CN106784466A - 一种电池模块、电池组及电动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池模块、电池组及电动车辆，所述电池模块包括多个单体电池和外壳，所述外壳包括平行的第一端面和第二端面，所述第一端面设有多个第一开孔，所述第二端面设有多个第二开孔，所述多个第一开孔与所述多个第二开孔一一对应，所述第一端面上每个所述第一开孔处分别设有对应的第一安装座，所述第二端面上每个所述第二开孔处分别设有对应的第二安装座，所述单体电池分别通过对应的所述第一安装座和所述第二安装座之间的配合固定于所述第一端面和所述第二端面之间，且所述单体电池的第一电极和第二电极分别透过所述第一开孔和所述第二开孔暴露出来。通过第一安装座与第二安装座的配合将单体电池稳固安装于外壳内，减少了装配繁琐。

Description

一种电池模块、电池组及电动车辆
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池模块、电池组及电动车辆。
背景技术
二次电池又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。随着能源危机背景下电动汽车的飞速发展，二次电池广泛地被用作汽车中的动力电池。用作汽车动力电池需要具备巨大的能量储存量和大功率下的大电流充放电能力，而由于材料、工艺的限制，二次电池的单体不能设计的太大，因而电动汽车动力电池所需要单体电池数量众多。目前电池模块的结构中，一种是采用螺栓等固定件对单体电池进行固定，但在安装和拆卸时通常需要花费较多人力和时间才能将单体电池分别安装在固定位置上或者从固定位置上拆下来，操作十分繁琐；一种是采用插销等较易安装和拆卸的方式固定单体电池，但这种方式固定性能不够，较易松动。可见，现有的电池模块在安装和拆卸单体电池时便捷性以及固定单体电池的稳固性较差。
发明内容
本发明实施例提供一种电池模块、电池组及电动车辆，以解决电池模块在安装和拆卸单体电池时便捷性以及固定单体电池的稳固性较差的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种电池模块，包括多个单体电池和外壳，所述外壳包括平行的第一端面和第二端面，所述第一端面设有多个第一开孔，所述第二端面设有多个第二开孔，所述多个第一开孔与所述多个第二开孔一一对应，所述第一端面上每个所述第一开孔处分别设有对应的第一安装座，所述第二端面上每个所述第二开孔处分别设有对应的第二安装座，所述单体电池分别通过对应的所述第一安装座和所述第二安装座之间的配合固定于所述第一端面和所述第二端面之间，且所述单体电池的第一电极和第二电极分别透过所述第一开孔和所述第二开孔暴露出来。
第二方面，本发明实施例还提供一种电池组，包括多个上述电池模块，所述多个电池模块呈横向和/或纵向堆叠，相邻的所述电池模块之间可拆卸连接。
第三方面，本发明实施例还提供一种电动车辆，所述电动车辆包括上述的电池组。
这样，本发明实施例中提供的一种电池模块、电池组及电动车辆，所述电池模块包括多个单体电池和外壳，所述外壳包括平行的第一端面和第二端面，所述第一端面设有多个第一开孔，所述第二端面设有多个第二开孔，所述多个第一开孔与所述多个第二开孔一一对应，所述第一端面上每个所述第一开孔处分别设有对应的第一安装座，所述第二端面上每个所述第二开孔处分别设有对应的第二安装座，所述单体电池分别通过对应的所述第一安装座和所述第二安装座之间的配合固定于所述第一端面和所述第二端面之间，且所述单体电池的第一电极和第二电极分别透过所述第一开孔和所述第二开孔暴露出来。这种设计通过第一安装座与第二安装座的配合作用即可实现将单体电池安装于外壳内部，在提高保证稳固性的同时，减少了安装和拆卸过程的繁琐操作，提高了便捷性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电池模块中的主视图；
图2为本发明实施例提供的一种电池模块的俯视图/仰视图；
图3为本发明实施例提供的一种电池模块的剖视示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种电池模块的俯视图；
图5为本发明实施例提供的另一种电池模块的仰视图；
图6为本发明实施例提供的一种电池组的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
参见图1至图3，本发明实施例提供的电池模块10，包括多个单体电池11和外壳12，多个单体电池11安装于外壳12内。可以理解的，单体电池11可以为圆柱形的，也可以是方形的，或者其他形状。
所述外壳12可以为由金属片弯折而成或冲压成型的金属外壳，也可以由塑胶或橡胶制成，此处对外壳12的材质不做限定。所述外壳12包括平行的第一端面121和第二端面122，第一端面121和第二端面122由侧壁123围绕以形成一个封闭的立体几何形状。具体的，外壳12的形成可以为模具冲压一体成型，也可是以固定的方式将外壳的不同面进行连接成一个整体。第一端面121和第二端面122可以为任何平面形状。为了充分利用空间以及便于生产，在本实施例中，第一端面121和第二端面122优选为长方形或正方形，侧壁123由四个侧面组成，与第一端面121、第二端面122共同构成长方体或正方体的外壳12。
所述第一端面121设有多个第一开孔13，所述第二端面122设有多个第二开孔14，所述多个第一开孔13与所述多个第二开孔14一一对应。第一开孔13和第二开孔14可以为任何形状，在本发明实施例中第一开孔13和第二开孔14采用与单体电池截面形状一致的圆形孔，以方便圆柱形单体电池的第一电极111和第二电极112分别透过对应的所述第一开孔13和所述第二开孔14暴露出来进行电连接。
所述第一端面121上每个所述第一开孔13处分别设有对应的第一安装座，所述第二端面122上每个所述第二开孔14处分别设有对应的第二安装座，所述单体电池11分别通过对应的所述第一安装座和所述第二安装座之间的配合固定于所述第一端面121和所述第二端面122之间。当单体电池11在所述第一安装座和所述第二安装座之间的配合下安装固定时，所述单体电池的第一电极111和第二电极112正好分别透过对应的所述第一开孔13和所述第二开孔14暴露出来。可以理解的，单体电池的第一电极透过第一开孔暴露且单体电池的第二电极透过第二开孔暴露，或单体电池的第一电极透过第二开孔暴露且单体电池的第二电极透过第一开孔暴露，这两种位置关系都属于本发明的保护范围。此时无需采用螺栓或插销等固定件，通过对应的第一安装座与第二安装座的配合作用即可实现将单体电池安装于外壳内部，减少了安装和拆卸过程的繁琐操作，提高了便捷性。
可选的，所述第一安装座包括所述第一端面121的内壁上与所述第一开孔13连通的第一凹槽15，所述第二安装座包括所述第二端面122的内壁上与所述第二开孔14连通的第二凹槽16，所述单体电池的第一电极111和第二电极112分别套接于对应的所述第一凹槽15和第二凹槽16，并分别从对应的所述第一开孔13和所述第二开孔14暴露出来。可以理解的，单体电池的第一电极套接于第一凹槽且单体电池的第二电极套结于第二凹槽，或单体电池的第一电极套接于第二凹槽且单体电池的第二电极套接于第一凹槽，这两种连接关系都属于本发明的保护范围。为便于将所述单体电池的第一电极111和第二电极112分别套接于对应的第一凹槽15和第二凹槽16，优选的，所述第一凹槽15和第二凹槽16的形状可分别与所述单体电池的截面形状保持一致，第一凹槽15和第二凹槽16的大小应该略大于单体电池的截面面积。在本发明实施例中，单体电池11为圆柱形，设横截面直径为D，第一凹槽15和第二凹槽16的直径可设置为1.01D-1.05D之间。此时单体电池11的两端正好可以分别通过对应的第一凹槽15和第二凹槽16的卡合进行固定，简化了安装和拆卸的步骤。
可以理解的，所述第一安装座和所述第二安装座也可以采用除凹槽之外的其他结构形式，例如，第一安装座和第二安装座可以为与单体电池的两端进行抵接的凸块，通过过盈配合将单体电池进行固定等等。
为方便安装和拆卸，如图1所示，本发明实施例中，外壳12由相互结合的第一壳体120和第二壳体120'固定组成，所述第一壳体120包括所述第一端面121，所述第二壳体120'包括所述第二端面122。具体的，所述第一壳体120和所述第二壳体120'的结合处设有至少一对相互配合的可拆卸连接机构124。在图1中，可拆卸连接机构124采用卡扣结构，可以理解的，第一壳体120和第二壳体120'之间可采用除卡扣之外的其他可拆卸固定方式，如螺栓或插销固定等，此处不做赘述。当需要安装或拆卸单体电池时，只需打开卡扣或其他可拆卸固定结构，将第一壳体120与第二壳体120'拆开即可，十分方便。
可选的，为便于外壳的制作，减少模具数量和降低制作成本，外壳可以由相互对称的第一壳体和第二壳体组成。如图1所示，所述外壳12包括第一壳体120和第二壳体120'，第一壳体120包括第一端面121以及第一端与第一端面121连接的第一侧壁123a，第二壳体120'包括第二端面122以及第一端与第二端面122连接的第二侧壁123b。第一侧壁123a的第二端与第二侧壁123b的第二端相互结合，以形成外壳12整体的侧壁123。其中，第一端面121与第二端面122完全一致，第一侧壁123a与第二侧壁123b的高度相等且在两者之间的结合完全吻合。
可选的，如图3所示，所述第一安装座与所述单体电池11连接处设有第一垫片17，所述第二安装座与所述单体电池11连接处设有第二垫片18。在本发明实施例中，第一垫片17和第二垫片18采用柔软材质制成，如橡胶垫或塑料层等，一方面可填补第一安装座与单体电池11之间的间隙，以及第二安装座与单体电池11之间的间隙，以增加紧实度起到更好的固定单体电池11的作用，另一方面对单体电池11与第一安装座及第二安装座的摩擦和撞击起到良好的防滑和缓冲作用以避免单体电池受到损坏。优选的，第一垫片17和第二垫片18可采用粗糙表面以加大抗摩擦或抗撞击效果，例如采用凹凸结构或纹路。
可以理解的，第一垫片17可部分或完全覆盖所述第一安装座上与所述单体电池11连接处的表面，第二垫片18可部分或完全覆盖第二安装座上与所述单体电池连接处的表面。优选的，所述第一安装座上与所述单体电池11连接处的表面被所述第一垫片17完全覆盖，所述第二安装座上与所述单体电池11连接处的表面被所述第二垫片18完全覆盖。在本发明实施例中，第一垫片17完全覆盖第一凹槽15的内表面，第二垫片完全覆盖第二凹槽16的内表面，增强第一垫片17和第二垫片18的固定、防滑以及缓冲作用。
为实现单体电池安装的紧凑性，使空间利用率最大化，如图2所示，本发明实施例采用多个单体电池11呈多行平行排列方式，并且相邻行之间的单体电池相互交错。单体电池11之间尽量靠近，但为保证散热效果，相邻的单体电池之间需保持一定距离。本发明实施例中，以圆柱形电池为例，设电池截面半径为R，则相邻单电池之间的距离可以为0.2R-0.3R。优选的，所述单体电池之间可设置散热层以增加散热效果。
可选的，也可通过在所述外壳的侧壁123上设有至少一个散热孔127来加强散热性，同时也节省制造材料，降低成本，并且能提升强度。
由于单体电池数量较多，为实现多个单体电池之间简洁有效的连接，可选的，由于电池模块在结构上对称关系，故电池模块的俯视图和仰视图是一致的。如图4和图5所示，所述电池模块还包括第一母排19和第二母排19'，所述第一母排19固定于所述第一端面121上，所述第二母排19'固定于所述第二端面122上，所述单体电池的第一电极111和第二电极112分别与所述第一母排19和第二母排19'电连接。可以理解的，单体电池的第一电极与第一母排电连接且单体电池的第二电极与第二母排电连接，或单体电池的第一电极与第二母排电连接且单体电池的第二电极与第一母排电连接，这两种连接方式都属于本发明的保护范围。在本发明实施例中，直接利用母排作为导线实现多个单体电池之间的电连接，避免纷繁复杂的导线连接造成的线路故障。单体电池之间的连接导线可采用印制电路板(PrintedCircuit Board，简称PCB)或线状金属膜形式集成在第一母排19和第二母排19'中。为提高电池可靠性，第一母排19和第二母排19'可采用导电性能较好的金属或合金实现电路连接，例如铜、银或者铜合金等。
为方便实现单体电池之间的串并联组合，以及对单体电池不同电流走向的需求，第一母排可由多个第一子母排组成，且多个第一子母排之间根据多个单体电池的电流流向进行电连接，第二母排可由多个第二子母排组成，且多个第二子母排之间根据所述多个单体电池的电流流向进行电连接。例如，在本发明实施例中，如图4和图5所示，多个单体电池11包括第一区域单体电池11a，第二区域单体电池11b和第三区域单体电池11c，第一母排19包括第一子母排191、第一子母排192和第一子母排193，第一子母排191与第一子母排193电连接，第一子母排192与第一子母排193电连接，第一子母排191与第一区域单体电池11a的第一电极111电连接，第一子母排192与第二区域单体电池11b的第一电极111电连接，第一子母排193与第三区域单体电池11c的第二电极112电连接，第二母排包括第二子母排191'、第二子母排192'和第二子母排193'，第二子母排191'与第二子母排193'电连接，第二子母排192'与第二子母排193'电连接，第二子母排191'与第一区域单体电池11a的第二电极112电连接，第二子母排192'与第二区域单体电池11b的第二电极112电连接，第二子母排193'与第三区域单体电池11c的第一电极111电连接。这样，第一区域单体电池11a，第二区域单体电池11b和第三区域单体电池11c相互之间形成串联关系。可以理解的，为简化连接关系以及方便安装，第一子母排193可与第一子母排191或第一子母排192一体成型结合在一起，同理，第二子母排193'可与第二子母排191'或第二子母排192'。在图4和图5中，第一子母排193与第一子母排192一体成型结合而成，第二子母排193'与第二子母排192'一体成型结合而成。当然，为实现不同电流流向的需求，多个单体电池之间的串并联连接方式可以为多种多样，不限于上述举例。
参加图6，本发明还提供了一种电池组20，包括多个上述电池模块10，所述多个电池模块10呈横向和/或纵向堆叠，相邻的所述电池模块10之间固定连接。
相邻的电池模块10之间的连接可以采用在连接处设置至少一对相互配合的可拆卸连接机构21，在图6中采用的是卡扣结构，也可以采用其他可拆卸固定方式，如插销或磁力吸引等等。
为实现不同电池模块之间形成整体的电路连接关系，所述电池组包括相邻的第一电池模块和第二电池模块，当第一电池模块与第二电池模块纵向堆叠时，第一电池模块的第一母排与第二电池模块的第二母排电连接；当第一电池模块与第二电池模块横向堆叠时，第一电池模块的第一母排和第二母排分别与第二电池模块的第一母排和第二母排电连接。可以理解的，当第一电池模块与第二电池模块横向堆叠时，第一电池模块的第一母排与第二电池模块的第一母排电连接且第一电池模块的第二母排与第二电池模块的第二母排电连接，或第一电池模块的第一母排与第二电池模块的第二母排且第一电池模块的第二母排与第二电池模块的第一母排电连接，这两种连接关系都属于本发明的保护范围。例如，图6所示的电池组20包括纵向堆叠的电池模块10a、电池模块10b和电池模块10c，电池模块10a的第一母排19a与相邻的电池模块10b的第二母排19b'进行电连接，电池模块10b的第一母排19b与相邻的电池模块10c的第二母排19c'，从而使得电池模块10a、电池模块10b和电池模块10c在电路关系上形成了连接关系。具体的，可利用第一母排和第二母排在电池模块侧壁上形成的配合结构实现相邻电池模块之间的电连接。图5中，电池模块10a的第一母排19a上设有连接端子191a，相邻的电池模块10b的第二母排19b'上设有连接端子191b'，连接端子191a与连接端子191b'可配合形成电连接。
电池模块10的结构在上述实施例中已进行详细说明，因此，本实施例中对于具体的移动终端的结构不再赘述。
另外，本发明还提供了一种电动车辆，所述电动车辆包括上述电池组。
本发明实施例中，上述电动车辆可以是任何需要电池组作为动力源的车辆，如电动公交车，轻轨电动车以及电动车等等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种电池模块，包括多个单体电池和外壳，其特征在于，所述外壳包括平行的第一端面和第二端面，所述第一端面设有多个第一开孔，所述第二端面设有多个第二开孔，所述多个第一开孔与所述多个第二开孔一一对应，所述第一端面上每个所述第一开孔处分别设有对应的第一安装座，所述第二端面上每个所述第二开孔处分别设有对应的第二安装座，所述单体电池分别通过对应的所述第一安装座和所述第二安装座之间的配合固定于所述第一端面和所述第二端面之间，且所述单体电池的第一电极和第二电极分别透过对应的所述第一开孔和所述第二开孔暴露出来。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述第一安装座包括所述第一端面的内壁上与所述第一开孔连通的第一凹槽，所述第二安装座包括所述第二端面的内壁上与所述第二开孔连通的第二凹槽，所述单体电池的第一电极和第二电极分别套接于对应的所述第一凹槽和第二凹槽。
3.根据权利要求1或2所述的电池模块，其特征在于，所述第一安装座与所述单体电池连接处设有第一垫片，所述第二安装座与所述单体电池连接处设有第二垫片。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其特征在于，所述第一安装座上与所述单体电池连接处的表面被所述第一垫片完全覆盖，所述第二安装座上与所述单体电池连接处的表面被所述第二垫片完全覆盖。
5.根据权利要求1或2所述的电池模块，其特征在于，所述多个单体电池呈多行平行排列，相邻行之间的单体电池相互交错。
6.根据权利要求1或2所述的电池模块，其特征在于，所述电池模块还包括第一母排和第二母排，所述第一母排固定于所述第一端面，所述第二母排固定于第二端面，每个所述单体电池的第一电极和第二电极分别与所述第一母排和第二母排电连接。
7.根据权利要求6所述的电池模块，其特征在于，所述第一母排包括多个第一子母排，所述多个第一子母排之间根据所述多个单体电池的电流流向进行电连接，所述第二母排分别包括多个第二子母排，所述多个第二子母排之间根据所述多个单体电池的电流流向进行电连接。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述外壳由相互结合的第一壳体和第二壳体固定组成，所述第一壳体包括所述第一端面，所述第二壳体包括所述第二端面。
9.根据权利要求8所述的电池模块，其特征在于，所述第一壳体和所述第二壳体的结合处设有至少一对相互配合的可拆卸连接机构。
10.根据权利要求8所述的电池模块，其特征在于，所述第一壳体和所述第二壳体相互对称。
11.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述外壳的侧壁上设有至少一个散热孔。
12.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述单体电池之间设置散热层。
13.一种电池组，其特征在于，包括多个如权利要求1-10任一所述电池模块，所述多个电池模块呈横向和/或纵向堆叠，相邻的所述电池模块之间固定连接。
14.根据权利要求13所述的电池组，其特征在于，相邻的所述电池模块之间的连接处设有至少一对相互配合的可拆卸连接机构。
15.根据权利要求13所述的电池组，其特征在于，所述电池组包括相邻的第一电池模块和第二电池模块，当第一电池模块与第二电池模块纵向堆叠时，所述第一电池模块的第一母排与所述第二电池模块的第二母排电连接，当第一电池模块与第二电池模块横向堆叠时，所述第一电池模块的第一母排和第二母排分别与所述第二电池模块的第一母排和第二母排电连接。
16.一种电动车辆，其特征在于，所述电动车辆包括如权利要求13至15任一所述的电池组。
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