中型或大型电池模块的制作方法

专利名称：中型或大型电池模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种中型或大型电池模块，更具体而言，涉及的中型
或大型电池模块包括电池组电池堆(battery cell stack),该电 池组电池堆包括多个相互电连接的电池组电池或单元模块，该电池组 电池或单元模块在侧向上是竖直的；第一模块壳，以完全围绕该电池 组电池堆的一个侧端并且部分围绕该电池组电池堆的上端和下端的结
构构成，该第一模块壳在其前部设有外部输入和输出终端；与该第一 模块壳耦合的第二模块壳，该第二模块壳以完全围绕该电池组电池堆 的另一侧端并且部分围绕该电池组电池堆的上端和下端的结构构成， 该第二模块壳在其前部设有用于将该电池组电池堆的电极终端连接到
该外部输入和输出终端的汇流条(busbar);固定到该第一模块壳或 该第二模块壳的检测构件；以及用于监测和控制该电池模块运行的电 池管理系统(BMS),该电池管理系统在其连接到该检测构件的同时4皮 固定到该第一模块壳或该第二模块壳。
背景技术：
近年来，可被充电和放电的二次电池已经广泛用作无线移动设备 的能量来源。此外，作为电动车辆(EV)和混合电动车辆(HEV)的能 量来源，二次电池已经吸引了大量关注，这些车辆已被开发用来解决 由目前使用石化燃料的汽油车辆和柴油车辆所带来的问题，如空气污 染。
小型移动设备使用一个或几个适合于每个设备的小型电池组电 池。另一方面，因为高输出和大容量对于中型或大型设备来说是必需 的，所以中型或大型设备，如车辆，使用具有多个相互电连接的电池 组电池的中型或大型电池模块。
如果可能的话，优选地，中型或大型电池模块被制造得具有小尺 寸和小重量。因此，可被高集成地堆叠并具有小的重量/体积比的棱形 电池或袋形电池通常用作中型或大型电池模块的电池组电池。特别地，
因为袋形电池尺寸小以及其制造成本低，所以使用铝薄板作为保护构 件的袋形电池目前受到大量关注。
图1是典型地示出了常规的具有代表性的袋形电池的立体图。图
1所示的袋形电池100以这样的结构构成两个电极引线110和120 分别从电池体130的上端和下端伸出，而且该电极引线110和120彼 此相对。保护构件140包括上保护部和下保护部。即，保护构件140 是一个两单元构件。电极组件(未示出)被容纳在一个由在保护构件 140的上保护部和下保护部之间所限定的容纳部里。相对側140a以及 上端140b和下端140c是保护构件140的上保护部和下保护部的接触 区域，被相互接合，从而制成袋形电池100。保护构件140以树脂层/ 金属薄膜层/树脂层的片状结构构成。因此，可以通过加热并施压于保 护构件140的上和下4呆护部的相对侧140a、上端140b以及下端140c 以将该保护构件的树脂层熔焊在一起，从而将保护构件140的上保护 部和下4呆护部的相互接触的相对侧140a、上端140b以及下端140c相 互接合。根据不同的情况，可以使用粘合剂将保护构件140的上和下 保护部的相对侧140a、上端140b以及下端140c相互粘接。对于保护 构件140的相对侧140a，保护构件140的上保护部和下保护部的相同 树脂层相互直接接触，从而通过熔焊在保护构件140的相对侧140a处 实现了均匀密封。另一方面，对于保护构件140的上端140b和下端 140c,电极引线110和120分别从保护构件140的上端140b和下端 140c伸出。因此，保护构件140的上和下保护部的上端140b和下端 140c相互热熔焊，同时考虑到电极引线IIO和120的厚度以及在电极 引线IIO和120和保护构件140之间的材料差异，将薄膜状密封构件 160插在电极引线110和120以及保护构件140之间，以增加保护构 件140的密封性能。
然而，保护构件140的机械强度较低。为了解决此问题，已提出 一种将电池组电池(单元电池)固定在诸如盒子(cartridge)的包装 壳中以制造具有稳定结构的电池模块的方法。然而，安装有中型或大 型电池模块的设备或车辆具有有限的安装空间。因此，当电池模块的 尺寸由于使用诸如盒子之类的包装壳而增加时，降低了空间利用率。 此外，由于机械强度较低，电池组电池在其充电及放电期间反复地膨
胀和收缩。因此，保护构件的热熔焊区域可能容易相互分离。
此外，当使用多个电池组电池或多个分别包括预定数目的电池组 电池的单元模块来构造中型或大型电池模块时，需要多个用于在电池 组电池或单元模块之间机械耦合和电连接的构件，并且用于装配该机 械耦合和电连接构件的过程非常复杂。另外，为耦合、熔焊或者焊接 该机械耦合和电连接构件需要空间，因此增加了该系统的总尺寸。考 虑到固定有中型或大型电池模块的仪器或设备的空间限制，不希望增 加该系统的尺寸。
就此而论，已提出几种由简化的装配过程来制造的中型或大型电
池模块。例如，第2005-209365号日本专利申请/〉布公开了一种电池 模块，包括中心框架，电池组电池单个地固定在该中心框架上；以 及端侧框架和底侧框架，该端侧框架和底側框架在电池组电池固定到 该中心框架时分别连接到该中心框架的下端和上端。所公开的电池模 块的优点在于电池模块易于装配。然而，由于仅电池组电池的中心 部分固定到中心框架，因此难于在电池组电池的反复充电和放电期间 约束电池组电池的收缩和膨胀，因而，如果不改进电池组电池，就限 制为使用袋形电池组电池。此外，需要一种用于将电池组电池的电极 终端连接到电路板以实现电池组电池之间的电连接的过程。另外，电 池模块的尺寸由于中心框架的设置而不可避免地增加了 。
此外，第2003-123721号曰本专利申请公布公开了 一种电池模块， 其以这样的结构构成棱形电池组电池堆固定到上侧壳、下侧壳以及 一对端面板。然而，所公开的电池模块存在几个问题在相互紧密接 触的同时电池组电池被固定了 ，因此不容易实现散热；结构上难于将 袋形电池组电池用于电池模块；以及需要额外的用于相互连接端面板 的构件。
同时，由于电池模块是一个包括多个相互组合起来的电池组电池 的结构体，因此当在部分电池组电池中出现过电压、过电流以及过热 时会降低电池模块的安全以及运行效率。因此，需要用于检测过电压、 过电流以及过热的检测单元。特别地，电压或温度传感器连接到电池 组电池以实时或以预定时间间隔检测和控制电池组电池的运行。然而， 检测单元的连结或连接使得电池模块的装配过程复杂化。另外，由于 对于检测单元的连结或连接来说需要提供多根电线，因此可能会发生 短路现象。
因此，非常需要一种如上所述的紧凑且结构稳定并且还允许检测 单元以简单结构固定到其上的中型或大型电池模块。

发明内容
因此，为解决上述问题以及其他尚待解决的技术问题，作出了本 发明。
特别地，本发明的目的是提供一种其上容易固定检测单元的中型 或大型电池模块，该检测单元能够最小化电池组电池的重量及尺寸并 且同时能够有效地增强该电池组电池的低机械强度以及检测该电池组 电池的运行状态。
本发明的另一目的是提供一种中型或大型电池模块，该中型或大 型电池模块通过简单的装配过程而没有使用多个用于机械耦合和电连 接的构件而制成，从而降低了该中型或大型电池模块的制造成本，以 及使得该中型或大型电池模块在其制造或运行期间有效地避免了短路 或损坏。
本发明的又一目的是提供一种中型或大型电池系统，该电池系统 使用中型或大型电池模块作为一个单元体被制成，以使得该中型或大 型电池系统具有期望的输出和容量。
根据本发明的一个方面，上述以及其他目的可通过提供一种中型
或大型电池模块而实现，该中型或大型电池模块包括电池组电池堆， 包括多个相互电连接的电池组电池或单元模块，该电池组电池或单元 模块在侧向上是竖直的；第一模块壳，以完全围绕该电池组电池堆的 一个侧端并且部分围绕该电池组电池堆的上端和下端的结构构成，该
第一模块壳在其前部设有外部输入和输出终端；与该第一模块壳耦合 的第二模块壳，该第二模块壳以完全围绕该电池组电池堆的另一侧端
并且部分围绕该电池组电池堆的上端和下端的结构构成，该第二模块 壳在其前部设有用于将该电池组电池堆的电极终端连接到该外部输入
和输出终端的汇流条；固定到该第 一模块壳或该第二模块壳的检测构 件；以及用于监测和控制该电池模块运行的电池管理系统(BMS)，该
电池管理系统在其连接到该检测构件的同时被固定到该第一模块壳或 该第二模块壳。
在根据本发明的中型或大型电池模块中，电池组电池堆固定到第
一模块壳和第二模块壳，并且检测构件和BMS固定到该模块壳上。因 此，用于装配该电池模块的过程是简单的，并且该电池模块以简单和 紧凑的结构构成。
在优选实施方案中，该中型或大型电池模块包括
(a) 电池组电池堆，包括多个以串联形式相互连接的电池组电池 或单元模块，该电池组电池或单元模块在侧向上是竖直的；
(b) 上壳，以完全围绕该电池组电池堆的一个侧端以及部分围绕 该电池组电池堆的上端和下端的结构构成，该上壳在其前部设有外部 输入和输出终端；
(c) 与该第一模块壳耦合的下壳，该第二模块壳以完全围绕该电 池组电池堆的另一侧端以及部分围绕该电池组电池堆的上端和下端的 结构构成，该下壳在其前部设有用于将该电池组电池堆的电极终端连 接到该外部输入和输出终端的汇流条；
(d )检测构件，包括在该下壳的前部和后部上限定的空间中固定 的检测部以及用于相互连接该检测部的导电部；
(e)前盖，固定到该下壳的前部用于保护电池组电池的电极终端 和汇流条之间的连接免于暴露于外界，该前盖由绝缘材料制成；以及
(f )用于监测和控制该电池模块的运行的电池管理系统(BMS), 该电池管理系统在其连接到该检测构件的同时被固定到该下壳的后 部。
如上所述，电池组电池堆以一种使得多个电池组电池或单元模块 在侧向上竖直的方式固定在壳中。在本i兌明书中，电池组电池或单元 模块的电极终端伸出的该电池组电池或单元模块的区域被定义为前向 和后向，并且该电池組电池或单元模块的相对侧边被定义为侧向。因 此，电池组电池堆以这样的结构构成该电池组电池或单元模块是竖 直的，以使得该电池組电池或单元模块的其中一个侧边垂直于地面， 同时该电池组电池或单元模块的电极终端指向该电池模块的前向和后 向。
优选地，电池组电池堆包括多个单元模块，每个单元模块都包括 平板状电池组电池，该电池组电池包括形成于其上端和下端的电极终
端。每个单元才莫块包括两个或更多个电池组电池，该电池组电池以 堆叠结构构成，其中该电池组电池的电极终端以串联形式相互连接并 且该电极终端连接器被弯曲以使得该电池组电池堆叠起来；以及一对 高强度的电池盖，用于在该电池盖相互耦合时围绕电池组电池的外表 面，但不围绕电池组电池的电极终端。
平板状电池组电池是厚度小及宽度和长度相对大的二次电池，以 使得当堆叠该二次电池来构成电池模块时，将该二次电池的总尺寸最 小化。在一个优选实施方案中，每个平板状电池组电池是以这样的结 构构成的二次电池电极组件固定在由包括树脂层和金属层的薄板制 成的电池壳中，并且电极终端从电池壳的上端和下端伸出。特别地， 每个电池组电池以这样的结构构成电极组件固定在由铝薄板制成的 袋形电池壳中。在下面的说明书中，具有上述结构的二次电池被称为 袋形电池组电池。
袋形电池组电池的壳可以以多种结构构成。例如，袋形电池的壳 可以以这样的结构构成电极组件被容纳于在两单元构件的上内表面 和/或下内表面处形成的容纳部中，并且上接触区域和下接触区域被密 封。
电极组件包括阴极和阳极，通过该阴极和阳极可进行电池的充电 和i文电。电极组件可以以这样的结构构成阴极和阳极堆叠起来，同 时隔离板分别放置在阴极和阳极之间。例如，电极组件可以以凝胶巻 (jelly-roll)型结构、堆叠型结构或堆叠/折叠型结构构成。电极组 件的阴极和阳极可被构成为阴极的电极头(tap)和阳极的电极头从 电池直接向外伸出。或者，电极组件的阴极和阳极可被构成为阴极 的电极头和阳极的电极头连接到另外的引线上，而该引线从电池向外 伸出。
电池组电池被由合成树脂或金属制成的高强度电池壳——地或两 两地围绕以组成单元模块。高强度的电池壳约束电池组电池在其充电 和放电期间的反复膨胀和收缩，同时保护了低机械强度的电池组电池， 从而防止了电池组电池的密封区域之间的分离。因此，能够制造具有
进一步改善的安全性的中型或大型电池模块。
电池组电池串联和/或并联地相互连接在一个单元模块中，或者一 个单元模块的电池组电池与另一个单元模块的电池组电池串联和/或 并联地连接。在上述的优选实施方案中，通过在纵向上串联地布置电 池组电池以使得该电池组电池的电极终端连续地互相紧接的同时将该 电池组电池的电极终端相互耦合，弯曲该电池组电池两次或更多次以 使得该电池组电池堆叠起来的同时相互紧密接触，以及用预定数目的 电池壳围绕该堆叠的电池组电池，来制造多个单元模块。
电极终端之间的耦合以多种方式实现，诸如熔焊、焊接以及机械 耦合。优选地，电极终端之间的耦合通过熔焊实现。
在电池组电池堆中，在电池组电池的电极终端相互连接的同时电 池组电池以高集成的方式堆叠起来，该电池组电池堆竖直固定在可拆 的上壳和下壳里，该上壳和下壳在装配型耦合结构中相互耦合。
优选地，上壳和下壳以这样的结构构成围绕电池组电池堆的边 缘并且将电池组电池堆的外表面暴露到外界，以便在电池组电池堆固 定在上壳和下壳里之后当上壳和下壳相互耦合时，实现电池组电池堆 的易于散热。因此，如上所述，上壳以这样的结构构成完全围绕该 电池组电池堆的一个侧端以及部分围绕该电池组电池堆的上端和下 端，并且下壳以这样的结构构成完全围绕该电池组电池堆的另一侧 端以及部分围绕该电池组电池堆的上端和下端。
在一个优选实施方案中，上壳和下壳在其内部设有多个固定沟槽， 电池组电池或单元模块的边缘插入该固定沟槽。
当电池组电池堆包括多个单元模块时，单元模块的电池盖在相邻 其上端和下端的外表面设有用于容易地固定该单元模块的预定尺寸的 台阶，以及该电池盖在相邻其相对侧的外表面设有用于容易地固定该 单元模块的预定尺寸的台阶，以使得电池组电池堆被稳定地固定到壳， 并且单元模块堆叠起来的同时相互更紧密接触，从而减小电池组电池 堆的总尺寸。上壳和下壳的固定沟槽以对应该台阶的结构构成。
因此，相邻单元模块的边缘而形成的台阶插入上壳和下壳的固定 沟槽中，从而形成了即使仅有单元模块的边缘固定到壳也仍然非常稳 定的耦合结构。
优选地，下壳在其前部和后部的内部i殳有多个固定沟槽，电池组 电池的电极终端连接器插入该固定沟槽中。因此，能够阻止电池组电 池堆前后移动并且能够在相邻的电极终端连接器之间保持稳定绝缘。
优选地，下壳在其前部设有一对切口，电池组电池堆的最外面电 极终端插入通过该切口。当电池组电池堆固定到下壳时，电池组电池 堆的最外面电极终端通过该切口被暴露并然后被弯曲，以使得电池组 电池堆的最外面电极终端与下壳的前部形成紧密接触。因此，电池组 电池堆的最外面电极终端更容易地连接到位于下壳的前部的汇流条。
根据不同的情况，导电构件还可以固定到外部输入和输出终端中 的至少一个，用于固定前盖的上端以及辅助电连接所必需的电力电缆 的连接。每个导电构件可以包括用于弹性围绕电力电缆的弯曲部。另 外，前盖可以设有用于固定电力电缆的孔。绝缘耦合构件插入穿过该 对应的固定孔，以使得该绝缘耦合构件耦合其中一些电力电缆。
优选地，前盖以装配耦合的形式耦合到下壳。
通过将电池组电池堆固定到上壳和下壳中的一个(例如，下壳)， 并且将另一个壳(例如，上壳)耦合到固定有电池组电池堆的框架构 件，使上壳和下壳相互耦合。可以以多种方式实现上壳和下壳之间的 耦合。例如，螺钉可以带螺紋地插入到在壳的相对侧上形成的螺紋槽 中。或者，可以在其中一个壳上形成一个卡子，并且可以在另一个壳 中形成一个对应该卡子的耦合孔，从而在没有使用额外的耦合构件的 情况下就实现了上壳和下壳之间的耦合。
优选地，下壳在其前部和/或后部的下端设有耦合部，该耦合部从 下壳伸出并在其中心具有一个通孔，以使得该下壳固定到外部设备。
更优选地，在下壳的前部或后部的下端形成的耦合部包括一对伸 出的耦合部，该对伸出的耦合部被构成为其中一个伸出的耦合部比 另 一个伸出的耦合部高出 一个高度，该高度与另 一个伸出的耦合部的 厚度相等。因此，当使用多个电池模块来制造中型或大型电池系统时， 能够容易地实现电池模块之间的耦合并且能够以紧凑结构构成电池系 统。
另一方面，在包括多个电池组电池的电池模块中，考虑到电池模 块的安全和运4亍效率，必须测量和控制电池组电池的电压和温度。特别地，必须测量各个电池组电池或电池组电池的各个电连接区域的电 压。因此，用于测量电池组电池的电压或温度的检测构件的附加连结 成为使得电池模块的结构进一步复杂化的主要因素之一。
上述问题可以通过提供一个沿其中一个壳(即上壳或下壳)固定 的检测构件得以解决，该检测构件用于检测才艮据本发明的电池组电池 的电压和/或温度。特别地，如上所述，该检测构件包括在下壳的前部 和后部上限定的空间中固定的检测部，以及用于相互连接该检测部的 导电部。该检测构件可以是电压检测构件和/或温度检测构件。
在一个优选实施方案中，电压检测构件的检测部固定在下壳的前 部和后部。固定在下壳的后部的检测部可以直接连接到在下壳的后部
固定的BMS，以及固定在下壳的前部的检测部可以通过在下壳的底部 固定的导电部连接到BMS。
在另一个优选实施方案中，检测构件包括固定到电池组电池堆的 电池组电池或单元模块的热敏电阻。该热敏电阻连接到BMS。
另一方面，下壳可以在其后部设置伸出的BMS容纳部，该BMS被 整体装配在该容纳部中，优选地该BMS ^皮容纳在该容纳部中。该BMS 容纳部可以设有热敏电阻连接器以及通讯连接器。
如上所述，当多个电池模块用来构成如上所述的中型或大型电池 系统时，固定到各个电池模块的BMS可以被称为"从BMS"。
根据本发明的中型或大型电池模块以紧凑结构构成，并且在没有 使用多个构件的情况下就稳定地实现了该中型或大型电池模块的机械 耦合以及电连接。此外，能够使用预定数目的电池组电池，例如，四 个、六个、八个或十个电池组电池来构成电池模块，从而在一个有限 空间里有效地固定所需数目的电池模块。
根据本发明的另一个方面，提供一种具有高输出和大容量的中型 或大型电池系统，该电池系统通过连接多个电池模块得以构成。
根据本发明的中型或大型电池系统可以根据期望的输出和容量通 过组合单元模块得以制造。考虑到电池系统的安装效率和结构稳定性， 根据本发明的电池系统优选地用于具有有限的安装空间并遭受频繁振 动和剧烈碰撞的电动车辆、混合电动车辆、电动摩托车或者电动自行车。


本发明的上述和其他目的、特征以及其他优点将从以下结合附图
的详细描述中得到更清晰的理解，其中
图l是示出了常规的具有代表性的袋形电池的立体图2是示出了构成根据本发明的优选实施方案的单元模块的电池
盖的立体图3是示出了包括多个单元模块的电池组电池堆的立体图4是示出了根据本发明的优选实施方案的中型或大型电池模块
的上壳、下壳以及前盖的分解立体图5和图6是局部平面图，分别示出了，在单元模块固定到根据 本发明的中型或大型电池模块的下壳时，该中型或大型电池模块的前 部和后部；
图7至图IO是示出了用于根据本发明的中型或大型电池模块的电 压检测构件以及如何将该电压检测构件固定到电池模块的立体图11和图12是示出了根据本发明的中型或大型电池模块的不完 全装配状态的立体图；以及
图13是示出了根据本发明的优选实施方案的中型或大型电池系 统的组件的立体图。
具体实施例方式
现将参照附图详细说明本发明的优选实施方案。然而，应该注意， 本发明的范围不受示出的实施方案的限制。
图2是示出了构成根据本发明的优选实施方案的单元模块的电池 盖的立体图。
参见图2，电池盖200用来通过将电池组电池固定在它的里面以 及允许电池组电池容易地固定到模块壳(未示出)，增强了两个在图 1中示出的袋形电池组电池的机械强度。这两个电池组电池在电池组 电池的单侧电极终端以串联形式相互连接的同时被弯曲，并且然后在 相互紧密接触的同时固定在电池盖200中。
电池盖200包括一对相互耦合的盖构件210和220。盖构件210
和220由高强度金属板制成。台阶230形成于电池盖200的相对侧， 通过该台阶使得模块易于固定。台阶240也形成于电池盖200的上端 和下端，该台阶具有与台阶230相同的作用。此外，固定部250形成 于电池盖200的上端和下端，以使得固定部250在侧向上延伸。通过 设置固定部250，电池盖200易于固定到模块壳。
电池盖200在其外表面设置有多个线性凸起260,该凸起在纵向 上相互间隔。在电池盖的中间形成的凸起261具有凹陷262，在该凹 陷中固定有热敏电阻(未示出)。在线性凸起260之间，上端凸起和 下端凸起具有以相反形状形成的突出部263和264。
图3是示出了包括多个单元模块的电池组电池堆300的立体图。 参见图3，电池组电池堆300包括四个单元模块200和201。在每 个单元模块200中固定有两个电池组电池(未示出)。因此，在电池 组电池堆300中包括总共八个电池组电池。相邻电池组电池的电极终 端以串联形式相互连接，并且相邻单元模块的电极终端也以串联形式 相互连接。电极终端连接器310弯曲成"[，，截面形以构成电池组电池 堆。最外面单元模块200和201的外部电极终端320和321向内弯曲 成"，"截面形，以使得电极终端320和321伸出得稍微多于电极终 端连接器310。
图4是示出了根据本发明的优选实施方案的中型或大型电池模块
的上壳、下壳以及前盖的分解立体图。
参见图4，上壳400以这样的结构构成完全围绕图3所示的电 池组电池堆的一侧端并且部分围绕该电池《且电池堆的上端和下端。上 壳400在其前部410设有一对外部输入和输出终端420。
下壳500以这样的结构构成完全围绕电池组电池堆的另一侧端 并且部分围绕该电池组电池堆的上端和下端。下壳500与上壳400耦 合。下壳500在其前部510设有一对汇流条520，用于将电池组电池 堆的电极终端连接到外部输入和输出终端420。特别地，上壳400和 下壳500以这样的结构构成当上壳400和下壳500相互耦合时，上 壳400和下壳500仅围绕电池组电池堆(未示出)的边缘，以使得电 池组电池堆的外表面暴露于外界，从而实现电池组电池堆的易于散热。
每个汇流条520的上端以凹陷的形状形成，以使得当上壳400和
下壳500相互耦合时，设置在上壳400的前部410的外部输入和输出 终端420插入汇流条520的凹陷中。
在上壳400和下壳500的内部形成有多个固定沟槽530,电池组 电池或单元模块的边缘插入该固定沟槽中。固定沟槽530以这样的结 构构成图2示出的单元模块的台阶安装在对应的固定沟槽530中。
此外，上壳400和下壳500设有多个通孔430和532，冷却剂(通 常，空气)分别流过该通孔，从而在电池组电池堆固定在上壳400和 下壳500中时实现了有效冷却。
前盖600固定到下壳500的前部510,用于保护电池组电池的电 极终端和汇流条之间的连接免于暴露于外界。前盖600由绝缘材料制
成o
导电构件440也固定到外部输入和输出终端420，用于固定前盖 600的上端并且辅助电连接所必需的电力电缆(未示出)的连接。为 了易于理解，图中所示的导电构件440与外部输入和输出终端420分 离并且位于汇流条520的前面。每个导电构件440在其一侧设有耦合 插入孔，对应的外部输入和输出终端420插入穿过该孔。此外，每个 导电构件440包括一对弯曲部，用于弹性围绕电力电缆。
前盖600设有用于固定电力电缆的固定孔610。绝缘耦合构件(未 示出)插入穿过对应的固定孔610，以使得绝缘耦合构件耦合其中一 些电力电缆。
下壳500在其前部510设有一对切口 522,该切口形成于下壳500 的前部510的左右侧，以使得电池組电池堆的最外面电极终端(未示 出)插入穿过对应的切口 522。当电池组电池堆固定到下壳500时， 电池组电池堆的最外面电极终端穿过切口 522暴露出来并然后弯曲， 以使得电池组电池堆的最外面电极终端与下壳500的前部510形成紧 密接触。因此，电池组电池堆的最外面电极终端更容易地连接到位于 下壳500的前部510的汇流条520。
图5和图6是局部平面图，分别示出了，在单元模块固定到根据 本发明的中型或大型电池模块的下壳时，该中型或大型电池模块的前
部和后部o
参见这些图，下壳500在其前部510和后部540的内部设有多个
固定沟槽550，单元模块200的电极终端连接器310以及在各个单元 模块200中固定的电池组电池的电极终端连接器310插入该固定沟槽。 固定沟槽550以与电极终端连接器310和270对应的形状形成。因此， 固定沟槽550阻止电池组电池堆300前后移动并且保持相邻电极终端 连接器之间的稳定绝缘。特别地，电池盖运动阻止凸起552、电池盖 固定导向装置554以及电极终端隔离壁556形成于每个固定沟槽550 中，用于实现单元模块200的更稳定固定和绝缘。
此外，下壳500在其前部的下端i殳有耦合部560，该耦合部从下 壳500伸出并且在其中心具有通孔562,以4吏得该下壳500固定到外 部设备(未示出)。
特别地，形成于下壳500的后部的下端的伸出的耦合部570包括 一对相对的耦合部572和574。耦合部572被形成为使得耦合部572 高出耦合部574 —个高度，该高度等于耦合部574的厚度。因此，当 使用多个电池模块制造中型或大型电池系统时，电池模块之间的耦合 易于实现，并且该电池系统以紧凑结构制造。图12中示出了伸出的耦 合部570的详细结构。
电池管理系统(BMS) 600固定于下壳500的后部540。 BMS 600 被容纳在整体形成于下壳500的BMS容纳部580中。热敏电阻连接器 582以及通讯连接器584固定于BMS容纳部580。
图7至图IO是示出了用于根据本发明的中型或大型电池模块的电 压检测构件以及如何将该电压检测构件固定到电池模块的立体图。
参见这些图，电压检测构件700包括 一对支撑部710和712， 该支撑部在对应电池组电池或单元模块的电极终端连接器310的区域 固定到电池模块800的底部；用于电连接支撑部710和712的金属丝 状导电部720;多个导电的压缩弹簧730,每个弹簧都具有固定到对应 支撑部710或712的一端和弹性连接到对应电极终端连接器310的另 一端；固定在后支撑部712的BMS 600;以及连接器"4。
具有上述构形的电压检测构件700以插入的形式固定到下壳500 的前部510、后部540以及底部590。因此，电池模块800易于装配并 且以稳定的结构构成。
图11至图12是示出了根据本发明的中型或大型电池模块的不完全装配状态的立体图。
参见这些图，通过上壳400和下壳500之间的耦合，电池模块800 易于装配。BMS (未示出)被容纳在整体形成于下壳500的后部540 的容纳部580中。因此，电池模块800以简单且紧凑的结构构成。此 外，通过该对耦合部572和574之间的耦合，两个或多个电池模块可 以相互连接，该耦合部572和574形成于下壳500的后部540的下端， 并使得该对耦合部572和574具有不同高度。
图13是示出了根据本发明的优选实施方案的中型或大型电池系 统的组件的立体图。
参见图13，中型或大型电池系统900以这样的结构构成多个如 图12所示的电池模块800和801固定在框架910上，并且电池模块 800和801通过电力电缆920 (部分示出)连接到位于框架910的一侧 的电力/电子部件930。
该电力/电子组件930包括主BMS，该主BMS连接到各个电池模 块800和801的BMS (未示出)，即，从BMS,用于控制该从BMS;以 及多种电力/电子设备，该电力/电子设备用于控制电池系统900的过 充电、过放电以及过电流，和能量的输入和输出。
通过耦合部560和相对的支撑构件940和942，电池模块800和 801稳定地固定到框架910，并且因此，当外部石並撞施于电池系统时，
该电池系统结构稳定。
虽然为解释性目的已经公开了本发明的优选实施方案，但是本领
域的普通技术人员应理解，可对本发明进行各种改变、添加以及替换， 而不脱离所附的权利要求书中所公开的本发明的范围和精神。
工业实用性
从上述说明显而易见的是，本发明具有效果易于将检测单元固 定到中型或大型电池模块，该检测单元能够最小化电池组电池的重量 和尺寸，同时有效地增强电池组电池的低机械强度以及检测电池组电 池的运行状态。另外，本发明具有效果通过简单的装配过程而不需 要使用多个用于机械耦合和电连接的构件来制造电池模块，从而降低 了电池模块的制造成本，并有效地阻止了在电池模块的制造或运行期 间的电池模块短路或受损坏。另外，本发明具有效果将电池模块用 作单元体来制造具有期望输出和容量的中型或大型电池系统。
权利要求
1. 一种中型或大型电池模块，包括电池组电池堆，包括多个相互电连接的电池组电池或单元模块，该电池组电池或单元模块在侧向上是竖直的；第一模块壳，以完全围绕该电池组电池堆的一个侧端并且部分围绕该电池组电池堆的上端和下端的结构构成，该第一模块壳在其前部设有外部输入和输出终端；与该第一模块壳耦合的第二模块壳，该第二模块壳以完全围绕该电池组电池堆的另一侧端并且部分围绕该电池组电池堆的上端和下端的结构构成，该第二模块壳在其前部设有用于将该电池组电池堆的电极终端连接到该外部输入和输出终端的汇流条；固定到该第一模块壳或该第二模块壳的检测构件；以及用于监测和控制该电池模块运行的电池管理系统(BMS)，该电池管理系统在其连接到该检测构件的同时被固定到该第一模块壳或该第二模块壳。
2. 根据权利要求1所述的电池模块，其中该电池模块包括(a) 电池组电池堆，包括多个以串联形式相互连接的电池组电池 或单元模块，该电池组电池或单元模块在侧向上是竖直的；(b) 上壳，以完全围绕该电池组电池堆的一个側端以及部分围绕 该电池组电池堆的上端和下端的结构构成，该上壳在其前部设有外部 输入和输出终端；(c) 与该第一模块壳耦合的下壳，该第二模块壳以完全围绕该电 池组电池堆的另一侧端以及部分围绕该电池组电池堆的上端和下端的 结构构成，该下壳在其前部设有用于将该电池组电池堆的电极终端连 接到该外部输入和输出终端的汇流条；(d) 检测构件，包括在该下壳的前部和后部上限定的空间中固定 的检测部以及用于相互连接该检测部的导电部；(e) 前盖，固定到该下壳的前部用于保护该电池组电池的电极终 端和汇流条之间的连接免于暴露于外界，该前盖由绝缘材料制成；以 及(f )用于监测和控制该电池模块的运行的电池管理系统(BMS)， 该电池管理系统在其连接到该检测构件的同时被固定到该下壳的后 部。
3. 根据权利要求2所述的电池模块，其中该电池组电池堆包括多个单元模块，每个单元模块都包括平板状 电池组电池，该电池组电池包括形成于其上端和下端的电极终端，以 及每个单元模块包括两个或更多个电池组电池，该电池组电池以 堆叠结构构成，其中该电池组电池的电极终端以串联形式相互连接并 且该电极终端连接器被弯曲以使得该电池组电池堆叠起来；以及一对 高强度的电池盖，用于在该电池盖相互耦合时围绕电池组电池的外表 面，但不围绕该电池组电池的电极终端。
4. 根据权利要求2所述的电池模块，其中该上壳和下壳在其内部 设有多个固定沟槽，该电池组电池或该单元模块的边缘插入该固定沟
5. 根据权利要求3或4所述的电池模块，其中该电池盖在相邻其 上端和下端的外表面设有用于容易地固定该单元模块的预定尺寸的台 阶，以及该电池盖在相邻其相对侧的外表面设有用于容易地固定该单 元模块的预定尺寸的台阶，该上壳和下壳的固定沟槽以对应该台阶的 结构构成。
6. 根据权利要求3所述的电池模块，其中该下壳在其前部和后部 的内部设有多个固定沟槽，该电极终端连接器插入该固定沟槽中。
7. 根据权利要求3所述的电池模块，其中该下壳在其前部设有一 对切口，该电池组电池堆的最外面电极终端插入通过该切口。
8. 根据权利要求7所述的电池模块，其中该电池组电池堆的最外 面电极终端插入穿过该切口并然后被弯曲，以使得该最外面电极终端 连接到位于该下壳的前部的汇流条。
9. 根据权利要求2所述的电池模块，其中每个汇流条的上端以凹 陷的形状形成，以使得设置在该上壳的前部的外部输入和输出终端在该上壳和下壳相互耦合时插入该汇流条的凹陷中。
10. 根据权利要求2所述的电池模块，还包括导电构件，固定到该外部输入和输出终端中的至少一个，用于固 定该前盖的上端以及辅助电连接所必需的电力电缆的连接。
11. 根据权利要求2所述的电池模块，其中该前盖以装配耦合的形式耦合到该下壳。
12. 根据权利要求2所述的电池模块，其中该前盖设有用于固定电力电缆的孔。
13. 根据权利要求2所述的电池模块，其中该下壳在其前部和/ 或后部的下端设有耦合部，该耦合部从该下壳伸出并在其中心具有一 个通孔，以使得该下壳固定到外部设备。
14. 根据权利要求13所述的电池模块，其中在该下壳的前部或后 部的下端形成的耦合部包括一对伸出的耦合部，该对伸出的耦合部被 构成为其中 一个伸出的耦合部比另 一个伸出的耦合部高出 一个高度， 该高度与该另一个伸出的耦合部的厚度相等。
15. 根据权利要求2所述的电池模块，其中该下壳在其后部设置 伸出的BMS容纳部，该BMS被容纳在该容纳部中。
16. 根据权利要求1所述的电池模块，还包括 固定到该电池组电池堆的电池组电池或单元模块的热敏电阻，该热敏电阻连接到该BMS。
17. 根据权利要求15所述的电池模块，其中该BMS容纳部设有热 敏电阻连接器和通讯连接器。
18. —种将根据权利要求1所述的电池模块用作单元体而制造的 中型或大型电池系统。
19. 根据权利要求18所述的电池系统，其中该电池系统用作电动 车辆或混合电动车辆的动力来源。
全文摘要
一种中型或大型电池模块，包括电池组电池堆，包括多个相互电连接的在侧向上竖直的电池组电池或单元模块；第一模块壳，以完全围绕该电池组电池堆的一个侧端并部分围绕该电池组电池堆的上端和下端的结构构成，该第一模块壳在其前部设有外部输入和输出终端；与该第一模块壳耦合的第二模块壳，以完全围绕该电池组电池堆的另一侧端并部分围绕该电池组电池堆的上端和下端的结构构成，该第二模块壳在其前部设有用于将该电池组电池堆的电极终端连接到该外部输入和输出终端的汇流条；固定到该第一模块壳或第二模块壳的检测构件；以及用于监测和控制该电池模块运行的电池管理系统(BMS)，其在连接到该检测构件的同时固定到该第一模块壳或第二模块壳。
文档编号H01M2/10GK101395737SQ200780007951
公开日2009年3月25日 申请日期2007年2月28日 优先权日2006年3月6日
发明者尹钟文, 杨在勳, 梁熙国 申请人:株式会社Lg化学