CN104979503A - 电池组和电池操作系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池组和电池操作系统，该电池操作系统包括该电池组。该电池组包括多个电池模块、端板、前电路组件、后电路组件、拉力杆、前盖和后盖，该拉力杆被构造成通过使用形成在端板处的突起来固定端板。该电池组改善了多个电池模块的联接强度和空间利用率。

Description

电池组和电池操作系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年4月3日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2014-0039961的优先权，其全部内容通过引用被合并在此。
技术领域
本公开涉及一种电池组，并且更加特别地，涉及一种用于改善多个电池模块的联接强度和空间利用率的电池组。
背景技术
具有对各种产品组的良好应用和诸如高能量密度的优异的电特性的二次电池不仅被广泛地应用于便携式装置而且被应用于由电驱动源驱动的电动车辆(EV)或者混合动力电动车辆(HEV)。二次电池具有大大地减少使用化石燃料的首要优势和在能量的使用中没有产生副产品的次要优势，从而作为用于增强环境友好和能量有效特性的新能源吸引注意。
目前锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉蓄电池、镍氢电池、镍锌电池等等被广泛地用作二次电池。这样的单位二次电池单体具有大约2.5V至4.2V的工作电压。因此，如果需要较高的输出电压，则可将多个二次电池单体串联地连接以构造电池组。另外，根据对于电池组所需要的充电/放电容量，也可以将多个二次电池单体并联地连接以构造电池组。因此，被包括在电池组中的二次电池单体的数目可以取决于所需要的输出电压或者充电/放电容量而被不同地设置。
同时，如果多个二次电池单体被串联地或者并联地连接以构造电池组，在一般情况下，两个或者更多个二次电池单体被组装以构造电池模块，多个电池模块被组装以构造电池模块组件，并且其它的部件被添加到电池模块组件，从而构造电池组。这时，取决于所述多个电池模块之间的电连接或者机械连接来确定电池模块组件的形状。
图1示出现有的电池模块组件的示例。
在韩国未经审查的专利公开No.10-2013-0017289中公开了在图1中描述的电池模块组件1，并且此文献公开了使用螺栓2获得联接力以便获得电池模块3之间的机械连接。然而，如果使用螺栓2联接电池模块3，则为了螺栓联接，应在电池模块框架中单独地形成孔。另外，当使用螺栓2联接电池模块时，在用于螺栓联接孔的周围需要有能够支撑螺栓2的充分的空间，以便于给出机械强度。因此，上述技术在空间利用方面具有劣势，在上述技术中孔被直接地形成在电池模块框架中并且螺栓2被联接到该孔。
发明内容
技术问题
本公开被设计以解决现有技术的问题，并且因此本公开涉及提供一种电池组，该电池组可以改善多个电池模块的联接强度和空间利用率。
技术解决方案
在本公开的一个方面中，提供一种电池组，该电池组包括：多个电池模块，所述多个电池模块中的每一个具有两个二次电池单体、模块框架和冷却片；端板，该端板被设置在电池模块组件的两侧，该电池模块组件通过组装所述多个电池模块来构造；前电路组件，该前电路组件电连接到电极引线，该电极引线被形成在包括于电池模块组件中的所述多个电池模块处；后电路组件，该后电路组件电连接到电极引线，该电极引线被形成在包括于电池模块组件中的所述多个电池模块处；拉力杆，该拉力杆被构造成通过使用形成在端板处的突起来固定端板；前盖，该前盖被构造成覆盖前电路组件的前部和电池模块组件的前部以使其不向外暴露；和后盖，该后盖被构造成覆盖后电路组件的后部和电池模块组件的后部以使其不向外暴露。
根据本公开的实施例，电池模块可以是并联型模块和串联型模块中的任一种，在并联型模块中，形成在两个二次电池单体处的具有相同极性的电极引线在相同的方向上暴露，在串联型模块中，形成在两个二次电池单体处的具有相同极性的电极引线在不同的方向上暴露，并且电池模块组件可以同时包括并联型模块和串联型模块。这时，电池模块组件可以包括六个电池模块。另外，电池模块组件可以包括四个并联型模块和两个串联型模块。可以按照并联型模块、串联型模块、并联型模块、并联型模块、串联型模块以及并联型模块的顺序从一侧到另一侧布置电池模块。
同时，前电路组件和后电路组件可以被构造成将每三个二次电池单体并联地电连接以形成四个单元组，并且将所述四个单元组串联地电连接。
根据本公开的实施例，电池模块组件可以包括缓冲垫，该缓冲垫被相应地置于电池模块之间。优选地，缓冲垫可以由三元乙丙(EPDM)橡胶制成。
根据本公开的实施例，电池组可以进一步包括绝缘片，该绝缘片被置于电池模块组件和端板之间。
根据本公开的前电路组件可以包括连接器，该连接器用于联接外部测量装置。
根据本公开的实施例，可以在形成于端板上的突起处形成螺纹，与突起相对应的沟槽可以形成在拉力杆处，并且可以使用螺母将端板和拉力杆固定。
根据本公开的实施例，拉力杆可以被相应地连接到电池模块组件的前上部分、前下部分、后上部分以及后下部分。
根据本公开的实施例，前盖可以包括电极端子，该电极端子被电连接到前电路组件，并且电极端子可以被暴露在前盖的外表面处。
根据本公开的电池组可以用作电池操作系统的部件，该电池操作系统包括：电池组；和负载，该负载被构造成从电池组接收电力。这时，负载可以是电动单元或者便携式装置。
有益效果
根据本公开，因为使用了拉力杆，不同于现有的情况，不需要为了螺栓联接而在电池模块框架中形成孔。因此，根据本公开，可以减少由电池组中的电池模块框架占用的空间。因此，由每单位体积电池组的二次电池单体占用的体积可以增加，这可以改进电池组的能量密度。换言之，根据本公开，电池组的充电/放电容量可以增加，或者电池组的体积可减小。
附图说明
附图图示本公开的优选实施例，并且连同前述的公开一起用于提供对于本公开的技术精神的进一步理解。然而，本公开不被解释为限制于附图。在附图中：
图1示出现有的电池模块组件的示例。
图2是示出根据本公开的实施例的电池组的分解透视图。
图3和图4是示出根据本公开的实施例的电池模块的分解透视图。
图5是示出根据本公开的实施例的电池模块组件的分解透视图。
图6和图7是示出前电路组件和后电路组件的连接结构的图。
图8至图12是用于图示根据本公开的实施例的电池组的3P4S结构的图。
图13是用于图示根据本公开的实施例的端板的连接位置的图。
图14是根据本公开的实施例的拉力杆的固定方法。
图15是用于图示前盖和后盖的连接位置的图。
图16是示出在组装的状态下的根据本公开的实施例的电池组的透视图。
具体实施方式
在下文中，将会参考附图详细地描述本公开的优选实施例。在描述之前，应理解的是，在说明书和所附权利要求书中使用的术语不应被解释为限制于通常的和字典的意思，而是基于允许发明人为了最佳地解释适当地定义术语的原理基于与本公开的技术方面相对应的意义和概念进行解释。因此，在此提出的描述仅是为了说明目的优选的示例，而不是旨在限制本公开的范围，因此应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以对其实施其它的等同物和变型。
图2是示出根据本公开的实施例的电池组的分解透视图。
参考图2，根据本公开的实施例的电池组100包括电池模块10、两个端板40、前电路组件31、后电路组件32、拉力杆50、前盖61以及后盖62。在下文中，将会根据电池组的组装工艺描述根据本公开的实施例的电池组。
图3和图4是示出根据本公开的实施例的电池模块的分解透视图。
参考图3，根据本公开的实施例的电池模块10包括两个二次电池单体11、模块框架12以及冷却片13。
二次电池单体11在其种类方面没有被特别地限制。每一个二次电池单体11可以是可再充电的且具有适当的充电电压和放电电压的锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等等。优选地，二次电池单体11可以是锂聚合物电池。另外，二次电池单体11可以被分类成袋型、圆柱型、矩型等等。优选地，二次电池单体11可以是袋状二次电池单体。
模块框架12成形为使得二次电池单体11可以被固定到模块框架12的两侧。另外，模块框架12的顶表面12a和底表面12b变成电池组的顶表面和底表面(当电池组被构造时电池组的顶表面和底表面向外暴露)，从而可以具有平坦的形状。另外，模块框架12可以被成形为通过接合而与相邻的模块框架固定。另外，狭缝可以被形成在模块框架12的底表面12b处，使得冷却片13可以被插入在该狭缝中。另外，模块框架12可以具有在侧方向上打开的中央部，使得冷却片13可以接触二次电池单体11。
模块框架12可以由聚合物材料制成。优选地，模块框架12由PA66制成。
冷却片13的作用是通过间接冷却来散发二次电池单体11的热量。尽管图3示出冷却片具有“L”形状，但冷却片也可以具有“T”形状或者“I”形状。冷却片13可以由金属制成。优选地，冷却片13可以由铝制成。
电池模块10可以被分类成两种类型。一种类型是并联型(P型)模块，在该并联型模块中被形成在两个电池单体11处的具有相同极性的电极引线在相同的方向上暴露。另一类型是串联型(S型)模块，在该串联型模块中被形成在两个二次电池单体11处的具有相同极性的电极引线在不同的方向上暴露。在图3中描述的电池模块10是P型模块，并且在图4中描述的电池模块10是S型模块。
通过组装多个电池模块10来构造电池模块组件20。根据本公开的电池模块组件20可以同时包括并联型模块和串联型模块。
图5是示出根据本公开的实施例的电池模块组件的分解透视图。
根据本公开的实施例，电池模块组件20包括六个电池模块10。这时，电池模块组件20可以包括四个并联型模块和两个串联型模块。另外，在电池模块组件20中，可以按照P型模块、S型模块、P型模块、P型模块、S型模块以及P型模块的顺序从一侧到另一侧布置电池模块。稍后将会更加详细地描述该布置顺序。
根据本公开的实施例，电池模块组件20可以包括缓冲垫21。缓冲垫21可以被相应地置于电池模块10之间。更加详细地，缓冲垫21可以被置于两个相邻的电池模块之间。缓冲垫21防止相邻的二次电池单体11干涉，吸收外部冲击并且防止热传递。缓冲垫21可以由聚合物材料制成。优选地，缓冲垫21可以是由三元乙丙(EPDM)橡胶制成。
根据本公开的实施例，电池组可以进一步包括绝缘片22。绝缘片22可以被置于电池模块组件20和两个端板40之间。在图1和图5中描述了绝缘片22的插置位置。
图6和图7是示出前电路组件和后电路组件的连接结构的图。
参考图6和图7，可以理解前电路组件31和后电路组件32如何被连接。
前电路组件31和后电路组件32被电连接到电极引线，该电极引线在被包括在电池模块组件20中的所述多个电池模块10处形成。前电路组件31和后电路组件32包括端子汇流条和内汇流条，从而可以通过焊接(参见图9至图12的闪电标志)被连接到在所述多个电池模块10处形成的电极引线。
前电路组件31可以包括允许连接到外部测量装置的连接器33。例如，外部测量装置可以是用于测量二次电池单体11的电压的装置。
根据本公开的实施例，前电路组件31和后电路组件32可以被构造成将每三个二次电池单体并联地电连接以形成四个单元组并且将所述四个单元组串联地电连接。由前电路组件31和后电路组件32形成的电连接结构可以被称为3P4S结构。
图8至图12是用于图示根据本公开的实施例的电池组的3P4S结构的图。
图8是示出电池模块组件20的平面图。在该平面图中，A、B、C以及D作为附图标记来标注以将电池模块组件20的多个部分分类。图9是示出图8的部分A的放大视图。图10是示出图8的部分B的放大视图。图11是示出图8的部分C的放大视图。图12是示出图8的部分D的放大视图。参考图8至图12，可以理解两个二次电池单体11的电连接结构。
图13是用于图示根据本公开的实施例的端板的连接位置的图。
参考图13，两个端板40位于电池模块组件20的两侧。另外，突起41被形成在端板40处。在图13中，突起41被形成为在被弯曲的端板40的延伸部上竖直地突出。拉力杆50通过使用突起41固定两个端板。
图14是根据本公开的实施例的拉力杆的固定方法。
参考图14，可以理解借助于拉力杆50稳固地固定两个端板40。当拉力杆50被使用时，不同于现有的技术，不需要为了螺栓联接而在电池模块框架中形成单独的孔。因此，在电池组中的电池模块框架占用的空间可以被减少。结果，假定电池组具有固定的体积，如果二次电池单体的体积可以被增加，则电池组的充电/放电容量可以被进一步增加。另外，假定电池组具有固定的充电/放电容量，则电池组可以被设计为具有较小的体积。
根据本公开的实施例，可以在端板40处形成的突起41的外周处形成螺纹。另外，与突起41相对应的沟槽可以被形成在拉力杆50处。因此，端板40的突起41可以被导入到拉力杆50的沟槽中并且然后借助于螺母51被固定到该沟槽。换言之，可以使用螺母51将端板40和拉力杆50固定。
根据本公开的实施例，拉力杆50可以被连接到电池模块组件20的前上部分、前下部分、后上部分以及后下部分。
图15是用于图示前盖和后盖的连接位置的图。
参考图15，前盖61的作用是覆盖前电路组件31的前部和电池模块组件20的前部以不向外暴露这些前部。换言之，前盖被布置在前电路组件的前部和电池模块组件的前部处并且被联接到前电路组件前部和电池模块组件的前部，以覆盖前电路组件的前部和电池模块组件的前部。类似地，后盖62的作用是覆盖后电路组件32的后部和电池模块组件20的后部以不向外暴露这些后部。换言之，后盖被布置在后电路组件的后部和电池模块组件的后部处并且被联接到后电路组件的后部和电池模块组件的后部，以覆盖后电路组件的后部和电池模块组件的后部。
根据本公开的实施例，前盖61包括电极端子63，该电极端子63被电连接到前电路组件31。电极端子63被暴露在前盖61的外表面处。电池组100通过电极端子63供应电力或者接收充电电力。
图16是示出在组装状态下的根据本公开的实施例的电池组的透视图。
根据本公开的实施例的电池组100可以用作电池操作系统的部件，该电池操作系统包括电池组100和负载，该负载被供应有来自于电池组100的电力。例如，电池操作系统可以是电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、电动自行车(E-Bike)、电动工具、蓄能系统、不间断电源(UPS)、便携式计算机、便携式电话、便携式音频装置、便携式视频装置等等，并且负载可以是：马达，马达用于借助于从电池组供应的电力提供旋转力；或者电力转换电路，该电力转换电路用于将由电池组供应的电力转换成对于各种电路部件所需的电力。
另外，虽然为了方便解释已经描述了单独地提供另外的部件，但是也可以组合地提供两个或者更多个另外的组件。因此，本公开不限于上述实施例。
已经详细描述了本公开。然而，应理解，在指示本公开的优选实施例的同时，仅经由图示给出详细描述和具体示例，这是因为通过详细描述在本公开的精神和范围内的各种改型和变型对于本领域技术人员将变得显而易见。

Claims (15)

1.一种电池组，包括：
多个电池模块，所述多个电池模块中的每一个具有两个二次电池单体、模块框架和冷却片；
端板，所述端板被设置在电池模块组件的两侧，所述电池模块组件通过组装所述多个电池模块而构造；
前电路组件，所述前电路组件被电连接到在包括于所述电池模块组件中的所述多个电池模块处形成的电极引线；
后电路组件，所述后电路组件被电连接到在包括于所述电池模块组件中的所述多个电池模块处形成的电极引线；
拉力杆，所述拉力杆被构造成通过使用形成在所述端板处的突起来固定所述端板；
前盖，所述前盖被构造成覆盖所述前电路组件的前部和所述电池模块组件的前部以使其不向外暴露；和
后盖，所述后盖被构造成覆盖所述后电路组件的后部和所述电池模块组件的后部以使其不向外暴露。
2.根据权利要求1所述的电池组，
其中，所述电池模块是并联型模块和串联型模块中的任一种，在所述并联型模块中，形成在两个二次电池单体处的具有相同极性的电极引线在相同的方向上暴露，在所述串联型模块中，形成在两个二次电池单体处的具有相同极性的电极引线在不同的方向上暴露，并且
其中，所述电池模块组件同时包括并联型模块和串联型模块。
3.根据权利要求2所述的电池组，
其中，所述电池模块组件包括六个电池模块。
4.根据权利要求3所述的电池组，
其中，所述电池模块组件包括四个并联型模块和两个串联型模块。
5.根据权利要求4所述的电池组，
其中，所述电池模块按照并联型模块、串联型模块、并联型模块、并联型模块、串联型模块以及并联型模块的顺序从一侧到另一侧地布置。
6.根据权利要求1所述的电池组，
其中，所述电池模块组件包括缓冲垫，所述缓冲垫被相应地置于所述电池模块之间。
7.根据权利要求6所述的电池组，
其中，所述缓冲垫由三元乙丙橡胶制成。
8.根据权利要求1所述的电池组，
其中，所述电池组进一步包括绝缘片，所述绝缘片被置于所述电池模块组件和所述端板之间。
9.根据权利要求1所述的电池组，
其中，所述前电路组件包括连接器，所述连接器用于与外部测量装置联接。
10.根据权利要求5所述的电池组，
其中，所述前电路组件和所述后电路组件被构造成将每三个二次电池单体并联地电连接以形成四个单元组，并且将所述四个单元组串联地电连接。
11.根据权利要求1所述的电池组，
其中，在形成于所述端板上的突起处形成螺纹，
其中，与所述突起相对应的沟槽形成在所述拉力杆处，并且
其中，使用螺母将所述端板和所述拉力杆固定。
12.根据权利要求1所述的电池组，
其中，所述拉力杆被相应地连接到所述电池模块组件的前上部分、前下部分、后上部分以及后下部分。
13.根据权利要求1所述的电池组，
其中，所述前盖包括电极端子，所述电极端子被电连接到所述前电路组件，并且
其中，所述电极端子被暴露于所述前盖的外表面。
14.一种电池操作系统，包括：
在权利要求1至13中的任一项中所限定的电池组；和
负载，所述负载被构造成从所述电池组接收电力。
15.根据权利要求14所述的电池操作系统，
其中，所述负载是电动单元或者便携式装置。
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