CN105074954A - 具有新颖结构的电池模块组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池模块组件，包括：两个或者更多个电池模块，该电池模块包括竖直地堆叠使得电极引线沿着一个方向对准的两个或者更多个板形电池单体，并且设置有用于连接到外侧的端子部；底板，其包括在其上表面上装载电池模块从而电极端子沿着一个方向对准的模块外罩部分并且在其外周边表面上设置有向上弯曲的侧壁；上盖板，其包括在电池模块上的电极端子的两侧上向下弯曲的侧壁并且通过固定在底板的顶部上而限定模块组件的上表面；板形组件盖体，其装载在电池模块的上表面的顶部上并且通过联接与电池模块组合以固定电缆；和电绝缘模块盖体，其安装在电池单体上的电极引线的顶部上并且牢固地联接到底板和组件盖体。

Description

具有新颖结构的电池模块组件
技术领域
本发明涉及一种具有新颖结构的电池模块组件，并且更加具体地涉及这样一种电池模块组件，该电池模块组件包括：两个或者更多个电池模块，每一个电池模块包括两个或者更多个板形电池单体，所述电池单体被竖直地堆叠使得电池单体的电极引线沿着一个方向布置，每一个电池模块具有连接到外侧的端子部；底板，其包括模块接纳部，在其中电池模块的电极端子沿着一个方向布置的状态下，电池模块装载在模块接纳部的顶部上，底板在其外边缘处设置有向上弯曲的侧壁；上盖板，上盖板包括基于电池模块的电极端子在其相对两侧处形成的向下弯曲的侧壁，上盖板固定在底板上以形成电池模块组件的顶部；板形组件盖体，所述板形组件盖体装载在电池模块的顶部上并且以紧固方式联接到电池模块，组件盖体固定电缆；和电绝缘的模块盖体，所述模块盖体安装在电池单体的电极引线上并且以紧固方式固定到底板和组件盖体。
背景技术
近年来，能够充电和放电的二次电池已经广泛地为无线移动装置用作能源。另外，作为用于电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)的能源，二次电池已经吸引了相当大的关注，这些电动车辆和混合电动车辆已经被研制以解决由使用化石燃料的现有汽油和柴油车辆引起的问题诸如空气污染。
小型移动装置为每一个装置使用一个或者几个电池单体。另一方面，中型或者大型装置诸如车辆使用包括相互电连接的多个电池单体的中型或者大型电池模块，因为对于中型或者大型装置而言，高输出和大容量是必要的。
优选地，中型或者大型电池模块被制造为具有尽可能小的尺寸和重量。因此，能够以高集成度堆叠并且具有小的重量与容量比率的棱形电池或者袋形电池通常被用作中型或者大型电池模块的电池单体。特别地，大量的兴趣目前集中在使用铝层压片作为护罩部件的袋形电池上，因为袋形电池的重量是小的，并且袋形电池的制造成本是低的。
例如，根据相应产品的尺寸和重量的减小，小型移动装置诸如移动电话、个人数字助理(PDA)、数字照相机和膝上型计算机为每一个装置使用一个或者几个小型、轻质的电池单体。另一方面，中型或者大型装置诸如电动自行车和混合电动车辆使用具有相互电连接的多个电池单体的电池模块(还可以称作“中型或者大型电池组”)，因为对于中型或者大型装置而言，高输出和大容量是必要的。电池模块的尺寸和重量与相应的中型或者大型装置的容纳空间和功率直接地相关。因此，制造商正在努力制造小型、轻质的电池模块。
传统上，为此目的，多个电池模块被如下地固定。电池模块被堆叠，固定板被安装在电池模块组件的上端和下端处以固定电池模块，并且电池模块被再次固定在框架中。然而，在这种方法中，电池模块组件的总体体积增加。另外，传统的电池模块盖体不被设置成固定电池模块组件而是设置成依赖于其它固定部件的结构。因此，有必要设置另外的固定装置。进而，电池模块盖体仅仅设置成针对外侧保护电池模块的、在此处形成电极引线的端子部或者绝缘电池模块的端子部。
因此，能够基本上解决以上问题的技术是高度必要的。
发明内容
技术问题
已经做出本发明以解决以上问题和尚待解决的其它技术问题。
本发明的一个目的在于提供一种具有新颖结构的电池模块组件，该电池模块组件被构造成具有特殊结构，其中电池模块、组件盖体和上盖板安装在包括接纳部的底板处，由此抑制电池模块组件体积的增加并且提高电池模块组件的刚度，并且电池模块和置放在电池模块中的电缆被稳定地紧固和固定。
本发明的另一个目的在于提供一种具有新颖结构的电池模块组件，其中电池模块组件被如此组装，使得电池模块组件具有紧凑的结构、接纳在电池模块组件中的部件被稳定地固定，并且包括电极引线的端子部被固定和保护从而端子部不能被从电池模块组件释放或者不能旋转，由此同时地提高安全性和生产过程的效率。
技术方案
根据本发明的一个方面，能够通过提供一种电池模块组件而实现以上和其它目的，该电池模块组件包括：两个或者更多个电池模块，每一个电池模块包括两个或者更多个板形电池单体，电池单体被竖直地堆叠从而电池单体的电极引线沿着一个方向布置，每一个电池模块具有连接到外侧的端子部；包括模块接纳部的底板，在其中电池模块的电极端子沿着一个方向布置的状态下电池模块装载在模块接纳部的顶部上，底板在其外边缘处设置有向上弯曲的侧壁；上盖板，上盖板包括基于电池模块的电极端子在其相对两侧处形成的向下弯曲的侧壁，上盖板固定在底板上以形成电池模块组件的顶部；装载在电池模块的顶部上并且以紧固方式联接到电池模块的板形组件盖体，组件盖体固定电缆；和安装在电池单体的电极引线上并且以紧固方式固定到底板和组件盖体的电绝缘的模块盖体。
根据本发明的电池模块组件的底板、上盖板、组件盖体和模块盖体每一个具有特殊结构。因此，在其中电池模块组件具有紧凑结构的状态下将电池模块稳定地安装并且固定到底板的模块接纳部是可能的。另外，提高电池模块组件的总体刚度并且稳定地紧固并且固定置放在底板上的电缆是可能的。
另外，在根据本发明的电池模块组件的组装过程期间，不必要提供另外的构件。因此，与提供紧凑结构一起地，能够提高生产过程的效率。进而，使用模块盖体稳定地固定电池模块并且容易地安装并且固定构件诸如电缆和上盖板是可能的。
在一个优选实例中，每一个电池单体可以是棱形二次电池或者袋形二次电池。
棱形二次电池可以被构造成具有其中电极组件在密封状态下安装在棱形金属壳体中的结构，并且袋形二次电池可以被构造成具有其中电极组件在密封状态下安装在包括树脂层和金属层的层压片中的结构。
二次电池可以是呈现高的能量密度、放电电压和输出稳定性的锂二次电池。锂二次电池的其它构件将在下文中详细地描述。
通常，锂二次电池包括正电极、负电极、分隔物和包含锂盐的非水性电解溶液。
可以例如通过将正电极活性材料、导电剂和粘结剂的混合物施加到正电极集电器并且干燥该混合物而制造正电极。根据需要，可以进一步将填料添加到该混合物。另一方面，可以通过将负电极活性材料和粘结剂的混合物施加到负电极集电器并且干燥该混合物而制造负电极。根据需要，可以进一步包括上述组分。
分隔物置放在负电极和正电极之间。分隔物可以由呈现高离子渗透性和机械强度的绝缘薄膜制成。
包含锂盐的非水性电解溶液由非水性电解质和锂盐组成。液体非水性电解溶液、固体电解质或者无机固体电解质可以用作非水性电解质。
在本发明所属技术领域中，集电器、电极活性材料、导电材料、粘结剂、填料、分隔物、电解溶液和锂盐是众所周知的，并且因此其详细说明将省略。
可以使用在本发明所属技术领域中众所周知的普通方法制造锂二次电池。即，可以通过在正电极和负电极之间置放多孔分隔物并且将电解溶液注射到其中而制造锂二次电池。
可以例如通过将包含锂过渡金属氧化物活性材料、导电材料和粘结剂的浆液施加到集电器并且干燥所施加的浆液而制造正电极。以相同的方式，可以例如通过将包含碳活性材料、导电材料和粘结剂的浆液施加到薄的集电器并且干燥所施加的浆液而制造负电极。
在一个优选实例中，每一个电池模块可以如此配置，使得电池单体相互并联连接。
具体地，在电池单体之间的并联连接可以使用“┓”形或者“[”形汇流条实现。
电池单体可以固定到套管框架，并且每一个电池模块可以被构造成具有其中套管框架被堆叠的结构。
套管框架是呈现预定刚度的部件。套管框架针对外部冲击保护电池单体并且确保电池单体的稳定安装。另外，电池单体如此布置，使得电池单体的电极引线被套管框架导引到一侧。因此，更加容易地经由汇流条实现在电池单体之间的并联电连接是可能的。
另外，经由汇流条相互并联电连接的电池单体的电极引线可以连接到电极端子，并且电极端子可以置放在与在此处布置电极引线的一侧相同的一侧处。因此，被构造成具有其中电池单体固定到套管框架并且套管框架被堆叠的结构的电池模块可以经由在每一个电池模块的一侧处形成的电极端子电连接到另一个电池模块。另外，用于电压检测的检测部件可以容易地安装在每一个电池模块处。
模块盖体可以包括用于固定连接到每一个电池模块的电极端子的电缆的第一钩子、用于与组件盖体牢固接合地定位的突起以及安装并且固定到每一个电池模块的第二钩子。
第一钩子可以包括用于防止端子部的释放或者旋转的一个或者多个突出部。
在以上结构中，模块盖体可以针对外部冲击保护电池单体的电极引线。另外，模块盖体由电绝缘材料制成。因此，使得模块盖体将电池单体的电极引线从外侧电隔离也是可能的。
具体地，第一钩子的突出部可以保持并且固定端子部和电缆。因此，当电缆端子和电缆相互电连接时，防止在电缆端子和电缆之间的连接从电池模块组件释放或者电缆端子的旋转是可能的。另外，在组装电池模块组件的过程中更加快速地组装电池模块并且确保更加安全的生产过程是可能的。
进而，因为模块盖体包括能够容易地安装到并且从每一个电池模块分离的第二钩子，所以更加快速地组装电池模块是可能的。
模块盖体由呈现预定刚度的材料制成。因此，使得模块盖体集成在每一个电池模块中堆叠的板形电池单体并且同时针对外部冲击保护每一个电池模块是可能的。另外，因为模块盖体包括能够固定到组件盖体的预定位置的突起，所以由模块盖体集成的电池模块可以与组件盖体集成。
在一个优选实例中，模块盖体可以进一步包括用于将每一个电池模块的电极端子从外侧电隔离的绝缘保护盖体。
具体地，在端子部和电缆之间的连接电暴露于外侧。因此，保护盖体可以执行将在端子部和电缆之间的连接从外侧电隔离的功能。
绝缘保护盖体可以包括能够容易地安装到模块盖体或者从其分离的一个或者多个第三钩子。第三钩子可以例如是钩型连接部。然而，本发明不限于此。
因此，模块盖体和绝缘保护盖体可以提高组装过程的效率并且确保在电气方面更加安全的电池模块组件组装过程。
在一个优选实例中，模块盖体可以进一步包括模块盖体通过其安装并且固定到底板的衬套插入孔。
具体地，模块盖体可以进一步包括模块盖体通过其紧固并且固定到上盖板、盖体组件和底板的衬套插入孔。模块盖体被插入衬套插入孔中的衬套和紧固部件紧固并且固定到上盖板和底板。紧固部件可以是螺栓。然而，本发明不限于此。
因此，与模块盖体集成的电池模块通过衬套插入孔稳定地安装并且固定到底板，并且因此电池模块组件可以呈现稳定的和期望的刚度。
根据本发明的另一个方面，提供一种包括带有上述构造的电池模块组件作为电源的装置。具体地，该装置可以是应急电源、计算机室电源、便携式电源、医疗设施电源、灭火设施电源、报警设施电源或者避难设施电源。然而，本发明不限于此。
装置的结构和制造方法在本发明所属技术领域中是众所周知的，并且因此其详细说明将省略。
附图说明
与附图相结合，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，其中：
图1是示出在本发明中使用的、根据一个实施例的电池单体的平面视图；
图2是示出电池单体安装在根据一个实施例的套管框架处的透视图，所述电池单体中的一个在图1中示出；
图3是示出根据本发明的一个实施例的电池模块的透视图；
图4和5是示出其中将根据一个实施例的模块盖体安装在图3的电池模块处的一系列过程的透视图；
图6是示出电缆和组件盖体安装在位于底板上的电池模块的上端处的透视图；
图7是示出上盖板安装在底板处的透视图；
图8是示出根据本发明的一个实施例的模块盖体的透视图；
图9是示出根据本发明的实施例的模块盖体的前视图；
图10是示出根据本发明的实施例的模块盖体的底视图；
图11是示出根据本发明的实施例的模块盖体的侧视图；
图12是示出根据本发明的实施例的模块盖体的电极端子部的前放大视图；并且
图13是示出绝缘保护盖体安装在图12的模块盖体处的前放大视图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。然而，应该指出，本发明的范围不受所示意的实施例限制。
图1是示出在其一端处形成有电极引线11和12的板形电池单体10的平面视图。
参考图1，电池单体10是在其一端处形成有电极引线11和12的板形电池单体。具体地，板形电池单体10被构造成具有如下结构，即：电极组件(未示出)在被密封部分14密封的同时安装在由包括金属层(未示出)和树脂层(未示出)的层压片制成的袋形电池壳体13中。板形电池单体10可以统称为袋形电池单体10。
图2是示出电池单体10和20安装在套管框架31处的透视图，并且图3是示出被套管框架31到38组装的电池模块100的透视图。
参考这些图，电池单体10和20安装在套管框架31处，并且套管框架31到38被螺栓(未示出)固定到套管框架上端盖体111和套管框架下端盖体112以构成电池模块100。另外，安装在各个套管框架31到38处的电池单体10和20的电极引线11和12布置在电池模块100的一侧处并且经由“[”形汇流条131和141相互并联电连接。相互并联电连接的电极引线11和12分别地连接到正电极端子130和负电极端子140。
图4和5是示出模块盖体200安装在图3的电池模块100处的透视图。
参考这些图，每一个具有钩子结构的突出部151和152形成在电池模块的、在此处安装模块盖体200的一侧的每一个边缘处。另外，模块盖体200设置有对应于突出部151和152的第二钩子211和212。
在钩子结构中，接合和脱离是非常易于执行的。因此，在电池模块100的组装过程中，提高了工作效率。将在下文中更加详细地描述钩子结构。
图6是示出电缆和组件盖体500安装在位于底板300上的电池模块101、102、103和104的上端处的透视图，并且图7是示出上盖板800安装在底板300处的透视图。
参考这些图，组件盖体500设置有多个紧固孔521，通过多个紧固孔521将组件盖体500固定到模块盖体200，并且电力电缆610和620、电压检测电缆640和通信电缆630通过带夹(未示出)安装并且固定到组件盖体500。
电压检测电缆640和通信电缆630被带夹(未示出)固定，并且带夹安装并且固定到组件盖体500。
温度传感器660从电压检测电缆640分离并且安装和固定到组件盖体500。
电池管理系统(BMS)(未示出)安装在底板300的后部的中央部分340处，并且电压检测电缆640的连接端子642和通信电缆630的连接端子632连接到BMS的端子部(未示出)。
另外，插入式连接器700安装在底板300的前部的中央部分处，插入式连接器700被构造成具有在其中集中了电力电缆610和通信电缆630的端部的外罩结构。
因为在具有外罩结构的插入式连接器700中组装了各种构件，所以构成电池模块组件的构件的数目减小，组装过程和管理易于执行，并且电池模块组件的内部空间被有效率地使用。
上盖板800设置有向下弯曲的侧壁810，并且底板300在其外边缘处设置有向上弯曲的侧壁330。向下弯曲的侧壁810使用托架400通过焊接而联接到向上弯曲的侧壁330。
图8是示出根据本发明的一个实施例的模块盖体的透视图，图9和10是模块盖体200的前视图和底视图，并且图11是模块盖体的侧视图。
与图6和7一起地参考这些图，模块盖体200包括通过其将模块盖体固定到底板330的衬套插入孔220、联接到每一个电池模块的突出部151和152的第二钩子211和212，和用于固定电缆的端部的、包括电缆端子固定突起232和233的第一钩子231。
模块盖体200在其顶部处设置有在组件盖体500的紧固孔521中牢固地接合的向上突起251和252。用于固定的紧固孔521使得电池模块能够正确地安装在组件盖体500处。
通过在模块盖体200处形成的衬套插入孔220和安装在衬套插入孔220中的衬套(未示出)，如上所述正确地安装并且固定到组件盖体500的电池模块101、102、103和104通过栓接而被再次固定。
具体地，已被通过组件盖体500的紧固孔521和分别的模块盖体200的衬套插入孔220插入的螺栓(未示出)固定到底板300以更加可靠地固定被固定到模块盖体200的电池模块。
图12是示出根据本发明的实施例的模块盖体200的电极端子部的前放大视图，并且图13是示出绝缘保护盖体260安装在图12的模块盖体200处的前放大视图。
与图8到10一起地参考这些图，模块盖体200包括用于固定电缆的端部的第一钩子231，其包括电缆端子固定突起232和233。电缆端子651安装在电极端子130处，并且电缆端子651的电缆连接部652被模块盖体200的电缆端子固定突起232和233固定。
电压检测电缆640的电缆端部653和654被模块盖体200的第一钩子231固定。在于电缆连接部652和如上所述固定的电缆端部653之间的电连接期间，防止了电缆连接部652或者电缆端部653从电池模块组件的释放或者防止了电缆连接部652或者电缆端部653的旋转，由此提高了组装过程的效率。
另外，绝缘保护盖体260安装在模块盖体200处以针对外侧保护在电极端子130和电压检测电缆640之间的电连接。
绝缘保护盖体260包括第三钩子261、262和263。另外，模块盖体200在其对应于绝缘保护盖体260的第三钩子261、262和263的位置处设置有连接部241、242和243，连接部241、242和243中的每一个具有对应于钩子结构的结构使得第三钩子261、262和263能够与连接部241、242和243接合。因此，在模块盖体200和绝缘保护盖体260之间的接合和脱离易于实现。
因此，模块盖体200和绝缘保护盖体260可以提高组装过程的效率，并且另外确保在电气方面更加安全的组装过程。
虽然已经为了示意性的意图公开了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员可以理解，在不偏离如在所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替代都是可能的。
工业实用性
如根据以上说明清楚地，根据本发明的电池模块组件被构造成具有如此结构，其中电池模块、组件盖体和组件型模块盖体安装在包括接纳部的底板处。因此，能够组装电池模块组件使得电池模块组件具有紧凑的结构、抑制电池模块组件体积的增加并且提高电池模块组件的刚度。
另外，能够稳定地紧固并且固定电池模块和电缆与接纳在电池模块中的部件并且使用电绝缘的模块盖体防止电池模块的端子部从电池模块组件的释放或者防止电池模块的端子部的旋转，由此针对外部冲击安全地保护电缆、接纳在电池模块中的部件和端子部。进而，能够同时地提高生产过程的安全性和效率。

Claims (13)

1.一种电池模块组件，包括：
两个或者更多个电池模块，每一个所述电池模块包括两个或者更多个板形电池单体，所述电池单体被竖直地堆叠使得所述电池单体的电极引线沿着一个方向布置，每一个所述电池模块具有连接到外侧的端子部；
底板，所述底板包括模块接纳部，在所述电池模块的电极端子沿着一个方向布置的状态下，所述电池模块装载在所述模块接纳部的顶部上，所述底板在其外边缘处设置有向上弯曲的侧壁；
上盖板，所述上盖板包括基于所述电池模块的所述电极端子在其相对两侧形成的向下弯曲的侧壁，所述上盖板固定在所述底板上以形成所述电池模块组件的顶部；
板形组件盖体，所述组件盖体装载在所述电池模块的顶部上并且以紧固方式联接到所述电池模块，所述组件盖体固定电缆；和
电绝缘的模块盖体，所述模块盖体安装在所述电池单体的所述电极引线上并且以紧固方式固定到所述底板和组件盖体。
2.根据权利要求1所述的电池模块组件，其中，每一个所述电池单体是棱形二次电池或者袋形二次电池。
3.根据权利要求2所述的电池模块组件，其中，所述袋形二次电池被构造成具有其中电极组件在密封状态下安装在包括树脂层和金属层的层压片中的结构。
4.根据权利要求1所述的电池模块组件，其中，每一个所述电池模块被构造成使得所述电池单体相互并联连接。
5.根据权利要求4所述的电池模块组件，其中，在所述电池单体之间的所述并联连接是使用“┓”形或者“[”形汇流条实现的。
6.根据权利要求1所述的电池模块组件，其中，所述电池单体固定到套管框架，并且每一个所述电池模块被构造成具有其中所述套管框架被堆叠的结构。
7.根据权利要求1所述的电池模块组件，其中，所述模块盖体包括：
第一钩子，所述第一钩子用于固定与每一个所述电池模块的所述电极端子连接的电缆；
突起，所述突起用于与所述组件盖体牢固接合地定位；和
第二钩子，所述第二钩子安装并且固定到每一个所述电池模块。
8.根据权利要求7所述的电池模块组件，其中，所述第一钩子包括用于防止所述端子部的释放或者旋转的一个或者多个突出部。
9.根据权利要求1所述的电池模块组件，其中，所述模块盖体进一步包括用于将每一个所述电池模块的所述电极端子从外侧电隔离的绝缘保护盖体。
10.根据权利要求9所述的电池模块组件，其中，所述保护盖体设置有用于固定所述模块盖体的一个或者多个第三钩子。
11.根据权利要求1所述的电池模块组件，其中，所述模块盖体进一步包括衬套插入孔，通过所述衬套插入孔，所述模块盖体被安装并且固定到所述底板。
12.一种装置，包括作为电源的根据权利要求1所述的电池模块组件。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述装置是应急电源、计算机室电源、便携式电源、医疗设施电源、灭火设施电源、报警设施电源或者避难设施电源。
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