具有改进的紧固结构的电池模块的制作方法

本公开涉及一种电池模块，并且更具体地，涉及一种在部件之间具有稳定的固定力的电池模块。

本申请要求于2015年9月2日在韩国提交的韩国专利申请no.10-2015-0124321的优先权，该申请的公开内容通过引用并入本文。

背景技术：

近来，可再充电二次电池已经被广泛地用作无线移动设备的能量源。此外，二次电池作为电动车辆(ev)和混合动力车辆(hev)的电力源已经引起关注，这些车辆已被提出以解决由使用化石燃料的常规汽油车辆和柴油车辆造成的空气污染。

小型移动设备每个设备使用一个或几个电池单体，而中型或大型设备(例如汽车)由于需要高输出大容量电池而使用其中大量电池单体电连接的中型或大型电池模块或其中多个电池模块连接的电池组。

中型或大型电池模块可以被制造成具有尽可能小的尺寸和重量。因此，中型或大型电池模块可以以高集成密度堆叠，并且具有小重量与容量比的棱柱形电池或袋型电池主要用作应用于中型或大型电池模块的电池单体。

特别地，使用铝层压片作为外部构件的袋型电池单体近来由于诸如小的重量、低的制造成本、和容易形状变形的优点而引起了相当大的关注。

为了使中型或大型电池模块提供预定装置或设备所需的输出和容量，多个电池单体应当串联地、并联地或串联组合地电连接并且维持稳定的结构，以抵抗外力。

由于中型或大型电池模块具有多个电池单体被组合成的结构，因此当一些电池单体遭受过电压、过电流或过热时，必然需要构造成感测并控制过电压、过电流或过热的感测单元。感测单元应该稳定地连接到电池单体，以向bms提供可靠的电压/电流信息。

在一个示例中，常规的电池模块包括：单体盒组件，单体盒组件包括电池单体；和堆叠盒，堆叠盒被构造成堆叠电池单体。单体盒组件可以分层布置。感测单元可以联接到分层布置的单体盒组件的一侧。为了便于组装，经常应用钩紧固方法。

然而，在使用钩紧固方法的电池模块中，感测单元在钩紧固过程期间很可能被损坏，并且由于公差而在钩紧固部分中可能存在间隙，使得感测单元的固定状态可能变得不稳定。

同时，由于应用于汽车的中型或大型电池模块容易暴露于振动和冲击，因此中型或大型电池模块应具有高的结构和电稳定性。然而，常规的电池模块由于感测单元的固定状态如上所述不稳定而对冲击和振动具有弱的耐久性。

技术实现要素：

技术问题

本公开设计来解决现有技术的问题，并因此本公开涉及提供包括感测组件的电池模块，其可以改进感测组件和单体盒组件之间的紧固结构抵抗冲击和振动的稳定性。

技术解决方案

在本公开的一个方面中，提供了一种电池模块，包括：单体盒组件，单体盒组件包括至少一个电池单体和多个堆叠盒，所述多个堆叠盒被构造成分别容纳所述至少一个电池单体并且在高度方向上分层地布置；以及感测组件，感测组件安装在单体盒组件的至少一侧上，并且被构造成感测所述至少一个电池单体的电特性。每个堆叠盒包括螺栓组装指状物，螺栓组装指状物从至少一个角部区域突出超过其它角部区域，并且螺栓组装指状物包括组件引导单元，组件引导单元以狭槽形式设置。感测组件包括：感测组件主体，感测组件主体设置成板形结构的形式并且具有安装在其上的多个感测构件；以及组装板，组装板与感测组件主体一体地形成并且能够插入到螺栓组装指状物的组件引导单元中。

每个堆叠盒可以包括在其至少一个侧上的开口。两个螺栓组装指状物可以在开口处于其间的情况下相对于开口向前突出，并且分别设置在堆叠盒的两个角部区域中，使得在单体盒组件中设置有凹部(identation)，该凹部的至少一个侧表面是凹形的。

在感测组件主体的板表面垂直竖立的情况下，感测组件主体可以插入到单体盒组件的凹部中。组装板可以设置成多个。组装板可以在两个横向方向上突出，其中感测组件主体处于其间。组装板可以在感测组件主体的高度方向上彼此间隔开预定的距离，并且可滑动地插入到螺栓组装指状物的组件引导单元中。

螺栓组装指状物可以进一步包括第一螺栓通孔，螺栓通过该第一螺栓通孔在垂直方向上插入，并且组装板可以具有第二螺栓通孔，第二螺栓通孔构造成与第一螺栓通孔连通。

堆叠盒可以在上端部和下端部中的任一个处具有联接突起，并且在上端部和下端部中的另一个处具有与联接突起对应的联接凹槽。

堆叠盒可以包括上框架和下框架，上框架和下框架设置成能够彼此上下组装。上框架和下框架中的任一个可以包括钩，并且上框架和下框架中的另一个可以包括与钩对应的钩孔。

感测构件可以包括：多个汇流条，多个汇流条分别接触从单体盒组件突出的电池单体的电极引线；以及电路板，电路板电连接到所述多个汇流条中的每一个汇流条的一端。

感测构件可以进一步包括连接器端子，该连接器端子连接到电路板，并且连接到构造成测量电池单体的电特性的外部设备。

电路板可以安装在感测组件主体的前表面的中央，并且所述多个汇流条可以在电路板处于其间的情况下以分支结构呈多级(stage)布置在电路板的两侧上。

感测组件可以进一步包括热敏电阻安装端子，热敏电阻安装端子穿过电路板和感测组件的前表面和后表面安装。

单体盒组件可以进一步包括：上端板和下端板，上端板和下端板被构造成分别覆盖所述多个堆叠盒的最上端和最下端；以及带板，带板设置成具有机械刚性的条带的形式，带板具有联接到上端板的上端表面的一端，和联接到下端板的下端表面的另一端。

在本公开的另一方面，还提供了包括上述电池模块的电池组。

在本公开的另一方面，还提供了包括上述电池模块的车辆。

有利效果

根据本公开的一个方面，感测组件可以强有力地联接到单体盒，从而提供具有抵抗振动和冲击的改善的结构和电稳定性的电池模块。

根据本公开的另一方面，通过单体盒组件的螺栓组装指状物来确定和保持感测组件的组装位置，从而改进组装方便性和精度。

附图说明

图1是根据本公开的实施例的电池模块的透视图。

图2是图1的部分分解透视图。

图3是图2的多个堆叠盒和上端板以及下端板的分解透视图。

图4是根据本公开的实施例的堆叠盒的透视图。

图5是如在图2中所示的分层布置的多个堆叠盒的透视图。

图6是图5的侧视图。

图7是根据本公开的实施例的感测组件的前透视图。

图8是图7的感测组件的前视图。

图9是图7的后透视图。

具体实施方式

在说明书中所述的实施例和在附图中所示的构造仅是本公开的优选实施例，并且不代表本公开的所有技术特征，因此应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下可以存在能够对本公开做出的各种等同和修改。

可以省略对众所周知的部件和功能的具体描述，以免不必要地使本公开的实施例模糊。

本公开的实施例被提供以向本领域的技术人员全面地传达本公开的概念，使得为了清楚起见，在附图中的部件的形状和尺寸可以被夸大、省略或示意性地示出。因此，每个部件的尺寸或比例不完全反映实际尺寸或比例。

图1是根据本公开的实施例的电池模块的透视图，并且图2是图1的部分分解透视图。

参考图1和图2，根据本公开的实施例的电池模块10包括单体盒组件100和感测组件200。

单体盒组件100可以是包括多个电池单体110的电池单体110的集合。

这里，包括在单体盒组件100中的电池单体110可以是袋型电池单体110。在这种情况下，袋型电池单体110可以例如在垂直方向上在一个方向上堆叠，如在图2中所示。

每个袋型电池单体110可以包括电极引线111和112。电极引线111和112可以包括正电极引线111和负电极引线112。这里，电极引线111和112中的每一个电极引线突出到袋外部构件的外侧。特别地，每个袋型电池单体110的电极引线111和112可以在水平方向上突出，并且在垂直方向上具有弯曲的端部。在垂直方向上弯曲的端部可以与另一电池单体110的电极引线111和112的弯曲部接触。另外，彼此接触的两个电极引线111和112可以通过使用焊接过程彼此固定。因此，电池单体110可以在盒组件100中电连接。

单体盒组件100可以包括堆叠盒120以堆叠袋型电池单体110。堆叠盒120可以是构造成堆叠电池单体110的部件。堆叠盒120可以被构造成保持电池单体110并且防止电池单体110的运动。堆叠盒120可以被构造成能够被堆叠以便引导电池单体110的组装。

图3是图2的多个堆叠盒和上端板以及下端板的分解透视图。图4是图2的堆叠盒的透视图。图5是如在图2中所示的分层布置的多个堆叠盒的透视图，并且图6是图5的侧视图。

参考图3至图6，堆叠盒120可以包括上框架120a和下框架120b。上框架120a和下框架120b可以被制备为能够彼此上下组装。为此，上框架120a和下框架120a中的一个框架可以具有钩121，并且它们中的另一个框架可以具有钩孔122，钩孔122与钩121接合。

例如，如在图3中所示，可以在下框架120b的两个相反侧中的每一侧上在下框架120b的边缘的侧表面中沿长度方向设置三个钩121。与三个钩121对应的三个钩孔122可以设置在上框架120a的两个相反侧中的每一侧上在上框架120a的边缘的侧表面中。例如，两个电池单体110可以堆叠在下框架120b的顶表面上，并且上框架120a和下框架120b可以通过钩121彼此紧固，从而提供一个堆叠盒120。

堆叠盒120可以在上端部和下端部中的任一个处具有联接突起123，并且在上端部和下端部中的另一个处具有与联接突起123对应的联接凹槽124。

如在本实施例的图3和图4中所示，可以从下框架120b的两个相反侧的两个端部的底表面向下设置和引导总共四个联接突起123，并且总共四个联接凹槽124可以凹形凹槽的形状设置在上框架(120a)的两个相反侧的两个端部的顶表面中。联接凹槽124的直径被构造成对应于联接突起123。

由于这种构造，通过将一个堆叠盒120的联接突起123配合到另一堆叠盒120的联接凹槽124中，可以稳定地堆叠多个堆叠盒120。另外，可以通过联接突起123和联接凹槽124引导堆叠盒120之间的组装位置，从而增加组装容易性。

堆叠盒120可以包括在其至少一个侧面上的开口125。电池单体110的电极引线111和112可以通过开口125暴露于堆叠盒120的外部。

例如，在本实施例中，堆叠盒120的开口125仅在一个方向上形成。这对应于单向电池单体110(其中正电极引线位于与负电极引线相同的方向上)。然而，与本实施例不同，当电池模块10包括双向电池单体110(其中正电极引线位于与负电极引线相反的方向上)时，可以在堆叠盒120的前方向和后方向两者上形成堆叠盒120的开口125。

特别地，根据本公开的堆叠盒120可以具有螺栓组装指状物126，指状物126从至少一个角部区域突出超过其它角部区域。也就是说，如在图3至图6中所示，两个螺栓组装指状物126可以分别在堆叠盒120的两个角部区域中，其中堆积盒120的开口125在两个角部区域之间。螺栓组装指状物126可以用作组装螺栓的位置。

在螺栓组装指状物126中形成有通过其插入螺栓b的第一螺栓通孔h1。在这种情况下，螺栓组装指状物126的上部和下部是敞开的，并且第一螺栓通孔h1设置在螺栓组装指状物126的中央区域中。

根据该构造，在堆叠多个堆叠盒120之后，肩螺栓b可以紧固到螺栓组装指状物126，使得多个堆叠盒120可以简单地组装成一体。

本公开的螺栓组装指状物126进一步包括组件引导单元126a。组件引导单元126a可以相对于螺栓组装指状物126的主体在水平方向上构造成狭槽形状。组件引导单元126a可以用作稍后描述的感测组件200的组装板220可滑动地接合的位置。

参考图1至图3，根据本公开的实施例的单体盒组件100可以进一步包括上端板130、下端板140和带板(bandplate)150。

上端板130是以下板形结构，其设置在位于最上位置的堆叠盒120上，并且被构造成在单体盒组件100的顶部处支撑单体盒组件100。下端板140是以下板形结构，其设置在位于最下位置的堆叠盒120下方，并且被构造成在单体盒组件100的底部处支撑单体盒组件。上端板130和下端板140设置成基本上相似的形状。

例如，如在图3中所示，可以在上端板130和下端板140的表面上形成多个凸形图案。组装凸缘130a和140a分别设置在上端板130和下端板140中在与螺栓组装指状物126对应的位置处。

在组装凸缘130a和140a中形成凸缘通孔h3，凸缘通孔h3与第一螺栓通孔h1连通并且螺栓通过其中。凸缘通孔h3的直径形成为与螺栓b的直径基本上相似。

上端板130和下端板140可以被构造成具有近似大面积的板的形式，并且分别设置在分层布置的多个堆叠的盒120之上和下方，以覆盖多个堆叠盒120的顶部和底部。

上端板130和下端板140可以为电池模块10提供机械支撑力，并且保护堆叠盒120免受堆叠盒120下方和之上的外部冲击。因此，上端板130和下端板140可以包括诸如钢的金属，以确保刚性。

参考图1和图2，带板150相对于分层布置的多个堆叠盒120位于感测组件200的相反侧上。带板150联接到上端板130和下端板140。带板150可以设置成具有机械刚性的条带的形式。

特别地，本实施例的带板150包括两个弯曲端。带板150的一端联接到上端板130的上端表面，并且其另一端联接到下端板140的下端表面。因此，带板150可以上下按压多个堆叠盒120。

带板150部分地吸收施加到单体盒组件100的外部冲击并且抑制堆叠盒120的变形。特别地，带板150还防止堆叠盒120的变形以抵抗电池单体110的膨胀。

同时，感测组件200可以安装在单体盒组件100的一侧上。特别地，感测组件200可以安装在其中电极引线111和112突出的单体盒组件100的一部分中。

感测组件200可以将关于电池单体110的电特性(例如电压)的感测信息传送到电池模块10外部的另一设备(未示出)。例如，诸如电池管理系统(bms)的设备可以连接到电池模块10并且被构造成控制电池模块10的操作(例如充电或放电操作)。在这种情况下，感测组件200可以连接到bms并且向bms提供电池单体110的所感测的电压信息，并且bms可以基于所感测的电压信息来控制电池模块10。

图7是根据本公开的实施例的感测组件的前透视图。图8是图7的感测组件的前视图，并且图9是图7的后透视图。

如在图7至图9中所示，根据本公开的实施例的感测组件200可以包括感测组件主体210和组装板220。

感测组件主体210设置成板形结构的形式并且包括多个感测构件。多个感测构件可以包括多个汇流条211、电路板212和连接器端子213。

多个汇流条211包括诸如铜或铝的导电材料。多个汇流条211与电池单体110的正电极引线或负电极引线直接接触并且电连接，以便感测电池单体110的电特性。

例如，多个汇流条211可以单独地连接到设置在单体盒组件100中的所有电池单体110的正电极引线111和负电极引线112，并且被构造成感测所有电池单体110的两端电压。多个汇流条211的一个端部可以电连接到电路板212。

电路板212具有内部电路，其被构造成允许多个汇流条211单独地连接到连接器端子213。例如，可以体现印刷有内部电路的图案的印刷电路板(pcb)212。

连接器端子213对应于连接到外部设备(即电池管理系统(bms))的端子，该外部设备被构造成测量每个电池单体110的电压。

参考图7和图8，电路板212可以安装在感测组件主体210的前表面的中央。多个汇流条211可以在电路板212处于其间的情况下以分支结构呈多级布置在电路板212的两侧上。多个汇流条211中的每一个汇流条的一个端部从背表面朝向电路板212的前表面弯曲并插入到电路板212中。

根据本公开的感测组件主体210的构造，可以省略布线电缆，使得可以简化用于电池单体110的数据传送的布线结构。感测组件200可以被集成以便增加空间效率。

感测组件主体210可以进一步包括热敏电阻安装端子214。热敏电阻安装端子214被构造成允许热敏电阻从电池模块10的外部插入电池模块10中。参考图7至图9，通孔p在电路板212和感测组件主体210中制备，并且允许电路板212和感测组件主体210彼此连通，并且热敏电阻安装端子214被插入通孔p中。也就是说，电路板212安装在感测组件主体210的前表面上，并且热敏电阻安装端子214可以穿过电路板212和感测组件主体210的前表面和后表面安装。

热敏电阻(未示出)可以设置成棒形状，并且穿过热敏电阻安装端子214插入电池模块10的内部。热敏电阻可以是利用电阻值随温度变化的现象的半导体设备。热敏电阻具有小的尺寸，并且即使在温度的快速变化或温度的细微变化的情况下也能够测量。

通过热敏电阻测量的电池模块10的温度信息可以传送到电池模块10外部的另一设备。例如，当通过热敏电阻测量温度时，所测量的温度信息可以被传送到电池模块10外部的bms，并且用于控制电池模块10。

组装板220可滑动地插入多个堆叠盒120的螺栓组装指状物126中并且螺栓紧固到螺栓组装指状物126。组装板220可以与感测组件200一体地形成并且能够插入到螺栓组装指状物126的组件引导单元126a中。

此外，组装板220包括第二螺栓通孔h2，第二螺栓通孔h2在垂直方向上穿过组装板220形成。当组装板220介入螺栓组装指状物126的组件引导单元126a之间时，第二螺栓通孔h2可以与设置在螺栓组装指状物126中的第一螺栓通孔h1连通。在这种情况下，第一螺栓通孔h1和第二螺栓通孔h2可以形成为具有彼此对应的直径。

在下文中，将进一步详细地描述在感测组件200和单体盒组件100之间的紧固结构。

首先，参考本实施例的图2，单体盒组件100包括分层布置的三个堆叠盒120。在三个堆叠盒120中设置总共六个螺栓组装指状物126，并且在两个角部区域中的每一个角部区域中设置三个螺栓组装指状物126。因此，还设置总共六个组件引导单元126a，并且在两个角部区域中的每一个角部区域中设置三个组件引导单元126a。自然地，本公开的范围不限于该构造。也就是说，可以通过增加电池单体和堆叠盒的堆叠数目来体现比本实施例的电池模块更高容量的电池模块。

这里，多个堆叠盒120的螺栓组装指状物126分别相对于开口125向前突出，使得分层布置的多个堆叠的盒120的开口125(即单体盒组件100的前部)可以具有凹部s(参见图5)，该凹部s具有内凹形状。

在感测组件主体210的板表面垂直竖立的情况下，感测组件主体210可以插入到单体盒组件100的凹部s中。根据单体盒组件100，感测组件主体210可以不突出到电池模块10外部，使得周边空间的效率可能增加，并且电池模块10可以被紧凑地体现。

组装板220可以以与螺栓组装指状物126的数目对应的数目设置。例如，如在本实施例的图2和图7中所示，可以设置六个组装板220，以对应于单体盒组件100的六个螺栓组装指状物126。然而，组装板220的数目可以小于螺栓组装指状物126的数目。

六个组装板220在感测组件主体210处于其间的情况下设置在两个横向方向上。也就是说，三个组装板220设置在感测组件主体210的左侧和右侧中的每一侧上，并且在感测组件主体210的高度方向上彼此间隔开预定的距离。另外，组装板220可以一一对应于在单体盒组件100的前部的左右角部区域中的螺栓组装指状物126(更具体地，相应的组件引导单元126a)。

六个组装板220可以通过组件引导单元126a插入六个螺栓组装指状物126中。在这种情况下，第一螺栓通孔h1可以与第二螺栓通孔h2连通。通过将肩螺栓b的主体插入并穿过彼此连通的第一螺栓通孔h1和第二螺栓通孔h2，并且将螺钉紧固到肩螺栓b的下端部，感测组件200和单体盒组件100可以组合成单一体。

根据本公开的构造，感测组件200和单体盒组件100可以更紧密地联接，使得整个电池模块10可以一起操作。因此，即使向电池模块10施加振动和冲击，感测组件200也不容易分开。此外，由于感测组件200和单体盒组件100通过使用狭槽或以滑动方式组装，所以组装容易性是优良的，并且在组装过程期间结构不太可能被损坏。

此外，由于感测组件主体210的两侧都被螺栓组装指状物126包围，所以即使向电池模块10施加外部冲击和振动，也可以保护感测组件主体210。

根据本公开的电池组可以包括根据本公开的至少一个电池模块10。除了电池模块10之外，根据本公开的电池组可以进一步包括构造成容纳电池模块10的壳体和构造成控制电池模块10的充电和放电的各种设备，例如电池管理系统(bms)、电流传感器和熔断器。

根据本公开的电池模块10可以应用于诸如电动车辆或混合动力车辆的车辆。也就是说，根据本公开的车辆可以包括根据本公开的电池模块10。

如上所述，虽然已经参考本公开的示例性实施例具体示出和描述了本公开，但是将由本领域普通技术人员理解，在不脱离由所附权利要求书限定的本公开的范围的情况下，能够进行各种改变和修改。

在本说明书中，为了便于描述，可以在本文中使用诸如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”和“后”的方向指示术语来描述本公开，并且它们可以取决于物体的位置或观察者的位置而可互换使用。

工业适用性

本公开涉及电池模块，并且特别适用于与电池模块、其中电池模块串联或并联连接的电池组以及由电池模块驱动的设备(例如电动车辆)相关的行业。