專利名稱：電池模組的電池匣連接系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于用于電池模組的電池匣連接系統(tǒng)，且，更特別的是， 用于電池模組上的電池匣連接系統(tǒng)，包含多個匯流條，各匯流條包 含板狀條主體，多個耦合部，與多個電連接部；基板，匯流條可易于 裝置其上；與印刷電路板(PCB)，可易于耦合至匯流條并以種緊密結(jié) 構(gòu)安裝到該基板，以及包含相同情形之電池模組與中或大型電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
最近，種可充放電的二次電池被廣泛的使用在無線行動裝置上作 為功率源。同時，二次電池作為電動車與混合動力電動車的動力來源 的情況已引起相當(dāng)大的注意，其可用來解決使用石油的汽柴油引擎所 造成的空氣污染問題。
小型行動裝置在每個裝置上使用或多個小型電池。另一方面，中 或大型裝置，如汽車，因?yàn)橹谢虼笮脱b置需要高輸出與大容量，所以 需使用多個電池單元彼此互相電連接的中或大型電池系統(tǒng)。
因?yàn)橛糜谥谢虼笮碗姵叵到y(tǒng)廣泛的利用袋形二次電池作為電池單 元，且一般封裝于包含鋁或聚合樹脂的疊層板制成的電池殼體中，且 因此，該袋形二次電池的機(jī)械強(qiáng)度并不高。由此，電池單元被安裝在 電池模組中，其中該電池單元串聯(lián)或并聯(lián)，且多個電池匣彼此互相電 連接以組成電池模組。
廣泛用于混合動力電動車的電池模組具有封閉結(jié)構(gòu)使得電解液無 法從各電池單元(二次電池)泄漏。也就是說，該封閉形式電池模組 具有防止電解液泄漏的優(yōu)點(diǎn)。然而，該封閉電池模組具有電池單元產(chǎn)
生的熱積聚問題，且積聚的熱加速了電池的退化以及當(dāng)運(yùn)作異常時有 小量或大量的電池單元過熱，且因此，電池單元可能著火或爆炸。鋰 離子二次電池或鋰離子聚合二次電池，當(dāng)二次電池充放電時產(chǎn)生熱時， 對于電池單元的可能利用令人高度關(guān)心。當(dāng)熱繼續(xù)在該電池單元中積 聚時，會加速該電池單元的惡化，且更進(jìn)步，該電池單元可能著火或 爆炸。
本發(fā)明研發(fā)的電池匣與具有典型結(jié)構(gòu)的電池模組以解決上述問題
的應(yīng)用，已被韓國知識產(chǎn)權(quán)局給與韓國專利申請?zhí)?004-111699。
描述于上述的專利申請?zhí)栔械碾姵叵慌c電池模組，具有數(shù)項(xiàng)穩(wěn)固 裝置電池單元的特性，如低機(jī)械強(qiáng)度，從電池單元有效地散熱，且當(dāng) 電池單元運(yùn)作異常時預(yù)防電池單元過熱，因而增加了電池單元的使用 年限與安全。同樣地，該電池模組一般可制造為緊密結(jié)構(gòu)，且因此， 該電池模組較佳的情形是提供小型高輸出，大容量電池模組或電池系 統(tǒng)。
另一方面，因電池單元間的電連接以及耦合電池單元與其他組件 需要在小空間的情形下完成，以便制造該緊密組件或電池系統(tǒng)。結(jié)果， 可能發(fā)生短路，且不易于藉由悍接或使用螺釘及螺帽完成機(jī)械耦合。 基于此原因，之前已提出接觸方式利用彈性組件如彈簧完成電池單元 間的電連接。在現(xiàn)有方法中，然而，對于震動的物理強(qiáng)度與抵抗力均 低下，且該彈性組件容易被侵蝕使得該接觸阻抗增加。更進(jìn)步，連接 部容易彼此互相分離。問題同樣發(fā)生在印刷電路板(PCB)上，其被安 裝作為測量電池單元的電壓及溫度。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的為解決前述現(xiàn)有技術(shù)所遇到的問題。 特別的是，本發(fā)明的第一目的為提出電池匣連接系統(tǒng)，其可易于
完成緊密結(jié)構(gòu)的電池模組或電池系統(tǒng)的電連接與機(jī)械耦合，該電池匣 連接系統(tǒng)具有極佳電路特性，如在電連接完成后，連接部的電路阻抗， 以及在機(jī)械耦合完成后對于外部影響或震動的極佳機(jī)械強(qiáng)度。此極佳 的電路特性與機(jī)械強(qiáng)度也同樣適于裝置及電連接印刷電路板(PCB)， 該印刷電路板(PCB)可電連接具有多個安裝在其中的電池單元的電池 匣并測量電池單元的電壓及溫度。
本發(fā)明第二個目的為提出電池匣連接系統(tǒng)，在當(dāng)該電池模組或該 電池系統(tǒng)制造時或當(dāng)修理該電池模組或該電池系統(tǒng)時，能夠防止工程 師或使用者暴露于電子短路的危險。根據(jù)本發(fā)明，防止了短路的發(fā)生。 因此，減低缺陷產(chǎn)品率，且因此，生產(chǎn)效率大幅提升。
本發(fā)明第三個目的為提出電池模組，其包含上述電池匣連接系統(tǒng)， 藉此該電池模組以緊密結(jié)構(gòu)組成，同時電連接穩(wěn)固以及機(jī)械特性包含 耐久性均極佳，且電池系統(tǒng)包含這樣的電池模組。
根據(jù)本發(fā)明的觀點(diǎn)，上述及其他目的可藉由提出用于電池模組的 電池匣連接系統(tǒng)而達(dá)成，包含用于電連接多個電池匣的多個匯流條， 各該匯流條包含板狀條主體，該板狀條主體被構(gòu)建為與電池的多個電 極端表面接觸，藉由彎曲該板狀條主體的每個至少部分末端而形成耦 合部，且藉由彎曲該板狀條主體的每個至少部分末端而形成電連接部， 其中各該耦合部具有耦合槽，在其中接合于在基版上形成的對應(yīng)耦合 組件，且電連接部形成為突出部的形狀，其可安全地插入印刷電路板 (PCB)的對應(yīng)部；基板，為可使多個匯流條附接的組件，該基板包含 多個開口，其中匯流條安全地插入到開口，耦合組件于開口上形成，
使得耦合組件接合于匯流條的耦合槽；且該印刷電路板(PCB)為電連 接至匯流條的組件，該印刷電路板(PCB)具有多個連接孔，其中匯流 條的突出電連接部安全地插入。
根據(jù)本發(fā)明的電池匣連接系統(tǒng)，多個匯流條以種機(jī)械耦合方式可
易于安裝到該基板，且該印刷電路板(PCB)可輕松的電連接至匯流條。 因此，盡管該電池模組或該電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊密，該寫耦合部的機(jī)械 穩(wěn)定性仍極佳。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，各該電池匣包含一對外框組件(a，b) 與內(nèi)框組件(c)安裝到外框組件(a，b)間，使得電池單元安裝到該第 一外框組件(a)與該內(nèi)框組件(c)間且另一電池單元安裝到該第二外 框組件(b)與該內(nèi)框組件(c)間。根據(jù)情況，兩個或更多電池單元 安裝到外框組件(a或b)的與該內(nèi)框組件(c)間。
當(dāng)該兩個電池單元安裝到各該電池匣時，各電池單元的該電極端 朝向框組件(a,b，c)的上末端突出。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該內(nèi) 框組件(c)具有對應(yīng)于含有沿該對應(yīng)電極端護(hù)板上末端延伸的電極端
(該陰極端或該陽極端)之一的預(yù)設(shè)位置，且該基板具有預(yù)設(shè)位置， 該預(yù)設(shè)位置對應(yīng)于含有槽體的該護(hù)板，且該護(hù)板接合于其上。該護(hù)板 與該槽體的結(jié)構(gòu)預(yù)防電子短路的發(fā)生，其可能因?yàn)楫?dāng)基板裝置匯流條， 與電池模組裝配與以及精確設(shè)定該基板與電池匣的耦合位置時，因?yàn)?該陰極與該陽極的錯誤連接而造成。
較佳的是，安裝到電池匣中的電池單元的電極端及安裝到該基板 的匯流條在電池匣與該基板的組裝完成后，藉由焊接彼此互相安全的 附接，藉此安全地達(dá)成電極端與匯流條間的電連接。更較佳的是，電 池單元的電極端與匯流條藉由焊接如激光焊接或電阻焊接彼此互相安 全地附接。
較佳的是，外框組件(a,b)在上末端具有多個定位部，當(dāng)彎曲時 電池單元的電極端可以固定，及外框組件在定位部具有多個凹部，沿 外框組件橫向沿伸，且定位部具有多個焊接槽與凹部連通，藉此易于 完成焊接操作。因此，當(dāng)焊接操作時，舉例來說，完成電阻焊接操作 (或點(diǎn)焊操作)同時多個電池單元堆疊，焊接尖端連接至位于穿越凹
部與焊接槽的定位部上電極端的下末端。盡管當(dāng)匯流條的上末端的激 光焊接操作已完成時，還是已經(jīng)證實(shí)焊接槽是有幫助的。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，各該電池匣還包含測量電池單元溫度 的電熱調(diào)節(jié)器。經(jīng)由形成在該內(nèi)框組件(C)的陽極端的定位部與陰極 端的定位部間的耦合槽，該電熱調(diào)節(jié)器安裝到電池單元之間。
內(nèi)框組件間的耦合并無特別限制。舉例來說，框組件間的耦合可 藉由各種耦合方式完成，如螺釘/螺帽、鉚釘、焊接、膠粘、公與母螺 絲釘耦合組件或結(jié)構(gòu)。
同樣地，框組件的材料并無特別限制。框組件可以各種材料如塑 膠樹脂或金屬制造。在使用導(dǎo)電性材料的情況中，如金屬，然而，必 須將電極端導(dǎo)線的暴露部做電路絕緣。
安裝到電池匣的電池單元為可充放電的二次電池。較佳的是，可 高密度堆疊的矩形二次電池或袋形二次電池作為該電池單元。較佳的 是，般使用該袋形電池作為該電池單元。
各該電池單元具有陰極、陽極、隔離板與安裝到封閉電池殼體的
電解液。各該電池單元具有凝膠巻(jelly-roll)形式結(jié)構(gòu)，其中電極 組件包含介于薄膜狀陰極與陽極端的多孔隔離板，或堆疊結(jié)構(gòu)其中全 部電池或雙電池的陽極/隔離板/陰極逐個地順序堆疊。用于該陰極與該 陽極的活性材料并無特別限制。較佳的是，該陰極有源材料包含具有 高安全性的鋰錳基氧化物，且該陰極有源材料包含碳。較佳的電池單 元為鋰離子電池或鋰離子聚合電池。
如上所述，各該匯流條包含該板狀條主體，耦合部，與電連接部。 耦合部與電連接部藉由適當(dāng)?shù)叵鄬τ谠撈桨鍫钪黧w的末端彎曲而形 成。較佳的是，當(dāng)匯流條安裝到該基板的開口中時，耦合部彎曲兩次
或更多，使得耦合部彈性輕松地接合于該基板的開口中。
耦合部的彎曲方向與電連接部的方向相同，且耦合部的寬度大于 電極連接部的寬度，藉此當(dāng)匯流條安裝到該基板的開口中時，由耦合 部提供匯流條與該基板的開口間的耦合力。
該基板附接于堆疊的電池匣的上末端，如電極端，且該基板包含 開口 (上開口陣列)，互連堆疊電池匣的電極端的一側(cè)的匯流條安裝 在其中，在其中安裝了內(nèi)部連接堆疊電池匣的電極端的另一側(cè)的匯流 條，該上開口陣列的開口與該下開口陣列的開口交替擺置，此后將會 做詳細(xì)描述。如前所述，該開口陣列中的一個具有槽體，在該槽體中 接合了電池匣的護(hù)板，且其余開口陣列具有相對應(yīng)的護(hù)板。
在該印刷電路板形成電路以提供關(guān)于電池單元的電壓及溫度信息 至電池管理系統(tǒng)(BMS)，其包含電路以維持電池單元適當(dāng)?shù)碾娢徊?與防止過充、過放與過電流。該印刷電路板(PCB)的電路形成于包含 變性的環(huán)氧化樹脂復(fù)合材料組成的板狀材料上。該電路電連接至各該 匯流條。如上所述，匯流條的電連接部通過印刷電路板(PCB)的連接 孔安全地插入，且該印刷電路板(PCB)的連接孔形成在對應(yīng)于匯流條 的預(yù)設(shè)位置。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，通過印刷電路板(PCB)側(cè)邊 處形成的多個突出部而形成了該印刷電路板的連接孔。較佳的是，匯 流條的電連接部通過該印刷電路板(PCB)的連接孔插入，且然后藉由 焊接使電連接部安全地附接于該印刷電路板(PCB)。在電熱調(diào)節(jié)器安 裝到各該電池匣的情況下，在該印刷電路板(PCB)處形成了連接到電 熱調(diào)節(jié)器的連接器。不必說，用于電熱調(diào)節(jié)器的連接器和連接孔經(jīng)由 形成在該印刷電路板(PCB)上的電路而電連接至該電池管理系統(tǒng) (BMS)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提出電池模組包含上述電池匣 連接系統(tǒng)。
特別的是，根據(jù)本發(fā)明的電池模組包含電池匣組件，其包含兩 個或更多電池匣；匣形模組殼體，其具有開口前部，通過開口前部插 入該電池模組，以及內(nèi)空間，其中安裝了該電池匣組件；以及電池匣 連接系統(tǒng)，其耦合至該殼體的該開口前部。
根據(jù)本發(fā)明的電池模組一般是緊密的，且該電池模組的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 度極佳。該電池模組可以以開放式結(jié)構(gòu)制造，其中就算該電池模組具 有緊密結(jié)構(gòu)，當(dāng)電池單元放充電時，從電池產(chǎn)生的熱可有效地被移除。
該電池模組以開放形式結(jié)構(gòu)制造的細(xì)節(jié)記錄于韓國專利申請
No.2004-111699中，此處利用引用全部并入此處。
多個電池匣插入該模組外殼，該電池匣連接系統(tǒng)(該基板具有匯 流條與安裝在其上的印刷電路板(PCB)耦合至該模組殼體的開口前部， 以及電池匣的電極端與匯流條藉由焊接彼此互相安全地附接。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該電池模組還包含安全板，用于覆 蓋該基板的外側(cè)表面，該安全板具有多個插入部，插入部具有適于插 入該基板的開口的尺寸與形狀。該安全板的插入部用于增強(qiáng)匯流條與 電池匣的電極端間的緊密接觸，當(dāng)外部影響作用于該電池模組時，預(yù) 防匯流條的分離及預(yù)防短路的可能性。在該裝配流程完成后，匯流條 從該基板的外表面部份暴露。較佳的是，可更提供附加安全性組件以 包覆該基板的外表面。
根據(jù)本發(fā)明再另一個方面，提供高輸出，大容量電池模組(或電 池組)包含多個電池匣彼此互相電連接。較佳的是，可更包含耦合組 件以完成電池模組間的有效耦合。
根據(jù)本發(fā)明的電池系統(tǒng)可用于高輸出，大容量電池系統(tǒng)。較佳的 是，該電池系統(tǒng)作為電動汽車或混合動力電動車的電池系統(tǒng)。更較佳
的是，該電池系統(tǒng)作為混合動力電動車的電池系統(tǒng)。
上述及本發(fā)明的其他對象、特征與其余優(yōu)勢將會從以下結(jié)合附屬
圖式的詳細(xì)描述獲得清楚認(rèn)知，其中
圖1為根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的電池匣的立體圖，其可用于本發(fā)明中；
圖2為內(nèi)框組件的立體圖，其用于示于圖1中的電池匣；
圖3為安裝到電池匣中的兩個電池單元的立體圖4為可用于本發(fā)明的根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的匯流條的立體圖5為示于圖4中的匯流條的部分放大圖6為可用于本發(fā)明的根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的基板的立體圖7為可用于本發(fā)明的根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的印刷電路板(PCB)的
立體圖，其中多個匯流條連接至該印刷電路板(PCB);
圖8為匯流條與印刷電路板(PCB)安裝到示于圖5的基板時的
該基板前側(cè)表面的立體圖9為示于圖8中的基板后側(cè)表面的立體圖IO為匣形模組殼體的立體圖，其用于制造根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)
施例的電池模組；
圖11為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電池模組的立體圖；以及 圖12為根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的安全板的立體圖，其可安裝在根據(jù)本發(fā)
明的電池模組中。
圖中符號說明 100電池匣 200電池單元 300匯流條 400基板 500 PCB 600模組殼體
700安全板
800電池模組
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，本發(fā)明的較佳的實(shí)施方式將會參照圖示作詳細(xì)描述。這里 必須注意本發(fā)明的范圍并不僅限制于以下的實(shí)施方式。
圖1為根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的電池匣的立體圖，其可用于本發(fā)明中。
請參考圖l，電池匣100包含 一對外框組件110與120;以及內(nèi) 框組件130，其安裝到外框組件110與120間?？蚪M件110、 120與1300 的細(xì)節(jié)描述公開在韓國專利申請?zhí)?004-111699中，其申請人和本案的 申請人:相同。
兩個電池單元(未示出)分別安裝到該第一外框組件110與該內(nèi) 框組件130之間的中空部中，以及安裝在第二外框組件120與該內(nèi)框 組件130之間的另一個中空部中?？蚪M件IIO、 120與130包含多個支 撐桿140，其以框組件110、 120與130的橫向方向穿越框組件110、 120與130的中空部以更穩(wěn)定地支撐位于第一外框組件110與內(nèi)框組件 130間及位于第二外框組件120與內(nèi)框組件130間的電池單元。
在該內(nèi)框組件130裝有電熱調(diào)節(jié)器150以測量電池單元的溫度。 內(nèi)框組件130的結(jié)構(gòu)示于圖2。
回到圖1，外框組件110與120分別于其上端設(shè)有定位部112與 114，于定位部112及114作定位了電池單元的電極端且彎曲，該電池 單元位于于該第一外框組件110與內(nèi)框組件130間及位于該第二外框 組件120與該內(nèi)框組件130間。于外框組件110與120處且位于定位 部112與114下方形成多個凹部115，其于外框組件110與120作橫向
沿伸。在定位部112與114處還形成了多個焊接槽116，其可與凹部
115連通。因此，當(dāng)焊接操作時，舉例來說，當(dāng)裝配時實(shí)施匯流條(未 示出)的電阻焊接時， 一個焊接尖端160可經(jīng)由凹部115與焊接槽116 連接至電極端的下端。
護(hù)板從形成在電池匣110上端的定位部112與114的其中之一突 出，例如，該定位部112。較具體來說，如圖2所示，護(hù)板117從內(nèi)框 組件130上端處形成的定位部132的一側(cè)突出，使得該護(hù)板117沿內(nèi) 框組件130的橫向方向延伸，在此將參照圖3做細(xì)節(jié)描述。
圖3為多個電池單元安裝到圖1的電池匣的透視圖。
請參考圖3，安裝到第一外框組件110與內(nèi)框組件130間的電池 單元200的電極端210與220，以及安裝到第二外框組件120與內(nèi)框組 件130間的另一電池單元201的電極端211與221，都位于在電池匣上 端處形成的定位部112與114處，且同時彎曲。具體來說，如圖所示， 當(dāng)電極端211與221向下彎曲時，而電極端210與220則向上彎曲。
舉例來說，假定電池單元200的電極端210為陰極端，且電池單 元200的電極端220為陽極端，電池單元201的電極端211為陽極端， 且電池單元201的電極端221為陰極端。因此，當(dāng)兩電池單元200與 201彼此互相串聯(lián)時，電池單元200的陽極端220與電池單元201的陰 極端221經(jīng)由匯流條(未示出)彼此互相電連接，電池單元200的陰 極端210連接至鄰近的電池匣(未示出)的電池單元A的陰極端，且 電池單元201的陽極端211連接至鄰近電池匣(未示出)的另一電池 單元B的陰極端。
因此，位于電池匣IOO的定位部112與114的其中一個定位部(例 如，該定位部114)處的電極端220及221，當(dāng)彎曲時直接彼此互相連 接。另一方面，位于該電池匣100的另一定位部112處的電極端210
及211，當(dāng)彎曲時并不直接彼此互相連接，而是連接至鄰近的電池匣的
電極端。在此時，配置在定位部112上的護(hù)板117防止了在護(hù)板117 的相對側(cè)以相對方向彎曲的電極端210與211通過匯流條直接彼此互 相連接，由此防止了因錯誤裝配而發(fā)生短路的情況。
圖4為可用于本發(fā)明的根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的匯流條的透視圖。
請參考圖4，匯流條300包含形成于板狀條主體310每一端的耦 合部320與電連接部330。板狀條主體310的下表面連接至電極端(請 參考圖3)，該電極端配置在電池匣上端處，且，之后，電極端藉由熔 接或焊接穩(wěn)固地附接于板狀條主體310。耦合部320與電連接部330以 相對于板狀條主體310表面的方向彎曲，于此電極端穩(wěn)固地附接于板 狀條主體310。
耦合部320與電連接部330的結(jié)構(gòu)將參照圖5作更詳細(xì)的描述。 耦合部320藉由彎曲該板狀條主體310末端兩次而形成。具體來說， 板狀條主體310的末端向上彎曲90度，且然后板狀條主體310彎曲端 的一半再向下彎曲180度。因此，當(dāng)匯流條300安裝到基板時(未示 出)，藉由匯流條提供更彈性的耦合力，且匯流條300藉由匯流條300 的彎曲上端表面321更易于插入基板的開口。在各耦合部320的中心 形成耦合槽322，在該耦合槽中接合了形成于該基板開口處的耦合組件 (未示出)。
電連接部330具有小于耦合部320的長度，且部分形成于板狀條 主體310的相對端，該電連接部330向上突出同時具有較小寬度。該 突出連接部330易于插入印刷電路板(PCB)的對應(yīng)部，藉此完成電連接。
圖6為可用于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例基板的立體圖。
請參考圖6，基板400為厚板狀組件，其包含多個開口410，匯流 條(未示出)分別安裝到其內(nèi)。開口 410為具有對應(yīng)于匯流條尺寸的 矩形穿孔。在各開口 410內(nèi)表面的相對端形成耦合組件420，其接合形 成于匯流條的耦合部320處的耦合槽322 (請參考圖5)。
基板400的開口 410被分為上開口陣列401，其內(nèi)安裝有與堆 疊電池匣的一側(cè)電極端相互連接的匯流條，以及下開口陣列402，其內(nèi) 安裝有與堆疊電池匣的另一側(cè)電極端相互連接的匯流條。如前述圖3 所示，當(dāng)電極端彼此互相電連接時，由于匯流條的連接位置，因此該 上開口陣列401的開口與下開口陣列402的開口交替擺置。同樣地， 護(hù)板430形成于上開口陣列401的開口之間的隔板上，且槽體440形 成于下開口陣列402的開口之間的隔板上。護(hù)板117配置在形成于電 池匣IOO上端的定位部112 (請參考圖3)上，該護(hù)板接合在下開口陣 列402的對應(yīng)槽體440中。
在該上開口陣列401與該下開口陣列402之間配置了橋接器450， 其被壓低從而使得印刷電路板(PCB)(未示出)可定位在橋接器450 上。在部分橋接器上形成多個槽，電熱調(diào)節(jié)器(未示出)的連接器設(shè) 置于其內(nèi)。
圖7為可用于本發(fā)明的根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的印刷電路板(PCB)的 立體圖，其中多個匯流條連接至印刷電路板(PCB)。
請參考圖7，印刷電路板(PCB)500為板狀組件。印刷電路板(PCB) 500在預(yù)設(shè)位置形成突出部510，匯流條300在該突出部處連接至印刷 電路板(PCB) 500。在各突出部510中形成連接孔512，可供對應(yīng)匯 流條300的連接部330插入。因此，藉由簡單地將連接部300穿入連 接孔512，實(shí)現(xiàn)了匯流條300與印刷電路板(PCB) 500之間的連接。 就算當(dāng)外部力量，例如碰撞或震動，施于印刷電路板(PCB) 500及匯 流條300的組裝部分時，匯流條300與印刷電路板(PCB) 500間的連
接仍可穩(wěn)固維持。印刷電路板(PCB) 500與匯流條300的組裝連接部 的機(jī)械與電耦合等級可藉由焊接而增加。信息，如電池單元(未示出) 的電壓，經(jīng)由匯流條300的連接部330傳輸至該印刷電路板(PCB)500 的電路，且然后傳輸至電池管理系統(tǒng)(BMS)(未示出)，其中基于 傳輸?shù)诫姵毓芾硐到y(tǒng)(BMS)的信息控制電池單元。
印刷電路板(PCB) 500在前與后表面具有連接器530與540，用 于與電池管理系統(tǒng)(BMS)的電連接。舉例來說，連接器530可為連 接器，其可連接至從屬電池管理系統(tǒng)(BMS)與主要電池管理系統(tǒng) (BMS)之間的通訊纜線，且連接器540可為連接器，電壓與溫度信 號可透過該連接器傳輸至從屬電池管理系統(tǒng)(BMS)。連接器530與 540的位置可以相反。根據(jù)情況，連接器530與540中至少一個可以被 移除。因此，印刷電路板(PCB) 500與電池管理系統(tǒng)(BMS)之間的 電連接可以各種構(gòu)造來完成。這些構(gòu)造應(yīng)當(dāng)被理解為落入本發(fā)明的范 圍內(nèi)。
圖8與圖9分別為基板前側(cè)與后側(cè)表面的立體圖，且圖6中的匯 流條與印刷電路板(PCB)被安裝到圖5的基板。
請參考圖8與圖9，基板400的耦合組件420接合至匯流條300 的耦合槽322中，藉此匯流條300可安裝到基板400。在匯流條300安 裝到該基板400的狀態(tài)中，匯流條300的耦合部320經(jīng)由開口 410從 基板400的前表面(或外表面)露出，且匯流條300的板狀條主體310 從基板400的后表面(或內(nèi)表面)露出。電池匣100的電極端(請參 考圖3)連接至匯流條300的板狀條主體310的后表面，較佳的是電池 匣100的電極端藉由激光焊接或電阻焊接固定地附接于匯流條300的 板狀條主體310。因?yàn)榛?00的耦合組件420與匯流條300的耦合槽 322間的彈性接合，當(dāng)具有多個安裝在其中的電池匣的電池模組(未示 出)耦合至基板400時，匯流條300的板狀條主體310以稍微加壓的 狀態(tài)連接至電池匣的電極端，藉此形成較佳的執(zhí)行焊接的條件。
印刷電路板(PCB) 500附接于基板400的后側(cè)(印刷電路板500 在圖8中藉由點(diǎn)狀線指出)，使得印刷電路板(PCB ) 500位于基板400 的橋接器450上。連接至電熱調(diào)節(jié)器150 (請參考圖1)的連接器540 形成在該印刷電路板(PCB) 500處。
參照圖1至圖9的詳細(xì)描述，藉由利用根據(jù)本發(fā)明的電池匣連接 系統(tǒng)，可以以特定的結(jié)構(gòu)容易地完成裝配。更進(jìn)一步，在組裝狀態(tài)下 機(jī)械與電耦合均極佳，且因此，當(dāng)外部力量，舉例來說，碰撞或震動 作用于該組裝部分時，該耦合仍穩(wěn)定地保持。
圖IO為匣形模組殼體立體范例示意圖，其用于制造根據(jù)本發(fā)明優(yōu) 選實(shí)施例的電池模組，及圖11為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電池模組 立體范例示意圖。
請參考圖10與圖11，模組殼體600具有開放前部610與內(nèi)空間 620，多個電池匣IOO可裝設(shè)于內(nèi)空間620內(nèi)。模組殼體600形成近似 盒狀的外型。模組殼體600于其上端630處設(shè)有多個穿越通道660。同 樣地，模組殼體600于其下端640設(shè)有多個穿越通道660。在模組殼體 600的上端630與下端640形成的穿越通道660與該模組殼體600的該 內(nèi)空間620連通。根據(jù)情況，穿越通道660可進(jìn)一步形成在該模組殼 體600的后表面670上。在該模組殼體600的側(cè)表面650附接電池管 理系統(tǒng)(未示出)。
匯流條300與印刷電路板(PCB)(未示出)附接于基板400，該 基板400安裝到模組殼體600的開放前部610處，且同時多個電池匣 100安裝到模組殼體600中，且隨后基板400藉由螺釘及螺帽穩(wěn)固地組 裝到模組殼體600。
在裝配完成后，焊接尖端(未示出)經(jīng)由形成在該模組殼體600
的上端630處的多個導(dǎo)孔632導(dǎo)入，以完成匯流條300與電極端的電 阻焊接。當(dāng)電阻焊接完成時，其余焊接尖端(未示出)連接至匯流條 300的外表面，匯流條300的外表面經(jīng)由該基板400的開口 410露出。 根據(jù)情況，可直接完成經(jīng)由該基板400的開口 410露出的匯流條300 的激光焊接。因?yàn)閷?dǎo)孔632可和電池匣100的凹部115連通，其示于 圖1中，所以焊接尖端經(jīng)由凹部115與焊接槽116可容易地連接至電 極端的后表面，如參照圖1所描述，其中透過導(dǎo)孔632導(dǎo)入了焊接尖 端。
根據(jù)情況，如圖12所示，安全板可附接于該基板400的外表面。
請參考圖12，安全板700被形成為與該基板400類似的外型，且 該安全板700包含多個插入部710，其具有適于插入該基板400的開口 410的尺寸與外型。如圖所示，插入部710被插入基板400的開口 410， 藉此增強(qiáng)匯流條300與電池匣(未示出)間的緊密接觸，當(dāng)外部沖擊 力施于電池模組時，可防止匯流條300的分離且可防止因匯流條300 的暴露造成短路的可能。
請回頭參考圖11，經(jīng)由上述裝配流程完成了電池模組800。該電 池模組800 —般具有緊湊尺寸，且因此，該電池模組800提供了每單 位體積的高輸出。更一進(jìn)步，該電池模組800具有抵抗外部沖擊的機(jī) 械與電安全性。
具有上述架構(gòu)的多個電池模組800被彼此互相電連接以制造高輸 出，大容量的電池系統(tǒng)。在此例中，電池模組800間的電連接藉由耦 合至該基板400 —側(cè)的連接組件810而完成。做為電動車的電源，特 別是混合動力電動車，該電池系統(tǒng)是非常有用的。
盡管己經(jīng)出于說明性目的而公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本 領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離如所附權(quán)利要求所公開的本發(fā)明的
精神和保護(hù)范圍的情況下，各種改變、變化以及替換都是可以的。 工業(yè)實(shí)用性
如上述所揭露，根據(jù)本發(fā)明的電池匣連接系統(tǒng)可易于完成小型電 池模組或電池系統(tǒng)中的電連接與機(jī)械耦合。另外，該電池匣連接系統(tǒng) 具有極佳電特性，如在完成電連接后連接部的電路阻抗，以及在完成 機(jī)械耦合后對于外部碰撞或震動的極佳機(jī)械強(qiáng)度。更進(jìn)一步，當(dāng)該電 池模組或該電池系統(tǒng)制造時或當(dāng)該電池模組或該電池系統(tǒng)修理時，該 電池匣連接系統(tǒng)防止了工程師與使用者暴露于電路短路的危險。
權(quán)利要求
1.一種用于電池模組的電池匣連接系統(tǒng)，包含匯流條，其作為電連接各電池匣的組件，各匯流條包含板狀條主體，該板狀條主體被構(gòu)造為與電池的各電極端表面接觸，耦合部，其藉由彎曲該板狀條主體每端的至少部分而形成，及電連接部，其藉由彎曲該板狀條主體每端的至少部分而形成，其中各該耦合部具有耦合槽，在該耦合槽中接合了在基版處形成的對應(yīng)耦合組件，且電連接部被形成為突出形狀，其可穩(wěn)固地插入印刷電路板(PCB)的對應(yīng)部；基板，為可使多個匯流條附接的組件，該基板包含多個開口，匯流條可穩(wěn)固地插入該開口內(nèi)，耦合組件于開口處形成，使得耦合組件接合在匯流條的耦合槽中；以及印刷電路板(PCB)，為電連接至多個匯流條的組件，該印刷電路板(PCB)具有連接孔，匯流條的突出的電連接部通過該連接孔可穩(wěn)固地插入。
2. 如權(quán)利要求l所述的電池匣連接系統(tǒng)，其中各該電池匣包含一 對外框組件(a，b)與內(nèi)框組件(c)，該內(nèi)框組件配置在外框組件(a， b)之間，使得電池單元安裝在該第一外框組件(a)與該內(nèi)框組件(c) 之間，且另一電池單元安裝在該第二外框組件(b)與該內(nèi)框組件(c) 之間，或使得兩個或更多電池單元安裝在外框組件(a或b)的其中一 個與該內(nèi)框組件(c)之間。
3. 如權(quán)利要求1所述的電池匣連接系統(tǒng)，其中該內(nèi)框組件(c) 在對應(yīng)于其上端的電極端(陰極端或陽極端)的預(yù)設(shè)位置處設(shè)有護(hù)板， 該護(hù)板可延該對應(yīng)電極端延伸，且該基板在對應(yīng)于該護(hù)板的預(yù)設(shè)位置 設(shè)有槽體，在該槽體中接合了該護(hù)板。
4. 如權(quán)利要求l所述的電池匣連接系統(tǒng)，其中在電池匣與該基板 的組裝完成后，安裝到電池匣中的電池單元的電極端及安裝到該基板 的匯流條藉由熔接或焊接方式彼此穩(wěn)固地附接，藉此穩(wěn)固地實(shí)現(xiàn)電極 端與匯流條間的耦接及電連接。
5. 如權(quán)利要求4所述的電池匣連接系統(tǒng)，其中電極端與匯流條彼 此互相焊接。
6. 如權(quán)利要求1所述的電池匣連接系統(tǒng)，其中外框組件(a, b) 在其上端具有定位部，當(dāng)彎曲時電池單元的電極端位于該定位部，且其中外框組件在其定位部下方具有凹部，凹部沿外框組件橫向沿伸， 且定位部具有多個焊接槽，該焊接槽與凹部連通，藉此易于完成悍接 操作。
7. 如權(quán)利要求1所述的電池匣連接系統(tǒng)，其中各該電池匣進(jìn)一步 具有用于測量電池單元溫度的電熱調(diào)節(jié)器。
8. 如權(quán)利要求7所述的電池匣連接系統(tǒng)，其中該電熱調(diào)節(jié)器通過 槽體安裝在電池單元之間，該槽體形成在內(nèi)框組件(c)的陽極端定位 部與陰極端定位部之間。
9. 如權(quán)利要求l所述的電池匣連接系統(tǒng)，其中各該電池單元為袋 形鋰離子電池或袋形鋰離子聚合電池。
10. 如權(quán)利要求1所述的電池匣連接系統(tǒng)，其中當(dāng)匯流條安裝到 該基板的開口中時，耦合部被彎曲兩次或更多，使得耦合部易于彈性 地接合于該基板的開口中。
11. 如權(quán)利要求1所述的電池匣連接系統(tǒng)，其中耦合部的彎曲方 向和電連接部的方向一致，且耦合部的寬度大于電極連接部的寬度， 藉此當(dāng)匯流條安裝到該基板的開口中時，由耦合部提供匯流條與該基 板的開口之間的耦合力。
12. 如權(quán)利要求1所述的電池匣連接系統(tǒng)，其中該基板附接于堆 疊的多個電池匣的上端，且該基板包含開口 (上開口陣列)，其中安 裝有與堆疊的電池匣的一側(cè)電極端相互連接的匯流條，與開口 (下開 口陣列)，在其中安裝有與堆疊的電池匣的另一側(cè)電極端相互連接的 匯流條，該上開口陣列的開口與該下開口陣列的開口交替地擺置。
13. 如權(quán)利要求12所述的電池匣連接系統(tǒng)，其中該開口陣列的其 中一個具有槽體，在其中接合了電池匣的護(hù)板，且其他開口陣列具有 相對應(yīng)的護(hù)板。
14. 如權(quán)利要求1所述的電池匣連接系統(tǒng)，其中該印刷電路板 (PCB)的連接孔通過在該印刷電路板(PCB)側(cè)邊形成的突出部而形成。
15. 如權(quán)利要求1所述的電池匣連接系統(tǒng)，其中匯流條的電連接 部通過該印刷電路板(PCB)的連接孔而插入，且然后藉由焊接使電連 接部穩(wěn)固地附接于該印刷電路板(PCB)。
16. —種電池模組，其包含如權(quán)利要求1所述的電池匣連接系統(tǒng)。
17. 如權(quán)利要求16所述的電池模組，其中該電池模組包含 電池匣組件，其包含兩個或更多電池匣；匣形模組殼體，其具有開放前部，通過該開放前部插入電池匣組 件，以及內(nèi)空間，該電池匣組件裝設(shè)于該內(nèi)空間內(nèi)；以及 電池匣連接系統(tǒng)，其耦合至該殼體的該前開放部。
18. 如權(quán)利要求16所述的電池模組，其中多個電池匣插入該模組 殼體，該電池匣連接系統(tǒng)耦合至該模組殼體的該開放前部，且電池匣 的電極端與匯流條藉由焊接彼此互相穩(wěn)固地附接。
19. 如權(quán)利要求16所述的電池模組，進(jìn)一步包含安全板，以覆蓋該基板的外表面，該安全板具有多個插入部，插 入部具有適于插入該基板的開口的尺寸與形狀。
20. —種高輸出、大容量的電池系統(tǒng)，包含如權(quán)利要求16所述的彼此互相電連接的多個電池模組。
21. 如權(quán)利要求20所述的電池系統(tǒng)，其中該電池系統(tǒng)用于電動汽 車或復(fù)數(shù)混合動力電動車。
全文摘要
本發(fā)明是一種電池模組的電池匣連接系統(tǒng)，包含多個匯流條，各匯流條包含板狀條主體，多個耦合部，與多個電連接部；基板，匯流條可易于裝置其上；與印刷電路板(PCB)，可易于耦合至匯流條并以種緊密結(jié)構(gòu)安裝到該基板。本發(fā)明也提出電池模組與中或大型電池系統(tǒng)包含該電池匣連接系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，該電池匣連接系統(tǒng)在緊密結(jié)構(gòu)電池模組或電池系統(tǒng)中可易于完成電連接與機(jī)械耦合。另外，該電池匣連接系統(tǒng)具有極佳電路特性，如在電連接完成后，連接部的電路阻抗，以及在機(jī)械耦合完成后對于外部影響或震動的極佳機(jī)械強(qiáng)度。更進(jìn)一步，該電池匣連接系統(tǒng)在當(dāng)該電池模組或該電池系統(tǒng)制造時或當(dāng)該電池模組或該電池系統(tǒng)修量時，預(yù)防工程師或使用者暴露于電子短路的危險。
文檔編號H01M2/10GK101111951SQ200680003408
公開日2008年1月23日 申請日期2006年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月7日
發(fā)明者劉智相, 盧鐘烈, 尹畯一, 鄭道陽 申請人:株式會社Lg化學(xué)