CN108028336A - 具有用于单元模块的稳定固定装置的电池模块组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池模块组件，其包括：模块阵列本体，所述模块阵列本体包括两个或更多个单元模块，所述单元模块中的每一个包括多个电池单体，所述单元模块在其侧表面相互形成紧密接触的同时排列；和组合型模块壳体，该模块壳体包括通过组合多个板部件而设定的第一空间和在固定支架被另外地联接到所述板部件中的一个的同时在第一空间内设定的第二空间。

Description

具有用于单元模块的稳定固定装置的电池模块组件
技术领域
本申请要求在2016年1月12日提交的韩国专利申请No.10-2016-0003627的优先权，其公开内容在这里通过引用以其整体并入本文。
本发明涉及一种设置有用于固定单元模块的稳定固定装置的电池模块组件。
背景技术
近来，随着技术发展和对于移动装置的需求增长，作为能源，对于能够充电/放电的可再充电电池的需求已经快速地增加。相应地，已经对于能够满足各种需要的可再充电电池进行了各种研究和钻研。另外，作为已经被提出作为用于解决由使用化石燃料的常规汽油车辆和柴油车辆引起的空气污染的解决方案的电动车辆(EV)、混合电动车辆(HEV)、插电式混合电动车辆(插电式HEV)等的电源，可再充电电池也受到关注。
因此，能够仅通过可再充电电池来驱动的电动车辆(EV)、一起使用电池和现有发动机的混合电动车辆(HEV)等已经得到研发，并且它们中的某些已经在商业上可以获得。作为EV、HEV等的电源的可再充电电池，已经主要地使用了镍氢金属(Ni-MH)可再充电电池，但是近来，已经积极地研究了具有高能量密度、高放电电压和高输出稳定性的锂可再充电电池，并且某些正在处于在商业上可以获得的步骤中。
当可再充电电池(或者电池单体)被用作车辆的电源时，可再充电电池被以模块的形式使用，该模块具有多个可再充电电池被连接的结构，这是因为高功率和高容量是必需的。
例如，多个可再充电电池被电连接，从而形成单个单元模块，并且多个单元单体可以通过并联、串联或者串并联组合而被制造成具有电连接结构的高容量和高输出电源，以将单元模块模块化。单元模块被组装的结构在广义上可以称为电池模块。
同时，为了作为例如是暴露于各种环境的装置或系统的车辆的电源使用电池模块，电池模块需要根据各种环境维持关于外部冲击的结构稳定性并且需要在各种湿度和温度水平下确保安全性。
因此，电池模块具有外部部件(诸如外壳和壳体)被组装以保护模块结构并且支撑模块结构的总体结构，并且外部部件被组装的结构在广义上可以称为电池模块组件。
然而，这种大容量电池模块组件具有相当大的体积，使得在将容量维持为与组件的体积相比较相对高的同时，需要多个组合部件(例如延长螺栓、支架、组合杆等)来组合单元模块和外部部件。因此，该结构变得复杂并且可能不易组装。
特别地，组合部件(诸如延长螺栓和组合杆)不仅引起用于组装的零件的数目增加，由此增加电池模块组件制造过程的复杂度，而且还要求用于组合部件的接合的另外的空间，由此引起电池模块组件所需的空间尺寸增加。
由于这种因素，电池模块组件存在以下问题，即，难以具有在维持小尺寸的同时将构成元件简单地组合的简单结构，即，紧凑结构。
因此，高度需要一种用于在具有构成元件被稳定地组合的结构的同时最小化组件的总体积的方法。
发明内容
技术问题
已经作出本发明以解决现有技术的上述问题和过去的技术问题。
具体地，已经作出本发明以提供一种电池模块组件，该电池模块组件能够稳定地固定单元模块并且最小化组件的总体积，由此实现一种具有高容量体积比的组件。
技术方案
根据本发明的示例性实施例被提供用于实现这种意图的一种电池模块组件包括：模块阵列本体，所述模块阵列本体包括两个或更多个单元模块，所述单元模块每一个包括多个电池单体，所述单元模块在所述单元模块的侧面紧密地相互附接的同时被排列；和组合型模块壳体，所述组合型模块壳体包括通过组合多个板部件而设定的第一空间和在固定支架被另外地组合到所述多个板部件中的一个板部件的同时在第一空间中设定的第二空间，其中，模块阵列本体被安装在模块的第一空间中，使得单元模块被板部件支撑，并且模块阵列本体的一部分在被插入到第二空间中的同时被固定到模块壳体。
即，在根据本发明的电池模块组件中，在阵列本体被安装在第一空间中的同时，单元模块的阵列本体被形成在第一空间中的第二空间固定，并且因此能够节省用于固定模块阵列本体的空间。
更加具体地，因为模块阵列本体被固定在模块阵列本体在此处基本上受到支撑的第一空间中，所以与例如模块阵列本体的支撑空间和用于组合组合部件(诸如延长螺栓或者组合杆)的固定空间分离的结构相比较，能够显著地节省空间，并且基于这种特征，电池模块组件可以具有显著紧凑的结构，并且同时能够被高度地利用该组件被安装于此的对象的空间。
在下文中，将通过非限制性示例性实施例进一步详细地描述根据本发明的电池模块组件的详细结构。
在一个详细示例中，所述多个板部件包括：在紧密地附接到模块阵列本体的相反两侧的同时支撑模块阵列本体的一对端板；在紧密地附接到模块阵列本体的底侧的同时支撑模块阵列本体的下板；和被布置在下板的底侧中并且通过被机械地组合到端板和下板而形成第一空间的基板，并且单元模块分别包括被形成为插入到第二空间中的突起，并且固定支架可以通过在一体地包围布置在第一空间中的单元模块的突起的同时被组合到基板而固定在第二空间中的模块阵列本体的对准状态。
这里，第一空间是能够安装和支撑大致具有六面体结构的模块阵列本体的最小空间，并且意味着由分别以与模块阵列本体的侧表面和底表面对应的形状形成的基板、下板和端板设定的空间。
在这方面，在本发明中，应该指出，固定支架被组合以在第一空间中固定模块阵列本体。
通常，固定支架是用于结合单元本体(诸如单元模块)的组合部件，并且一对固定支架可以被接合到另外地形成在单元本体中的固定孔或者通过另外的延长螺栓接合在单元本体的外侧处。然而，这种接合结构需要用于安装固定支架的空间，由此增加电池模块组件的总尺寸。
因此，在本发明中，固定支架在安装模块阵列本体的第一空间中被组合到基板，而非使用上述另外的空间，使得电池模块组件能够被构造成是紧凑的。
在下文中，将详细描述单元模块的结构和第二空间中的组合结构。
单元模块中的每一个单元模块可以包括：形成有外部输入和输出端子并且形成有突起的前侧，和面对前侧并且形成有突起的后侧；被紧密地附接到下板的底侧和面对底侧的顶侧；和在与端板相同的方向上形成的一对侧表面。
另外，单元模块中的每一个单元模块可以包括单元单体，所述单元单体在两个或更多个单元单体串联或并联连接的同时被安装在单体盒中，单体盒可以在单元单体被层压的同时与多个外壳部件组合，使得单元单体的层压结构被固定，并且一对接合孔可以分别形成为从单体盒的相反两端突出，并且因此，当单元单体被层压时，盒的接合孔可以被平行地布置，从而形成单元模块的突起。
即，单元模块的突起是从单元单体的接合孔得到的结构，并且在单元单体的层压结构中相互平行地布置的接合孔紧密地相互附接的同时，形成单个突起。
单体盒可以具有沿着其外周端支撑电池单体的结构，或者具有在紧密地附接到电池单体的底侧的顶侧的同时支撑电池单体的结构。
单元单体的电极端子部分可以在单体盒的接合孔的方向上暴露，并且因此，单元模块中的每一个单元模块可以具有电极端子在突出方向上暴露并且将单元单体电连接并且包括外部输入和输出端子的互连部件被组合的结构。这种互连部件可以例如是从母线、电池管理系统(BMS)、电压感测部件和温度传感器中选择的至少一个连接电路，但这不是限制性的。
在单元模块中，形成有外部输入和输出端子的单元模块的前侧和后侧可以是安装互连部件的侧面。
突起可以在垂直于底侧的同时从前侧和/或后侧相对于单元模块的侧表面向外突出，并且固定支架可以成对地设置以分别从单元模块的前方向和后方向组合到基板。
在被紧密地附接到前侧和后侧处的突起的同时，所述一对固定支架可以在基板的方向挤压突起的同时被机械地组合到基板，并且布置在模块阵列本体中的突起在插入固定支架和基板之间的第二空间中的同时被牢固地固定。
固定支架可以包括：向下挤压部分，所述向下挤压部分在被紧密地附接到突起的上部并且被组合到基板的同时向下挤压突起；弯曲部分，所述弯曲部分从向下挤压部分的端部垂直地延伸并且在被紧密地附接到突起的侧部的同时包围突起；和组合部分，所述组合部分从弯曲部分垂直地延伸以便与基板平行，并且组合部分在与基板相邻的同时通过机械接合或者焊接而被组合到基板。
这里，被固定支架挤压的突起的一侧具有倾斜结构，并且向下挤压部分的内侧的一部分被弯曲以对应于突起的倾斜部。当固定支架固定突起时，向下挤压部分的弯曲部分可以在相对于基板的组合方向上挤压突起的同时另外地在相对于倾斜部的竖直方向挤压突起。
即，固定支架的倾斜结构在被紧密地附接到突起的倾斜部的同时进一步在与突出方向相反的方向上挤压突起，以防止单元模块在突起的突出方向上移动。
机械接合可以具有螺母和螺栓通过形成在固定支架和基板中的开口被组合的结构，或者铆钉等被组合到开口的结构，并且这将在以后进一步详细地描述。
同时，在一个详细示例中，紧密地附接到模块阵列本体的底侧的下板可以进一步包括用于冷却模块阵列本体的构造。
具体地，下板可以被设置成导热金属板，该导热金属板的内部形成有中空结构，使得液体冷却剂能够流动通过，并且可以包括在其对应于端板的一端或者相反两端处向第一空间外侧突出的冷却剂入口孔和冷却剂输出孔。
因此，在电池模块组件中，在从每一个单元模块产生的热被传递到下板的同时，在下板内部流动的冷却剂从下板接收热量并且向下板的外部排放热量，从而能够执行单元模块的热耗散。
即，因为根据本发明的电池模块组件具有支撑模块阵列本体的板能够通过自身冷却的结构，所以可以不需要另外的冷却部件，例如多条冷却剂管道、连接冷却剂管道的连接部件、防止冷却剂泄漏的水密封部件，并且因此不需要用于安装这些另外的构成元件的空间。因此，根据本发明的电池模块组件具有非常紧凑的结构。
与上述的与模块阵列本体的支撑和固定有关的第一和第二空间的特征一起地，就最大化电池模块组件的总体尺寸而言，这种紧凑的结构是相当先进的。
形成下板的金属材料是非限制性的，只要其具有高导热率即可，并且例如可以是选自铜、铝、锡、镍、不锈钢、导热聚合物中的至少一种。
下板包括在其对应于端板的一端或者相反两端处向第一空间的外侧突出的冷却剂入口孔和冷却剂输出孔，下板的中空结构可以具有从冷却剂入口孔到冷却剂出口孔连续地形成管形路径的结构。
连续形成的管形状可以具有例如U形或者S形路径通过形成在下板中的多个突起连接的结构。
这种结构能够在狭窄空间中最大化液体冷却剂的流动距离，并且因此，能够优化通过液体冷却剂实现的冷却效率。
为了实现模块阵列本体的更加有效的热传导，下板可以在紧密地附接到模块阵列本体的底侧的表面处另外地包括热界面材料(TIM)，以促进导热性。这种热界面材料是用于导热的界面材料，并且使得热阻最小化。
导热介质可以是从由导热油脂、导热环氧基粘结剂、导热硅垫、导热胶带和石墨片组成的组中选择的至少一种，但这不是限制性的。这些介质可以单独地或者两种或更多种相组合地使用。
此外，为了防止热从除了模块阵列本体以外的外部进入流动路径，可以在与模块阵列本体的底侧相反的一侧中另外地设置绝缘材料，诸如塑料泡沫、耐热陶瓷等。
在一个详细示例中，基板是形在模块壳体中的构架的板，并且可以由高强度钢材料制成，以牢固地组合下板、端板和固定支架并且防止组合结构由于冲击或者外力而变形或者损坏。例如，基板可以具有多个钢板通过焊接而组合的结构，或者由聚合物材料或金属材料制成的多张片材通过焊接而组合的结构。
基板可以包括相对于下板的刚性组合结构，以增强包括液体冷却剂的下板的机械刚度。
具体地，多个通孔形成在下板的外周部分中，并且接合凹槽与通孔对应地形成在基板中，并且在通孔和接合凹槽相互平行地布置的同时，螺栓或者螺钉可以相继地组合到通孔和接合凹槽。
端板包括接合部分，所述接合部分从端板的相反两端弯曲成与基板平行以被垂直地组合到基板。
接合部分和基板可以通过机械接合或者焊接而组合。
机械接合可以具有螺母和螺栓通过形成在接合部分和基板中的开口组合的结构，或者铆钉被组合到所述开口的结构。
在这种机械接合中，端板和固定支架可以同时组合在基板上，以简化接合结构。
这里，同时接合意味着在固定支架的组合部分与端板的接合部分重叠时，固定支架的组合部分与接合部分一起地组合到基板。
更加详细地，该组合可以具有螺钉或铆钉在开口被布置成相互连接的同时插入到开口中的结构，所述开口在接合部分、组合部分和基板中的至少两个中穿孔而成。
作为示例，组合部分可以在被布置在接合部分上的同时组合到基板。
可替代地，接合部分可以在被布置在组合部分上的同时组合到基板。
端板可以进一步包括在面对模块阵列本体的侧表面的内侧处设置导热垫片，以促进模块阵列本体的热耗散，并且端板可以在导热垫片紧密地附接到模块组件本体的侧表面的同时支撑侧表面。
导热垫片可以通过减小可以在模块阵列本体的侧表面和端板相互接触时发生的热阻而促进热耗散，并且同时可以吸收并且释放施加到模块阵列本体的外力。
导热垫片可以是导热硅树脂材料或者氨基甲酸酯，但是不限于此。导热垫片可以是混合有导热金属粉末的导热聚合物糊剂、橡胶糊剂或者硅树脂糊剂。
同时地，在端板中，可以形成一个或多个开口以促进模块阵列本体的热耗散。导热垫片可以通过开口被暴露于外侧。
根据本发明的电池模块组件可以进一步包括覆盖部件，所述覆盖部件覆盖被安装在模块壳体中的模块阵列本体的顶侧。
与端板对应的覆盖部件的相反两端可以被垂直地弯曲，以便紧密地附接到模块壳体的端板的外表面的一部分，并且覆盖部件可以在弯曲部分紧密地附接到端板的外表面的同时机械地组合到端板。
机械组合可以具有螺母和螺栓通过形成在覆盖部件和端板中的开口组合的结构，或者铆钉等被组合到所述开口的结构。
覆盖部件可以具有如下结构，即：输入和输出端子被设置在面对包围模块阵列本体的顶侧的侧面的一侧上，以便与装置或另一电池模块组件电连接，并且输入和输出端子可以向外突出。
在这方面，在覆盖部件中，电连接到向外突出的输入/输出端子的电路可以形成在面对模块阵列本体的内表面上，并且可以被电连接到单元模块的外部输入/输出端子。
形成根据本发明的电池模块组件的电池单体的类型不被特别限制，但是电池单体的具体示例是锂离子电池，锂离子电池具有高能量密度和放电电压的优点。
通常，锂二次电池由正电极、负电极、隔膜和含锂盐的非水电解质形成。
正电极例如通过在正电极集电器上涂覆正电极活性材料、传导性材料和粘合剂的混合物并且然后将所得物干燥而制备。可替代地，可以进一步将填料添加到混合物。
正极活性材料可以是层状化合物，诸如锂钴氧化物(LiCoO2)、锂镍氧化物(LiNiO2)等，或者被一种或者多种过渡金属取代的化合物；由化学式Li1+xMn2-xO4(其中x为0到0.33)表示的锂锰氧化物，诸如LiMnO3、LiMn2O3和LiMnO2；锂铜氧化物(Li2CuO2)；钒氧化物，诸如LiV3O8、LiFe3O4、V2O5、Cu2V2O7等；由化学式LiNi1-xMxO2(其中，M＝Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或者Ga，并且x＝0.01到0.3)表示的Ni位锂镍氧化物；由化学式LiMn2-xMxO2(其中M＝Co、Ni、Fe、Cr、Zn或者Ta并且x＝0.01到0.1)或者Li2Mn3MO8(其中M＝Fe、Co、Ni、Cu或者Zn)表示的锂锰复合氧化物；LiMn2O4，其中该化学式中的Li的部分被碱土金属离子取代；二硫化物化合物；Fe2(MoO4)3等，但这不是限制性的。
传导性材料通常基于包括阴极活性材料的混合物的总重量，按照重量以1％到30％的量添加。这种传导性材料不受特别限制，只要其具有导电性并且不在电池中引起化学变化即可，并且其示例包括石墨，诸如天然石墨和人造石墨；碳化合物，诸如碳黑、乙炔黑、科琴黑、槽黑、炉黑、灯黑和夏黑；传导性纤维，诸如碳纤维和金属纤维；金属粉末，诸如氟化碳、铝和镍粉；传导性晶须，诸如氧化锌和钛酸钾；传导性金属氧化物，诸如氧化钛；传导性材料，诸如聚苯醚衍生物；等能够使用。
粘合剂是有助于在活性材料和传导性材料之间的粘合和到集电器的粘合的成分，并且通过基于包含阴极活性材料的混合物的总重量以1wt％到30wt％的量添加。这种粘合剂的示例包括聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、磺化EPDM、苯乙烯丁烯橡胶、氟橡胶、各种共聚物等。
填料被选择性地用作用于抑制正电极膨胀的成分，并且不受特别限制，只要其是不在电池中引起化学变化的纤维性材料即可。填料的示例包括烯烃聚合物(诸如聚乙烯和聚丙烯)、纤维性材料(诸如玻璃纤维、碳纤维)等。
通过在负极集电器上施加并且干燥负活性材料而制造负电极，并且如果有必要，可以选择性地进一步包括上述成分。
负电极活性材料的示例包括碳，诸如非石墨化碳和石墨碳；Al、B、P、Si、周期表的1族元素、LixFe2O3(0≤X≤1)、LixWO2(0≤X≤1)、SnxMe1-xMe'yOz(Me：Mn、Fe、Pb、Ge、Me’、Al、B、P、Si、周期表的1、2和3族元素，或者卤素；0<x≤1；1≤y≤3；1≤z≤8)；金属复合氧化物；锂金属；锂合金；硅基合金；锡基合金；金属氧化物，诸如SnO、SnO2、PbO、PbO2、Pb2O3、Pb3O4、Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5、GeO、GeO2、Bi2O3、Bi2O4和Bi2O5；传导性聚合物，诸如聚乙炔；lLi-Co-Ni基材料；等。
隔膜和分离膜介于正电极和负电极之间，并且使用具有高离子渗透性和机械强度的绝缘薄膜。隔膜的孔径是大约0.01到10μm，并且厚度是大约5到300μm。作为隔膜，例如使用耐化学性和疏水性的烯烃聚合物(诸如聚丙烯)，或者由玻璃纤维、聚乙烯等制成的片材或者无纺织物。当诸如聚合物的固体电解质被用作电解质时，固体电解质还可以用作隔膜。
另外，在一个具体示例中，为了提高具有高能量密度的电池的安全性，隔膜和/或分离膜可以是有机/无机复合多孔安全性增强隔膜(SRS)。
通过作为活性层成分在聚烯烃基隔膜基质上使用无机颗粒和粘合剂聚合物来制造SRS。除了在隔膜基体自身中包含的气孔结构，隔膜还具有通过无机颗粒之间的间隙体积均匀地形成气孔的结构。
当使用有机/无机复合多孔隔膜时，与使用典型隔膜的情形相比较，在形成时由于隆起引起的电池厚度的增加能够受到抑制，并且当能够在浸渍在液体电解质中时凝胶化的聚合物被用作粘合剂聚合物成分时，其还能够被用作电解质。
另外，通过控制是隔膜中的活性层成分的无机颗粒和粘合剂聚合物的含量，有机/无机复合多孔隔膜能够呈现优良的粘结特性，从而能够易于执行电池组装过程。
无机颗粒不受特别限制，只要它们是电化学稳定的即可。即，能够在本发明中使用的无机颗粒不受特别限制，只要不在所应用的电池的操作电压范围(例如，基于Li/Li+，0到5V)中发生氧化和/或还原反应即可。特别地，当使用具有离子输送能力的无机颗粒时，电化学装置中的离子传导性能够增加以由此改进性能，并且因此，离子传导性优选地尽可能高。当无机颗粒具有高密度时，难以在涂覆时分散无机颗粒，并且在电池生产中重量也被增加，从而优选的是密度尽可能小。在无机物质具有高介电常数的情形中，液体电解质中的电解质盐，例如锂盐，的离解度能够增加，从而电解液的离子传导性能够提高。
含锂盐的非水电解液由极性有机电解液和锂盐形成。作为电解液，使用非水液体电解质、有机固体电解质、无机固体电解质等。作为非水液体电解液的示例，例如，能够使用非质子有机溶剂，诸如N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、1，2-二甲氧基乙烷、四羟基呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲亚砜、1，3-二氧戊环、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二氧戊环、乙腈、硝基甲烷、甲酸甲基、乙酸甲酯、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、二氧戊环衍生物、环丁砜、甲基环丁砜、1，3-二甲基-2-咪唑烷酮、碳酸亚丙酯衍生物、四氢呋喃衍生物、醚、丙酸甲酯、丙酸乙酯等。
作为有机固体电解质的示例，例如，可以使用包括聚乙烯衍生物、聚环氧乙烷衍生物、聚环氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、聚搅拌赖氨酸、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯、包含离子解离基团的聚合物等的聚合物。
作为无机固体电解质，例如，可以使用Li的氮化物诸如Li3N、LiI、Li5NI2、Li3N-LiI-LiOH、LiSiO4、LiSiO4-LiI-LiOH、Li2SiS3、Li4SiO4、Li4SiO4-LiI-LiOH、Li3PO4-Li2S-SiS2等、卤化物、硫酸盐等。
锂盐是能够在非水电解质中溶解的物质，并且例如可以使用LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、(CF3SO2)2NLi、氯化锂硼、低级脂肪族碳酸锂、4-苯基硼酸锂、酰亚胺等。
另外，为了改进充电放电特性和阻燃性，非水液体电解质包括例如吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环醚、乙二胺、正甘醇二甲醚、六磷酸三酰胺、苯衍生物、硫磺、醌亚胺染料、N-取代恶唑烷酮、N，N-取代咪唑烷、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、2-甲氧基乙醇、三氯化铝等可以添加。在某些情形中，可以进一步添加含卤素溶剂(诸如四氯化碳或三氟化乙烯)以赋予易燃性，或者可以进一步添加二氧化碳气体以改进高温存储特性。
本发明还提供一种包括所述电池模块组件中的至少一个电池模块组件的电池组。
该电池组可以包括：电池组壳体，所述电池组壳体带有安装部分，该安装部分具有向内凹形形状，使得电池模块组件被安装在其中；和冷却系统，所述冷却系统通过向电池模块组件的下板供应液体冷却剂而冷却电池模块组件。
本发明还提供一种包括该电池组的装置，并且该装置可以是从由电动车辆、混合电动车辆和插电式混合电动车辆组成的组中选择的一个。
上述装置在本技术领域中是众所周知的，并且因此将在这里省略其详细说明。
附图说明
图1是根据本发明的一个示例性实施例的电池模块组件的分解透视图。
图2是图1的电池模块组件的概略视图。
图3是根据本发明的示例性实施例的组合型模块壳体的概略视图。
图4是根据本发明的示例性实施例的单元模块的概略视图。
图5和图6是下板的概略视图。
图7是根据本发明的示例性实施例的电池组的概略视图。
图8是根据本发明的另一个示例性实施例的固定支架和端板的组合结构的概略视图。
具体实施方式
在下文中，参考附图描述本发明的示例性实施例，并且提供该实施例以方便理解本发明，但是本发明的范围不限于此。
图1是根据本发明的示例性实施例的电池模块组件的分解透视图，并且图2是图1的电池模块组件的概略视图。在图3中，示意了根据本发明的示例性实施例的组合型的模块壳体。
参考附图，电池模块组件100包括模块阵列本体110，其中三个单元模块110a、110b和110c在单元模块110a、110b和110c中的每一个的侧表面相互紧密接触的同时被排列，并且包括垂直于单元模块110a、110b和110c的对准方向突出的突起112、在支撑模块阵列本体110的同时将模块阵列本体110固定的模块壳体200、和覆盖部件130，覆盖部件130包围安装在模块壳体200中的模块阵列本体110的顶表面。
模块壳体200具有多个板部件210、220、230a和230b被组合的结构，并且包括一对端板230a和230b、下板220和基板210，并且进一步包括一对固定支架250a和250b。在本示例性实施例中，包括板部件210、220、230a和230b的结构被称为组合型模块壳体200。
通过将端板230a和230b、下板220和固定支架250a和250b组合到形成模块壳体200的构架的基板210来形成模块壳体200的这种组合结构。
具体地，多个通孔229(参考图5)绕下板220的外周形成，接合凹槽212与通孔229对应地形成在基板210中，并且螺钉分别组合到通孔229和接合凹槽212，使得下板220和基板210相互组合。
端板230a和230b包括在端板230a和230b中的每一个的相反两端处弯曲成与基板210平行的接合部分234，使得端板230a和230b能够垂直地组合到基板210，并且接合部分234在基板210的相反两端处彼此相邻的同时通过螺母和螺栓被组合到基板210。
如所描述，通过将板部件210、220、230a和230b组合而形成的空间被定义为安装并且支撑单元模块的第一空间301，并且具体地，第一空间301是能够安装并且支撑具有大致六面体结构的模块阵列本体110的最小空间。第一空间301意味着由以分别与模块阵列本体110的侧表面和底表面对应的形状形成的基板210、下板220以及端板230a和230b设定的空间。
模块壳体200进一步包括固定支架250a和250b，并且固定支架250a和250b分别组合到基板210的前端和后端，使得在第一空间301中形成第二空间302，第二空间302是由固定支架250a和250b和基板210设定的另一个空间。
特别地，第二空间302相对地小于第一空间301，并且在根据本发明的示例性实施例的电池模块组件100中，作为模块组件本体110的一部分的突起112被插入到第二空间302中，使得在模块阵列本体110被安装在第一空间301中的同时模块阵列本体110被完全地固定。
另外，在根据本发明的示例性实施例的电池模块组件100中，覆盖部件130进一步包围模块阵列本体110，使得模块阵列本体110能够被更加牢固地固定在第一空间310中。
具体地，覆盖部件130是包围安装在模块壳体200中的模块阵列本体110的顶侧的部件，并且形成有如下结构，即：覆盖部件130的与端板230a和230b对应的相反两端被垂直地弯曲以便紧密地附接到模块壳体200的端板230a和230b的外表面的一部分。
如所描述，弯曲部分在紧密地附接到端板230a和230b的外表面的同时通过螺母和螺栓与端板230a和230b接合，使得覆盖部件130与模块壳体200成为一体。多个输入和输出端子形成在覆盖部件130的外侧中。
图4概略地示意根据本发明的示例性实施例的单元模块，并且将参考图1到图3进一步详细描述电池模块组件的结构。
参考附图，单元模块110a被形成为包括前侧1、后侧2、底侧4、顶侧3和一对侧表面5的大致六面体结构。图4的六面体结构与图1到图3的单元模块110b和110b的结构相同。
在前侧1中，形成有外部输入和输出端子以用于单元模块110a的电连接，并且另外地设置有从前侧1突出的突起112a。在后侧2中也设置有具有相同结构的突起112a，后侧2是前侧1的相反侧。底侧4被紧密地附接到下板220，并且顶侧3被紧密地附接到覆盖部件130，顶侧3是底侧4的相反侧。所述一对侧表面5被紧密地附接到端板的侧表面或者另一个电池模块。
突起112a相对于单元模块110a的侧表面5从单元模块110a的顶侧1和后侧向外突出，并且突出形状垂直于底侧4。
单元模块110a包括单元单体(未示出)，所述单元单体每一个由两个或更多个电池单体(未示出)形成，所述单元单体在串联或并联连接的同时嵌入在单体盒116中，并且单元单体在其中层压的单体盒116被组合到多个外壳部件111a和111b，使得单元单体的层压结构被固定。
这里，向外突出的一对接合孔114a和114b被设置在单体盒116的相反两端处，并且在层压单元单体时，盒116的接合孔114a和114b相互平行地布置(参考图4中的附图标记4)，从而形成单元模块的突起112a。
即，单元模块的突起112a是从单元单体的接合孔114a和114b得到的结构，并且在单元单体的层压结构中相互平行地布置的接合孔114a和114b紧密地相互附接的同时形成单个突起112a。
类似地，单元模块110a、110b和110c被排列成单个模块阵列本体110，并且单元模块110a、110b和110c中的每一个的突起112a相互平行地布置，使得一对突起112分别形成在模块阵列本体110的前部和后部处。
如所描述，在模块阵列本体110的突起112插入在第二空间302中的同时，能够将整个模块阵列本体110固定到模块壳体200。
即，在根据本示例性实施例的电池模块组件100中，在阵列本体110安装在第一空间301中的同时，单元模块110a、110b和110c的阵列本体110被形成在第一空间301中的第二空间302固定，并且因此能够节省用于固定模块阵列本体110的空间。
回过来参考图1到图3，在紧密地附接到设置在前侧1和后侧2处的突起112的同时，设定第二空间302的固定支架250a和250b在沿基板210的方向挤压突起112的同时被机械地组合到基板210，并且在模块阵列本体110的突起112通过固定支架250a和250b的压力紧密地附接到基板210的同时，固定支架250a和250b能够被牢固地固定在第二空间302中。
固定支架250a和250b包括向下挤压部分252、弯曲部分254和组合部分256。向下挤压部分252在被紧密地附接到突起112的上部的同时向下挤压突起112并且因此被组合到基板210，弯曲部分254从向下挤压部分252的端部垂直地延伸，并且组合部分256从弯曲部分254垂直地延伸以便与基板210平行。
在与基板210相邻地布置的同时，组合部分256利用如下结构进行组合，即：螺母和螺栓通过形成在固定支架250a和250b和基板210中的开口而组合。
这里，固定支架250a和250b的组合部分256与端板230a和230b的接合部分234重叠，但是在形成在接合部分234中的开口中的一个开口、形成在组合部分256中的开口和形成在基板210中的开口中的一个开口定位成相互连接的同时，螺栓被相继地插入到所述开口中并且然后与螺母组合，使得固定支架250a和250b能够被组合到基板210。
这是图1所示的结构，并且在该结构中，在端板230a和230b的接合部分234中形成两个开口，并且该两个开口中的一个开口仅被螺钉组合到基板210并且另一个开口通过螺钉与固定支架250a和250b一起组合到基板210。
因此，端板230a和230b被双重组合，使得它们能够被牢固地固定到基板201。
可替代地，如在图8中所示，端板1030可以在端板1030的接合部分1032被布置在固定支架1050的组合部分1052上的同时被组合到基板1010。
具体地，端板1030的接合部分1032与固定支架1050的组合部分1052重叠，但是，在形成在接合部分1032上的开口中的一个开口、形成在组合部分1052中的开口和形成在基板1010中的开口中的一个开口定位成相互连接的同时，螺栓被相继地插入到所述开口中并且然后与螺母组合，使得固定支架1050能够被组合在端板1030和基板1010之间。形成在端板1030的接合部分1032中的其它开口仅被组合到基板1010。
这种结构具有固定支架1050能够牢固地固定单元模块的优点。
同时，被固定支架250a和250b挤压的单元模块110a的突起112a的一侧具有倾斜结构(图4的倾斜部112b)，并且倾斜部112b沿着突起112a的突出方向形成。
对应于突起112a，固定支架250a和250b的内表面(即，向下挤压部分252的内表面)的一部分被弯曲以对应于倾斜部112b。
通过在倾斜部112b与固定支架250a和250b形成接触的同时进一步在与突起112a的突出方向相反的方向上挤压突起112a，这种结构防止单元模块110a沿着突起112a的突出方向移动。其它单元模块110b和110c也具有相同的结构。
同时，在本示例性实施例中，模块壳体200具有能够加热和冷却模块阵列本体110的结构，并且将与图1到图3一起参考图5和图6详细描述这个结构。
参考附图，下板220由导热金属板形成，该导热金属板的内部具有中空结构，使得液体冷却剂能够流动通过，并且具体地，下板220包括第一板220a和第二板220b，并且第一板220a和第二板220b相互组合，由此在其间形成以下结构。
在第一板220a中，形成有从一侧在与该一侧相反的方向上呈凹形的凹形部分224，并且冷却剂入口通道223a和冷却剂出口通道223b形成在相反的外部侧处。冷却剂入口通道223a和冷却剂出口通道223b与凹形部分224连接。冷却剂入口和出口通道223a和223b与端板230a和230b相邻地布置在第一空间301的外侧处。
第二板220b覆盖第一板220a的凹形部分224以将凹形部分224从外部隔离，并且具体地，第二板220b具有如下结构，即：在平面上，除了形成在第一板220a的外周部分22处的多个通孔229，该结构具有与凹形部分224的尺寸和形状对应的尺寸和形状。
另外，在第二板220b的外周边中，与第一板220a的通道223a和223b对应的部分向外侧突出，并且通过穿孔而在突出部分中形成开口228a和228b，使得冷却剂入口孔225a和冷却剂出口孔225b与开口228a和228b组合以与冷却剂管道连接。冷却剂入口孔225a和冷却剂出口孔225b在第一空间301的外部方向上与模块壳体200中的端板230a和230b相邻地布置。
在第一板220a的凹形部分224中设置有在布置第二板220b的方向上突出的多个突起227，以将从冷却剂入口孔225a到冷却剂出口孔225b的液体冷却剂的流动划分并且同时最大化流动距离。
因此，当第一板220a和第二板220b被组合时，突起227被紧密地附接到第二板220b的一侧，使得形成中空流动路径，液体冷却剂流动通过所述中空流动路径，并且因此液体冷却剂在受到突起227引导的同时沿着该路径流动。
特别地，在本示例性实施例中，在第一板220a中形成的突起227分别具有不同的形状，并且相应地，液体冷却剂被突起227不规则地划分，由此引起涡流的产生，使得液体冷却剂由于该涡流而更加快速地分散，从而提高下板220的冷却效率。
同时，端板包括用于模块阵列本体的热耗散的结构，并且这将参考图1到图3详细描述。
在端板230a和230b中的每一个中，导热垫片232被添加到面对模块阵列本体110的侧表面的内侧，以促进模块阵列本体110的热耗散，并且端板230a和230b在导热垫片232被紧密地附接到模块阵列本体110的侧表面的同时支撑模块阵列本体110的侧表面。
导热垫片232通过减小可能在模块阵列本体110的侧表面与端板230a和230b相互接触时发生的热阻而促进热耗散，并且同时吸收和释放施加到模块阵列本体110的外力。
此外，开口236和热耗散管道238形成在端板230a和230b中。
这种结构能够进一步促进通过开口236暴露的导热垫片232的热耗散，并且经由热耗散管道238，高温空气可以被排放或者低温空气被吸入，使得通过导热垫片232的热耗散能够被优化。
图7是根据本发明的示例性实施例的电池组的概略视图。
参考图7，电池组400包括一对电池模块组件250a和250b、电池组壳体410以及冷却系统(未示出)，冷却系统通过向电池模块组件250a和250b的下板供应液体冷却剂或者从电池模块组件250a和250b的下板接收液体冷却剂而冷却电池模块组件250a和250b。
这里，电池组壳体410可以包括向内呈凹形以在其中安装电池模块组件250a和250b的安装部分412a和412b，并且电池模块组件250a和250b能够在被安装在安装部分412a和412b中的同时被机械接合部件固定。
形成在电池组壳体410的外周边414处的接合装置被接合到车辆的下侧，使得根据本示例性实施例的电池组400能够被用作车辆的电源。
工业适用性
如上所述，根据本发明的电池模块组件具有模块阵列本体在第一空间中被支撑和固定的结构，并且因此，与例如模块阵列本体的支撑空间和用于组合组合部件(诸如延长螺栓或者组合杆)的固定空间被分离的结构相比较，能够显著地节省空间，并且基于这种特征，电池模块组件可以具有相当紧凑的结构并且同时能够高度地利用该组件被安装于此的对象的空间。

Claims (27)

1.一种电池模块组件，包括：
模块阵列本体，所述模块阵列本体包括两个或更多个单元模块，每一个所述单元模块包括多个电池单体，所述单元模块在所述单元模块的侧面紧密地相互附接的同时被排列；和
组合型模块壳体，所述模块壳体包括通过组合多个板部件而设定的第一空间和在固定支架被另外地组合到所述多个板部件中的一个板部件的同时在所述第一空间中设定的第二空间，
其中，模块阵列本体被安装在所述模块壳体的所述第一空间中，使得所述单元模块被所述板部件支撑，并且所述模块阵列本体的一部分在插入到所述第二空间中的同时被固定到所述模块壳体。
2.根据权利要求1所述的电池模块组件，其中，所述多个板部件包括：
一对端板，所述一对端板在紧密地附接到所述模块阵列本体的相反两侧的同时支撑所述模块阵列本体；
下板，所述下板在紧密地附接到所述模块阵列本体的底侧的同时支撑所述模块阵列本体；和
基板，所述基板被布置在所述下板的底侧中，并且通过被机械地组合到所述端板和所述下板而形成所述第一空间，并且
所述单元模块分别包括被形成为插入到所述第二空间中的突起，并且
所述固定支架通过在一体地包围在所述第一空间中排列的所述单元模块的所述突起的同时被组合到所述基板而固定在所述第二空间中的所述模块阵列本体的对准状态。
3.根据权利要求2所述的电池模块组件，其中，所述单元模块中的每一个单元模块包括：
前侧和面对所述前侧的后侧，所述前侧形成有外部输入和输出端子并且形成有所述突起，并且所述后侧形成有所述突起；
被紧密地附接到所述下板的底侧和面对所述底侧的顶侧；和
一对侧表面，所述一对侧表面在与所述端板相同的方向上形成。
4.根据权利要求3所述的电池模块组件，其中，所述突起在垂直于所述底侧的同时从所述前侧和所述后侧相对于所述单元模块的所述侧表面向外突出，并且所述固定支架被成对地设置以分别从所述单元模块的前方向和后方向组合到所述基板。
5.根据权利要求4所述的电池模块组件，其中，在被紧密地附接到所述前侧和所述后侧处的所述突起的同时，所述一对固定支架在沿所述基板的方向挤压所述突起的同时被机械地组合到所述基板。
6.根据权利要求4所述的电池模块组件，其中，所述固定支架包括：
向下挤压部分，所述向下挤压部分在被紧密地附接到所述突起的上部并且被组合到所述基板的同时向下挤压所述突起；
弯曲部分，所述弯曲部分从所述向下挤压部分的端部垂直地延伸，并且在被紧密地附接到所述突起的侧部的同时包围所述突起；和
组合部分，所述组合部分从所述弯曲部分垂直地延伸以便与所述基板平行，并且
所述组合部分在与所述基板相邻的同时通过机械接合或者焊接而被组合到所述基板。
7.根据权利要求4所述的电池模块组件，其中，被所述固定支架挤压的所述突起的一侧具有倾斜结构，
所述向下挤压部分的内侧的一部分被弯曲以对应于所述突起的倾斜部，并且
当所述固定支架固定所述突起时，所述向下挤压部分的所述弯曲部分在相对于所述基板的组合方向上挤压所述突起的同时另外地在相对于所述倾斜部的竖直方向上挤压所述突起。
8.根据权利要求3所述的电池模块组件，其中，所述单元模块中的每一个单元模块包括单元单体，所述单元单体在两个或更多个单元单体被串联或并联连接的同时被安装在单体盒中，所述单体盒在所述单元单体被层压的同时与多个外壳部件组合，使得所述单元单体的层压结构被固定，并且
一对接合孔分别形成为从所述单体盒的相反两端突出，并且因此，当所述单元单体被层压时，所述盒的所述接合孔平行地布置，从而形成所述单元模块的所述突起。
9.根据权利要求2所述的电池模块组件，其中，多个通孔形成在所述下部的外周部分处，并且接合凹槽与所述通孔对应地形成在所述基板中，并且
在所述通孔和所述接合凹槽相互平行地布置的同时，螺栓或螺钉被相继地组合到所述通孔和所述接合凹槽。
10.根据权利要求2所述的电池模块组件，其中，所述端板包括接合部分，所述接合部分从所述端板的相反两端弯曲成与所述基板平行以被垂直地组合到所述基板，并且
所述接合部分和所述基板通过机械接合或焊接而组合。
11.根据权利要求2所述的电池模块组件，其中，所述下板是导热金属板，所述导热金属板的内部形成有中空结构，使得液体冷却剂能够流动通过。
12.根据权利要求11所述的电池模块组件，其中，所述下板在紧密地附接到所述模块阵列本体的所述底侧的表面处另外地包括热界面材料，以促进导热性。
13.根据权利要求12所述的电池模块组件，其中，所述导热介质是从由导热油脂、导热环氧基粘结剂、导热硅垫、导热胶带和石墨片组成的组中选择的至少一种。
14.根据权利要求11所述的电池模块组件，其中，所述下板包括在所述下板的与所述端板对应的一端或相反两端处向所述第一空间的外侧突出的冷却剂入口孔和冷却剂输出孔。
15.根据权利要求11所述的电池模块组件，其中，在所述电池模块组件中，在从每一个单元模块产生的热被传递到所述下板的同时，在所述下板内部流动的冷却剂从所述下板接收热并且向所述下板的外部排放热，从而执行所述单元模块的热耗散。
16.根据权利要求2所述的电池模块组件，其中，所述端板进一步包括设置在面对所述模块阵列本体的所述侧表面的内侧处的导热垫片，以促进所述模块阵列本体的热耗散，并且所述端板在所述导热垫片紧密地附接到所述模块组件本体的所述侧表面的同时支撑所述侧表面。
17.根据权利要求2所述的电池模块组件，其中，在所述端板中，形成用以促进所述模块阵列本体的热耗散的至少一个开口。
18.根据权利要求2所述的电池模块组件，其中，所述电池模块组件进一步包括覆盖部件，所述覆盖部件包围安装在所述模块壳体中的所述模块电池本体的顶侧。
19.根据权利要求18所述的电池模块组件，其中，与所述端板对应的所述覆盖部件的相反两端被垂直地弯曲，以便紧密地附接到所述模块壳体的所述端板的外表面的一部分。
20.根据权利要求19所述的电池模块组件，其中，所述覆盖部件在所述弯曲部分紧密地附接到所述端板的外表面的同时被机械地组合到所述端板。
21.根据权利要求19所述的电池模块组件，其中，输入端子和输出端子被设置在面对包围所述模块阵列本体的所述顶侧的侧面的一侧上，以便与一装置或另一电池模块组件电连接。
22.根据权利要求6和10中的任一项所述的电池模块组件，其中，所述固定支架的所述组合部分在与所述端板的所述接合部分重叠的同时与所述接合部分一起组合到所述基板。
23.根据权利要求22所述的电池模块组件，其中，所述组合部分在布置在所述接合部分上的同时被组合到所述基板。
24.根据权利要求22所述的电池模块组件，其中，所述接合部分在布置在所述组合部分上的同时被组合到所述基板。
25.根据权利要求22所述的电池模块组件，其中，所述组合具有如下结构，即：螺钉或铆钉在开口被布置成相互连接的同时插入到所述开口中，所述开口在所述接合部分、所述组合部分和所述基板的至少两个中穿孔而成。
26.一种电池组，所述电池组包括根据权利要求1所述的电池模块组件中的至少一个，所述电池组包括：
电池组壳体，其中，安装部分具有向内凹形形状，使得所述电池模块组件得以安装；和
冷却系统，所述冷却系统通过向所述电池模块组件的下板供应液体冷却剂而冷却所述电池模块组件。
27.一种包括根据权利要求26所述的电池组的装置。
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