CN102067354A

CN102067354A - 包括具有对齐和紧固元件的电池单元组件的电池模块

Info

Publication number: CN102067354A
Application number: CN2009801233877A
Authority: CN
Inventors: 马克·内德茨维基; 梁熙国; 艾戈·伊萨耶夫
Original assignee: LG Chemical Co Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2029-06-25
Also published as: JP5420652B2; EP2293363A2; WO2010002142A9; US7883793B2; EP2293363A4; KR101042612B1; WO2010002142A2; KR20100003139A; WO2010002142A3; EP2293363B1; JP2011526729A; CN102067354B; US20090325059A1

Abstract

本发明涉及一种电池模块，该电池模块包括具有对齐和紧固元件的电池单元组件。该电池模块包括第一电池单元组件，该第一电池单元组件的上部分至少具有第一、第二、第三和第四对齐和紧固元件。另外，该电池模块还包括第二电池单元组件，该第二电池单元组件的上部分至少具有第五、第六、第七和第八对齐和紧固元件。第二电池单元组件的第五、第六、第七和第八对齐和紧固元件布置成分别紧固到第一电池单元组件的第一、第二、第三和第四对齐和紧固元件，从而第二电池单元组件能够与第一电池单元组件对齐并紧固到该第一电池单元组件。

Description

包括具有对齐和紧固元件的电池单元组件的电池模块

技术领域

本申请总体上涉及如下一种电池模块，该电池模块包括具有对齐联接特征件的电池单元组件。

背景技术

电池组通常具有多个电池单元。然而，在制造过程中，在壳体内对齐多个电池单元是较为困难且耗时的。

因此，本发明人在此已经认识到：需要一种改进的、能够最小化和/或消除上述不足的电池模块。

发明内容

提供了根据示例性实施例的一种电池模块。该电池模块包括第一电池单元组件，在该第一电池单元组件上至少具有第一、第二、第三和第四对齐联接特征件。所述电池模块还包括第二电池单元组件，在该第二电池单元组件上至少具有第五、第六、第七和第八对齐联接特征件。第二电池单元组件的第五、第六、第七和第八对齐联接特征件被构造成分别与第一电池单元组件的第一、第二、第三和第四对齐联接特征件接合，以将第二电池单元组件联接到第一电池单元组件并使第二电池单元组件相对于第一电池单元组件对齐。

附图说明

图1是根据一示例性实施例的电池模块的示意图；

图2是图1的电池模块的一部分的分解示意图；

图3是在图2的电池模块中使用的电池单元组件的分解示意图；

图4是图3的电池单元组件的另一示意图；

图5是图3的电池单元组件的另一示意图；

图6是图3的电池单元组件的顶部部分的截面示意图；

图7是图3的电池单元组件的底部部分的截面示意图；

图8是在图3的电池单元组件中使用的第一矩形的环状框架构件的第一侧面的示意图；

图9是图8的第一矩形的环状框架构件的第一侧面的底部部分的示意图；

图10是图8的第一矩形的环状框架构件的第一侧面的顶部部分的示意图；

图11是图8的第一矩形的环状框架构件的第二侧面的示意图；

图12是图11的第一矩形的环状框架构件的第二侧面的底部部分的示意图；

图13是图11的第一矩形的环状框架构件的第二侧面的顶部部分的示意图；

图14是在图3的电池单元组件中使用的第一电池单元的第一侧面的示意图；

图15是图14的第一电池单元的第二侧面的示意图；

图16是在图3的电池单元组件中使用的第一环形固定构件的第一侧面的示意图；

图17是图16的第一环形固定构件的第二侧面的示意图；

图18是在图3的电池单元组件中使用的第二矩形的环状框架构件的第一侧面的示意图；

图19是图18的第二矩形的环状框架构件的第一侧面的底部部分的示意图；

图20是图18的第二矩形的环状框架构件的第一侧面的顶部部分的示意图；

图21是图18的第二矩形的环状框架构件的第二侧面的示意图；

图22是图21的第二矩形的环状框架构件的第二侧面的底部部分的示意图；

图23是图21的第二矩形的环状框架构件的第二侧面的顶部部分的示意图；

图24是在图3的电池单元组件中使用的热交换器的第一侧面的示意图；

图25是图24的热交换器的第二侧面的示意图；

图26是图24的热交换器的截面示意图；

图27是在图3的电池单元组件中使用的第二环形固定构件的第一侧面的示意图；

图28是图27的第二环形固定构件的第二侧面的示意图；

图29是在图3的电池单元组件中使用的第三矩形的环状框架构件的第一侧面的示意图；

图30是图29的第三矩形的环状框架构件的第一侧面的底部部分的示意图；

图31是图29的第三矩形的环状框架构件的第一侧面的顶部部分的示意图；

图32是图29的第三矩形的环状框架构件的第二侧面的示意图；

图33是图32的第三矩形的环状框架构件的第二侧面的底部部分的示意图；

图34是图32的第三矩形的环状框架构件的第二侧面的顶部部分的示意图；

图35是在图2的电池模块中使用的另一电池单元组件的示意图；并且

图36是在图1的电池模块中使用的冷却歧管的示意图。

具体实施方式

参考图1和2，提供了一种用于提供电力的电池模块20。该电池模块20包括：电池单元组件30、32、34、36、38、40、42、44；热交换器50、52、54、56；侧板60、62、64、66；联接板70、72；互连组件74；盖板76；以及冷却歧管78、80。电池单元组件被定义为如下一种壳体：在该壳体内具有电池单元。电池模块被定义为联接在一起的至少两个电池单元组件。

电池单元组件30、32、34、36、38、40、42、44利用互连组件74来电联接在一起。特别地，互连组件74以期望的构造把电池单元组件的电气端子电联接在一起，以由此提供电流和电压。

热交换器50、52、54、56从冷却歧管78接收流体，以冷却这些电池单元组件。冷却歧管80接收来自热交换器50、52、54、56的加热流体。

侧板60、62、64、66联接到这些电池单元组件，以提供对这些电池单元组件的额外支撑。联接板70、72设置成与侧板64、66接合，以提供对这些电池单元组件的额外支撑。盖板76设置成覆盖所述互连组件74。

参考图3、4、5、6和7，将说明在电池模块20中使用的、根据一实施例的电池单元组件32。该电池单元组件32包括：矩形的环状框架构件90、电池单元92、环形固定构件94、电池单元96、矩形的环状框架构件98、热交换器100、环形固定构件102、电池单元104、以及矩形的环状框架构件106。电池单元组件32的一优点是：该组件32被封装，从而单个热交换器100能够冷却电池单元92、96、104，以将这些电池单元保持在期望温度。另外，矩形的环状框架构件90、98、106具有对齐联接特征件，用于在防止框架构件90、98、106相对于彼此错误对齐和放置的同时将这些框架构件90、98、106容易地联接在一起。

参考图3、8、9、10和11，矩形的环状框架构件90被构造成联接到矩形的环状框架构件98，以将电池单元92、环形固定构件94和电池单元96保持在它们之间。该矩形的环状框架构件90包括侧面110和相反侧面112。另外，在一示例性实施例中，框架构件90包括侧壁114、116、下壁118、和上壁120。侧壁114、116布置成彼此分开并且彼此基本平行。下壁118在侧壁114、116之间延伸。另外，上壁120在侧壁114、116之间延伸。在侧壁114、116、下壁118和上壁120之间限定有开口区域122。

参考图3、8、9和10，现在将描述矩形的环状框架构件90的位于侧面110上的特征件。下壁118包括布置在下壁118的两个相反端的对齐联接特征件130、132。另外，上壁120包括布置在上壁120的两个相反端的对齐联接特征件134、136。这些对齐联接特征件130、132、134、136被构造成与图2所示的电池单元组件30上的特定的对齐联接特征件进行联接和对齐。另外，侧壁114、116、下壁118以及上壁120限定了壁架部139。另外，侧壁114、116具有水平凹槽137、138，分别用于容纳图2所示的热交换器50的入口和出口的一部分。

参考图3、11、12和13，现在将描述矩形的环状框架构件90的位于侧面112上的特征件。下壁118包括布置在下壁118的两个相反端的对齐联接特征件140、142。另外，上壁120包括布置在上壁120的两个相反端的对齐联接特征件144、146。这些对齐联接特征件140、142、144、146被构造成分别与图18所示的电池单元组件98上的对齐联接特征件232、230、236、234进行联接和对齐。另外，侧壁114、116、下壁118以及上壁120限定了用于容纳电池单元92的一部分的壁架部150。最后，参考图11和18，框架构件98的侧面112上包括侧面联接标识符“B”，它表明该侧面112应联接到框架构件98的具有侧面联接标识符“B”的侧面200。

参考图3、14和15，电池单元92设置成输出在电气端子164、166之间的工作电压。电池单元92包括：主体部160、围绕该主体部160延伸的外围唇缘部162、以及从该主体部160延伸的电气端子164、166。电池单元92通常是矩形的，并且包括侧面156以及与该侧面156相反的侧面158。在一个示例性实施例中，电池单元92是锂电池单元。当然，在替代实施例中，电池单元92可以包括本领域技术人员已知的其他类型的电池单元。外围唇缘部162的尺寸小于矩形的环状框架构件90的尺寸，从而该框架构件90覆盖电池单元92的外围唇缘部162。参考图6和7，电池单元92布置在框架构件90与电池单元96及环形固定构件94的一部分之间。

参考图3、16和17，环形固定构件94设置成将电池单元92、96进一步固定在矩形的环状框架构件90、98之间。环形固定构件94包括侧面180和相反侧面182。而且，环形固定构件94包括侧壁186、188，所述侧壁186、188彼此分开布置并且彼此基本平行。另外，环形固定构件94包括在侧壁186、188之间延伸的上壁190和下壁192。在侧壁186、188、上壁190和下壁192之间限定有开口区域193。环形固定构件94的外周尺寸小于矩形的环状框架构件90的外周尺寸，并且小于矩形的环状框架构件98的外周尺寸。参考图6和7，环形固定构件94布置在电池单元92、96的外围唇缘部之间，以进一步支撑电池单元92、96。

参考图3和6，电池单元96布置在环形固定构件94及电池单元92的一部分与矩形的环状框架构件98之间。电池单元96的结构与电池单元92基本类似。

参考图3、18、19、20和21，矩形的环状框架构件98被构造成联接到矩形的环状框架构件90，以将电池单元92、环形固定构件94和电池单元96保持在它们之间。另外，矩形的环状框架构件98设置成联接到矩形的环状框架构件106，以将热交换器100、环形固定构件102和电池单元104保持在它们之间。矩形的环状框架构件98包括侧面200和相反侧面202。另外，在一示例性实施例中，框架构件98包括侧壁214、216、下壁218、和上壁220。侧壁214、216彼此分开布置并且彼此基本平行。下壁218在侧壁214、216之间延伸。另外，上壁220在侧壁214、216之间延伸。在侧壁214、216、下壁218以及上壁220之间限定有开口区域222。

参考图3、18、19和20，现在将描述矩形的环状框架构件98的位于侧面200上的特征件。下壁218包括布置在下壁218的两个相反端的对齐联接特征件230、232。另外，上壁220包括布置在上壁220的两个相反端的对齐联接特征件234、236。这些对齐联接特征件230、232、234、236被构造成分别与图11所示的矩形的环状框架构件90的侧面112上的对齐联接特征件142、140、146、144进行联接和对齐。另外，侧壁214、216、下壁218以及上壁220限定了壁架部238。最后，参考图18和11，框架构件98的侧面200上包括侧面联接标识符“B”，它表明该侧面200应联接到框架构件90的具有侧面联接标识符“B”的侧面112。

参考图3、21、22和23，现在将描述矩形的环状框架构件98的侧面202上的特征件。下壁218包括布置在下壁218的两个相反端的对齐联接特征件240、242。另外，上壁220包括布置在上壁220的两个相反端的对齐联接特征件244、246。这些对齐联接特征件240、242、244、246被构造成分别与图29所示的框架构件106上的对齐联接特征件432、430、436、434进行联接和对齐。另外，侧壁214、216、下壁218以及上壁220限定了用于容纳热交换器100的一部分的壁架部250。另外，侧壁114、116分别具有水平凹槽247、248，分别用于容纳热交换器100的出口和入口的一部分。最后，参考图21和29，框架构件98的侧面202上包括侧面联接标识符“A”，它表明该侧面202应联接到框架构件106的具有侧面联接标识符“A”的侧面400。

参考图3、6、7、24和25，热交换器100被构造成对电池单元92、96和104进行冷却，以将这些电池单元保持在期望温度。热交换器100布置在下述部分之间：(i)矩形的环状框架构件98及电池单元96的一部分，(ii)环形固定构件102及电池单元104的一部分。热交换器100包括侧面256和相反侧面258。热交换器100还包括：壳体260、入口262、和出口264。壳体260限定了从入口262延伸到出口264的流动路径266。在运行期间，来自冷却歧管78的流体通过该入口262流入到热交换器100内。之后，该流体流过所述流动路径266而到达出口264。在流过该流动路径266的同时，该流体从电池单元92、96、104吸取热能，以冷却这些电池单元。经加热的流体从出口264流到冷却歧管80。

参考图3、27和28，环形固定构件102设置成将热交换器100和电池单元104进一步固定在矩形的环状框架构件90、106之间。环形固定构件102包括侧面280和相反侧面282。另外，环形固定构件102包括侧壁286、288，所述侧壁286、288彼此分开布置并且彼此基本平行。另外，环形固定构件102包括在侧壁286、288之间延伸的上壁290和下壁292。在侧壁286、288、上壁290和下壁292之间限定有开口区域293。侧面280上的侧壁286、288分别包括凹槽300、302，分别用于容纳热交换器100的入口262和出口264。环形固定构件102的外周尺寸小于矩形的环状框架构件98的外周尺寸，并且小于矩形的环状框架构件106的外周尺寸。参考图6和7，环形固定构件102布置在矩形的环状框架构件98与电池单元104的外围唇缘部之间。

参考图3和6，电池单元104布置在环形固定构件102及热交换器100的一部分与矩形的环状框架构件106之间。电池单元104的结构与电池单元92基本类似。

参考图3、29、30、31和32，矩形的环状框架构件106被构造成联接到矩形的环状框架构件98，以将热交换器100、环形固定构件102和电池单元104保持在它们之间。另外，矩形的环状框架构件106设置成联接到下文将更详细描述的、如图35所示的电池单元组件34。矩形的环状框架构件106包括侧面400和相反侧面402。另外，在一示例性实施例中，框架构件106包括侧壁414、416、下壁418、和上壁420。侧壁414、416彼此分开布置并且彼此基本平行。下壁418在侧壁414、416之间延伸。另外，上壁420在侧壁414、416之间延伸。在侧壁414、416、下壁418以及上壁420之间限定有开口区域422。另外，侧壁414、416、下壁418以及上壁420限定了壁架部238。

参考图3、29、30和31，现在将描述矩形的环状框架构件106的位于侧面400上的特征件。下壁418包括布置在下壁418的两个相反端的对齐联接特征件430、432。另外，上壁420包括布置在上壁420的两个相反端的对齐联接特征件434、436。这些对齐联接特征件430、432、434、436被构造成分别与图21所示的矩形的环状框架构件98的侧面202上的对齐联接特征件242、240、246、244进行联接和对齐。另外，侧壁414、416、下壁418以及上壁420限定了壁架部439。最后，参考图21和29，框架构件106的侧面400包括侧面联接标识符“A”，它表明该侧面400应联接到框架构件98的具有侧面联接标识符“A”的侧面202。

参考图3、32、33和34，现在将描述矩形的环状框架构件106的位于侧面402上的的特征。下壁418包括布置在下壁418的两个相反端的对齐联接特征件440、442。另外，上壁420包括布置在上壁420的两个相反端的对齐联接特征件444、446。这些对齐联接特征件440、442、444、446被构造成分别与图35所示的电池单元组件34上的对齐联接特征件532、530、536、534进行联接和对齐。最后，参考图32和35，框架构件106的侧面402包括侧面联接标识符“C”，它表明该侧面402应联接到框架构件450的具有侧面联接标识符“C”的侧面。

参考图3，应当注意，每个矩形的环状框架构件90、98、106上的对齐联接特征件具有彼此不同的构造，使得每个矩形的环状框架构件90、98、106仅有一个特定侧面能够与其他矩形的环状框架构件90、98、106之一的另一个特定侧面进行对齐和联接。

参考图2和35，电池单元组件34被构造成联接到电池模块20内的电池单元组件32。电池单元组件34包括矩形的环状框架构件450、452、454。另外，电池单元组件34包括两个电池单元、两个框架固定构件、和容纳在框架构件450、452、454内的热交换器。矩形的环状框架构件450包括侧壁514、516、下壁518、和上壁520。侧壁514、516彼此分开布置并且彼此基本平行。下壁518在侧壁514、516之间延伸。另外，上壁520在侧壁514、516之间延伸。在侧壁514、516、下壁518以及上壁520之间限定有开口区域。下壁518包括布置在下壁518的两个相反端的对齐联接特征件530、532。另外，上壁520包括布置在上壁520的两个相反端的对齐联接特征件534、536。这些对齐联接特征件530、532、534、536被构造成分别与图32所示的矩形的环状框架构件106的侧面402上的对齐联接特征件442、440、446、444进行联接和对齐。

参考图1和36，将更详细描述冷却歧管78。特别地，冷却歧管78被构造成将流体运送到热交换器50、52、54、56上的入口以及电池单元组件30、32、34、36、40、42、44中的热交换器。冷却歧管78包括：管状构件600；入口602；出口604、606、608、610、612、614、616、618、620、622、624、626、628、630、632。入口602设置成把来自流体蓄存器的流体接纳到管状构件600中。管状构件600将该流体通过出口604、606、608、610、612、614、616、618、620、622、624、626、628、630、632运送到电池模块20中的热交换器的相应入口。冷却歧管78可以由橡胶或橡胶化合物构成。当然，在替代实施例中，冷却歧管78可以由诸如塑料、金属或陶瓷等的其他材料而构成。冷却歧管80具有与冷却歧管78基本类似的构造。冷却歧管80被构造成从电池模块20中的热交换器的出口接收经加热的流体，并将该加热流体运送到流体蓄存器。

电池模块20具有电池单元组件，这相对于其他电池模块提供了实质性优点。特别地，该电池单元组件具有对齐联接特征件，其提供如下技术效果：在防止框架构件相对于彼此错误对齐和放置的同时，允许将电池单元组件的这些框架构件容易地联接在一起。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但本领域的技术人员将会理解，在不偏离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变，并且可以用等同物来替代其元件。另外，在不偏离本发明的实质范围的情况下，可以进行许多修改，以使特定情况或材料适合于本发明的教导。因此，本发明旨在不限于所公开的、用于实现本发明的特定实施例，而是，本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。此外，所使用的“第一”、“第二”等的表述用于将一个元件与另一个区分开。另外，所使用的“一”、“一个”等的表述并不表示数量的限制，而是表示存在至少一个所提及的项目。

Claims

1.一种电池模块，包括：

第一电池单元组件，所述第一电池单元组件上至少具有第一、第二、第三和第四对齐联接特征件；以及

第二电池单元组件，所述第二电池单元组件上至少具有第五、第六、第七和第八对齐联接特征件，所述第二电池单元组件的第五、第六、第七和第八对齐联接特征件被构造成分别与所述第一电池单元组件的第一、第二、第三和第四对齐联接特征件接合，以将所述第二电池单元组件联接到所述第一电池单元组件并使所述第二电池单元组件相对于所述第一电池单元组件对齐。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述第一电池单元组件的第一、第二、第三和第四对齐联接特征件具有彼此不同的形状。

3.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述第一电池单元组件包括：

第一矩形的环状框架构件，所述第一矩形的环状框架构件具有第一侧面和第二侧面，所述第一矩形的环状框架构件的第二侧面上至少具有第九、第十、第十一和第十二对齐联接特征件；

第一电池单元，所述第一电池单元具有第一侧面和第二侧面，所述第一电池单元的第二侧面与所述第一矩形的环状框架构件的第二侧面的至少一部分接触；

第二电池单元，所述第二电池单元具有第一侧面和第二侧面，所述第二电池单元的第一侧面与所述第一电池单元的第二侧面接触；以及

第二矩形的环状框架构件，所述第二矩形的环状框架构件具有第一侧面和第二侧面，所述第二矩形的环状框架构件的第一侧面上至少具有第十三、第十四、第十五和第十六对齐联接特征件，所述第二矩形的环状框架构件的第十三、第十四、第十五和第十六对齐联接特征件被构造成分别与所述第一矩形的环状框架构件的第九、第十、第十一和第十二对齐联接特征件接合，以将所述第二矩形的环状框架构件联接到所述第一矩形的环状框架构件并使所述第二矩形的环状框架构件相对于所述第一矩形的环状框架构件对齐。

4.根据权利要求3所述的电池模块，其中，所述第一矩形的环状框架构件的第二侧面上的所述第九、第十、第十一和第十二对齐联接特征件具有彼此不同的形状。

5.根据权利要求3所述的电池模块，其中，所述第一矩形的环状框架构件的第一侧面上具有所述第一、第二、第三和第四对齐联接特征件，所述第一、第二、第三和第四对齐联接特征件与所述第一矩形的环状框架构件的第二侧面上的第九、第十、第十一和第十二对齐联接特征件相比具有不同的形状。

6.根据权利要求3所述的电池模块，其中，所述第二矩形的环状框架构件的第二侧面上具有第十七、第十八、第十九和第二十对齐联接特征件。

7.根据权利要求6所述的电池模块，还包括：

热交换器，所述热交换器具有第一侧面和第二侧面，所述热交换器的第一侧面接触所述第二电池单元的第二侧面以及所述第二矩形的环状框架构件的第二侧面；

第三电池单元，所述第三电池单元具有第一侧面和第二侧面，所述第三电池单元的第一侧面与所述热交换器的第二侧面接触，所述热交换器被构造成从所述第一、第二和第三电池单元排出热能，以将所述第一、第二和第三电池单元大致保持在期望温度；以及

第三矩形的环状框架构件，所述第三矩形的环状框架构件具有第一侧面和第二侧面，所述第三矩形的环状框架构件的第一侧面上至少具有第二十一、第二十二、第二十三和第二十四对齐联接特征件，所述第三矩形的环状框架构件的第二十一、第二十二、第二十三和第二十四对齐联接特征件被构造成分别与所述第二矩形的环状框架构件的第十七、第十八、第十九和第二十对齐联接特征件接合，以将所述第三矩形的环状框架构件联接到所述第二矩形的环状框架构件并使所述第三矩形的环状框架构件相对于所述第二矩形的环状框架构件对齐。