电池模块

专利摘要:
本实用新型实施例公开了一种电池模块，其包含多个电芯、上支架及下支架。所述上支架内部界定出多个第一空间。所述下支架内部界定出多个第二空间。所述上支架设置于所述下支架上，让所述多个第一空间与对应的所述多个第二空间连通形成多个电芯容置空间，每一个所述电芯容置空间用以放置一电芯。所述第一空间的第一径向面积FW大于所述第二空间的第二径向面积SW，所述第二径向面积SW配合于每一所述电芯的电芯径向面积CW。
公开号:CN214336817U
申请号:CN202120492330.2U
申请日:2021-03-08
公开日:2021-10-01
发明作者:王昭凯
申请人:Taipu Power New Energy Changshu Co ltd；
IPC主号:H01M50-213

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及一种电池模块，尤其关于一种减少电芯的错位或歪斜情况的电池模块。
[n0002] 图1显示现有电池模块的分解图。如图1所示，依据所述现有技术，电池模块120包含多个电芯(cell)121、支架结构(cell holder structure)123及多数的导电片124。该些电芯121为圆柱形。支架结构123包含上支架131及下支架132，且可以为塑料件，而且支架结构123的上支架131及下支架132界定多个电芯容置空间用以放置并固定电芯121。该些电芯121的长轴在支架结构123的高度方向y延伸。该些电芯121分别在支架结构123的长度方向x及宽度方向z堆栈。该些导电片124分别设于电芯121的两端，用以使该些电芯121并联或串联而形成多个电芯群组。该些导电片124是用焊接方式焊接于每颗电芯121上，达到串联及并联的功能。电池模块120还有包含电路板126。电路板126可以为BMS控制板。支架结构123还界定出容置空间，用以容置电路板126。位于电池模块120两端的最终的正极或负极的该些导电片124被螺丝125锁附于电路板126，电路板126也被螺丝125锁附于支架结构123。电路板126上设有多个电连接器。
[n0003] 随着用户对于电池模块120的电容量需求越来越高，电池模块120的电容量随之升高，电芯121的数量、以及包覆电芯121的支架结构123的尺寸也随之变大，但支架结构123(塑料件)尺寸变大，其成形公差也因此变大，包覆电芯121的上支架131及下支架132的尺寸大小差异过大，而导致电芯121的组装不易，或者增加偏位或歪斜的情况。图2A显示现有电池模块的组装步骤的剖面图。如图2A所示，于现有的电池模块120a中，下支架131所界定的下侧空间的宽度BW大致等于或略大于电芯121的宽度CW，然而上支架132所定义的上侧空间的宽度UW，因制造的公差变成小于电芯121的宽度CW，形成局部干涉，如此，使得电芯121不易组装于上支架131。
[n0004] 为了克服前述情况，可以将下侧空间的面积或宽度BW及上侧空间的面积或宽度UW的制造预定宽度，设成大于电芯121的面积或宽度CW，然而这容易增加偏位或歪斜的情况。图2B显示现有电池模块的另一组装步骤的剖面图。如图2B所示，于现有的电池模块120b中，位于图2B的最左侧的电芯121a贴近左侧，形成偏位情况。而位于图2B的最右侧的电芯121b则有歪斜情况。不论是偏位情况或歪斜情况，皆容易增加无法顺利地将电芯121焊接于导电片124上的情况，使得焊接失败，进而造成危险或成本浪费。
[n0005] 依据现有技术，其设计仅使用相同对称电芯孔径以固定电芯121，无法有效使电芯121于组装后确保直立及有效定位，因此，如何在容量及尺寸日益增大的条件下确保电芯121于组装压迫后，能保持正确位置及垂直性并优化焊接(spot)合格率是目前得研究及探讨的问题。
[n0006] 依据本实用新型一实施例的目的在于提供一种电池模块，其能够吸收制造公差并确保电芯直立的情况。依据本实用新型另一实施例的目的在于提供一种电池模块，其上支架及下支架采用两侧非对称孔径来包覆电芯，而能有效吸收部件成形公差。
[n0007] 依据本实用新型一实施例，电池模块包含多个电芯、上支架及下支架。所述上支架内部界定出多个第一空间。所述下支架内部界定出多个第二空间。所述上支架设置于所述下支架上，让所述多个第一空间与对应的所述多个第二空间连通形成多个电芯容置空间，每一个所述电芯容置空间用以放置一电芯。所述第一空间的第一径向面积FW大于所述第二空间的第二径向面积SW，所述第二径向面积SW配合于每一所述电芯的电芯径向面积CW。
[n0008] 于一实施例中，每一所述电芯包含长轴方向，垂直于所述长轴方向的每一个所述第一空间的剖面为圆形或椭圆形。
[n0009] 于一实施例中，所述电池模块还包括分别连接设置于所述电芯两端的导电片。于一实施例中，该些导电片为镍片或铜合金片。于一实施例中，所述上支架和所述下支架分别为成型结构体。
[n0010] 依据本实用新型一实施例，电池模块包含多个电芯、上支架、下支架及多个与所述电芯连接的导电片。所述上支架与所述下支架内部连通形成多个电芯容置空间，每一个电芯容置空间用以放置一电芯，所述电芯具有正极侧及负极侧。所述上支架内部界定出多个上侧第一空间及多个上侧第二空间。所述下支架内部界定出多个下侧第一空间及多个下侧第二空间。所述上侧第一空间的第一径向面积FW及所述下侧第一空间的第一径向面积FW1，分别大于所述上侧第二空间及所述下侧第二空间的第二径向面积SW，所述上侧第二空间及所述下侧第二空间的所述第二径向面积SW配合于每一所述电芯的电芯径向面积CW。所述上侧第二空间及所述下侧第二空间用以容置至少一个所述电芯的正极侧，而所述上侧第一空间及所述下侧第一空间用以容置至少一个所述电芯的负极侧。
[n0011] 于一实施例中，每一所述电芯包含长轴方向，垂直于所述长轴方向的每一个所述上侧第一空间与每一个所述下侧第一空间的剖面为圆形或椭圆形。于一实施例中，所述上侧第一空间的第一径向面积FW等于、小于或大于所述下侧第一空间的第一径向面积FW1。
[n0012] 于一实施例中，该些导电片为镍片或铜合金片。于一实施例中，所述上支架和所述下支架分别为成型结构体。
[n0013] 如上述，依据本实用新型一实施例中，采用了具不对称孔径的空间的上支架及下支架，使电芯的外周面在直径方向上紧配于第二空间的壁面内，具有较小孔径的第二空间确保电芯在其长轴方向上的位置并使其接近直立。具有较大孔径的第一空间其能够吸收相关部件制造公差(例如成形公差)，而使部件容易组装，并避免因部件过大而增加电芯的偏位或歪斜的情况。于一实施例中，电芯的正极侧位于具有较小孔径的第二空间，而确保电芯的正极的位置提高焊接精准度。
[n0014] 本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型所公开的技术特征中得到进一步的了解。为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例并配合所附图式，详细说明如下。
[n0015] 此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中
[n0016] 图1显示现有电池模块的分解图。
[n0017] 图2A显示现有电池模块的组装步骤的剖面图。
[n0018] 图2B显示现有电池模块的另一组装步骤的剖面图。
[n0019] 图3显示本实用新型一实施例的电池模块的组装步骤的剖面图。
[n0020] 图4显示本实用新型另一实施例的电池模块的组装步骤的剖面图。
[n0021] 图5A显示本实用新型另一实施例的电池模块的组装步骤的俯视图。
[n0022] 图5B显示本实用新型另一实施例的电池模块的组装步骤的俯视图。
[n0023] 附图标记说明
[n0024] 120 电池模块
[n0025] 120a 电池模块
[n0026] 120b 电池模块
[n0027] 121 电芯
[n0028] 121a 电芯
[n0029] 121b 电芯
[n0030] 123 支架结构
[n0031] 124 导电片
[n0032] 125 螺丝
[n0033] 126 电路板
[n0034] 131 上支架
[n0035] 132 下支架
[n0036] 220 电池模块
[n0037] 220a 电池模块
[n0038] 221 电芯
[n0039] 224 导电片
[n0040] 231 上支架
[n0041] 231a 上支架
[n0042] 232 下支架
[n0043] 232b 下支架
[n0044] 241 第一空间
[n0045] 241a 上侧第一空间
[n0046] 241b 下侧第一空间
[n0047] 242 第二空间
[n0048] 242a 上侧第二空间
[n0049] 242b 下侧第二空间
[n0050] 251 上固定结构
[n0051] 252 下固定结构
[n0052] 253 固定孔
[n0053] 254 缓冲空间
[n0054] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
[n0055] 图3显示本实用新型一实施例的电池模块的组装步骤的剖面图。如图3所示，依据本发明一实施例，电池模块220包含多个电芯221、上支架231、下支架232及多数的导电片224。电池模块220可以为一种用于二次电池的电池模块。该些电芯221可以为圆柱形，其他实施例中也可以为各种形状。一实施例中，上支架231及下支架232可以为塑料件，其他实施例中也可以用其他材料所制得。
[n0056] 上支架231内部界定出多个第一空间241，下支架232内部界定出多个第二空间242，该些第一空间241及该些第二空间242组合成多个电芯容置空间用以放置该些电芯221。更具体而言，上支架231设置于下支架232上，让多个第一空间241与对应的多个第二空间242连通形成多个电芯容置空间，每一个电芯容置空间用以放置一电芯221。而且，第一空间241的第一径向面积FW大于第二空间242的第二径向面积SW，第二径向面积SW配合于电芯221的电芯径向面积CW，借以使电芯221被直立地固定于第二空间242内。于一实施例中，使电芯221的外周面在直径方向上能够紧靠着界定第二空间242的壁面，而在电芯221的长轴方向上使电芯221被紧细地固定于第二空间242内。
[n0057] 于一实施例中，第二径向面积SW大约等于、略大于或可被撑开地略小于电芯径向面积CW，于电池模块220的组装时，可以先将电芯221置于下支架232的第二空间242，由于第二径向面积SW大约等于、略大于或可被撑开地略小于电芯221的电芯径向面积CW，因此电芯221可以在其长轴方向上被固定于第二空间242中。随后，再将上支架231置于下支架232上，使电芯221的上侧部被容置于上支架231的第一空间241内。由于第一空间241的第一径向面积FW大于第二径向面积SW及电芯径向面积CW，因此即使因制造公差而使第一空间241有些许的错误，也能够容易地使电芯221置于第一空间241内。更具体而言，依据前述非对称孔径的设计，利用第二径向面积SW使电芯221保持直立及固定，并利用第一径向面积FW来吸收制造公差，因此电池模块220能够吸收制造公差的同时，还大幅地确保电芯221直立。
[n0058] 应注意的是，该些第一空间241的第一径向面积FW虽然皆以符号FW表示，但是其尺寸大小可以为相异的也可以为相同的。举例而言，可以在容易形成较大公差的部分，使所述部分的第一径向面积FW的尺寸较大。
[n0059] 依据本发明一实施例，上支架231还可以包含有上固定结构251、而下支架232还可以包含有下固定结构252。并且，电池模块220包含螺钉253，并且上固定结构251及下固定结构252分别界定有固定孔，螺钉253旋入于该些固定孔中，用以将上支架231及下支架232固定。此外，于一实施例中，上固定结构251的固定孔的孔径大于下固定结构252的固定孔的孔径，使得螺钉253旋入于上固定结构251的固定孔内后，上固定结构251的固定孔与螺钉253之间，形成有缓冲空间254，用以吸收制造公差，增加电池模块220组装的容易性。
[n0060] 于一实施例中，电芯221包含长轴方向，垂直于所述长轴方向的每一个第一空间241或第二空间242的剖面为圆形或椭圆形，更具体说明如下。于一实施例中，电芯221为圆柱形沿长轴方向延伸，而且其垂直于长轴方向的剖面为圆形。第二空间242的垂直于长轴方向的剖面为圆形。图5A显示本实用新型另一实施例的电池模块的组装步骤的俯视图。如图5A所示，于本实施例中，第一空间241的垂直于长轴方向的剖面为圆形。
[n0061] 于一实施例中，图5B显示本实用新型另一实施例的电池模块的组装步骤的俯视图。如图5B所示，于本实施例中，第一空间241的垂直于长轴方向的剖面为椭圆形。相较于图5A实施例，因图5B实施例的第一空间241为椭圆形，椭圆形包含短轴和长轴，使得在椭圆形的短轴的方向上，电池模块220的体积较为紧实。较佳的情况是，所述椭圆形的所述长轴的延伸方向，为制造公差的方向。举例而言，当电池模块220为长条形时，在电池模块220为长轴方向最容易产生制造公差，因此第一空间241为椭圆形的长轴Lb，沿电池模块220的长轴方向La延伸。
[n0062] 值得注意的是，如前所述，电芯221除了可以为圆柱形，也可以为各种形状；同理，电池模块内用来容置电芯的第一空间241或第二空间242的剖面也可以是其他形状。较佳的情况是，电芯221的形状配合第一空间241或第二空间242的形状。
[n0063] 该些导电片224分别设于电芯221的两端，用以使该些电芯221并联或串联而形成多个电芯群组。该些导电片224是用焊接方式焊接于每颗电芯221上，达到串联及并联的功能。导电片224可为镍片或铜合金片等能够导电的材料构成。
[n0064] 当电芯221进行焊接(spot)时，因电芯221的正极与导电片224结合需要较精准的精度，于一实施例，也可以针对电芯221的正极部分设计为小孔径，而确保电芯221的正极的位置提高焊接精准度。图4显示本实用新型另一实施例的电池模块的组装步骤的剖面图。图4实施例的结构相似于图3实施例的结构，因此相同的组件使用相同的符号并省略其相关说明，以下仅说明两者的至少一相异处。
[n0065] 如图4所示，于一实施例，电池模块220a包含：多个电芯221、上支架231、下支架232及多数的导电片224。上支架231与下支架232内部连通形成多个电芯容置空间，每一个电芯容置空间用以放置一电芯221。更具体而言，上支架231a内部界定出多个上侧第一空间241a及多个上侧第二空间242a。下支架232b内部界定出多个下侧第一空间241b及多个下侧第二空间242b。该些上侧第一空间241a的开口对向于该些下侧第二空间242b的开口，而被组合后两者互相连通。该些下侧第一空间241b的开口对向于该些上侧第二空间242a的开口，而被组合后两者互相连通，借以使该些上侧第一空间241a及该些下侧第二空间242b；以及该些下侧第一空间241b及该些上侧第二空间242a，分别组合成多个电芯容置空间用以放置该些电芯221。上侧第一空间241a的第一径向面积FW及下侧第一空间241b的第一径向面积FW1，分别大于上侧第二空间242a及下侧第二空间242b的第二径向面积SW，上侧第二空间242a及下侧第二空间242b的第二径向面积SW配合于每一所述电芯的电芯径向面积CW。于一实施例中，第二径向面积SW大约等于、略大于或可被撑开地略小于电芯径向面积CW。于一实施例中，上侧第一空间241a的第一径向面积FW可以等于、小于或大于下侧第一空间241b的第一径向面积FW1。
[n0066] 应注意的是，该些上侧第一空间241a的第一径向面积FW虽然皆以符号FW表示，但是其尺寸大小可以为相异的也可以为相同的。该些下侧第一空间241b的第一径向面积FW1虽然皆以符号FW1表示，但是其尺寸大小可以为相异的也可以为相同的。举例而言，可以在容易形成较大公差的部分，使所述部分的第一径向面积FW或第一径向面积FW1的尺寸较大。
[n0067] 该些电芯221包含正极侧225及负极侧226，该些电芯221的正极侧225分别设在上侧第二空间242a及下侧第二空间242b，而该些电芯221的负极侧226分别设在上侧第一空间241a及下侧第一空间241b。依据本实施例，将电芯221的限位处设计于电芯221的正极，使上支架231及下支架232的上下不对称孔径的空间结合时，电芯221的正极置于较小孔径的空间，也即上侧第二空间242a及下侧第二空间242b，而确保电芯221的正极的位置提高焊接精准度。
[n0068] 于一实施例中，电芯221为圆柱形沿长轴方向延伸，而且其垂直于长轴方向的剖面为圆形。上侧第二空间242a及下侧第二空间242b的垂直于长轴方向的剖面为圆形。上侧第一空间241a及下侧第一空间241b的垂直于长轴方向的剖面为椭圆形。较佳的情况是，椭圆形包含短轴和长轴，而且所述椭圆形的所述长轴的延伸方向，为制造公差的方向。于一实施例中，所述椭圆形的长轴的延伸方向为上支架231及下支架232的长轴延伸的方向。
[n0069] 于一实施例中，上支架231及下支架232为塑料件，可以为全罩或是半罩，而且可以为塑料射出成型来形成的成型结构体，以增加耐火焰与抗冲击性。
[n0070] 综上所述，依据本实用新型一实施例，当电池模块220进行组装时，先将电芯221放置具有适合且较小孔径的第二空间242后，再用具有较大孔径的第一空间241覆盖包覆电芯221，以使电芯221置于第一空间241及第二空间242所界定的电芯容置空间。随后，使用固定装置例如卡勾及螺丝等固定上支架231及下支架232后，使电芯221的外周面在直径方向上紧配于第二空间242的壁面内，具有适当且较小孔径的第二空间242确保电芯221在其长轴方向上的位置并使其接近直立。由于第一空间241具有较大孔径，其能够吸收相关部件制造公差(例如成形公差)，而使部件容易组装，并避免因部件过小而导致不易组装电芯221；或部件过大而增加电芯221的偏位或歪斜的情况。
[n0071] 依据本实用新型一实施例中，采用了具不对称孔径的空间的上支架231及下支架232，因此，可以视整体电池模块220的尺寸、形状、以及定位孔，来设计不同形状的电芯孔形状(也即第一空间241及第二空间242的形状)，以利吸收公差并确保组装后确保电芯221直立。此外，还可以依定位孔位置设计大孔径或椭圆形孔径的容置空间，以利吸收公差并确保良好组装性。
[n0072] 当电芯221进行焊接(spot)时，电芯221的正极与导电片224结合需要较精准的精度，因此依据本实用新型一实施例，也可设计上下不对称孔径，而且针对正极部分设计为小孔径，将限位位置设计于电芯221的正极侧处，使上下不对称孔径结合时，电芯221的正极侧位置因较小孔径而确保电芯221的正极的位置提高焊接精准度。
[n0073] 最后，本实用新型一实施例的电池模块220，其上支架231及下支架232采用两侧非对称孔径来包覆电芯221，而能有效吸收部件例如成形公差等的制造公差，并于部件固定后能有效的使电芯221能保持位置正确及达接近直立状态并且优化焊接(spot)合格率、组装性…等加速组装及降低成本的效用。
[n0074] 虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，然而其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求范围所界定的范围为准。另外，本实用新型的任一实施例或权利要求范围不须达成本实用新型所公开的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本实用新型的权利范围。

权利要求:
Claims (10)
[0001] 1.一种电池模块，包含多个电芯、上支架及下支架，所述上支架内部界定出多个第一空间，所述下支架内部界定出多个第二空间，所述上支架设置于所述下支架上，让所述多个第一空间与对应的所述多个第二空间连通形成多个电芯容置空间，每一个所述电芯容置空间用以放置一电芯，其特征在于，
所述第一空间的第一径向面积FW大于所述第二空间的第二径向面积SW，所述第二径向面积SW配合于每一所述电芯的电芯径向面积CW。
[0002] 2.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
每一个所述电芯包含长轴方向，垂直于所述长轴方向的每一个所述第一空间的剖面为圆形或椭圆形。
[0003] 3.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述电池模块还包括分别连接设置于所述电芯两端的导电片。
[0004] 4.如权利要求3所述的电池模块，其特征在于，该些导电片为镍片或铜合金片。
[0005] 5.如权利要求1至4中任一项所述的电池模块，其特征在于，所述上支架和所述下支架分别为成型结构体。
[0006] 6.一种电池模块，包含多个电芯、上支架、下支架及多个与所述电芯连接的导电片，所述上支架与所述下支架内部连通形成多个电芯容置空间，每一个所述电芯容置空间用以放置一电芯，所述电芯具有正极侧及负极侧，其特征在于，
所述上支架内部界定出多个上侧第一空间及多个上侧第二空间，
所述下支架内部界定出多个下侧第一空间及多个下侧第二空间，
所述上侧第一空间的第一径向面积FW及所述下侧第一空间的第一径向面积FW1，分别大于所述上侧第二空间及所述下侧第二空间的第二径向面积SW，所述上侧第二空间及所述下侧第二空间的所述第二径向面积SW配合于每一所述电芯的电芯径向面积CW，
所述上侧第二空间及所述下侧第二空间用以容置至少一个所述电芯的正极侧，所述上侧第一空间及所述下侧第一空间用以容置至少一个所述电芯的负极侧。
[0007] 7.如权利要求6所述的电池模块，其特征在于，
每一个所述电芯包含长轴方向，垂直于所述长轴方向的每一个所述上侧第一空间与每一个所述下侧第一空间的剖面为圆形或椭圆形。
[0008] 8.如权利要求6所述的电池模块，其特征在于，
所述上侧第一空间的第一径向面积FW等于、小于或大于所述下侧第一空间的第一径向面积FW1。
[0009] 9.如权利要求6至8任一项所述的电池模块，其特征在于，该些导电片为镍片或铜合金片。
[0010] 10.如权利要求6至8任一项所述的电池模块，其特征在于，所述上支架和所述下支架分别为成型结构体。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120492330.2U|CN214336817U|2021-03-08|2021-03-08|电池模块|CN202120492330.2U| CN214336817U|2021-03-08|2021-03-08|电池模块|