CN113646959B - 具有不平坦表面结构的电池组盖和包括该电池组盖的电池组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在其上表面部上形成有不平坦部的电池组盖和包括该电池组盖的电池组。电池组盖有效地防止应力集中在特定区域上，能够在无需添加单独支架的情况下增强刚度，并且在应用于封装时容易组装。

Description

具有不平坦表面结构的电池组盖和包括该电池组盖的电池组

技术领域

本申请要求于2019年8月7日提交的韩国专利申请第10-2019-0095996号的优先权的权益，通过引用将该韩国专利申请的全部内容结合在此。

本发明涉及一种具有表面不平坦部的电池组盖和包括该电池组盖的电池组。

背景技术

近来，能够充电和放电的二次电池已广泛用作无线移动装置的能源。此外，作为被提出作为使用化石燃料的现有汽油车辆和柴油车辆的空气污染的解决方案的电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)等的电源，二次电池已引起关注。

因此，由于二次电池的优点，使用二次电池的应用的类型目前非常多样化，并且预期二次电池将在未来应用于诸多领域和产品。

在小型移动装置中，每个装置使用一个或少量的电池单元，而在诸如汽车之类的中大型装置中，由于需要高功率和大容量，使用电连接了多个电池单元的中大型电池模块。

由于电池模块的尺寸和重量与这种中大型装置的存储空间和输出直接相关，所以制造商试图制造尽可能小且重量轻的电池模块。此外，诸如电动自行车和电动汽车之类的受到来自外部的大量冲击和振动的装置应当在构成电池模块的元件之间具有稳定的电连接以及物理结合，并且应当通过使用大量电池来实现高输出和大容量。因此，安全性也变得重要。

由于优选以尽可能小的尺寸和重量来制造中大型电池模块，所以主要使用能够以高集成度充电并且具有小的重量容量比的棱柱形电池和袋型电池作为中大型电池模块的电池单元。

然而，当使用多个电池单元构成中型或大型电池模块或者使用由预定单位的电池单元构成的多个单位模块来构成中型或大型电池模块时，执行用于将电池单元机械地紧固的封装工序。

特别是，在诸如车辆这样的被连续地或重复地施加诸如振动或冲击之类外力的装置的情况下，需要应用能够有效地保护电池单元或电池模块的封装构件。

因此，非常需要采用这样一种电池组构件的技术，即，该电池组构件在制造过程中没有困难、补足了电池单元的较低机械刚度并且能够防止由于外力而引起的损坏或短路。

发明内容

技术问题

本发明的目的是解决现有技术的上述问题以及过去需要的技术问题。本发明的目的是提供一种在将施加至电池组盖的应力集中有效分散的同时具有优异的机械刚度的电池组盖和包括该电池组盖的电池组。

技术方案

为了实现该目的，本发明提供了一种在上表面上形成有特定形状的不平坦部的电池组盖。

在本发明中，不平坦部是指其中在基准平面上形成凹陷和/或凸出的区域的情况，例如，其中在基准平面上形成特定区域凹陷的凹部或特定区域凸出的凸部的情况。此外，在本发明中，“连接不平坦部在宽度方向上的中心的中心线”是指，从沿长度方向形成的不平坦部计算出不平坦部在宽度方向上的长度的中心点之后，通过将中心点连接而生成的线。

根据本发明的电池组盖呈其底部方向开放以覆盖电池组的上部的方形托盘的形式。电池组盖具有覆盖其中容纳有电池模块的电池组托盘的结构，并且根据需要，电池组盖能够机械地紧固至电池组托盘。电池组盖可包括：上表面部，所述上表面部为板状并且在其一个表面或两个表面上具有珠状凹陷或凸出的不平坦部；和侧部，所述侧部从所述上表面部弯折并延伸，形成与所述上表面部垂直的平面，并且覆盖所述电池组的上部侧表面。此外，基于连接所述不平坦部在宽度方向上的中心的中心线，形成在所述上表面部上的所述不平坦部包括其中所述中心线是直线的区域，并且满足以下条件1至条件3。

[条件1]

在连接所述不平坦部在宽度方向上的中心的所述中心线是直线的区域中，所述中心线的一端朝向所述上表面部的四条边之中的一条边，并且所述中心线的相反端朝向所述四条边之中的另一条边。

[条件2]

所述不平坦部具有其中连接在宽度方向上的中心的所述中心线是直线的两个以上区域进行连接的形式，并且所述不平坦部的相邻连接的宽度方向上的中心线朝向所述上表面部的四条边之中的彼此不同的边。

[条件3]

其中所述中心线是直线的区域中的至少一个区域的两端朝向所述上表面部的四条边之中的相邻的两条边。

根据本发明的电池组盖满足条件1至条件3，由此防止在被施加外力或振动的情况下应力集中在电池组盖的特定部分上的现象，并且在无需添加单独支架的情况下进一步提高刚度。通过条件1和条件3，不平坦部不集中在上表面部的边缘方向上。此外，通过条件2，例如，提供了其中朝向不同方向的不平坦部进行连接的结构，通过这样做，具有分散应力集中的方向的效果。

在一个示例中，形成在所述上表面部上的所述不平坦部具有珠状凹陷的形状，并且所述不平坦部具有形成在板状的所述上表面部的上表面上的结构。就是说，形成在上表面部上的不平坦部可具有当从上方观察电池组盖时具有凹陷的不平坦部的结构。与凸出的不平坦部相比，凹陷的不平坦部可具有减小电池组的体积的效果。

在一个示例中，基于连接所述不平坦部在宽度方向上的中心的所述中心线，形成在所述上表面部上的所述不平坦部包括：具有闭合图形形状的第一形状和具有开放图形形状的第二形状。本发明不排除仅形成第一形状和第二形状之一的情况。在本发明中，当形成在上表面部上的不平坦部包括第一形状和第二形状二者时，分散应力的效果更加优异。

具体地，在第一形状的情况下，连接不平坦部在宽度方向上的中心的中心线形成具有四条或更多条边的多边形的结构。多边形的结构例如是具有4至8条边的多边形的结构。此外，当将连接所述不平坦部在宽度方向上的中心的中心线进行连接时，所述第二形状形成其中一条边开放的多边形的结构。第一形状阻止施加到电池组盖的应力集中于盖的边缘区域，第二形状用于分散应力集中的方向。

在一个示例中，所述第一形状进一步包括：在通过将连接所述不平坦部在宽度方向上的中心的所述中心线进行连接而形成的所述多边形的边之中的至少一条边上与所述多边形的边垂直相交的形状的一个或多个不平坦部。

在另一示例中，所述第一形状和所述第二形状可具有不同的面积。具体地，所述第一形状形成为具有比所述第二形状大的面积。例如，所述第一形状与所述第二形状的面积比在3：1至1.2：1，优选2：1至1.2：1，更优选1.5：1至1.2：1的范围内。所述第一形状是闭合图形形状，其具有防止应力集中在特定方向上的效果。

此外，形成在所述上表面部上的所述不平坦部具有不接触所述上表面部的四条边的形状。这是为了防止应力集中在电池组盖的边缘方向上。

在形成于上表面部上的不平坦部中，具有某一范围的宽度的不平坦结构进行连接，以形成特定形状或图案。在一个示例中，与所述上表面部在短轴方向上的长度相比，所述不平坦部在宽度方向上的宽度可形成在5％至35％的范围内。具体地，不平坦部包括：在宽度方向上具有较小宽度的情况；和/或在宽度方向上具有较大宽度的情况。在宽度方向上具有较窄宽度的情况下，与上表面部在短轴方向上的长度相比，不平坦部在宽度方向上的宽度在5％至15％，优选5％至10％的范围内。此外，在宽度方向上具有较宽宽度的情况下，与上表面部在短轴方向上的长度相比，不平坦部在宽度方向上的宽度在15％至35％，优选15％至25％的范围内。

在一个示例中，形成有形成在电池组盖的上表面部上的不平坦部的面积在上表面部的总面积的30％至65％的范围内。具体地，形成有不平坦部的面积在30％至60％，优选35％至60％，更优选40％至50％的范围内。通过将形成有不平坦部的面积控制在上述范围内，可增大应力分散效果。

在本发明中，电池组盖的上表面部可进一步包括独立于上述不平坦部而形成的一个或多个珠状凹部。例如，一个或多个凹部可形成为与电池组盖的上表面部的边缘相邻。

根据本发明的电池组盖呈其底部方向开放以覆盖电池组的上部的方形托盘的形式，并且包括侧部，侧部从上表面部弯折并延伸以形成与上表面部垂直的平面，并且侧部覆盖电池组的上部侧表面。

在一个示例中，侧部可包括沿与上表面部垂直的方向取向的波纹结构。具体地，侧部包括凸出和凹陷重复的不平坦部，并且由该不平坦部形成的谷部沿与上表面部垂直的方向形成。通过形成在侧部上的不平坦结构，可补充电池组盖的成型性和垂直刚度。

可进一步包括翼部，翼部从侧部弯折并延伸并且形成与侧部垂直的平面。在这种情况下，翼部具有其中例如形成有用于与电池组或电池组托盘紧固的穿孔的结构。

此外，本发明提供了一种包括上述电池组盖的电池组。具体地，电池组包括：具有开放表面的电池组托盘；容纳在所述电池组托盘中的电池模块；和覆盖所述电池组托盘的所述开放表面的电池组盖。

电池组能够根据所需的输出和容量进行各种变化。特别是，当封装二次电池模块时，可有效地应用该电池组。例如，电池组不仅可有效地应用于诸如蜂窝电话、PDA、数码相机、笔记本电脑之类的小型移动装置，而且还可有效地应用于诸如电动车辆和混合动力电动车辆之类的中大型装置。

有益效果

如上所述，根据本发明的电池组盖有效地防止应力集中在特定区域上，在无需添加单独支架的情况下提高刚度，并且在应用于封装时容易进行组装工序。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的电池组盖的前视图。

图2是图1的部分A的放大图。

图3是根据本发明一实施方式的电池组盖的透视图。

图4是根据本发明另一实施方式的电池组盖的前视图。

图5是示出评价根据本发明一实施方式的电池组盖的振动性能的模拟结果的示意图。

图6至图8是各自图解根据比较例的电池组盖的透视图。

具体实施方式

下文中，将参照附图更详细地描述本发明，但是本发明的范围不限于此。

图1是根据本发明一实施方式的电池组盖的前视图，图2是图1的部分A的放大图，图3是根据本发明一实施方式的电池组盖的透视图。

参照这些附图，电池组盖呈其底部方向开放以覆盖电池组的上部的方形托盘的形式，并且电池组盖具有覆盖其中容纳有电池模块的电池组托盘的结构。电池组盖可包括：上表面部100，上表面部100为板状并且在其一个表面上具有珠状凹陷的不平坦部；和侧部200，侧部200从上表面部100弯折并延伸，形成与上表面部100垂直的平面，并且覆盖电池组的上部侧表面。此外，电池组盖进一步包括翼部300，翼部300从侧部200弯折并延伸，并且形成与侧部200垂直的平面。

基于连接不平坦部在宽度方向上的中心的中心线，形成在上表面部100上的不平坦部包括具有闭合图形形状的第一形状110和具有开放图形形状的第二形状120。

参照图2，所述中心线是通过计算不平坦部在宽度方向上的长度D的中心点并且将中心点连接而获得的虚拟线L。就是说，中心线是在宽度方向上平分不平坦部的线，其中D1＝D2，并且不平坦部包括其中基于中心线，中心线是直线的区域(下文称为直线区域)。在此，其中中心线是直线的区域是指相对于沿直线延伸的中心线来说在宽度方向上具有长度(D1和D2)的区域，并且不平坦部是其中中心线是直线的区域进行凹陷的形式。

当将连接不平坦部在宽度方向上的中心的中心线进行连接时，第一形状110形成具有六条边的六边形的结构。此外，第一形状110进一步包括在六边形的下边上垂直相交形状的不平坦部。此外，当将连接不平坦部在宽度方向上的中心的中心线进行连接时，第二形状120形成其中一条边开放的多边形的结构。

形成第一形状110和第二形状120的直线区域的两端不朝向上表面部100的角部(对应于[条件1])，并且不平坦部具有其中两个以上的直线区域进行连接的形式，不平坦部的相邻连接的宽度方向上的中心线朝向上表面部的四条边之中的不同的边(对应于[条件2])。此外，直线区域中的至少一个直线区域具有这样一种形状，即，其两端朝向上表面部100的四条边之中的相邻的两条边(对应于[条件3])。在此，该相邻的两条边是指在四边形的上表面部中共用一个顶点的彼此相邻的边。

在电池组盖的上表面部100的中央区域形成水平条形式的珠状凹部。水平条形状的珠状凹部是用于与安装在电池组盖的下部的电池模块紧固的中央紧固部140。中央紧固部140具有在宽度方向上横跨电池组盖的上表面部100的条状，并且间隔开地形成两个中央紧固部140。在中央紧固部140中形成用于紧固螺栓的通孔141。

形成在电池组的上表面部100上的不平坦部的形状进一步包括独立于第一形状110和第二形状120形成的一个或多个珠状凹部130。珠状凹部130形成在电池组的上表面部100的下边缘的两侧。

电池组盖的侧部200包括沿与上表面部100垂直的方向取向的波纹结构。侧部200的波纹结构包括凸出和凹陷重复的不平坦部，并且沿与上表面部100垂直的方向布置。

此外，翼部300具有其中形成有用于与电池组托盘紧固的多个穿孔311的结构。

图4是根据本发明另一实施方式的电池组盖的前视图。在图4所示的电池组盖中，在顶部和底部分别形成具有闭合图形形状的不平坦部。在图4所示的电池组盖中，除形成在前部上的不平坦部的形状之外，其余部件与图1中所示的电池组盖相同。将省略对其余部件的详细描述。

图5是示出通过模拟对图1中示出的电池组盖的振动性能进行评价的结果的示意图。参照图5，能够看出，应力沿着形成在电池组盖的上表面部上的凹陷的形状分布。在形成在电池组盖的上表面部上的凹陷之中，可确认应力沿着第一形状和第二形状均匀地分布。

图6至图8分别示出了根据比较例的电池组盖。

图6示出了在电池组盖的前部上形成具有圆角的四边形形状的珠状凹部的结构。图7示出了其中条状的主凹部在长度方向上横跨电池组盖的前部的中央，并且形成从主凹部朝向边缘放射的子凹部的结构。此外，在图8中，形成在长度方向上横跨电池组盖的中央的多个凹部，并且每个凹部具有在长度方向上延伸的矩形。

下文中，将参照示例等更详细地描述本发明，但是本发明的范围不限于此。

实施例1和实施例2

分别制造图1和图4中所示形状的电池组盖。

比较例1至比较例3

制造图6至图8中所示形状的每个电池组盖。

实验例：评价电池组盖的振动性能

对实施例1以及比较例1至比较例3的电池组盖进行振动性能评价。在该评价中，对每个样品施加各种波长的振动，并且计算产生裂纹的范围。评价结果示出在下表1中。

[表1]

示例编号	评价结果(Hz)
		实施例1	39.4
比较例1	18.6
		比较例2	32.9
比较例3	35.1

参照表1，根据实施例1的电池组盖表现出振动性能相较于比较例1来说提高2倍以上的结果。此外，与比较例2和比较例3相比，能够看出实施例1的电池组盖具有非常优异的振动性能。

[参考标号说明]

100：上表面部

110：第一形状

120：第二形状

130：凹部

140：中央紧固部

141：通孔

200：侧部

300：翼部

311：穿孔。

Claims (11)

1.一种电池组盖，所述电池组盖呈其底部方向开放以覆盖电池组的上部的方形托盘的形式，所述电池组盖包括：

板状的上表面部，所述上表面部在其一个表面或两个表面上具有珠状凹陷或凸出的不平坦部；和

侧部，所述侧部从所述上表面部弯折并延伸，形成与所述上表面部垂直的平面，并且覆盖所述电池组的上部侧表面，

其中，基于连接所述不平坦部在宽度方向上的中心的中心线，形成在所述上表面部上的所述不平坦部包括其中所述中心线是直线的区域，并且满足以下条件1至条件3：

[条件1]

在其中所述中心线是直线的区域中，

所述中心线的一端朝向所述上表面部的四条边之中的一条边，并且所述中心线的相反端朝向另一条边；

[条件2]

所述不平坦部具有其中所述中心线是直线的两个以上区域进行连接的形式，并且所述不平坦部的相邻连接的宽度方向上的中心线朝向所述上表面部的四条边之中的彼此不同的边；和

[条件3]

其中所述中心线是直线的区域中的至少一个区域的两端朝向所述上表面部的四条边之中的相邻的两条边，

其中基于连接所述不平坦部在宽度方向上的中心的所述中心线，形成在所述上表面部上的所述不平坦部包括：

具有闭合图形形状的第一形状；和

具有开放图形形状的第二形状，

所述第一形状的不平坦部满足上述条件1至条件3，并且所述第二形状的不平坦部也满足上述条件1至条件3，

其中当将连接所述不平坦部在宽度方向上的中心的所述中心线进行连接时，所述第一形状形成具有四条或更多条边的多边形的结构，并且

其中所述第一形状进一步包括：在通过将连接所述不平坦部在宽度方向上的中心的所述中心线进行连接而形成的所述多边形的边之中的至少一条边上与所述多边形的边垂直相交的形状的一个或多个不平坦部。

2.根据权利要求1所述的电池组盖，其中形成在所述上表面部上的所述不平坦部具有珠状凹陷的形状，并且

其中所述不平坦部形成在板状的所述上表面部的上表面上。

3.根据权利要求1所述的电池组盖，其中当将连接所述不平坦部在宽度方向上的中心的所述中心线进行连接时，所述第二形状形成其中一条边开放的多边形的结构。

4.根据权利要求1所述的电池组盖，其中形成在所述上表面部上的所述不平坦部具有不接触所述上表面部的四条边的形状。

5.根据权利要求1所述的电池组盖，其中所述不平坦部在宽度方向上的宽度处于所述上表面部在短轴方向上的长度的5％至35％的范围内。

6.根据权利要求1所述的电池组盖，其中形成有所述不平坦部的面积在所述上表面部的总面积的30％至65％的范围内。

7.根据权利要求1所述的电池组盖，其中所述第一形状与所述第二形状的面积比在3：1至1.2：1的范围内。

8.根据权利要求1所述的电池组盖，进一步包括独立于形成在所述上表面部上的珠状凹陷或凸出的所述不平坦部而形成的一个或多个珠状凹部。

9.根据权利要求1所述的电池组盖，其中所述侧部包括凸出和凹陷重复的不平坦部，并且

其中由所述侧部的所述不平坦部形成的谷部沿与所述上表面部垂直的方向形成。

10.根据权利要求1所述的电池组盖，进一步包括翼部，所述翼部从所述侧部弯折并延伸并且形成与所述侧部垂直的平面，

其中在所述翼部中形成有用于与电池组或电池组托盘紧固的穿孔。

11.一种电池组，包括：

具有开放表面的电池组托盘；

容纳在所述电池组托盘中的电池模块；和

根据权利要求1所述的电池组盖，所述电池组盖具有覆盖所述电池组托盘的所述开放表面的结构。