组这样的组装电池模块，并测量组装时间。一组电池模块的组装时间平均为100.6秒。
(示例2)
图5是示出了根据本发明示例2的组装电池模块的透视图。图6是示出了根据本发明示例2的组装电池模块的分解透视图。
根据本示例，端子通孔和导电部分被形成在基板上以降低基板的高度。如图6所示，堆叠7个层叠电池单元以连接至端子连接基板，这7个层叠电池单元分别都具有沿相同方向形成的正极端子和负极端子。
在图1中，端子连接基板的端子通孔和导电部分分别都具有8毫米的高度和14毫米的长度。然而在图6中，高度为5毫米，长度为14毫米。由于基板的高度降低，这种尺寸的端子通孔和导电部分可按如下方式进行设置：在位置上进行偏移，使得彼此不相重叠。具体地，首先，为了防止从上方起的第一层叠电池单元所连接到的端子通孔和导电部分跟第二层叠电池单元连接到的端子通孔和导电部分相重叠，将第二层叠电池单元的位置从图2所示的位置向左移动15毫米，并向上移动3毫米。
通过移动端子通孔和导电部分的位置，第三层叠电池单元位于第一层叠电池单元正下方6毫米处。类似地定位第五和第七层叠电池单元。移动端子通孔和导电部分的位置，以将第四层叠电池单元定位在第二层叠电池单元正下方6毫米处，将第六层叠电池单元定位在第四层叠电池单元正下方6毫米处。在本示例中，使用与示例1的层叠电池单元相类似的层叠电池单元。
将所有的正极端子和负极端子插入端子连接基板的端子通孔，并垂直向上折叠。将端子固定板的输出端子防断开肋插入正极端子和负极端子的通孔以及端子连接基板的防断开肋通孔，用四个螺钉将端子固定板和端子连接基板紧固在一起，以制造组装电池模块。
制造10组这样的组装电池模块，并测量组装时间。一组电池模块的组装时间平均是90.9秒。
(示例3)
组装电池模块以与示例2类似的方法制造，不同之处在于：用条带将多个层叠电池单元紧固并集成在一起，此后连接至端子连接基板。
制造10组这样的组装电池模块，并测量组装时间。一组电池模块的组装时间平均是89.2秒。
根据本示例的用于紧固和集成层叠电池单元的装置不限于条带。可以使用任何装置，只要这多个层叠电池单元能够被紧固在一起，可以使用双面条带、树脂或粘合剂。
(比较示例)
通过使用与示例1类似的层叠电池单元和端子连接基板，将所有正极端子和负极端子插入端子连接基板的端子通孔，并垂直向上折叠。
不使用任何端子固定板的情况下，将所有正极端子和负极端子焊接到导电部分，以制造组装电池模块。
制造10组这样的组装电池模块，并测量组装时间。一组电池模块的组装时间平均是122.6秒。
表1示出了在示例1至3和比较示例中当堆叠7个层叠电池单元来制造组装电池模块时的平均组装时间和标准偏差。
表1
平均组装时间(秒/组) 标准偏差(秒/组)
示例1 100.6 3.75
示例2 90.9 3.18
示例3 89.2 5.09
比较示例 122.6 8.28
表1表明，与比较示例相比，示例1至3中组装电池模块的组装时间更短。
与示例1和示例2相比，示例3中的组装时间更短，组装时间的变化(标准偏差)更大。原因可能如下：在示例3中，将层叠电池单元紧固并集成在一起，从而可以将正极端子和负极端子一次插入端子连接基板的端子通孔，从而使得可以在短时间内实现组装。
另一方面，在示例3中，当正极端子和负极端子中有任何一个没有插入端子通孔时，必须进行调节以便插入该端子。与示例1和2相比，这可能引起更大的变化。
与比较示例相比，示例1至3的组装时间变化更小。原因可能如下：在这些示例中，将端子固定板的输出端子防断开肋插入正极端子和负极端子以及端子连接基板的防断开肋通孔所用的时间量的变化比将正极端子和负极端子临时布置并焊接到端子连接基板的导电部分所用的时间量的变化要小。该结果表明，与比较示例相比，示例1至3中的操作可以更准确地执行。
因此，可以看出，本发明能够提供了一种组装电池模块，其中可以在短时间内组装多个层叠电池单元。
尽管已经参考实施例和示例示出和描述了本发明，然而本发明不限于上述实施例和示例。本领域技术人员应理解，在不脱离权利要求所限定的本发明范围的前提下，可以进行各种形式和细节上的改变。
本申请基于并要求于2009年9月2日提交的日本专利申请No.2009-202144的优先权权益，其全部公开一并在此作为参考。
附图标记的说明
1 层叠电池单元
1a 正极端子
1b 负极端子
1c 通孔
2 端子连接基板
2a 端子通孔
2b 导电部分
2c 导电部分
2d 防断开肋通孔
3 端子基板固定板
3a 输出端子按压肋
3b 输出端子防断开肋
4 螺钉

Claims (2)

1.一种组装电池模块，包括：
彼此堆叠的多个层叠电池单元，所述多个层叠电池单元各自均包括沿相同方向引出的正极端子和负极端子；
端子固定板，设置在所述多个层叠电池单元的一侧，其中正极端子和负极端子向该侧引出；以及
单个端子连接基板，设置在所述多个层叠电池单元与端子固定板之间，并且被固定到端子固定板，所述端子连接基板包括多对端子通孔，每对端子通孔包括第一端子通孔和与第一端子通孔分离的第二端子通孔，每个第一端子通孔容纳正极端子，每个第二端子通孔容纳负极端子，端子通孔对的数量与层叠电池单元的数量相等，所述端子连接基板还包括多个导电部分，所述多个导电部分分开形成在所述端子连接基板上并且通过电路彼此互连，
其中，正极端子和负极端子被分别插入每对端子通孔中的第一端子通孔和第二端子通孔中，并且夹在端子连接基板与端子固定板之间，其中正极端子和负极端子从端子通孔伸出的部分被垂直地折叠，并且所述多个导电部分中的每一个与正极端子或负极端子接触，
其中，正极端子和负极端子从端子通孔伸出的部分夹在所述多个导电部分与端子固定板的输出端子按压肋之间，所述端子固定板是单个板。
2.一种组装电池模块，包括：
彼此堆叠的多个层叠电池单元，所述多个层叠电池单元各自均包括沿相同方向引出的正极端子和负极端子；
端子固定板，设置在所述多个层叠电池单元的一侧，其中正极端子和负极端子向该侧引出；以及
单个端子连接基板，设置在所述多个层叠电池单元与端子固定板之间，并且被固定到端子固定板，所述端子连接基板包括多对端子通孔，每对端子通孔包括第一端子通孔和与第一端子通孔分离的第二端子通孔，每个第一端子通孔容纳正极端子，每个第二端子通孔容纳负极端子，端子通孔对的数量与层叠电池单元的数量相等，所述端子连接基板还包 括多个导电部分，所述多个导电部分分开形成在所述端子连接基板上并且通过电路彼此互连，
其中，正极端子和负极端子被分别插入每对端子通孔中的第一端子通孔和第二端子通孔中，并且夹在端子连接基板与端子固定板之间，其中正极端子和负极端子从端子通孔伸出的部分被垂直地折叠，并且所述多个导电部分中的每一个与正极端子或负极端子接触,
其中，端子固定板包括多个输出端子防断开肋，端子连接基板包括与输出端子防断开肋相对应的多个防断开肋通孔，
其中，在正极端子和负极端子从端子通孔伸出的部分中分别形成通孔，以及
输出端子防断开肋被插入正极端子或负极端子的通孔以及防断开肋通孔中。
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