CN112272897A - 包括设有浮动螺母的端子连接结构的电池模块及包括其的电池组 - Google Patents

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Abstract

本公开的电池模块可以包括：包括至少一个电池单元的电池组件；汇流条组件，所述汇流条组件包括电连接至电池组件的电极引线的端子汇流条以及在所述电池组件的至少一侧覆盖所述电池组件的汇流条框架；以及从外部覆盖所述汇流条组件的绝缘框架，并且所述电池模块可以包括螺母，该螺母邻近端子汇流条并且被设定为能够在位于绝缘框架内并设置有空间的螺母插入腔中浮动的尺寸，从而安装在螺母插入腔中。

Description

包括设有浮动螺母的端子连接结构的电池模块及包括其的电 池组
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求在2019年2月21日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2019-0020751的权益以及由此产生的所有权益，其内容通过引用整体并入于此。
本公开涉及电池模块和电池组，更具体地涉及包括通过端子连接结构电连接的电池模块的电池组。
背景技术
由于二次电池易于应用于各种产品组并且具有诸如高能量密度的电特性，因此它们不仅普遍地应用于便携式装置，而且还普遍地应用于由电驱动源驱动的电动车辆(EV)或混合电动车辆(HEV)、蓄能系统等。二次电池作为一种用于提高能量效率的新的环境友好能源正引起人们的注意，因为它给出了显著减少化石燃料的使用并且根本不产生来自能量使用的副产物的主要优点。
在电动车辆中使用的电池组具有这样的结构，其中多个电池组件串联连接以获得高输出，每个电池组件包括多个单元电芯。此外，单元电芯可通过包括正极集流体、负极集流体、隔膜、活性材料、电解质等的部件之间的电化学反应重复充电和放电。
同时，随着近年来对大容量结构的需求随着作为储能源的利用而增加，对具有多模块结构的电池组的需求日益增长，在该多模块结构中集成了多个电池模块，每个电池模块包括多个串联和/或并联的二次电池。
当多个电池单元串联或并联连接以构造电池组时，通常首先构造由至少一个电池单元构成的电池模块，然后通过使用至少一个电池模块并添加其他部件来构造电池组。包括在电池组中的电池单元的数量或包括在电池模块中的电池单元的数量可以根据所需的输出电压或所需的充电/放电容量而不同地设置。
为了将多个电池模块彼此连接，可以将端子连接结构紧固在相邻的电池模块之间，这里可以应用螺栓和螺母紧固结构。然而，为了将螺栓装配到完全固定到电池模块的螺母上，需要精确的位置控制，这可能导致相关螺栓的装配性能的劣化和缺陷率的增加。
此外，需要诸如粘结和焊接之类的附加工艺来将螺母约束到电池模块，从而导致部件价格的提高。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的在于提供一种电池模块，该电池模块通过创建这样一种结构而具有改进的螺栓和螺母装配性能特性，在该结构中，螺母可以在电池模块之间的端子连接结构中浮动。
本发明的另一个目的是提供一种电池组，其被配置为通过端子连接结构使具有可浮动螺母结构的多个电池模块相互紧固。
然而，本公开的实施方式所要解决的问题不限于上述问题，并且可以在本公开所包括的技术思想的范围内进行各种扩展。
技术方案
根据本公开的一个实施方式的电池模块可以包括：包括至少一个电池单元的电池组件；汇流条组件，所述汇流条组件包括电连接至所述电池组件的电极引线的端子汇流条以及在至少一侧覆盖所述电池组件的汇流条框架；以及从外部覆盖所述汇流条组件的绝缘框架，并且所述电池模块还可以包括螺母，所述螺母被设定为能在螺母插入腔中浮动的尺寸并且安装在所述螺母插入腔中，所述螺母插入腔位于所述绝缘框架内邻近端子汇流条并且设置有空间。
所述螺母插入腔可以具有矩形平面截面，并且所述螺母在第一方向上的宽度可以形成为小于所述螺母插入腔在所述第一方向上的宽度。
所述螺母的在与所述第一方向交叉的第二方向上的宽度可以被形成为小于所述螺母插入腔在所述第二方向上的宽度。
在所述端子汇流条中可以形成有紧固孔，并且所述螺母可以安装在所述螺母插入腔中，使得螺纹孔至少部分地与所述紧固孔重叠。
所述端子汇流条的所述紧固孔的直径可以被形成为大于所述螺母的所述螺纹孔的直径。
所述螺母插入腔可以依次设置在所述绝缘框架的在平面方向上的两侧。
所述螺母可以形成为使得螺纹孔的朝向所述螺母插入腔的入口的边缘被切割成倾斜。
所述绝缘框架可以包括邻近所述汇流条组件定位的绝缘盖以及覆盖所述绝缘盖并固定端子连接结构的外盖，并且所述螺母插入腔可以设置在所述绝缘盖上。
根据本公开的另一实施方式，可以提供一种电池组，该电池组包括多个电池模块并包括螺栓，该螺栓穿过所述端子汇流条的所述紧固孔并且螺纹联接到所述螺母的所述螺纹孔。
所述电池组可以包括端子连接结构，所述端子连接结构具有连接相邻电池模块的端子汇流条的模块间汇流条，并且所述螺栓可以穿过所述模块间汇流条联接到所述螺母。
所述螺栓可以通过所述螺母的所述螺纹孔固定到所述绝缘框架。
根据本公开的又一实施方式，可以提供一种包括至少一个电池组的装置。
有利效果
根据一个实施方式，螺母安装在电池模块的外部端子连接部分上，以确保可浮动空间，从而提高用螺栓紧固以与相邻电池模块连接的容易性。
另外，由于不需要对螺栓和螺母进行精确的位置控制，因此可以提高装配速度，并且可以降低由于装配误差而导致的缺陷率。
此外，由于不需要用于将螺母约束到电池模块外部的附加过程，因此可以防止部件价格的提高。
附图说明
图1是示出根据本公开的一个实施方式的电池模块的立体图。
图2是示出根据本公开的一个实施方式的电池模块的汇流条组件、绝缘盖和外盖的分解立体图。
图3是沿图1的线III-III截取的截面图。
图4是示出根据本公开的一个实施方式的端子连接结构紧固到电池模块的状态的立体图。
图5是沿图4的线V-V截取的截面图。
图6a和图6b是示出根据本公开的一个实施方式在端子连接结构紧固到电池模块的状态下螺栓端部、端子汇流条的紧固孔和螺母的螺纹孔的相对位置的示意图。图6a示出了当紧固在相邻电池模块之间时螺栓位于固定位置的情况，图6b示出了螺栓的位置稍微偏离端子汇流条的紧固孔的中心的情况。
图7a和图7b是示出传统螺栓紧固结构中螺栓端部、端子汇流条的紧固孔和螺母的螺纹孔的相对位置的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的各种实施方式，使得本领域技术人员可以容易地实现它们。可以以各种不同的方式修改本公开，并且本公开不限于在此阐述的实施方式。
此外，在整个说明书中，当部件被称为“包括”某个部件时，意味着其可以进一步包括其他部件，而不排除其他部件，除非另有说明。
图1是示出根据本公开的一个实施方式的电池模块的立体图，图2是示出根据本公开的一个实施方式的电池模块的汇流条组件、绝缘盖和外盖的分解立体图。
参照图1和图2，根据本实施方式的电池模块100包括电池组件以及位于容纳电池组件并形成电池模块100的外部的模块壳体135的至少一侧上的汇流条组件150和绝缘框架160。汇流条组件150可以被配置成使得汇流条151朝向外侧固定在汇流条框架155上，该汇流条框架位于电池组件的电极引线被拉出的方向的一侧。电池组件的电极引线可以通过形成在汇流条框架155中的狭缝电连接至汇流条151。位于汇流条组件150外部的绝缘框架160可以包括绝缘盖163和外盖165。绝缘盖163邻近汇流条组件150，并且外盖165覆盖绝缘盖163并位于其外侧。
构成绝缘框架160的绝缘盖163和外盖165以及汇流条框架155均可以由非导电注射材料制成。
构成电池组件的电池单元可以设置为袋型二次电池，并且可以通过在电池组件中堆叠多个电池单元来设置。多个电池单元可以彼此电连接，并且每个电池单元可以包括电极组件、容纳电极组件的电池壳体以及从电池壳体突出并电连接至电极组件的电极引线。
此外，电池模块100可以包括各种电气部件，并且可以包括例如内部电路板(ICB)和电池管理系统(BMS)。诸如ICB和BMS板的电气部件可以电连接至多个电池单元。
电池模块100可以形成模块端子部分，使得多个电池单元可以彼此电联接。在本实施方式中，电池模块100可以包括位于固定到汇流条框架155的汇流条的两个最外侧的端子汇流条153。端子汇流条153可以包括从上端相对于汇流条框架155的主表面垂直弯曲的板，并且可以在该板中形成有紧固孔。
图3是沿图1的线III-III截取的截面图。
螺母插入腔168可以邻近端子汇流条153设置在绝缘盖163中。在螺母插入腔168中设置使得可以安装螺母173的空间，并且可以将螺母173设定为在螺母插入腔168内可浮动的尺寸。在该实施方式中，螺母插入腔168具有大致矩形的平面截面，并且螺母173在第一方向上的宽度可以形成为小于螺母插入腔168在第一方向上的宽度。这里，第一方向可以定义为平行于绝缘盖163的长边的方向。因此，如图3所示，螺母173和螺母插入腔168可以以间隙G1、G2彼此隔开，并且螺母173不被约束至绝缘盖163并因此可在螺母插入腔168中浮动。此外，当与第一方向交叉的方向称为第二方向时，螺母173在第二方向上的宽度可以形成为小于螺母插入腔168在第二方向上的宽度。因此，螺母173可以在螺母插入腔168中在四个方向上浮动，从而可以增加螺母173的自由度。
端子汇流条153可以定位在螺母插入腔168的上部，螺母173安装在该上部上。当固定有端子汇流条153的汇流条组件150以及设置有螺母插入腔168的绝缘盖163彼此联接时，位置被设定。在端子汇流条153中形成有紧固孔，并且当螺栓通过端子汇流条153紧固到螺母173时，螺栓可以通过所述紧固孔紧固。此时，端子汇流条153的紧固孔的直径(DT)可以形成为比螺母173的螺纹孔的直径(DN)大，并且螺母173可以形成为使得螺纹孔173a的朝向螺母插入腔168的入口的边缘被切割成倾斜。此外，螺母173安装在螺母插入腔168中，使得螺纹孔至少部分地与紧固孔重叠。借此，当螺栓插入螺母173中用于电池模块之间的电连接时，可以提高紧固的容易性，并且可以提高作业速度。这将在后面参考示意图进行描述。
这样的螺母插入腔168和插入其中的螺母173可以依次设置在绝缘盖163的在平面方向上的两侧，即在第一方向上的两侧。端子连接结构分别通过螺栓紧固到设置在两侧上的螺母173，使得它们可用于在两侧与相邻电池模块电连接。
图4是示出根据本公开的一个实施方式的端子连接结构被紧固到电池模块的状态的立体图，并且图5是沿图4的线V-V截取的截面图。
参照图4，可以将用于紧固相邻电池模块100的端子连接结构180紧固到模块端子部分。可以将端子连接结构180固定到绝缘框架160的外盖165上。模块端子部分可以包括端子汇流条153和安装在螺母插入腔168中的螺母173。当与绝缘盖163和汇流条组件150联接时，外盖165允许固定到汇流条组件150的端子汇流条153暴露，而当固定到外盖165的端子连接结构180与端子汇流条153联接时，可以实现与相邻的电池模块联接。
参照图5，端子连接结构180可以包括提供相邻电池模块之间的电连接的模块间汇流条151和用于将模块间汇流条151与各电池模块100的端子汇流条153联接的螺栓183。也就是说，可以穿过模块间汇流条151和端子汇流条153将螺栓183螺纹联接到螺母173的螺纹孔。此时，可以通过分别穿过模块间汇流条151的紧固孔和端子汇流条153的紧固孔，将螺栓183联接到安装在螺母插入腔168中的螺母173。此外，可以通过螺母173的螺纹孔将这种螺栓183固定到外盖165上。
图6a和图6b是示出根据本公开的一个实施方式在端子连接结构紧固到电池模块的状态下螺栓端部、端子汇流条的紧固孔153a和螺母的螺纹孔173a的相对位置的示意图。图6a示出了当紧固在相邻电池模块之间时螺栓位于固定位置的情况，图6b示出了螺栓的位置稍微偏离端子汇流条的紧固孔153a的中心的情况。
当螺栓183的位置稍微偏离固定位置时，螺栓183的端部可以通过在端子汇流条153的紧固孔153a中向一侧偏置而被插入。在这种情况下，由于螺母173被设定为能够在螺母插入腔168中浮动的尺寸，螺母173可以沿着螺栓183的插入位置稍微移动。因此，为了电连接相邻的电池模块100，不需要执行精确的控制以将螺栓183紧固到汇流条153和螺母173。当将螺栓183的端部插入端子汇流条153的紧固孔153a中时，螺母173在螺母插入腔168内移动使得螺母173的螺纹孔173a与螺栓183的端部对准并且可以在螺栓183和螺母173联接之间没有干涉的情况下被紧固。也就是说，通过增加螺母173的自由度，可以吸收螺栓183的公差和装配公差以确保螺母183和螺栓173的紧固性能。
图7a和图7b是示出在传统螺栓紧固机构中螺栓端部、端子汇流条的紧固孔和螺母的螺纹孔的相对位置的示意图。
通常，螺母73通过激光焊接等固定到电池模块的端子汇流条，因此不能浮动。在这种情况下，如图7a所示，当螺栓83定位在固定位置时，螺母73的螺纹孔73a、端子汇流条的紧固孔53a和螺栓83对准，因此在紧固中出现问题。然而，如图7b所示，当螺栓83脱离其固定位置时，螺母73被固定并且即使螺栓83位于端子汇流条的紧固孔53a中也不能移动。因此，螺栓83设置在螺母73的螺纹孔73a的外侧，并且螺栓83和螺母73相互干涉，使得紧固变得不可能。在再次移动螺栓83以寻找固定位置的过程中，工作时间可能被延迟，导致装配性能劣化。
同时，根据本发明的一个实施方式的电池模块可以被封装在电池组壳体中，同时一个或多个电池模块通过端子连接结构彼此电连接以形成电池组。即，通过使用螺栓固定连接相邻电池模块的端子汇流条的模块间汇流条，可以电连接多个电池模块，从而构成电池组。
上述电池模块和包括该电池模块的电池组可应用于各种装置。这些装置可以应用于诸如电动自行车、电动车辆、混合动力车辆的车辆，但是本公开不限于此，并且可以应用于可以使用电池模块和包括该电池模块的电池组的各种装置，这也属于本公开的范围。
虽然上面已经详细描述了本公开的优选实施方式，但是本公开的范围不限于此，并且本领域技术人员利用在所附权利要求中限定的本公开的基本概念构想的各种修改和改进也属于权利范围。
[附图标记说明]
100：电池模块
135：模块壳体
150：汇流条组件
151：汇流条
153：端子汇流条
153a：紧固孔
155：汇流条框架
160：绝缘框架
163：绝缘盖
165：外盖
168：螺母插入腔室
173：螺母
173a：螺纹孔
180：端子连接结构
183：螺栓

Claims (12)

1.一种电池模块，所述电池模块包括：
包括至少一个电池单元的电池组件；
汇流条组件，所述汇流条组件包括电连接至所述电池组件的电极引线的端子汇流条以及在至少一侧覆盖所述电池组件的汇流条框架；以及
从外部覆盖所述汇流条组件的绝缘框架，
并且所述电池模块还包括螺母，所述螺母被设定为能在螺母插入腔中浮动的尺寸并且安装在所述螺母插入腔中，所述螺母插入腔位于所述绝缘框架内邻近端子汇流条并且设置有空间。
2.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，所述螺母插入腔具有矩形平面截面，
其中，所述螺母在第一方向上的宽度小于所述螺母插入腔在所述第一方向上的宽度。
3.根据权利要求2所述的电池模块，
其中，所述螺母的在与所述第一方向交叉的第二方向上的宽度小于所述螺母插入腔在所述第二方向上的宽度。
4.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，在所述端子汇流条中形成有紧固孔，
其中，所述螺母安装在所述螺母插入腔中，使得螺纹孔至少部分地与所述紧固孔重叠。
5.根据权利要求4所述的电池模块，
其中，所述端子汇流条的所述紧固孔的直径被形成为大于所述螺母的所述螺纹孔的直径。
6.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，所述螺母插入腔依次设置在所述绝缘框架的在平面方向上的两侧。
7.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，所述螺母形成为使得螺纹孔的朝向所述螺母插入腔的入口的边缘被切割成倾斜。
8.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，所述绝缘框架包括邻近所述汇流条组件定位的绝缘盖和覆盖所述绝缘盖并固定端子连接结构的外盖，
并且，所述螺母插入腔设置在所述绝缘盖上。
9.一种电池组，所述电池组包括多个根据权利要求1至8中的任一项所述的电池模块，
其中，所述电池组包括螺栓，所述螺栓穿过所述端子汇流条的紧固孔并且螺纹联接到所述螺母的螺纹孔。
10.根据权利要求9所述的电池组，
所述电池组包括端子连接结构，所述端子连接结构具有连接相邻电池模块的端子汇流条的模块间汇流条，
其中，所述螺栓穿过所述模块间汇流条联接到所述螺母。
11.根据权利要求9所述的电池组，
其中，所述螺栓通过所述螺母的所述螺纹孔固定到所述绝缘框架。
12.一种包括至少一个根据权利要求9所述的电池组的装置。
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