包括具有夹持部的盒的电池模块的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年12月4日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2015-0172156的优先权，其公开在此通过引用以其整体并入本文。

本发明涉及包括具有夹持部的盒的电池模块，夹持部被形成在盒的框架构件的内表面上以将电池单体安装到适当位置。

背景技术：

近年来，随着移动装置不断发展和对这种移动装置的需求增加，对作为这种移动装置的能量源的可充电和放电的二次电池的需求也急剧增加。结果，已经对能够满足各种各样的需求的二次电池进行了大量研究。此外，二次电池作为用于电动车辆(ev)、混合动力电动车辆(hev)和插电式混合动力电动车辆(plug-inhev)的电源也已引起了相当大的关注，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(plug-inhev)已经被开发用于解决如下问题，例如由使用化石燃料的现有汽油和柴油车辆引起的空气污染。

因此，已经开发了能够使用仅二次电池驱动的电动车辆(ev)以及使用二次电池和发动机的混合动力电动车辆(hev)，并且一些电动车辆(ev)和混合动力电动车辆(hev)现在已经商业化。镍-金属氢化物(ni-mh)二次电池已经主要用作电动车辆(ev)和混合动力电动车辆(hev)的电源。另一方面，近年来，对具有高的能量密度、放电电压和输出稳定性的锂二次电池进行了大量研究，并且一些锂二次电池现在已经商业化。

在将这种二次电池用作车辆的电源的情况下，二次电池用作包括多个电池模块或电池模块组件的电池组。

电池模块的尺寸和重量与相应的中型或大型装置的容纳空间和输出直接相关。因此，制造商正在努力制造具有尽可能小的尺寸和重量同时保持相同容量的电池模块。此外，经受大量外部冲击和振动的装置，例如电动自行车和电动车辆，在构成电池模块的部件之间需要稳定的电连接和物理联接。此外，使用多个电池单体来实现高输出和大容量；因此，电池模块的安全性被认为是重要的。

优选地，中型或大型电池模块被制造成具有尽可能小的尺寸和重量。为此，通常使用可以以高集成度堆叠并且具有小的重量容量比的棱柱形电池或袋状电池单体作为中型或大型电池模块的电池单体。特别地，由于袋状电池单体重量轻并且袋状电池单体的制造成本低，所以目前很大兴趣集中在使用铝层压片作为护套构件的袋状电池单体上。

具体地，袋状电池单体的机械强度低，结果需要附加构件，以便当电池单体被堆叠以制造电池模块时稳定地保持电池单体的联接和组装状态。当袋状电池单体用于制造电池模块时，使用附加的安装构件，例如安装有一个或多个电池单体的盒。堆叠多个安装构件以制造电池模块。

然而，在电池单体未安装在盒的适当位置的情况下，或者在由于对装置施加外力而没有保持电池单体安装到盒的状态的情况下，可能会发生诸如断开或短路的各种问题。

技术实现要素：

技术问题

因此，本发明用于解决上述问题和尚待解决的其它技术问题。

作为解决上述问题的各种广泛和深入的研究和实验的结果，本申请的发明人已经开发了具有特定结构的电池模块。具体地，本发明的目的是提供一种具有如下特定结构的电池模块，即：其中当组装电池模块时，电池单体被稳定地安装到适当位置，并且其中当被施加外力诸如振动时，可以稳定地保持电池单体的联接和组装状态。

技术解决方案

根据本发明的一个方面，可以通过提供一种电池模块来实现以上和其它目的，所述电池模块具有彼此电连接的多个电池单体，电池模块包括：多个盒，每一个盒包括框架构件，电池单体被安装到框架构件的相反两侧，每一个盒在其拐角处设有紧固部，相邻的盒通过紧固部彼此联接以构成盒组件；一对端板，一对端板被安装到盒组件的相反两侧表面，以便覆盖最外面的盒；和汇流条组件，汇流条组件被安装到盒组件的一个表面，汇流条组件包括用于电池单体的电极端子之间的电连接的汇流条，其中每一个盒被构造成使得：当在竖直截面中观察时，散热片被安装到盒的中部，电池单体与散热片的相反两个表面接触以进行导热，散热片的一端从盒向外暴露，并且用于将电池单体安装到适当位置的夹持部被形成在盒的框架构件的内表面上。

因此，根据本发明的电池模块可以被构造成使得每一个具有特定结构的盒彼此稳定联接，电池单体被有效冷却，并且电池单体被稳定安装到盒。

在根据本发明的电池模块中可以使用各种类型的电池单体。例如，每一个电池单体可以被构造成具有这样的结构，其中电极组件被安装在由包括树脂层和金属层的层压片制成的袋状壳体中，并且其中热结合余留部分被形成在袋状壳体的边缘处。

在具体示例中，每一个盒的框架构件可以设有外壁，该外壁沿着框架构件的外边缘形成，当在竖直截面中观察时，外壁沿着框架构件的外边缘形成为从散热片向上和向下延伸，以便覆盖安装到框架构件的相反两侧的电池单体。在该结构中，电池单体可以更稳定地安装到框架构件的相反两侧。例如，框架构件的外壁可以具有与每一个电池单体的高度对应的高度。

在上述结构中，框架构件的外壁可以在它的内表面的一侧上设有紧固突起，紧固突起用于联接与框架构件相邻的另一框架构件，紧固突起被构造成向外突出，并且框架构件的外壁在其内表面的另一侧上设有紧固凹部，紧固凹部与相应的紧固突起对应。

在具体示例中，框架构件的紧固部可以从框架构件的外边缘向外突出，并且每一个紧固部可以在其中部设有紧固孔。如下所述，该结构具有如下优点：实现了框架构件之间的联接，并且当电池模块被安装在基板上以制造电池组时，实现了简单的组装，同时提供了牢固的联接状态。

例如，框架构件可以形成为四边形平面形状，并且每一个紧固部可以从与框架构件的拐角中的对应一个相邻的框架构件的两侧向外延伸，以便形成为四边形平面形状。

在具体示例中，夹持部可以包括：第一夹持部，第一夹持部被形成在框架构件的内表面的其中每一个电池单体的电极端子所位于的区域中；以及至少一个第二夹持部，至少一个第二夹持部被形成在框架构件的内表面的其中每一个电池单体的电极端子不位于的区域中。

在上述结构中，第一夹持部可以包括突起，所述突起形成在框架构件的内表面的在每一个电池单体的电极端子之间的区域中，以便朝向电池单体突出。

具体地，第一夹持部的突起可以被构造成与每一个电池单体的电极组件接纳部的外表面紧密接触。结果，即使当被施加外力时，电池单体安装到盒的框架构件的状态也可以被进一步稳定地保持。

第二夹持部可以在具有足够长度来支撑每一个电池单体的热结合余留部分的状态下，被形成在框架构件的内表面的其中每一个电池单体的电极端子不位于的区域上。

通过设置第一夹持部和第二夹持部，电池单体可以被正确地安装到盒，并且当被施加外力诸如冲击或振动时，可以稳定地保持其联接和组装状态。

在具体示例中，散热片可以通过嵌入模制与框架构件一体地形成。在散热片与框架构件一体形成的情况下，可以极大提高电池模块的组装效率，并且可以稳定地保持电池单体与散热片紧密接触的状态，从而提高散热效率。

用于散热片的材料没有特别限制，只要散热片呈现高的散热效率即可。例如，散热片可以由金属材料、呈现高导热性的无机材料或碳材料制成，并且散热片可以被形成为板状。当从竖直截面观察时，构造成向外延伸用于导热的散热片的一端可以被构造成具有例如t形结构，以便与框架构件的外表面的形状相对应，使得散热片被稳定地安装到框架构件，并且散热片呈现高导热性。

在根据本发明的电池模块中使用的端板的表面上形成加强筋(bead)，并且每一个端板可以设有紧固孔，紧固孔被形成为与每一个盒的紧固部对应。

在具体示例中，呈现高热绝缘性的绝缘板可以置于在每一个端板和最外面的盒中的相应一个之间，由此可以最小化由于在安装到最外面的盒的电池单体和安装到其它盒的电池单体之间的温度差异导致的电池模块性能的降低。

另外，端板中的一个可以设有沟槽，热敏电阻被安装在沟槽中，由此可以有效地测量电池单体的温度以控制电池单体的操作。

根据本发明的另一方面，提供了一种电池组，电池组包括至少一个具有上述构造的电池模块和基板，电池模块被设置在基板的顶表面上。

在具体示例中，基板可以包括第一板和第二板，它们中的每一个可以具有矩形平面结构。第二板可以连接到第一板的一个相对长侧。

也就是说，基板可以被构造成具有这样的结构，即：其中，每一个具有矩形平面结构的第一板和第二板彼此连接，使得基板具有各种形状。因此，可以基于基板的结构将电池组构造成具有各种形状，由此可以容易地克服在电池组安装在其中的装置中的内部空间的使用的限制。

在这种情况下，第二板可以连接到第一板的一个相对长侧的中间区域。

在具体示例中，电池模块可以在电池模块的电池单体垂直于基板的方向上设置在基板上。

电池模块的盒的相邻紧固部可以构成盒组件的紧固堆叠部。因此，电池组可以被构造成具有这样的结构，即：其中紧固堆叠部中的两个紧固堆叠部经由下压支架(hold-downbracket)联接到基板。

在上述结构中，下压支架可包括用于固定盒组件的第一紧固堆叠部的第一下压支架和用于固定盒组件的第二紧固堆叠部的第二下压支架。

具体地，第一下压支架可通过焊接而联接到基板，并且第二下压支架可使用螺栓或螺钉而联接到基板。

因此，第一紧固堆叠部可以插入到第一下压支架中，使得在电池模块相对于基板倾斜的状态下，第一紧固堆叠部通过第一下压支架固定，并且第二下压支架可以紧固到基板，使得在电池模块与基板紧密接触以便平行于基板的状态下，第二紧固堆叠部通过第二下压支架固定，由此通过更稳定和容易的组装和固定将电池模块安装在基板上。

在具体示例中，用于与散热片热接触的热垫可以置于电池模块和基板之间。

在上述结构中，电池模块中的散热片可以例如经由热垫与安装在基板上的散热系统接触，以实现高导热性，从而最大化散热效率。

根据本发明的另一方面，提供一种包括电池组的装置。该装置可以是从电动车辆、混合动力电动车辆和插电式混合动力电动车辆的组中选择的任何一个。

因此，由于上述电池模块的特定结构，即使当在包括电池模块的电池组的操作期间从该装置产生振动时，或者当外力例如冲击被施加到该设备时，也可以稳定地保持电池模块的联接状态。

同时，电池组可以以使得电池组与车辆的乘员室隔离的方式安装在车辆中。

如果由于电池组暴露于高温环境或电池组的故障而在构成电池组的电池单体中发生短路，则电解质在每一个电池单体的正电极界面处分解，结果产生大量气体，从而增加每一个电池单体的内部压力。结果，每一个电池单体的电池壳体可能破裂，并且气体可能从每一个电池单体排出。

通常，每一个电池单体的内部气体包含对人类有害的有毒成分，例如一氧化碳。结果，出现与安全有关的问题。

然而，包括根据本发明的电池模块的电池组在车辆中被设置成与车辆的乘员室隔离，由此可以防止发生每一个电池单体的内部气体被引入车辆的内部中的现象，从而解决安全相关的问题。

装置和设备的结构和制造方法在本发明所属的领域中是公知的，并且将省略其详细描述。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，将更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和其它优点，其中：

图1是示出根据本发明的实施例的包括设置在基板上的电池模块的电池组的局部透视图；

图2是示出根据本发明实施例的电池模块的透视图；

图3是示出图2的电池模块的分解透视图；

图4是示出框架构件的透视图；

图5是示意性地示出将电池单体安装到框架构件的过程的透视图；

图6是示出框架部件和散热片的透视图；

图7是示出根据本发明实施例的电池模块被设置在基板的顶表面上的结构的典型视图；并且

图8是示出将图7的电池模块设置在基板的顶表面上的过程的典型视图。

具体实施方式

图1是示意性地示出根据本发明的实施例的包括设置在基板上的电池模块的电池组的典型视图。

参考图1，基板110包括第一板111和第二板112，每一个板具有矩形平面结构。第二板122被连接到第一板111的一个相对长侧的中间区域。

多个第一紧固孔113和多个第二紧固孔114被形成在基板110的外边缘中，紧固构件穿过多个第一紧固孔113插入，使得电池组盖(未示出)被联接到基板110，紧固构件穿过多个第二紧固孔114插入，使得电池组100被安装并固定到装置(未示出)。

电池模块组121、122、123和124包括第四电池模块组124和第三电池模块组123以及第一电池模块组121和第二电池模块组122，第四电池模块组124和第三电池模块组123中的每一个被构造成使得电池单体被布置成与第二板112被连接到第一板111的方向垂直，第一电池模块组121和第二电池模块组122中的每一个被构造成使得电池单体被布置成与第二板112被连接到第一板111的方向平行。

第四电池模块组124被设置在第二板112上，并且第三电池模块组123被设置在第一板111上，以便与第四电池模块组124相对。

第一电池模块组121和第二电池模块组122被设置在第一板111的相反侧区域上，以便在彼此分离的状态下设置在第三电池模块组123的相反侧。

第四电池模块组124和第三电池模块组123分别由单个电池模块构成。第一电池模块组121由包括彼此相邻布置的三个电池模块121a、121b和121c的电池模块组件构成。第二电池模块组122由包括彼此相邻布置的三个电池模块122a、122b和122c的电池模块组件构成。

图2是示出根据本发明的实施例的电池模块的结构的透视图，图3是示出图2的电池模块的分解透视图。

参考图2和图3，电池模块121a包括：盒组件200，其包括多个盒；一对端板141和142，一对端板141和142被安装到盒组件200的相反两侧表面，以便覆盖最外面的盒201和202；以及汇流条组件130，汇流条组件130被安装到盒组件200的一个表面。

连同图2和图3一起参考示出框架构件的侧视图的图4，盒组件200包括多个盒。每一个盒包括框架构件210，电池单体被安装到框架构件210。紧固部211a、211b、211c和211d被形成在框架构件210的拐角处，使得相邻的盒可以通过紧固部211a、211b、211c和211d彼此联接，以构成盒组件200。

在端板141和142的表面上形成加强筋143。每一个端板141和142设有紧固孔144a、144b、144c和144d，端板141和142通过该紧固孔144a、144b、144c和144d联接到盒组件，并且紧固孔144a、144b、144c和144d被形成为分别对应于紧固部211a、211b、211c和211d。

在端板141和142中的每一个与最外面的盒201和202中的相应一个之间置入呈现高热绝缘性的绝缘板146，以便最小化由于安装到最外面的盒201和202的电池单体与安装到其它盒的电池单体之间的温度差异造成的电池模块的性能降低。

此外，端板141设有沟槽145，热敏电阻150被安装在沟槽145中，使得有效地测量电池单体的温度以控制电池单体的操作。

汇流条组件130被构造成具有如下结构，其中用于电池单体的电极端子之间的电连接的汇流条131被安装到绝缘框架构件。

图5是示出将电池单体安装到框架构件的过程的透视图，图6是示出框架构件和散热片的透视图。

连同图4一起参照图5和图6，框架构件210被形成为四边形平面形状，并且每一个紧固部211从与框架构件的拐角中的对应一个相邻的框架构件的两侧向外延伸，以便形成为四边形平面形状。此外，框架构件210设有外壁212，当从竖直截面观察时，该外壁212沿着框架构件210的外边缘形成为从散热片230向上和向下延伸，以便覆盖安装到框架构件210的相反侧的电池单体10，由此电池单体10可以更稳定地安装到框架构件210的相反侧。为了参考，为了简单起见，在图5中示出仅一个电池单体10。

用于与和框架构件210相邻的另一框架构件(未示出)联接的紧固突起213被形成在框架构件210的外壁212的内表面的一侧，以便向外突出，并且对应于相应的紧固突起213的紧固凹部214形成在框架构件210的外壁212的内表面的另一侧。

框架构件210的紧固部211从框架构件210的外边缘向外突出。紧固孔215被形成在每一个紧固部211的中部中。

上述结构具有如下优点：实现了框架构件210之间的联接，并且当电池模块121a(参见图1)被安装在基板110(参见图1)上以制造电池组100(参见图1)时，在提供牢固的联接状态的同时实现容易的组装。

夹持部216、217a、217b和217c被形成在框架构件210的内表面上。第一夹持部216被形成在框架构件210的内表面的其中电池单体10的电极端子所位于的区域中，并且第二夹持部217a、217b和217c被形成在框架构件210的内表面的其中电池单体10的电极端子不位于的区域上，以便沿着电池单体10的外边缘延伸。

如前所述，第一夹持部216包括突起216a，突起216a被形成在框架构件210的内表面的在电池单体10的电极端子之间的区域中，以便朝向电池单体10突出。第一夹持部216的突起216a被构造成与电池单体的电极组件接纳部的外表面紧密接触。

第二夹持部217a、217b和217c被形成为具有足够的长度来支撑电池单体的热结合余留部分。第二夹持部217a、217b和217c被形成在框架构件210的内表面的其中电池单体的电极端子不位于的区域上。

在上述结构中，电池单体10被正确地安装到盒，并且通过提供第一夹持部和第二夹持部217a、217b和217c，当被施加外力诸如冲击和振动时，其连接和组装状态被稳定地保持。

散热片230通过嵌入模制与框架构件210一体地形成。散热片230的一端231向外延伸以暴露在盒外部，使得散热片230执行导热。为了稳定地安装散热片230并且提高散热片230的导热性，当在竖直截面中观察时，散热片230的端部231被构造成具有t形结构，以便对应于框架构件210的外表面的形状。

图7是示出根据本发明实施例的电池模块被设置在基板的顶表面上的结构的典型视图，图8是示出将图7的电池模块设置在基板的顶表面上的过程的典型视图。

参考图7和图8，电池模块121a在电池模块121a的电池单体10垂直于基板110的方向上设置在基板110上。

连同图2一起参考图7和图8，电池模块121a的盒210的相邻紧固部构成盒组件的紧固堆叠部201a、201b、201c和201d。

在紧固堆叠部201a、201b、201c和201d中，与基板110接触的紧固堆叠部201b和201d分别经由下压支架301和302联接到基板110。

第一下压支架301固定第一紧固堆叠部201b，并且第二下压支架302固定第二紧固堆叠部201d。第一下压支架301通过焊接而联接到基板110，并且第二下压支架302使用螺栓或螺钉而联接到基板110。

如图8(a)所示，第一紧固叠置部201b被插入第一下压支架301中，使得在电池模块相对于基板倾斜的状态下，第一紧固堆叠部201b通过第一下压支架301固定。如图8(b)所示，第二下压支架302被紧固到基板110，使得在电池模块与基板紧密接触以平行于基板的状态下，第二紧固堆叠部201d通过第二下压支架302固定。

虽然为了说明的目的公开了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，各种变型、添加和替换是可能的。

工业实用性

从以上描述显而易见的是，电池模块被构造成使得每一个具有特定结构的盒彼此稳定地联接，电池单体被有效地冷却，并且电池单体被稳定地安装到盒。