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CN114342167A - 电池组及包括该电池组的车辆 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电池组及包括该电池组的车辆，该电池组能够在确保电池模块的结构稳定性的同时提高能量密度。根据本发明的电池组包括：至少一个电池模块和用于将电池模块容纳在其中的电池组壳体。电池模块包括：电池单元层叠体，其包括至少一个电池单元；以及一对端板，其设置于电池单元的在长度方向上的两侧，以与电池单元层叠体的前侧和后侧紧密接触。电池组壳体包括：托盘，其用于使电池模块安装其上表面上；以及具有外周的顶盖，该顶盖的外周在将电池模块容纳在其中的状态下在托盘的上表面上与托盘的外周以面对面方式接合。因此端板提供机械支撑以保护电池单元。

Description

电池组及包括该电池组的车辆
技术领域
本公开涉及一种电池组及包括该电池组的车辆，并且更具体地说，涉及一种具有用于以空间效率安装电池模块的结构的电池组及包括该电池组的车辆。本申请要求于2019年10月8日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2019-0124812的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文中。
背景技术
与不可充电电池的一次电池不同，二次电池是可充电电池，并且它们不仅用于移动装置，还用于电动车辆(EV)和混合动力车辆(HEV)。目前，广泛使用的二次电池包括锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池和镍锌电池。单位二次电池单元(即，单位电池单元)的操作电压为约2.5V至4.6V。因此，当需要更高的输出电压时，通过串联连接电池单元来构建电池组。另外，可以根据电池组所需的充电/放电容量通过并联连接电池单元来构建电池组。因此，可以依据所需的输出电压或充电/放电容量而不同地设置电池组中所包括的电池单元的数量。
当通过串联/并联连接电池单元来构建电池组时，一般形成包括至少一个电池单元(优选地多个电池单元)的电池模块，并且使用添加有其它元件的至少一个电池模块来构建电池组模块。这里，电池模块包括串联或并联连接的电池单元，而电池组包括串联或并联连接的电池模块以增加容量和输出。
图1是示出了传统电池组中的电池模块布置的示意图，图2是沿Ⅱ-Ⅱ′线截取的图1的电池组的截面图，并且图3是沿线Ⅲ-Ⅲ′截取的图1的电池组的截面图。
图1示出了在XY平面上沿X方向(电池模块的水平、长度方向)×Y方向(电池模块的垂直、宽度方向)上布置成2×4矩阵的总共8个电池模块20，并且为了更清楚地示出电池模块20的布置，省略了一些元件。
参照图1至图3描述电池组1，电池模块20安装在电池组壳体10中，并由作为刚性结构的防撞梁30来保护。
电池组壳体10包括托盘12和顶盖14。电池模块20包括多个电池单元22和容纳电池单元22的模块壳体24。电池模块20安装在托盘12上，并且电池模块20和托盘12通过安装螺栓40紧固。顶盖14和托盘12组装在一起，并且密封元件50介于顶盖14和托盘12的侧壁12a之间。
由于电池模块20包括组合在一起的多个电池单元22，因此当一些电池单元中出现过电压、过电流或过热时，电池模块20的安全性和操作效率出现很大问题，并且因此需要用于检测和控制过电压、过电流或过热的装置。因此，电压传感器连接至电池单元22以实时或以固定时间间隔监测并控制操作状况。检测装置通过多条布线来安装或连接，并且传统上，包括布线的线束60穿过电池组1的中心布置在电池模块20之间。
电池模块20和电池组壳体10彼此分离，并且电池模块20是电池组1的基本单位(basic unit)，并且它是包括设置在电池组壳体10中并且由电池组壳体10的刚性结构保护的电池单元22的结构。电池组壳体10是保护电池模块20的刚性结构。
在电动车辆的情况下，在行驶的同时，意想不到的冲击和振动可能会施加至电池组1。在这种情况下，电池模块20之间的电连接可能断开，或者支撑电池模块20的电池组壳体10可能变形。因此，尤其是用于电动车辆的电池组需要足够高的耐用性以承受外部冲击和振动。
为了满足这种需要，将电池模块20距电池组壳体10预定距离d布置在托盘12上，以保护电池模块20。为了保护电池组1的电池模块20免受外部冲击，存在间隙d以将电池组壳体10的区域和电池模块20的区域分开。但是，不仅需要用于电池模块20的模块壳体24中的安装螺栓40的单独空间而且需要用于保持间隙d的空间，这导致电池组1的内部空间的使用损失。
防撞梁30用于增加电池组1的机械强度。这里，防撞梁30是安装在电池组壳体10的托盘12中的梁式结构，并且可以在电池模块20的包括左右方向、上下方向和前后方向的所有方向上设置于多个电池模块20之间。具有防撞梁30的托盘12具有高抗冲击性并且不易受外部冲击或振动的影响。然而，防撞梁30占据的面积以及防撞梁30与电池模块20之间的间隙d减小了用于安装电池模块20的空间。此外，当增加诸如冷却配置(例如，散热器70)之类的必要部件时，包括其的电池组1的容积率或能量密度将更低。
而且，托盘12可以由于电池模块20的重量而下垂S，并且需要用于支撑重量的较低刚性结构的空间，造成空间损失。
尽管实现电池组的机械强度和能量密度存在实际困难，但是最近在与二次电池相关的工业领域，对满足结构稳定性、冷却性能和高能量密度要求的电池组的需求不断增长。
发明内容
技术问题
本公开旨在解决上述问题，因此本公开旨在提供一种具有电池模块结构稳定性和改进的能量密度的电池组。
本公开还旨在提供一种包括电池组的车辆。
本公开的这些和其他目的和优点将通过以下描述来理解，并且将从本公开的实施方式中显而易见。此外，很容易理解，本公开的目的和优点通过所附权利要求及其组合中阐述的手段来实现。
技术方案
为了实现上述目的，根据本公开的电池组包括至少一个电池模块和用于容纳电池模块的电池组壳体，电池模块包括：电池单元层叠体，其包括至少一个电池单元；以及一对端板，其在电池单元的长度方向的两侧上与电池单元层叠体的前侧和后侧紧密接触地设置，以及电池组壳体包括：托盘，电池模块被安装在该托盘的上表面上；以及顶盖，其外周在电池模块被容纳在内部时在托盘的上表面上与托盘的外周接触地联接，其中端板提供机械支撑以保护电池单元。
端板保护电池单元免受施加至电池组的前侧和后侧的冲击。
在一个实施方式中，电池模块包括：汇流条框架，其组装在电池单元层叠体的前侧和后侧上；绝缘盖，其联接至汇流条框架的外侧；以及侧板，其联接至电池单元层叠体的最外面的电池单元，以及端板为覆盖绝缘盖的外侧的板状结构。
在本公开中，电池组还可以包括密封元件，其介于彼此接触地联接的托盘的外周和顶盖的外周之间。
顶盖在外周处可以具有紧固延伸部分，该紧固延伸部分沿电池组的向外方向弯曲并延伸以用于紧固至托盘，并且紧固元件可以插入紧固延伸部分中。
这里，托盘在外周处可以具有台阶，该台阶从电池模块的安装区域向上弯曲以匹配紧固延伸部分，并且台阶可以通过设置于台阶上的侧壁处的紧固元件而联接到紧固延伸部分。
此外，这里，一对端板中的任何一个都可以具有凸缘，凸缘可以设置在顶盖的紧固延伸部和托盘的台阶之间的高度处，使得凸缘放置在侧壁，并且可以将紧固元件插入法兰中。
而且，在此，可以在一对端板中的另一端板的底部形成有紧固座，并且紧固元件可以通过紧固座插入安装在托盘中的支架中。
优选地，线束设置在顶盖和侧壁之间的空间中。
具体而言，优选地，一对端板在多个电池模块之间共享以将多个电池模块一体地连接。
在具体示例中，电池模块在XY平面上在X方向(电池单元的长度方向)×Y方向上布置成2×n矩阵(n为1或更大)，沿X方向并排放置的电池模块被布置成使得端子彼此面对，并且在沿Y方向放置的电池模块之间共享一对端板。
在这种情况下，优选地，在一对端板当中设置在电池组的外侧上的端板具有凸缘，凸缘设置在顶盖的紧固延伸部分与托盘的台阶之间的高度处，使得凸缘放置在侧壁上，紧固元件插入凸缘中，以及紧固座形成于一对端板当中在电池组的内侧上的端板底部，并且紧固元件通过紧固座插入安装在托盘中的支架中。
在另一个实施方式中，电池模块还包括：汇流条框架，其组装在电池单元层叠体的前侧和后侧上；绝缘盖，其联接至汇流条框架的外侧；以及侧板，其联接至电池单元层叠体的最外面的电池单元，其中两个电池模块通过中心板联接以形成大型模块，并且在电池组中包括至少一个大型模块。
优选地，至少两个大型模块沿一个方向布置，并且在绝缘盖的外侧上共享一对端板以形成子组。
在这种情况下，两个子组可以沿着电池单元的长度方向布置。
优选地，在子组中相邻的大型模块之间形成空白空间。
电池组侧梁可以进一步联接至一对端板中的至少一个端板的外侧。
电池组侧梁可以是托盘的侧壁。
此外，根据本公开，可以提供一种包括电池组的车辆。车辆可以包括电动车辆(EV)或混合动力车辆(HEV)。
技术效果
根据本公开的一个方面，提供了具有用于空间高效地安装电池模块的结构的电池组。
根据本公开的另一方面，可以增加电池组的强度和容积率。可以将电池单元/电池组的容积率增加9％或更高。
根据本公开的又一方面，将两个电池模块作为阵列的单位来处置，通过一个单位的扩展使阵列多样化，从而自由实现各种容量的电池组。
附图说明
附图例示了本公开的实施方式，并与以下描述的本公开的详细描述一起，用于提供对本公开的技术方面的进一步理解，因此本公开不应被解释为限于附图。
图1是示出传统电池组中的电池模块布置的示意图。
图2是沿线Ⅱ-Ⅱ′截取的图1的电池组的截面图。
图3是沿线Ⅲ-Ⅲ′截取的图1的电池组的截面图。
图4是示出了根据本公开实施方式的电池组中的电池模块布置的示意图。
图5是沿线Ⅴ-Ⅴ′截取的图4的电池组的截面图。
图6是组装前的图5的分解图。
图7是示出根据本公开的实施方式的电池组所包括的电池模块的图。
图8是示出传统电池组与根据本公开实施方式的电池组之间的比较的图。
图9是根据本公开的另一实施方式的另一电池组的顶视图。
图10是示出图9的电池组所包括的电池模块的图。
图11是示出了包括图10的两个集成电池模块的大型模块的图。
图12是示出了包括图11的三个集成大型模块的子电池组的图。
图13是示出根据本公开的又一实施方式的车辆的图。
具体实施方式
通过参照附图详细描述本公开的优选实施方式，本公开将变得显而易见。应理解，所公开的实施方式是为了例示的目的而提供的，以帮助理解本公开，并且本公开可以以除了所公开的实施方式之外的各种不同的形式来实施。另外，为了帮助理解本发明，附图未按实际比例示出，并且一些部件可能被夸大了。
也就是说，本文所描述的实施方式和附图所示出的示例仅仅是本公开的最优选的实施方式，并非旨在完整地描述本公开的技术方面，因此应理解，可以在提交申请时对其做出其他等同物和修改。
图4是示出了根据本公开实施方式的电池组中的电池模块布置的示意图。图5是沿线Ⅴ-Ⅴ′截取的图4的电池组的截面图。图6是组装前的图5的分解图。图7是示出根据本公开的实施方式的电池组所包括的电池模块的图。
图4示出了在XY平面上沿X方向(电池模块的水平、长度方向)×Y方向(电池模块的垂直、宽度方向)以2×4矩阵布置的总共8个电池模块200的示例。然而，本公开的电池组不限于图4所示的电池组A的布置。本公开的电池组可以依据所需的容量和安装电池组的结构对2行4列的结构进行任何修改。基本上，电池模块布置成2×n(n为1或更大)矩阵。
同时，电池组A还可以包括各种类型的装置(未示出)，诸如，例如电池管理系统(BMS)、电流传感器和熔丝，以控制电池的充电/放电。为了更清楚地例示电池模块200的布置，图4中省略了一些元件。电池模块200包括端子t，并且例如布置在相同列中的电池模块200可以布置成使得端子t彼此面对。也就是说，沿X方向并排放置的电池模块200可以布置为使得端子t彼此面对。
参照图4至图7描述根据本公开的实施方式的电池组A，电池组A包括至少一个电池模块200和容纳电池模块200的电池组壳体100。
在所示的示例中，两个电池模块200沿X方向安装在电池组壳体100中。为了便于描述，将在附图中设置于左侧的电池模块称为第一电池模块200a，并且将设置于右侧的电池模块称为第二电池模块200b。在图4中，第一电池模块200a位于第一行中，并且第二电池模块200b位于第二行中。每个电池模块200a、200b不使用作为设置在托盘中的刚性结构的防撞梁，而是包括具有相同刚度的端板240。每个电池模块200a、200b基本上至少包括电池单元212和设置于电池单元212长度方向两侧上的一对端板240。
如图7所示，详细地，电池模块200可以包括电池单元层叠体214，其包括至少一个电池单元212(优选地，多个电池单元212)以及各种类型的部件。例如，电池单元212可以是袋状二次电池，并且多个电池单元212可以彼此电连接。
虽然未示出，但是每个电池单元212可以包括各种部件，例如，电极组件、容纳电极组件的电池壳体和延伸到电池壳体之外并电连接至电极组件的电极引线。电极引线可以包括正极引线和负极引线，正极引线可以连接至电极组件的正极板，并且负极引线可以连接至电极组件的负极板。另外，在双向电池的情况下，正极引线和负极引线可以分别延伸至电池单元212的长度方向的两侧。在单向电池的情况下，正极引线和负极引线可以并排延伸至电池单元212的长度方向的一侧。正极引线和负极引线通过诸如汇流条之类的连接结构彼此连接以电连接多个电池单元212。
电池模块200还可以包括层叠用框架以层叠和保护袋状二次电池。层叠用框架是用于层叠二次电池的装置，并且不仅起到固定二次电池防止其移动的作用，而且起到层叠二次电池以引导二次电池的组装的作用。作为参考，用于层叠的框架可以与诸如电池盖和盒之类的各种其他术语互换使用。
在双向电池的情况下，汇流条框架220可以组装在正极引线和负极引线延伸的侧面，即，电池单元层叠体214的前侧和后侧。汇流条框架220包括与框架组装在一起的汇流条，并联接至电池单元212的电极引线以连接电池单元212。绝缘盖224可以进一步联接至汇流条框架220的外侧。绝缘盖224可以由具有高电绝缘性和抗冲击性的增强塑料制成。
侧板226可以进一步联接至电池单元层叠体214的最外面的电池单元212。侧板226可以由例如诸如铝(Al)之类的金属制成。可以使用所有金属，但考虑到导热性、机械加工性和成本，钢或铝是理想的。由于重量轻，铝尤其受欢迎。如图2和图3所示，传统电池模块20需要绕着电池单元22的整个表面卷绕的模块壳体24，但是包括在根据本公开的实施方式的电池组A中的电池模块200覆盖前表面和后表面以及侧面，并且电池单元层叠体214的上表面和下表面暴露于外部，这种结构有利于减轻重量。
端板240被配置为保护和固定电池模块200中的电池单元层叠体214，并且可以在电池模块200的长度方向的两侧上设置一对端板240，同时不影响多个电池单元212之间的电连接部分。在该实施方式中，端板240设置为与电池单元层叠体214的前侧和后侧紧密接触。为了便于描述，在附图中，在一对在端板240当中，放置在电池组A的外侧上的端板称为第一端板240a，并且放置在电池组A的内侧上的端板称为第二端板240b。
可以为每个电池模块200单独设置端板240，并且可以在电池模块200之间共享端板240，以将多个电池模块200一体地连接。在示例中，第一电池模块200a前后的其他第一电池模块(即，在图4中沿Y方向布置的第一行中的电池模块)可以共享一对端板240。同样地，第二电池模块200b前后的其他第二电池模块(即，图4中沿Y方向布置的第二行中的电池模块)可以共享一对端板240。
优选地，多个电池模块200共享一对端板240，以确保结构整体性如一。因此，易于处理多个电池模块200并组装电池组A。
端板240可以是板状结构，其覆盖电池模块200中的电池单元层叠体214的至少一个表面，并且在本实施方式中，为绝缘盖224的外侧。端板240优选地由具有高机械强度和导热性的金属制成，并且端板240可以替代传统电池组结构的防撞梁。也就是说，端板240提供机械支撑以保护电池单元212。端板240可以由例如铝或钢的金属和压延材料制成，并且可以使用其他材料。
电池组壳体100包括托盘110和顶盖140。电池模块200安装在托盘110的上表面上。散热器170可以放置在托盘110上并且电池模块200可以是安装在其上。由于电池模块200本身的强度增加，因此可以制造比传统电池组壳体具有更薄设计的包括于本公开的电池组中的电池组壳体100。
虽然未示出，但是电池模块200还可以包括介于电池单元212之间的冷却片。冷却片是诸如铝之类的具有导热性的薄元件，并且端部向外延伸，并且连接至诸如散热器170之类的吸热介质，以从电池单元212向外部传递热量。
托盘110提供放置多个电池模块200的空间。顶盖140被配置为将多个电池模块200与托盘110一起封装和容纳。
托盘110和顶盖140可以具有在电池模块200的安装区域111、141中具有大致宽面积的板状部分，并且托盘110和顶盖140的截面可以是帽状。托盘110和顶盖140分别设置在电池模块200的上方和下方，以覆盖电池模块200的下部和上部。
在顶盖140的外周可以具有紧固延伸部分142，该紧固延伸部分142沿电池组A的向外方向弯曲并延伸以用于紧固至托盘110，并且紧固延伸部分142可以具有紧固元件P1插入其中的多个第一孔。紧固元件P1可以包括例如螺栓或铆钉，并且当从电池组壳体100中取出每个电池模块200进行修理时使用螺栓可以是有利的。
在托盘110的外周可以具有台阶112，该台阶112从电池模块200的安装区域111向上弯曲以匹配顶盖140的紧固延伸部分142。可以在台阶112上设置侧壁112a。当台阶112较高时，可以省略侧壁112a。台阶112和侧壁112a可以是单个部件，或者可以通过联接部件而形成。侧壁112a可以具有与紧固延伸部分142的第一孔连通的多个第二孔。顶盖140和托盘110可以通过将紧固元件P1插入第一孔和第二孔中而联接。紧固元件P1可以通过在顶盖140的上表面上向顶盖140的紧固延伸部分142及托盘110的台阶112和一部分侧壁112a施加压力，而固定顶盖与托盘110。优选地，密封元件150介于顶盖140的紧固延伸部分142和托盘110的在台阶112上的侧壁112a之间。顶盖140的外周在托盘110的上表面上彼此接触地联接至托盘110的外周。在彼此接触联接的托盘110的外周与顶盖140的外周之间的紧密接触中包括密封元件150。密封元件150防止线束160穿过电池组A侧面暴露于水中。
优选地，第一端板240a具有凸缘242。凸缘242可以设置在顶盖140的紧固延伸部142和托盘110的台阶112之间的高度处，使得凸缘242可以放置在侧壁112a上。凸缘242可以具有紧固元件P2插入其中的第三孔。附加地，侧壁112a可以在电池组A的比第二孔更靠内的位置处具有第四孔，第四孔与凸缘242的第三孔连通。第一端板240a和托盘110可以是通过插入紧固元件P2而联接。紧固元件P2可以包括例如螺栓或铆钉，并且当从电池组壳体100中取出每个电池模块200进行修理时使用螺栓可以是有利的。紧固元件P2可通过在凸缘242上表面上向凸缘242和托盘110的台阶112及一部分侧壁112a施加压力，来固定凸缘242与托盘110。凸缘242的尺寸和高度可以调整到上面放置凸缘242的侧壁112a上。
紧固座246可以形成在第二端板240b的底部，并且例如，可以通过在托盘110的大约中心处在与紧固座246相对应的位置处安装支架180并插入紧固元件P3，来连接第二端板240b和托盘110。紧固元件P3可以包括例如螺栓或铆钉，并且当从电池组壳体100取出每个电池模块200进行修理时使用螺栓可以是有利的。紧固元件P3可以通过在托盘110的上表面上向紧固座246和支架180施加压力来固定第二端板240b和托盘110。
同时，托盘110可以是由侧壁112a和支架180组装而成的组装型托盘，或者一体成型结构。在一体成型的情况下，可以减少部件数量和组装工序的数量，有助于节省成本。
电池组壳体100可以由塑料树脂制成。在这种情况下，可以通过注射成型工艺来生产电池组壳体100。在注射成型中，容易形成顶盖140的紧固延伸部142、第一孔、托盘110的台阶112、侧壁112a、第二孔和第四孔。电池组壳体100可以通过真空成型制成。由于托盘110和顶盖140的简单截面为帽状，因此在将均匀厚度的实心片材的原材料放置在模具上之后，可以通过真空来形成该形状。
电池组壳体100可以由例如诸如高强度钢之类的钢的金属制成。在这种情况下，可以通过拉伸型冷成型来生产电池组壳体100。由于托盘110和顶盖140的简单截面为帽形状，因此在将厚度均匀的高强度钢放置在模具上之后，可以通过至少一次拉拔(drawing)形成该形状。
由于电池模块200包括组合在一起的多个电池单元212，因此，当一些电池单元中出现过电压、过电流或过热时，电池模块200的安全性和操作效率出现很大问题，因此需要用于检测和控制过电压、过电流或过热的装置。因此，电压传感器连接至电池单元212，以实时或以规则的时间间隔监测和控制操作状况。检测装置通过多条布线来安装或连接，并且与传统技术相反，本公开没有将包括布线的线束160放置在电池模块200之间的电池组A的中心，而是可以将线束160设置在电池模块200的两个外侧中的每一个上。具体而言，线束160设置在顶盖140和侧壁112a之间的空间中。
在本公开中，电池模块200的端板240a、240b代替了传统电池组的防撞梁。凸缘242应用于类T状结构的设置于外侧的第一端板240a，顶盖140的外周可以相应地下降至托盘110。也就是说，紧固延伸部分142可以下降至托盘110。紧固元件P1可以紧固至该位置。通过这种结构，线束160可以设置在电池模块200的两个外侧中的每一个处。
代替传统的电池组壳体，端板240可以起到为电池模块200提供机械支撑以及保护电池模块200免受外部冲击的作用。具体而言，端板240可以保护电池单元212免受施加到电池单元层叠体214的前侧和后侧的冲击。托盘110和顶盖140可以作为盖保持密闭功能。
传统上，仅对电池组壳体提供刚性以保护电池组壳体中的电池模块，但本公开通过端板240为电池模块200提供刚性。电池模块200的端板240形成电池组A的各方向刚性结构。
根据本公开，电池模块200本身形成电池组A的刚性结构的一部分，并且可以充当电池组A的结构。电池组壳体100可以保持作为盖的密闭功能。因此，可以简化部件/结构的制造。根据本公开，电池组和电池模块的刚性/空间一体化是通过刚性一体化实现的，并且由于省略了电池组壳体和电池模块之间所需的间隙以及诸如防撞梁之类的结构，因此提供最高容积率效果。
图8是示出了传统电池组1与根据本公开的实施方式的电池组A的比较的图。
当比较密封元件50、150的位置时，根据本公开实施方式的电池组A的密封元件150可以比传统电池组1设置在更靠外向下的位置。传统上，线束60一体地设置在电池模块20之间，但是在本公开中，线束160设置在电池模块200的两个外侧中的每一个上。
传统上，密封元件50设置在电池组壳体的侧壁12a的顶部。由于密封元件50占据了一些区域来执行密闭功能，因此难以减小支撑密封元件50的侧壁12a的尺寸。藉由端板240的凸缘242，本公开可以降低密封元件150的位置。因此，在顶盖140和侧壁112a之间产生新的空白空间。传统上，线束60(一体地)放置在防撞梁30之间，需要大的中心空白空间。在本公开中，线束160放置在两个外侧中的每一个上并且设置于在顶盖140和侧壁112a之间产生的新的空白空间中。因此，可以减少电池组A内部中心的空白空间。当电池组1、A的尺寸相同时，可以使电池模块200比电池模块20尺寸更大。具体而言，在本公开中，电池模块200的端板240a、240b代替传统电池组1的防撞梁30，因此可以利用通过取消设置于电池组1的中心的防撞梁30而产生的空间。因此，如图8所示，当传统电池模块20的长度为L1时，根据本公开的电池模块200的长度为L2，并且当比较L1与L2时，可以看出可以显著增加电池模块200的空间。
根据本公开，可以使用端板240和紧固元件P2、P3容易地将电池模块200固定和安装在托盘110上，并通过端板240增加电池模块200的机械强度。附加地，可以有效地利用电池组壳体100中放置线束160的空间。因此，可以空间高效地将电池模块200安装在电池组A中，从而提高空间利用率。随着电池模块200的长度L2增加，可以增加用于电池模块200的空间，从而增加电池组A的容积率(floor area ratio)。
在下文中，将参照图9至图12描述根据本公开的另一实施方式的电池组。在附图和说明中，对与上述实施方式相同的元件给予相同的附图标记，并且本文中省略冗余说明。
图9是根据本公开的另一实施方式的另一电池组的顶视图。
参照图9，电池组B包括布置成比图4多两列的2×6矩阵的电池模块200′。电池模块200′放置于托盘110上。密封元件150放置于托盘110的外周。密封元件150例如为垫圈。
图10是示出了图9的电池组所包括的电池模块的图。
参照图10，与电池模块200一样，电池模块200′包括电池单元212、汇流条框架220、绝缘盖224和侧板226。
图11示出了包括图10的两个集成电池模块200′的大型模块250。大型模块250可以包括在Y方向上并排布置的两个电池模块200′。大型模块250可以包括中心板230，该中心板230包括两个电池模块200′之间的空白空间。中心板230可以起联接两个电池模块200′同时保持它们彼此以均匀距离间隔开的作用。中心板230包括空白空间，并且可以在空间收缩期间起到吸收单元膨胀的作用。
传统电池组1以电池模块20为单位包括多个电池模块20，而在根据本公开的另一实施方式的电池组B中，通过中心板230联接的两个电池模块200′形成大型模块250作为基本单位。因此，双电池单元可以是阵列的基本单位。例如，当一个电池模块20、200′包括24个电池单元时，大型模块250包括48个电池单元。
图12是用于描述包括图11的集成大型模块250的子组260的图。
子组260可以包括沿一个方向(并且在本实施方式中，沿Y方向)布置的至少两个大型模块250。在本实施方式中，例如，为了完成2×6布置，可以布置三个大型模块250。也就是说，子组260是作为阵列的基本单位的大型模块250的扩展。子组260是六个电池模块200′的集成。子组260在相邻的大型模块250之间具有空白空间g(参见图9)。因此，当对电池组B施加外部冲击时，冲击几乎不会穿过大型模块250而传递到电池模块200′，从而防止电池模块200′被损坏。另外，由于空白空间g，当在一个大型模块250中发生例如火灾的事件时，可以防止火灾蔓延到另一个大型模块250，从而在使用的同时保证电池组B的安全。
在沿Y方向布置的大型模块250中，一对端板240联接在沿Y方向的两侧上。前面的示例描述了多个电池模块200共享一对端板240，这就是示例。在每个电池模块200′的绝缘盖224的外侧上共享一对端板240。这里，为了增强刚性，给出了以下示例：其中电池组侧梁270可以进一步联接至一对端板240中的至少一个。具体而言，放置在电池组B的外侧上的电池组侧梁270可以是先前实施方式中提到的托盘110的侧壁112a。电池组侧梁270和侧壁112a可以共存，或者电池组侧梁270和侧壁112a可以匹配。
端板240和电池组侧梁270例如通过螺栓280的紧固同时紧固多个大型模块250。由于端板240由具有刚性的材料制成，因此子组260变为具有高到足以被视为电池组的刚度的单位结构，并且其易于处理，并且便于电池组B的组装。
传统上，在将电池模块安装在托盘上或更换电池模块时，需要将每个电池模组与电池组壳体和防撞梁在前后和左右方向对齐，导致操作性能低。然而，根据本公开，可以容易地处理每个子组260，使得操作性能高。
在本实施方式中，为了完成2×6布置，两个子组260沿X方向(即，电池单元的长度方向)并排放置。为了满足除2×6布置以外的布置，本领域技术人员可以改变子组的数量和包含在子组中的大型模块的数量。如上所述，本公开将包括两个电池模块200′的大型模块作为阵列的单位，并且通过一个单位的扩展实现各种阵列，从而自由地实现各种容量的电池组。
如上所述，在本实施方式中，具体而言，通过端板240建立子组260中的电池模块200′之间的连接，因此电池组B所需的刚性结构以子组260为单位来完成。以与先前实施方式相同的方式，电池组B还可以包括作为盖保持密闭功能的电池组壳体100。因此，可以简化部件/结构(并且特别是电池组壳体100的部件/结构)的制造。
如前所述，传统电池组1具有由于电池模块20之间的间隙以及电池模块20与电池组壳体10之间的间隙而导致的空间损失。本公开不需要这些间隙。当大型模块250包括48个电池单元时，模拟结果表明与包括具有24个电池单元的电池模块20的传统电池组1相比，容积率增加了9％。根据本公开，可以增加电池组的强度和容积率。
图13是示出根据本公开的又一实施方式的车辆的图。
参照图13，车辆C可以包括先前实施方式的电池组A或电池组B。在所示示例中，车辆C包括电池组A。车辆C可以是电动车辆或混合动力车辆，使用电池组A作为燃料源的车辆。
根据本实施方式的车辆C包括先前实施方式的电池组A，并且包括先前实施方式的电池组A的所有优点。除了车辆C之外，显然，电池组A可以设置在蓄能装置或使用电池组A作为能量源的其他装置或装备中。
根据如上所述的各种实施方式，可以提供具有改进的能量密度的电池组和包括该电池组的车辆。
尽管上文已经示出和描述了本公开的优选实施方式，但是本公开不限于上述特定优选实施方式，并且对于本领域技术人员显而易见的是，可以在不脱离所附权利要求中阐述的本公开的主题的情况下对其进行各种修改，并且这些修改落入所附权利要求的范围内。
同时，本文使用的诸如上、下、左、右、前、后等指示方向的术语仅是为了便于描述而使用的，并且对于本领域技术人员显而易见的是，该术语可以依据观察者的位置或所提及的元件而改变。

Claims (17)

1.一种电池组，该电池组包括：
至少一个电池模块和电池组壳体，该电池组壳体用于容纳所述电池模块，
所述电池模块包括：
电池单元层叠体，该电池单元层叠体包括至少一个电池单元；以及
一对端板，该一对端板在所述电池单元的长度方向的两侧上与所述电池单元层叠体的前侧和后侧紧密接触地设置，并且
所述电池组壳体包括：
托盘，所述电池模块被安装在该托盘的上表面上；以及
顶盖，在所述电池模块被容纳在内部时，该顶盖的外周在所述托盘的上表面上与所述托盘的外周接触地联接，
其中，所述端板提供机械支撑以保护所述电池单元。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述电池模块包括：
汇流条框架，该汇流条框架组装在所述电池单元层叠体的所述前侧和所述后侧上；
绝缘盖，该绝缘盖联接至所述汇流条框架的外侧；以及
侧板，该侧板联接至所述电池单元层叠体的最外侧电池单元，并且
其中，所述端板为覆盖所述绝缘盖的外侧的板状结构。
3.根据权利要求1所述的电池组，该电池组还包括：
密封元件，该密封元件介于彼此接触地联接的所述托盘的外周和所述顶盖的外周之间。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述顶盖在外周处具有紧固延伸部分，该紧固延伸部分沿所述电池组的向外方向弯曲并延伸以用于紧固至所述托盘，并且紧固元件插入所述紧固延伸部分中。
5.根据权利要求4所述的电池组，其中，所述托盘在外周处具有台阶，该台阶从所述电池模块的安装区域向上弯曲以匹配所述紧固延伸部分，并且所述台阶通过设置于所述台阶上的侧壁处的所述紧固元件而联接到所述紧固延伸部分。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述一对端板中的任一端板具有凸缘，所述凸缘设置在所述顶盖的所述紧固延伸部分与所述托盘的所述台阶之间的高度处，使得所述凸缘放置在所述侧壁上，并且紧固元件插入所述凸缘中。
7.根据权利要求6所述的电池组，其中，在所述一对端板中的另一端板的底部形成有紧固座，并且紧固元件通过所述紧固座插入安装在所述托盘中的支架中。
8.根据权利要求6所述的电池组，其中，线束设置在所述顶盖和所述侧壁之间的空间中。
9.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述一对端板在所述多个电池模块之间共享以将所述多个电池模块一体地连接。
10.根据权利要求9所述的电池组，其中，所述电池模块在XY平面上在X方向(所述电池单元的长度方向)×Y方向上布置成2×n(n为1或更大)矩阵，沿所述X方向并排放置的所述电池模块被布置成使得端子彼此面对，并且在沿所述Y方向放置的所述电池模块之间共享所述一对端板。
11.根据权利要求10所述的电池组，其中，所述一对端板当中的设置在所述电池组的外侧上的端板具有凸缘，所述凸缘设置在所述顶盖的所述紧固延伸部分与所述托盘的所述台阶之间的高度处，使得所述凸缘放置在所述侧壁上，并且紧固元件插入所述凸缘中，并且
紧固座形成于所述一对端板当中的在所述电池组的内侧上的端板的底部处，并且紧固元件通过所述紧固座插入安装在所述托盘中的支架中。
12.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述电池模块还包括：
汇流条框架，该汇流条框架组装在所述电池单元层叠体的所述前侧和所述后侧上；
绝缘盖，该绝缘盖联接至所述汇流条框架的外侧；以及
侧板，该侧板联接至所述电池单元层叠体的最外侧电池单元，
其中，两个电池模块通过中心板联接以形成大型模块，并且在所述电池组中包括至少一个大型模块。
13.根据权利要求12所述的电池组，其中，至少两个大型模块沿一个方向布置，并且所述一对端板在所述绝缘盖的外侧上共享以形成子组。
14.根据权利要求13所述的电池组，其中，两个子组沿着所述电池单元的长度方向布置。
15.根据权利要求13所述的电池组，其中，在所述子组中相邻的大型模块之间形成空白空间。
16.根据权利要求13所述的电池组，其中，电池组侧梁进一步联接至所述一对端板中的至少一个端板的外侧。
17.一种车辆，该车辆包括根据权利要求1至16中的任一项所述的电池组。
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