CN111357131B - 包括电池单元限制器的电池组 - Google Patents

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Abstract

一种电池组（1）包括壳体（2）和设置在壳体（2）中的电化学电池单元（80）的阵列。壳体（2）包括容器（3）和封闭容器（3）的开口端的盖子（30）。容器（3）具有：基座（4）；侧壁（8），其包围基座（4）；以及弹簧板（110），其设置在侧壁（8）内部位于电池单元（80）与侧壁（8）之间。弹簧板（110）在容器（3）内是自立的，并且将弹簧力施加到电池单元阵列，该弹簧力沿着正交于弹簧板（110）的表面的轴线来限制电池单元（80）。盖子（30）包括进一步在壳体（2）内限制电池单元（80）的向内突出的销（50、60）。

Description

包括电池单元限制器的电池组
背景技术
电池组为各种技术提供电力，所述各种技术的范围从便携式电子设备到可再生能源系统和环境友好车辆。例如，一些混合动力电动车辆（HEV）使用电池组和电动机结合内燃发动机以提高燃料效率。电池组由存储在封闭的壳体内的若干电化学电池单元形成。在电池组壳体内，电池单元布置成二维或三维阵列，并且以串联或并联方式电连接。相对于电池组的壳体的电池单元运动（例如，由于诸如车辆振动之类的外部缘由或诸如棱柱形电池单元生长之类的内部缘由）会导致电池单元损坏和/或缩减电池单元寿命。所期望的是，限制电池单元相对于电池组壳体的运动以便改善电池组的可操作性、可靠性和具有长寿命的能力。
发明内容
在一些方面中，一种电池组包括容器，该容器具有基座和沿正交于基座的方向从基座突出的侧壁。每个侧壁具有固定到基座的固定端以及与固定端相对的自由端，侧壁的这些自由端一起限定容器的开口端。电池组包括：盖子，其被构造成封闭容器的开口端；以及电池单元，其设置在容器中。电池单元布置成阵列，该阵列包括沿着行轴线并排布置的单行电池单元。另外，电池组包括弹簧板，该弹簧板设置在所述一行电池单元的一端处以便驻留在该行的最外电池单元与容器的对应侧壁之间。弹簧板没有附接到容器或电池单元，并且被构造成将弹簧力施加到阵列。
在一些实施例中，弹簧板包括：第一表面，其面向电池单元；相对的第二表面，其面向容器侧壁；以及厚度，其对应于第一表面与第二表面之间的距离。第一表面是非平面的，并且弹簧板的厚度是均匀的。
在一些实施例中，第二表面包括表面突起，并且第一表面在对应于该表面突起的位置的位置处包括表面凹部，该表面凹部的形状对应于表面突起的形状。
在一些实施例中，表面突起沿着横向轴线伸长，该横向轴线垂直于行轴线和并且垂直于与容器基座正交的轴线。
在一些实施例中，弹簧板的第二表面包括沿着与容器基座正交的轴线间隔开的两个表面突起。
在一些实施例中，表面突起沿平行于横向轴线的方向具有突起尺寸，并且该突起尺寸是弹簧板沿平行于横向轴线的方向的总尺寸的至少30%。
在一些实施例中，弹簧板包括：第一表面，其面向电池单元；相对的第二表面，其面向容器侧壁；周边边缘，其将第一表面联结到第二表面；第一边缘突起和第二边缘突起。第一边缘突起和第二边缘突起沿同一方向突出且沿着周边边缘中的单个边缘间隔开，并且弹簧板经由第一边缘突起和第二边缘突起而被支撑在基座上。
在一些实施例中，弹簧板包括：第一表面，其面向电池单元；相对的第二表面，其面向容器侧壁；周边边缘，其将第一表面联结到第二表面；以及中心区域，其在一对相对的周边边缘之间的中途且与所述一对相对的周边边缘间隔开。另外，第一表面的包括所述一对相对的周边边缘中的每一个的部分沿垂直于第一表面的方向而相对于中心区域偏移。
在一些实施例中，第一表面的过渡部在第一表面的包括所述一对相对的周边边缘中的每一个的部分与中心区域之间，该过渡部相对于中心区域形成锐角。
在一些实施例中，电池组包括两个弹簧板，使得在所述一行电池单元的每一端处设置有一个弹簧板以便驻留在该行的最外电池单元与容器的对应侧壁之间，其中，弹簧板各自被构造成将弹簧力施加到阵列。
在一些实施例中，弹簧板具有：第一表面，其面向电池单元；相对的第二表面，其面向容器侧壁；周边边缘，其将第一表面联结到第二表面且平行于行轴线。第一表面的中心区域沿着垂直于第一表面的方向从周边边缘偏移。
在一些方面中，弹簧板被构造成与电池单元阵列一起被组装在电池组壳体内。该弹簧板包括：第一表面，其被构造成面向电池单元阵列的最外电池单元；相对的第二表面，其被构造成面向电池组壳体的内表面；以及周边边缘，其将第一表面联结到第二表面。周边边缘包括第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘。第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘各自对应于弹簧板的独一侧。第二边缘平行于第一边缘且与其间隔开，并且第三边缘平行于第四边缘且与其间隔开。第一表面绕垂直于第一边缘的第一弯曲线沿第一方向弯曲。第一表面绕第二弯曲线沿第二方向弯曲。第二弯曲线垂直于第一边缘且与第一弯曲线间隔开，并且第二方向与第一方向相对。第一表面绕第三弯曲线沿第二方向弯曲。第三弯曲线垂直于第一边缘且与第一弯曲线和第二弯曲线间隔开。第一表面绕第四弯曲线沿第一方向弯曲。第四弯曲线垂直于第一边缘且与第一弯曲线、第二弯曲线和第三弯曲线间隔开。第一周边区域在第三边缘与第一弯曲线之间延伸，第一过渡区域在第一弯曲线与第二弯曲线之间延伸，中心区域在第二弯曲线与第三弯曲线之间延伸，第二过渡区域在第三弯曲线与第四弯曲线之间延伸，并且第二周边区域在第四弯曲线与第四边缘之间延伸。另外，第一周边区域与第二周边区域共面，并且中心区域平行于第一周边区域且相对于第一周边区域偏移。
在一些实施例中，第一表面绕平行于第一边缘的第五弯曲线沿第三方向弯曲，并且第一表面绕第六弯曲线沿第四方向弯曲。第六弯曲线平行于第一边缘且与第五弯曲线间隔开，并且第四方向与第三方向相对。第一表面绕第七弯曲线沿第四方向弯曲。第七弯曲线平行于第一边缘且与第五弯曲线和第六弯曲线间隔开。第一表面绕第八弯曲线沿第三方向弯曲。第八弯曲线平行于第一边缘且与第五弯曲线、第六弯曲线和第七弯曲线间隔开。第三周边区域在第一边缘与第五弯曲线之间延伸。第三过渡区域在第五弯曲线与第六弯曲线之间延伸。中心区域在第六弯曲线与第七弯曲线之间延伸。第四过渡区域在第七弯曲线与第八弯曲线之间延伸。第四周边区域在第八弯曲线与第二边缘之间延伸。第三周边区域与第四周边区域共面。中心区域平行于第三周边区域且相对于第三周边区域偏移，并且第三过渡区域和第四过渡区域相对于中心区域形成锐角。
在一些实施例中，第一过渡区域、第二过渡区域、第三过渡区域和第四过渡区域各自相对于中心区域形成锐角。
在一些实施例中，弹簧板包括：表面突起，其设置在中心区域中并从第二表面突出；以及表面凹部，其在对应于表面突起的位置的位置处形成于第一表面中。表面凹部的形状对应于表面突起的形状。
在一些实施例中，表面突起沿平行于第一边缘的方向伸长。
在一些实施例中，弹簧板的厚度是均匀的，其中厚度对应于第一表面与第二表面之间的距离。
在一些实施例中，弹簧板被构造成将弹簧力施加到阵列。
在一些实施例中，第一角撑板在第一周边区域与第一过渡区域之间延伸，并且第二角撑板在第二过渡区域与第二周边区域之间延伸。
在一些实施例中，弹簧板包括第一边缘突起和第二边缘突起，其中，第一边缘突起和第二边缘突起各自从第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘中的同一者突出，并且沿着第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘中的同一者间隔开。
本公开涉及一种用于存储电化学电池单元的电池组。电池组包括具有电池单元限制器特征的电池组壳体。
电池组壳体包括容器和封闭容器的开口端的盖子。容器被形成为具有基座和包围基座的侧壁。电化学电池单元阵列被支撑在基座上并由侧壁包围。电池单元阵列包括至少一行电池单元，这些电池单元在该行内并排（例如，“堆叠的”）布置。
在电池组内，电池单元堆叠力在所有条件下均应在特定的预定范围内。为了满足这个要求，弹簧板设置在每一行的最外电池单元与面向的侧壁之间。在所述一行电池单元的每一端处提供有弹簧板，以确保不论电池单元条件如何电池单元堆叠力均在所需范围内。
另外，弹簧板被构造成限制电池单元沿平行于行轴线的方向的运动，其中电池单元运动例如由振动引起，所述振动是由于车辆运动所致。另外，由于其沿行轴线方向的柔性，弹簧板适应了由于棱柱形电池单元生长所致的应力，并且减小了从电池单元转移到电池组壳体的力的量。因为弹簧板是非平整的（例如，绕横向于行轴线且正交于基座的轴线略微地成弓形，和/或包括突出的区域），因此棱柱形电池单元生长为弹簧板所适应。这可以与一些模块壳体进行比较，在这些模块壳体中，电池单元生长受容器侧壁的约束，从而导致电池单元损坏和/或缩减电池单元寿命。
此外，因为由电池单元生长造成的力没有施加到侧壁，因此侧壁在尺寸上是稳定的。通过提供在尺寸上稳定的容器侧壁，相较于其中侧壁可能受到电池单元生长的影响的一些电池组壳体，提供在容器的外壁与盖子之间的密封件更加可靠。密封件防止粒子和/或湿气进入电池组壳体的内部空间，借以改善了电池组的可操作性、可靠性和具有长寿命的能力。
除了弹簧板之外，电池组还包括其他电池单元限制器特征。特别地，电池单元盖子包括限制销，这些限制销被构造成限制电池单元沿正交于电池组壳体基座的方向在电池模块壳体内的运动。为每个电池单元的每一端提供一对限制销。所述一对限制销包括内销和外销，因为内销比外销更接近电池单元，所以所述内销和外销的长度并不相等。另外，内销和外销的刚度也不相等。结果，这些销提供了在内销和外销上且因此在电池单元上的力大致相等的限制。
附图说明
图1是电池组的分解透视图。
图2是电池组的俯视平面图，其中为了清晰起见而省略了盖子、密封件和电池单元。
图3是电池组的分解透视图，其中为了清晰起见而省略了盖子、容器和密封件。
图4是电池组的一部分电池单元的分解透视图。
图5是弹簧板的透视图。
图6是如沿着图5的线6-6所见的图5的弹簧板的横截面透视图。
图7是图5的弹簧板的正视平面图，其使用虚线图示弹簧板的区域且使用点划线图示弯曲线。
图8是弹簧板的替代性实施例的透视图。
图9是如沿着图8的线9-9所见的图8的弹簧板的横截面透视图。
图10是图8的弹簧板的正视平面图，其使用虚线图示弹簧板的区域且使用点划线图示弯曲线。
图11是电池组的盖子的透视图。
图12是如沿着图1的线12-12所见的电池组的横截面图。
图13是图12的横截面图的放大部分。
具体实施方式
参考图1至图3，电池组1是包括电化学电池单元80的存储装置，所述电化学电池单元被电互连并以有组织的方式存储在电池组壳体2内。电池组壳体2包括容器3和封闭容器3的开口端的盖子30。在电池组壳体2内，电池单元80布置成单行阵列40，并且与从盖子30突出的电池组端子34、35以串联或并联方式电连接。电池组1包括控制电池单元相对于电池组壳体2的运动的电池单元限制器特征。电池单元限制器特征包括设置在电池单元阵列与容器3之间的弹簧板110，并且限制电池单元沿平行于电池单元堆叠方向的方向的运动，如下文所详细讨论的那样。另外，电池单元限制器特征包括从电池组壳体盖子30朝向电池单元80突出的限制销50、60，并且限制电池单元80沿与电池单元堆叠方向成垂直关系的方向的运动，如下文所详细讨论的那样。
容器3是盒状结构，其包括基座4和包围基座4的周边的侧壁8。基座4是矩形的。在所图示的实施例中，基座4的长度尺寸大于其宽度尺寸，以对应于单行电池单元阵列40的伸长构型。容器3的纵向轴线15与基座4的长度尺寸对准。基座4包括内表面或面向电池单元的表面5以及从内表面5向内突出的一对浅轨6。轨6平行于纵向轴线15且沿着基座4的宽度尺寸间隔开。电池单元80被支撑在轨6上，且因此与基座内表面5略微地间隔开。
侧壁8沿正交于基座内表面5的方向从基座4突出。当在俯视平面图中看时，侧壁8形成矩形封闭区段，且因此包括四个成垂直关系的侧壁部分9、10、11、12。特别地，侧壁8包括：第一部分9，其沿着基座4的长度延伸；第二部分10，其邻接第一部分9并沿着基座4的宽度延伸。侧壁8包括：第三部分11，其邻接第二部分10且与第一部分9相对；以及第四部分12，其与第二部分10相对并将第一部分9和第三部分11联结。第一部分9和第三部分11的面积大于第二部分10和第四部分12的面积，并且平行于容器纵向轴线15。侧壁8的外表面17包括用于加固侧壁8并且还增强对电池组1的冷却的表面特征。特别地，第一部分9和第三部分11的外表面包括向外突出的肋状物18。
电池组壳体2的盖子30的形状和尺寸被设计为封闭容器3的开口端。盖子30包括面向外的表面31和相对的面向内或面向容器的表面32。盖子30的周边包括开口，这些开口接收用于将盖子30固定到容器开口端的紧固件（例如，螺钉）。紧固件穿过盖子30，并且接合被提供在形成于侧壁8上的凸台中的对应开口。另外，电池组正端子34和负端子35从盖子30的面向外的表面31突出。
在所图示的实施例中，电池管理装置被并入到盖子30中，并且受电池管理装置控制的附属装置从盖子的面向容器的表面32突出并进入容器3中，如下文进一步讨论的那样。电池管理装置电连接到设置在电池组壳体2中的每个电池单元80，并且包括被构造成监测和控制电池单元80的功能的电子设备。例如，电池管理装置可通过主动地影响电流流动来调节电池组1。附属装置可包括印刷电路板、电阻汇流排（resistance busbar）、继电器36、保险丝等。
电池组壳体2（包括盖子30和容器3）可由非导电材料形成。在一些实施例中，电池组壳体2可由既是非导电又是导热的材料形成。例如，电池组壳体2可由模制的高强度塑料形成，该塑料具有改善导热率并提供电绝缘的添加剂。当结合肋状物18使用时，导热的电池组壳体60在操作期间提供对电池单元80的被动式冷却，借以改善电池单元运行效率且防止电池单元80的热敏感部件损坏。
密封件38被提供在盖子30的面向容器的表面32的周边与容器侧壁8的自由边缘14之间。密封件38可以是垫圈或密封粘合剂，或通过其他常规技术实现。在使用密封粘合剂的一些实施例中，密封粘合剂准许从容器3移除盖子30，而在其他实施例中，密封粘合剂提供盖子30到容器3的永久结合。
参考图4，电池单元80是锂离子电池单元，其包括电池单元壳体82，该电池单元壳体围封电极组件（未示出）和电解质（未示出）以形成发电与存储单元。电极组件包括至少一个正电极、至少一个负电极、以及设置在正电极与负电极之间的电绝缘分隔件。在一些实施例中，正电极、负电极和分隔件可卷绕成扁平化凝胶卷（jelly roll）构型，但电极组件不限于该布置结构。例如，在其他实施例中，正电极、负电极和分隔件可以是经z形折叠的，或被提供为堆叠的个体片材。
电池单元壳体82具有矩形棱柱形状（例如，棱柱形），并且包括：第一侧85；以及第二侧86，其与第一侧85相对；第三侧87，其邻接第一侧85和第二侧86；以及第四侧88，其与第三侧87相对并邻接第一侧85和第二侧86。第一侧85和第二侧86具有与第三侧87和第四侧88相同的高度，但具有更大的宽度。例如，在所图示的实施例中，第一侧85和第二侧86的宽度是高度的约两倍，而第三侧87和第四侧88的宽度是高度的约四分之一。另外，电池单元壳体82包括第一端或顶板83以及与第一端83相对的第二端84。正电池单元端子89、负电池单元端子90、填充开口91和突出穿过第一端83的通气口。电极组件设置在电池单元壳体82中，使得电极和分隔件绕其卷绕的轴线延伸穿过第一端83和第二端84。
电极组件在电池充电和放电期间经历尺寸改变。这至少部分地是由于正电极和和负电极的层状结构沿电极厚度方向的膨胀所致，该膨胀是由于在循环期间活性材料的膨胀导致的。电池单元壳体82内的凝胶卷电极组件的膨胀导致“电池单元生长”，这对应于电池单元壳体82的第一侧85和第二侧86沿横向于卷绕轴线且正交于第一侧85和第二侧86的外表面的方向的向外成弓形。电池组壳体包括适应设置在其中的电池单元80的生长的特征，如下文进一步讨论的那样。
电池单元80的阵列40设置在电池组壳体2的容器3中。例如，在所图示的实施例中，阵列40包括单行的十二个电池单元80，这些电池单元并排布置使得一个电池单元80a的第二侧86a面向相邻电池单元80b的第一侧85b，并且使得每个电池单元80的第一端83面向盖子30。对应于电池单元阵列40的堆叠方向的行轴线92横向于电池单元80的相互面向的表面（例如，第一侧85和第二侧86）。
再次参考图1至图3，电池单元阵列40布置在电池组壳体2内，使得行轴线92平行于容器纵向轴线15，并且使得在阵列40的第一端42处的最外电池单元80 (1)的第一侧85面朝容器侧壁8的第二部分10的内表面，并且在阵列40的相对的第二端44处的最外电池单元80(12)的第二侧86面向容器侧壁8的第四部分12的内表面。绝缘分隔板94设置在相邻电池单元80的相互面向的表面之间，并且设置在电池单元行的每一端处。
电池组1包括限制电池单元相对于电池组壳体2的运动的电池单元限制器特征。特别地，电池组1包括弹簧板110，这些弹簧板沿着行轴线设置并且定位于电池单元阵列40与容器3之间，以便限制电池单元80沿平行于行轴线92的方向的运动。电池组包括两个弹簧板110。弹簧板110中的一个在容器3中设置在位于阵列的第一端处的最外电池单元80 (1)与侧壁的第二部分10之间，并且弹簧板110中的另一个设置在位于阵列的第二端处的最外电池单元80 (12)与侧壁的第四部分12之间。这两个弹簧板110是相同的，且因此将仅描述一个弹簧板。
参考图3以及图5至图7，弹簧板110是薄板，其包括：第一表面111，其被构造成面向电池单元阵列40；以及相对的第二表面112，其被构造成面向电池组壳体2的内表面。弹簧板110包括将第一表面111联结到第二表面112的周边边缘113。第一表面111和第二表面112具有大致矩形的轮廓，借以周边边缘113包括四个成垂直关系的边缘。特别地，周边边缘113包括第一边缘114、第二边缘115、第三边缘116和第四边缘117，其中第一边缘114、第二边缘115、第三边缘116和第四边缘117各自对应于弹簧板的独一侧。第二边缘115平行于第一边缘114且与其间隔开，并且第三边缘116平行于第四边缘117且与其间隔开。当与电池单元80一起被组装在电池组壳体2中时，弹簧板110被定向成使得第一边缘114和第二边缘115平行于壳体基座4，并且第三边缘116和第四边缘117面向壳体侧壁8的第一部分9和第三部分11。
弹簧板110具有均匀的厚度，其中弹簧板110的厚度是第一表面111与第二表面112之间的距离。另外，弹簧板110是非平面的，因为它包括沿弹簧板110的厚度方向相对地偏移的若干平面区域。例如，弹簧板110的中心区域180相对于弹簧板110的周边区域170、171、172、173是非共面的，并且中心区域180与周边区域170、171、172、173之间的过渡区域176、177、178、179相对于中心区域180成锐角角度。
更具体地，弹簧板110被形成为使得第一表面111绕垂直于第一边缘114的第一弯曲线160沿第一方向151弯曲（例如，成角度地移位）。第一周边区域170在第三边缘116与第一弯曲线160之间延伸。第一表面111绕第二弯曲线161沿第二方向152弯曲，其中第二弯曲线161垂直于第一边缘114且与第一弯曲线160间隔开。第二方向152与第一方向151相对。第一过渡区域176在第一弯曲线160与第二弯曲线161之间延伸。弹簧板110被形成为使得第一表面111绕垂直于第一边缘114的第三弯曲线162沿第二方向152弯曲。第三弯曲线162与第二弯曲线161间隔开，并且设置在第二弯曲线161与第四边缘117之间。中心区域180设置在第二弯曲线161与第三弯曲线162之间，并且平行于第一周边区域170且相对于其偏移。第一表面111绕第四弯曲线163沿第一方向151弯曲，其中第四弯曲线163垂直于第一边缘114且与第一弯曲线160、第二弯曲线161和第三弯曲线162间隔开，以便驻留在第三弯曲线162与第四边缘117之间。第二过渡区域177在第三弯曲线162与第四弯曲线163之间延伸，并且第二周边区域171在第四弯曲线163与第四边缘117之间延伸。第二周边区域171与第一周边区域170共面，并且相对于中心区域180偏移。
另外，弹簧板110被形成为使得第一表面111绕平行于第一边缘114的第五弯曲线164沿第三方向153弯曲。第三周边区域172在第一边缘114与第五弯曲线164之间延伸。第一表面111绕第六弯曲线165沿第四方向154弯曲，其中第六弯曲线165平行于第一边缘114且与第五弯曲线164间隔开。第四方向154与第三方向153相对。第三过渡区域178在第五弯曲线164与第六弯曲线165之间延伸。弹簧板110被形成为使得第一表面111绕平行于第一边缘114的第七弯曲线166沿第四方向154弯曲。第七弯曲线166与第六弯曲线165间隔开，并且设置在第六弯曲线165与第二边缘115之间。中心区域180设置在第六弯曲线165与第七弯曲线166之间，并且相对于第三周边区域172平行且偏移。第一表面111绕第八弯曲线167沿第三方向153弯曲，其中第八弯曲线167平行于第一边缘114且与第五弯曲线164、第六弯曲线165和第七弯曲线166间隔开，以便驻留在第七弯曲线166与第二边缘115之间。第四过渡区域177在第七弯曲线166与第八弯曲线167之间延伸，并且第四周边区域173在第八弯曲线167与第二边缘115之间延伸。第四周边区域173与第三周边区域172共面，并且相对于中心区域180偏移。
由于弯曲构型，弹簧板110包括：中心区域180，其朝向电池单元80突出；以及周边区域170、171、172、173，其包围中心区域180并且相对于容器来支撑弹簧板，如下文更详细地讨论的那样。
除了具有轮廓化形状之外，弹簧板110还包括从第二边缘115向外突出的第一边缘突起119和第二边缘突起120。第一边缘突起119和第二边缘突起120沿同一方向突出，并且沿着同一边缘（例如，第二边缘115）间隔开。在使用中，弹簧板110经由第一边缘突起119和第二边缘突起120被支撑在容器基座4上，所述第一边缘突起和第二边缘突起充当允许第二边缘115驻留在从容器基座内表面5突出的轨6上方的间隔部。
电池组1包括两个弹簧板110 (1)、110 (2)，使得一个弹簧板110设置在所述一行电池单元80的每一端处以便驻留在该行中的最外电池单元与容器3的对应侧壁之间，其中，弹簧板110 (1)、110 (2)各自被构造成沿平行于容器纵向轴线15的方向将弹簧力施加到阵列40。
设置在阵列40的第一端42处的弹簧板110 (1)经由一对间隔件130与侧壁的第二部分10间隔开。每个间隔件130是矩形块，其包括被支撑在基座4上的第一端131和面向盖子30的相对的第二端132。间隔件130沿着穿过第一端131和第二端132的轴线伸长，并且具有与电池单元80的高度近似相同的高度。间隔件的第二端132是平面的，并且包括一对突片133、134，所述突片驻留在该平面中并沿平行于容器纵向轴线15的方向突出。所述一对突片中的第一突片133被构造成接合被提供在侧壁的第二部分10中的槽7，并且所述一对突片中的第二突片134被构造成在对应于第一周边区域170或第二周边区域171中的一个的区域中接合弹簧板110 (1)的第一边缘114。另外，弹簧板110 (1)的第一周边区域170和第二周边区域171与间隔件130的侧向侧136直接接触，并且间隔件130在弹簧板110 (1)与侧壁的第二部分10之间提供间隙g。间隙g的形状和尺寸被设计为接收从盖子30向内突出的继电器36。
设置在阵列40的第二端44处的弹簧板110 (2)面对第四侧壁部分12，并且弹簧板110 (2)的第一周边区域170和第二周边区域171与侧壁的第四部分12直接接触。
参考图8至图10，弹簧板210的替代性实施例与上文关于图5至图7所描述的弹簧板110在形式上类似且在功能上相同。出于此原因，共同的附图标记用于指代共同元件。
和先前的实施例一样，弹簧板210具有均匀的厚度，其中弹簧板210的厚度是第一表面111与第二表面112之间的距离。另外，弹簧板210是非平面的，因为它包括沿弹簧板210的厚度方向相对地偏移的若干平面区域。例如，弹簧板210的中心区域280相对于弹簧板210的周边区域270、271是非共面的，并且中心区域280与周边区域270、271之间的过渡区域276、277相对于中心区域280成锐角角度。
更具体地，弹簧板210被形成为使得第一表面111绕垂直于第一边缘114的第一弯曲线160沿第一方向151弯曲（例如，成角度地移位）。第一周边区域270在第三边缘116与第一弯曲线160之间延伸。第一表面111绕第二弯曲线161沿第二方向152弯曲，其中第二弯曲线161垂直于第一边缘114且与第一弯曲线160间隔开。第二方向152与第一方向151相对。第一过渡区域276在第一弯曲线160与第二弯曲线161之间延伸。弹簧板210被形成为使得第一表面111绕垂直于第一边缘114的第三弯曲线162沿第二方向152弯曲。第三弯曲线162与第二弯曲线161间隔开，并且设置在第二弯曲线161与第四边缘117之间。中心区域280设置在第二弯曲线161与第三弯曲线162之间，并且平行于第一周边区域270且相对于其偏移。第一表面111绕第四弯曲线163沿第一方向151弯曲，其中第四弯曲线163垂直于第一边缘114且与第一弯曲线160、第二弯曲线161和第三弯曲线162间隔开，以便驻留在第三弯曲线162与第四边缘117之间。第二过渡区域277在第三弯曲线162与第四弯曲线163之间延伸，并且第二周边区域271在第四弯曲线163与第四边缘117之间延伸。第二周边区域271与第一周边区域270共面，并且相对于中心区域280偏移。
图8至图10中所图示的弹簧板210与图5至图7的弹簧板110的不同之处在于，图8至图10中所图示的弹簧板210不包括平行于第一边缘114的弯曲线。
另外，图8至图10中所图示的弹簧板210的中心区域280、周边区域270、271以及过渡区域276、277的比例不同于图5至图7的弹簧板110的中心区域180、对应的周边区域170、171和对应的过渡区域176、177的比例。例如，在一些实施例中，弹簧板210的中心区域280的宽度为弹簧板210的总宽度的约53%，其中弹簧板210的总宽度对应于第三边缘116与第四边缘117之间的距离。另外，弹簧板210的周边区域270、271中的每一个的宽度为弹簧板210的总宽度的约5%，并且过渡区域276、270中的每一个的宽度为弹簧板210的总宽度的约18%。这可以与图5至图7中所图示的弹簧板110的一些实施例进行比较，其中弹簧板110的中心区域180的宽度为弹簧板110的总宽度的约72%，周边区域170、171中的每一个的宽度为弹簧板110的总宽度的约11%，并且过渡区域176、170中的每一个的宽度为弹簧板110的总宽度的约3%。进一步地，弹簧板210的中心区域280的高度为弹簧板210的总高度的约100%，其中弹簧板210的总高度对应于第一边缘114与第二边缘115之间的距离。这可以与图5至图7中所图示的弹簧板110的一些实施例进行比较，其中弹簧板110的中心区域180的高度为弹簧板110的总高度的约30%。提供上述比例是为了给出所图示的实施例的相对比例的示例，且不旨在为限制性的。
图8至图10中所图示的弹簧板210与图5至图7的弹簧板110的不同之处进一步在于，弹簧板210包括设置在中心区域280中的表面突起225（在图示中仅一个表面突起可见，见图9）。表面突起225从第二表面112向外突出，且因此突出远离电池单元阵列40。因为弹簧板210具有均匀的厚度，因此表面凹部224、226在对应于表面突起225的位置处形成于第一表面111中。表面凹部224、226的形状对应于表面突起225的形状。表面突起225和对应的表面凹部224、226用于相对于不具有此类突起的弹簧板来提高弹簧板210的强度和刚度。
在一些实施例中，弹簧板210可包括沿垂直于第一边缘114的方向间隔开的两个表面突起225。表面突起225沿平行于第一边缘114的方向伸长。换句话说，表面突起沿着横向轴线伸长，该横向轴线垂直于行轴线92和正交于容器基座4的轴线。表面突起225中的每一个沿平行于横向轴线的方向具有尺寸，并且该表面突起尺寸是弹簧板沿平行于横向轴线的方向的总尺寸的至少30%。
图8至图10中所图示的弹簧板210与图5至图7的弹簧板110的不同之处再进一步在于，弹簧板210包括在周边区域270、271与相邻过渡区域276、277之间延伸的角撑板（gusset）228。例如，在所图示的实施例中，弹簧板210包括在第一周边区域270与第一过渡区域276之间延伸的三个角撑板228、以及在第二过渡区域277与第二周边区域271之间延伸的三个角撑板228。这些角撑板228沿垂直于第一边缘114的方向间隔开。角撑板228用于将刚度提供给弹簧板210，维持其非平面轮廓，并且在使用中防止弹簧板210的过度变形。
参考图11至图13，除了弹簧板110、210之外，电池组1还包括限制电池单元80相对于电池组壳体2的运动的其他电池单元限制器特征。例如，电池组1包括限制销50、60，这些限制销从电池组壳体盖子30朝向电池单元80突出，使得每个电池单元80的运动（例如，由于车辆振动所致）受到两对限制销50、60的限制。特别地，在每个电池单元80的面向盖子的表面83的相对端中的每一个处在电池单元端子89、90附近提供有一对限制销50、60。每一对限制销50、60包括外销50和内销60。在给定电池单元80的面向盖子的表面83的相对端中的每一个处，内销60设置在给定电池单元80的端子的一侧上，例如在负端子90与电池单元的面向盖子的表面83的中心96之间。在所图示的实施例中，内销60设置在填充开口91与负端子90之间。另外，外销50设置在同一端子的相对侧上，例如在负端子90与电池单元的面向盖子的表面83的端部之间。外销50不与电池单元的面向盖子的表面83的端部齐平，相反，它设置在将面向盖子的表面83连接到电池单元侧的焊缝的内侧。
一对给定的销的内销60和外销50沿着垂直于盖子30的周边边缘33的横向轴线70对准。更特别地，横向轴线70与容器纵向轴线15和如下的轴线72两者成垂直关系，所述轴线72正交于盖子30的面向容器的表面32。
内销60和外销50可与盖子30形成为一体，并且每一个限制电池单元80沿垂直于弹簧板110、210所限制的方向的方向的运动。即，内销60和外销50限制电池单元80沿垂直于盖子30的面向容器的表面32的方向且因此还沿垂直于容器纵向轴线15的方向的运动。为此目的，外销50和内销60各自沿正交于面向容器的表面32的方向从面向容器的表面32突出，并且使远端52、62与面向容器的表面32间隔开。
所期望的是，由外销50和内销60施加到电池单元80的任何负载不是局部化的，并且由外销50和内销60施加的负载是近似相同的。如先前所讨论的，盖子30的周边边缘33经由螺钉被紧固到容器侧壁8。因此，外销50（其定位得比内销60更接近盖子的周边边缘33）沿正交于盖子的面向容器的表面32的方向比内销60相对地更具刚性，因为内销60附近的盖子30比盖子的周边边缘33略微地更不受约束。为了避免外销50与内销60之间的负载差，外销50和内销60被形成为具有不相等的长度，其中外销50和内销60的长度对应于相应的远端52、62与面向容器的表面32的距离。特别地，外销50的长度小于内销60的长度，借以内销60的远端62比外销50的远端52更接近电池单元80的面向盖子的表面83。因此，在外销50和内销60的负载期间（诸如可由于车辆振动而发生），内销60在外销50之前被加载。
内销60的远端62包括突起63，该突起沿着横向轴线70朝向外销50突出，借以内销60具有L形轮廓。结果，使内销的远端62与电池单元的面向盖子的表面83之间的接触区域大于无突起的销的区域，从而进一步使得施加到电池单元的面向盖子的表面的力去局部化（de-localize）。
在所图示的实施例中，该实施例包括布置成单行阵列40的十二个电池单元80，二十四对限制销50、60被提供在盖子的面向容器的表面32上。因此，每个电池单元80的运动沿垂直于容器纵向轴线15的方向受沿着平行于横向轴线70的单条轴线对准的四个销50、60、50、60的约束。另外，由于弹簧板110、210的存在，每个电池单元80的运动沿平行于容器纵向轴线的方向受约束。结果，改善了电池组1内的电池单元80的可靠性和具有长寿命的能力。
尽管电池单元80被描述为收容具有凝胶卷电极构型的电极组件4，但是电极组件4不限于该电极构型。例如，电极组件4可包括电极板的堆叠或折叠式布置结构或者其他合适的电极布置结构。
尽管电池单元80被描述为是锂电池单元，但是电池单元80不限于该类型的电池单元。例如，电池单元80可包括电极材料与电解质的不同组合，包括铅酸、镍镉（CNiCd）、镍金属氢化物（NiMH）和锂离子聚合物。
尽管所图示的实施例包括了包括十二个电池单元80的单行电池单元阵列40，但是电池组1不限于具有十二个电池单元80。所使用电池单元的数目可大于或小于十二个，并且由特定应用的要求决定。
尽管所图示的实施例包括单行电池单元阵列40，但是电池组1不限于包括单行阵列40。例如，在其他实施例中，阵列可包括布置成多个行和列的电池单元80，并且还可包括电池单元的三维阵列。在此类其他实施例中，电池组壳体2的形状和尺寸被设计为容纳该电池单元阵列。
尽管电池组1被描述为包括两个弹簧板110，在所述一行电池单元80的每一端处各一个，但是电池组不限于该布置结构。例如，在一些实施例中，电池组1包括单个弹簧板110。
尽管本文中所描述的电池组1包括间隔件130以在容器侧壁8与电池单元阵列40之间的产生间隙g来适应安装在盖子内表面上的电子设备，但是所构想的是，在一些实施例中（例如，在电子设备存储在外部的实施例中），可省去间隙g及因此间隔件130。
尽管所图示的弹簧板110、210包括允许弹簧板110、210驻留在从容器基座4突出的轨6上方的边缘突起119、120，但是弹簧板110、210可被形成为没有该边缘突起119、120。在省略边缘突起的实施例中，弹簧板110、210具有当在使用中时搁置在轨6上的线性的第二边缘115。
上文相当详细地描述了电池组和电池组壳体的选择性的说明性实施例。应理解的是，本文中仅描述了为澄清这些装置而被视为必需的结构。其他常规的结构以及电池组系统的附属和辅助部件的结构被假定为由本领域技术人员已知且理解。此外，尽管上文已描述了电池组和电池组壳体的工作示例，但是电池组和/或电池组壳体不限于上文所描述的工作示例，而是可在不偏离如权利要求中所阐述的装置的情况下实施各种设计变更。

Claims (20)

1.一种弹簧板，其被构造成与电池单元阵列一起被组装在电池组壳体内，所述弹簧板包括：
第一表面，其被构造成面向所述电池单元阵列的最外电池单元，
第二表面，其与所述第一表面相对并且被构造成面向所述电池组壳体的内表面，以及
周边边缘，其将所述第一表面联结到所述第二表面，所述周边边缘包括第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘，所述第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘各自对应于所述弹簧板的独一侧，所述第二边缘平行于所述第一边缘且与其间隔开，并且所述第三边缘平行于所述第四边缘且与其间隔开，
其中，
所述第一表面绕垂直于所述第一边缘的第一弯曲线沿第一方向弯曲，
所述第一表面绕第二弯曲线沿第二方向弯曲，所述第二弯曲线垂直于所述第一边缘且与所述第一弯曲线间隔开，所述第二方向与所述第一方向相对，
所述第一表面绕第三弯曲线沿所述第二方向弯曲，所述第三弯曲线垂直于所述第一边缘且与所述第一弯曲线和第二弯曲线间隔开，
所述第一表面绕第四弯曲线沿所述第一方向弯曲，所述第四弯曲线垂直于所述第一边缘且与所述第一弯曲线、第二弯曲线和第三弯曲线间隔开，
第一周边区域在所述第三边缘与所述第一弯曲线之间延伸，
第一过渡区域在所述第一弯曲线与所述第二弯曲线之间延伸，
中心区域在所述第二弯曲线与所述第三弯曲线之间延伸，
第二过渡区域在所述第三弯曲线与所述第四弯曲线之间延伸，
第二周边区域在所述第四弯曲线与所述第四边缘之间延伸，
所述第一周边区域与所述第二周边区域共面，并且
所述中心区域平行于所述第一周边区域且相对于所述第一周边区域偏移。
2.根据权利要求1所述的弹簧板，其中，
所述第一表面绕平行于所述第一边缘的第五弯曲线沿第三方向弯曲，
所述第一表面绕第六弯曲线沿第四方向弯曲，所述第六弯曲线平行于所述第一边缘且与所述第五弯曲线间隔开，所述第四方向与所述第三方向相对，
所述第一表面绕第七弯曲线沿所述第四方向弯曲，所述第七弯曲线平行于所述第一边缘且与所述第五弯曲线和第六弯曲线间隔开，
所述第一表面绕第八弯曲线沿所述第三方向弯曲，所述第八弯曲线平行于所述第一边缘且与所述第五弯曲线、第六弯曲线和第七弯曲线间隔开，
第三周边区域在所述第一边缘与所述第五弯曲线之间延伸，
第三过渡区域在所述第五弯曲线与所述第六弯曲线之间延伸，
所述中心区域在所述第六弯曲线与所述第七弯曲线之间延伸，
第四过渡区域在所述第七弯曲线与所述第八弯曲线之间延伸，
第四周边区域在所述第八弯曲线与所述第二边缘之间延伸，
所述第三周边区域与所述第四周边区域共面，
所述中心区域平行于所述第三周边区域且相对于所述第三周边区域偏移，并且
所述第三过渡区域和第四过渡区域相对于所述中心区域形成锐角。
3.根据权利要求2所述的弹簧板，其中，所述第一过渡区域、所述第二过渡区域、所述第三过渡区域和所述第四过渡区域各自相对于所述中心区域形成锐角。
4.根据权利要求1所述的弹簧板，其包括：
表面突起，其设置在所述中心区域中并从所述第二表面突出，以及
表面凹部，其在对应于所述表面突起的位置处形成于所述第一表面中，所述表面凹部的形状对应于所述表面突起的形状。
5.根据权利要求4所述的弹簧板，其中，所述表面突起沿平行于所述第一边缘的方向伸长。
6.根据权利要求1所述的弹簧板，其中，所述弹簧板的厚度是均匀的，其中所述厚度对应于所述第一表面与所述第二表面之间的距离。
7.根据权利要求1所述的弹簧板，其中，所述弹簧板被构造成将弹簧力施加到所述阵列。
8.根据权利要求1所述的弹簧板，其中，第一角撑板在所述第一周边区域与所述第一过渡区域之间延伸，并且第二角撑板在所述第二过渡区域与所述第二周边区域之间延伸。
9.根据权利要求1所述的弹簧板，其包括第一边缘突起和第二边缘突起，其中，所述第一边缘突起和所述第二边缘突起各自从所述第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘中的同一者突出，并且沿着所述第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘中的同一者间隔开。
10.一种电池组，其包括：
容器，其具有基座和沿正交于所述基座的方向从所述基座突出的侧壁，每个侧壁具有固定到所述基座的固定端以及与所述固定端相对的自由端，所述侧壁的自由端一起限定所述容器的开口端，
盖子，其被构造成封闭所述容器的开口端，
电池单元，其设置在所述容器中，所述电池单元布置成阵列，所述阵列包括沿着行轴线并排布置的单行电池单元，以及
根据权利要求1至9中任一项所述的弹簧板，其设置在所述单行电池单元的一端处以便驻留在所述单行电池单元的最外电池单元与所述容器的对应侧壁之间，其中，所述弹簧板没有附接到所述容器或所述电池单元，并且被构造成将弹簧力施加到所述阵列。
11.根据权利要求10所述的电池组，其中，所述弹簧板包括：
第一表面，其面向所述电池单元，
第二表面，其与所述第一表面相对并且面向所述容器侧壁，以及
厚度，其对应于所述第一表面与所述第二表面之间的距离，
其中，所述第一表面是非平面的，并且所述弹簧板的厚度是均匀的。
12.根据权利要求11所述的电池组，其中，所述第二表面包括表面突起，并且所述第一表面在对应于所述表面突起的位置处包括表面凹部，所述表面凹部的形状对应于所述表面突起的形状。
13.根据权利要求12所述的电池组，其中，所述表面突起沿着横向轴线伸长，所述横向轴线垂直于所述行轴线并且垂直于与所述容器基座正交的轴线。
14.根据权利要求13所述的电池组，其中，所述弹簧板的第二表面包括沿着与所述容器基座正交的轴线间隔开的两个表面突起。
15.根据权利要求13所述的电池组，其中，所述表面突起沿平行于所述横向轴线的方向具有突起尺寸，并且所述突起尺寸是所述弹簧板沿平行于所述横向轴线的方向的总尺寸的至少30%。
16.根据权利要求10所述的电池组，其中，所述弹簧板包括：
第一表面，其面向所述电池单元，
第二表面，其与所述第一表面相对并且面向所述容器侧壁，
周边边缘，其将所述第一表面联结到所述第二表面，以及
第一边缘突起和第二边缘突起，
其中，所述第一边缘突起和第二边缘突起沿同一方向突出且沿着所述周边边缘中的单个边缘间隔开，并且
所述弹簧板经由所述第一边缘突起和第二边缘突起而被支撑在所述基座上。
17.根据权利要求10所述的电池组，其中，
所述弹簧板包括：
第一表面，其面向所述电池单元，
第二表面，其与所述第一表面相对并且面向所述容器侧壁，
周边边缘，其将所述第一表面联结到所述第二表面，以及
中心区域，其在一对相对的周边边缘之间的中途且与所述一对相对的周边边缘间隔开，并且
所述第一表面的包括所述一对相对的周边边缘中的每一个的部分沿垂直于所述第一表面的方向而相对于所述中心区域偏移。
18.根据权利要求17所述的电池组，其中，所述第一表面的过渡部在所述第一表面的包括所述一对相对的周边边缘中的每一个的部分与所述中心区域之间，所述第一表面的过渡部相对于所述中心区域形成锐角。
19.根据权利要求10所述的电池组，其中，所述电池组包括两个弹簧板，使得在所述单行电池单元的每一端处设置有一个弹簧板以便驻留在所述单行电池单元的最外电池单元与所述容器的对应侧壁之间，其中，所述弹簧板各自被构造成将弹簧力施加到所述阵列。
20.根据权利要求10所述的电池组，其中，所述弹簧板具有：第一表面，其面向所述电池单元；第二表面，其与所述第一表面相对并且面向所述容器侧壁；周边边缘，其将所述第一表面联结到所述第二表面且平行于所述行轴线，其中，所述第一表面的中心区域沿着垂直于所述第一表面的方向从所述周边边缘偏移。
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