CN114424391A - 具有提高的抗振性的电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池组，更具体地，涉及这样一种电池组，该电池组包括：具有预定空间部分的外壳(300)；容纳在空间部分中的端板(200)，端板包括与外壳(300)的底表面平行设置的水平板(210)、以及从水平板(210)的相对两个边缘沿垂直方向延伸的一对竖直板(220)；和竖直设置地容纳于端板(200)中的多个单元盒(100)，其中在外壳(300)的内表面设置有多对彼此面对的第一凹部(310)，并且在厚度方向上在单元盒(100)的相对两端设置有配置为与第一凹部(310)结合的突起(110)。

Description

具有提高的抗振性的电池组
技术领域
本申请要求于2020年1月23日提交的韩国专利申请第2020-0009202号的优先权的权益，通过引用将上述专利申请的整个公开内容结合在此。
本发明涉及一种具有提高的抗振性的电池组，更具体地，涉及这样一种具有提高的抗振性的电池组，该电池组配置为具有以下结构：在单元盒的侧表面形成有突起并且在外壳中形成有配置为容纳单元盒的突起的凹部，使得即使当电池组被施加外部冲击时，也可抑制单元盒在左右方向上和在前后方向上的移动。
背景技术
随着诸如移动电话、膝上型电脑、便携式摄像机和数字相机之类的移动装置的技术发展及对它们的需求的增加，已对能够充电和放电的二次电池进行了积极研究。此外，作为替代引起空气污染的化石燃料的能源的二次电池已应用于电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)和插电式混合动力电动车辆(P-HEV)，因此越来越需要开发二次电池。
作为目前市售的二次电池，具有镍铬电池、镍氢电池、镍锌电池和锂二次电池。其中，由于与镍基二次电池相比，锂二次电池几乎不具有记忆效应，由此锂二次电池能够自由充电和放电、具有非常低的自放电速率并且具有较高的能量密度，所以锂二次电池受到关注。
被用作现代社会中必要且必不可少使用的各种电子装置的能源的二次电池所需的容量因移动装置的使用、移动装置的复杂性和电动车辆的发展而增加。
另外，为了增加二次电池的容量和输出，多个电池单元和/或电池模块彼此串联或并联连接。电池单元在容纳在单元盒或外壳中的状态下安装在各种装置中。
通常，当在电池组被安装于装置中的状态下使用电池组时，振动或外部冲击会传递到电池组。由于该原因，必须牢固地固定被容纳在电池组中的电池单元或电池模块。
与此相关，韩国专利申请公开第2017-0022119号公开了一种电池模块，该电池模块包括：由多个堆叠的电池单元构成的电池单元组合体；配置为覆盖电池单元组合体的前部和后部的端板，端板在端板的一侧与电池单元组合体螺钉啮合；和安装于端板的另一侧以至少部分地覆盖电池单元组合体的固定支架，固定支架从端板的前部和后部突出。
在韩国专利申请公开第2017-0022119号中，电池模块的下端被使用额外的固定支架固定至外壳，由此提高结合可靠性和稳定性。然而，电池模块被固定成因振动仅在前后方向上或在左右方向上不会移动。此外，由于使用额外的固定支架，所以缺点在于成本增加并且产品的体积增加。
此外，日本专利申请公开第2011-171178号公开了一种电池组，该电池组包括：多个二次电池单元；电池组壳体，电池组壳体具有配置为容纳二次电池单元的容纳孔、和螺钉容纳孔；以及盖，盖具有与螺钉容纳孔对准的螺孔，盖被通过经由螺孔和螺钉容纳孔插入的螺钉固定至电池组壳体，其中每个二次电池单元的截面形状是椭圆柱形状，每个容纳孔的形状是具有与二次电池单元中的相应二次电池单元相同的截面形状的柱形状，并且在容纳孔布置的方向上沿容纳孔的截面的长度方向在每个容纳孔的相对两端处在容纳孔之间设置多个螺钉容纳孔。
在日本专利申请公开第2011-171178号中，为了使用螺钉保持电池模块之间的机械结合从而不会因振动在上下方向、前后方向和前后方向上移动，在电池组壳体中形成大量螺孔。然而，由于为了固定电池模块而使用大量螺孔和螺钉，所以需要大量的辅料，因此额外工序的数量增加，从而时间和成本增加。
(现有技术文献)
(专利文献1)韩国专利申请公开第2017-0022119号
(专利文献2)日本专利申请公开第2011-171178号
发明内容
技术问题
鉴于上述问题而提出了本发明，本发明的一个目的是提供一种具有提高的抗振性的电池组，即使当电池组被施加外部振动时，该电池组也能够保持前后方向上和左右方向上的固定力和机械结合。
本发明的另一个目的是提供一种具有提高的抗振性的电池组，其中，当将电池组固定到装置时，容易执行紧固并且同时不需要单独的空间。
本发明的再一个目的是提供一种具有提高的抗振性的电池组，该电池组能够保护电池单元免受外部冲击影响。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的电池组包括：具有预定空间部分的外壳(300)；容纳在所述空间部分中的端板(200)，所述端板包括与所述外壳(300)的底表面平行设置的水平板(210)、以及从所述水平板(210)的相对两个边缘沿垂直方向延伸的一对竖直板(220)；和多个单元盒(100)，所述多个单元盒(100)在所述端板(200)中容纳为竖直地放置，其中在所述外壳(300)的内表面设置有多对彼此面对的第一凹部(310)，并且在厚度方向上在所述单元盒(100)的相对两端设置有配置为与所述第一凹部(310)结合的突起(110)。
此外，在根据本发明的电池组中，所述多个单元盒(100)之中的位于一个边缘的单元盒100的前表面可设置为与所述一对竖直板(220)之一的、位于一侧的竖直板(220)的内表面紧密接触，而位于另一个边缘的单元盒(100)的后表面可设置为与另一个竖直板(220)的内表面紧密接触，并且所述一对竖直板(220)中的至少一个竖直板可设置为与所述外壳(300)的侧壁间隔开预定距离。
此外，在根据本发明的电池组中，所述一对竖直板(220)可与所述外壳(300)的侧壁间隔开预定距离，以形成第一空间部分(350)和比所述第一空间部分(350)小的第二空间部分(360)，并且可在所述第一空间部分(350)中容纳有电池监测控制器(BMS，BatteryMonitoring Controller)。
此外，在根据本发明的电池组中，可在所述水平板(210)的下表面设置有延伸预定长度的螺栓(211)，并且可在所述外壳(300)的底表面形成有配置为容纳所述螺栓(211)的第一紧固孔(320)。
此外，在根据本发明的电池组中，可在所述第一紧固孔(320)中进一步形成有凸出部(321)。
此外，在根据本发明的电池组中，螺母(330)可被安置在所述凸出部(321)上，并且所述螺栓(211)的端部和所述螺母(330)可不突出到所述外壳(300)之外。
此外，在根据本发明的电池组中，可在所述外壳(300)的底表面进一步设置有第二紧固孔(340)，所述第二紧固孔具有配置为容纳从装置延伸的螺栓的内螺纹槽，所述第二紧固孔位于与所述第一紧固孔(320)间隔开预定距离的位置处。
此外，在根据本发明的电池组中，每个竖直板(220)可设置有在宽度方向上延伸预定长度的延伸部(221)，并且可在所述外壳(300)中形成有配置为容纳所述延伸部(221)的第二凹部(370)。
此外，根据本发明的装置具有所述电池组。
有益效果
在根据本发明的具有提高的抗振性的电池组中，单元盒的突起与外壳的凹部结合，因此即使当电池组在前后方向上和在左右方向上移动时，也可牢固地固定单元盒。
此外，在根据本发明的具有提高的抗振性的电池组中，设置有用于固定外壳的第二紧固孔，由此可更容易将电池组固定到装置。此外，由于部件数量的减少，可降低生产成本并提高空间利用率。
此外，在根据本发明的具有提高的抗振性的电池组中，端板和外壳彼此间隔开预定距离以便形成空间部分，由此即使当发生物理冲击时，也可保护单元盒。
附图说明
图1是根据本发明第一优选实施方式的电池组的透视图。
图2是根据本发明第一优选实施方式的电池组的分解透视图。
图3是当从上方观察时，根据本发明第一优选实施方式的电池组的平面图。
图4是当从下方观察时，根据本发明第一优选实施方式的电池组的透视图。
图5是沿图4的线A-A’截取的根据本发明第一优选实施方式的电池组的剖面图。
图6是根据本发明第二优选实施方式的电池组的透视图。
图7是根据本发明第二优选实施方式的电池组的分解透视图。
具体实施方式
在本申请中，应当理解，术语“包括”、“具有”、“包含”等指定存在所阐述的特征、数量、步骤、操作、元件、部件或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、步骤、操作、元件、部件或它们的组合。
此外，在整个附图中，将使用相同的参考标记来指代执行相似功能或操作的部件。在本申请中一个部件被称为连接至另一个部件的情况下，该一个部件不仅可直接连接至该另一个部件，而且该一个部件还可经由另外的部件间接连接至该另一个部件。此外，包括某一元件并不意指排除其他元件，而是指可进一步包括其他元件，除非另有说明。
下文中，将参照附图详细描述根据本发明的具有提高的抗振性的电池组。
图1是根据本发明第一优选实施方式的电池组的透视图，图2是根据本发明第一优选实施方式的电池组的分解透视图，图3是当从上方观察时，根据本发明第一优选实施方式的电池组的平面图。
在描述根据本发明的电池组时，为方便起见，X轴方向定义为长度方向，Y轴方向定义为宽度方向，Z轴方向定义为高度方向。
此外，对于单元盒来说，X轴方向定义为厚度，Y轴方向定义为宽度，Z轴方向定义为高度，沿X轴方向面对的表面定义为前表面和后表面。
参照图1至图3，根据本发明的电池组包括多个单元盒100、端板200和外壳300。
在单元盒100的厚度方向上在每个单元盒100的相对两端形成有突起110，多个单元盒100在端板200中容纳为竖直地放置，在每个单元盒中设置有电极组合体(未示出)。
尽管图中未具体示出，但每个单元盒100形成为具有包裹电极组合体的外周的形状。一个或两个电极组合体被固定到一个单元盒。
在此，电极组合体包括单元组件、壳体和引线。单元组件可以是：果冻卷型单元组件，果冻卷型单元组件配置为具有其中长片型正极和长片型负极在正极与负极之间插置有隔膜的状态下进行卷绕的结构；堆叠型单元组件，堆叠型单元组件包括单位单元，每个单位单元配置为具有其中矩形正极和矩形负极在它们之间插置有隔膜的状态下进行堆叠的结构；堆叠折叠型单元组件，堆叠折叠型单元组件配置为具有其中单位单元利用长隔离膜进行卷绕的结构；或层压堆叠型单元组件，层压堆叠型单元组件配置为具有其中单位单元在它们之间插置有隔膜的状态下进行堆叠，然后彼此附接的结构。然而，本发明不限于此。
单元组件安装在壳体中。壳体通常配置为具有包括内层、金属层和外层的层压片结构。内层设置为与单元组件直接接触，因此内层必须表现出高绝缘性和高耐电解液性。此外，内层必须表现出高密封性，以便将壳体与外部气密地密封，即，内层之间的热结合密封部分必须表现出优异的热结合强度。内层可由选自表现出优异的耐化学性和高密封性的诸如聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯丙烯酸或聚丁烯之类的聚烯烃类树脂；聚酯树脂；和聚酰亚胺树脂之中的材料制成。然而，本发明不限于此，最优选使用表现出诸如抗拉强度、刚性、表面硬度和耐冲击强度之类的优异的机械物理特性以及优异的耐化学性的聚丙烯。
设置为邻接内层的金属层对应于配置为防止湿气或各种气体从外部渗透到电池中的阻挡层。作为金属层的优选材料，可使用重量轻且容易变形的铝箔。
外层设置在金属层的另一表面上。外层可由表现出优异的抗拉强度、耐湿气渗透性和耐空气传输性的耐热聚合物制成，使得外层在保护电极组合体的同时表现出高耐热性和耐化学性。作为示例，外层可由尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯制成。然而，本发明不限于此。
另外，在单元组件的正极接片和负极接片突出到单元盒上方并且经由汇流条分别电连接至正极引线和负极引线之后，引线，即正极引线和负极引线暴露到壳体之外。上述的电池单元对应于通常已知的构造，因此将省略其更详细的描述。
端板200被容纳在形成于外壳300中的空间部分中，并且端板200包括：与外壳300的底表面平行设置的水平板210、以及从水平板210的相对两个边缘沿垂直方向延伸的一对竖直板220。
端板200配置为固定多个单元盒100。具体地，多个单元盒100沿厚度方向并排布置地被安置在水平板210的上表面上。位于一个边缘的单元盒100的前表面设置为与一对竖直板220之一的、位于一侧的竖直板220的内表面紧密接触，并且位于另一个边缘的单元盒100的后表面设置为与另一个竖直板220的内表面紧密接触。
另外，优选的是，当端板200被容纳在形成于外壳300中的空间部分中时，一对竖直板220中的至少一个竖直板设置为与外壳300的侧壁间隔开预定距离。
作为示例，如图3中所示，可在左侧竖直板220与外壳300的侧壁之间形成第一空间部分350，并且可在右侧竖直板220与外壳300的侧壁之间形成第二空间部分360。此外，第一空间部分350可比第二空间部分360大。
尽管图中未示出，但可在第一空间部分350中容纳配置为控制和管理电池组的电池管理系统(BMS，Battery Management System)(未示出)和各种电部件。当然，电池管理系统(BMS，Battery Management System)直接或间接连接至汇流条，汇流条配置为将从单元盒100突出的引线彼此串联或并联连接。
对电池管理系统(BMS，Battery Management System)应用用于控制对装置的供电、测量诸如电流和电压之类的电特性值、控制充电和放电、控制电压均衡(equalization)、以及估测充电状态(SOC，State Of Charge)的算法，使得电池管理系统用于监控二次电池的状态。电池管理系统对应于已知技术，因此将省略其详细描述。
第二空间部分360比第一空间部分350小，第二空间部分360配置为保护单元盒免受外部冲击影响。就是说，即使当外壳300被施加无意的外部冲击时，由于外壳300的侧壁与竖直板220之间的空间部分，也可使传递到单元盒100的冲击最小化。当然，很显然，容纳电池管理系统(BMS，Battery Management System)(未示出)等的第一空间部分350也能够执行相同功能。
接下来，外壳300具有预定尺寸的空间部分，以便容纳单元盒100和端板200，外壳300包括水平设置的底表面和沿着底表面的边缘在垂直方向上延伸的侧表面。当然，尽管在图中未示出，但很显然，可进一步设置配置为气密地密封外壳300的上部开口的外壳盖(未示出)。
在外壳300的配置为容纳其中安装有多个单元盒100的端板200的内表面，更具体地，沿外壳300的长度方向的内表面设置有多对彼此面对的第一凹部310。
单元盒100的突起110插入外壳300的第一凹部310中。因此，即使外壳300被沿长度方向施加外部冲击或者外壳300被安装于其中的装置移动的情况下，也可抑制单元盒100偏离预定位置。
尽管附图示出了在所有单元盒100上都形成突起110并且设置与突起110数量相等的第一凹部310，但可仅在最外侧的一对单元盒100上形成突起110，并且可设置四个第一凹部310以使得突起110可插入其中。然而，更优选地，所有单元盒100都插入第一凹部310中，以便提供更牢固的固定力。
可在水平板210的下表面设置延伸预定长度的螺栓211，并且可在外壳300的底表面进一步设置配置为容纳螺栓211的第一紧固孔320和使外壳300固定到装置的第二紧固孔340，这将在下面描述。
另外，参考标记380是配置为防止湿气通过第一紧固孔320进入外壳300中的帽。帽可由塑料或金属制成，并且可通过过盈配合固定至第一紧固孔320。然而，更优选地，帽通过焊接固定至第一紧固孔，以便安全地阻挡湿气。
图4是当从下方观察时，根据本发明第一优选实施方式的电池组的透视图，图5是沿图4的线A-A’截取的根据本发明第一优选实施方式的电池组的剖面图。
参照图4和图5，在水平板210的下表面设置有多个螺栓211，并且在外壳300的底表面形成有第一紧固孔320，每个第一紧固孔320具有能够使螺栓211中的相应螺栓延伸通过的内径。螺母330紧固至螺栓211的端部，由此端板200牢固地固定到外壳300。
在此，优选的是，每个螺栓211的长度可等于或小于第一紧固孔320中的相应第一紧固孔的长度，从而不从外壳300向外突出。该构造对于防止紧固至螺栓211的螺母330从外壳300的底表面向外突出，因而在将电池组紧固到装置时防止电池组从装置脱离是必要的。
另外，每个第一紧固孔320设置有凸出部321，以安置螺母330中的相应螺母。
可在外壳300的底表面进一步设置第二紧固孔340，第二紧固孔340具有配置为容纳从装置延伸的螺栓(未示出)的内螺纹槽。
具体地，从电池组要被安装的装置延伸的螺栓插入外壳300的第二紧固孔340中，以便将电池组固定到装置。
常规地，使用单独的固定装置固定电池组。结果，部件的数量增加，并因此需要额外的空间。
然而，在根据本发明的电池组中，在外壳300中设置第二紧固孔320，由此可更容易将电池组固定到装置。此外，由于部件数量的减少，可降低生产成本并提高空间利用率。
在此，优选的是，第二紧固孔340具有其中第二紧固孔形成为不完全穿透外壳300的程度的深度。该构造对于防止湿气通过第二紧固孔340进入外壳300中是必要的。
在图中，示出了在与第一紧固孔320间隔开预定距离的位置处形成四个第二紧固孔340，但这仅仅是示例。可考虑到电池组的重量以及紧固和固定力而没有限制地改变第二紧固孔的位置和数量，。
图6是根据本发明第二优选实施方式的电池组的透视图，图7是根据本发明第二优选实施方式的电池组的分解透视图。
将参照图6和图7描述本发明的第二实施方式。除了以下配置之外，第二实施方式与第一实施方式相同，即竖直板220在宽度方向上设置有延伸部221并且在外壳300中形成有配置为容纳延伸部221的第二凹部370。
具体地，在第二实施方式中，竖直板220设置有在宽度方向上延伸预定长度的延伸部221，并且外壳300进一步设置有配置为容纳延伸部221的第二凹部370。
因而，端板200可通过竖直板220的延伸部221与第二凹部370之间的结合更牢固地固定到外壳300。
根据本发明的电池组可被安装在装置中。装置的具体示例可包括车辆、移动电话和膝上型电脑。这种装置具有各种复杂的功能，因而需要大量的电能。由于该原因，为了对装置供电，在装置中安装高容量、高电压的电池组。
虽然已经详细描述了本发明的具体细节，但本领域技术人员将理解，其详细描述仅公开了本发明的优选实施方式，因而不限制本发明的范围。因此，本领域技术人员将理解，在不背离本发明的范畴和技术构思的情况下，各种变化和修改是可能的，并且将显而易见的是，这些变化和修改落入所附权利要求的范围内。
(参考标记说明)
100：单元盒
110：突起
200：端板
210：水平板 211：螺栓
220：竖直板 221：延伸部
300：外壳
310：第一凹部
320：第一紧固孔 321：凸出部
330：螺母
340：第二紧固孔
350：第一空间部分
360：第二空间部分
370：第二凹部
380：帽。

Claims (9)

1.一种电池组，包括：
具有预定空间部分的外壳(300)；
容纳在所述空间部分中的端板(200)，所述端板包括与所述外壳(300)的底表面平行设置的水平板(210)、以及从所述水平板(210)的相对两个边缘沿垂直方向延伸的一对竖直板(220)；和
多个单元盒(100)，所述多个单元盒(100)在所述端板(200)中容纳为竖直地放置，其中
在所述外壳(300)的内表面设置有多对彼此面对的第一凹部(310)，并且
在厚度方向上在所述单元盒(100)的相对两端设置有配置为与所述第一凹部(310)结合的突起(110)。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中
所述多个单元盒(100)之中的位于一个边缘的单元盒100的前表面设置为与所述一对竖直板(220)之一的、位于一侧的竖直板(220)的内表面紧密接触，而位于另一个边缘的单元盒(100)的后表面设置为与另一个竖直板(220)的内表面紧密接触，并且
所述一对竖直板(220)中的至少一个竖直板设置为与所述外壳(300)的侧壁间隔开预定距离。
3.根据权利要求2所述的电池组，其中
所述一对竖直板(220)与所述外壳(300)的侧壁间隔开预定距离，以形成第一空间部分(350)和比所述第一空间部分(350)小的第二空间部分(360)，并且
在所述第一空间部分(350)中容纳有电池监测控制器(BMS，BatteryMonitoringController)。
4.根据权利要求2所述的电池组，其中
在所述水平板(210)的下表面设置有延伸预定长度的螺栓(211)，并且
在所述外壳(300)的底表面形成有配置为容纳所述螺栓(211)的第一紧固孔(320)。
5.根据权利要求4所述的电池组，其中在所述第一紧固孔(320)中进一步形成有凸出部(321)。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中：
螺母(330)被安置在所述凸出部(321)上，并且
所述螺栓(211)的端部和所述螺母(330)不突出到所述外壳(300)之外。
7.根据权利要求4所述的电池组，其中在所述外壳(300)的底表面进一步设置有第二紧固孔(340)，所述第二紧固孔具有配置为容纳从装置延伸的螺栓的内螺纹槽，所述第二紧固孔位于与所述第一紧固孔(320)间隔开预定距离的位置处。
8.根据权利要求2所述的电池组，其中
每个竖直板(220)设置有在宽度方向上延伸预定长度的延伸部(221)，并且
在所述外壳(300)中形成有配置为容纳所述延伸部(221)的第二凹部(370)。
9.一种具有根据权利要求1至8中任一项所述的电池组的装置。
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