CN1972005A

CN1972005A - 带有改进的单元电池间的电池挡板的电池模块

Info

Publication number: CN1972005A
Application number: CNA2006101627434A
Authority: CN
Inventors: 金泰容; 卞相辕; 全伦哲; 李建求
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2026-08-10
Also published as: CN101409373A; KR20070018507A; CN100521363C; KR100696669B1; CN101409373B

Abstract

本发明公开了一种电池模块，其包括多个单元电池和夹在单元电池之间的电池挡板。电池挡板包括主体件和设置在主体件边缘上且在装于单元电池中时与相邻的电池挡板相连接的固定部分。

Description

带有改进的单元电池间的电池挡板的电池模块

技术领域

本发明涉及一种电池模块，更明确地说，涉及一种带有改进的单元电池间的电池挡板的可再充电电池模块。

背景技术

通常，可再充电电池模块包括串联连接的可再充电电池[也称为单元电池(unit cells)]。

单元电池分别包括电极组件、具有容纳电极组件的外壳和与外壳结合并密封外壳的盖组件，其中电极组件包括正和负电极及夹在它们之间的隔板。

盖组件可以包括设置在外壳内侧和外侧、与正和负电极电连接的正和负极端子。当单元电池为棱柱形时，通过交替设置从单元电池顶部伸出的正和负极端子和另一相邻单元电池的正和负极端子形成电池模块。通过螺母常规地安装导体的连接件，以电连接具有部分压扁(treaded)的外周表面的正和负极端子。借此使单元电池彼此电连接而构成电池模块。

由于通常电池模块包括几个到十几个单元电池，因此需要有效地散出每个单元电池产生的热量。明确地说，当构成用于如电动吸尘器、电动自行车或汽车(例如，电动机车或燃油电力两用车)之类的电机驱动装置的大容量可再充电电池时，散热变得非常重要。

如果可再充电电池模块散热不好，由于每个单元电池产生的热量可能导致过热，进而导致使用该可再充电电池的装置出现误操作。

由于传统的电池模块具有设置在单元电池之间的电池挡板，电池挡板与单元电池的表面紧密接触，用于冷却单元电池的冷却剂流过电池挡板的内表面，传热效率很低。

另外，当装有电池模块的装置发生外部碰撞或工作期间该装置受到震动时，单元电池或电池挡板可能在电池模块内移动。若单元电池移动，电连接单元电池的导体和电极端子之间的接触电阻增加。若挡板移动，则扰乱了冷却剂的流动，于是可能导致冷却性能恶化。

此外，当电池挡板具有复杂形状时，难以方便地制作电池模块，这将导致生产成本昂贵。因此，必须简化电池挡板的结构，以降低制造成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种可再充电电池模块，其具有改善的单元电池冷却性能、制作方便的结构和牢固固定的挡板。

在一示例性实施方式中，电池模块包括多个单元电池和多块电池挡板。每一电池挡板与各自的单元电池邻近。每一电池挡板包括主体件和设置在主体件的至少一个边缘上的固定部分。可将固定部分连接到相邻电池挡板上的相应固定部分。主体件和至少一个固定部分将各自的单元电池安装在主体件和至少一个固定部分之间。

固定部分可以包括从主体件突出的固定突起和凹入主体件的固定凹槽。可将固定突起压配到形成于相邻主体件中的相应固定凹槽中。

固定凹槽可以具有与固定突起形状相应的形状。

固定突起可以包括安置各单元电池的支撑腿。

可将固定突起形成于主体件的一个或多个拐角上。

可将相应的固定凹槽形成在与固定突起相同的拐角上。

固定突起可以与相邻电池挡板的固定凹槽互锁。

电池挡板可以包括通过弯曲主体件的边缘形成的至少一个弯曲元件。

可将至少一个弯曲元件形成在主体件的相对边缘上，而将固定突起形成于每一弯曲元件上。

可将固定突起形成在弯曲元件的两端上。

弯曲元件可适用于与各单元电池的没有外部端子的一侧紧密接触。

电池挡板还可以包括从与具有固定突起的边缘相邻的主体件的边缘突出的支撑部分，支撑部分用于与相邻的单元电池紧密接触。

可使支撑部分和弯曲元件彼此垂直。

电池挡板的主体件可包括流过冷却剂的开口。开口可沿主体件的宽度方向延伸。

单元电池可以是棱柱形。

主体件可以呈板状。

根据另一示例性实施方式，电池模块包括多个单元电池和多块电池挡板，每一电池挡板与各自的单元电池相邻，每一电池挡板包括具有可以流过冷却剂的开口的主体件和在主体件的至少一个边缘处弯曲形成的弯曲元件。

开口可以从主体件一端的弯曲元件延伸到主体件的远离这一端的另一端。

可将弯曲元件形成于主体件的相对边缘上。

弯曲元件可以与单元电池的没有外部端子的相对侧紧密接触。

可使开口从主体件一端处的弯曲元件向主体件另一端处的弯曲元件延伸。

主体件可以具有在主体件相对边缘之间延伸的支撑腿，以支撑各单元电池。

开口可以贯穿主体件，其可以为矩形且可形成于凹槽中。

本发明的又一示例性实施方式提供了一种互连位于电池模块的单元电池之间的电池挡板的方法。将每一电池挡板形成为包括主体件。从主体件上突出地形成固定突起，固定突起位于主体件的至少一个边缘上。使固定凹槽凹入主体件中，可将固定突起压配在形成于相邻电池挡板的主体件上的相应固定凹槽中。固定突起和相邻电池挡板的相应固定凹槽互锁。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的电池模块的透视图；

图2是图1所示的电池模块的分解透视图；

图3是图2所示的电池挡板的透视图；

图4是沿图1中IV-IV线剖切的电池模块的横截面图；

图5是本发明第二实施方式的电池模块的透视图；

图6是图5所示的电池挡板的透视图；

图7的透视图示出了构成本发明第二实施方式的电池挡板的情况；

图8是本发明第三实施方式的电池模块的电池挡板的透视图；

图9是本发明第四实施方式的电池模块的电池挡板的透视图；

图10的框图示出了将本发明实施方式之一中构成的电池模块电连接而操作电机的情况。

具体实施方式

现在参见图1、2和3，电池模块100包括多个单元电池11和设置在这些单元电池之间并提供冷却剂流动通道的电池挡板20。

在下面的实施方式中示出的单元电池11的形状为棱柱形。当然，本发明不限于棱柱形的单元电池。本发明的原理可应用于其他不同形状的单元电池，包括具有圆柱形的单元电池。

每个单元电池11为在外壳中包括电极组件的常规结构的可再充电电池。电极组件包括正电极、负电极和插在两电极之间的隔板。

电池挡板20被设置在单元电池11之间，其形成流过冷却剂的通道和将单元电池11彼此分开的通道两者。

在层叠设置的单元电池11的最外侧设有一对端板15，以向单元电池11的堆叠体的中心施加压力。

连接件17使端板15彼此连接，以固定端板15并向单元电池11施加压力。将连接件17插入形成在端板15中的连接开口15a中并固定于端板15上。

连接开口15a形成在从连接件17的一端突出预定距离的凸耳15b上。将连接件17插入连接开口15a中时，形成在连接件17一端上的突缘17a被凸耳15b截留，从而被固定位，而连接件17的另一端和螺母17b结合。

为了螺纹连接，连接件17的另一端包括形成在其上的螺纹，螺母17b与连接件17的所述另一端结合，以便在紧密接触凸耳15b的同时被固定。

借助于使端板15与连接件17连接，端板将单元电池11固定。

电池挡板20包括如具有开口21的板件28之类的主体件和设置在板件28上的弯曲元件23和支撑元件22。

板件28包括通向表面上的冷却剂通道的至少一个开口21。开口21贯穿板件28，使冷却剂直接与单元电池11接触。

形成多个开口21，每个开口21的两端与形成于板件28两端的两个弯曲元件23上的凹槽24相连。

本领域技术人员不难理解，若单元电池呈圆柱形，适用于圆柱形电池的本发明这一实施方式的主体件应该是弧形件，而不是板件。

图2示出沿板件28的宽度形成的多个开口21。然而，其他一些实施方式可以包括至少一个开口21，而且可使开口具有各种形状且可对其进行各种排列。

可将开口21形成为横跨设置于单元电池11之间的电池挡板20的板件28，冷却剂可以流过开口21。借助于冷却剂在电池挡板两侧直接与相邻单元电池11接触可以有效冷却单元电池11。开口21之间的空隙的宽度可以根据需要自由调整。开口21设置得越紧密则由于增加了传热面积而使传热效率越高。

图3示出形成在板件28两端的弯曲元件。将单元电池11设置成使单元电池11的外部端子12位于单元电池11的顶部时，弯曲元件23被设置在板件28两面对边缘上，以与单元电池11的两侧紧密接触。在此，弯曲元件23具有相应于单元电池11厚度的宽度(W)。

当形成电池模块100时，弯曲元件23的端部与设置在相邻单元电池11之间的电池挡板20紧密接触，电池挡板20之间的单元电池11被牢固地固定在原位。

弯曲元件23的端部包括压配到相邻电池挡板20中的固定部分。固定部分为固定突起25，其向相邻的电池挡板20突出。在弯曲元件23的上端和下端形成固定突起25，固定突起25向电池挡板20的内侧弯曲。

在板件28的与固定突起25相对的一侧形成固定凹槽26。固定凹槽26具有相应于固定突起25的凹陷部分，使得固定凹槽26与相邻电池挡板的固定突起25啮合。

固定凹槽26具有四个角点，板件28的边缘汇合于这些角点处。

此外，电池挡板20包括支撑形成有外部端子12的单元电池11的上侧和与所述上侧相对的单元电池11的下侧的支撑部分分22。支撑部分分22沿与弯曲元件23弯曲方向相同的方向突出，它们从一侧上的弯曲元件23向另一侧上的弯曲元件23延伸。

由于电池挡板20包括在右侧和左侧支撑单元电池11的弯曲元件23和从上侧和下侧支撑单元电池11的支撑部分分22，这就可以方便地支撑单元电池11。

如图4所示，当一块电池挡板20的固定突起25与另一相邻电池挡板20的固定凹槽26啮合时，相邻电池挡板20得到固定。

由于在电池挡板20拐角处的四个固定突起25支撑电池挡板20，使其不能从一侧滑出，因此电池挡板20可被牢固地固定住。

图5示出本发明第二实施方式的电池模块200，图6为图5所示的电池挡板60的透视图。

在这些附图中，单元电池11、形成在单元电池11上的外部端子12和设置在单元电池11的最外侧的端板15与前面描述的实施方式中具有相同附图标记的那些部分相同。

在第二实施方式中，电池挡板60包括具有开口61的板件68和在板件68两边缘上弯曲的弯曲元件63。

换句话说，将单元电池11设置或在单元电池11的顶部具有外部端子12时，弯曲元件63形成在板件68的两个相对的边缘上，以与单元电池11的两边缘紧密接触。在此，弯曲元件63的长度与单元电池11的厚度相应。弯曲元件63的端部与设置在单元电池11之间的电池挡板60紧密接触，插在电池挡板60之间的单元电池11被牢固固定。

板件68包括在表面上的至少一个开口61。开口61延伸成使一侧的弯曲元件63连接另一侧的弯曲元件63。开口61贯穿板件68的中心表面，使冷却剂流过。

尽管图6示出了形成在电池挡板60上的多个开口61，但本发明并不局限于所示的实施方式。在电池挡板60中形成至少一个开口61可能就够了。

在图6所示的实施方式中，开口61被形成为贯穿板件68，使冷却剂直接与单元电池11接触。

由于电池挡板60包括开口61，因此冷却剂能够流过开口61。而且，借助于在两侧上冷却剂与相邻的单元电池11的两侧直接接触可以有效地冷却单元电池11。开口61之间的空隙可以根据需要自由调整宽度。开口61之间的空隙越窄，则由于传热面积增加而使传热效率越高。

图7示出了构成本发明第二实施方式的电池挡板60的过程。

首先，通过戳穿板件68在电池挡板60上形成矩形开口61。开口61的数量并不限于具体数量，只要最少为一个就可以了。可根据单元电池11的尺寸和应用环境确定开口61的数量。

然后，根据预定轴线A和B所示的箭头方向弯曲具有开口61的板件68的两个边缘，借此在板件68的两个边缘形成弯曲元件。可将单元电池60的这些边缘弯曲为90°，使得电池挡板60可以与单元电池11紧密接触。

将单元电池11设置成使其外部端子12位于单元电池12的顶部时，轴线A和B之间的距离与单元电池11的前面横向长度相应。于是，插在电池挡板60中的单元电池11与所述单元电池11紧密接触，热量在单元电池和电池挡板60之间传递。由于冷却剂冷却电池挡板60和单元电池，因此冷却效率可以最高。

开口61还延伸到轴线A和B的外侧。轴线A和B与开口61的各侧之间的距离X可以大于电池挡板60的厚度T且小于单元电池11的厚度。

若从轴线A和B到开口61的各侧端之间的距离X小于电池挡板60的厚度时，存在弯曲部分封闭开口并阻塞冷却剂自由流动的问题。当距离X大于单元电池11的厚度时，开口61的两端敞开，电池挡板60不能维持其形状。

图8是本发明第三实施方式的电池模块70的电池挡板的透视图。

电池挡板70的板件78仅一个边缘弯曲而形成弯曲元件73。

将单元电池11设置成使其外部端子位于单元电池11的顶部时，弯曲元件73形成在单元电池11的一侧上。使弯曲元件73弯曲90°，从而与单元电池11的侧面紧密接触。

在电池挡板70的板件78中形成至少一个开口71。开口71被形成为长度从电池挡板70的板件78的一端的弯曲元件73到另一端。换句话说，将开口71形成为使其贯穿电池挡板70的板件78的与单元电池11的宽的前侧接触的一侧，而开口71的一侧是敞开的。

于是，可将电池挡板70设置在单元电池11之间，当冷却剂流过形成于电池挡板70上的开口时，设置在电池挡板70之间的单元电池11直接与冷却剂接触，从而被冷却。

此外，由于弯曲元件73仅形成在板件78的一侧，因此与弯曲元件形成在板件78两端的结构相比，电池挡板70的体积和重量都有所减小。这样一来，第三实施方式可以减小电池模块的总体积和重量。

图9是本发明第四实施方式的电池模块的电池挡板90的透视图。形成在板件98上的开口91并没有贯穿电池挡板90，并且其形成为凹槽形状。板件98的两个边缘弯曲，由此形成弯曲元件93。

图10的框图示出了如何使电池模块与电机120连接的情况。

本发明一些实施方式中的电池模块可以用作驱动如燃油电力两用车(HEV)、电动机车(EV)、电动吸尘器、和电动自行车之类的电机驱动装置的电机的电源。

如上所述，在电池挡板上形成开口。由于冷却剂流过与单元电池接触的开口并冷却单元电池，因此可以提高传热效率。

由于可简化电池挡板90的结构，因此可在低生产成本的情况下方便地制备电池模块。

由于电池挡板包括固定突起和固定凹槽，因此可牢固地将电池挡板固定在电池模块中。

虽然已结合一些实际的示例性实施方式对本发明进行了描述，可以理解本发明并不限于所公开的实施方式，反之，本发明旨在涵盖落入所附权利要求的构思和范围内的各种变型和等同配置。

Claims

1.一种电池模块，包括：

多个单元电池；和

多块电池挡板，每一电池挡板与各自的单元电池邻近，

其中，每一电池挡板包括：

主体件，和

设置在主体件的至少一个边缘上的固定部分，该固定部分被连接到相邻电池挡板上的相应固定部分，所述主体件和所述至少一个固定部分将各单元电池安装在所述主体件和所述至少一个固定部分之间。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述固定部分包括：

从所述主体件突出的固定突起；和

凹入所述主体件中的固定凹槽，

其中所述固定突起被压配到形成于相邻主体件的相应固定凹槽中。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述固定凹槽具有与所述固定突起相应的形状。

4.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述固定突起包括用于安置各单元电池的支撑腿。

5.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述固定突起形成在所述主体件的一个或多个拐角上。

6.根据权利要求5所述的电池模块，其中，相应的固定凹槽被形成在与固定突起相同的拐角上。

7.根据权利要求6所述的电池模块，其中，所述固定突起和相邻电池挡板的固定凹槽互锁。

8.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述电池挡板还包括通过弯曲所述主体件的边缘形成的至少一个弯曲元件。

9.根据权利要求8所述的电池模块，其中，所述至少一个弯曲元件被形成在所述主体件的相对边缘上，在每个弯曲元件中形成固定突起。

10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，所述固定突起形成于所述弯曲元件的两端。

11.根据权利要求8所述的电池模块，其中，所述弯曲元件用于与各单元电池的没有外部端子的一侧紧密接触。

12.根据权利要求11所述的电池模块，其中，所述电池挡板还包括从与具有固定凸起的边缘相邻的所述主体件的边缘突出的支撑部分分，该支撑部分分用于与相邻的单元电池紧密接触。

13.根据权利要求12所述的电池模块，其中，所述支撑部分分和所述弯曲元件彼此垂直。

14.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池挡板的所述主体件包括流过冷却剂的开口。

15.根据权利要求14所述的电池模块，其中，沿所述主体件的宽度方向形成所述开口。

16.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述单元电池为棱柱形。

17.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述主体件呈板状。

18.一种电池模块，包括：

多个单元电池；和

多块电池挡板，每一电池挡板与各自的单元电池相邻，

其中，每一电池挡板包括：

具有可流过冷却剂的开口的主体件；和

通过弯曲所述主体件的至少一个边缘而形成的弯曲元件。

19.根据权利要求18所述的电池模块，其中，所述开口从在所述主体件一端处的所述弯曲元件延伸到远离这一端的所述主体件的另一端。

20.根据权利要求18所述的电池模块，其中，所述弯曲元件形成在所述主体件的相对边缘上。

21.根据权利要求20所述的电池模块，其中，所述弯曲元件与各单元电池的没有外部端子的相对侧紧密接触。

22.根据权利要求20所述的电池模块，其中，所述开口从在所述主体件一端处的所述弯曲元件延伸到所述主体件另一端处的弯曲元件。

23.根据权利要求20所述的电池模块，其中，所述主体件具有在所述主体件的相对边缘之间延伸的支撑腿，以支撑各单元电池。

24.根据权利要求18所述的电池模块，其中，所述开口贯穿所述主体件。

25.根据权利要求24所述的电池模块，其中，所述开口为矩形。

26.根据权利要求18所述的电池模块，其中，所述开口形成于凹槽中。

27.一种互连位于电池模块的单元电池之间的电池挡板的方法，包括：

形成包括主体件的各电池挡板；

形成从所述主体件突出的固定突起，该固定突起位于所述主体件的至少一个边缘上；

在所述主体件中凹入固定凹槽，所述固定突起压配到形成于相邻电池挡板的主体件上的相应固定凹槽中；和

互锁所述固定突起和所述相邻电池挡板的所述相应固定凹槽。