專(zhuān)利名稱(chēng)：用于固定電池組件的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池組的組裝件。
背景技術(shù)：
將鋰電池包裝到金屬殼內(nèi)為本領(lǐng)域人所共知，如在美國(guó)專(zhuān)利
No.6，406，815中可以看到。這些金屬殼具有保護(hù)電池免受操弄和振動(dòng) 損壞的優(yōu)點(diǎn)。它們?cè)诔叽缟弦彩且恢碌模阌趯⒍鄠€(gè)殼組合成單個(gè)的 大組件，如在美國(guó)專(zhuān)利No.6，368，743中所乂>開(kāi)的。
然而，制造金屬殼很昂貴，并且每個(gè)不同的構(gòu)型都需要新模具以 生產(chǎn)各種部件，以及需要將這些部件組裝起來(lái)的新工具。因此，已經(jīng)
研制出用于將鋰電池裝入封套中產(chǎn)生鋰電池組件的技術(shù)和材料，其中 一種類(lèi)型可以在美國(guó)專(zhuān)利No.6，729，908中看到。不幸的是，這些包裝 未提供結(jié)構(gòu)上的剛性，或者幾乎和金屬殼一樣防止被操弄和振動(dòng)，并 且由于在鋰電池組件的厚度上存在固有偏差，使它們也不能組合成尺 寸一致的電池組。

發(fā)明內(nèi)容
電池框從相對(duì)側(cè)部圍繞周邊夾緊鋰電池組件的包裝封套，形成鋰 電池組件和框組裝件。如果包裝封套是折疊型的，框架可夾緊在包裝 封套的三個(gè)密封邊上，并在第四或底邊上形成凹面形來(lái)支撐并保護(hù)包
裝封套底邊。如果包裝封套由兩個(gè)單獨(dú)件制成，并因此密封在所有四 個(gè)邊上，該電池框架可以設(shè)計(jì)成能夾緊在所有四個(gè)密封邊上?？蚣軜?gòu) 件具有母線俘獲件，其將母線牢固地固定在適當(dāng)位置，以便于將規(guī)定 用于鋰電池組件組的所有端子機(jī)械和電氣連接到母線上。
在本發(fā)明的另一方面，兩個(gè)框件可以是相同的，從而可從一個(gè)才莫 腔制造。
在本發(fā)明的另一方面，框件在背離夾緊面的側(cè)面上具有插頭和插 孔構(gòu)型，以便配合并對(duì)準(zhǔn)一個(gè)或多個(gè)另外的鋰電池組件和框架組裝件， 以形成鋰電池組件組。
在另一發(fā)明方面，提供一外殼，其封裝至少一個(gè)電池組。該外殼 對(duì)電池組提供額外的壓力。在一種實(shí)施例中，該外殼包括頂部和底部， 采用緊固件將其固定在一起。在另一實(shí)施例中， 一對(duì)壓縮板將電池組 夾在其中，該壓縮板被固定在一起，以便對(duì)電池組提供額外的壓縮力。 在又一個(gè)實(shí)施例中，提供至少一個(gè)壓縮帶。該壓縮帶纏繞在電池組上， 以施加壓應(yīng)力。
為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，本文使用的術(shù)語(yǔ)"電池，，指單電池、雙電池、或^f壬何 其他的基本電池結(jié)構(gòu)。


現(xiàn)在，將參照附圖通過(guò)實(shí)例來(lái)描述本發(fā)明，其中 圖1示出一種典型現(xiàn)有技術(shù)的鋰電池被封裝在制作鋰電池組件的 包裝封套中。
圖2示出兩個(gè)框架構(gòu)件在夾緊到鋰電池組件的密封邊上之前所處 的位置。
圖3示出多鋰電池組件的疊層，其帶有陽(yáng)極和陰極母線，組成鋰 電池組。
圖4 (a)和(b)分別表示對(duì)分罩殼分開(kāi)時(shí)以及采用螺栓緊固在 一起后對(duì)分罩殼的外部壓縮力提供結(jié)構(gòu)的分解圖。
圖5 (a)顯示了一種利用壓縮板和壓縮螺栓的內(nèi)部壓縮系統(tǒng)，而 圖5 (b)顯示了另一利用圍繞電池組包裹的壓縮條的內(nèi)部壓縮系統(tǒng)。
圖6 (a) - (d)顯示了根據(jù)本發(fā)明的以一種例舉的帶框電池模塊 組裝的步驟。
圖7 (a) - (d)顯示了以一例舉的組裝過(guò)程中的步驟，顯示出將 根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)帶框電池插入到外部保護(hù)套中。
具體實(shí)施例方式
首先參照?qǐng)D1，其顯示了一種典型的鋰電池組件，并且通常用數(shù) 字10表示。圖1顯示的鋰電池組件包括陽(yáng)極端子11、陰極端子12、 包裝套15、側(cè)封邊13、頂封邊16和底邊14。實(shí)際的陽(yáng)極和陰極組裝 件(電池)以虛線顯示，被隱藏在包裝套15內(nèi)部。
在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，包裝套15由單片覆蓋鋁箔的聚合物制 成，并圍繞鋰電池在電池的底邊14處折疊，并隨后將其本身密封到側(cè) 封邊13和上封邊16上 包裝套也可以由兩個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的片制成， 并隨后在所有的四個(gè)邊緣上密封。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例、第一框20和第二框30處 于將被夾持到顯示成介于其間設(shè)置的鋰電池組件10上的位置。框20 和30優(yōu)選塑料框，諸如由易模制的塑料制成。 一種例舉的易模制塑料 為ABS塑料，其相對(duì)便宜并且在結(jié)構(gòu)上也是足夠的。如果需要防火塑 料，則優(yōu)選使用具有發(fā)泡特性的塑料，如Abu-Isa的美國(guó)專(zhuān)利 No.6,809,129中公開(kāi)的彈性體膨脹材料。
由于第一框20和第二框30被按壓在一起，從而夾持在鋰電池組 件10的側(cè)封邊13和上封邊16上，扣柄腳31與柄腳接收器21嚙合在 分別繞著框30和20周邊的多個(gè)點(diǎn)，以便將框件鎖定在一起，從而將 鋰電池組件10固定在框組裝件內(nèi)。當(dāng)鋰電池插入到電池框中時(shí)，圍繞 周邊的柄腳31也充當(dāng)鋰電池的對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件。第一才醫(yī)20和第二框30都包 括末端的間隙構(gòu)件37，允許夾持表面33上的間隙處于端子11和12 從包裝套突出的框部分處，因而夾持表面33將不被夾持到端子上。在 一種優(yōu)選的實(shí)施例中，當(dāng)兩個(gè)框被鎖定在一起時(shí)，鋰電池組件10的底
邊14通過(guò)一槽而保持在位，該槽由兩個(gè)凹面34靠在一起形成。該槽 有助于保護(hù)鋰電池組件10的底邊14。
圖2還顯示了直狀態(tài)的陽(yáng)極端子11和陰極端子12，如同當(dāng)兩個(gè) 框20和30被鎖定在一起后它們所呈現(xiàn)的那樣。圖2進(jìn)一步顯示了第 一框20上的母線卡固構(gòu)件22和第二框30上的母線卡固構(gòu)件32。下 面將相對(duì)于圖3描述這些構(gòu)件的功能。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3，多個(gè)鋰電池組件和框組裝件被顯示成堆疊在一起 以制造鋰電池組50?？蚪Y(jié)構(gòu)通過(guò)將插頭25和插孔26構(gòu)件合并到框面 對(duì)夾持表面33的邊上而促進(jìn)了該組合過(guò)程。插頭25和插孔26將鄰近 的帶框電池相互固定。組50中的鋰電池組件數(shù)目取決于該組所需的電 性能。
圖3進(jìn)一步顯示了端子母線40， 一個(gè)用于陽(yáng)極，并且一個(gè)用于陰 極，其位于圖2所示的母線卡固構(gòu)件22、 32中。在該優(yōu)選的實(shí)施例中， 第一鋰電池組件和框組裝件的端子11、 12向上折疊進(jìn)入端子槽26、 36中，并且隨后所需長(zhǎng)度的母線被插入到該第一鋰電池組件和框組裝 件中。端子11和12隨后優(yōu)選超聲焊接到相應(yīng)的母線40上。接著，第 二鋰電池組件和框組裝件的端子向上折疊到槽26、 36內(nèi)，并且隨后以 這樣的方式將第二鋰電池組件和框組裝件放置到第 一鋰電池組件和框 組裝件上，該方式使得母線40對(duì)準(zhǔn)第二鋰電池組件和框組裝件的母線 卡固構(gòu)件，并且使第一組裝件的插頭25和插孔26對(duì)準(zhǔn)第二組裝件的 相應(yīng)插孔26和插頭25。當(dāng)然，用于插頭插孔構(gòu)件而顯示的幾何構(gòu)型 并非用于限定，這是由于許多其它的配對(duì)形狀也可以被利用以完成相 同的功能。顯示的圓柱形僅僅是為了進(jìn)行解釋說(shuō)明。如上所指出的， 第二組裝件的端子11、 12隨后被焊接諸如通過(guò)超聲焊接到相應(yīng)的母線 40上。該過(guò)程一直持續(xù)到所需數(shù)量的鋰電池組件和框組裝件堆疊起來(lái) 以形成鋰電池組50。
盡管根據(jù)本發(fā)明的圍繞電池的鋰電池框在操作期間對(duì)電池組50 提供了保護(hù)， 一旦被封裝在電池組件內(nèi)，超出由卡扣構(gòu)件25和26或 某些預(yù)期的應(yīng)用而夾緊電池?？蚝碗姵刂g的相對(duì)移動(dòng)可能引起端子
斷裂，這是因?yàn)樗鼈兺ǔＳ梢讚p壞的應(yīng)變金屬片(foil gauge metals ) 組成。
因此，可能需要附加的壓縮夾緊力以便向下夾持在鋰電池上。足 夠的夾緊力確保了在框與電池之間有很小或無(wú)相對(duì)移動(dòng)。
本發(fā)明提供的設(shè)備提供了附加的壓力到包含電池組的電池。在一 種實(shí)施例中，電池組50隨后可以;故安裝在一個(gè)外部保護(hù)殼中，該殼尺 寸被制成以這樣的方式保持電池組，以便緊緊地將所有的鋰電池組件 和框組裝件保持在位，在框上提供了附加的夾持力，進(jìn)一步固定鋰電 池組件。供選地，電池組50可以通過(guò)適當(dāng)?shù)膬?nèi)部結(jié)構(gòu)而牢固地被保持。
圖4 (a)和(b)分別顯示了一種外部壓力提供結(jié)構(gòu)的分解圖， 其中，外殼半件410和420被分開(kāi)，而圖4 (b)顯示了利用螺栓固定 在一起的封裝半件410和420。在電池組件封裝件中使用的典型材料 為塑料。如果需要額外的力，可以應(yīng)用塑料添加劑以獲得所需的物理 性能。如果添加劑不對(duì)外殼提供足夠的力和硬度，則可以制造金屬和 塑料組分的混合物以增加附加強(qiáng)度。
在圖4(a)中，電池組50被顯示為設(shè)置在封裝半件420上。在 蓋子閉合并且將壓力施加到電池堆前，母線優(yōu)選連接到中央的總線結(jié) 構(gòu)，如在圖4(a)中所看到的。被螺栓固定起來(lái)的構(gòu)件411和電池封 裝件的螺栓412 —起提供了所需的力，其最小化或消除了框與包含電 池組50的電池之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。盡管螺栓412 ,皮顯示在圖4(a)和 (b)中，其它的固定件也可以被使用。
圖4(a)中所示的電池組件封裝件含有7個(gè)串聯(lián)連接的電池疊層。 顯示出的剩余空象限可以被用于包裝電池組件的附件，如保護(hù)性的電 子元件、保險(xiǎn)絲、連接器以及內(nèi)部的線束。電池組件封裝件也可以含 有構(gòu)件，以形成圍繞電池疊層的安裝，并且也優(yōu)選包括將與外部電池 連接的相同的插孔和插頭構(gòu)件。
電池組50也可以被構(gòu)型成包括作為電池內(nèi)部子組裝件部分的壓 縮系統(tǒng)硬件，在圖5 (a)和(b)所示的一供選的力提供結(jié)構(gòu)中，內(nèi)
部結(jié)構(gòu)被用于提供壓力。這可以通過(guò)采用多種結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)。圖5(a) 顯示了利用壓縮板510和壓縮螺栓(未示出)的一種內(nèi)部壓縮系統(tǒng)， 該螺栓安裝在被螺栓固定起來(lái)的構(gòu)件511中，其最小化或消除了框和 含有電池組50的電池之間的相對(duì)移動(dòng)。圖5 (b)顯示了利用壓縮板 510結(jié)合壓縮帶540的一種內(nèi)部壓縮系統(tǒng)。盡管在圖5 (b)中顯示了 兩(2)條帶540，也可以使用單個(gè)的帶或多于兩(2)個(gè)的帶。
上述的圖4 (a) 、 (b)以及5 (a)和(b)僅僅是例舉了一些優(yōu) 選的壓力提供結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員將會(huì)理解本發(fā)明設(shè)備的多 種變型是可能的。
圖6 (a) - (d)顯示了根據(jù)本發(fā)明的一例舉帶框電池模塊的組裝 的步驟，具有四(4)個(gè)電池以組成4V的模塊。在步驟(a)中，將 第一電池/框組裝件放置到母線上。電池的焊接片優(yōu)選超聲焊接到母 線。在步驟(b) - (d)中，鄰接的電池/框組裝件被放置到母線上， 隨后每一個(gè)超聲焊接到母線以形成4V的帶框模塊。
圖7 (a) - (d)顯示了在例舉的組裝過(guò)程中的步驟，顯示出將根 據(jù)本發(fā)明的多個(gè)帶框電池插入到外部保護(hù)罩中。在圖7(a)中，第一 電池框堆被插入到外部框的底半部中。圖7 (b)顯示了插入到外部框 的底半部中的四個(gè)電池框疊層。圖7 (c)顯示了當(dāng)將中央母線板放置 到圖7 (b)所示的四個(gè)電池框疊層上之后以及將另三個(gè)電池框疊層放 置到母線上之后得到的最終結(jié)構(gòu)。圖7 (d)顯示了在連接所有的總線 螺栓以及最后的母線后得到的最終電池組裝件。圖7 (d)所示的組裝 件與圖4 (a)所示的插入到框底半部的組裝件相同。
盡管如本文所示并詳細(xì)說(shuō)明的用于固定電池的特定方法和設(shè)備完 全能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的上述目地，應(yīng)當(dāng)理解，它是本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選的實(shí) 施例，并因此代表了本發(fā)明在廣義上所預(yù)期的主題，本發(fā)明的范圍完 全包含其它對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的實(shí)施例，并且本發(fā)明 的范圍相應(yīng)地僅被限定到附屬的權(quán)利要求書(shū)中，其中，以單數(shù)形式提 到一個(gè)元件并非用于指"一個(gè)以及僅此一個(gè)"，除非這樣明確地聲明， 而是指一個(gè)或多個(gè)。上述優(yōu)選實(shí)施例的元件的所有結(jié)構(gòu)及功能上的等
同物是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的或后來(lái)變?yōu)?〉知的，特別地通過(guò) 參照而包含在本文中，并且希望被本發(fā)明的權(quán)利要求所包含。此外， 不需要裝置或方法來(lái)解決每一個(gè)以及需要被本發(fā)明解決的問(wèn)題，因?yàn)?它將被本發(fā)明的權(quán)利要求所包含。而且，本說(shuō)明書(shū)中，不希望元件、 部件或方法步驟獻(xiàn)給公眾，而不管該元件、部件或方法步驟是否已明
確地描述在權(quán)利要求中。本文中沒(méi)有一個(gè)權(quán)利要求的元件按照35U.S.C. 第112部分第六段的規(guī)定進(jìn)行解釋?zhuān)翘匾獠捎眯g(shù)語(yǔ)"意思是"來(lái)清 楚地陳迷該元件。
權(quán)利要求
1、一種帶框的鋰電池組，包括第一框件，其包括四個(gè)側(cè)面元件，該元件被定尺寸成重疊鋰電池組件的至少三個(gè)封邊，所述第一框件具有一開(kāi)口，該開(kāi)口被定尺寸成為待裝框的鋰電池組件提供間隙；第二框件，其包括四個(gè)側(cè)面元件，該元件被定尺寸成重疊所述鋰電池的所述至少三個(gè)封邊，所述第二框件具有一開(kāi)口，該開(kāi)口被定尺寸成為所述待裝框的鋰電池提供間隙，所述第一和第二框件具有聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)，以便安裝在一起以及安裝到鄰近的框組裝件以形成帶框的電池組；其中，所述第一框件和所述第二框件中的至少一個(gè)包括母線俘獲部件，以及被所述母線俘獲部件固定的母線，所述母線電連接到由所述電池組組成的所述鋰電池的所有陽(yáng)極和所有陰極中的至少一個(gè)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的框組裝件，其特征在于，所述第一和第 二框件中的至少一個(gè)還包括用于所述鋰電池組件的端子的端子間隙部 件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的框組裝件，其特征在于，所述聯(lián)鎖結(jié)構(gòu) 包括插頭和插孔部件，所述插頭和插孔安裝在一起以對(duì)準(zhǔn)所述鄰近的框組裝件。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的框組裝件，還包括一個(gè)封裝所述電池組 中的至少一個(gè)的外殼，所述外殼對(duì)所述電池組提供附加的壓力。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的框組裝件，其特征在于，所述外殼包括 頂部和底部，所述頂部和底部采用固定件固定在一起。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的框組裝件，還包括一對(duì)壓縮板，其將所 迷電池組夾在當(dāng)中，所述壓縮板固定在一起以對(duì)所迷電池組提供附加 的壓力。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的框組裝件，還包括至少一個(gè)壓縮帶，用于圍繞所述電池組包裝，所述壓縮帶向所述電池組施加壓力。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的框組裝件，其特征在于，所述笫一框件 和所述第二框件在尺寸上相同。
9、 一種用于制作鋰電池組的方法，包括以下步驟 提供多個(gè)鋰電池組件和框組裝件；將所述多個(gè)鋰電池組件和框組裝件中的第一個(gè)的同極性端子接片 與所述多個(gè)鋰電池組件和框組裝件中的第二個(gè)電連接，其中，電連接 的步驟包括將第一鋰電池組件和框組裝件的端子接片放置在平行于位于該框 組裝件中的端子槽的位置；在所述的鋰電池組件和框組裝件的每一個(gè)中提供母線保持部件； 為每一極性提供一母線； 將所述母線插入到所述母線保持部件中； 將所述端子接片固定到所述母線上，并且通過(guò)將所述母線滑入所述第二鋰電池組件和框組裝件的所述母線 保持部件中而在所述第一組裝件附近堆疊第二鋰電池組件和框組裝 件。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，至少一個(gè)所述第 二框件還包括插頭和插孔部件，便于所述相鄰框組裝件的固定對(duì)準(zhǔn)， 還包括通過(guò)對(duì)準(zhǔn)每一個(gè)組裝件的所述插頭和插孔部件而定向所述相鄰 組裝件的步驟。
全文摘要
一種帶框的鋰電池組，包括第一框(20)和第二框(30)。所述框被鎖定到一起，將鋰電池組件(10)夾持到封邊表面(13，16)上，從而提供結(jié)構(gòu)上的剛性，并預(yù)防由于操作和振動(dòng)而引起的損傷。每一個(gè)框(20，30)在面對(duì)夾持表面(33)的側(cè)面上具有多個(gè)插頭(25)和插孔(26)，以便于對(duì)準(zhǔn)并堆疊多個(gè)鋰電池組件和框組裝件，從而組成鋰電池組(50)。每一個(gè)框(20，30)包括一個(gè)母線俘獲構(gòu)件(22，32)，具有插入其中的母線(40)，用于將給定鋰電池組件組的所有端子電連接到母線(40)上。
文檔編號(hào)H01M2/24GK101176223SQ200680016229
公開(kāi)日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月14日
發(fā)明者B·哈瑙爾, D·D·克魯格, R·T·文德林, R·比爾 申請(qǐng)人:埃納戴爾公司