集成有BMS的緊湊的二次電池模塊的製作方法

2023-09-17 22:08:25

本申請要求於2014年12月24日在韓國提交的韓國專利申請No.10-2014-0188062的優先權，其公開通過引用併入本文。

本公開涉及一種二次電池模塊，並且更具體地，涉及一種與BMS集成以管理模塊的電壓的緊湊的鋰二次電池模塊等。

背景技術：

隨著行動裝置的技術發展和對行動裝置的需求的增加，對作為能源的二次電池的需求迅速增加。鎳鎘電池或氫離子電池被用作相關的二次電池，但是具有高能量密度的鋰離子電池和聚合物鋰離子電池最近已被更廣泛地使用。

作為這種二次電池的正極活性材料，顯著突出地是使用鋰過渡金屬氧化物、鋰複合氧化物等的鋰二次電池，其具有與重量相比的更大輸出和容量。

通常，鋰二次電池由其中正極/分隔物/負極結構的電極組件與電解質一起嵌入密封容器中的結構組成。

同時，鋰二次電池由正極、負極、其間介入的分隔物以及電解質組成。此外，根據其材料用於正極活性材料和負極活性材料，鋰二次電池可以分類為鋰離子電池(LIB)、聚合物鋰離子電池(PLIB)等。在現有技術中，鋰二次電池的電極可以通過將正極或負極活性材料塗覆在諸如鋁或銅的片、網、膜、箔等的集電器上並使其乾燥而形成。

通常，在二次電池模塊中，從屬BMS設置在模塊側以提供與每個電池單體的電壓/溫度有關的數據，並且在汽車二次電池組的示例中，主BMS設置在上端、諸如PCS或EMM，以基本管理整個二次電池組的總體功能。

此外，在二次電池模塊用作能量存儲系統(ESS)的示例中，為了模塊之間的串聯/並聯可擴展性(scalability)，二次電池模塊形成為這樣的配置，即，在分離的模塊之間設置主BMS用於平衡分離的模塊，以及相應的數據、即每個從BMS的數據通過使用菊花鏈形式被輸送到在最高端處的主BMS。

根據現有技術，因為二次電池模塊被各種各樣提出，並且構造模塊的盒和用於感測的母線的配置和位置彼此不同，所以難以實現有效的聯接過程，並且感測結構的焊接質量降低。此外，由於給諸如焊接的過程提供二次電池模塊的不必要的空間面積，所以二次電池模塊的能量密度可能最終劣化。

此外，用於能量存儲系統或蓄電系統中的二次電池模塊將重點放在將二次電池模塊配置為最緊湊的以提高能量效率或密度技術開發上。

技術實現要素：

技術問題

本公開被設計為解決現有技術的問題，並且因此本公開涉及提供與主BMS集成的緊湊的二次電池模塊，其中BMS具有與盒組件聯接用於便於拆卸和附接的結構。

本公開的這些和其它目的和優點可以從下面的詳細描述理解，並且將從本公開的示例性實施例變得更加充分顯而易見。此外，將容易理解的是，可通過所附權利要求書中所示的手段及其組合來實現本公開的目的和優點。

技術方案

在本公開的一個方面中，提供了與BMS集成的緊湊的二次電池模塊，包括：盒組件，在盒組件中，接納二次電池單體的至少兩個或更多個盒堆疊並聯接；以及感測殼體，該感測殼體布置在盒組件的側表面上，在盒組件中，以預定圖案布置與相應單體的電極電連接的兩個或更多個母線，並且一體地製備能夠與每個母線連接的BMS電路板。

優選地，感測殼體可選擇性地與盒組件聯接或分離。

優選地，二次電池模塊可以包括：多個殼體鉤，所述多個殼體鉤設置在感測殼體的邊緣上；以及多個組件緊固溝槽，所述多個組件緊固溝槽設置在盒組件的側表面上，從而聯接每個殼體鉤。

優選地，二次電池模塊可以包括備用孔，該備用孔製備在待與每個母線連接的BMS電路板上，以使得能夠對BMS電路板進行重新製作。

優選地，BMS電路板可以是主BMS電路板，以管理由每個母線感測的每個電池單體的電壓和/或溫度數據。

優選地，二次電池模塊進一步可以包括感測蓋，該感測蓋能夠選擇性地與感測殼體聯接或分離。

優選地，二次電池模塊可以包括：多個蓋鉤，所述多個蓋鉤製備在感測蓋的邊緣上；以及多個殼體槽，所述多個殼體槽製備在感測殼體中，從而聯接每個蓋鉤。

優選地，在二次電池模塊中，盒組件的兩個相鄰的盒可以彼此鉤聯接。

優選地，盒組件可以進一步包括上蓋和下蓋，該上蓋和下蓋分別與盒在兩端上鉤聯接。

在本公開的另一方面中，還提供了二次電池組，該二次電池組包括緊湊的二次電池模塊，並且這種二次電池組包括家用光伏太陽能面板能量存儲系統。

有益效果

本公開給出以下效果。

根據本公開的優選示例性實施例的與BMS集成的緊湊的二次電池模塊給出以下效果。

首先，因為主BMS與感測殼體中的母線一體地實現，並且該感測殼體可以選擇性地與盒組件的側表面鉤聯接或卡扣聯接，所以二次電池模塊可以被配置為緊湊的。

其次，通過在BMS上製備備用孔，針對BMS的重新使用或重新製作可以便於拆卸/附接。

第三，通過將主BMS與具有便於在分離的模塊之間的串聯/並聯可擴展性的二次電池模塊集成，可以提供用於能量存儲系統的適當的模塊結構。

附圖說明

附圖示出了本公開的優選實施例，並且與前述公開一起用於提供對本公開的技術精神的進一步理解，並且因此，本公開不被解釋為限於附圖。

圖1是示出根據本公開的示例性實施例的二次電池模塊處於組裝狀態的透視圖。

圖2是示出根據本公開的示例性實施例的二次電池模塊的部分分解透視圖。

圖3是根據本公開的示例性實施例的二次電池模塊的另一部分分解透視圖。

圖4是圖2的感測殼體的分解透視圖。

圖5是圖4處於組裝狀態的透視圖。

圖6是圖4和圖5中的BMS電路板和母線的分解透視圖。

具體實施方式

在下文中，將參照附圖詳細描述本公開的優選實施例。在描述之前，應當理解，在說明書和所附權利要求書中使用的術語不應被解釋為限於一般和字典含義，而是基於允許發明人為了最佳解釋而適當地定義術語的原則，基於與本公開的技術方面對應的含義和概念來解釋。

因此，僅是為了說明的目的，這裡提出的描述僅是優選示例，而不旨在限制本公開的範圍，因此應當理解，在不脫離本公開的範圍的情況下，能夠對其進行其它等同和修改。

在本公開中使用的術語「BMS」表示電池管理系統。

圖1是根據本公開的示例性實施例的二次電池模塊處於組裝狀態的透視圖，圖2是根據本公開的示例性實施例的二次電池模塊的分解透視圖，且圖3是根據本公開的示例性實施例的二次電池模塊的另一部分分解透視圖。

參照圖1至圖3，根據本公開的示例性實施例的緊湊的二次電池模塊100包括：盒組件20，該盒組件20堆疊有接納相應電池單體2的多個盒10；感測殼體30，感測殼體30通過例如單接觸、卡扣配合或鉤方式與盒組件20的側表面聯接；和感測蓋40，該感測蓋40被配置為保護安裝在感測殼體30中的多個母線32和BMS電路板34。

盒組件20是由塑料注射成型並具有用於接納電池單體2的接納部的多個盒10的堆疊。每個盒10可優選地利用卡扣配合或鉤而聯接。每個盒10可以包括在側表面上的多個盒鉤15和盒槽17，以便與相鄰盒10聯接。例如，盒鉤15可以在每個盒10的邊緣的下部上突出，並且可以在盒10的邊緣的上部上製備盒槽17，相鄰盒10的盒鉤15將被插入並聯接到盒槽17。

盒組件20可以包括上蓋11和下蓋13，上蓋11和下蓋13例如通過鉤住(hooking)與盒10在兩端上聯接。上蓋11和下蓋13可以分別被注射成型為具有與盒組件20的分離的盒10基本相同的形狀。上蓋11可以設置有盒鉤15，以與相鄰盒10的盒槽17聯接，並且下蓋13可以設置有盒槽17，以插入相鄰盒10的盒鉤15並與相鄰盒10的盒鉤15聯接。上蓋11和下蓋13可以具有在兩端上保護接納在盒10中的電池單體2的功能，並且具有封閉和包圍二次電池模塊100的外形的功能和結構，這能夠是由本領域技術人員容易理解的。

在盒10、上蓋11和下蓋13各自堆疊以形成盒組件20的示例中，在每個側表面上製備緊固溝槽19，以與感測殼體30的殼體鉤35聯接，這將在下面描述。也就是說，當每個盒10的緊固溝槽19預先利用注射成型而形成，並且盒10被堆疊以形成盒組件20時，這樣緊固溝槽19選擇性地與感測殼體30的殼體鉤35聯接。每個盒10的緊固溝槽19可以製備在電池單體2的電極引線12、14所位於的邊緣的周邊區域上。

圖4是在圖2中所示的感測殼體的分解透視圖，並且圖5是圖4處於組裝狀態的透視圖。

參照圖2至圖5，感測殼體30可以例如用絕緣塑料注射成型為大致矩形形狀，並且選擇性地與盒組件20聯接或分離。針對以上，在感測殼體30的邊緣上，多個殼體鉤35可以與殼體主體一體地製備。如上所述，每個殼體鉤35可以與盒組件20的相應的緊固溝槽19卡扣連接。此外，感測殼體30可以安裝有與每個電池單體的引線12、14的位置對應地布置的多個母線32。每個母線32可以優選地例如用銅製造。近似在感測殼體30的中心部上，可以安裝具有以下功能的BMS電路板34的主形式：收集由相應的母線32感測的每個電池單體2的電壓和/或溫度數據，通過所收集的數據平衡相應的電池單體2，並將該數據輸送到模塊的另一個控制器(未示出)。BMS電路板34可以與每個母線32的一端電連接。此外，當與多個模塊100聯接時，BMS電路板34可以安裝有：一對數據通信埠36，所述一對數據通信埠36用於在各個BMS電路板34之間傳送-接收數據；溫度數據埠28，該溫度數據埠28用於接收溫度傳感器(未示出)的測量二次電池模塊100的內部溫度的信號；以及完整的二次電池模塊100的正電極端子31和負電極端子33。

每個相鄰電池單體2的第一引線12和第二引線14可以分別具有從每個電池單體2的側面延伸並彎曲特定距離的特定寬度。每個電池單體2的第一引線12可以是在圖的向下方向上彎曲90度，並且第二引線14可以是在圖的向上方向上彎曲90度。此外，具有與相鄰電池單體2相反極性的第一引線12和第二引線14可以形成引線焊接部的一定圖案。例如，相鄰電池單體之中的一個電池單體2的第一引線12可以從彎曲部延伸盒10的厚度的約一半長度，並且另一電池單體2的第二引線14可以延伸盒10的厚度的約另一半長度。因此，第一引線12和第二引線14可以位於引線焊接部中的同一平面上，其端部基本上彼此接觸或彼此間隔開一定的間隙，同時彼此面對。根據替代實施例，第一引線12和第二引線14可以布置為彼此重疊。如上所述，在第一引線12和第二引線14形成引線焊接部的一定圖案的狀態下，當感測殼體30與盒組件20聯接時，每個對應的母線32可面對引線焊接部，並且引線焊接部的第一引線12和第二引線14可以通過使用例如雷射焊接設備而焊接至相應的母線32。

參照圖6、圖4和圖5中的BMS電路板和母線的分解透視圖，當母線32和BMS電路板34定位在感測殼體30上時，母線32可以通過例如焊接與BMS板34電連接。在這種情況下，每個電池單體2可以施加兩個用於焊接工作的位置。也就是說，在初始組裝過程中，在母線32的端部處的連接端子可以插入到形成在BMS電路板34上的聯接部37中，並且可以執行焊接。當需要進行重新製作時，例如可以切割先前焊接的部分，可以將母線32』插入剩餘的備用孔39中，並且可以再次執行焊接。能夠由本領域技術人員容易地理解的是，根據替代實施例，除了上述焊接之外，BMS電路板34可以利用例如粘合帶、插座等組裝到母線32。

再次參考圖1至圖3，可以製備感測蓋40以在感測殼體30與盒組件20聯接時保護BMS電路板34和母線32。感測蓋40可以優選地用絕緣塑料材料注射成型。此外，感測蓋40可以包括在其邊緣上製備的多個蓋鉤42。每個蓋鉤42可以選擇性地插入分別在感測殼體30的相應位置上製備的殼體槽16中。

本公開已經詳細描述。然而，應當理解，雖然示出本公開的優選實施例，但是詳細描述和具體實例僅通過說明給出，因為從該詳細描述，在本公開的範圍內的各種改變和修改對於本領域技術人員將變得顯而易見。因此，提供在本公開中所公開的實施例是為了解釋而不是限制本公開的技術領域，並且因此，本公開的範圍不受限制。本公開的範圍應當由所附權利要求書來解釋，並且在所附權利要求書的相同範圍內的每個技術領域應被解釋為包括在本公開的權利的範圍內。

本公開涉及集成由BMS的緊湊的二次電池模塊，其可以特別地應用於二次電池模塊相關的工業中。