CN102651462A - 电池模块 - Google Patents
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Abstract
电池模块包括：沿第一方向布置的多个电池单元；与所述多个电池单元中的第一最外侧电池单元相邻的第一端板；与所述多个电池单元中的第二最外侧电池单元相邻的第二端板，该第二端板沿着所述第一方向与所述第一端板分隔开；在所述第一方向上沿所述多个电池单元延伸的连接构件，该连接构件具有连接到所述第一端板的第一端和连接到所述第二端板的第二端；将所述连接构件的所述第一端固牢到所述第一端板的第一固牢部分；以及将所述第二端固牢到所述第二端板的第二固牢部分，该第二固牢部分具有与所述第一固牢部分不同的构造。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年2月23日递交于美国专利商标局的第61/445,765号美国临时申请和于2011年11月28日递交的、名称为“电池模块”的第13/304,918号美国非临时申请的优先权，上述美国申请通过引用全部合并于此。
技术领域
各实施例涉及一种包括多个电池单元的电池模块。
背景技术
电池单元通常被用作移动设备、电动车、混合动力车的能源和电力，并且根据应用的外部电子设备的类型以各种形状使用。
例如移动电话的小型移动设备能使用单个电池的输出和容量运行预定时间。然而，包括多个电池单元的电池模块优选用于长时间操作和高功率操作，例如用于消耗大量功率的电动车和混合动力车，并且，电池模块的输出电压和输出电流能够根据嵌入的电池单元的数量而增加。
考虑到输出电压和电流，电池模块包括多个电池单元。然而，电池模块应被容纳在尽可能小的空间中，因而希望提高安装效率。
发明内容
各实施例可提供一种电池模块。该电池模块可包括：沿第一方向布置的多个电池单元；与所述多个电池单元中的第一最外侧电池单元相邻的第一端板；与所述多个电池单元中的第二最外侧电池单元相邻的第二端板，该第二端板沿着所述第一方向与所述第一端板分隔开；在所述第一方向上沿所述多个电池单元延伸的连接构件，该连接构件具有连接到所述第一端板的第一端和连接到所述第二端板的第二端；将所述连接构件的所述第一端固牢到所述第一端板的第一固牢部分；以及将所述第二端固牢到所述第二端板的第二固牢部分，该第二固牢部分具有与所述第一固牢部分不同的构造。
所述第一固牢部分可包括固牢所述第一端板和所述连接构件的所述第一端的第一焊接部。
所述第二固牢部分可包括将所述第二端固牢到所述第二端板的第二焊接部。
所述第二固牢部分可包括将所述第二端固牢到所述第二端板的紧固件。
所述连接构件的所述第一端可在平行于所述第一端板的暴露表面的平面中延伸，该暴露表面与所述第一端板的与所述多个电池单元的所述第一最外侧电池单元相邻的表面相反。
所述电池模块可进一步包括沿着所述第一方向从所述第一端板的所述暴露表面伸出的第一端板对齐标记。所述第一端可包括被配置为接纳所述第一端板对齐标记的孔。所述第一固牢部分可包括将所述第一端板对齐标记固牢到所述连接构件的所述第一端的焊接部。
所述连接构件可包括沿着所述多个电池单元的相对侧部的两个侧连接构件。
所述连接构件可进一步包括沿着所述多个电池单元的底部延伸的底连接构件。
所述连接构件的所述第二端可沿着所述第一方向延伸超过所述第二端板的暴露表面，该暴露表面与所述第二端板的与所述多个电池单元的所述第二最外侧电池单元相邻的表面相反。
所述第二固牢部分可包括沿着所述第一方向从所述第二端板的所述暴露表面延伸的突出部。所述第二固牢部分可进一步包括将所述第二端固牢到所述突出部的焊接部。所述第二端可包括端对齐标记，并且所述突出部包括第二端板对齐标记。所述对齐标记和所述第二端板对齐标记可形成被配置为接纳紧固件的通道。
所述第二紧固部分可包括从所述第二端板的暴露表面的底部沿着所述第一方向延伸的法兰，该暴露表面与所述第二端板的与所述第二最外侧电池单元相邻的表面相反。
所述第二固牢部分可包括沿着与所述第一方向正交的第二方向从所述第二端延伸的紧固构件。
所述第二固牢部分可进一步包括形成在所述第二端板的所述暴露表面的所述底部中和在所述法兰中的导向部，该导向部被配置为容纳所述紧固构件。所述导向部的宽度可在所述法兰中沿着所述第一方向减少，从而所述导向部距所述第二端板最远的宽度对应于所述紧固构件的宽度。
所述电池模块可包括被固牢到所述紧固构件的固定构件。
附图说明
通过参照附图详细描述各示例性实施例，各实施例的特征对于本领域普通技术人员而言将变得更加明显，其中：
图1例示出根据实施例的电池模块的透视图。
图2例示出实施例的第一端板和第二端板、侧支架和底支架的分解透视图。
图3A和3B例示出根据实施例的电池模块的局部透视图。
图4例示出沿图3B的线A-A截取的截面图。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更充分地描述各示例实施例；然而，这些示例实施例可以以不同形式体现，并且不应该被解释为限于本文所陈述的各实施例。而是，这些实施例被提供为使得本公开将彻底和完整，并将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。
进一步，一零件与另一零件的连接包括直接连接和所述零件利用它们之间另一设备的电连接。进一步，为了清楚，与实施例无关的零件被省略。相似的元件在整个说明书中被给予相似的附图标记。
参照图1和图2描述了根据实施例的电池模块。图1例示出根据实施例的电池模块的透视图。图2例示出图1的电池模块的第一端板和第二端板、侧支架和底支架的分解透视图。
参照图1，电池模块100可包括：彼此相对的第一端板110和第二端板120；沿一个方向布置在第一端板110与第二端板120之间的多个电池单元10；以及连接第一端板110和第二端板120的连接构件。
连接构件可为支架。支架可包括：支撑电池单元10的两个侧部的侧支架130；以及底支架140，其具有连接到第一端板110的一端，并支撑电池单元10的底部。
电池单元10可包括具有开口的电池壳体和闭合该开口的盖板14。电池壳体可容纳阳极板、阴极板、包括设置在阳极板、阴极板之间的隔板的电极组件以及电解质。与阳极板连接的阳极端子11和与阴极板连接的阴极端子12从盖板14的两端向外伸出。阳极板和阴极板通过与电解质反应产生能量，该能量通过阳极端子11和阴极端子12被传输到外部。
排气孔13可被设置在盖板14的阳极端子11与阴极端子12之间。排气孔13用作当电池单元10中的气体的压力超过预定水平时将气体排放到外部的通道，由此防止电池单元10被内部压力损坏。
根据该实施例的电池模块100可包括在第一端板110与第二端板120之间的多个电池单元10。电池单元10可沿一个方向布置。电池单元10的宽阔的前表面可平行布置以彼此面对。因此，位于电池单元10的盖板14的中心处的排气孔13可基本被布置成行。两个相邻电池单元10的阳极端子11和阴极端子12可通过例如由镍等制成的汇流条(未显示)而电连接。
该实施例例示出了电池单元10为矩形锂二次电池时的情况。可替代地，实施例可用于例如锂聚合物电池或圆柱形电池。
电池模块100可包括在空间上彼此分隔开的第一端板110和第二端板120、连接第一端板110和第二端板120的左右侧的侧支架130以及连接第一端板110和第二端板120的底部的底支架140。多个电池单元10可被布置在第一端板110与第二端板120之间。
第一端板110和第二端板120可被设置为分别与最外面的电池单元10表面接触，并向内挤压电池单元10。进一步，侧支架130支撑电池单元10的两侧，电池单元10的底部可由底支架140支撑。在该构造中，由第一端板110和第二端板120、侧支架130和底支架140支撑的电池单元10具有阳极端子11和阴极端子12，阳极端子11和阴极端子12可被交替布置并在电池单元中彼此串联连接。进一步，电池单元10的连接结构和数量可根据电池模块100的设计以各种方式进行改变。
第一端板110可与侧支架130和底支架140的端部连接。详细地，连接到第一端板110的左右侧的两个侧支架130的端部131可通过分别与第一端板110的左右侧连接而形成第一连接部分151。进一步，底支架140的一端141可通过与第一端板110的下部连接而形成第二连接部分152。第一连接部分151和第二连接部分152可通过激光焊接或电弧焊接形成。
在该实施例中，不需要特定构件将第一端板110与侧支架130和底支架140连接。因此，由于在不使用螺栓或铆钉的情况下可以将第一端板110与侧支架130和底支架140的端部稳固地连接，因此制造过程可被简单化，并且诸如螺栓的一些部件可被省去，从而减小了电池模块100的重量。
图2例示出根据实施例的第一端板和第二端板、侧支架和底支架。
参照图2，包括侧支架130和底支架140的连接构件可具有连接到第一端板110的第一端和连接到第二端板120的第二端。也就是，侧支架130可具有连接到第一端板110的第一端131和连接到第二端板120的第二端132，底支架140可具有连接到第一端板110的第一端141和连接到第二端板120的第二端142。该电池模块100还可包括将连接构件的第一端131、141固牢到第一端板110的第一固牢部分。第一固牢部分包括第一连接部分151和第二连接部分152。参照图2描述了由第一连接部分151和第二连接部分152组成的连接部分150(第一固牢部分)。连接构件的第一端131、141可在平行于第一端板110的暴露表面的平面中延伸，该暴露表面与第一端板110的与多个电池单元10的第一最外侧电池单元相邻的表面相反。电池模块100可进一步包括从第一端板110的暴露表面沿着电池单元10顺序布置的第一方向伸出的第一端板对齐标记。第一端板对齐标记设置在第一端板110上，并且可包括第一对齐标记111和第二对齐标记112。第一对齐标记111和第二对齐标记112为通过将侧支架130和底支架140与第一端板110焊接而形成连接部分150(见图1)的部分。进一步，第一端131和141可包括被配置为用于接纳第一端板对齐标记的孔。也就是，在侧支架130的第一端131和底支架140的第一端141处可分别形成孔131a和141a。孔131a和141a优选被形成为对应于第一对齐标记111和第二对齐标记112。
第一对齐标记111被提前设置在第一端板110上的侧支架130将要连接到第一端板110所在的地方。例如，第一对齐标记111可以是突出部，并且该突出部可被插入到侧支架130的第一端131处的孔中。类似地，第二对齐标记112例如可以是突出部。第二对齐标记112可以是三个突出部，并且分别对应于三个突出部112的三个孔141a可被形成在底支架140的第一端141处。突出部被插入到相应的孔141a中，并引导底支架140的位置。
如上所述，第一对齐标记111和第二对齐标记112能够引导侧支架130和底支架140的附接位置，从而侧支架130和底支架140能够被容易地附接到第一端板110的预定位置。相反，如上所述，通过第一对齐标记111和第二对齐标记112的连接并不稳固，从而不足以将电池单元10支撑在电池模块100中。因此，在突出部被插入的地方的第一对齐标记111和第二对齐标记112可被进一步焊接，并且连接部分150能够通过焊接更稳固。也就是，第一固牢部分包括用于固牢第一端板110和连接构件的第一端131、141的第一焊接部，更具体的是，包括用于将第一端板110上的第一端板对齐标记固牢到连接构件的第一端131、141的焊接部。
进一步，第一对齐标记111和第二对齐标记112和孔只要必须被定位为彼此对应，从而第一对齐标记111和第二对齐标记112以及所述孔的数量和形状可通过各种方式进行改变。
侧支架130和底支架140还可具有沿着z方向与第一端131、141隔开的第二端132、142，其中在第一端131、141处，连接部分150被紧固到第二端板120。包括侧支架130和底支架140的连接构件的第二端132、142沿着z方向延伸超过第二端板120的暴露表面，该暴露表面与第二端板120的与多个电池单元10的第二最外侧电池单元相邻的表面相反。详细地，侧支架130的第二端132可以是延伸部分132，其延伸超过沿一个方向布置的电池单元10的侧部，例如在z方向上比沿一个方向(即z方向)布置的电池单元10的侧部长。进一步，延伸部分132可对应于从第二端板120的左右侧延伸的法兰121。类似地，底支架140的第二端142可以是延伸部分142，其延伸超过电池单元10的底部，例如在z方向上比电池单元10的底部长。电池模块100还包括将第二端132、142固牢到第二端板120的第二固牢部分，该第二固牢部分具有与所述第一固牢部分不同的构造。具体地，底支架140的延伸部分142可对应于从第二端板120的底部延伸的法兰122。进一步，侧支架130和底支架140的延伸部分132和142可与在第二端板120的左右侧和底部的边缘处弯曲的法兰121和122的至少一部分重叠，与所述部分表面接触。也就是，第二固牢部分可包括沿着z方向从第二端板120的暴露表面延伸的突出部(法兰121和122)。
进一步，孔132a和142a(端对齐标记)可分别被形成在侧支架130和底支架140的延伸部分132和142处。优选的是，孔132a和142a被定位为与第二端板120的法兰121和122中的孔121a和122a(第二端板对齐标记)对应，例如对齐。第二固牢部分可包括用于将第二端132和142固牢到第二端板120的紧固件160。侧支架130和底支架140的延伸部分132和142中的孔132a和142a以及第二端板120的法兰121和122中的孔121a和122a可形成一个通道，该通道用于分别接纳紧固件160，例如铆钉或螺栓。在该构造中，紧固有紧固件160的部分可被进一步焊接，从而更稳固地紧固侧支架130、底支架140和第二端板120。
可替代地，在侧支架130和底支架140的延伸部分132和142以及第二端板120的法兰121和122处可不形成孔。在此情况下，侧支架130、底支架140和第二端板120可通过焊接被连接。也就是，第二固牢部分可包括用于将第二端132和142固牢到第二端板120的第二焊接部，具体的是，用于将第二端132、142固牢到所述突出部(法兰121和122)的焊接部(最佳如图3B中所示的焊接部251)。该焊接可以是例如激光焊接或电弧焊接。
侧支架130和底支架140的延伸部分132和142的形状可对应于第二端板120的法兰121和122。延伸部分132和142以及法兰121和122只要必须被连接并且将侧支架130和底支架140固定到第二端板120，从而形状不限于此。然而，当延伸部分132和142对应于法兰121和122时，它们可用作装配电池模块100的导向部，从而能够提高生产率。
进一步，侧支架130可进一步具有支撑部分133。支撑部分133可在侧支架130的内侧上支撑电池单元10的左右侧。电池单元10通过支撑部分133能够被更稳固地固定在第一端板110与第二端板120之间。例如，支撑部分133可以是对应于电池单元10的侧部的肋条或者卷边。
参照图3A至图4描述了根据另一实施例的电池模块。除了以下构造之外，该实施例的构造类似于参照图1和2所述的构造，因此在下文中不再重复详细描述。
图3A和图3B例示出根据另一实施例的电池模块200的局部透视图。图3A例示出在第二端板220被挤压在电池模块200上之前的电池模块200，图3B例示出在第二端板220被挤压在电池模块200上之后的电池模块200。
参照图3A和3B，根据该实施例的电池模块200包括：成对彼此相对的第一端板(未显示)和第二端板220；沿一个方向布置在第一端板与第二端板220之间的多个电池单元10；连接到第一端板和第二端板220并支撑电池单元10的两个侧部的侧支架230；以及底支架240，其具有连接到第一端板的一端，并支撑电池单元10的底部。进一步，紧固构件250可被设置在底支架240的另一端，紧固构件250沿着与z方向正交的第二方向从底支架240的第二端242延伸，并且导向部223可对应于紧固构件250形成在第二端板220的暴露表面的底部中和法兰222中。
图3A和图3B例示出电池单元10沿一个方向布置并且第二端板220被挤压在电池单元10的最外侧上，其中侧支架230和底支架240连接到第一端板(未显示)。
该实施例的底支架240可进一步具有紧固构件250。例如，诸如柱的紧固构件250，可被设置在底支架240的延伸部分242处。进一步，第二端板220可具有导向部223。导向部223可被形成为跨越第二端板220的底部以及法兰222。法兰222为在第二端板220的底部的边缘处弯曲的部分，并可与底支架240的延伸部分242的一部分表面接触。
导向部223可例如形成为孔形状。导向部223可具有对应于底支架240的紧固构件250的形状。也就是，在第二端板220被挤压之后，侧支架230和底支架240的延伸部分232和242与从第二端板220的左右侧和底部的边缘延伸的法兰221和222连接。在该构造中，第二端板220可首先与底支架240连接，从而将第二端板220容易地固定到侧支架230和底支架240。
通常，第二端板220和底支架240可通过螺栓和螺母连接。如上所述，当使用螺栓和螺母时，底支架的延伸部分可具有相对于插入到下部分的螺栓的头部周围部分的台阶部分，从而难以使中心对齐。
相反，根据本发明，诸如柱的紧固构件250可被设置在底支架240的延伸部分242处。柱能够被插入到底支架240的延伸部分242中并在底支架240的延伸部分242中被制造，从而不需要专用螺栓，并且不需要如上所述的用于容纳螺栓头部的台阶部分。
进一步，第二端板220可在对应于底支架240的紧固构件250的位置处具有导向部223。导向部223在电池单元10被第二端板220挤压时引导位置，以便于电池模块200的装配。
进一步，电池模块200可进一步包括固定构件260。固定构件260具有底支架240的紧固构件250所穿过的孔。在固定构件已被固牢到紧固构件250之后，侧支架230的延伸部分232和第二端板220的法兰221例如可通过焊接部251被固牢。
图4例示出沿图3B的线A-A截取的截面图。
参照图4，导向部223可被提供为当电池单元10被挤压到第二端板220时防止与底支架240的紧固构件250干涉。导向部223可被形成为越过第二端板220的底部到达法兰222。
在此情况下，第二端板220的底部处的导向部223的竖直截面可对应于底支架240的紧固构件250的竖直截面。进一步，法兰222的导向部223的水平截面可对应于紧固构件250的水平截面。
法兰222的导向部223可为锥形。法兰222处的导向部223的宽度可从第二端板220的底部的边缘处逐渐减少，其中最小的锥形宽度可对应于紧固构件250的水平截面。也就是，导向部223在法兰222中沿着z方向在宽度上减少，从而导向部223距第二端板220最远处的宽度对应于紧固构件250的宽度。如上所述，法兰222的锥形导向部223用作导向，从而当第二端板220被挤压时防止左右装配公差，从而电池模块220被更容易地装配，提高生产率。
进一步，电池模块200可进一步包括固定构件260。固定构件260具有底支架240的紧固构件250所穿过的孔。通过使伸出通过导向部223的紧固构件250穿过固定构件260的孔，根据该实施例的电池模块200能够使第二端板220与底支架240稳固地连接。例如，固定构件260可以是螺母。
根据上述实施例，通过简化制造过程，可以减少工作时间，提高生产率。
进一步，根据实施例，可减少诸如螺母的零件数量，从而可以减少电池模块的制造费用。
本文已公开了各示例实施例，尽管采用了特定的术语，但这些术语仅以普通的和描述性的含义来使用和解释，而非为了限制的目的。在一些情况下，自递交本申请起如对于本领域普通技术人员而言明显的那样，除非另有说明，结合具体实施例描述的特征、特性和/或元件可单独使用或与结合其他实施例描述的特征、特性和/或元件结合使用。相应地，本领域技术人员应该理解的是，在不脱离所附权利要求中提出的本发明的精神和范围的情况下可以进行形式和细节上的各种改变。
Claims (20)
1.一种电池模块，包括：
沿第一方向布置的多个电池单元；
与所述多个电池单元中的第一最外侧电池单元相邻的第一端板；
与所述多个电池单元中的第二最外侧电池单元相邻的第二端板，该第二端板沿着所述第一方向与所述第一端板分隔开；
在所述第一方向上沿所述多个电池单元延伸的连接构件，该连接构件具有连接到所述第一端板的第一端和连接到所述第二端板的第二端；
将所述连接构件的所述第一端固牢到所述第一端板的第一固牢部分；以及
将所述第二端固牢到所述第二端板的第二固牢部分，该第二固牢部分具有与所述第一固牢部分不同的构造。
2.如权利要求1所述的电池模块，其中所述第一固牢部分包括固牢所述第一端板和所述连接构件的所述第一端的第一焊接部。
3.如权利要求2所述的电池模块，其中所述第二固牢部分包括将所述第二端固牢到所述第二端板的第二焊接部。
4.如权利要求2所述的电池模块，其中所述第二固牢部分包括将所述第二端固牢到所述第二端板的紧固件。
5.如权利要求1所述的电池模块，其中所述连接构件的所述第一端在平行于所述第一端板的暴露表面的平面中延伸，该暴露表面与所述第一端板的与所述多个电池单元的所述第一最外侧电池单元相邻的表面相反。
6.如权利要求5所述的电池模块，进一步包括沿着所述第一方向从所述第一端板的所述暴露表面伸出的第一端板对齐标记。
7.如权利要求6所述的电池模块，其中所述第一端包括被配置为接纳所述第一端板对齐标记的孔。
8.如权利要求7所述的电池模块，其中所述第一固牢部分包括将所述第一端板对齐标记固牢到所述连接构件的所述第一端的焊接部。
9.如权利要求5所述的电池模块，其中所述连接构件包括沿着所述多个电池单元的相反侧部的两个侧连接构件。
10.如权利要求9所述的电池模块，其中所述连接构件进一步包括沿着所述多个电池单元的底部延伸的底连接构件。
11.如权利要求1所述的电池模块，其中所述连接构件的所述第二端沿着所述第一方向延伸超过所述第二端板的暴露表面，该暴露表面与所述第二端板的与所述多个电池单元的所述第二最外侧电池单元相邻的表面相反。
12.如权利要求11所述的电池模块，其中所述第二固牢部分包括沿着所述第一方向从所述第二端板的所述暴露表面延伸的突出部。
13.如权利要求12所述的电池模块，其中所述第二固牢部分进一步包括将所述第二端固牢到所述突出部的焊接部。
14.如权利要求13所述的电池模块，其中所述第二端包括端对齐标记，并且所述突出部包括第二端板对齐标记。
15.如权利要求14所述的电池模块，其中所述端对齐标记和所述第二端板对齐标记形成被配置为接纳紧固件的通道。
16.如权利要求1所述的电池模块，其中所述第二固牢部分包括从所述第二端板的暴露表面的底部沿着所述第一方向延伸的法兰，该暴露表面与所述第二端板的与所述第二最外侧电池单元相邻的表面相反。
17.如权利要求16所述的电池模块，其中所述第二固牢部分包括沿着与所述第一方向正交的第二方向从所述第二端延伸的紧固构件。
18.如权利要求17所述的电池模块，其中所述第二固牢部分进一步包括形成在所述第二端板的所述暴露表面的所述底部中和在所述法兰中的导向部，该导向部被配置为容纳所述紧固构件。
19.如权利要求18所述的电池模块，其中所述导向部的宽度在所述法兰中沿着所述第一方向减少，从而所述导向部距所述第二端板最远的宽度对应于所述紧固构件的宽度。
20.如权利要求19所述的电池模块，进一步包括被固牢到所述紧固构件的固定构件。
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