CN110165101A - 用于将可充电电池单元组装成电池模块的装置和电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于将可充电电池单元组装成电池模块的装置和电池模块。一种用于将可充电电池单元（10）组装成用于升降运送车的电池模块（200）的装置（100），所述电池单元（10）包括：基板（110），其构造成支撑至少第一和第二电池单元（10.1、10.2）的相应底表面（19），并且包括接合装置（113），其构造成将至少第一和第二电池单元（10.1、10.2）的位置固定到基板（110）上；以及盖板（130），其构造成布置在至少第一和第二电池单元（10.1、10.2）的相应顶部（12）上，并且包括电气接触装置（135），其构造成串联地电气连接至少第一和第二电池单元（10.1、10.2）；以及至少第一和第二连接装置（160），其用于将基板（110）和盖板（130）互锁。

Description

用于将可充电电池单元组装成电池模块的装置和电池模块
技术领域
本公开涉及一种用于将可充电电池单元组装成电池模块的装置。本公开还涉及一种电池模块，其包括至少两个电池单元和用于将所述可充电电池单元组装成电池模块的装置。
背景技术
可充电锂离子电池由于其相对短的充电时间而正成为推进升降运送车的越来越常用的电源。可充电锂离子电池通常以小的单独的圆柱体的形式提供，这些小的单独的圆柱体叠置在容器中并形成电池单元。每个电池单元的最大电压是有限的，并且因此，需要将若干个电池单元电气连接至彼此，以便实现适合于升降运送车的工作电压。通常，升降运送车在24V或48V的工作电压下运行。
已经进行了将电池单元聚集成更大的模块的尝试。例如，US20170170438示出了一种呈箱形式的电池模块，其中放置有若干个单独的电池单元。每个电池单元都具有带开口的竖直凸缘，该竖直凸缘使得可以将该电池单元栓接到箱中的隔壁。设置单独的且未进一步公开的电气连接装置来将电池单元电气互连。US20170170438中所公开的装置具有缺点。例如，将电池单元聚集在箱中并且随后将电池单元栓接到箱的隔壁，以及然后将电池单元电气互连的过程是麻烦且工作密集的。而且，由于电池单元被聚集在箱中，所以电池模块的最大电压以及几何设计受限于具体应用。
因此，本公开的目的在于提供一种用于将可充电电池单元组装成电池模块的改进的装置，该装置解决或至少减轻上面所论述的问题中的至少一个。详细来说，本公开的目的在于提供一种用于将可充电电池单元组装成电池模块的装置，该装置允许以很少的工序容易地组装电池单元。本公开的另一个目的在于提供一种用于将可充电电池单元组装成电池模块的装置，该装置允许电池模块的灵活设计。
本公开的一个目的还在于提供一种可以以很少的工序组装的简单且坚固的电池模块。
发明内容
根据本公开，这些目的中的至少一个通过一种用于将可充电电池单元10组装成用于升降运送车的电池模块200的装置100来实现，所述电池单元10相应地具有壳体11，所述壳体11具有底部18和相对的顶部12，所述顶部12具有正电池端子14和负电池端子15，所述装置100包括：
- 基板110，其构造成支撑至少第一和第二电池单元10.1、10.2的相应底表面19，并且包括接合装置113，接合装置113构造成将至少第一和第二电池单元10.1、10.2的位置固定到基板110上，其特征在于，
- 盖板130，其构造成布置在至少第一和第二电池单元10.1、10.2的相应顶部12上，并且包括电气接触装置135，电气接触装置135构造成串联地电气连接至少第一和第二电池单元10.1、10.2；以及
- 至少第一和第二连接装置160，其用于将基板110和盖板130互锁。
根据本公开的用于组装可充电电池单元10的装置提供了用于将多个预先制造的可充电电池单元组装成电池模块的简单解决方案。所要求保护的装置非常适合于电池模块的手工组装，原因是它仅需要最少的工作步骤来组装电池单元。在实践中，组装电池模块的人员仅需要将电池单元放置到基板上，将盖板应用在相应的电池单元的顶部上，并且随后，利用连接装置将基板和盖板互锁。当盖板被应用于电池单元的顶部上时，就实现了电池单元的电气串联连接。
优选地，基板110，并且可能还有盖板130，是矩形的并且具有宽度（W）和长度（L），由此，基板（100）的宽度（W）基本上等于或小于每个电池单元10的宽度（w）。这是设计所要求保护的装置的有利方式，以便提供包括单排电池单元的标准电池模块。然后，若干个电池模块可以被放在一起形成更大的集合体，以适应不同运送车类型的功率需求。
优选地，接合装置113包括突起，该突起从基板110延伸，并且构造成接收在设置在每个电池单元10的底表面19中的对应的凹部20中。这提供了将电池单元固定到基板的上表面上以防止基板和电池单元之间的平行移动的一种简单但有效的方式。组装模块的人员可以容易地将电池单元安装在基板上，使得基板的突起接收在电池单元的底表面中的凹部中。
优选地，突起113沿基板110的长度（L）布置成平行的第一和第二排。由此，有利的是，每个电池单元10的底表面19都包括至少第一和第二凹部20，并且基板110上的突起113的数量对应于电池单元10的凹部20的总数量。这使得人员容易将电池单元放置在基板上的正确位置，并且同时通过在每个底表面中设置两个凹部，来防止电池单元在基板上旋转。
优选地，用于组装电池单元的装置包括第一和第二紧固装置150、150，其用于将盖板110附接到每个电池单元10的相应顶部12。由此，用于组装电池单元的装置将完全锁定到所有的电池单元。作为其结果，在所有方向上完全消除了单独的电池单元和用于组装电池单元的装置的部件之间的任何移动。
有利地，盖板130包括用于接收第一电池单元10.1的端子14、15的第一开口133和用于接收第二电池单元10.2的端子14、15的第二开口134，其中，电气接触装置135包括导电片材136，导电片材136围绕相应的第一和第二开口133、134布置，并且在第一和第二开口133、134之间延伸。由此，第一和第二紧固装置150、150可以构造成将盖板130的第一和第二开口133、134的导电片材136夹持到第一和第二电池单元10.1、10.2的相应端子14、15。这提供了将盖板锁定到电池单元的顶部并同时实现电池单元的电气串联连接的有效方式。
此外，每个电池单元10的端子14、15都包括螺纹孔16和接触表面17，并且紧固装置150包括头部151和对应的螺纹部分152，螺纹部分152构造成接收在电池单元10的端子14、15的螺纹孔16中，使得紧固装置150的头部151被夹持在开口133、134的导电片材136的一侧上，并且端子14、15的接触表面17被夹持在开口133、134的导电片材136的另一侧上。其结果是盖板非常牢固地附接到电池单元的相应顶部以及电池单元的可靠的电气串联连接。
在用于组装电池单元的装置中，第一和第二连接元件160、160优选地包括细长的中央部分161以及第一端部凸缘162和第二端部凸缘163，并且基板110和盖板130相应地包括相对的第一和第二侧边缘114；由此，基板110和盖板130可以相应地包括彼此相对地布置的至少第一座115、115和第二座139、139，并且在基板110和盖板130的相对的侧边缘114中的相应的侧边缘中具有相应的开口116、140。优选地，连接装置160的相应的第一端部凸缘162构造成穿过座115的开口116可附接地接收在基板110的座115中，并且连接装置160的相应的第二端部凸缘163构造成穿过座139的开口14可附接地接收在盖板130的座139中。其优点在于，端部凸缘易于插入到座中，并且在使用中，通过座保护端部凸缘。
用于组装电池单元的装置100还可以包括结合装置170，其用于将用于组装电池单元的装置100结合到另一个相同的用于组装可充电电池单元100的装置100。这允许为需要大量电力供应的升降运送车容易地构建更大的电池集合体。
本公开还涉及一种用于升降运送车的电池模块200，其包括：至少第一和第二可充电电池单元10.1、10.2，其具有壳体11，壳体11具有底部18和相对的顶部12，顶部12具有正电池端子14和负电池端子15，以及用于将至少第一和第二可充电电池单元10.1、10.2组装成电池模块200的装置100，所述装置（100）包括：
- 基板（110），其支撑所述至少第一和第二电池单元（10.1、10.2）的相应底表面（19），并且包括接合装置（113），接合装置（113）布置成将所述至少第一和第二电池单元（10.1、10.2）的位置固定到基板（110）上；以及
- 盖板（130），其布置在至少第一和第二电池单元（10.1、10.2）的相应顶部（12）上，并且包括电气接触装置（135），电气接触装置（135）布置成使得至少第一和第二电池单元（10.1、10.2）被串联地电气连接；以及
- 至少第一和第二连接装置（160），其布置成将基板（110）和盖板（130）互锁。
附图说明
图1：根据本公开的用于组装电池单元的装置和电池模块的示意图。
图2：根据本公开的用于组装电池单元的装置的连接装置的示意图。
图3：根据本公开的用于组装电池单元的装置的结合装置的示意图。
图4、图5：可充电电池单元的示意图。
图6、图7：本公开的用于组装电池单元的装置的基板的示意图。
图8：本公开的用于组装电池单元的装置的基板和电池单元的示意图。
图9：本公开的用于组装电池单元的装置的盖板的示意图。
图10：本公开的用于组装电池单元的装置的盖板的一部分的示意图。
图11、图12：根据本公开的电池模块的集合体的示意图。
具体实施方式
现在将在下文中更全面地描述根据本公开的用于将可充电电池单元组装成用于升降运送车的电池模块的装置。然而，根据本公开的用于将可充电电池单元组装成用于升降运送车的电池模块的装置可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例。相反，该实施例是作为示例提供的，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本公开的范围完全地传达给本领域技术人员。在适当的情况下，用于将可充电电池单元组装成用于升降运送车的电池模块的装置可以被称为“装置”。此外，尽管本文可采用特定术语，但它们仅以一般性和描述性的意义使用，而非用于限制的目的。此外，如本文所用，术语“(多个主体)包括/（单个主体）包括”或“(多个主体)包含/（单个主体）包含”不排除其他元素的存在。最后，权利要求中的附图标记仅作为阐明性示例提供，并且不应被解释为以任何方式限制权利要求的范围。
图1示出了电池模块200的示例性实施例，其包括根据本公开的用于将可充电电池单元组装成用于升降运送车的电池模块的装置100。在所公开的实施例中，电池模块200包括七个电池单元10。然而，电池模块200可包括至少两个电池单元10或任何合适数量的多于两个的电池单元。为了不使附图模糊不清，仅用附图标记10.1、10.2来表示第一个和最后一个电池单元。装置100包括：用于支撑电池单元10的基板110；以及构造成布置在电池单元10的顶部上的盖板130；以及布置成将盖板130和基板110互锁的连接装置160。“互锁”是指每个连接装置160的一端被附接到基板110，并且连接装置160的另一端被附接到盖板130。在所公开的实施例中，在装置100的每个长边上设置两个连接装置160。然而，装置可包括至少两个连接装置160，或者更多。装置100还可包括诸如螺纹螺栓的紧固装置150，其用于将盖板130附接到电池单元的顶部。装置100还可包括一个或多个结合装置170，其用于将电池模块200结合到另一个相同的电池模块（未示出）。
在下文中将参照图2-6来描述电池模块200和装置100的各种部件。
图2示出了连接装置160，其包括细长的中央部分161以及相应地从该中央部分161垂直延伸的第一端部凸缘162和第二端部凸缘163。第一端部凸缘162和第二端部凸缘163可包括用于接收螺钉或突起的相应的开口164，以便将第一端部凸缘162和第二端部凸缘163附接到基板110和盖板130。连接装置160是窄且细长的。因此，连接装置160的宽度小于电池单元10的底表面19的宽度或长度。连接装置160的长度大于电池单元的高度，并且被选择成使得第一端部凸缘162可以附接到基板110并且第二端部163可以附接到盖板130。连接装置160是刚性的，并且可以由例如钢带的金属或者硬质塑料材料制成。
图3示出了结合装置170，其包括在桥接部分174的相对侧上对称布置的第一和第二锁定体171。每个锁定体171通过延伸部分175连接到该桥接部分，并且包括杆172，该杆172从锁定体171垂直延伸并且在该杆172的端部处包括肩部173。
图4示出了电池单元10，其被构造成与至少一个另外的相同电池单元一起通过根据本公开的装置组装成用于升降运送车的电池模块。电池单元10包括矩形横截面的细长壳体11，该壳体11具有封闭的顶部12以及具有长度l和宽度w的封闭的底部18。顶部12包括平坦的顶表面13以及正电池端子14（阳极）和负电池端子15（阴极）。电池端子间隔开并沿顶表面的中心彼此相邻地定向。电池端子14、15从顶表面13轴向突出，并且包括中心螺纹孔16以及与螺纹孔16同心布置的环形接触表面17。壳体11包围可充电锂离子电池（未示出），其电气连接到电池单元10的端子14、15。
图5示出了图2的电池单元10的底部18。底部18包括平坦的底表面19，其设置有呈凹部20的形式的接合装置。在图5中所示的实施例中，设置有四个凹部20，它们彼此间隔开，并且与矩形底表面19的角部相邻地定向。然而，凹部20的数量可以少于四个，例如，可以在电池单元10的底表面中设置至少两个凹部20。
图6示出了装置100的基板110。基板110可以是细长和矩形的。基板110的宽度W基本上等于电池单元10的底表面19的宽度w（参见图4）。基板110的长度L基本上等于包含在电池模块中的电池单元10的底表面的组合长度l。因此，基板110的长度L可以基本上等于至少两个电池单元10的底表面19的组合长度l。
基板110具有上表面111，其被构造成支撑至少两个电池单元10的底表面19。也就是说，至少两个电池单元10可以被放置到基板110的上表面111上。基板110的上表面111包括接合装置113，该接合装置113被构造成将至少两个电池单元10的位置固定到基板110上。如图4中所示，基板110的接合装置113可以是从基板110的上表面111轴向延伸的突起。突起113被构造成接收在电池单元10的底表面19中的对应凹部20中。也就是说，基板110的上表面上的接合装置113被构造成与至少两个电池单元10的底表面19中的凹部形式的对应的接合装置接合。“固定”是指防止电池单元10与基板110的上表面111平行移动，即在基板110的上表面111上滑动。突起113分布在基板110的上表面111上，使得电池单元10可以在基板上成排地彼此相邻地放置。在图4中，突起113沿基板的长度L布置成平行的两排。
基板110还包括周向边缘114。
基板110还包括至少第一和第二连接装置座115，用于接收连接装置160的相应的第一端部凸缘162。转到图7，每个座115都包括基板110的下表面112的一部分，连接装置160的第一端部凸缘162支撑到该部分上。在使用中，基板110的下表面112的该部分支撑连接装置160的第一端部凸缘162。座115还包括处于基板110的周向边缘114中的开口116，连接装置160的第一端部凸缘162可穿过该开口116插入（参见图6）。第一端部凸缘162可以通过基板111的下表面112中的突起115.1附接在座115中。然而，端部凸缘162也可以通过螺接装置或通过压配合附接在该座中。
基板110还包括第一锁定体座117，其用于接收结合装置170的锁定体171，该结合装置170用于将电池模块200结合到另一个相同的电池模块。转到图7，座117包括基板110的下表面112的构造成接收锁定体171的部分。由此，座117可包括围绕座117的区域的限制壁118。座117还包括处于基板110的上表面111中的凹部119，从而形成用于锁定体171的肩部173的邻接表面。座117还包括处于基板110中的贯通开口120，锁定体171的杆172可以延伸穿过该贯通开口120。座117还包括处于基板110的周向边缘114中的开口121，结合装置的延伸部分175可以延伸穿过该开口121。
图11示出了四个电池模块400，它们已通过插入到相应的电池模块的基板110中的座117中的结合装置170（未示出）结合于彼此。
返回到图6。基板111还可以包括开口122，其布置在周向凸缘120的长边中，用于将电池模块200结合到相同的电池模块的盖板的结合凸缘。图12示出了第一电池模块400，其放置在第二电池模块400的顶部上。第二电池模块400的结合凸缘141已通过螺钉附接到第一电池模块400的基板110。
图8示出了支撑在基板上的成排的七个电池单元10。可以注意到，电池单元10对于端子交替地布置。也就是说，相邻的电池单元10被定位成使得一个电池单元10的正端子14与相邻的电池单元10的负端子15相邻（即，邻接）。
图9示出了盖板130。盖板130是矩形的并且具有宽度W，该宽度W基本上等于电池单元10的顶表面13的宽度w。盖板130的长度L可以基本上等于包含在电池模块中的电池单元10的顶表面13的组合长度l。也就是说，基本上等于至少两个电池单元10的顶表面13的组合长度l。然而，优选地，盖板130的长度L小于包含在电池模块中的电池单元10的顶表面13的组合长度l，并且被选择成使得成排的电池单元10中最外部的电池单元10的最外部的端子14、15暴露于环境。也就是说，没有被盖板130覆盖。盖板130还包括周向边缘138，其将盖板支撑到电池单元10的顶表面13上。盖板130还包括至少第一和第二连接装置座139，用于接收连接装置160的第二凸缘163（参见图2）。每个座139都包括盖板的下表面的一部分（未示出），第二凸缘163支撑到该部分上。座139还包括处于盖板的周向边缘138中的开口140，连接装置160的第二凸缘163可穿过该开口140插入。第二凸缘163可以通过螺接装置或通过压配合附接在座139中。
盖板130还可包括从盖板130的长边垂直延伸的第一和第二结合凸缘141。结合凸缘141包括开口142，其用于将电池模块200与放置在该电池模块的顶部上的相同的第二电池模块200的基板连接（参见图12）。
盖板130还包括电气接触装置135，其被构造成串联地电气连接电池模块的电池单元10。也就是说，构造成串联地电气连接至少第一电池单元10.1和第二电池单元10.2。
由此，盖板130包括至少一对贯通开口133、134，它们在盖板的纵向方向上彼此相邻地布置。当盖板包括多于一对开口时，开口133、134在盖板的纵向方向上成排地布置。
开口133、134被布置成接收两个相邻的电池单元10的相邻端子14、15。因此，关于图8的成排的电池单元10，第一对开口133、134被构造成接收电池单元10.1、10.2的端子15.1和14.2。盖板中的第二对开口133、134被构造成接收电池单元10.2、10.3的端子15.2和14.3，依此类推。
电气接触装置135可以包括导电片材136，其围绕每对开口中的开口133、134布置，并且在每对开口中的开口133、134之间延伸。例如，导电片材136是布置在盖板130的下表面132上的铜片。（在图9中用虚线示意性地示出）。因此，导电片材136形成围绕每个开口133、134、即与每个开口133、134同心的平面接触表面137。
图10示意性地示出了盖板到相应的电池单元10的顶部12上的组装。因此，两个相邻的电池单元10的端子14、15延伸到盖板124的开口133、134中。导电片材136的接触表面137抵靠到端子14、15的接触表面17上。具有螺纹轴152和头部151的螺栓形式的紧固装置150被拧入到每个端子14、15的螺纹孔16中，直到头部151与导电片材136的接触表面137的上侧接合接触。因此，导电片材136的下侧被夹持在相邻端子14、15的接触表面17上。这确保了在相邻的电池单元的端子之间实现良好的电气串联连接。它还确保防止盖板130和相应的电池单元10的顶部12之间的平行移动。

Claims (13)

1.一种用于将可充电电池单元（10）组装成用于升降运送车的电池模块（200）的装置（100），所述电池单元（10）相应地具有壳体（11），所述壳体（11）具有底部（18）和相对的顶部（12），所述顶部（12）具有正电池端子和负电池端子（14、15），所述装置（100）包括：
- 基板（110），其构造成支撑至少第一和第二电池单元（10.1、10.2）的相应底表面（19），并且包括接合装置（113），所述接合装置（113）构造成将所述至少第一和第二电池单元（10.1、10.2）的位置固定到所述基板（110）上，其特征在于，
- 盖板（130），其构造成布置在所述至少第一和第二电池单元（10.1、10.2）的相应顶部（12）上，并且包括电气接触装置（135），所述电气接触装置（135）构造成串联地电气连接所述至少第一和第二电池单元（10.1、10.2）；以及
- 至少第一和第二连接装置（160），其用于将所述基板（110）和所述盖板（130）互锁。
2.根据权利要求1所述的装置（100），其特征在于，所述基板（110）是矩形的，并且具有宽度（W）和长度（L），由此，所述基板（110）的宽度（W）基本上等于或小于每个电池单元（10）的宽度（w）。
3.根据权利要求1或2所述的装置（100），其特征在于，所述接合装置（113）包括突起（113），所述突起（113）从所述基板（110）延伸并且构造成接收在每个电池单元（10）的底表面（19）中的对应凹部（20）中。
4.根据权利要求3所述的装置（100），其特征在于，所述突起（113）沿所述基板（110）的长度（L）布置成平行的第一和第二排。
5.根据权利要求3或4所述的装置（100），其特征在于，每个电池单元（10）的底表面（19）包括至少第一和第二凹部（20），并且其中，所述基板（110）上的突起（113）的数量对应于所述电池单元（10）的凹部（20）的总数量。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置（100），其特征在于，所述盖板（130）是矩形的，并且具有宽度（W）和长度（L），由此，所述盖板（130）的宽度（W）基本上等于每个电池单元（10）的宽度（w）。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置（100），其特征在于，包括第一和第二紧固装置（150、150），所述第一和第二紧固装置（150、150）用于将所述盖板（130）附接到每个电池单元（10）的相应顶部（12）。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置（100），其特征在于，所述盖板（130）包括用于接收第一电池单元（10.1）的端子（14、15）的第一开口（133）和用于接收第二电池单元（10.2）的端子（14、15）的第二开口（134），其中，所述电气接触装置（135）包括导电片材（136），所述导电片材（136）围绕相应的第一和第二开口（133、134）布置，并且在所述第一和第二开口（133、134）之间延伸。
9.根据权利要求7和8所述的装置（100），其特征在于，所述第一和第二紧固装置（150、150）构造成将所述盖板（130）的第一和第二开口（133、134）的导电片材（136）夹持到第一和第二电池单元（10.1、10.2）的相应端子（14、15）。
10.根据权利要求9所述的装置（100），其特征在于，每个电池单元（10）的端子（14、15）包括螺纹孔（16）和接触表面（17），并且其中，紧固装置（150）包括头部（151）和对应的螺纹部分（152），所述螺纹部分（152）构造成接收在电池单元（10）的端子（14、15）的螺纹孔（16）中，使得紧固装置（150）的头部（151）被夹持在开口（133、134）的导电片材（136）的一侧上，并且端子（14、15）的接触表面（17）被夹持在开口（133、134）的导电片材（136）的另一侧上。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的装置（100），其特征在于，所述第一和第二连接装置（160、160）相应地包括细长的中央部分（161）以及第一端部凸缘（162）和第二端部凸缘（163），其中；
- 所述基板（110）包括相对的第一和第二侧边缘（114），并且所述盖板（130）包括相对的第一和第二侧边缘（138），其中；
- 所述基板（110）包括至少第一和第二座（115、115），所述至少第一和第二座（115、115）在所述基板（110）的相对的侧边缘（114）中的相应的侧边缘中具有相应的开口（116、116），并且所述盖板（130）包括至少第一和第二座（139、139），所述至少第一和第二座（139、139）在所述盖板（130）的相对的侧边缘（138、138）中的相应的侧边缘中具有相应的开口（140、140），其中；
- 所述第一和第二连接装置（160）的相应的第一端部凸缘（162）构造成穿过开口（116）可附接地接收在所述基板（110）的相应的座（115）中，并且所述第一和第二连接装置（160）的相应的第二端部凸缘（163）构造成穿过开口（140）可附接地接收在所述盖板（130）的相应的座（139）中。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的装置（100），包括结合装置（170），所述结合装置（170）用于将所述装置（100）结合到另一个相同的用于组装可充电电池单元（10）的装置（100）。
13.一种用于升降运送车的电池模块（200），包括：至少第一和第二可充电电池单元（10.1、10.2），其具有壳体（11），所述壳体（11）具有底部（18）和相对的顶部（12），所述顶部（12）具有正电池端子和负电池端子（14、15），以及根据权利要求1-12中任一项所述的用于将至少第一和第二可充电电池单元（10.1、10.2）组装成电池模块（200）的装置（100）。
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