CN114388863A - 用于制造电池模块的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于制造电池模块的方法，所述方法包括：通过沿第一方向堆叠多个电池单元组件而形成堆叠结构；使第一端板与所述堆叠结构的第一方向的第一端形成表面接触，并使第二端板与所述堆叠结构的第一方向的第二端形成表面接触；通过将多个电池单元的每个电池单元的电极彼此结合而形成电连接；以及沿所述第一方向跨过所述堆叠结构安装第一夹具和第二夹具，将所述第一夹具的第一端和所述第二夹具的第一端固定到所述第一端板，并将第一夹具的第二端和第二夹具的第二端固定到所述第二端板。

Description

用于制造电池模块的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造电池模块的方法。
背景技术
本节中的陈述仅提供涉及本发明的背景信息，并不会构成现有技术。
随着近年来全球减少二氧化碳排放的趋势，代替通过燃烧化石燃料来产生行驶动力的传统内燃机车辆，对利用存储在储能装置(例如电池)中的电能而通过驱动电机来产生行驶动力的电动车辆的需求大大增加。
电动车辆的性能很大程度上取决于储能装置(例如电池)的电容量和性能，该储能装置用于存储电能以提供给驱动电机。
用于存储提供给电机的电能以产生车辆行驶动力的车辆电池不仅应具有优异的电学方面特性(例如，优异的充/放电性能和较长使用寿命)，还应提供高水平的机械方面性能(例如，实现对诸如高温和剧烈振动的恶劣的车辆行驶环境的坚固性)。
因此，申请人发现需要一种能够提供优异电学/机械性能的电池结构及其制造方法。
以上关于背景技术的描述仅用于帮助理解本发明的背景，本领域技术人员不应将其视为与已知现有技术相对应。
发明内容
通过本文提供的说明，其它应用领域将变得明显。应当理解，本说明书和具体实施例仅是旨在用于说明的目的，而并不旨在限制本发明的保护范围。
本发明提供一种电池模块及用于制造该电池模块的方法，其中，采用可以提供足够刚度的部件之间限制结构，使得可以提供部件之间足够的联接。
在本发明的一个形式中，用于制造电池模块的方法包括以下步骤：通过沿第一方向堆叠多个电池单元而形成堆叠结构；使第一端板和第二端板分别与堆叠结构的第一方向的两端形成表面接触；通过将电池单元的电极彼此结合而形成电连接；以及沿所述第一方向跨过所述堆叠结构安装夹具，使得夹具的两端分别固定到所述第一端板和所述第二端板。
在本发明的一个形式中，形成堆叠结构的步骤可以包括以下步骤：通过堆叠至少两个电池单元并在其间设置表面压力垫而形成电池单元组件；以及通过堆叠电池单元组件而形成所述堆叠结构。
在本发明的一个形式中，电池单元组件的电池单元可以堆叠成使得电池单元的具有相同极性的电极彼此相邻设置。
在本发明的一个形式中，所述堆叠结构的电池单元组件可以堆叠成使得电池单元组件的具有不同极性的电极彼此相邻设置。
在本发明的一个形式中，形成电连接的步骤可以在所述堆叠结构的第二方向的两端均设置汇流排组件，所述第二方向与所述第一方向垂直，所述汇流排组件包括具有狭缝的汇流排，可以使电池单元的电极穿过所述狭缝，可以将穿过所述狭缝的电极弯曲，然后可以将弯曲部分焊接到所述汇流排。
在本发明的一个形式中，安装夹具的步骤可以包括以下步骤：在所述堆叠结构的第三方向的第一端设置盖，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向垂直；在所述盖的外侧安装第一夹具作为沿所述第一方向跨过所述堆叠结构的夹具，使得所述第一夹具的两端固定到所述第一端板和所述第二端板；以及在所述堆叠结构的与设置有所述盖的端部相对的另一端部安装第二夹具作为跨过所述堆叠结构的夹具，使得所述第二夹具的两端固定到所述第一端板和所述第二端板。
在本发明的一个形式中，所述第一夹具和所述第二夹具中的每一个的两端可以朝向所述第一端板和所述第二端板的外表面弯曲，弯曲端部可以焊接到所述第一端板和所述第二端板。
在本发明的一个形式中，该方法可以进一步包括以下步骤：在所述堆叠结构的第二方向的两端安装第一盖和第二盖，所述第二方向与所述第一方向垂直。
在本发明的一个形式中，所述第一盖的两个侧表面和所述第二盖的两个侧表面可以分别与所述第一端板和所述第二端板形成表面接触。
在本发明的一个形式中，所述第一盖的两个侧表面和所述第二盖的两个侧表面可以螺栓连接到所述第一端板和所述第二端板。
在本发明的一个形式中，在所述第一盖的两个侧表面和所述第二盖的两个侧表面上可以形成沿所述第一方向突出的锁定突起，并且所述第一端板的边缘和所述第二端板的边缘可以锁定到所述锁定突起，以在组装状态下受到限制。
根据电池模块制造方法，夹具沿电池单元堆叠的方向在电池模块的中央被焊接到位于两侧的端板，并且端板在两端被螺栓连接到盖，由此可以提供足够的刚度。
此外，根据电池模块制造方法，通过采用汇流排组件，可以通过一次弯曲工艺和一次焊接工艺形成多个堆叠的电池单元的电极之间的电连接，因此通过简化工艺和去除电池单元之间的结果偏差可以提高产品质量。
此外，根据电池模块制造方法，使用用于限制部件之间的结构使得可以在制造过程中充分地提供部件之间的联接，从而可以提供高水平的制造质量以及所得产品之间的均匀性。
从本发明获得的有益效果不限于上述那些，本发明所属领域的技术人员可以清楚地理解本文中未提及的其他有益效果。
附图说明
为了可以很好地理解本发明，现在参考所附附图，以给出的示例的方式来描述其各种形式，在这些附图中：
图1是通过根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法而制造的电池模块的立体图；
图2是图1所示的电池模块的分解立体图；
图3和图4是示出根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法中形成电池单元堆叠结构的步骤的示意图；
图5是示出根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法中使端板与电池单元堆叠结构形成表面接触的步骤的示意图；
图6是图5所示的端板的外表面和内表面的放大示意图；
图7是示出根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法中通过将汇流排组件安装在电池单元堆叠结构上来结合电池单元电极的步骤的示意图；
图8是图7所示的汇流排组件的放大示意图；
图9是示出根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法中将汇流排组件安装在电池单元堆叠结构上并焊接电池单元电极的结果的示意图；
图10是示出根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法中设置盖和夹具的步骤的示意图；
图11是图10所示的第一夹具的端部的示意图；
图12是示出根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法中安装第二盖和第三盖的步骤的示意图；以及
图13是详细地示出根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法中第二盖和第三盖的组装结构的示意图。
本文描述的附图仅用于说明的目的，而并不旨在以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
下面的说明在本质上仅仅是示例性的，并非旨在限制本发明、应用或用途。应当理解，在整个说明书和附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
下面，参照所附附图描述根据本发明的各种形式的用于制造电池模块的方法。
图1是通过根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法而制造的电池模块的立体图；图2是图1所示的电池模块的分解立体图。
如图1和图2所示，通过根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法而制造的电池模块10可以包括：多个电池单元110、两个端板20、汇流排组件(bus bar assembly)30、第一盖40、第一夹具51、第二夹具52以及第二盖和第三盖60，多个电池单元110沿第一方向彼此堆叠；两个端板20分别与堆叠的电池单元110的结构100的第一方向的两端形成表面接触；汇流排组件30沿与第一方向垂直的第二方向在堆叠的电池单元110的结构100的两端处将电池单元110的电极彼此结合；第一盖40沿与第一方向和第二方向垂直的第三方向覆盖堆叠的电池单元110的结构100的端部；第一夹具51在盖40的外侧跨过盖40使两端连接在两个端板20之间；第二夹具52与盖40所设置的位置相对，在堆叠的电池单元110的结构100的端部处跨过结构100使两端分别连接到两个端板20；第二盖和第三盖60在汇流排组件30的外侧沿第二方向覆盖堆叠的电池单元110的结构100。第二盖和第三盖60的侧表面与端板20的端部接触，并且第二盖、第三盖60与端板20可以通过螺栓21结合。
用于制造图1和图2所示的电池模块10的方法可以首先以通过堆叠电池单元110来形成电池单元堆叠结构100的步骤开始。
图3和图4是示出根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法中形成电池单元堆叠结构的步骤的示意图。
参考图3和图4，形成电池单元堆叠结构的步骤首先通过交替堆叠多个(例如两个)电池单元110和应设置在电池单元110之间的表面压力垫120来形成电池单元组件11，然后堆叠多个电池单元组件11，从而能够形成电池单元堆叠结构100。
多个电池单元110可以布置成一个电池单元组件11，使得具有相同极性的电极(例如，正极111a和负极111b)彼此相邻。
表面压力垫120是用于通过在电池单元110膨胀时提供弹性来防止模块结构变形的部件。
可以在电池单元组件11之间施加热熔胶，由此可以限制电池单元组件11之间的位置。
电池单元组件11可以堆叠成使得具有不同极性的电极彼此相邻。当电池单元110结合到汇流排组件30时，具有相反极性的相邻电极结合到汇流排组件30的汇流排，从而电池单元组件11可以形成电性串联连接关系，并且一个电池单元组件11中的电池单元110可以形成电性并联连接关系。
下面，为了描述方便，将电池单元110堆叠的方向称为第一方向(x轴方向)，将与第一方向垂直的方向(电池单元110的电极所连接的方向)称为第二方向(y轴方向)。进一步地，将与第一方向和第二方向垂直的方向，即电池单元110的没有电极的侧面所连接的方向称为第三方向(z轴方向)。
接下来，根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法可以执行将端板20设置成沿第一方向，即电池单元堆叠结构100的堆叠方向与堆叠结构100的两端形成表面接触的步骤，如图5所示。
图5是示出根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法中使端板与电池单元堆叠结构形成表面接触的步骤的示意图。
端板是沿电池单元堆叠的方向与电池单元平行地设置成与最外面的电池单元形成表面接触的板。
图6是图5所示的端板的外表面和内表面的放大示意图。
如图6所示，端板20的暴露于模块10外的表面21可以由金属(例如铝)制成，应与堆叠结构100的最外面的电池单元110形成表面接触的内表面22可以由绝缘材料(例如塑料)制成。
用于限制与电池单元110接触时的位置的肋条结构(bead structure)221可以形成在端板20的内表面22上。肋条结构221与电池单元中央处的凸出部分接触并引导位置，从而能够在电池单元的位置被物理固定之前限制位置。
接下来，根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法，如图7所示，可以通过沿与电池单元堆叠结构100的堆叠方向垂直的第二方向，即电池单元110的电极111a和111b所连接的方向，在堆叠结构100的两端安装汇流排组件30来执行将堆叠结构100中的电池单元110的电极结合的步骤。
图7是示出根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法中通过将汇流排组件安装在电池单元堆叠结构上来结合电池单元电极的步骤的示意图。
如图7所示，在与端板20结合的堆叠结构100中，在电池单元110的电极111a和111b没有电连接的情况下，电池单元110的电极111a和111b穿过汇流排组件30弯曲然后被焊接，由此模块10中的电池单元110可以电连接。
在本发明的一种形式中，可以使用汇流排组件30有效地连接电池模块10中的所有电池单元110的电极。
图8是图7所示的汇流排组件的放大示意图。
如图8所示，汇流排组件30可以包括由绝缘材料(例如塑料)制成的框架31，汇流排33附接到框架31并且具有狭缝32，电池单元110的电极111a和111b可以***到狭缝32中。狭缝32之间的间隙可以对应于设置在堆叠结构100中的电池单元110的电极111a和111b之间的间隙。框架31可以具有形成在汇流排之间的区域中以使其彼此电绝缘的分隔壁35。
汇流排组件30可以包括能够监测电池模块中的电池单元110的电压的单元管理装置(Cell Management Unit，CMU)34。
当电池单元110的电极111a和111b***到在汇流排组件30的汇流排33处形成的狭缝32中时，通过将电池单元110的所有电极111a和111b同时弯曲以与汇流排33接触，然后将其同时焊接，可以将汇流排33与电池单元110的电极111a和111b彼此结合。
图9是示出根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法中将汇流排组件安装在电池单元堆叠结构上并焊接电池单元电极的结果的示意图。
根据相关技术中的电池模块，采用了如下方法来实现电池单元堆叠结构的电连接：预先弯曲单位电池单元的电极，执行初次焊接，再次堆叠多个电池单元，然后执行二次焊接。相关技术中的这种方法存在的问题是，不仅要执行多次弯曲和焊接，而且由于难以提供均匀性，因此在二次焊接中在焊接对象上会形成高度差。
然而，如图9所示，根据本发明的一种形式，通过应用汇流排组件30，可以通过一次弯曲工艺和一次焊接工艺将电池模块中的所有电池单元电连接，由此可以简化工艺并提高产品质量。
根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法，如图10所示，可以执行沿电池单元堆叠结构100的第三方向，即电池单元110的没有电极111a和111b的侧面所连接的方向，将第一盖40设置在堆叠结构100的端部上的步骤，并且可以执行设置第一夹具51和第二夹具52的步骤，所述第一夹具51在第一盖40的外侧跨过电池单元堆叠结构使两端结合到两个端板20，所述第二夹具52在与第一盖40所设置的一侧相对的另一侧跨过电池单元堆叠结构使两端结合到两个端板20。
图10是示出根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法中设置盖和夹具的步骤的示意图。
如图10所示，第一夹具51固定到第一盖40，从而即使电池单元110膨胀也能够保持两个端板20之间的距离。进一步地，第二夹具52设置在堆叠结构100的暴露表面(图中的底部)上，从而，类似于第一夹具51，即使电池单元膨胀，也能够保持两个端板20之间的距离。
图11是图10所示的第一夹具的端部的示意图。
如图11所示，第一夹具51的端部可以具有朝向端板20弯曲的钩状结构，并且弯曲端部可以通过焊接到端板20的边缘(“W”：焊接区域)而固定到端板20。图11所示的结合结构可以以相同的方式应用于第二夹具52。
即，第一夹具51和第二夹具52均具有沿电池单元的堆叠方向延伸的结构，并且另一端部弯曲并结合到端板20的外表面，从而即使电池单元膨胀也能够强制保持沿单元堆叠方向的长度。
进一步地，根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法，如图12所示，可以执行沿与电池单元堆叠结构100的堆叠方向垂直的第二方向，即电池单元110的电极111a和111b所连接的方向，在堆叠结构100的两端分别安装第二盖和第三盖60的步骤。
图12是示出根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法中安装第二盖和第三盖的步骤的示意图。
如图12所示，第二盖和第三盖是设置在电池模块10上对称位置的实质上相同的部件，因此被赋予相同的附图标记。通过安装第二盖和第三盖60，汇流排组件30被覆盖并且可以最终完成电池模块10。
图13是详细地示出根据本发明的一种形式的用于制造电池模块的方法中的第二盖和第三盖的组装结构的示意图。
如图13所示，第二盖和第三盖60的侧表面可以与端板20接触。端板20与第二盖和第三盖60的侧表面可以通过螺栓21彼此联接。进一步地，在第二盖和第三盖60的侧表面上，可以形成沿第一方向突出的锁定突起61，并且端板的边缘被锁定到锁定突起61，由此盖和端板可以在组装状态下彼此锁定。
如上所述，根据本发明的各种形式的用于制造电池模块的方法，夹具沿电池单元堆叠的方向在电池模块的中央被焊接到位于两侧的端板，并且端板在两端被螺栓连接到盖，由此可以提供足够的刚度。进一步地，根据本发明的各种形式的用于制造电池模块的方法，通过采用汇流排组件，可以通过一次弯曲工艺和一次焊接工艺实现多个堆叠的电池单元的电极之间的电连接，因此通过简化工艺和去除电池单元之间的结果偏差可以提高产品质量。进一步地，根据本发明的各种形式的用于制造电池模块的方法，在使用用于限制部件的结构的制造过程中可以充分地提供部件之间的联接力，因此可以高水平地确保制造质量和所得产品之间的均匀性。
尽管以上参考示例性形式描述了本发明，但是本领域技术人员显而易见的是，可以以各种方式改变和修改本发明。

Claims (11)

1.一种用于制造电池模块的方法，其包括：
通过沿第一方向堆叠多个电池单元组件而形成堆叠结构；
使第一端板与所述堆叠结构的第一方向的第一端形成表面接触，并使第二端板与所述堆叠结构的第一方向的第二端形成表面接触；
通过将多个电池单元组件的各电池单元组件的电极彼此结合而形成电连接；
沿所述第一方向跨过所述堆叠结构安装第一夹具和第二夹具，将所述第一夹具的第一端和所述第二夹具的第一端固定到所述第一端板，并将所述第一夹具的第二端和所述第二夹具的第二端固定到所述第二端板。
2.根据权利要求1所述的用于制造电池模块的方法，其中，形成堆叠结构包括：
通过堆叠至少两个电池单元并在其间设置表面压力垫而形成多个电池单元组件中的每个电池单元组件。
3.根据权利要求2所述的用于制造电池模块的方法，其中，电池单元组件的至少两个电池单元堆叠成使得至少两个电池单元的具有相同极性的电极彼此相邻设置。
4.根据权利要求3所述的用于制造电池模块的方法，其中，所述堆叠结构的电池单元组件堆叠成使得电池单元组件的具有不同极性的电极彼此相邻设置。
5.根据权利要求1所述的用于制造电池模块的方法，其中，形成电连接包括：
在所述堆叠结构的第二方向的第一端和第二端处均设置汇流排组件，所述第二方向与所述第一方向垂直，所述汇流排组件包括具有狭缝的汇流排；
使多个电池单元组件的电极穿过所述狭缝，将穿过所述狭缝的电极弯曲，然后将弯曲部分焊接到所述汇流排。
6.根据权利要求5所述的用于制造电池模块的方法，其中，安装第一夹具和第二夹具包括：
在所述堆叠结构的第三方向的第一端设置盖，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向垂直；
将所述第一夹具沿所述第一方向跨过所述堆叠结构安装在所述盖的外侧，并将所述第二夹具在与所述盖所设置的一侧相对的另一侧沿所述第一方向跨过所述堆叠结构安装；
将所述第一夹具的第一端和所述第二夹具的第一端固定到所述第一端板，并将所述第一夹具的第二端和所述第二夹具的第二端固定到所述第二端板。
7.根据权利要求6所述的用于制造电池模块的方法，其中，所述第一夹具的第一端和所述第二夹具的第一端朝向所述第一端板的外表面弯曲并焊接到所述第一端板，所述第一夹具的第二端和所述第二夹具的第二端朝向所述第二端板的外表面弯曲并焊接到所述第二端板。
8.根据权利要求1所述的用于制造电池模块的方法，进一步包括：
在所述堆叠结构的第二方向的第一端安装第一盖、以及在所述堆叠结构的第二方向的第二端安装第二盖，所述第二方向与所述第一方向垂直。
9.根据权利要求8所述的用于制造电池模块的方法，其中，安装第一盖和第二盖包括：
使所述第一盖的第一侧表面和第二侧表面与所述第一端板和所述第二端板形成表面接触、以及使所述第二盖的第一侧表面和第二侧表面与所述第一端板和所述第二端板形成表面接触。
10.根据权利要求9所述的用于制造电池模块的方法，其中，安装第一盖和第二盖进一步包括：
将所述第一盖的第一侧表面和第二侧表面螺栓连接到所述第一端板和所述第二端板、以及将所述第二盖的第一侧表面和第二侧表面螺栓连接到所述第一端板和所述第二端板。
11.根据权利要求9所述的用于制造电池模块的方法，其中，安装第一盖和第二盖包括：
在所述第一盖的第一侧表面和第二侧表面以及所述第二盖的第一侧表面和第二侧表面上形成沿所述第一方向突出的锁定突起；以及
将所述第一端板的边缘锁定到所述第一盖的锁定突起，并且将所述第二端板的边缘锁定到所述第二盖的锁定突起。
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