CN114388957A - 电池模块及包括该电池模块的电池组 - Google Patents

电池模块及包括该电池模块的电池组 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电池模块及包括该电池模块的电池组，电池模块包括：堆叠结构以及前盖和后盖，所述堆叠结构包括多个堆叠的电池单元；前盖和后盖分别设置在所述堆叠结构的前侧和后侧，配置为覆盖所述堆叠结构，并包括盖面、第一紧固部分以及第二紧固部分，所述盖面面对所述堆叠结构；所述第一紧固部分沿多个堆叠的电池单元的堆叠方向从所述堆叠结构的第一侧横向突出；所述第二紧固部分沿所述堆叠方向从所述堆叠结构的第二侧横向突出。

Description

电池模块及包括该电池模块的电池组
技术领域
本发明涉及一种电池模块及包括该电池模块的电池组。
背景技术
本节中的陈述仅提供涉及本发明的背景信息，并不会构成现有技术。
随着近年来全球减少二氧化碳排放的趋势，代替具有内燃机以通过燃烧化石燃料来产生行驶动力的传统车辆，对利用存储在储能设备(例如电池)中的电能而通过驱动电机来产生行驶动力的电动车辆的需求不断增加。
电动车辆的性能很大程度上取决于储能装置(例如电池)的电容量和性能，该储能装置用于存储电能以提供给驱动电机。
用于存储电能以提供给电机而产生车辆行驶动力的车辆电池不仅期望具有优异的电学特性(例如，优异的充放电性能和较长使用寿命)，还期望具有高水平的机械性能(例如，对诸如高温和剧烈振动的恶劣的车辆行驶环境的坚固性)。
此外，就车辆制造商而言，以具有标准化尺寸或电容量的模块的形式来配置电池硬件是有利的，使得其可以一致地应用于各种车辆。
以上关于背景技术的描述仅用于帮助理解本发明的背景，本领域技术人员不应将其视为与已知现有技术相对应。
发明内容
本发明提供一种具有标准化尺寸和电容量的电池模块，使得其可以一致地应用于各种车辆，本发明还提供一种包括该电池模块的电池组。
特别地，本发明提供一种具有如下结构的电池模块及包括该电池模块的电池组，即当要配置电池组时，该电池模块能够牢固地紧固到相邻的电池模块。
在本发明的一种形式中，电池模块包括堆叠结构以及前盖和后盖，所述堆叠结构包括多个堆叠的电池单元以及第一紧固部分和第二紧固部分，所述第一紧固部分和所述第二紧固部分沿电池单元的堆叠方向从所述堆叠结构的两侧更进一步横向突出；前盖和后盖分别设置在所述堆叠结构的前侧和后侧，配置为覆盖所述堆叠结构，并包括面对所述堆叠结构的盖面。
在本发明的一个形式中，所述第一紧固部分和所述第二紧固部分可以均具有沿上下方向形成的通孔。
在本发明的一个形式中，所述第一紧固部分和所述第二紧固部分可以彼此具有高度差。
在本发明的一个形式中，所述第一紧固部分的上端与所述第二紧固部分的下端可以具有大致相同的高度。
在本发明的一个形式中，金属衬套可以设置在所述第一紧固部分和所述第二紧固部分中较高的紧固部分的通孔中，插入螺母可以设置在较低的紧固部分中。
在本发明的一个形式中，每个盖可以进一步具有从所述盖面连接到所述第一紧固部分和所述第二紧固部分的延伸结构，所述延伸结构可以形成为带孔的格子结构。
在本发明的一个形式中，所述延伸结构可以具有从所述盖面的中央以一定角度延伸到所述第一紧固部分和所述第二紧固部分的结构，在所述第一紧固部分和所述第二紧固部分之间可以限定有空的空间。
在另一个形式中，本发明提供了一种包括多个电池模块的电池组，每个电池模块包括：堆叠结构以及前盖和后盖，所述堆叠结构包括多个堆叠的电池单元以及第一紧固部分和第二紧固部分，所述第一紧固部分和所述第二紧固部分沿电池单元的堆叠方向从所述堆叠结构的两侧更进一步横向突出；前盖和后盖分别设置在所述堆叠结构的前侧和后侧，配置为覆盖所述堆叠结构，并包括面对所述堆叠结构的盖面，其中，电池模块沿电池单元的堆叠方向彼此相邻布置，在两个相邻的电池模块中，一个电池模块的第一紧固部分和另一个电池模块的第二紧固部分在布置状态下沿高度方向彼此重叠，并且不同电池模块的彼此重叠的第一紧固部分和第二紧固部分彼此紧固。
在本发明的一个形式中，所述第一紧固部分和所述第二紧固部分可以均具有通孔，所述通孔沿上下方向穿过所述第一紧固部分和所述第二紧固部分而形成，分别穿过相邻重叠的电池模块的第一紧固部分和第二紧固部分而形成的通孔可以沿高度方向彼此对齐。
在本发明的一个形式中，所述第一紧固部分的上端与所述第二紧固部分的下端可以位于大致相同的高度。
在本发明的一个形式中，金属衬套可以设置在所述第一紧固部分和所述第二紧固部分中较高的紧固部分的通孔中，插入螺母可以设置在较低的紧固部分中。
在本发明的一个形式中，电池组可以进一步包括紧固构件，所述紧固构件插入到彼此对齐的通孔中并将相邻的电池模块彼此紧固。
在本发明的一个形式中，所述紧固构件可以是中空螺栓。
在本发明的一个形式中，电池组可以进一步包括中空螺栓，所述中空螺栓插入到彼此对齐的通孔中并穿过所述金属衬套接合到所述插入螺母。
在本发明的一个形式中，前盖和后盖可以进一步具有从所述盖面连接到所述第一紧固部分和所述第二紧固部分的延伸结构，并且所述延伸结构可以形成为带孔的格子结构。
在本发明的一个形式中，所述延伸结构可以具有从所述盖面的中央以一定角度延伸到所述第一紧固部分和所述第二紧固部分的结构，在所述第一紧固部分和所述第二紧固部分之间可以限定有空的空间。
根据电池模块及包括该电池模块的电池组，形成在电池模块的前盖和后盖上的紧固部分能够实现紧固结构，该紧固结构可以在将电池模块与另一个电池模块紧固的同时应用于电池模块和壳体之间的紧固，从而进一步提高紧固强度，这可以提供更高水平的抵抗外部冲击(例如碰撞)的坚固性。
此外，根据电池模块及包括该电池模块的电池组，可以去除电池模块之间任何不必要的空间，从而提高整个电池系统封装的空间利用率，这对于标准化和兼容性非常有利。
此外，根据电池模块及包括该电池模块的电池组，紧固部分形成为使得可以在电池模块内部沿电池单元堆叠的方向进行紧固。从而，当多个电池模块紧固时，通过电池模块之间的紧密接触结构可以提高表面压力性能，并且提高组装便利性，从而提供各种与工艺相关的优点。
从本发明获得的有益效果不限于上述那些，本发明所属领域的技术人员可以清楚地理解本文未提及的其他有益效果。
通过本文提供的说明，其它应用领域将变得明显。应当理解，本说明书和具体实施例仅是旨在用于说明的目的，而并不旨在限制本发明的保护范围。
附图说明
为了可以很好地理解本发明，现在参考所附附图，以给出的示例的方式来描述其各种形式，在这些附图中：
图1是根据本发明的一种形式的电池模块的俯视立体图；
图2是图1所示的电池模块的仰视立体图；
图3是图1所示的电池模块的分解立体图；
图4是根据本发明的一种形式的电池模块的前盖和后盖的组装结构的详细示意图；
图5是示出通过组合根据本发明的一种形式的电池模块而配置成电池组的状态的主视图；
图6是示出通过组合根据本发明的一种形式的多个电池模块而配置的电池组的部分的立体图；
图7是更详细地示出根据本发明的一种形式的电池模块之间的接合部分的截面图；以及
图8是示出根据本发明的一种形式的电池模块安置在电池组的下壳体中的结构的立体图。
本文描述的附图仅用于说明的目的，而并不旨在以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
下面的说明在本质上仅仅是示例性的，并非旨在限制本发明、应用或用途。应当理解，在整个说明书和附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
在下文中，参照所附附图详细描述根据各种形式的电池模块及包括该电池模块的电池组。
图1是根据本发明的一种形式的电池模块的俯视立体图；图2是图1所示的电池模块的仰视立体图；图3是图1所示的电池模块的分解立体图。
在下文中，为了描述方便，如图1和图2所示，将电池模块10的盖60所面对的方向称为前后方向，将对应于盖60之间的距离的方向称为纵向方向，将电池单元110堆叠的方向，即电池模块10的端板20所面对的方向称为左右方向，将对应于端板20之间的距离的方向称为宽度方向，将上盖40所面对的方向称为向上方向，将与向上方向相反的方向称为向下方向，将对应于设置上盖40的表面和相对表面之间的距离的方向称为高度方向。这些表达方式是基于常用的物体大小的表达方法，并且宽度方向、纵向方向和高度方向可以相互垂直。
参考图1至图3，根据本发明的一种形式的电池模块10可以包括：多个电池单元110、一对端板20、一对汇流排组件30、上盖40、第一夹具51以及第二夹具52，多个电池单元110沿宽度方向堆叠；一对端板20分别与堆叠的电池单元110的结构100的两个宽度方向端部面接触；一对汇流排组件30设置在堆叠的电池单元110的结构100的两个纵向端部并结合到电池单元110的电极；上盖40沿高度方向覆盖堆叠的电池单元110的结构100的顶部；第一夹具51在两端结合到每个端板20；第二夹具52在堆叠的电池单元110的结构100下方沿宽度方向延伸并且其两端分别结合到两个端板20。
特别地，根据本发明的一种形式的电池模块可以包括前盖和后盖60，前盖和后盖60在汇流排组件30外侧纵向覆盖堆叠的电池单元110的结构100。
电池单元110可以实施为在两个纵向端部具有电极的软包型(pouch type)，并且可以通过沿宽度方向堆叠这种电池单元110来形成一个电池单元堆叠结构100。
尽管未示出，但是可以在电池单元110之间设置有表面压力垫，表面压力垫具有压缩弹性，以当电池单元膨胀时能够将表面压力保持在预定水平并吸收电池单元110的膨胀。双面胶带、热熔胶等可以设置在电池单元110之间以结合电池单元110。
端板20可以设置成与电池单元堆叠结构100的堆叠方向两端的表面，即堆叠结构100的电池单元110中最外侧电池单元的暴露表面进行面接触。
端板20是保持其间距离的部件，从而当电池单元110膨胀时，利用端板20的刚度抑制电池模块的变形并保持堆叠的电池单元110之间的表面压力。因此，端板20具有足够的刚度，可以保持与电池单元110的表面接触并可以抑制电池模块的变形，并且可以提供用于均匀表面压力的附加部件。
汇流排组件30可以包括汇流排，所述汇流排设置在电池单元堆叠结构100的前侧和后侧，并且在堆叠结构中沿前后方向设置的电池单元110的电极之间形成电连接。汇流排组件30可以包括在由诸如塑料的绝缘材料制成的注射成型结构中结合到电池单元110的电极的金属汇流排，并且可以具有连接头，所述连接头具有连接到汇流排的引脚等，从而可以在外部检测电池单元110的电压。
汇流排组件30的汇流排可以具有延伸部，所述延伸部形成为用于与另一个外部电池单元模块或端子连接，并且端子可以穿过前盖和后盖60暴露。
第一夹具51和第二夹具52在堆叠结构100的上方和下方沿宽度方向延伸，并且其两端分别结合到端板20，从而能够保持两个端板20之间的预定距离。特别地，第一夹具51和第二夹具52分别结合到两个端板20的纵向中央，从而当电池单元110膨胀时限制两个端板20的纵向中央。因此，可以防止电池模块10膨胀。
前盖和后盖60可以沿电池单元堆叠结构100的纵向方向覆盖对应于堆叠结构100的前后的表面。前盖和后盖60是设置在电池模块10上的对称位置处的基本相同的部件，因此它们使用相同的附图标记。
当安装前盖和后盖60时，汇流排组件30被覆盖并且可以最终完成电池模块10。前盖和后盖60可以具有通孔，所述通孔可以暴露汇流排组件30的应该暴露在电池模块之外的部件(例如，用于与外部电连接而应该暴露的汇流排的延伸部、具有与汇流排电连接的引脚的连接头等)。
图4是根据本发明的一种形式的电池模块的前盖和后盖的组装结构的详细示意图。
参考图3和图4，根据本发明的一种形式的电池模块的前盖和后盖60可以具有盖面601、第一紧固部分61和第二紧固部分62，所述盖面601面对堆叠结构100的前表面和后表面，第一紧固部分61和第二紧固部分62沿盖面601的宽度方向从两端比堆叠结构100的两侧更进一步横向突出。
当形成电池组时，第一紧固部分61和第二紧固部分62是用于紧固到另一个相邻的电池模块的部分。紧固部分61、62可以分别具有沿上下方向形成的通孔611和621，插入螺母612和金属衬套622分别设置在通孔611和621中。
前盖和后盖60可以具有座部67和连接头孔68，所述座部67从盖面601向前或向后突出，以将电池模块10中的汇流排组件30的汇流排的延伸部32暴露到外部，所述连接头孔68穿过盖面601形成，以将设置在汇流排组件30上的连接头35暴露到外部。
前盖和后盖60可以具有连接到从盖面601突出的紧固部分61、62的延伸结构L。延伸结构L形成为带孔的格子结构，并且可以在冲击被施加到电池模块10时通过吸收冲击来提供刚度。延伸结构L可以具有在对应于两个紧固部分61、62的高度处以一定角度从盖面601的中央延伸到紧固部分61、62的形状。
前盖和后盖60的侧表面可以与端板20接触。端板20以及第二盖和第三盖30的侧表面可以通过螺栓21彼此接合。尽管未示出，但是两个端板20可以通过螺栓21来紧固，所述螺栓21紧固在设置于每个盖60内侧的长螺母的两端处。
图5是示出通过紧固根据本发明的一种形式的电池模块而配置成电池组的状态的主视图，图6是示出通过紧固根据本发明的一种形式的多个电池模块而配置的电池组的部分的立体图。
在本说明书中，电池组可以作为如下概念使用：包括通过组合多个电池模块10而形成的组件，或包括组合有电池模块10的组件以及在其中设置该组件的壳体。
如图5和图6所示，多个电池模块(在图5所示的示例中为四个)可以横向布置并紧固以构成电池组。电池模块横向布置是指在电池模块中沿电池单元的堆叠方向布置电池模块。进一步地，该布置用于在电池单元膨胀时使表面压力施加在电池模块之间。
模块的紧固部分设置为彼此上下重叠，使得紧固部分的通孔在模块紧固时对齐，并且一个紧固构件65可以插入到对齐的通孔中。
如上所述，形成在电池模块10的每个盖60处的第一紧固部分61和第二紧固部分62可以具有高度差H，使得相邻模块的紧固部分可以对齐。特别地，一个紧固部分62的下端的高度可以与另一个紧固部分61的上端的高度大致相同，使得相邻电池模块的彼此重叠的紧固部分在两个电池模块紧固时能够彼此上下接触。
图7是更详细地示出根据本发明的一种形式的电池模块的紧固结构的截面图，即，图7示出了对应于图6中所示的“A”区域的纵向截面图，其中电池单元紧固到壳体。
参考图7，在示出的状态中，左侧电池单元的第二紧固部分62和右侧电池单元的第一紧固部分61上下设置，从而紧固部分的通孔可以上下对齐。
当电池单元紧固时，在第二紧固部分62和第一紧固部分61重叠的状态中，金属衬套622设置于上面的第二紧固部分62的通孔中，并且插入螺母612设置于下面的第一紧固部分61的通孔中，从而通过将中空螺栓65紧固在重叠的通孔中，可以将两个电池模块彼此紧固。即，中空螺栓65可以穿过上面的通孔中的金属衬套622插入到下面的通孔中的插入螺母612，从而可以完成紧固。
包括通过中空螺栓65而彼此紧固的多个电池模块10的电池模块组件可以紧固并安置在壳体900中。在该配置中，可以在壳体900中形成紧固孔，用于紧固的构件能够插入到紧固孔中，并且拉铆螺母901可以插入到紧固孔中。
螺栓902插入到用于紧固电池模块10的中空螺栓65的孔中并且插入的螺栓902紧固到拉铆螺母901，由此可以将包括电池模块10的电池模块组件安装并安置在壳体中。
图8是示出根据本发明的一种形式的电池模块安置在电池组的下壳体中的结构的立体图。
如图8所示，电池单元10彼此紧固并且可以安装和安置在壳体900中。每个电池单元10可以紧固到相邻的电池单元并且可以在其紧固位置处紧固到壳体。
与此同时，如上所述，形成在前盖和后盖60上的延伸结构L可以具有在对应于两个接合部分61、62的高度处从盖面601的中央以一定角度延伸到接合部分61、62的形状。由于延伸结构L形成为这种形状，因此可以在两个紧固部分61、62之间限定空的空间S。用于将电池和车辆彼此紧固的紧固结构可以设置在空的空间S中。
虽然上面举例说明了实质上具有相同结构的盖60分别设置在电池模块10的前侧和后侧，但是本发明不限于在前侧和后侧均设置具有实质相同结构的盖60的结构。即，作为本发明的另一种形式，具有上述形状和紧固结构的盖可以仅设置在电池模块10的前侧和后侧之一，并且具有不同结构的盖可以设置在另一侧。
如上所述，根据本发明的各种形式的电池模块的优点在于：形成在电池模块的前盖和后盖上的紧固部分能够实现紧固结构，该紧固结构可以在将电池模块与另一个电池模块紧固的同时应用于电池模块和壳体之间的紧固，从而进一步提高紧固强度，这可以提供更高水平的抵抗外部冲击(例如碰撞)的坚固性。此外，应用于根据本发明的各种形式的电池模块的紧固结构去除了电池模块之间任何不必要的空间，从而提高整个电池系统封装的空间利用率，这对于标准化和兼容性非常有利。
此外，根据本发明的各种形式的电池模块的优点在于：紧固部分形成为使得可以在电池模块内部沿电池单元堆叠的方向进行紧固。从而，当多个电池模块紧固时，通过电池模块之间的紧密接触结构可以提高表面压力性能，并且提高组装便利性，从而提供各种与工艺相关的优点。
尽管如上所述参考特定形式描述了本发明，但是显而易见的是本领域技术人员可以以各种方式改变和修改本发明。

Claims (16)

1.一种电池模块，其包括：
堆叠结构，在所述堆叠结构中交替堆叠了多个电池单元；和
前盖和后盖，其分别设置在所述堆叠结构的前侧和后侧，配置为覆盖所述堆叠结构，并包括：
盖面，其面对所述堆叠结构；
第一紧固部分，其沿多个电池单元的堆叠方向从所述堆叠结构的第一侧横向突出；以及
第二紧固部分，其沿所述堆叠方向从所述堆叠结构的第二侧横向突出。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述第一紧固部分和所述第二紧固部分均包括沿所述堆叠结构的上下方向形成的通孔。
3.根据权利要求2所述的电池模块，进一步包括：
金属衬套，其设置在高于所述第一紧固部分的所述第二紧固部分的通孔中；以及
插入螺母，其设置在所述第一紧固部分中。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述第一紧固部分和所述第二紧固部分具有彼此不同的高度。
5.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述第一紧固部分包括上端，所述第二紧固部分包括下端，所述第一紧固部分的上端与所述第二紧固部分的下端位于大致相同的高度。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中，前盖和后盖进一步包括延伸结构，所述延伸结构形成为带孔的格子结构，并且从所述盖面延伸到所述第一紧固部分和所述第二紧固部分。
7.根据权利要求6所述的电池模块，其中，所述延伸结构具有从所述盖面的中央以一定角度延伸到所述第一紧固部分和所述第二紧固部分的结构，在所述第一紧固部分和所述第二紧固部分之间限定有空的空间。
8.一种电池组，其包括多个电池模块，多个电池模块中的每个电池模块包括：
堆叠结构，其包括多个堆叠的电池单元；和
前盖和后盖，其分别设置在所述堆叠结构的前侧和后侧，配置为覆盖所述堆叠结构，并包括盖面、第一紧固部分以及第二紧固部分，所述盖面面对所述堆叠结构，所述第一紧固部分沿多个堆叠的电池单元的堆叠方向从所述堆叠结构的第一侧横向突出，所述第二紧固部分沿所述堆叠方向从所述堆叠结构的第二侧横向突出；
其中，多个电池模块中的第一电池模块和第二电池模块沿堆叠方向彼此相邻布置，所述第一电池模块的第一紧固部分和所述第二电池模块的第二紧固部分在布置状态下沿高度方向彼此重叠并且彼此紧固。
9.根据权利要求8所述的电池组，其中，所述第一紧固部分包括上端，所述第二紧固部分包括下端，所述第一紧固部分的上端与所述第二紧固部分的下端位于大致相同的高度。
10.根据权利要求8所述的电池组，其中，所述第一紧固部分和所述第二紧固部分均包括沿所述电池组的上下方向穿过而形成的通孔，所述第一电池模块的第一紧固部分的通孔与所述第二电池模块的第二紧固部分的通孔沿高度方向彼此对齐。
11.根据权利要求10所述的电池组，进一步包括：
金属衬套，其设置在高于所述第一紧固部分的所述第二紧固部分的通孔中；以及
插入螺母，其设置在所述第一紧固部分中。
12.根据权利要求10所述的电池组，进一步包括紧固构件，所述紧固构件插入到所述第一电池模块的第一紧固部分的通孔和所述第二电池模块的第二紧固部分的通孔中，并配置为将所述第一电池模块与所述第二电池模块彼此紧固。
13.根据权利要求12所述的电池组，其中，所述紧固构件为中空螺栓。
14.根据权利要求11所述的电池组，进一步包括中空螺栓，所述中空螺栓插入到所述第一电池模块的第一紧固部分的通孔和所述第二电池模块的第二紧固部分的通孔中，并穿过所述金属衬套接合到所述插入螺母。
15.根据权利要求8所述的电池组，其中，前盖和后盖进一步包括延伸结构，所述延伸结构从所述盖面连接到所述第一紧固部分和所述第二紧固部分，并形成为带孔的格子结构。
16.根据权利要求15所述的电池组，其中，所述延伸结构具有从所述盖面的中央以一定角度延伸到所述第一紧固部分和所述第二紧固部分的结构，在所述第一紧固部分和所述第二紧固部分之间限定有空的空间。
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