CN105845866A - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电池模块，该电池模块包括：二次电池单元，具有多个二次电池，所述多个二次电池均包括布置在二次电池单元的一侧上的电极端子和安全通气孔；压板，至少包住二次电池单元的一部分，并将二次电池单元压在一起；绝缘盖，覆盖电极端子和安全通气孔，绝缘盖包括连接到安全通气孔以引导从安全通气孔排放到第一位置的气体的导管以及在第一位置结合到导管的通气孔构件。

Description

电池模块
本申请要求于2015年2月3日在韩国知识产权局提交的第10-2015-0016697号韩国专利申请的优先权和权益，通过引用将该韩国专利申请的全部内容包含于此。
技术领域
本发明涉及一种电池模块。
背景技术
二次电池是相对容易被产品组应用的，具有诸如高能量密度的优异电性能，并且不仅广泛地应用于便携装置而且广泛地应用于通过电力驱动的电动车辆(EV)或混合电动车辆(HEV)。具体来说，因为应用于EV的二次电池以模块的形式制造而成，以随后安装在相对狭窄的空间中，例如，在座位下面或在行李箱中，所以二次电池需要制造为最小化的尺寸。另外，为了在有限的空间中安装二次电池模块，可以以各种构造安装电池单体。在一些情况下，电池单体可能会出现排气问题。
发明内容
在实施例中，如下面更详细地描述，本发明提供了一种具有最小化的尺寸并可以有效地排放气体的电池模块。
根据本发明的一个方面，提供了一种电池模块，所述电池模块包括：二次电池单元，包括在水平方向上和竖直方向上以预定的间隔布置的多个二次电池，所述多个二次电池均包括布置在二次电池单元的一侧的电极端子和安全通气孔；压板，以带状包住二次电池单元的外部，并用预定的压力将二次电池单元压紧；绝缘盖，覆盖电极端子和安全通气孔，并包括连接到安全通气孔以引导从安全通气孔排放的气体移动到第一位置的导管以及在第一位置结合以连接到导管的通气孔构件。
电池模块还可以包括位于二次电池单元与压板之间并覆盖二次电池单元以固定所述多个二次电池的位置的固定盖单元。
固定盖单元可以包括：顶盖，覆盖二次电池单元的顶部，并包括用于将沿水平方向布置的所述多个二次电池彼此分开预定距离的第一阻挡件；底盖，覆盖二次电池单元的底部，并包括用于将沿水平方向布置的所述多个二次电池彼此分开的第二阻挡件；第三阻挡件，结合在顶盖与底盖之间，并将沿竖直方向布置的所述多个二次电池彼此分开预定的距离。
所述电池模块还可以包括：汇流条支架，位于二次电池单元与绝缘盖之间，结合到固定盖单元，并容置电连接到电极端子的汇流条。
电池模块还可以包括在穿过汇流条支架的同时均结合到与安全通气孔对应的位置的多个衬垫，所述多个衬垫包括与所述多个二次电池的安全通气孔对应的多个气孔，所述多个衬垫将导管与沿第二方向布置的所述多个二次电池的安全通气孔连接。
汇流条支架的端部可以通过螺栓啮合结合到固定盖单元的端部，至少一个突起可以形成在固定盖单元的顶表面和底表面上，环形钩部可以形成在汇流条支架的顶端和底端处，使得突起被强制结合到钩部。
绝缘盖的端部可以通过螺栓啮合与汇流条支架的端部一起结合到固定盖单元的端部。
电池模块还可以包括通过汇流条电连接到二次电池单元并位于二次电池单元的所述另一侧的保护电路单元。
压板可以包括：上压板，在覆盖二次电池单元的顶部的同时压紧二次电池单元；下压板，与上压板组合，并在覆盖二次电池单元的底部的同时压紧二次电池单元。这里，上压板的端部被台阶式弯曲，下压板的端部以下压板的端部位于上压板的端部的内侧处的状态焊接到上压板的端部。
绝缘盖还可以包括组成导管结构的连接到安全通气孔的导管槽和覆盖导管槽并与绝缘盖组合的导管盖构件。
如上所述，根据本发明的实施例的电池模块具有最小化的尺寸，并可以有效地排放气体。
附图说明
通过参照附图详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其他特征与优点将会变得更清楚，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的电池模块的透视图；
图2是示出根据本发明的实施例的二次电池单元、盖单元和压板的分解透视图；
图3是示出与图2中示出的二次电池单元组装的汇流条支架、汇流条和气体排放组件的透视图；
图4是示出与图3中示出的二次电池单元组装的壳体、绝缘盖和通气孔构件的透视图；
图5是沿着图1的线I-I'截取的剖视图；
图6是沿着图1的线II-II'截取的剖视图；
图7是沿着图1的线III-III'截取的剖视图；
图8是沿着图1的线IV-IV'截取的剖视图；以及
图9是根据本发明的实施例的衬垫的透视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述根据本发明的实施例的电池模块。
图1是根据本发明的实施例的电池模块的透视图，图2是示出根据本发明的实施例的二次电池单元、盖单元和压板的分解透视图，图3是示出与图2中示出的二次电池单元组装的汇流条支架、汇流条和气体排放组件的透视图，图4是示出与图3中示出的二次电池单元组装的壳体、绝缘盖和通气孔构件的透视图，图5是沿着图1的线I-I'截取的剖视图，图6是沿着图1的线II-II'截取的剖视图，图7是沿着图1的线III-III'截取的剖视图，图8是沿着图1的线IV-IV'截取的剖视图，图9是根据本发明的实施例的衬垫的透视图。
参照图1至图9，根据本发明的实施例的电池模块100可以包括二次电池单元110、固定盖单元120、压板130、壳体140、汇流条支架150、绝缘盖160和保护电路单元170。
例如在图2和图5中所示，二次电池单元110可以包括分别在水平(X轴)方向和竖直(Z轴)方向隔开距离d1和d2的多个二次电池111、112、113和114。在下面的描述中，为了二次电池单元110的电池布置的更好的理解，将使用矩阵描述电池布置结构。
具体参照图2，二次电池单元110可以包括第一至第四二次电池111、112、113和114。在二次电池单元110中，第一二次电池111可以布置在第一行第一列。第二二次电池112可以布置在第一行第二列。第三二次电池113可以布置在第二行第一列。第四二次电池114可以布置在第二行第二列。
第一二次电池111与第三二次电池113以及第二二次电池112与第四二次电池114沿水平方向布置，并以距离d1彼此隔开。另外，第一二次电池111与第二二次电池112以及第三二次电池113与第四二次电池114沿竖直方向布置，并以距离d2彼此隔开。
第一至第四二次电池111、112、113和114中的每个可以成形为包括第一电极端子11和第二电极端子12以及安全通气孔13的近似平行六面体，并可以以卧位布置。然而，本发明的实施例不将二次电池的布置结构具体限制为在这里公开的布置结构。因此，根据本发明的实施例的二次电池可以是本领域中已知的任何形状。
参照图2和图5，固定盖单元120可以包括顶盖121、下盖122和第三阻挡件123。
顶盖121可以覆盖二次电池单元110的顶部。第一阻挡件121a可以形成在顶盖121中。第一阻挡件121a可以使沿水平方向布置并隔开d1的第二二次电池112与第四二次电池114分开。例如，第一阻挡件121a可以从顶盖121突出，以随后位于第二二次电池112与第四二次电池114之间。因此，第一阻挡件121a可以将第二二次电池112的位置与第四二次电池114的位置牢牢固定为保持距离d1，而不用沿它们彼此面对所沿的方向(例如，沿X轴方向)彼此分开。穿过第一阻挡件121a的第一螺栓通孔121b可以形成在顶盖121中。
底盖122可以覆盖二次电池单元110的底部。第二阻挡件122a可以形成在底盖122中。第二阻挡件122a可以使沿水平方向布置并隔开d1的第一二次电池111与第三二次电池113分开。例如，第二阻挡件122a可以从顶盖121突出，以随后位于第一二次电池111与第三二次电池113之间。因此，第二阻挡件122a可以将第一二次电池111的位置与第三二次电池113的位置牢牢固定为保持距离d1，而不用沿它们彼此面对所沿的方向(例如，沿X轴方向)彼此分开。穿过第二阻挡件122a的第二螺栓通孔122b可以形成在底盖122中。另外，连接到第二螺栓通孔122b的螺栓插入槽122c可以形成在底盖122中。从壳体140的底表面141突出的螺栓紧固单元143可以插入到螺栓插入槽122c中。
第三阻挡件123可以结合在顶盖121与底盖122之间。因此，第三阻挡件123可以使沿竖直方向布置的第一二次电池111与第二二次电池112以及第三二次电池113与第四二次电池114彼此分开距离d2。第三螺栓通孔123a可以形成在第三阻挡件123中。第三螺栓通孔123a可以与第一螺栓通孔121b和第二螺栓通孔122b中的每个对应，并可以将第一螺栓通孔121b与第二螺栓通孔122b彼此连接。
如上所述，固定盖单元120可以覆盖第一至第四二次电池111、112、113和114，以固定电池的布置位置。另外，固定盖单元120可以防止第一至第四二次电池111、112、113和114之间的不必要的电接触，并且可以由具有用于在电池的体积膨胀的过程中保证膨胀空间的弹力的绝缘材料制成。例如，固定盖单元120的用于使电池111、112、113和114彼此分开的部分可以占据膨胀空间以基本防止第一至第四二次电池111、112、113和114的体积膨胀或使所述体积膨胀最小化。
在一个实施例中，固定盖单元120可以构造为将第一至第四二次电池111、112、113和114电连接到保护电路单元170，并且具有前侧(Y轴方向)的开口部分以排放气体。
压板130可以包括上压板131和下压板132。压板130可以沿着固定盖单元120中容纳的二次电池单元110的外表面以带状形成，并可以将二次电池单元110压在一起。
上压板131可以在覆盖二次电池单元110的顶部的同时压紧二次电池单元110。例如，上压板131可以被弯曲为覆盖第二二次电池112和第四二次电池114的第一侧部、顶表面和第二侧部。定位为与第一螺栓通孔121b对应的第四螺栓通孔131b可以形成在上压板131中。
下压板132可以在覆盖二次电池单元110的底部的同时压紧二次电池单元110。例如，下压板132可以被弯曲为覆盖第一二次电池111和第三二次电池113的第一侧部、顶表面和第二侧部。定位为与螺栓插入槽122c对应的紧固单元通孔132b可以形成在下压板132中。螺栓紧固单元143可以穿过紧固单元通孔132b。
压板130将二次电池单元110挤压在一起，从而增加第一至第四二次电池111、112、113和114之间的结合力。另外，压板130可以在水平方向和竖直方向上压紧二次电池单元110，从而使二次电池单元110的总体宽度与总体厚度最小化。
上压板131的端部131a可以被台阶式弯曲。因此，下压板132的端部132a可以被焊接到上压板131的端部131a，使得下压板132位于上压板131的内侧上。
上压板131的端部131a被台阶式弯曲以增加上压板131的端部131a与下压板132的端部132a之间的接触面积，这样可以增加焊接面积，从而更牢牢地将上压板131与下压板132结合。
上压板131和下压板132可以由具有高导热性的金属制成，以促进二次电池单元110的焊接与散热。
壳体140可以容纳固定盖单元120和二次电池单元110并可以构造为更牢牢地紧固二次电池单元110。因此，壳体140可以包括底表面141、连接到底表面141的边缘的多个侧壁142、螺栓紧固单元143(图4)、螺栓144和粘合层145(图4)。
螺栓紧固单元143可以形成在底壳体140的底表面141上，并可以构造为向上突出。螺纹可以形成在每个螺栓紧固单元143的内表面上。
每个螺栓144可以按顺序以如下顺序穿过第四螺栓通孔131b、第一螺栓通孔121b、第三螺栓通孔123a和第二螺栓通孔122b，以随后与螺栓紧固单元143紧固。螺纹形成在每个螺栓144的端部处，以随后与每个螺栓紧固单元143的螺纹啮合。
如上所述，螺栓紧固单元143和螺栓144可以更牢牢地紧固通过固定盖单元120和压板130与壳体140组装的二次电池单元110。另外，螺栓紧固单元143和螺栓144形成为横穿二次电池单元110的中心，从而与螺栓紧固单元143和螺栓144形成在二次电池单元110的外面相对侧处的情况相比使组件的数量最小化，并且以更平衡的方式将二次电池单元110固定到壳体140。另外，随着用于螺栓紧固单元143和螺栓144的组件的数量被最小化，可以提高模块的空间利用效率。
如图4所示，粘合层145形成在壳体140的底表面141上，以促进压板130与壳体140之间的粘合。因此，可以防止二次电池单元110的变形或使其变形最小化。另外，粘合层145的形状可以被弯曲至少一次，以将压板130与壳体140的底表面141之间的接触区域最大化，从而允许产生自二次电池单元110的热通过壳体140更有效地传递。因此，壳体140由具有高导热性的金属制成，用于二次电池单元110的散热。例如，壳体140可以由铝制成。
在一个实施例中，参照图1，壳体140还可以包括用于保护二次电池单元110的顶部的顶盖146。顶盖146可以固定到二次电池单元110的顶部，使得形成在顶盖121的顶表面的四角处的盖紧固单元121c与螺栓146a啮合。
另外，壳体140可以包括形成在其四角处的结合孔147a，以在车辆的特定位置处固定电池模块100。因此，电池模块100可以安装在车辆上，使得经结合孔147a通过固定螺栓147b结合到车辆的特定位置。
参照图3，汇流条支架150位于二次电池单元110与绝缘盖160之间，并且可以通过螺栓啮合与固定盖单元120组合。例如，第一顶结合孔150a可以形成在汇流条支架150的顶部的端部处，第一底结合孔150b可以形成在汇流条支架150的底部的端部处。另外，顶支架紧固单元124a(图2)可以形成在顶盖121的端部处，底支架紧固单元124b(图2)可以形成在底盖122的端部处。在一个实施例中，第一顶结合孔150a可以与顶支架紧固单元124a对应，第一底结合孔150b可以与底支架紧固单元124b对应。因此，汇流条支架150可以通过结合螺栓163牢牢地与固定盖单元120组合。
汇流条151和多重衬垫152可以用汇流条支架150组合。通过将汇流条支架150结合到固定盖单元120，汇流条151可以与第一电极端子11和第二电极端子12电接触。汇流条151可以将第一至第四二次电池111、112、113和114彼此串联连接、并联连接或者以串联和并联组合的方式连接。本发明的实施例不将使用汇流条151的第一至第四二次电池111、112、113和114的连接方式限制于在这里公开的连接方式。另外，汇流条151可以将第一至第四二次电池111、112、113和114中的每个电连接到保护电路单元170。在一个实施例中，汇流条151可以经二次电池单元110的顶部从二次电池单元110的一侧延伸到二次电池单元110的另一侧。二次电池单元110的所述一侧可以表示第一至第四二次电池111、112、113和114中的每个的第一电极端子11和第二电极端子12与安全通气孔13在其处对齐的侧面，二次电池单元110的所述另一侧可以表示二次电池单元110的与所述一侧相对的侧面。保护电路单元170可以位于二次电池单元110的所述另一侧处。
如图6所示，多重衬垫152中的每个可以在穿过汇流条支架150的同时结合到与安全通气孔13对应的位置。多重衬垫152可以包括与沿竖直方向布置的二次电池的安全通气孔13对应的多个气孔。例如，第一气孔152a和第二气孔152b可以形成在单个多重衬垫152中。在一个实施例中，第一气孔152a和第二气孔152b可以与沿竖直方向布置的第一二次电池111和第二二次电池112的安全通气孔13对应。在示出的实施例中，示例化了设置在单个多重衬垫152中的两个气孔，但本发明的方面不限于此。例如，当沿竖直方向布置五个二次电池时，单个多重衬垫152可以包括五个气孔以与所述五个二次电池的安全通气孔对应。多重衬垫152可以由本领域中已知的任何类型的衬垫材料制成。
另外，如图7所示，顶钩部153a和底钩部153b可以形成在汇流条支架150中。顶钩部153a可以形成在汇流条支架150的顶端处，底钩部153b可以形成在汇流条支架150的底端处。顶钩部153a和底钩部153b相对于汇流条支架150竖直地弯曲，并且可以朝向固定盖单元120延伸。另外，顶钩部153a和底钩部153b可以是环形的。
在一个实施例中，也如图8所示，顶突121d可以形成在顶盖121的顶表面上，底突122d可以形成在底盖122的底表面上。在一个实施例中，顶突121d可以与顶钩部153a强制配合(例如，过盈配合)，底突122d可以与底钩部153b强制配合。因此，汇流条支架150的顶端和底端可以分别牢牢地结合到固定盖单元120的顶端和底端。
绝缘盖160可以结合到固定盖单元120以覆盖汇流条支架150。例如，第二顶结合孔160a可以形成在绝缘盖160的顶端处，第二底结合孔160b可以形成在绝缘盖160的底端处。第二顶结合孔160a可以与第一顶结合孔150a对应，第二底结合孔160b可以与第一底结合孔150b对应。因此，绝缘盖160和汇流条支架150可以通过结合螺栓163与固定盖单元120牢牢地紧固。
例如在图1和图6中所示，绝缘盖160包括导管161和通气孔构件162。导管161可以通过导管槽161a和导管盖构件161b与绝缘盖160一体地形成。导管槽161a可以在绝缘盖160中形成为通过多重衬垫152连接到安全通气孔13。导管盖构件161b覆盖导管槽161a并可以结合到绝缘盖160。因此，导管槽161a和导管盖构件161b可以在绝缘盖160中构成导管结构。
当从二次电池单元110排放气体时，导管161可以诱导通过安全通气孔13和多重衬垫152排放的气体G移动到第一位置P1。
通气孔构件162可以形成在第一位置P1处，并可以连接到导管161。因此，通气孔构件162可以通过导管161排放被诱导到第一位置P1的气体G。在一个实施例中，通气孔构件162可以与导管盖构件161b一体地形成，以随后与导管盖构件161b一起结合到绝缘盖160。
保护电路单元170可以容纳在壳体140中并可以通过延伸到二次电池单元110的所述另一侧的汇流条151电连接到二次电池单元110。保护电路单元170可以控制二次电池单元110的充电/放电操作并可以防止过充电或过放电等。保护电路单元170具有本发明所属的领域中公知的构造，将不给出其详细的描述。
根据本发明的实施例，因为固定盖单元120由具有弹性的绝缘材料制成，所以可以避免在二次电池单元110中发生不必要的电接触并可以在二次电池单元110的体积膨胀过程中保证膨胀空间。
另外，根据本发明的实施例，可以使用压板130增加二次电池单元110的结合力。另外，二次电池单元110沿水平方向和竖直方向被压紧，从而使二次电池单元110的总体尺寸最小化。
此外，根据本发明的实施例，可以利用壳体140将二次电池单元110更稳定地固定到车辆的特定位置，二次电池单元110产生的热可以利用与绝缘盖160一体形成的导管161被更有效地排放。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体地示出和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将理解的是，在不脱离本发明的如权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以在其中做出形式上和细节上的各种改变。因此，期望的是，本实施例在各个方面被作为示意性的而非限制性的来考虑，对权利要求而非前述描述做出的参考表明本发明的范围。

Claims (10)

1.一种电池模块，所述电池模块包括：
二次电池单元，包括多个二次电池，所述多个二次电池均包括布置在二次电池单元的一侧上的电极端子和安全通气孔；
压板，至少包住二次电池单元的一部分，并将二次电池单元压在一起；以及
绝缘盖，覆盖电极端子和安全通气孔，绝缘盖包括连接到安全通气孔以对从安全通气孔排放到第一位置的气体进行引导的导管以及在第一位置结合到导管的通气孔构件。
2.根据权利要求1所述的电池模块，所述电池模块还包括：固定盖单元，位于二次电池单元与压板之间并覆盖二次电池单元，以固定所述多个二次电池的位置。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，固定盖单元包括：
顶盖，至少覆盖二次电池单元的一部分，并包括使沿第一方向布置的所述多个二次电池彼此分开的第一阻挡件；
底盖，与顶盖相对地至少覆盖二次电池单元的一部分，并包括使沿第一方向布置的所述多个二次电池彼此分开的第二阻挡件；以及
第三阻挡件，结合在顶盖与底盖之间，并使沿第二方向隔开的所述多个二次电池彼此分开。
4.根据权利要求2所述的电池模块，所述电池模块还包括：汇流条支架，位于二次电池单元与绝缘盖之间，结合到固定盖单元，并使汇流条电连接到电极端子。
5.根据权利要求4所述的电池模块，所述电池模块还包括在穿过汇流条支架的同时均结合到与安全通气孔对应的位置的多个衬垫，每个衬垫包括与所述多个二次电池的安全通气孔对应的多个气孔，所述多个衬垫将导管与沿第二方向布置的所述多个二次电池的安全通气孔连接。
6.根据权利要求4所述的电池模块，其中，汇流条支架的端部通过螺栓啮合结合到固定盖单元的端部，其中，在固定盖单元的顶表面和底表面上形成有至少一个突起，其中，环形钩部形成在汇流条支架的顶端和底端处以将突起强制结合到钩部。
7.根据权利要求6所述的电池模块，其中，绝缘盖的端部通过螺栓啮合与汇流条支架的端部一起结合到固定盖单元的端部。
8.根据权利要求4所述的电池模块，所述电池模块还包括通过汇流条电连接到二次电池单元的保护电路单元。
9.根据权利要求1所述的电池模块，其中，压板包括：
上压板，在覆盖二次电池单元的顶部的同时压紧二次电池单元；以及
下压板，与上压板组合，并在覆盖二次电池单元的底部的同时压紧二次电池单元，
其中，上压板的端部被台阶式弯曲，下压板的端部被焊接到上压板的端部，使得下压板的所述端部位于上压板的所述端部的内侧上。
10.根据权利要求1所述的电池模块，其中，导管包括连接到安全通气孔的导管槽和覆盖导管槽并与绝缘盖组合的导管盖构件。
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