专利名称：电压感测构件和包括电压感测构件的电池模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电压感测构件和包括电压感测构件的电池模块，更具体地，涉及被构造成如下结构的电池模块在该结构中，多个板状电池单体在所述电池单体彼此电连接的状态下堆叠，每个所述板状电池单体的一端或两个相反端形成有电极端子，其中，所述电池单体的电极端子由板状导电构件形成，所述电池单体的电极端子被折叠成使得这些电极端子彼此紧密接触，以在所述电池单体之间的电连接区域处形成弯曲连接部，并且该弯曲连接部被安装于该弯曲连接部处的电压感测构件包围。
背景技术：
近来，能够充电和放电的二次电池已广泛用作无线移动装置的能量源。而且，作为电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)的动力源，二次电池已引起了相当大的关注，已经开发了上述这些车辆来解决现有的使用化石燃料的汽油车和柴油车引起的问题，例如空气污染。小型移动装置为每个装置使用一个或数个电池单体。另一方面，因为诸如汽车等的中大型装置需要高功率和大容量，所以这种中大型装置使用中大型电池模块，该中大型电池模块具有彼此电连接的多个电池单体。优选地，中大型电池模块被制造成具有尽可能小的尺寸和重量。为此，通常使用能够以高的集成度进行堆叠并具有小的重量/容量比的棱形电池或袋状电池来作为中大型电池模块的电池单体。特别地，目前，很多兴趣都集中在使用铝制层压板作为防护构件 (sheathingmember)的袋状电池上，这是因为袋状电池的重量轻，且袋状电池的制造成本低。图1是典型地示出常规袋状电池的透视图。图1所示的袋状电池10被构造成如下结构在该结构中，两个电极引线11和12分别从电池本体13的上端和下端突出，同时电极引线11和12彼此反向。防护构件14包括上侧防护部和下侧防护部。也就是说，防护构件14是由两个单元组成的构件。电极组件(未示出)被收容在收容部中，该收容部形成在防护构件14的上侧防护部和下侧防护部之间。防护构件14的两个相反侧面14b以及上端 14a、下端Hc彼此结合，由此制造出袋状电池10，这两个相反侧面14b以及上端14a、下端 14c是防护构件14的上侧防护部和下侧防护部的接触区域。防护构件14被构造成由树脂层/金属薄膜层/树脂层这三者形成的层叠结构。因此，通过向防护构件14的上侧防护部和下侧防护部的两个相反侧面14b以及上端14a、下端Hc施加热量和压力以使其树脂层彼此焊接，能够将防护构件14的上侧防护部和下侧防护部的相互接触的两个相反侧面14b以及上端14a、下端Hc彼此结合。根据情形，防护构件14的上侧防护部和下侧防护部的两个相反侧面14b以及上端14a、下端14c可以使用粘合剂而彼此结合。对于防护构件14的两个相反侧面14b，防护构件14的上侧防护部和下侧防护部的相同树脂层彼此直接接触，由此通过焊接实现了防护构件14的两个相反侧面14b处的均一密封。另一方面，对于防护构件14的上端1 和下端14c，电极引线11和12分别从防护构件14的上端1 和下端Hc突出。为此，考虑到电极引线11和12的厚度以及电极引线11、12与防护构件14之间的材料差异，在膜状密封构件16介于电极引线11、12与防护构件14之间的同时，将防护构件14 的上侧防护部和下侧防护部的上端Ha和下端14c彼此热焊接，以便提高防护构件14的密封性。电池模块是包括彼此组合的多个电池单体的结构体，结果，当某些电池单体中发生过压、过流和过热时，整个电池模块的安全性和操作效率可能降低。因此，需要用于感测这种过压、过流和过热的感测单元。例如，将电压传感器或温度传感器连接到这些电池单体，以便实时地或者以预定的时间间隔感测并控制这些电池单体的运行。然而，这种感测单元的安装或连接使得电池模块的组装复杂化。此外，由于安装或连接该感测单元需要多条导线，增加了发生短路的可能性。具体地，一些现有技术已经提出了下述电池模块其中，电压传感器经由弹簧以点接触的方式与电池单体的电极引线接触，以感测该电池单体的电压；电压传感器经由螺栓和铆钉接触电池单体的电极引线；或者，电压传感器通过焊接而连接到电池单体的电极引线。例如，日本专利申请公报No. 2005-116440公开了一种构造成如下结构的组装式电池， 在该结构中，多个单电池相互堆叠，其中，在这些单电池的堆叠方向上布置有用于感测这些单电池的电压的多个电压感测端子，并且，这些电压感测端子设有电压感测线引出单元，用于将这些电压感测端子成束地连接到外部装置。然而，在上述专利公报中，电压感测端子通过超声波焊接而电连接到各个单电池的电极突片。结果，各个单电池的电极突片可能变形。而且，需要有将上述构件进行联接、 熔接或焊接以便电连接的空间，结果，该系统的总体尺寸增大了，这并非优选的。因此，非常需要如下这种电池模块它具有更紧凑的尺寸，且呈现出高的结构稳定性。另外，对于连续受到诸如振动或冲击等的外力的装置(例如汽车)来说，电连接区域处的接触电阻的增大可能导致不稳定的输出并出现短路。而且，由于在电池模块的长时间使用期间产生的水分的积聚，可能会出现感测缺陷。
发明内容
技术问题因此，为了解决上述问题以及其他尚未解决的技术问题，已经做出了本发明。具体地，本发明的一个目的是提供一种被构造成如下结构的电池模块在该结构中，电压感测构件在多个位置处以面接触的方式接触通过将电池单体的电极端子弯曲而构成的弯曲连接部，由此提高操作和测量的可靠性。本发明的另一个目的是提供一种被构造成如下结构的电池模块在该结构中，电压感测构件安装在电池模块的上端处，由此防止水分积聚。技术方案根据本发明的一个方面，能够通过提供被构造成如下结构的电池模块来实现上述及其它目的在该结构中，两个或更多个电池单体在这些电池单体彼此电连接的状态下堆叠，每个电池单体的一端或两个相反端形成有电极端子，其中，所述电池单体的电极端子由板状导电构件形成，所述电池单体的电极端子被折叠成使得这些电极端子彼此紧密接触， 以在所述电池单体之间的电连接区域处形成弯曲连接部，并且该弯曲连接部被安装于该弯曲连接部处的电压感测构件包围。通常，电池模块被构造成如下结构在该结构中，电压感测构件经由弹簧或通过焊接而连接到电池单体的电极端子，使得该电压感测构件与电池单体的电极端子处于点接触，以测量所述电池单体的电压。然而，在这种结构中，由于接触电阻的变化，测量的可靠性会变差。另外，制造电池模块的工艺很复杂。另一方面，根据本发明的电池模块被构造成如下结构在该结构中，电池单体的电极端子被折叠以形成弯曲连接部，并且，电压感测构件安装到弯曲连接部，使得弯曲连接部被该电压感测构件包围。这种连接结构非常稳定，结果，测量的可靠性很高，简化了制造工艺并且呈现出良好的耐用性。因此，在根据本发明的电池模块中，通过提供被构造成上述特定形式的电极端子连接部和电压感测构件，能够有效测量电池单体的电压。优选地，所述电池单体中的每一个均是板状电池单体。板状电池单体的一个示例可以是构造成如下结构的二次电池在该结构中，电极组件安装在由包括树脂层及金属层的层压板形成的电池壳体中，并且，由铝制成的阴极引线和由铜制成的阳极引线从所述电池壳体的一端或两个相反端突出。具体地，每个电池单体均可构造成如下结构在该结构中，由铝制成的阴极引线和由铜制成的阳极引线从每个电池单体的的一端或两个相反端突出ο所述电极组件被构造成如下结构在该结构中，阴极引线和阳极引线在该阴极引线和阳极引线之间布置有隔离件的状态下堆叠，从而所述电极组件可以被充电和放电。例如，所述电极组件可以构造成如下结构果冻卷式结构、堆叠式结构、或者果冻卷堆叠式结构。更优选地，具有上述构造的二次电池是锂二次电池。所述电池单体之间的电连接区域可以是所述电池单体之间的并联区域或所述电池单体之间的串联区域。优选地，所述电池单体之间的电连接区域是所述电池单体之间的串联区域。在所述弯曲连接部处，所述电极端子能够以各种方式彼此连接。优选地，所述电极端子在该弯曲连接部处通过焊接而彼此连接。在这种情况下，可以在焊接之后折叠所述电极端子以形成该弯曲连接部。替代地，在所述电极端子被折叠以形成弯曲连接部的状态下， 这些电极端子可以通过焊接而彼此连接。在一个优选示例中，所述弯曲连接部可以构造成如下结构在该结构中，呈现较低延展性的电极端子构成内侧电极端子，而呈现较高延展性的电极端子构成外侧电极端子。 延展性是指金属材料的拉伸性能。即，比内侧电极端子具有更高延展性的外侧电极端子被折叠成使得该外侧电极端子包围内侧电极端子。结果，内侧电极端子受到外侧电极端子保护。另外，所述弯曲连接部的厚度等于每个电极端子的厚度的四倍。结果，有效防止了对电极端子的损坏。例如，所述外侧电极端子可以由呈现较高延展性的铜制成，而所述内侧电极端子可以由呈现比铜低的延展性的铝制成。同时，优选地，所述电池单体在其弯曲连接部垂直于地面的状态下堆叠，以构成电池模块，从而，所述电压感测构件安装到这些电池单体以有效测量这些电池单体的电压。在上述结构中，所述电压感测构件安装到弯曲连接部的上部。因此，容易实现与外部电路的连接，另外，在所述电池模块的长时间使用期间、在电压感测构件和弯曲连接部处产生并冷凝的水分由于重力而落到地面上，结果，防止了水分积聚在该电压感测构件和弯
6曲连接部处，因此，能够有效防止出现感测缺陷。能够呈现上述效果的电压感测构件的一个优选示例可以包括主体部，该主体部被构造成包围所述弯曲连接部的两个相反侧面的至少一部分以及所述弯曲连接部的上端； 弹性连接部，该弹性连接部布置在弯曲连接部的所述侧面与所述主体部之间；以及线连接部，该线连接部从所述主体部的顶部延伸。S卩，实现了所述电池单体的弯曲连接部与所述电压感测构件的弹性连接部之间的弹性接触，从而保证了所述电压感测构件能够稳定地安装并连接到所述弯曲连接部。因此， 可以实现容易的组装，并且可以实现所述电池单体的有效电压测量。在上述结构中，优选地，所述弹性连接部被构造成如下结构在该结构中，所述弹性连接部被反复弯曲，以在弯曲连接部的侧面和所述主体部处形成两个或更多个接触点。 例如，所述弹性连接部可以是反复弯曲的片簧。即，在两个或更多个接触点处测量电池单体的电压，由此大大提高电压感测构件的接触可靠性。优选地，所述弹性连接部包括与所述弯曲连接部的两个相反侧面连接的两个弹性连接部。因此，提供了多个接触点，另外，包括两个弹性连接部的所述电压感测构件安装到所述弯曲连接部，同时，所述电压感测构件的两个弹性连接部弹性地挤压所述弯曲连接部的两个相反侧面。结果，能够在无需焊接的情况下容易地实现所述电压感测构件和弯曲连接部之间的电连接。所述电压感测构件还可以包括安装于所述主体部外侧的绝缘帽。该绝缘帽从外侧保护安装于弯曲连接部处的所述电压感测构件，由此防止出现短路和弯曲连接部的变形。在上述结构中，所述绝缘帽能够以在所述绝缘帽的顶部布置有连接导线的结构连接到所述弯曲连接部。如上所述，这种结构不受在该电池模块的长时间使用期间产生的水分影响，因此，能够有效防止出现感测缺陷。所述绝缘帽可以构造成与所述主体部的外部形状相对应的结构，并且，所述绝缘帽在所述主体部安装于弯曲连接部的状态下进一步安装到所述主体部的外侧。因此，所述绝缘帽用于稳定地维持所述电压感测构件安装到所述弯曲连接部的状态。所述线连接部不受特别限制，只要所述线连接部在其能够电连接的状态下从所述主体部的顶部延伸即可。优选地，所述线连接部是导线连接部。同时，所述电池单体能够以各种方式构成根据本发明的电池模块。例如，两个或更多个电池单体可以安装在电池外盖中使得这些电池单体被该电池外盖包围，从而构成单元模块，并且，两个或更多个所述单元模块可以彼此堆叠而构成电池模块。具体地，两个或更多个电池单体彼此堆叠且被电池外盖包围，因此，能够在这些电池单体稳定安装的状态下制造多个单元模块。所制造出的多个单元模块被组装而构成电池模块。同时，中大型电池组使用多个电池单体以提供高功率和大容量。需要更精确地测量构成该电池组的电池模块的电压，以便确保这些电池模块的安全性。因此，根据本发明的另一个方面，提供了一种电池组，该电池组是通过基于所期望的功率和容量对所述电池模块进行组合而制造的。根据本发明的电池组在结构上是稳定的，因此，该电池组优选用作电动汽车、混合动力电动汽车或插电式混合动力电动汽车、电动摩托车、或电动自行车的动力源，电动摩托车或电动自行车具有有限的安装空间且受到诸如振动和冲击等的连续外力，结果，在该电池组的运行期间很可能出现短路。当然，上述汽车包括中小型汽车以及诸如大客车和卡车等的大型汽车。有益效果从上文的描述中显而易见的是，根据本发明的电池模块被构造成如下结构在该结构中，电压感测构件在多个位置处以面接触的方式接触通过将电池单体的电极端子弯曲而构成的弯曲连接部，由此提高操作和测量的可靠性。而且，该电池模块被构造成如下结构在该结构中，电压感测构件安装在该电池模块的上端，由此防止水分的积聚。虽然已经出于说明性目的而公开了本发明的示例性实施例，但本领域的技术人员将会理解，在不偏离所附权利要求中限定的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替代。
图1是常规袋状电池的透视图；图2是图示了安装有根据本发明实施例的电压感测构件的电池单体的局部透视图；图3是图示了安装有图2的电压感测构件的电极端子的透视图；图4是图3的局部放大图；图5是图3的侧视图；图6是图示了安装于图2的电压感测构件处的绝缘顶帽的局部透视图；并且图7是图示了根据本发明实施例的电池模块的透视图。
具体实施例方式现在，将参考附图来详细描述本发明的示例性实施例。然而，应当注意，本发明的范围不限于所示出的实施例。图2是典型地图示了安装有根据本发明实施例的电压感测构件的电池单体的局部透视图。参见图2，电池单体100被构造成如下结构在该结构中，在电池单体100的两个相反端布置有阴极端子111和阳极端子112，并且在袋状电池壳体130中安装有电极组件。
构成单元模块的两个电池单体100和101彼此通过下述方式串联联接即，把布置在电池单体100的一端处的阴极端子111与布置在电池单体101的一端处的阳极端子112 通过焊接而互连，电池单体101的该一端对应于电池单体100的布置有阴极端子111的一端，然后，将电池单体100和101的电极端子111和112折叠成使得电极端子111和112彼此紧密接触，以形成弯曲连接部110。电压感测构件200安装到弯曲连接部110，使得该电压感测构件200包围弯曲连接部110。绝缘帽300安装到电压感测构件200的外侧。图3是典型地图示了安装有图2的电压感测构件的电极端子的透视图，图4是图 3的局部放大图，而图5是图3的侧视图。参考这些图以及图2，电压感测构件200包括主体部210，该主体部210被构造成包围所述弯曲连接部110的上部；弹性连接部220，该弹性连接部220布置在弯曲连接部 110的侧面与主体部210之间；以及导线连接部230，该导线连接部230从主体部210的顶部延伸。弯曲连接部110的外侧电极端子112由铜形成，而弯曲连接部110的内侧电极端子111由铝形成。也就是说，比构成内侧电极端子111的铝具有更高延展性的、构成外侧电极端子112的铜被折叠成使得该铜包围所述铝。结果，内侧电极端子111受到外侧电极端子112保护。另外，弯曲连接部110的厚度等于每个电极端子的厚度的四倍。结果，有效防止了这些电极端子的损坏。通过片簧来实现弹性连接部220，该片簧被反复弯曲，以在弯曲连接部110的两个相反侧面和主体部210处形成多个接触点。实现了弯曲连接部110和弹性连接部220之间的弹性接触，由此，能够有效测量各个电池单体的电压，同时大大提高了弯曲连接部110和弹性连接部220之间的接触可靠性。图6是典型地图示了安装到图2的电压感测构件处的绝缘顶帽的局部透视图。参见图6以及图2，该绝缘顶帽300进一步安装到电压感测构件200的主体部210 的外侧。绝缘帽300被构造成与主体部210的外部形状相对应的结构。绝缘帽300在主体部210安装于弯曲连接部110处的状态下进一步安装到主体部210的外侧。从绝缘帽300的顶部向上延伸的连接导线310连接到电压感测构件200的导线连接部230。绝缘帽300用于稳定地维持电压感测构件200安装到弯曲连接部110的状态。另外，绝缘帽300用于从外侧保护该电压感测构件200和弯曲连接部110。图7是图示了根据本发明实施例的电池模块的透视图。参见图7，两个电池单体安装在电池外盖400中使得这些电池单体被电池外盖400 包围，从而构成一个单元模块，并且，四个单元模块彼此堆叠而构成一个电池模块500。电池外盖400用于增强该电池外盖400中安装的电池单体的机械强度。另外，电池外盖400用于使这些电池单体能够容易地安装在模块壳体(未示出)中。而且，电压感测构件200安装到弯曲连接部110的上部，该弯曲连接部110在弯曲连接部110垂直于地面的状态下被堆叠。因此，在所述电池模块的长时间使用期间、在电压感测构件和弯曲连接部处产生并冷凝的水分由于重力而落到地面上，结果，防止了水分积聚在该电压感测构件和弯曲连接部处，因此，能够有效防止出现感测缺陷。
权利要求
1.一种电池模块，所述电池模块被构造成如下结构在该结构中，两个或更多个电池单体在所述电池单体彼此电连接的状态下堆叠，每个所述电池单体的一端或两个相反端形成有电极端子，其中所述电池单体的电极端子由板状导电构件形成，所述电池单体的电极端子被折叠成使得所述电极端子彼此紧密接触，以在所述电池单体之间的电连接区域处形成弯曲连接部，并且所述弯曲连接部被安装于所述弯曲连接部处的电压感测构件包围。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池单体中的每一个均是板状电池单体。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述板状电池单体是构造成如下结构的二次电池在该结构中，电极组件安装在由包括树脂层及金属层的层压板形成的电池壳体中， 并且，由铝制成的阴极引线和由铜制成的阳极引线从所述电池壳体的一端或两个相反端突出ο
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中，所述二次电池是锂二次电池。
5.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池单体之间的电连接区域是所述电池单体之间的串联区域。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中，在所述弯曲连接部处，所述电极端子通过焊接而彼此连接。
7.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述弯曲连接部被构造成如下结构在该结构中，呈现较低延展性的电极端子构成内侧电极端子，而呈现较高延展性的电极端子构成外侧电极端子。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中，所述外侧电极端子由铜制成，而所述内侧电极端子由铝制成。
9.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池单体在所述弯曲连接部垂直于地面的状态下堆叠。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，所述电压感测构件包括主体部，所述主体部被构造成包围所述弯曲连接部的两个相反侧面的至少一部分以及所述弯曲连接部的上端；弹性连接部，所述弹性连接部布置在所述弯曲连接部的所述侧面与所述主体部之间； 以及线连接部，所述线连接部从所述主体部的顶部延伸。
11.根据权利要求10所述的电池模块，其中，所述弹性连接部是片簧，所述片簧被反复弯曲，以在所述弯曲连接部的所述侧面和所述主体部处形成两个或更多个接触点。
12.根据权利要求10所述的电池模块，其中，所述弹性连接部包括与所述弯曲连接部的所述两个相反侧面连接的两个弹性连接部。
13.根据权利要求10所述的电池模块，其中，所述电压感测构件还包括安装于所述主体部外侧的绝缘帽。
14.根据权利要求13所述的电池模块，其中，所述绝缘帽以在所述绝缘帽的顶部布置有连接导线的结构连接到所述弯曲连接部。
15.根据权利要求13所述的电池模块，其中，所述绝缘帽被构造成与所述主体部的外部形状相对应的结构，并且，所述绝缘帽在所述主体部安装于所述弯曲连接部的状态下进一步安装到所述主体部的外侧。
16.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述线连接部是导线连接部。
17.根据权利要求1所述的电池模块，其中，两个或更多个电池单体安装在电池外盖中使得所述电池单体被所述电池外盖包围，以构成一个单元模块，并且，两个或更多个所述单元模块彼此堆叠而构成电池模块。
18.—种电池组，其包括根据权利要求1所述的电池模块。
19.根据权利要求18所述的电池组，其中，所述电池组用作电动汽车、混合动力电动汽车、插电式混合动力电动汽车、电动摩托车、或电动自行车的动力源。
全文摘要
本发明涉及一种具有多层结构的电池模块，在该结构中，两个或更多个电池单体彼此电连接，并且在每个电池单体的一侧或两侧形成有电极端子。该电池模块包括各个电池单体的所述电极端子，所述电极端子由板状导电构件构成；所述电池单体，这些电池单体经由每个电极端子上的折叠连接部而彼此电连接；以及电压感测构件，该电压感测构件覆盖所述折叠连接部。
文档编号H01M2/30GK102414904SQ201080019833
公开日2012年4月11日 申请日期2010年5月4日 优先权日2009年5月4日
发明者姜达模, 尹种文, 扬在勋, 李汎炫, 李珍圭, 申溶植 申请人:株式会社Lg化学