中大型电池组组件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种电池组。更具体地，提供一种电池组，其包括：(a)模块组件，其中，包括可充电和放电的电池单体的至少两个电池模块在横向方向上彼此接触的同时被堆叠，以形成具有上层和下层的两层结构；(b)上层模块组件中的第一上层连接构件和第二上层连接构件；(c)下层模块组件中的第一下层连接构件和第二下层连接构件；(d)一对侧面支撑构件；(e)绝缘构件，该绝缘构件安装在上层模块组件及下层模块组件的侧表面与侧表面支撑构件之间的界面上；以及(f)第一下端支撑构件和第二下端支撑构件。
【专利说明】中大型电池组组件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电池组，更具体地，涉及如下一种电池组，其包括:(a)模块组件，该模块组件包括两个或更多个电池模块，每个电池模块均包括能够充电和可放电的电池单体，所述电池模块在横向方向上彼此接触的同时被堆叠，以具有包括上层和下层的两层结构；(b)第一上层连接构件和第二上层连接构件，该第一上层连接构件安装在上层模块组件处，以包围上层模块组件的前上端以及上层模块组件的最外侧电池模块的两个相反侧面的一部分，该第二上层连接构件安装在上层模块组件处，以包围上层模块组件的后上端以及上层模块组件的最外侧电池模块的两个相反侧面的一部分；(C)第一下层连接构件和第二下层连接构件，该第一下层连接构件安装在下层模块组件处，以包围下层模块组件的前下端以及下层模块组件的最外侧电池模块的两个相反侧面的一部分，该第二下层连接构件安装在下层模块组件处，以包围下层模块组件的后下端以及下层模块组件的最外侧电池模块的两个相反侧面的一部分；(d) —对侧面支撑构件，该一对侧面支撑构件联接到上层连接构件和下层连接构件，以同时包围上层模块组件的侧面和下层模块组件的侧面；(e)绝缘构件，该绝缘构件安装在侧面支撑构件与所述上层及下层模块组件的侧面之间的界面处；以及(f)第一下端支撑构件和第二下端支撑构件，该第一下端支撑构件联接到侧面支撑构件以支撑下层模块组件的前下端，该第二下端支撑构件联接到侧面支撑构件以支撑下层模块组件的后下端。
【背景技术】
[0002]近来，能够充电和放电的二次电池已广泛用作无线移动设备的能量源。另外，作为电动车辆(EV)和混合动力车辆(HEV)的动力源，二次电池已经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。
[0003]小型移动设备为每个设备使用一个或数个电池单体。另一方面，因为诸如车辆等的中大型设备需要高输出和大容量，所以这些中大型设备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。
[0004]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。因此，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该中大型电池模块的电池单体。特别地，目前的兴趣集中于使用铝制层压片作为包覆构件(sheathing member)的袋状电池，因为袋状电池的重量轻，并且袋状电池的制造成本低。
[0005]图1是典型地示出了代表性的传统袋状电池的透视图。参考图1，袋状电池100被构造成具有以下结构:两个电极引线110和120分别从电池主体130的上端和下端突出，使得电极引线110和120彼此相反。包覆构件140包括上包覆部分和下包覆部分。S卩，包覆构件140是双单元构件。在电极组件(未示出)安装在被限定于所述包覆构件140的上包覆部分和下包覆部分之间的容纳部中的状态下，两个相反侧142及上端141和下端143相互结合，从而制造出袋状电池100，所述两个相反侧142及上端141和下端143是包覆构件140的上包覆部分和下包覆部分的接触区域。
[0006]包覆构件140被构造为具有由树脂层/金属膜层/树脂层构成的层压结构。因此，通过将热量和压力施加到包覆构件140的上包覆部分和下包覆部分的两个相反侧142及上端141和下端143使得其树脂层彼此焊接，能够将包覆构件140的上包覆部分和下包覆部分的相互接触的两个相反侧143及上端141和下端143彼此结合。根据情况，可以使用粘合剂将包覆构件140的上包覆部分和下包覆部分的两个相反侧142及上端141和下端143相互结合。对于包覆构件140的两个相反侧142,包覆构件140的上包覆部分和下包覆部分的相同树脂层彼此直接接触，从而通过焊接实现了包覆构件140的两个相反侧143处的均匀密封。另一方面，对于包覆构件140的上端141和下端143，电极引线110和120分别从包覆构件140的上端141和下端143突出。为此，考虑到电极引线110和120的厚度以及电极引线110、120与包覆构件140之间的材料差异，在薄膜型密封构件160插入在包覆构件140与电极引线110、120之间的状态下,将包覆构件140的上包覆部分和下包覆部分的上端141和下端143彼此热焊接，从而提高包覆构件140的密封性。
[0007]然而，该包覆构件140的机械强度低。因此，为了制造具有稳定结构的电池模块，电池单体(单元电池)安装在电池组壳体(例如电池盒)中。然而，其内安装中大型电池模块的设备或车辆具有有限的安装空间。因此，在由于使用诸如电池盒的电池组壳体而增加电池模块尺寸的情况下，空间利用率降低了。另外，由于电池单体的机械强度低，在电池单体的充电和放电期间，电池单体会反复地膨胀和收缩。结果，所述包覆构件的热焊接区域可能容易彼此分离。
[0008]另外，电池组是通过组合多个电池单体而组成的结构体，因此，当一部分电池单体出现过电压、过电流或过热时，电池组的安全性和工作效率大大降低。为此，需要用于感测这种过电压、过电流、或过热的装置。因此，电压传感器、温度传感器等被连接到各个电池单体以实时或以预定的时间间隔检查和控制电池单体的运行状态。这种感测装置的安装或连接导致电池组的组装过程非常复杂。此外，还需要多根电线来安装或连接这些感测装置，因此，电池组中可能出现短路。
[0009]另外，在使用多个电池单体来构造中大型电池模块或者使用每个均包括预定数量电池单体的多个单元模块来构造中大型电池组的情况下，通常需要用于这些电池单体或单元模块之间的机械紧固和电连接的多个构件，结果，组装这些机械紧固构件和电连接构件的过程非常复杂。此外，需要有用于联接、焊接、或软焊这些机械紧固构件和电连接构件的空间，结果增大了该系统的总体尺寸。从安装中大型电池模块的设备或装置的空间限制方面来讲，系统的尺寸增大是不优选的。此外，中大型电池模块必须构造成具有更紧凑的结构，以便中大型电池模块能够有效安装在诸如车辆的有限内部空间中。
[0010]关于此方面，日本专利申请公报N0.2005-050616公开了一种安装在大型车辆(例如大客车)中的中大型电池模块，它被构造成具有以下结构:其中，该电池模块包括:下机架，该下机架中布置有两个电池组；和上机架，该上机架中布置有两个电池组，经由下机架的悬挂构件和上机架的悬挂构件从车身悬挂的下机架的竖立构件和上机架的竖立构件，这些竖立构件具有高强度，并且所述悬挂构件具有低强度，从而提高了针对由于车辆碰撞而施加到电池模块的外力的、电池模块的安全性。
[0011]在上述中大型电池模块中，当发生车辆碰撞时，所述多个机架用于提高车辆的安全性。然而，提供了两个复杂的机架来安装总共四个电池组，结果增加了电池模块的体积和重量。因此，从技术上来说，难以将电池模块构造成使得该电池模块具有紧凑结构。即，上述技术具有如下问题:必须大幅强化电池模块的外形以提供高的机械强度，从而大大增加了电池模块的体积和重量。
[0012]同时，电池模块组件是通过组合多个电池单体而构成的结构体，因此，当一些电池单体出现过电压、过电流或过热时，电池模块组件的安全性和运行效率大大降低。因此，需要用于感测和控制这种过电压、过电流或过热的装置。为此，电压传感器、温度传感器等被连接到各个电池单体，以实时或以预定的时间间隔来检查和控制电池单体的运行状态。这种感测装置和控制装置的安装或连接导致电池模块的组装过程非常复杂。此外，还需要多根电线来安装或连接这些感测装置和控制装置，因此，该电池模块中可能发生短路。
[0013]因此，非常需要这样一种电池模块组件:该电池模块组件的结构非常紧凑并且其结构稳定性高，而且，能够通过上述简单结构来安装感测装置。
【发明内容】
[0014]技术问题
[0015]为此，已经做出了本发明，以解决上述问题和其它尚未解决的技术问题。
[0016]具体地，本发明的一个目的是提供一种电池组:该电池组具有紧凑的最佳部署结构，通过该结构，电池组能够稳定地安装在有限空间(例如车辆)内，同时，使用少量的构件且占用空间最小，其中，该电池组能够容易地组装，并且该电池组针对外部冲击方面的结构稳定性很优异。
[0017]本发明的另一目的是提供一种中大型电池组，该中大型电池组能够在不使用用于机械紧固和电连接的多个构件的情况下、通过简单的组装方法来制造，从而降低了电池组的总体制造成本。
[0018]问题解决方案
[0019]根据本发明的一个方面，能够通过提供如下的中大型电池组来实现上述及其它目的，该中大型电池组包括:(a)模块组件，该模块组件包括两个或更多个电池模块，每个电池模块均包括能够充电和放电的电池单体，所述电池模块在横向方向上彼此接触的同时被堆叠，以具有包括上层和下层的两层结构；(b)第一上层连接构件和第二上层连接构件，该第一上层连接构件安装在上层模块组件处，以包围上层模块组件的前上端以及上层模块组件的最外侧电池模块的两个相反侧面的一部分，该第二上层连接构件安装在上层模块组件处，以包围上层模块组件的后上端以及上层模块组件的最外侧电池模块的两个相反侧面的一部分；(c)第一下层连接构件和第二下层连接构件,该第一下层连接构件安装在下层模块组件处，以包围下层模块组件的前下端以及下层模块组件的最外侧电池模块的两个相反侧面的一部分，该第二下层连接构件安装在下层模块组件处，以包围下层模块组件的后下端以及下层模块组件的最外侧电池模块的两个相反侧面的一部分；(d) —对侧面支撑构件，该一对侧面支撑构件联接到上层连接构件和下层连接构件，以同时包围上层模块组件的侧面和下层模块组件的侧面；(e)绝缘构件，该绝缘构件安装在侧面支撑构件与所述上层及下层模块组件的侧面之间的界面处；以及(f)第一下端支撑构件和第二下端支撑构件，该第一下端支撑构件联接到侧面支撑构件以支撑下层模块组件的前下端，该第二下端支撑构件联接到侧面支撑构件以支撑下层模块组件的后下端。
[0020]在根据本发明的上述中大型电池组中，多个矩形电池模块沿竖直方向和水平方向堆叠以构成模块组件，该模块组件由多个特定的构件固定。因此，简化了中大型电池组的组装过程，该中大型电池组具有紧凑、稳定的结构，并且能够在不使用大量构件的情况下实现该中大型电池组的机械紧固和电连接。
[0021]在一个优选示例中，所述电池模块中的每一个均可以构造成具有以下结构:两个或更多个电池单体或者每个均包括一个电池单体的两个或更多个单元模块在所述电池单体或所述单元模块彼此电连接的状态下安装在模块壳体中。
[0022]所述单元模块中的每一个可以具有各种结构。下面将详细描述每个单元模块的结构的优选示例。
[0023]每个单元模块均可以包括:彼此电连接的两个或更多个板状电池单体，每个电池单体具有分别形成在其上端和下端处的电极端子，这些电池单体彼此并联或串联连接，电池单体的电极端子连接部被弯曲以便这些电池单体彼此堆叠；和电池单体盖，所述电池单体盖彼此联接，以覆盖电池单体的外表面的除了电极端子以外的部分。
[0024]每个板状电池单体均是具有小厚度和较大的宽度和长度的二次电池单体，以便在电池单体相互堆叠以构成电池模块时最小化该电池模块的整体尺寸。在优选示例中，每个电池单体可以是二次电池单体，该二次电池单体被构造成具有以下结构:电极组件安装在由包括树脂层和金属层的层压片形成的电池壳体中并且电极端子从电池壳体的上端和下端突出。具体地，该电极组件可以安装在由铝制层压片形成的袋状壳体中。具有上述结构的二次电池单体也可以称为袋状电池单体。
[0025]由合成树脂或金属材料制成的高强度的电池单体盖可以覆盖两个或更多个电池单体以构成一个单元模块。高强度的电池单体盖保护了机械强度低的电池单体并抑制了在电池单体的充电和放电期间重复性的膨胀和收缩波动，以防止电池单体的密封部之间的分离。因此，能够制造具有更高安全性的中大型电池模块。
[0026]在优选示例中，第一上层连接构件和第二上层连接构件均可以包括框架本体，所述框架本体被形成为竖直截面呈半方括号(- )形状，以同时包围模块组件的后上端或前上端、以及所述模块组件的两个相反侧的一部分；和联接部，该联接部从所述框架本体的两个相反侧延伸，以便该联接部能够联接到侧面支撑构件。
[0027]另外，第一下层连接构件和第二下层连接构件均可以包括框架本体，所述框架本体被形成为竖直截面呈半方括号(〕)形状，以同时包围模块组件的后下端或前下端、以及所述模块组件的两个相反侧的一部分；和联接部，该联接部从框架本体的两个相反侧延伸，以便该联接部能够联接到侧面支撑构件和下端支撑构件。
[0028]可以基于与所述联接部联接到的联接构件来不同地设定第一、第二上层连接构件和第一、第二下层连接构件的联接部的尺寸。例如，第一上层连接构件的联接部、第二上层连接构件的联接部、第一下层连接构件的联接部和第二下层连接构件的联接部均可以延伸一定的长度，该长度等于模块组件的每个侧面的竖直长度的20至80%，优选为30%至70%。
[0029]根据情况，所述框架本体还可在其与模块组件接触的区域处设置有弹性密封构件，以防止冷却剂的泄漏。[0030]安装在侧面支撑构件与上层及下层模块组件的侧面之间的界面处的绝缘构件用于引导冷却剂以使冷却剂限于沿特定方向流动，同时，减少外侧模块组件和内侧模块组件之间的温度偏差。
[0031]S卩，该绝缘构件安装在模块组件的两个相反侧面处以闭合模块组件的开口，使得冷却剂仅经由所述模块组件堆移动。因此，当未安装该绝缘构件时，防止了向外暴露的外侧电池模块的相对快速冷却。通常，电池模块的快速冷却是优选的。然而，在该中大型电池系统中，某些电池模块的较高冷却速率会引起电池模块之间的不平衡，并且电池模块之间的这种不平衡会加速电池单体的老化。因此，所述绝缘构件用于形成冷却剂(空气)的流动通道，同时，改善了单元电池模块之间的温度均匀性。
[0032]该绝缘构件可以弯曲成使得冷却剂流动通道形成在每个绝缘构件的面向电池模块的内侧处。另外，所述密封构件可以由绝热材料形成，以进一步改善电池模块之间的上述温度均匀性。特别地，所述密封构件可以由树脂泡沫形成，以改进热绝缘，同时最小化电池模块组件的总重量。
[0033]同时，每个侧面支撑构件均包括:板状本体，该板状本体布置成紧密接触模块组件的相应侧面；和下端框架，该下端框架被弯曲以联接到第一下端支撑构件或第二下端支撑构件。
[0034]另外，该下端框架可设置有通孔，紧固构件被插入穿过所述通孔以联接到第一下端支撑构件或第二下端支撑构件。
[0035]所述下端框架通过这些通孔被紧固到第一下端支撑构件和第二下端支撑构件，以实现双重联接。因此，第一下端支撑构件和第二下端支撑构件牢固地联接到模块组件，同时，增加了模块组件的耐久性。
[0036]如上文所述，第一下端支撑构件和第二下端支撑构件中的每一个均可以包括:下部固定肋，用于支撑下层模块组件的底部；和联接部，该联接部从下部固定肋的两个相反侧延伸以联接到侧面支撑构件。
[0037]另外，所述联接部中的一个可以从下部固定肋水平延伸，所述联接部中的另一个可以在弯曲的同时从下部固定肋延伸。
[0038]当电池组安装在包括该电池组作为动力源的装置中时，上述结构能够确保电池组在该装置的预定空间内的稳定安装。例如，当该电池组安装在车辆后排座椅的后部处的空间内时，上述结构能够确保电池组在这种安装空间内的容易安装。
[0039]同时，所述侧面支撑构件中的至少一个可以包括开口，与所述电池模块中的相应一个电池模块的电极端子连接部相对应的部分通过该开口暴露，以便电池单体的膨胀能够使电池模块的电连接部破裂。
[0040]在这种情况下，所述绝缘构件中的一个还可以包括“L”形或半方括号(- )形状的切除部，该切除部被形成为对应于所述电池模块中的相应一个电池模块的电极端子连接部，以便电池单体的膨胀能够使电池模块的电连接部破裂。
[0041]在优选示例中，所述侧面支撑构件中的至少一个还可设置有电池管理系统(BMS)，以控制电池组的运行。
[0042]同时，所述模块组件可以构造成具有以下结构:上层电池模块被翻转过来堆叠在下层电池模块上，使得上层电池模块的输入-输出端子和下层电池模块的输入-输出端子彼此邻近。
[0043]在上面的描述中，“被翻转过来堆叠”的结构是指:两个电池模块的相同区域布置成彼此面向。例如，在每个矩形电池模块被构造成具有其中输入-输出端子位于每个电池模块的一侧处的结构的情况下，矩形电池模块可以布置成使得:各个电池模块的输入-输出端子布置成朝着电池模块组的水平中心轴线指向。这种布置结构可进一步简化用于电连接的构造。
[0044]在电池模块的这种布置结构中，用于在电池模块组件的分离期间防止过电流和过电压并降低电压的功率继电器组件(PRA)可以安装在模块组件的、所述电池模块的输入-输出端子所在的一个侧面处。
[0045]另外，在模块组件的、要安装PRA的一个侧面处形成有用于安装该PRA的紧固孔，该PRA从由以下项组成的组中选出的至少一个延伸:上层连接构件、下层连接构件、侧面支撑构件、以及下端支撑构件。
[0046]在优选示例中，所述模块组件还可包括上端连接构件,该上端连接构件沿着上层模块组件的顶边缘安装。[0047]具体地，该上端连接构件可以构造成具有从顶部观察时呈长方形的框架结构，并且该上端连接构件可以联接到上层连接构件和/或侧面支撑构件。
[0048]同时，每个电池模块均可构造成具有以下结构:一个或多个单元模块被依次堆叠和安装在模块壳体中。
[0049]另外，每个电池模块均可构造成具有以下结构:两个或更多个单元模块被竖直地堆叠，并且，在模块壳体的顶部和底部处形成有通孔，从而，从电池模块的上部到下部限定了竖直冷却剂流动通道。
[0050]在上层电池模块和下层电池模块之间的界面处可设置有紧固突起和紧固凹槽，用于上层电池模块和下层电池模块之间的联接。
[0051]根据本发明的另一个方面，提供了一种包括具有上述构造的电池组作为动力源的装置。[0052]基于所期望的输出和容量，可以通过组合多个电池模块来制造根据本发明的电池组。考虑到如上所述的安装效率和结构稳定性，该电池组可以用作具有有限安装空间且暴露于频繁振动和强力冲击的电动车辆、混合动力车辆、电动摩托车、或电动自行车的动力源，然而，本发明不限于此。
【专利附图】
【附图说明】
[0053]图1是示出了代表性的传统袋状电池单体的透视图；
[0054]图2是示出了电池单体盖的透视图，多个电池单体可安装在该电池单体盖中以构成单元模块，图1中示出了一个这种电池单体；
[0055]图3是示出了单元模块堆的透视图，该单元模块堆包括彼此连接的多个单元模块；
[0056]图4是电池模块的透视图，示出了图3的单元模块堆安装在电池模块壳体中的结构；
[0057]图5至图8是根据本发明实施例的中大型电池组的分解透视图；[0058]图9是根据本发明实施例的中大型电池组的透视图；
[0059]图10是示出图9的除了电池模块以外的其余结构的透视图；
[0060]图11是图9的侧面支撑构件的从开口侧看到的侧视图；
[0061]图12是绝缘构件的透视图；
[0062]图13是沿着图11中的线A-A截取的剖视图；并且
[0063]图14是图10的局部放大图。
【具体实施方式】
[0064]现在，将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。然而，应当注意，本发明的范围不限于所图示的实施例。
[0065]图2是示出了电池单体盖的透视图，两个电池单体可安装在该电池单体盖中以构成单元模块，图1中示出了一个这种电池单体。
[0066]参考图2，两个袋状电池单体(未示出)安装在电池单体盖200中，图1中示出了一个这种电池单体。电池单体盖200提高了所述袋状电池单体的机械强度，另外，还有助于将所述袋状电池单体容易地安装在模块壳体(未示出)中。所述电池单体的相应电极端子彼此串联连接并然后弯曲，使得所述电池单体彼此紧密接触。在这种状态下，两个电池单体安装在电池单体盖200中。
[0067]电池单体盖200包括彼此联接的一对构件210和220。构件210和220中的每一个均由高强度金属片材形成。在电池单体盖200的、与电池单体盖200的左右两侧邻近的外表面处形成有台阶230，用于容易地固定该模块。在电池单体盖200的上端和下端处也形成有与台阶230具有相同功能的台阶240。另外，在电池单体盖200的上端和下端处形成有固定部250，所述固定部250在电池单体盖200的横向方向上延伸。结果，电池单体盖200可以容易地安装在模块壳体(未示出)中。
[0068]电池单体盖200在其外表面处设置有多个线性突起260，所述多个线性突起260在电池单体盖200的纵向方向上彼此间隔开。形成在电池单体盖200的中间部分处的突起261设置有凹陷部262，该凹陷部262中安装有热敏电阻(未示出)。另外，这些线性突起中的位于上端和下端的突起(即，上端突起和下端突起)设置有被形成为相反形状的凸起263 和 264。
[0069]然而，这些线性突起260和261可以具有各种形状。如图所示，稍后将描述的图4的电池模块包括改型后的线性突起。当然，这些及其它变型均落入本发明的范围内。
[0070]图3是示出了单元模块堆的透视图，该单元模块堆包括彼此连接的多个单元模块，而图4是透视图，示出了图3的单元模块堆安装在电池模块壳体中的结构。
[0071]首先参考图3，单元模块堆300包括四个单元模块200、201、202和203。每个单元模块200均包括两个电池单体(未示出)。结果，该单元模块堆300共包括八个电池单体。各个电池单体之间的电极端子彼此串联连接，并且，各个单元模块之间的电极端子也彼此串联连接。电极端子连接部310被弯曲为截面呈半方括号(口 )形状，以构成模块组件。在最外侧单元模块200和201的外侧电极端子320和321比其他的电极端子连接部310稍微更突出的状态下，该外侧电极端子320和321被向内弯曲为截面呈“，”形状。
[0072]参考图4，电池模块400被构造成具有以下结构:单元模块堆300 (参见图3)安装在包括上壳体410和下壳体420的模块壳体中。上壳体410被构造成具有以下结构:即，它包围了图3所示的单元模块堆300的上端的一部分、下端的一部分、和一个侧面。
[0073]另外，单元模块堆300的被竖直地堆叠，并且，在该模块壳体的顶部和底部处形成有通孔412，从而，从单元模块堆300的上部到下部限定了竖直冷却剂流动通道。
[0074]下壳体420联接到上壳体410，以包围单元模块堆300的上端的一部分、下端的一部分、和另一个侧面。与单元模块堆300的电极端子连接的外部输入-输出端子431和432位于下壳体420的前部处。即，上壳体410和下壳体420被构造成具有以下结构:S卩，上壳体410和下壳体420包围单元模块堆300的外周，同时又露出该单元模块堆300的外表面的主要部分，以便于上壳体410和下壳体420被组装之后、安装在上壳体410和下壳体420之间的单元模块堆300的散热。
[0075]上壳体410在其两个相反端设置有紧固突起440和紧固凹槽450，这些紧固突起440和紧固凹槽450位于上层电池模块401、402、403与下层电池模块404、405、406之间的界面处，用于上层电池模块401、402、403与下层电池模块404、405、406之间的联接。在上壳体410的侧面处，还形成有具有相应结构的突起460，以便容易地联接到其它电池模块。
[0076]在上述结构中，能够通过将紧固突起440插入到相应的紧固凹槽450中来简单地组装一个中大型电池组，从而实现容易的组装。另外，不需要额外的附件。因此，能够防止由于所述额外的附件而导致的体积增大，从而能够设计出具有紧凑结构的中大型电池组。
[0077]图5至图8是根据本发明实施例的中大型电池组的分解透视图，而图9是根据本发明实施例的中大型电池组的透视图。
[0078]参考这些附图，中大型电池组1000包括六个电池模块401、402、403、404、405和406、第一上层连接构件510、第二上层连接构件520、第一下层连接构件530、第二下层连接构件540、侧面支撑构件810和820、绝缘构件710和720、第一下端支撑构件610、以及第二下端支撑构件620。该中大型电池组件1000通常形成为矩形平行六面体的形状。
[0079]六个电池模块401、402、403、404、405和406彼此堆叠而具有两层结构:S卩，这些电池模块中的三个电池模块在沿横向方向彼此接触的同时水平排列以形成上层，这些电池模块中的其它电池模块也在沿横向方向彼此接触的同时水平排列以形成下层。在上层电池模块401、402和403被翻转过来堆叠在下层电池模块404、405和406上的状态下，这些电池模块401、402、403、404、405和406进行排列，使得形成在电池模块401、402、403、404、405和406的一侧处的输入-输出端子彼此邻近。即，上层电池模块401、402和403被翻转过来堆叠在下层电池模块404、405和406上,使得上层电池模块401、402、403和下层电池模块404、405、406关于水平中心线对称。
[0080]同时，第一上层连接构件510和第二上层连接构件520分别包括:框架本体510和520，该框架本体510和520形成为竖直截面呈半方括号(- )形状，以同时包围上层电池模块401、402和403的两个相反侧面的一部分、前上端、以及后上端；和联接部512和522，该联接部512和522从框架本体510和520的两个相反侧延伸，以便该联接部512和522能够联接到侧面支撑构件810和820。
[0081]另外，第一下层连接构件530和第二下层连接构件540分别包括:框架本体530和540，该框架本体530和540形成为竖直截面呈半方括号(口 )形状，以同时包围下层电池模块404、405和406的两个相反侧面的一部分、前下端、以及后下端；和联接部532和542，该联接部532和542从框架本体530和540的两个相反侧延伸，以便该联接部532和542能够联接到侧面支撑构件810和820和下端支撑构件610和620。
[0082]同时，第一上层连接构件510的联接部512、第二上层连接构件520联接部522、第一下层连接构件530的联接部532和第二下层连接构件540的联接部542均延伸一定的长度L，该长度L等于模块组件401、402、403、404、405和406的每个侧面的竖直高度H的20至 80%。
[0083]参考图6和图8，侧面支撑构件810和820分别包括:板状本体810和820，该板状本体810和820布置成紧密接触所述模块组件的两个相反侧面；和下端框架822、823和812，该下端框架822、823和812被弯曲，以便联接到第一下端支撑构件610和第二下端支撑构件620。
[0084]另外，下端框架822和823分别设置有通孔611和621，紧固构件(未示出)被插入穿过该通孔611和621以联接到第一下端支撑构件610和第二下端支撑构件620。
[0085]同时，第一下端支撑构件610和第二下端支撑构件620包括下部固定肋612，该下部固定肋612支撑下层模块组件404、405和406的底部；和联接部611和613，该联接部611和613从下部固定肋612的两个相反侧延伸，以便联接到侧面支撑构件810和820。
[0086]具体地，联接部611和613中的一个(例如，联接部611)从下部固定肋612水平延伸，并且，联接部611和613中的另一个(例如，联接部613)在弯曲的同时从下部固定肋612延伸。
[0087]参考图9，还在侧面支撑构件820处安装有用于控制电池组的运行的电池管理系统(BMS) 900，并且，在所述模块组件的、电池模块401、402、403、404、405和406的输入-输出端子所在的一个侧面处形成有紧固孔831、832、833、834、841、842、843和844，所述紧固孔831、832、833、834、841、842、843和844用于安装从上层连接构件、下层连接构件、侧面支撑构件和下端支撑构件延伸的功率继电器组件(PRA)(未示出)，从而，该PRA通过这些紧固孔装到所述模块组件。
[0088]图10是示出图9的除了电池模块以外的其余结构的透视图，而图11是图9的侧面支撑构件的从开口侧看到的侧视图。
[0089]参考这两图及图1至图3，侧面支撑构件820包括开口 821，与电池模块300的电极端子连接部相对应的部分经由该开口 821暴露，以便电池单体100的膨胀能够使电池模块300的电连接部320和321破裂。
[0090]图12是绝缘构件的透视图，图13是沿着图11中的线A-A截取的剖视图，而图14是图10的局部放大图。
[0091]参考这些图及图1至图3，绝缘构件720包括半方括号(- )形状的切除部721，该切除部721被形成为对应于电池模块300的电极端子连接部，以便电池单体100的膨胀能够使电池模块300的电连接部320和321破裂。
[0092]另外，该绝缘构件720的半方括号(- )形状的切除部721被构造成具有与侧面支撑构件820的开口 821重叠的结构730。因此，绝缘构件720的半方括号(口 )形状的切除部721闭合了所述模块组件401、402、403、404、405和406的开口，从而冷却剂仅经由模块组件堆 401、402、403、404、405 和 406 移动。
[0093]此外，还在第一上层连接构件510、第二上层连接构件520、第一下层连接构件530和第二下层连接构件540的框架本体内的、与模块组件401、402、403、404、405和406接触的区域处安装有弹性密封构件533，以防止冷却剂的泄露。
[0094]弹性密封构件533与绝缘构件710、720具有相同的功能。具体地，弹性密封构件533用于引导冷却剂以使冷却剂限于沿特定方向流动，同时，减少外侧模块组件和内侧模块组件之间的温度偏差。
[0095]同时，还沿着上层电池模块401、402和403的顶边缘安装有上端连接构件850。上端连接构件850被构造成具有从顶部观察时呈长方形的框架结构。该上端连接构件850联接到第一上层连接构件510、第二上层连接构件520和侧面支撑构件810和820。
[0096]尽管已出于示例性目的公开了本发明的优选实施例，但本领域技术人员将会理解，在不偏离权利要求书中限定的本发明范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。
[0097]工业实用性
[0098]从上文的描述中可见，根据本发明的电池模块组件具有以下效果:该电池模块组件具有紧凑的结构，它能够在占用空间最小的同时稳固地安装在有限空间(例如车辆)内，所述用于安装的框架能够容易地安装到外部设备，并且，该电池模块组件具有增强了电池模块之间的联接的结构，从而，该电池模块组件对于外部冲击具有优异的结构稳定性。
【权利要求】
1.一种电池组，包括: (a)模块组件，所述模块组件包括两个或更多个电池模块，每个电池模块均包括能够充电和放电的电池单体，所述电池模块在横向方向上彼此接触同时被堆叠，以具有包括上层和下层的两层结构； (b)第一上层连接构件和第二上层连接构件，所述第一上层连接构件安装在上层模块组件处，以包围所述上层模块组件的前上端以及所述上层模块组件的最外侧电池模块的两个相反侧面的一部分，所述第二上层连接构件安装在所述上层模块组件处，以包围所述上层模块组件的后上端以及所述上层模块组件的最外侧电池模块的两个相反侧面的一部分； (C)第一下层连接构件和第二下层连接构件，所述第一下层连接构件安装在所述下层模块组件处，以包围所述下层模块组件的前下端以及所述下层模块组件的最外侧电池模块的两个相反侧面的一部分，所述第二下层连接构件安装在所述下层模块组件处，以包围所述下层模块组件的后下端以及所述下层模块组件的最外侧电池模块的两个相反侧面的一部分； (d)一对侧面支撑构件，所述一对侧面支撑构件联接到所述上层连接构件和所述下层连接构件，以同时包围所述上层模块组件的侧面和所述下层模块组件的侧面； (e)绝缘构件，所述绝缘构件安装在所述侧面支撑构件与所述上层及下层模块组件的侧面之间的界面处；以及 (e)第一下端支撑构件和第二下端支撑构件，所述第一下端支撑构件联接到所述侧面支撑构件以支撑所述下层模块组件的前下端，所述第二下端支撑构件联接到所述侧面支撑构件以支撑所述下层模块组件的后下端。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述电池模块中的每一个均构造成具有以下结构:两个或更多个电池单体或者每个均包括一个电池单体的两个或更多个单元模块在所述电池单体或所述单元模块彼此电连接的状态下安装在模块壳体中。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述第一上层连接构件和第二上层连接构件中的每一个均包括框架本体，所述框架本体被形成为竖直截面呈半方括号形状，以同时包围所述模块组件的后上端或前上端、以及所述模块组件的两个相反侧面的一部分；和联接部，所述联接部从所述框架本体的两个相反侧延伸，以便所述联接部能够联接到所述侧面支撑构件。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述第一下层连接构件和第二下层连接构件中的每一个均包括框架本体，所述框架本体被形成为竖直截面呈半方括号形状，以同时包围所述模块组件的后下端或前下端、以及两个相反侧面的一部分；和联接部，所述联接部从所述框架本体的两个相反侧延伸，以便所述联接部能够联接到所述侧面支撑构件和所述下端支撑构件。
5.根据权利要求3或4所述的电池组，其中，所述第一上层连接构件的联接部、所述第二上层连接构件的联接部、所述第一下层连接构件的联接部和所述第二下层连接构件的联接部均延伸一定的长度，该长度等于所述模块组件的每个侧面的竖直长度的20至80%。
6.根据权利要求3或4所述的电池组，其中，所述框架本体还在所述框架本体的、与所述模块组件接触的区域处设置有弹性密封构件，以防止冷却剂的泄漏。
7.根据权利要求1所述的电池组，其中，每个所述侧面支撑构件均包括:板状本体，所述板状本体布置成紧密接触所述模块组件的相应侧面；和下端框架，所述下端框架被弯曲以联接到所述第一下端支撑构件或所述第二下端支撑构件。
8.根据权利要求7所述的电池组，其中，所述下端框架设置有通孔，紧固构件被插入穿过所述通孔以联接到所述第一下端支撑构件或所述第二下端支撑构件。
9.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述侧面支撑构件中的至少一个包括开口，与所述电池模块中的相应一个电池模块的电极端子连接部相对应的部分通过该开口暴露，以便电池单体的膨胀能够使所述电池模块的电连接部破裂。
10.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述侧面支撑构件中的至少一个还设置有电池管理系统(BMS)，以控制所述电池组的运行。
11.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述绝缘构件中的至少一个还包括“L”形或半方括号形状的切除部，所述切除部被形成为对应于所述电池模块中的相应一个电池模块的电极端子连接部，以便所述电池单体的膨胀能够使所述电池模块的电连接部破裂。
12.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述第一下端支撑构件和所述第二下端支撑构件中的每一个均包括:下部固定肋，所述下部固定肋用于支撑所述下层模块组件的底部；和联接部，所述联接部从所述下部固定肋的两个相反侧延伸以联接到所述侧面支撑构件。
13.根据权利要求12所述的电池组，其中，所述联接部中的一个从所述下部固定肋水平延伸，所述联接部中的另一个在弯曲的同时从所述下部固定肋延伸。
14.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述模块组件被构造成具有以下结构:所述上层电池模块被翻转过来堆叠在所述下层电池模块上，使得所述上层电池模块的输入-输出端子和所述下层电池模块的输入-输出端子彼此邻近。`
15.根据权利要求14所述的电池组，其中，在所述模块组件的、所述电池模块的输入-输出端子所在的一个侧面处安装有功率继电器组件(PRA)。
16.根据权利要求14所述的电池组，其中，在所述模块组件的、要安装PRA的一个侧面处形成有用于安装所述PRA的紧固孔，所述PRA从由以下项组成的组中选出的至少一个延伸:所述上层连接构件、所述下层连接构件、所述侧面支撑构件、以及所述下端支撑构件。
17.根据权利要求1所述的电池组，还包括上端连接构件，所述上端连接构件沿着所述上层模块组件的顶边缘安装。
18.根据权利要求17所述的电池组，其中，所述上端连接构件被构造成具有从顶部观察时呈长方形的框架结构，并且所述上端连接构件联接到所述上层连接构件和/或所述侧面支撑构件。
19.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述电池单体是锂二次电池。
20.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述电池单体是袋状电池单体，所述袋状电池单体被构造成具有以下结构:电极组件安装在由包括金属层和树脂层的层压片形成的电池壳体中。
21.根据权利要求1所述的电池组，其中，每个所述单元模块均包括:两个或更多个电池单体，所述两个或更多个电池单体的电极端子彼此串联连接，并且所述两个或更多个电池单体的电极端子连接部被弯曲以便所述电池单体相互堆叠；和一对电池单体壳，所述一对电池单体壳彼此联接，以包围所述电池单体的外表面的除了所述电极端子以外的部分。
22.根据权利要求1所述的电池组，其中，每个所述电池模块均构造成具有以下结构:一个或多个单元模块被依次堆叠和安装在模块壳体中。
23.根据权利要求22所述的电池组，其中，每个所述电池模块均构造成具有以下结构:两个或更多个单元模块被竖直地堆叠，并且，在所述模块壳体的顶部和底部处形成有通孔，从而，从所述电池模块的上部到下部限定了竖直冷却剂流动通道。
24.根据权利要求1所述的电池组，其中，在所述上层电池模块和所述下层电池模块之间的界面处设置有紧固突起和紧固凹槽，所述紧固突起和紧固凹槽用于所述上层电池模块和所述下层电池模块之间的联接。
25.—种包括根据权利要求1所述的电池组作为动力源的装置。
26.根据权利要求25所述的车辆，其中，所述装置是电动车辆、混合动力车辆、外接插电式混合动力车辆、或电力存储装置。`
【文档编号】H01M2/30GK103890997SQ201280052791
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月27日 优先权日:2012年1月2日
【发明者】李汎炫, 辛溶植, 李珍圭, 姜达模 申请人:株式会社Lg 化学