CN112771712A - 电池组和包括该电池组的装置 - Google Patents

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金度贤
文德熙
崔容僎
朴秀彬
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Abstract

根据本公开的一个实施例的电池组包括：电池模块框架，该电池模块框架容纳电池模块；上外罩，该上外罩包括至少一个贯通开口，并且该上外罩覆盖电池模块框架的上部；汇流条，该汇流条位于电池模块框架的上部处，并且该汇流条连接到电池模块的电极引线；内部螺栓，该内部螺栓位于电池模块框架的上部处，该内部螺栓向上突出穿过贯通开口，并且该内部螺栓连接到汇流条；和端子，该端子穿过贯通开口以被连接到汇流条和内部螺栓，其中，端子包括螺母形紧固部，该螺母形紧固部与内部螺栓紧固。

Description

电池组和包括该电池组的装置
相关申请的交叉引用
本申请要求在2019年1月17日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2019-0006225的权益，其公开内容通过引用被整体并入本文中。
技术领域
本公开涉及一种电池组和一种包括该电池组的装置，并且更特别地，涉及一种包括端子螺栓的电池组和一种包括该电池组的装置。
背景技术
在现代社会中，随着诸如移动电话、笔记本计算机、便携式摄像机和数码相机的便携式设备已经被日常使用，与如上所述的移动设备有关的领域中的技术的开发已经被激活。另外，为了尝试解决由使用化石燃料的现有汽油车辆所引起的空气污染等问题，可再充电的二次电池被用作电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(P-HEV)等的电源，因此，对二次电池的开发的需求增加。
当前商业化的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等。其中，锂二次电池已经受到关注，这是因为锂二次电池具有例如如下优点：与镍基二次电池相比，几乎不表现出记忆效应，因此自由地进行充电和放电，并且具有非常低的自放电率和高的能量密度。
这种锂二次电池主要分别使用锂基氧化物和碳质材料作为正电极活性材料和负电极活性材料。锂二次电池包括：电极组件，在该电极组件中，分别涂覆有正电极活性材料和负电极活性材料的正电极板和负电极板在分隔件被置于其间的情况下被置放；和外部材料，即电池壳体，该电池壳体密封并容纳电极组件以及电解质。
通常，取决于外部材料的形状，锂二次电池可以被分类成电极组件被嵌入金属罐中的罐型二次电池以及电极组件被嵌入铝层压片的袋中的袋型二次电池。
在用于小型装置的二次电池的情况下，布置有两个到三个电池单体，但是在用于中型到大型装置(诸如汽车)的二次电池的情况下，使用其中大量的电池单体被电连接的电池组。
电池组通常包括多个二次电池，并且所述多个二次电池彼此串联和并联连接，从而增强容量和输出。这种电池组包括：电池模块，该电池模块具有堆叠形式的多个二次电池；电池模块框架，该电池模块框架在内部空间中容纳电池模块；和上外罩，该上外罩包围电池模块框架。另外，为了使用这种电池组，电池组和外部装置必须通过诸如连接线的连接构件电连接。为了该连接，电池组可以设置有端子作为连接端子。
传统地，对于端子的联接，使用了使用另外的螺栓来固定端子的方法、通过结合来联接端子的方法等。然而，在使用另外的螺栓的情况下，在螺栓和端子之间另外地需要密封构件，这导致结构复杂并且成本增加的问题；并且在结合的情况下，存在需要单独的固化时间并且密封构件根据结合的形状而变化的问题。
发明内容
技术问题
本公开的实施例已经被设计成解决如上所述的问题，因此，其目的是提供一种电池组和一种包括该电池组的装置，在该电池组中，由于不需要另外的螺栓或螺母来固定端子，因此过程能够被简化，并且即使在没有单独的内部空间的情况下也能够紧固端子，因此有效地利用内部空间。
技术解决方案
根据本公开的一个实施例的一种电池组包括：电池模块框架，该电池模块框架容纳电池模块；上外罩，该上外罩包括至少一个贯通开口，并且该上外罩覆盖电池模块框架的上部；汇流条，该汇流条位于电池模块框架的上部处，并且该汇流条连接到电池模块的电极引线；内部螺栓，该内部螺栓位于电池模块框架的上部处，该内部螺栓向上突出穿过贯通开口，并且该内部螺栓连接到汇流条；和端子，该端子穿过贯通开口以被连接到汇流条和内部螺栓，其中，端子包括螺母形紧固部，该螺母形紧固部与内部螺栓紧固。
汇流条可以包括形成在该汇流条中的通孔，并且内部螺栓可以包括：本体部，该本体部穿过通孔以与端子的紧固部紧固；和延伸部，该延伸部与汇流条的下表面形成接触。
通孔的直径小于贯通开口的直径并且大于本体部的直径，并且紧固部可以包括：第一外径部，该第一外径部对应于通孔的直径；和第二外径部，该第二外径部对应于贯通开口的直径。
通孔的直径小于贯通开口的直径并且与本体部的直径相同，并且紧固部可以包括外径部，该外径部对应于贯通开口的直径。
汇流条的下表面与所述延伸部可以具有焊接结合的结构。
可以在螺母形紧固部中形成凹口结构，本体部能够被插入该凹口结构中，并且可以在本体部的外表面和凹口结构的内表面上形成螺纹。
电池组可以进一步包括电路控制板，该电路控制板位于电池模块框架和上外罩之间，其中，汇流条和内部螺栓可以被置放在电路控制板的上表面上。
端子可以包括多边形密封部，该多边形密封部暴露于上外罩的外部。
密封部可以以比贯通开口大的面积与上外罩紧密接触。
密封部可以包括密封垫，该密封垫位于密封部和上外罩之间。
多边形可以是八边形。
端子可以进一步包括上突出部，该上突出部位于密封部的上表面上。
紧固部、密封部和上突出部可以被一体地形成。
有利效果
根据本公开的实施例，由于端子能够通过具有螺母形紧固部的端子被固定而无需另外的螺栓或螺母，因此能够简化组装结构并且能够简化其制造过程。
另外，由于螺母形紧固部被紧固到固定的内部螺栓，所以能够在没有单独的内部空间的情况下紧固端子，从而使得能够有效地利用内部空间。
附图说明
图1是示出根据本公开的一个实施例的电池组的立体图；
图2是图1的电池组的分解立体图；
图3是沿图1中的线A-A'截取的截面图；
图4是示出图3中的端子的视图；
图5是根据本公开的另一个实施例的电池组的截面图；
图6是示出图5中的端子的视图；并且
图7是通过改变观察方向而示出图3中的端子的视图。
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例，使得本领域技术人员能够容易地实现这些实施例。本公开可以以各种不同的方式修改，并且不限于本文中所阐述的实施例。
与描述无关的部分将被省略以清楚地描述本公开，并且在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
此外，在附图中，为了便于描述而任意地示出了每一个元件的尺寸和厚度，并且本公开不一定必需限于附图中所示。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、区域等的厚度。在附图中，为了便于描述，一些层和区域的厚度被夸大。
另外，将理解的是，当诸如层、膜、区域或板的元件被称为在另一个元件“上”或“上方”时，它可以直接在另一个元件上或者还可以存在中间元件。相比之下，当一个元件被称为“直接在”另一个元件“上”时，这意指不存在其它中间元件。此外，词语“上”或“上方”意指被置放在参考部分上或下方，并且不一定必需意指朝向重力的相反方向被置放在参考部分的上侧上。
此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”某个部件时，这意指它还可以包括其它部件，而不是排除了其它部件，除非另有说明。
图1是示出根据本公开的一个实施例的电池组的立体图，并且图2是图1的电池组的分解立体图。
参考图1和图2，根据本公开的一个实施例的电池组10包括：电池模块框架100，该电池模块框架100容纳电池模块200；上外罩400，该上外罩400覆盖电池模块框架100的上部；汇流条500，该汇流条500位于电池模块框架100的上部处，并连接到电池模块200的电极引线(未示出)；内部螺栓600，该内部螺栓600位于电池模块框架100的上部处，并连接到汇流条500；和端子700，该端子700用于将电池组10电连接到外部装置。更特别地，端子700被连接到汇流条500和内部螺栓600，从而将电池组10电连接到外部装置。
同时，电路控制板300可以位于电池模块框架100和上外罩400之间，并且汇流条500和内部螺栓600可以被置放在电路控制板300的上表面上。
图3是沿图1中的线A-A'截取的截面图。
参考图2和图3，上外罩400为覆盖电路控制板300的形式，并且防止电路控制板300、汇流条500等暴露于外部。然而，至少一个贯通开口410可以被形成在上外罩400中，使得至少部分地暴露于外部的端子700能够被电连接到汇流条500等。内部螺栓600向上突出穿过贯通开口410，并且端子700穿过至少一个贯通开口410，以与汇流条500和内部螺栓600连接。
传统上，为了将作为连接端子的端子连接到电池组，使用了使用另外的螺栓来固定端子的方法、通过结合来联接端子的方法等。然而，在使用另外的螺栓的情况下，在螺栓和端子之间需要另外的密封构件，这导致结构复杂并且成本增加的问题；并且在结合的情况下，已经出现了需要单独的固化时间并且密封构件根据需要结合的构件的形状而变化的问题。此外，由于螺栓在面向下的同时与电池组紧固，因此在电池组的内部需要另外的用于紧固的空间。
根据本公开的一个实施例的电池组10已经被设计成解决如上所述的问题，并且通过改进端子700的紧固结构，能够在没有另外的螺栓或螺母的情况下固定端子700，从而简化了组装结构和制造过程。另外，由于即使在没有单独的内部空间的情况下也能够紧固端子，因此能够有效利用内部空间。下面，将详细描述根据本公开的一个实施例的端子700的结构。
图4是示出图3中的端子700的立体图。
参考图2到图4，端子700可以包括：螺母形紧固部710，该螺母形紧固部710与内部螺栓600紧固；多边形密封部720，该多边形密封部720暴露于上外罩400的外部；和上突出部730，该上突出部730位于密封部720的上表面上。
特别地，紧固部710、密封部720和上突出部730可以一体地形成。因此，能够在没有另外的构件的情况下仅通过紧固紧固部710来实现能够相对于外部环境密封并连接到外部装置的端子700。稍后将详细描述紧固部710、密封部720和上突出部730中的每一个。
另外，汇流条500包括形成在汇流条500中的通孔510，并且端子700的紧固部710能够穿过汇流条500的通孔510以及上外罩400的贯通开口410，以与汇流条500和内部螺栓600连接。特别地，端子700的紧固部710形成待与内部螺栓600紧固的螺母形状。所述螺母形状意指在端子700的紧固部710中形成内部螺栓600能够被插入其中的凹口结构，并且在该凹口结构的内表面上形成有螺纹。
更具体地，内部螺栓600可以包括：本体部610，该本体部610穿过汇流条500的通孔510，以与端子700的紧固部710紧固；和延伸部620，该延伸部620与汇流条500的下表面形成接触。螺母形紧固部710被装配到螺栓形本体部610，由此端子700能够被紧固到内部螺栓600。可以在本体部610和紧固部710中形成用于紧固的螺纹。即，可以在本体部610的外表面上形成螺纹，并且螺母形紧固部710可以具有形成在本体部610被插入其中的凹口结构的内表面上的螺纹。
内部螺栓600的延伸部620用于将内部螺栓600连接到汇流条500，并且汇流条500的下表面和延伸部620彼此接触并连接。这种连接不受方法的限制，只要在延伸部620和汇流条500的下表面之间能够实现物理和电连接即可，但是焊接是优选的。即，延伸部620和汇流条500的下表面优选具有焊接结合的结构。
内部螺栓600的延伸部620通过焊接等与汇流条500的下表面接触，并且同时，内部螺栓600的本体部610在穿过汇流条500的通孔510的状态下被安置在电路控制板300上。然后，在上外罩400被联接之后，穿过上外罩400的贯通开口410的端子700的紧固部710与内部螺栓600的本体部610紧固，从而完成汇流条500、内部螺栓600和端子700的物理和电连接。通过这种联接结构，端子700能够被更简洁地紧固到汇流条500和内部螺栓600，而无需另外的螺栓或螺母。此外，由于端子700形成螺母形状，因此即使在没有单独的内部空间的情况下，端子700也能够被紧固到电池组10，从而有效地利用电池组10内部的空间。
回过来参考图3和图4，根据本公开的一个实施例的端子700的紧固部710的外表面可以形成阶梯形的台阶差。具体地，汇流条500的通孔510的直径X可以小于上外罩400的贯通开口410的直径Y，并且可以大于内部螺栓600的本体部610的直径Z。
端子700的紧固部710可以包括：第一外径部711，该第一外径部711对应于通孔510的直径X；和第二外径部712，该第二外径部712对应于贯通开口410的直径Y，使得该端子700的紧固部710在与本体部610紧固的同时与通孔510的直径X和贯通开口410的直径Y相匹配。即，紧固部710的第一外径部711和第二外径部712分别形成与彼此不同的通孔510的直径X和贯通开口410的直径Y相同的直径，从而当被联接到上外罩400和汇流条500时，能够改进端子700的组装性能。另外，由于通过第一外径部711和第二外径部712在外表面上形成阶梯形的台阶差，因此，当端子700被紧固时，能够通过紧固来校正在汇流条500和上外罩400之间的对准误差，并且进一步地，能够改进组装结构的紧固性能。
图5是根据本公开的另一个实施例的电池组的截面图，并且图6是示出图5中的端子的立体图。
参考图5和图6，根据本公开的另一个实施例的电池组包括上外罩400、汇流条900、内部螺栓600和端子800。
除了端子800和汇流条900之外，上外罩400和内部螺栓600形成与上述实施例中的相同或类似的结构，因此将省略其描述，因为它与上述内容重复。
汇流条900的通孔910的直径X'可以小于上外罩400的贯通开口410的直径Y'，并且与内部螺栓600的本体部610的直径Z'相同，并且端子800的紧固部810可以包括与贯通开口410的直径Y'对应的外径部811。另外，汇流条900的通孔910可以在其内表面上形成有与本体部610的外表面对应的螺纹，从而与内部螺栓600的本体部610紧固。
通过如上所述的联接结构，内部螺栓600的延伸部620可以以更大的面积与汇流条900的下表面接触以形成焊接结构，从而存在增加内部螺栓600和汇流条900之间的联接力并且进而减小接触电阻的效果。另外，汇流条900的通孔910可以形成与本体部610的外表面对应的螺纹，以改进紧固性能。
回过来参考图3和图4，根据本公开的一个实施例的端子700可以包括多边形密封部720，该多边形密封部720暴露于上外罩400的外部。
密封部720可以具有以比上外罩400的贯通开口410大的面积与上外罩400紧密接触的结构，并且可以进一步包括位于密封部720和上外罩400之间的密封垫721。
通过如上所述的特征，能够形成上外罩400位于端子700和汇流条500之间的结构。因此，当端子700被紧固时，通过在由于螺栓-螺母联接而引起的在紧固方向上的力与上外罩400通过在紧固方向上的力而作用在密封部720上的竖直阻力之间呈现平衡，端子700和上外罩400可以紧密接触并且被更牢固地密封。
此外，当将上外罩400固定到电池模块框架100时，可以使用多个螺栓。如果存在如上所述的密封部720的结构特征，则端子700的紧固不仅可以帮助将端子700连接到电池组10，而且还可以帮助将上外罩400固定到电池模块框架100。
另外，通过将密封垫721定位在密封部720和上外罩400之间，改进了在端子700和上外罩400之间的密封程度，从而能够吸收在机械部件之间在组装时可能发生的位置公差，并且防止外部物质流动到电池组中。密封垫721优选包括乙烯丙烯二烯单体(EPDM)和聚氨酯材料中的至少一种。
另一方面，根据本实施例的端子700进一步包括位于密封部720的上表面上的上突出部730。上突出部730通过连接构件等电连接到外部装置，使得电池组中所容纳的电池单体能够被最终连接到外部装置。
图7是通过改变观察方向而示出图4中的端子700的立体图。
参考图7，根据本公开的一个实施例的端子700可以包括具有多边形形状的密封部720，并且该多边形形状不受太大限制，但是优选的是包括八边形密封部720。
由于密封部720具有多边形形状，特别是八边形形状，因此，应该将适合于其的专用装备(例如，具有与该多边形匹配的形状的螺母驱动器)用于端子700的紧固过程，并且在拆卸端子700的情况下也是如此。因此，没有这种专用装备的普通用户不能容易地拆卸端子700。
同时，回过来参考图2，用于容纳电池模块200的电池模块框架100可以进一步包括置放在电池模块框架100一侧上的端口板110和侧盖板120。
另外，电路控制板300被安装在电池组10中并且负责电流的打开和关闭功能，并且组装了保护电路。作为能够切断电池组10的电力的装置，可以代表性地提及电池断开单元(BDU)外罩。当流入或流出电池的电流变为超过先前设定的范围的状况时，诸如电池断开单元(BDU)外罩的电路控制板300能够切断电池组10的电力。
上文提到的电池组能够被应用于各种装置。这样的装置包括但不限于诸如电动自行车、电动车辆和混合动力车辆的运输装置，并且本公开适用于能够使用任何电池模块的各种装置，但不限于此。
尽管上文已经详细描述了本公开的优选实施例，但是本公开的范围不限于此，并且本领域技术人员使用在所附权利要求书中所限定的本公开的基本概念做出的各种修改和改进也属于权利范围。
附图标记的描述
10：电池组
100：电池模块框架
200：电池模块
300：电路控制板
400：上外罩
500、900：汇流条
600：内部螺栓
700、800：端子

Claims (14)

1.一种电池组，包括：
电池模块框架，所述电池模块框架容纳电池模块；
上外罩，所述上外罩包括至少一个贯通开口，并且所述上外罩覆盖所述电池模块框架的上部；
汇流条，所述汇流条位于所述电池模块框架的上部处，并且所述汇流条连接到所述电池模块的电极引线；
内部螺栓，所述内部螺栓位于所述电池模块框架的上部处，所述内部螺栓向上突出穿过所述贯通开口，并且连接到所述汇流条；和
端子，所述端子穿过所述贯通开口以被连接到所述汇流条和所述内部螺栓，
其中，所述端子包括螺母形紧固部，所述螺母形紧固部与所述内部螺栓紧固。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述汇流条包括形成在所述汇流条中的通孔，并且
所述内部螺栓包括：本体部，所述本体部穿过所述通孔以与所述端子的所述紧固部紧固；和延伸部，所述延伸部与所述汇流条的下表面形成接触。
3.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述通孔的直径小于所述贯通开口的直径并且大于所述本体部的直径，并且
所述紧固部包括：第一外径部，所述第一外径部对应于所述通孔的直径；和第二外径部，所述第二外径部对应于所述贯通开口的直径。
4.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述通孔的直径小于所述贯通开口的直径并且与所述本体部的直径相同，并且
所述紧固部包括外径部，所述外径部对应于所述贯通开口的直径。
5.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述汇流条的所述下表面与所述延伸部具有焊接结合的结构。
6.根据权利要求2所述的电池组，其中，在所述螺母形紧固部中形成有凹口结构，所述本体部能够被插入所述凹口结构中，并且
在所述本体部的外表面和所述凹口结构的内表面上形成有螺纹。
7.根据权利要求1所述的电池组，
进一步包括电路控制板，所述电路控制板位于所述电池模块框架和所述上外罩之间，
其中，所述汇流条和所述内部螺栓被置放在所述电路控制板的上表面上。
8.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述端子包括多边形密封部，所述多边形密封部暴露于所述上外罩的外部。
9.根据权利要求8所述的电池组，其中，所述密封部以比所述贯通开口大的面积与所述上外罩紧密接触。
10.根据权利要求9所述的电池组，其中，所述密封部包括密封垫，所述密封垫位于所述密封部和所述上外罩之间。
11.根据权利要求8所述的电池组，其中，所述多边形是八边形。
12.根据权利要求8所述的电池组，其中，所述端子进一步包括上突出部，所述上突出部位于所述密封部的上表面上。
13.根据权利要求12所述的电池组，其中，所述紧固部、所述密封部和所述上突出部被一体地形成。
14.一种装置，所述装置包括作为电源的根据权利要求1到13中的任一项所述的电池组。
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