CN103155210B

CN103155210B - 具有改进耐久性的电池组

Info

Publication number: CN103155210B
Application number: CN201180049785.6A
Authority: CN
Inventors: 崔晙硕; 李汎炫; 郑尚胤; 尹种文; 李珍圭
Original assignee: LG Chemical Co Ltd
Current assignee: Lg Energy Solution
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2031-10-25
Also published as: EP2634834B1; US8900736B2; KR101231111B1; WO2012057489A2; JP2014501019A; JP5596238B2; KR20120043990A; CN103155210A; US20130224548A1; EP2634834A4; EP2634834A2; WO2012057489A3

Abstract

本发明涉及一种电池组，该电池组通过具有特定的结构相对于在前后方向上的振动并且相对于电池组的重量具有改进的支撑，该特定的结构包括被联接到被定位在后安装构件之间的横向支撑构件中的至少一个横向支撑构件的托架，使得通过横向支撑构件使电池组的重量能够被分布到前安装构件。

Description

具有改进耐久性的电池组

技术领域

本发明涉及一种呈现改进耐久性的电池组，并且尤其涉及一种如下的电池组，其包括：电池模块阵列，该电池模块阵列具有在横向方向上被布置成两行或者更多行的电池模块；一对侧支撑构件，该侧支撑构件用于支撑电池模块阵列的前部和后部；两对下端支撑构件，该下端支撑构件用于支撑电池模块的下端；两个或者更多个第一上安装构件，该第一上安装构件被联接到侧支撑构件的上端和电池模块的下端；第二上安装构件，该第二上安装构件被联接到第一上安装构件的上端使得第二上安装构件以直角与第一上安装构件交叉；后安装构件，该后安装构件被布置在电池模块阵列的后部，后安装构件的相反的端部被紧固到外部设备；以及托架，该托架被联接在侧支撑构件中的至少一个侧支撑构件和后安装构件之间，以通过侧支撑构件将电池模块的负载分布到后安装构件。

背景技术

通过使用化石燃料诸如汽油和柴油的车辆引起的最大问题之一是造成空气污染。作为解决以上提及的问题的一种方法，使用能够充电和放电的二次电池作为用于车辆的电源的技术已经吸引相当大的注意。结果，已经研发仅使用电池进行操作的电动车辆(EV)和共同地使用电池和常规的发动机的混合动力车辆(HEV)。一些电动车辆和混合动力车辆现在已经被商业化使用。金属氢化物镍(Ni-MH)二次电池已经被主要地用作用于电动车辆(EV)和混合动力车辆(HEV)的电源。然而，近年来，已经使用锂离子电池。

对于被用作用于电动车辆(EV)和混合动力车辆(HEV)的电源的二次电池需要高的电力和大的容量。为此，多个小型二次电池(单元单体)被串联地相互连接使得形成电池模块和电池组。根据情况，多个小型二次电池(单元电池)被相互串联和并联地连接使得形成电池模块和电池组。

通常，该电池组具有用于保护电池模块的结构，该电池模块中的每个电池模块中均安装有二次电池。基于车辆的类型或车辆中的电池组的安装位置，电池模块的结构可以变化。用于有效地固定大容量的电池模块的结构中的一种结构是基于支撑杆或者端板。该结构的优点在于，即使当朝向支撑杆施加负载时电池模块的运动被最小化。然而，为此，需要充分地确保支撑杆和端板的刚性。

结合该情况，在图1的透视图中说明性地示出包括单个电池模块的常规的电池组。

参考图1，电池组100包括单元模块10、基板20、一对端板30以及支撑杆40，该单元模块10中的每一个单元模块10中均安装有二次电池。

在单元模块10被竖直地竖立的状态下，单元模块10被堆叠在基板20的顶部。在端板30中的每一个端板30的下端被固定到基板20的状态下，端板30被布置成与最外面的单元模块10的外侧紧密接触。

支撑杆40被连接在端板30的上部分之间，使得与支撑端板30互连并支撑端板30。

然而，当外力在电池组的前后方向上被施加到电池组时，具有以上状态的构造的电池组不包括在电池组的前后方向上支撑电池组的结构，因此不能够防止电池组的变形。

因此，非常需要包括布置成两行或者更多行的电池模块的电池组以提供高的电力和大的容量，该电池组被构造成具有如下的特定结构，在该结构中通过避免振动和冲击来确保电池组的耐久性并且电池组是紧凑的。

发明内容

技术问题

因此，已经实施本发明以解决以上问题和尚待解决的其它技术问题。

具体地，本发明的目的是提供一种电池组，该电池组包括被联接在侧支撑构件和后安装构件之间的托架，从而通过侧支撑构件将电池模块的负载分布到后安装构件。

本发明的另一个目的是提供一种电池组，该电池组包括电池模块阵列，该电池模块阵列被组装到形成为四角形管的形状的第一上安装构件、第二上安装构件、下端支撑构件以及后安装构件，从而通过四角形管形构件支撑电池组的重量并且将电池组构造成具有紧凑的结构。

本发明的进一步的目的是提供一种电池组，该电池组具有如下的结构，在该结构中利用车辆的一些形状形成电池组的一部分使得电池组被稳定地安装在车辆中并且车辆中的电池组的容量被最小化。

技术方案

根据本发明的一个方面，通过提供一种如下的电池组能够完成以上和其它的目的，该电池组包括：(a)电池模块阵列，该电池模块阵列具有被布置成两行或者更多行的电池模块，该电池模块中的每一个电池模块均被构造成具有如下的结构，在该结构中，电池单元或者每个单元模块中均安装有两个或更多个电池单元的单元模块在电池单元或者单元模块被以倒置的方式来竖立的状态下被堆叠；(b)一对侧支撑构件(前支撑构件和后支撑构件)，该对侧支撑构件以与电池模块阵列的最外面的电池模块紧密接触的方式分别支撑电池模块阵列的前部和后部；(c)下端支撑构件，该下端支撑构件被联接到侧支撑构件的下端以支撑电池模块阵列的下端；(d)两个或者更多个第一上安装构件，该第一上安装构件被联接到侧支撑构件的上端和电池模块的下端，第一上安装构件中的每一个第一上安装构件的一端被紧固到外部设备；(e)第二上安装构件，该第二上安装构件被联接到第一上安装构件的上端，使得第二上安装构件以直角与第一上安装构件交叉，第二上安装构件的相反的端部被紧固到外部设备；(f)后安装构件，该后安装构件被布置在电池模块阵列的后部，后安装构件的相反的端部被紧固到外部设备；以及(g)托架，该托架被联接在侧支撑构件中的至少一个侧支撑构件和后安装构件之间，以通过侧支撑构件将电池模块的负载分布到后安装构件。

在根据本发明的电池组中，托架被联接在被布置成与电池模块阵列的最外面的电池模块紧密接触的侧支撑构件中的至少一个侧支撑构件和后安装构件之间，以将电池模块的负载分布在前后方向上，从而改进电池组的结构特性，特别是电池组对振动的耐久性。

而且，后安装构件和第二上安装构件的相反的端部和第一上安装构件中的每一个第一上安装构件的一端或相反的端部被紧固到外部设备。因此，电池组能够被容易地和稳定地安装到外部设备。

另外，侧支撑构件支撑电池模块阵列的相反的侧面。因此，能够稳定地增大被联接到侧支撑构件的下端的下端支撑构件的弯曲刚性，并且充分地确保电池组对于竖直振动的结构可靠性。

例如，在从电池模块阵列的前方(图2的C)观察电池模块阵列的状态下，在本说明书中所提及的方向被表达为前方、后方、左方、右方、上方以及下方。

在本发明中，单元模块中的每一个单元模块可以是二次电池或具有安装有两个或者更多个二次电池的小型模块。在以本申请的申请人的名义已经提交的韩国专利申请2006-12303中公开了具有安装有两个或者更多个二次电池的单元模块的实例。在本专利申请的公开中，单元模块被构造成如下的结构，在二次电池彼此紧密接触使得二次电池彼此面向的状态下，两个二次电池被安装到具有输入端子和输出端子的框架构件。

在以本申请的申请人的名义已经提交的韩国专利申请2006-20772和2006-45444中公开了单元模块的另一实例。在该专利申请中的每一个专利申请的公开中，单元模块被构造成如下的结构，在二次电池彼此紧密接触使得二次电池彼此面向的状态下，两个二次电池的外侧被覆盖有一对高强度的单元盖。

通过引用将上述专利申请的公开合并至此。然而，当然，根据本发明的每个电池模块的单元模块中的每一个单元模块的结构不被以上的专利申请中公开的单元模块的以上实例的限制。

优选地，电池单元中的每一个电池单元是板状电池单元，该板状电池单元在有限的空间中提供高的堆叠率。例如，电池单元中的每一个电池单元可以被构造成具有电极组件被安装在由层压片形成的电池壳体中。

具体地，电池单元中的每一个电池单元是袋状二次电池，在该袋状二次电池中在密封状态下，阴极/隔板/阳极结构的电极组件与电解质一起被布置在电池壳体中。例如，电池单元中的每一个电池单元可以是被构造成具有小的厚度对宽度的比率的大致六面体的结构的板状二次电池。通常，袋状二次电池包括袋状电池壳体。电池壳体被构造成具有层压片结构，在该结构中由呈现高的耐久性的聚合物树脂形成的外涂层、由阻挡湿气或者空气的金属材料形成的阻挡层以及能够被热焊接的由聚合物树脂形成的内密封剂层被顺次地堆叠。

同时，侧支撑构件中的每一个侧支撑构件的形状没有被特别地限制，只要侧支撑构件能够容易地支撑电池模块阵列的前部和后部。例如，侧支撑构件中的每一个侧支撑构件可以在平面上形成矩形。

下板可以进一步被安装到下端支撑构件的下部分以与下端支撑构件协作来防止当外力被施加到电池组时电池模块阵列向下运动。

在优选实施例中，在电池模块被布置成两行以组成电池模块阵列的情况下，下端支撑构件可以包括四个构件以支撑各自的电池模块的相反侧的下端。

第一上安装构件中的每一个第一上安装构件的结构没有被特别地限制，只要第一上安装构件能够被容易地安装到被以竖立或倒置的方式竖立的电池模块的下端。例如，第一上安装构件可以包括两个端部构件，该端部构件被联接到电池模块的相反端部；和中间构件，该中间构件被联接到电池模块阵列的中间。因此，对于第一上安装构件来说能够均匀地支撑电池模块阵列的重量。

被紧固到外部设备的第一上安装构件中的每一个第一上安装构件的端部可以被向上弯曲被联接到第一上安装构件的上端的第二上安装构件的高度。结果，第一上安装构件的端部的顶端和第二上安装构件的顶部可以被布置在相同的高度。

根据情况，电池组可以进一步包括上板，该上板被安装在电池模块阵列和第一上安装构件之间以加强电池模块阵列的顶部。

在以上的结构的实例中，电池模块阵列可以被联接到固定到第一上安装构件的下端的上板，使得通过第一上安装构件来支撑电池模块阵列的重量。

在另一个实例中，与第一上安装构件对应的上板的部分可以被挤压以降低电池组的总体高度。

同时，电池组可以包括电气接线结构。因此，下板可以延伸到后安装构件的后部以确保线诸如电线延伸通过的空间。

根据情形，上安装构件中的每一个上安装构件的另一端可以被联接到后安装构件的上端以增大第一上安装构件和后安装构件之间的联接力。

在实例中，后安装构件的结构没有被特别地限制，只要后安装构件能够容易地覆盖被安装到电池模块阵列的前部处的冷却风扇的相反的侧面和底部。优选地，后安装构件被构造成具有U形的框架结构。

在另一个实例中，为了容易地联接到外部设备，后安装构件的相反端部可以平行于第二上安装构件弯曲以用于容易地联接到外部设备，并且紧固孔可以形成在后安装构件的弯曲部分处。

在优选实例中，托架的一端可以被联接到侧支撑构件并且托架的另一端可以被联接到后安装构件，并且托架可以被弯曲成使得与安装有托架的在侧支撑构件和后安装构件之间的空间对应。

在另一优选实例中，托架可以被以对称的方式联接到与前支撑构件相邻的后安装构件。

因此，根据本发明，前支撑构件和后支撑构件通过托架支撑电池模块，从而容易地防止电池组由于电池组在电池组的前后方向上的负载的下垂和下板的变形。

取决于所期待的电池组的结构，托架可以具有的各种形状。

托架的形状没有被特别地限制，只要托架能够容易地支撑电池组。例如，托架可以是三角形托架、四角形托架以及台阶式托架。

在具体实例中，三角形托架的可以被联接到前支撑构件并且另一端可以被联接到后安装构件。

因此，通过被三角形托架联接的后安装构件可以支撑电池组的负载。

在另一个具体实例中，台阶式托架的一端可以被联接到前支撑构件并且台阶式托架另一端可以被联接到后安装构件的底部。

在以上的结构中，辅助托架可以被安装在一对台阶式托架之间。

因此，电池组的负载被三个托架均匀地支撑，从而进一步改进电池组对振动的耐久性。

根据本发明的另一个方面，提供一种如下的车辆，该车辆使用具有上述构造的电池组作为电源、具有有限的安装空间以及被暴露于频繁的振动和强大的冲击。

当然，基于所期待的动力和容量，可以组合或者制造用作车辆的电源的电池组。

在该情况下，车辆可以是电动车辆辆、混合动力车辆或者插电式混合动力车辆。

例如，电池组被安装在车辆的后备箱的下端中或者车辆的后座椅和后备箱之间。

在本发明所属的领域中，包括电池组作为其电源的电动车辆、混合动力车辆或者插电式混合动力车辆是公知的，并且因此，将省略其详细描述。

附图说明

结合附图，根据以下详细说明，将更加清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征和其它优点，在附图中：

图1是示出常规的电池组的透视图；

图2是示出根据本发明的实施例的包括三角形托架的电池组的上部分的透视图；

图3是示出根据本发明的另一个实施例的包括四角形托架的电池组的上部分的透视图；并且

图4是示出根据本发明的又一个实施例的包括台阶式托架的电池组的下部分的透视图。

具体实施方式

现将参考附图详细地描述本发明的优选实施例。然而，应注意，图示的实施例没有限制本发明的范围。

图2至图4示出具有为了容易理解而选择性地去除的一些组件的根据本发明的电池组。然而，参考附图，根据本发明的描述能够容易地理解电池组的总体构造。

首先，图2是示出根据本发明的实施例的包括三角形托架的电池组的上部分的透视图。

参考图2，电池组800A包括：电池模块阵列300A，一对侧支撑构件、即前支撑构件570A和后支撑构件(未示出)，下端支撑构件(未示出)，三个第一上安装构件502A、504A以及506A，第二上安装构件510A以及后安装构件520A。

三角形托架600被联接在前支撑构件570A和后安装构件520A之间，以通过前支撑构件570A将电池模块的负载分布到后安装构件520A。

电池模块阵列300A包括被布置成两行的电池模块300a和300b，该电池模块中的每一个电池模块均包括被堆叠同时被以倒置的方式竖立的单元模块。前支撑构件570A和后支撑构件(未示出)以与电池模块阵列300A的最外面的电池模块紧密接触的方式分别支撑电池模块阵列300A的前部和后部。

下端支撑构件(未示出)被联接到前支撑构件570A和后支撑构件(未示出)的下端以支撑电池模块阵列300A的下端。

而且，三个第一上安装构件502A、504A以及506A被联接到前支撑构件570A和后支撑构件(未示出)的上端和被以倒置方式竖立的电池模块300a和300b的下端。三个第一上安装构件502A、504A以及506A中的每一个第一上安装构件的一端均被紧固到外部设备。

第二上安装构件510A被构造成具有U形的框架结构。第二上安装构件510A被布置在电池模块阵列300A的前部。第二上安装构件510A的相反端部被紧固到外部设备(例如，车辆)。

三角形托架600的一端被联接到前支撑构件570A并且其它两端被联接到后安装构件520A。

结果，被联接到三角形托架600的后安装构件520A部分地支撑电池组的负载。

图3是示出根据本发明的另一个实施例的包括四角形托架的电池组的上部分的透视图。

参考图3，第二上安装构件510B被联接到第一上安装构件502B、504B以及506B的上端，使得第二上安装构件510B以直角与第一上安装构件502B、504B以及506B交叉。第二上安装构件510B的相反端部被紧固到外部设备(例如，车辆)。

而且，后安装构件520B的相反端部被平行于第二上安装构件510B地向上弯曲。紧固孔522B可以形成在后安装构件520B的弯曲部分处，以用于为了容易地联接到外部设备。

根据情况，第二上安装构件510B的相反端部可以被平行于后安装构件520B向下弯曲。紧固孔512B可以形成在第二上安装构件510B的弯曲部分处以用于容易地联接到外部设备。

第一上安装构件502B、504B以及506B、第二上安装构件510B以及后安装构件520B在竖直截面中形成中空的四角形杆，即，四角形管的形状。

四角形托架610的一侧的相反端部被联接到前支撑构件570B，并且四角形托架610的另一侧的相反端部被联接到后安装构件520B。结果，四角形托架610支撑电池组的负载。根据本实施例的电池组的其它构造与图2中示出的电池组的完全相同，并且因此，将省略该电池组的详细描述。

参考图4，下板590C由注模的聚合物树脂形成。

台阶式托架620的一端被联接到前支撑构件570C，并且台阶式托架620的另一端被联接到后安装构件520C的底部。

在本实施例中，提供两个台阶式托架620，并且辅助托架630被安装在台阶式托架620之间。因此，三个托架均匀地支撑电池组的负载，从而进一步改进电池组对振动的耐久性。根据本实施例的电池组的其它构造与图3中示出的电池组的构造完全相同，并且因此，将省略该电池组的详细描述。

图4的其它构件与图3的通过对应的附图标记表示的构件大致相同或者相似。

工业实用性

根据以上描述明显的是，根据本发明的电池组包括被联接在侧支撑构件和后安装构件之间的托架。因此，能够有效地支持电池组在前后方向上的振动和电池组的负载。

而且，根据本发明的电池组包括电池模块阵列，该电池模块阵列被组装到形成为四角形管的形状的第一上安装构件、第二上安装构件、下端支撑构件以及后安装构件。因此，能够通过四角形的管状的构件支撑电池组的重量。

另外，利用车辆的一些形状，形成电池组的一部分。因此，能够将电池组稳定地安装在车辆中并且使车辆中的电池组的体积最小化。

尽管为了说明性的目的已经公开本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员应理解，在不脱离所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，能够进行变形、添加和替换。

Claims

1.一种电池组，包括：

(a)电池模块阵列，所述电池模块阵列被布置成两行或者更多行，所述电池模块中的每一个均被构造成具有如下结构，即：电池单元或者单元模块在所述电池单元或者所述单元模块被以倒置的方式竖立的状态下被堆叠，所述单元模块中的每一个均安装有两个或者更多个电池单元；

(b)前支撑构件和后支撑构件，所述前支撑构件和所述后支撑构件以与所述电池模块阵列的最外面的电池模块紧密接触的方式分别支撑所述电池模块阵列的前部和后部；

(c)下端支撑构件，所述下端支撑构件被联接到所述前支撑构件和所述后支撑构件的下端以支撑所述电池模块阵列的下端；

(d)两个或者更多个第一上安装构件，所述第一上安装构件被联接到所述前支撑构件和所述后支撑构件的上端和所述电池模块的下端，所述第一上安装构件中的每一个的一端被紧固到车辆；

(e)第二上安装构件，所述第二上安装构件被联接到所述第一上支撑构件的上端，使得所述第二上安装构件以直角与所述第一上安装构件交叉，所述第二上安装构件的相反的端部被紧固到所述车辆；

(f)后安装构件，所述后安装构件被布置在所述电池模块阵列的后部处，所述后安装构件的相反的端部被紧固到所述车辆；以及

(g)托架，所述托架被联接在所述前支撑构件和所述后支撑构件中的至少一个支撑构件和所述后安装构件之间，以通过所述前支撑构件和所述后支撑构件将所述电池模块的负载分布到所述后安装构件，

其中，所述托架是三角形托架、四角形托架以及台阶式托架。

2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述前支撑构件和所述后支撑构件中的每一个在平面上形成为三角形形状。

3.根据权利要求1所述的电池组，进一步包括下板，所述下板被安装到所述下端支撑构件的下部分，所述下板的相反的端部被联接到所述前支撑构件和所述后支撑构件。

4.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述第一上安装构件包括：两个端部构件，所述两个端部构件被联接到所述电池模块阵列的相反的端部；和中间构件，所述中间构件被联接到所述电池模块阵列的中间。

5.根据权利要求1所述的电池组，其中，被紧固到所述车辆的所述第一上安装构件中的每一个的端部被向上弯曲所述第二上安装构件的高度。

6.根据权利要求1所述的电池组，进一步包括上板，所述上板被安装在所述电池模块阵列和所述第一上安装构件之间。

7.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述后安装构件被构造成具有U形框架结构，以覆盖被安装在所述电池模块的前部处的冷却风扇的相反侧和底部。

8.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述后安装构件的相反的端部被以平行于所述第二上安装构件的方式弯曲以用于容易地联接到所述车辆，并且紧固孔形成在所述后安装构件的弯曲部分处。

9.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述托架的一端被联接到所述前支撑构件或所述后支撑构件并且所述托架的另一端被联接到所述后安装构件，所述托架被弯曲成使得与安装所述托架的在所述前支撑构件或所述后支撑构件与所述后安装构件之间的空间对应。

10.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述托架被以对称的方式联接到与所述前支撑构件相邻的所述后安装构件。

11.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述三角形托架的一端被联接到所述前支撑构件并且所述三角形托架的另一端被联接到所述后安装构件。

12.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述台阶式托架的一端被联接到所述前支撑构件并且所述台阶式托架的另一端被联接到所述后安装构件的底部。

13.根据权利要求12所述的电池组，进一步包括辅助托架，所述辅助托架被安装在一对台阶式托架之间。

14.一种车辆，所述车辆包括作为电源的根据权利要求1所述的电池组。

15.根据权利要求14所述的车辆，其中，所述车辆是电动车辆。

16.根据权利要求14所述的车辆，其中，所述车辆是混合动力车辆。

17.根据权利要求14所述的车辆，其中，所述车辆是插电式混合动力车辆。

18.根据权利要求14所述的车辆，其中，所述电池组被安装在所述车辆的后备箱的下端中或者安装在所述车辆的后座椅和所述后备箱之间。