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【专利摘要】本发明提供了具有最小化尺寸的电池模块。电池模块包括：二次电池单元，包括在水平方向和竖直方向上以预定间隔布置的多个二次电池；加压板，围绕二次电池单元的外部部分并以预定压力对二次电池单元加压；和容纳与加压板结合的二次电池单元的外壳，该外壳包括一个或多个螺钉紧固单元以及一个或多个螺钉，螺钉紧固单元对应于布置在水平方向上的多个二次电池之间的部分并从外壳的底表面突出，螺钉在穿过加压板的同时经由布置在水平方向上的多个二次电池之间的部分与一个或多个螺钉紧固单元紧固。
【专利说明】
电池模块
技术领域
[0001]本发明涉及电池模块。
【背景技术】
[0002]二次电池十分便于被产品组应用，具有有利的电特性诸如高能量密度，并被广泛地应用到便携式装置和由电能驱动的电动车辆(EV)或者混合电动车辆(HEV)。具体地，因为被应用到电动车辆EV的二次电池是安装在相对窄的空间如驾驶座位下方的空间或者为备用轮胎提供的汽车后行李箱的空间的模块的形式，所以它们需要被制造为减小的尺寸乃至最小化的尺寸。
【发明内容】
[0003]本发明提供具有最小化尺寸的电池模块。
[0004]本发明的以上及其他目的将在优选实施方式的以下说明中被说明或者从优选实施方式的以下说明而变得明显。
[0005]根据本发明的一方面，提供一种电池模块，包括:二次电池单元，包括在水平方向和竖直方向上以预定间隔布置的多个二次电池;加压板(compress1n plate)，围绕二次电池单元的外部部分并以预定压力对二次电池单元加压;和容纳与加压板结合的二次电池单元的外壳，该外壳包括一个或多个螺钉紧固单元以及一个或多个螺钉，该一个或多个螺钉紧固单元对应于布置在水平方向上的多个二次电池之间的部分并从外壳的底表面突出，该一个或多个螺钉在穿过加压板的同时经由布置在水平方向上的多个二次电池之间的部分与一个或多个螺钉紧固单元紧固。
[0006]电池模块可以还包括固定盖单元，该固定盖单元位于二次电池单元与加压板之间并覆盖二次电池单元以固定多个二次电池的位置。
[0007]固定盖单元可以包括:顶盖，该顶盖覆盖二次电池单元的顶部分并包括第一挡板，该第一挡板用于将布置在水平方向上的多个二次电池彼此分离预定距离;底盖，覆盖二次电池单元的底部分并包括用于将布置在水平方向上的多个二次电池彼此分离的第二挡板；和第三挡板，联接在顶盖和底盖之间并将布置在竖直方向上的多个二次电池彼此分离预定距离。
[0008]螺钉通孔可以分别形成在加压板的顶部分、第一挡板、第二挡板和第三挡板上，该螺钉穿过该螺钉通孔，紧固单元通孔可以形成在加压板的底部分上，该螺钉紧固单元穿过该紧固单元通孔，紧固单元插入孔可以形成在第二挡板上，该螺钉紧固单元插入该紧固单元插入孔中。
[0009]加压板可以包括上加压板和下加压板，上加压板在覆盖二次电池单元的顶部分的同时对二次电池单元加压，下加压板与上加压板结合并在覆盖二次电池单元的底部分的同时对二次电池单元加压。
[0010]上加压板和下加压板可以在二次电池单元的相反末端被焊接然后彼此结合。
[0011]上加压板的相反末端可以被阶梯式地弯曲，和在下加压板的相反末端位于上加压板的相反末端的内侧的状态下，下加压板的相反末端可以焊接到上加压板的相反末端。
[0012]用于将与加压板结合的二次电池单元粘附到外壳的粘合层可以形成在外壳的底表面上。
[0013]粘合层可以成形为弯曲至少一次的线以最大化加压板与外壳的底表面之间的接触面积。
[0014]电池模块可以还包括电连接到二次电池单元的保护电路单元，其中外壳容纳保护电路单元并包括招。
[0015]如上所述，根据本发明的实施方式的电池模块可以具有最小化的尺寸。
【附图说明】
[0016]通过参考附图对本发明的优选实施方式的详细描述，本发明的以上及其他特征和优点将变得更加明显，附图中:
[0017]图1是根据本发明的实施方式的电池模块的透视图；
[0018]图2是示出根据本发明的实施方式的二次电池单元、盖单元和加压单元的分解透视图；
[0019]图3是示出装配有图2所示的二次电池单元的汇流条座、汇流条和气体释放组件的透视图；
[0020]图4是示出装配有图3所示的二次电池单元的外壳、绝缘盖排气孔和孔构件的透视图；以及
[0021]图5是沿图1的线Ι-Γ截取的截面图。
【具体实施方式】
[0022]在下文，将参照图1至5说明根据本发明的实施方式的电池模块。
[0023]图1是根据本发明实施方式的电池模块的透视图，图2是示出根据本发明的实施方式的二次电池单元、盖单元和加压单元的分解透视图，图3是示出装配有图2所示的二次电池单元的汇流条座、汇流条和气体释放组件的透视图，图4是示出装配有图3所示的二次电池单元的外壳、绝缘盖排气孔和孔构件的透视图，图5是沿图1的线Ι-Γ截取的截面图。
[0024]参照图1至5，根据本发明的实施方式的电池模块100可以包括二次电池单元110、固定盖单元120、加压板130、外壳140、汇流条座150、绝缘盖160和保护电路单元170。
[0025]如图2和5所示出的，二次电池单元110可以包括以在水平(X轴)方向的预定距离dl和竖直(Z轴)方向的预定距离d2布置的多个二次电池111、112、113和114。在下面的说明中，为了更好地理解二次电池单元110的电池布置结构，将利用矩阵说明电池布置结构。
[0026]二次电池单元110可以包括第一至第四二次电池111、112、113和114。在二次电池单元110中，第一二次电池111可以布置在第一行和第一列中。第二二次电池112可以布置在第二行和第一列中。第三二次电池113可以布置在第一行和第二列中。第四二次电池114可以布置在第二行和第二列中。
[0027]第一二次电池111和第三二次电池113布置在水平方向上并且彼此间隔开预定距离dl，以及第二二次电池112和第四二次电池114布置在水平方向上并且彼此间隔开预定距离dl。此外，第一二次电池111和第二二次电池112布置在竖直方向上并且彼此间隔开预定距离d2，以及第三二次电池113和第四二次电池114布置在竖直方向上并且彼此间隔开预定距离d2。
[0028]第一至第四二次电池111、112、113和114的每个可以为包括第一电极端子11和第二电极端子12以及安全排气孔13的基本上长方体的形状并且可以布置为躺卧状态。然而，本发明的实施方式不将二次电池的布置结构具体限制为在此所公开的。因此，根据本发明的实施方式的二次电池可以具有现有技术中已知的任何类型的棱柱形二次电池。
[0029]固定盖单元120可以包括顶盖121、下盖122和第三挡板123。
[0030]顶盖121可以覆盖二次电池单元110的顶部分。第一挡板121a可以形成在顶盖121中。第一挡板121a可以将布置在水平方向上的第二二次电池112和第四二次电池114彼此分离预定距离dl。例如，第一挡板121a可以从顶盖121突出然后设置在第二二次电池112和第四二次电池114之间。因此，第一挡板121a可以牢固地固定第二二次电池112和第四二次电池114的位置以保持预定距离dl而不在它们彼此面对的方向(S卩，在X轴方向)上彼此分离。穿过第一挡板121a的第一螺钉通孔121b可以形成在顶盖121中。
[0031]底盖122可以覆盖二次电池单元110的底部分。第二挡板122a可以形成在底盖122中。第二挡板122a可以将布置在水平方向的第一二次电池111和第三二次电池113彼此分离预定距离dl。例如，第二挡板122a可以从底盖122突出然后设置在第一二次电池111和第三二次电池113之间。因此，第一挡板122a可以牢固地固定第一二次电池112和第三二次电池113的位置以保持预定距离dl而不在它们彼此面对的方向(S卩，在X轴方向)上彼此分离。穿过第二挡板122a的第二螺钉通孔122b可以形成在底盖122中。此外，连接到第二螺钉通孔122b的螺钉插入凹槽122c可以形成在底盖122中。从外壳140的底表面141突出的螺钉紧固单元143可以插入到螺钉插入凹槽122c中。
[0032]第三挡板123可以联接在顶盖121和底盖122之间。因此，第三挡板123可以将布置在竖直方向上的第一二次电池111和第二二次电池112以及第三二次电池113和第四二次电池114分离预定距离d2。第三螺钉通孔123a可以形成在第三挡板123中。第三螺钉通孔123a可以对应于第一通孔121b和第二通孔122b的每个并可以将第一通孔121b和第二通孔122b彼此连接。
[0033]如上所述，固定盖单元120可以覆盖第一至第四二次电池111、112、113和114以固定第一至第四二次电池111、112、113和114的布置位置。此外，固定盖单元120可以防止第一至第四二次电池111、112、113和114的每个之间的不必要的电接触并可以由具有预定弹力的绝缘材料制成以保证在第一至第四二次电池111、112、113和114的体积膨胀期间的膨胀空间。例如，固定盖单元120的用于至少将第一至第四二次电池111、112、113和114彼此分离的部分可以提供第一至第四二次电池111、112、113和114的体积膨胀期间的膨胀空间。
[0034]此外，固定盖单元120可以配置为将第一至第四二次电池111、112、113和114电连接至保护电路单元170并具有前侧(Y轴方向)的敞开部分以释放气体。
[0035]加压板130可以包括上加压板131和下加压板132。加压板130可以沿着容纳在固定盖单元120中的二次电池单元110的外表面形成为带形状并可以以预定压力对二次电池单元110加压。
[0036]上加压板131可以在覆盖二次电池单元110的顶部分的同时对二次电池单元110加压。例如，上加压板131可以被弯曲以覆盖第二二次电池112和第四二次电池114的第一侧部分、顶表面和第二侧部分。相应于第一螺钉通孔121b定位的第四螺钉通孔131b可以形成在上加压板131中。
[0037]下加压板132可以在覆盖二次电池单元110的底部分的同时对二次电池单元110加压。例如，下加压板132可以被弯曲以覆盖第一二次电池111和第三二次电池113的第一侧部分、顶表面和第二侧部分。相应于紧固单元插入孔122c定位的紧固单元通孔132b可以形成在下加压板132中。螺钉紧固单元143可以穿过紧固单元通孔132b。
[0038]加压板130可以以预定压力对二次电池单元110加压，由此增加第一至第四二次电池111、112、113和114的每个之间的联接力。此外，加压板130可以在水平方向和竖直方向上对二次电池单元110加压，由此最小化二次电池单元110的整体厚度和宽度。
[0039]上加压板131的相反末端131a可以被阶梯式地弯曲。因此，下加压板132的相反末端132a可以焊接到上加压板131的相反末端131a，其状态为下加压板132的相反末端设置在上加压板131的相反末端的内侧。
[0040]上加压板131的相反末端131a被阶梯式地弯曲以增加上加压板131的相反末端131a与下加压板132的相反末端132a之间的接触面积，这可以增加焊接面积，由此更稳固地将上加压板131与下加压板132联接。
[0041]上加压板131和下加压板132可以由具有高热导率的金属制成以利于二次电池单元110的焊接和散热。
[0042]外壳140可以容纳固定盖单元120和二次电池单元110并可以配置为更牢固地与二次电池单元110紧固。为此，外壳140可以包括底表面141、连接到底表面141的边缘的多个侧壁142、螺钉紧固单元143、螺钉144和粘合层145。
[0043]螺钉紧固单元143可以形成在外壳140的底表面141上并可以配置为向上突出。螺纹可以形成在每个螺钉紧固单元143的内表面上。
[0044]每个螺钉144可以按所述次序顺序地穿过第四螺钉通孔131b、第一螺钉通孔121b、第三螺钉通孔123a和第二螺钉通孔122b然后与螺钉紧固单元143紧固。螺纹形成在每个螺钉144的末端然后与每个螺钉紧固单元143的螺纹啮合。
[0045]如上所述，螺钉紧固单元143和螺钉144可以将由固定盖单元120和加压板130装配的二次电池单元110更牢固地与外壳140紧固。此外，螺钉紧固单元143和螺钉144形成为横穿二次电池单元110的中心，由此与螺钉紧固单元143和螺钉144形成在二次电池单元110的外部相反侧的情况相比最小化部件的数目，并以更平衡的方式将二次电池单元110固定到外壳140。此外，由于用于螺钉紧固单元143和螺钉144的部件的数目被最小化，模块的空间应用效率可以被改善。
[0046]粘合层145形成在外壳140的底表面141上以利于加压板130和外壳140之间的粘附。因此，可以阻止或者防止二次电池单元110的变形。此外，粘合层145被成形为弯曲至少一次的线以增加加压板130和外壳140的底表面141之间的接触面积，由此允许从二次电池单元110产生的热被更有效地通过外壳140传送。因此，外壳140可以由具有高热导率的金属制成用于从二次电池单元110散热。例如，外壳140可以由铝制成。
[0047]此外，外壳140还可以包括用于保护二次电池单元110的顶部分的顶盖146。顶盖146可以被固定到二次电池单元110的顶部分使得形成在顶盖121的顶表面的四个拐角处的盖紧固单元121C与螺钉146a啮合。
[0048]此外，外壳140可以包括形成在它的四个拐角处的联接孔147a以将电池模块100固定在车辆的特定位置。因此，电池模块100可以安装在车辆上使得穿通固定螺钉147b通过联接孔147a被联接到车辆的特定位置。
[0049]汇流条座150设置在二次电池单元110和绝缘盖160之间并可以通过紧固螺钉单元163与固定盖单元120结合。
[0050]汇流条151和多垫片(mult1-gaskets) 152可以与汇流条座150组合。汇流条151可以通过将汇流条座150联接到固定盖单元120而与第一电极端子11和第二电极端子12形成电接触。多垫片152的每个可以在穿过汇流条座150的同时联接到相应于安全排气孔13的位置。多垫片152可以包括对应于在竖直方向上布置的二次电池的安全排气孔13的多个排气孔。例如，第一排气孔152a和第二排气孔152b可以形成在单个多垫片152中。这里，第一排气孔152a和第二排气孔152b可以对应于在竖直方向上布置的第一二次电池111和第二二次电池112的安全排气孔13。在示出的实施方式中，例示了提供在单个多垫片152中的两个排气孔，但是本发明的方面不限于此。在5个二次电池布置在竖直方向上的情况中，单个多垫片152可以包括5个排气孔以便对应于5个二次电池的安全排气孔。多垫片152可以由现有技术中已知的任何类型的垫片材料制成。此外，顶部钩部分151a和底部钩部分(未示出)可以形成在汇流条座150中。顶部钩部分151a可以形成在汇流条座150的顶端，底部钩部分可以形成在汇流条座150的底端。顶部钩部分151a和底部钩部分相对于汇流条座150垂直地弯曲并可以朝向固定盖单元120延伸。此外，顶部钩部分151a和底部钩部分可以成形为环。
[0051]顶部突起121d可以形成在顶盖121的顶表面上，底部突起(未示出)可以形成在底盖122的底表面上。这里，顶部突起121d可以被用力地装配到顶部钩部分151a中，底部突起可以被用力地装配到底部钩部分中。因此，汇流条座150的顶端和底端可以分别被牢固地联接到固定盖单元120的顶端和底端。
[0052]绝缘盖160可以联接到固定盖单元120以覆盖汇流条座150。例如，第二顶部联接孔160a可以形成在绝缘盖160的顶部相反末端处，第二底部联接孔160b可以形成在绝缘盖160的底部相反末端处。第二顶部联接孔160a可以相应于第一顶部联接孔150a，第二底部联接孔160b可以相应于第一底部联接孔150b。因此，绝缘盖160和汇流条座150可以通过紧固螺钉单元163与固定盖单元120牢固地紧固。
[0053]绝缘盖160可以与管道(未示出)一体地形成并可以包括排气孔构件162。管道(未示出)可以允许在二次电池单元110的气体释放期间通过安全排气孔13和多垫片152被释放的气体被引导到排气孔构件162。
[0054]排气孔构件162连接到管道(未示出)以释放通过管道(未示出)引导的气体。
[0055]保护电路单元170可以容纳在外壳140中并可以通过汇流条151电连接到二次电池单元110。保护电路单元170可以控制二次电池单元170的充电和放电操作并可以防止过充电和过放电。因为保护电路单元170具有现有技术中公知的构造，将不会给出其详细说明。
[0056]根据本发明的实施方式，因为固定盖单元120由具有恢复力的绝缘材料制成，所以可以避免在二次电池单元110中发生不必要的电接触，并可以在二次电池单元110的体积膨胀期间保证膨胀空间。
[0057]此外，根据本发明的实施方式，可以利用加压板130增加二次电池单元110的联接力。此外，二次电池单元110在水平方向和竖直方向上被加压，由此最小化二次电池单元110的总尺寸。
[0058]此外，根据本发明的实施方式，二次电池单元110可以利用外壳140被更稳定地固定到车辆的特定位置，从二次电池单元110产生的热可以被更有效地发出。
[0059]此外，根据本发明的实施方式，二次电池单元110可以利用螺钉紧固单元143和螺钉144被更稳固地与外壳140紧固。此外，螺钉紧固单元143和螺钉144形成在二次电池单元110的中心，由此最小化用于将二次电池单元110联接到外壳140的部件的数目。由于部件的数目被减少或者最小化，模块的空间利用效率可以被改善。此外，二次电池单元110可以以更平衡的方式被固定到外壳140。
[0060]此外，根据本发明的实施方式，二次电池单元110可以利用粘合层145被更稳固地与外壳140结合，由此防止二次电池单元110的变形。
[0061]虽然已经参考其示范实施方式具体示出和描述了根据本发明的电池模块，但将理解，本领域普通技术人员可以在其中进行形式和细节方面的各种改变而不背离由权利要求所定义的本发明的精神和范围。
[0062]本申请要求于2015年I月23日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请N0.10-2015-0011386的优先权以及由其产生的所有权益，其整体内容通过引用被结合在此。
【主权项】
1.一种电池模块，包括: 二次电池单元，包括在水平方向和竖直方向上以预定间隔布置的多个二次电池； 加压板，围绕所述二次电池单元的外部部分并以预定压力对所述二次电池单元加压；和 外壳，容纳与所述加压板结合的所述二次电池单元，所述外壳包括一个或多个螺钉紧固单元以及一个或多个螺钉，所述一个或多个螺钉紧固单元对应于布置在水平方向上的所述多个二次电池之间的部分并从所述外壳的底表面突出，所述一个或多个螺钉在穿过所述加压板的同时经由布置在水平方向上的所述多个二次电池之间的部分与所述一个或多个螺钉紧固单元紧固。2.如权利要求1所述的电池模块，还包括固定盖单元，所述固定盖单元位于所述二次电池单元与所述加压板之间并覆盖所述二次电池单元以固定所述多个二次电池的位置。3.如权利要求2所述的电池模块，其中所述固定盖单元包括: 顶盖，覆盖所述二次电池单元的顶部分并包括用于将布置在水平方向上的所述多个二次电池彼此分离预定距离的第一挡板； 底盖，覆盖所述二次电池单元的底部分并包括用于将布置在水平方向上的所述多个二次电池彼此分离的第二挡板;和 第三挡板，联接在所述顶盖和所述底盖之间并将布置在竖直方向上的所述多个二次电池彼此分离预定距离。4.如权利要求3所述的电池模块，其中螺钉通孔分别形成在所述加压板的顶部分、所述第一挡板、所述第二挡板和所述第三挡板上，所述螺钉穿过所述螺钉通孔，紧固单元通孔形成在所述加压板的底部分上，所述螺钉紧固单元穿过所述紧固单元通孔，紧固单元插入孔形成在所述第二挡板上，所述螺钉紧固单元插入所述紧固单元插入孔中。5.如权利要求1所述的电池模块，其中所述加压板包括: 上加压板，在覆盖所述二次电池单元的所述顶部分的同时对所述二次电池单元加压；和 下加压板，与所述上加压板结合并在覆盖所述二次电池单元的所述底部分的同时对所述二次电池单元加压。6.如权利要求5所述的电池模块，其中所述上加压板和所述下加压板在所述二次电池单元的相反末端被焊接然后被彼此结合。7.如权利要求6所述的电池模块，其中所述上加压板的相反末端被阶梯式地弯曲，和在所述下加压板的相反末端位于所述上加压板的相反末端的内侧的状态下，所述下加压板的相反末端被焊接到所述上加压板的相反末端。8.如权利要求1所述的电池模块，其中用于将与所述加压板结合的所述二次电池单元粘合到所述外壳的粘合层形成在所述外壳的底表面上。9.如权利要求8所述的电池模块，其中所述粘合层被成形为弯曲至少一次的线以最大化所述加压板与所述外壳的所述底表面之间的接触面积。10.如权利要求1所述的电池模块，还包括电连接到所述二次电池单元的保护电路单元，其中所述外壳容纳所述保护电路单元并包括招。11.一种电池模块，包括: 二次电池单元，包括在彼此正交的第一方向和第二方向上以预定间隔布置的多个二次电池； 加压板，邻近所述二次电池单元的外部部分设置并以预定压力对所述二次电池单元加压;和 容纳所述二次电池单元和所述加压板的外壳，所述外壳包括一个或多个紧固单元以及一个或多个紧固件，所述一个或多个紧固单元对应于布置在所述第一方向上的所述多个二次电池之间的部分并从所述外壳的第一表面突出，所述一个或多个紧固件在穿过所述加压板的同时经由布置在所述第一方向上的所述多个二次电池之间的部分与所述一个或多个紧固单元紧固。12.如权利要求11所述的电池模块，还包括固定盖单元，所述固定盖单元位于所述二次电池单元与所述加压板之间并覆盖所述二次电池单元以固定所述多个二次电池的位置。13.如权利要求12所述的电池模块，其中所述固定盖单元包括: 顶盖，覆盖所述二次电池单元的顶部分并包括用于将布置在所述第一方向上的所述多个二次电池彼此分离预定距离的第一挡板； 底盖，覆盖所述二次电池单元的底部分并包括用于将布置在所述第一方向上的所述多个二次电池彼此分离的第二挡板;和 第三挡板，联接在所述顶盖和所述底盖之间并将布置在所述第二方向上的所述多个二次电池彼此分离预定距离。14.如权利要求13所述的电池模块，其中所述紧固件包括螺钉，其中螺钉通孔分别形成在所述加压板的顶部分、所述第一挡板、所述第二挡板和所述第三挡板上，所述螺钉穿过所述螺钉通孔，紧固单元通孔形成在所述加压板的底部分上，所述紧固单元穿过所述紧固单元通孔，紧固单元插入孔形成在所述第二挡板上，所述紧固单元插入所述紧固单元插入孔中。15.如权利要求11所述的电池模块，其中所述加压板包括: 上加压板，在覆盖所述二次电池单元的顶部分的同时对所述二次电池单元加压;和 下加压板，与所述上加压板结合并在覆盖所述二次电池单元的底部分的同时对所述二次电池单元加压。16.如权利要求15所述的电池模块，其中所述上加压板和所述下加压板在所述二次电池单元的相反末端处被焊接然后被彼此结合。17.如权利要求16所述的电池模块，其中所述上加压板的相反末端被阶梯式地弯曲，和在所述下加压板的相反末端位于所述上加压板的相反末端的内侧的状态下，所述下加压板的相反末端被焊接到所述上加压板的相反末端。18.如权利要求11所述的电池模块，其中用于将与所述加压板结合的所述二次电池单元粘合到所述外壳的粘合层形成在所述外壳的底表面上。19.如权利要求18所述的电池模块，其中所述粘合层被成形为弯曲至少一次的线以最大化所述加压板和所述外壳的所述底表面之间的接触面积。20.如权利要求11所述的电池模块，还包括电连接到所述二次电池单元的保护电路单元，其中所述外壳容纳所述保护电路单元并包括招。
【文档编号】H01M10/04GK105826492SQ201610030625
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年1月18日
【发明人】金锡谦, 朴东镇
【申请人】三星Sdi株式会社