CN114402477A - 具有改进的联接结构的电池组及包括该电池组的车辆 - Google Patents

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Abstract

一种根据本发明的实施方式的电池组，该电池组包括：模块堆叠体，其包括堆叠在一起的多个电池模块；电池组壳体，其包括设置于模块堆叠体的下侧以支撑模块堆叠体的下壳体和从模块堆叠体上方联接至下壳体的上壳体；以及多个移位板，其联接至下壳体和上壳体中的每个的内侧，以弹性地按压模块堆叠体。

Description

具有改进的联接结构的电池组及包括该电池组的车辆
技术领域
本公开涉及一种具有改进的联接结构的电池组及包括该电池组的车辆，并且更具体地说，涉及如下电池组及包括该电池组的车辆：该电池组可以通过使用螺栓将模块堆叠体和电池组壳体紧固在一起来增加连接可靠性并降低成本，并且还具有当电池组中发生振动时电池组壳体可以保持按压电池模块的状态以提供改进的稳定性的结构。
本申请要求于2020年1月3日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2020-0000995的优先权，其公开内容通过引用并入本文中。
背景技术
易于应用于各种产品组并具有诸如能量密度高之类的电气特性的二次电池不仅普遍应用于便携式装置，而且还应用于由电驱动源驱动的电动车辆(EV)或混合电动车辆(HEV)。这种二次电池作为用于环境友好和改善能源效率的新能源而引人关注，原因在于它在能源使用中不会产生副产品，同时还具有显著减少化石燃料使用的主要优势。
本领域目前广泛使用的二次电池类型包括锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。这种单位二次电池单元(即，单位电池单元unit battery cell)的操作电压约为2.5V至4.5V。因此，如果需要更高的输出电压，可以通过串联连接多个电池单元来构造电池组。另外，可以根据电池组所需的充电/放电容量通过并联连接多个电池单元来构造电池组。因此，可以根据所需的输出电压或充电/放电容量以各种方式设置电池组中所包括的电池单元的数量。
同时，当通过串联/并联连接多个电池单元来构造电池组时，通常，首先构造包括多个电池单元的电池模块，并且将通过堆叠多个这样的电池模块形成的模块堆叠体容纳在电池组壳体中，来构造电池组。
因此，需要通过开发具有多个电池模块之间以及模块堆叠体与电池组壳体之间的连接可以变得尽可能简单的结构的电池组来降低组件成本并提高结构可靠性。另外，由于电池组可能发生振动，因此需要开发一种具有改进的结构稳定性的电池组。
发明内容
技术问题
本公开旨在解决相关技术的问题，因此本公开旨在允许多个电池模块之间以及通过堆叠多个电池模块而形成的模块堆叠体与电池组壳体之间的紧固尽可能简单，并且还提高结构稳定性。
然而，本公开所要解决的技术问题不限于以上问题，本领域技术人员通过以下描述将清楚地理解本文未提及的其它问题。
技术方案
在本公开的一个方面，提供了一种电池组，该电池组包括：模块堆叠体，在该模块堆叠体中堆叠了多个电池模块；电池组壳体，其具有被构造为在其下侧支撑模块堆叠体的下壳体和从模块堆叠体的上侧联接至下壳体的上壳体；以及多个移位板，其分别联接至下壳体的内侧和上壳体的内侧以弹性地按压模块堆叠体。
移位板可以包括：一对按压板，其被构造为面对电池组壳体的侧壁的内表面；以及连接板，其被构造为将一对按压板彼此连接并且被设置为面对电池组壳体的底表面。
按压板可以包括：支撑部，其平行于内表面设置，与电池组壳体的侧壁的内表面接触；倾斜部，其弯曲以从支撑部的一端朝向电池组壳体的内部延伸；以及弹性按压部，其被构造为从倾斜部的远离支撑部的一端平行于支撑部延伸，并且被构造为通过弹性恢复力按压模块堆叠体，并且连接板可以将一对弹性按压部彼此连接。
下壳体和上壳体中的每一个可以包括支撑边，该支撑边被构造为从下壳体和上壳体的内表面突出以在间隔开的状态下面对弹性按压部的内表面。
倾斜部与弹性按压部之间的弯曲区域可以具有圆形形状。
电池组还可以包括：多个紧固螺栓，其设置为贯穿电池组壳体和模块堆叠体；以及多个焊接螺母，其固定至下壳体的下表面并与紧固螺栓联接。
电池组还可以包括气密板组件，其附接至下壳体的下表面并被构造为提供用于焊接螺母的容纳空间。
气密板组件可以包括：垫圈，其被构造为覆盖焊接螺母；以及气密板，其被构造为按压垫圈并附接至下壳体的下表面。
气密板可以具有双台阶结构，其提供用于容纳垫圈的空间和用于容纳焊接螺母的空间。
在下壳体的下表面处可以形成有附接凹槽，使得气密板组件附接至附接凹槽。
附接凹槽的深度可以等于或大于气密板的台阶的高度。
紧固螺栓的头部可以涂覆有密封构件。
同时，在本公开的另一方面，还提供了一种包括根据本公开的实施方式的电池组的车辆。
技术效果
根据本公开的实施方式，可以使多个电池模块之间以及通过堆叠多个电池模块而形成的模块堆叠体与电池组壳体之间的紧固尽可能简单，并且当对其施加振动/冲击时，可以改善电池组的结构稳定性。
附图说明
附图例示了本公开的优选实施方式，并且与前述公开一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此，本公开不解释为限于附图。
图1是示出了根据本公开的实施方式的电池组的立体图。
图2是示出了图1的电池组的分解立体图。
图3是示出了在应用于本公开的电池组壳体处所采用的下壳体的分解立体图。
图4是示出了在应用于本公开的电池组壳体处所采用的上壳体的分解立体图。
图5是示出了沿图1的线X-X截取的截面的局部放大图。
图6是示出了应用于根据本公开的实施方式的电池组的下壳体的下表面的图。
图7是示出了图6的区域A的内部结构的图。
图8是示出了图6的下壳体的分解立体图。
图9是示出了沿图1的线Y-Y截取的截面的图。
图10是示出了图9的区域B的局部放大图。
图11是应用于本公开的紧固螺栓的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应理解，在说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般和字典含义，而是应在允许发明人适当定义术语以获得最佳解释的原则的基础，基于与本公开的技术方案相对应的含义和概念来解释。因此，本文所提出的描述仅为出于示例目的优选示例，并非用于限制本公开的范围，并且应理解，在不脱离本公开的范围的情况下，还可以进行其它的等同替换和修改。
首先，将参照图1至图4描述根据本公开的实施方式的电池组1的示意性结构。
参照图1至图4，根据本公开的实施方式的电池组1包括模块堆叠体M、电池组壳体200、多个紧固螺栓300以及多个移位板400。
如图2所示，模块堆叠体M具有堆叠了多个电池模块100的形式。尽管图中未具体示出，但是每个电池模块100可以包括彼此电连接的多个电池单元，并且还可以进一步包括用于将多个电池单元分组并管理每组的充电和放电的多个BMS。
如图2所示，电池组壳体200包括用于支撑模块堆叠体M的下部的下壳体210和用于覆盖模块堆叠体M的上部并联接至下壳体210的上壳体220。
如图1和图2所示，多个紧固螺栓300具有长螺栓的形状，并且可以依次穿过上壳体220、模块堆叠体M和下壳体210，使得将模块堆叠体M固定至电池组壳体200。另外，紧固螺栓300可以用于将多个电池模块100彼此紧固。
移位板400联接至下壳体210和上壳体220的内侧。当模块堆叠体M插入到电池组壳体200中时，移位板400可以弹性地按压模块堆叠体M，以使模块堆叠体M在电池组壳体200内的移动最小化。考虑到移位板400的功能，移位板400可以沿着电池组1的纵向方向(平行于图1和图2的X轴的方向)设置多个，用于稳定地固定模块堆叠体M。
下面将参照图5连同图1至图4详细描述移位板400的更具体的结构和功能。
参照图1至图5，移位板400包括被构造为面向电池组壳体200的侧壁的内表面的一对按压板410和被构造为将一对按压板410彼此连接并面向电池组壳体200的底表面。一对按压板410与模块堆叠体M的两个侧表面接触以按压模块堆叠体M，并且连接板420通过焊接和/或螺栓连接而固定至电池组壳体200的底表面，以限制模块堆叠体M的移动。
这里，电池组壳体200的底表面是指平行于图1和图2的X-Y平面的表面，并且是指在下壳体210的内表面当中面对模块堆叠体M的下表面的表面和在上壳体220的内表面当中面对模块堆叠体M的上表面的表面。
参照图5，按压板410包括彼此连接成一体的支撑部411、倾斜部412和弹性按压部413。支撑部411接触电池组壳体200的侧壁的内表面并平行于内表面设置。倾斜部412弯曲以从支撑部411的一端朝向电池组壳体200的内部延伸。弹性按压部413从倾斜部412的远离支撑部411的一端平行于支撑部411延伸并通过弹性恢复力按压模块堆叠体M。
由于倾斜部412，弹性按压部413与电池组壳体200的侧壁的内表面之间产生间隙，并且当模块堆叠体M插入时，该间隙可以使弹性按压部413弯曲。弹性按压部413的这种弯曲产生弹性恢复力，因此位于模块堆叠体M两侧的一对弹性按压部413将模块堆叠体M朝向电池组1的中心按压。
为了实现弹性按压部413的弹性按压动作，彼此面对的一对弹性按压部413之间的宽度优选地等于或略小于模块堆叠体M的宽度(沿平行于图1和图2中的Y轴方向的方向延伸的长度)。另外，考虑到模块堆叠体M的插入容易性，彼此面对的一对支撑部411之间的宽度优选地略大于模块堆叠体M的宽度。
另外，倾斜部412和弹性按压部413之间的弯曲区域可以具有圆形形状。在这种情况下，当插入模块堆叠体M时，由模块堆叠体M和按压板410之间的接触引起的损坏模块堆叠体M的风险可以被最小化，并且可以更平滑的插入。
同时，电池组壳体200可以包括从其一侧的内表面突出的多个支撑边(supportbead)211、221。具体地，下壳体210包括从其内表面突出并且以间隔开的状态面对弹性按压部413的内表面的多个第一支撑边211。类似地，上壳体220包括从其内表面突出并且以间隔开的状态面对弹性按压部413的内表面的多个第二支撑边221。
提供支撑边211、221以防止弹性按压部413过度变形。用于车辆的电池组在使用期间经常暴露于连续振动和冲击中。当发生这样的振动和冲击时，移位板400的弹性按压部413导致弯曲变形以用作减轻施加至模块堆叠体M的冲击的缓冲器件。
可以考虑电池组1的重量和尺寸以及要施加至被施加应用的预期最大振动，来确定在插入模块堆叠体M之后支撑边211、221和弹性按压部413之间的距离d。也就是说，考虑到这些因素，可以确定支撑边211、221的高度和/或倾斜部412的弯曲角度。
接下来，将参照图6至图11描述可以选择性地应用于根据本公开的实施方式的电池组1的气密结构。
根据本公开的实施方式的电池组1除了上述组件之外还可以包括焊接螺母500和气密板组件600，并且还可以进一步包括涂覆在紧固螺栓300上的密封构件S。
如图7所示，焊接螺母500通过焊接附接至下壳体210(参见图2和图3)的底表面。焊接螺母500附接在与形成于下壳体210的底表面中的通孔相对应的位置处，以与紧固螺栓300联接。另外，焊接螺母500位于附接至下壳体210的垫圈610和气密板620的内侧。焊接螺母500如上位于垫圈610和气密板620内部，以防止外部异物或湿气由于形成于下壳体210中的通孔而渗入电池组壳体200内部，从而缩短电池组1的寿命或使电池组1的性能劣化。
气密板组件600插入形成在下壳体210的下表面处的附接凹槽210a中，并通过焊接等固定到附接凹槽210a的内底表面。气密板组件600包括垫圈610和气密板620。垫圈610围绕通过焊接附接至下壳体210的下表面的焊接螺母500的外周，并介于焊接螺母500和气密板620之间以防止异物或湿气渗入到焊接螺母500和下壳体210的底表面之间的间隙中。气密板620覆盖附接凹槽210a内的垫圈610和焊接螺母500，并通过焊接等固定至下壳体210的底表面，以主要防止异物和/或湿气渗入。
气密板620按压垫圈610并附接至下壳体210的下表面。另外，气密板620可以具有双台阶结构，其中设置有可以容纳垫圈610的空间和可以容纳焊接螺母500的空间。然而，根据双台阶结构，附接凹槽210a的深度优选地等于或大于气密板620的高度。这是为了防止由形成气密板620而引起的能量密度损失。
同时，参照图11，紧固螺栓300可以具有涂覆在其头部的表面上的密封构件S，以使通过形成在电池组壳体200的上部上的孔(即，形成于上壳体220中的通孔)渗入的异物和/或湿气最小化。密封件S可以采用例如聚氨酯材料的具有弹性的材料。
如上所述，在根据本公开的实施方式的电池组1的情况下，如果对电池组1施加振动和/或冲击，则安装在电池组壳体200处的移位板400可以将模块堆叠体M置于孔中以被很好地固定在电池组壳体200内而没有冲击。因此，根据本公开的实施方式的电池组1可以具有即使振动和/或冲击也不易损坏或有缺陷的坚固性。
此外，由于根据本公开的实施方式的电池组1具有能够通过使用预先固定至电池组壳体200的外部的焊接螺母500和通过电池组壳体200和模块堆叠体M一次紧固到焊接螺母500的紧固螺栓300而模块堆叠体M的每个组件与电池组壳体200紧固在一起的结构，因此可以提高紧固可靠性并降低制造成本。
另外，由于根据本公开的实施方式的电池组1具有防止外部异物和/或湿气通过形成于电池组壳体200的外侧的孔渗入的结构，因此可以减少对电池组使用期间性能劣化的担心。
同时，根据本公开的实施方式的车辆包括如上所述的根据本公开的实施方式的电池组。
已经详细描述了本公开。然而，应理解，详细描述和具体示例虽然指示了本公开的优选实施方式，但仅作为示例而给出，因为对于本领域技术人员来说根据该详细描述，在本公开范围内的各种变化和修改将是显而易见的。

Claims (13)

1.一种电池组，该电池组包括：
模块堆叠体，在该模块堆叠体中堆叠有多个电池模块；
电池组壳体，该电池组壳体具有被构造为在其下侧支撑所述模块堆叠体的下壳体和从所述模块堆叠体的上侧联接至所述下壳体的上壳体；以及
多个移位板，所述多个移位板分别联接至所述下壳体的内侧和所述上壳体的内侧以弹性地按压所述模块堆叠体。
2.根据权利要求1所述的电池组，
其中，所述移位板包括：
一对按压板，该一对按压板被构造为面对所述电池组壳体的侧壁的内表面；以及
连接板，该连接板被构造为将所述一对按压板彼此连接并且被设置为面对所述电池组壳体的底表面。
3.根据权利要求2所述的电池组，
其中，所述按压板包括：
支撑部，该支撑部平行于所述内表面设置，与所述电池组壳体的侧壁的所述内表面接触；
倾斜部，该倾斜部弯曲以从所述支撑部的一端朝向所述电池组壳体的内部延伸；以及
弹性按压部，该弹性按压部被构造为从所述倾斜部的远离所述支撑部的一端平行于所述支撑部延伸，并且被构造为通过弹性恢复力按压所述模块堆叠体，
其中，所述连接板将一对弹性按压部彼此连接。
4.根据权利要求3所述的电池组，
其中，所述下壳体和所述上壳体中的每一个包括支撑边，所述支撑边被构造为从所述下壳体和所述上壳体的内表面突出以在间隔开的状态下面对所述弹性按压部的内表面。
5.根据权利要求3所述的电池组，
其中，所述倾斜部与所述弹性按压部之间的弯曲区域具有圆形形状。
6.根据权利要求1所述的电池组，该电池组还包括：
多个紧固螺栓，所述多个紧固螺栓设置为贯穿所述电池组壳体和所述模块堆叠体；以及
多个焊接螺母，所述多个焊接螺母固定至所述下壳体的下表面并与所述紧固螺栓联接。
7.根据权利要求6所述的电池组，该电池组还包括：
气密板组件，该气密板组件附接至所述下壳体的所述下表面并被构造为提供用于所述焊接螺母的容纳空间。
8.根据权利要求7所述的电池组，
其中，所述气密板组件包括：
垫圈，该垫圈被构造为覆盖所述焊接螺母；以及
气密板，该气密板被构造为按压所述垫圈并附接至所述下壳体的所述下表面。
9.根据权利要求8所述的电池组，
所述气密板具有双台阶结构，该双台阶结构具有用于容纳所述垫圈的空间和用于容纳所述焊接螺母的空间。
10.根据权利要求9所述的电池组，
其中，在所述下壳体的所述下表面处形成有附接凹槽，使得所述气密板组件附接至该附接凹槽。
11.根据权利要求10所述的电池组，
其中，所述附接凹槽的深度等于或大于所述气密板的台阶的高度。
12.根据权利要求6所述的电池组，
其中，所述紧固螺栓的头部涂覆有密封构件。
13.一种包括根据权利要求1至12中的任一项所述的电池组的车辆。
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