CN108475744A - 电池模块以及包含该电池模块的电池包和车辆 - Google Patents

Abstract

公开了一种电池模块，以及包含该电池模块的电池包和车辆。所述电池模块包括：一个或多个单元模块；以及模块壳体，在所述模块壳体中具有放置多个单元模块的收纳空间。其中，所述单元模块包括：其中形成有中空部的管型单元壳体；多个电芯，所述多个电芯以罐型二次电池形式配置，位于所述单元壳体的中空部内，沿着其长度方向并排布置并且彼此电连接；以及电极引线，所述电极引线具有位于所述单元模块一侧的正极引线和位于所述单元模块另一侧的负极引线。

Description

电池模块以及包含该电池模块的电池包和车辆

技术领域

本公开涉及具有多个二次电池的电池模块，以及包含该电池模块的电池包和车辆，更具体地，涉及具有新的接合结构的电池模块，以及包含该电池模块的电池包和车辆。

本申请要求于2016年6月16日在韩国提交的韩国专利申请10-2016-0075277号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

背景技术

二次电池非常适用于各种产品，并具有高能量密度的电气特性。这种二次电池不仅适用于便携式电子设备，而且适用于由电驱动源驱动的电动车辆、混合动力车辆以及电力存储设备。

应用于电动车辆等的电池包被配置为将各自具有多个电芯的多个电池模块连接以获得高输出。每个电芯都是可以通过包括正极集电体、负极集电体、隔板、活性物质、电解质等的组件之间的电化学反应来反复充电和放电的。

同时，随着近年来对大容量结构和作为能量存储源的利用的需求增加，对聚集有各自具有串联或并联连接的多个二次电池的多个电池模块的多模块电池包的需求日益增长。

同时，如果将常规的圆形二次电池应用在电池模块中，当电芯接合时，电芯的电极端子分别焊接到母线。另外，为了保护圆形二次电池，在电池模块的上部和下部分别设置保护板。

然而，在电池模块的上述配置中，要分别提供电芯电连接时通过焊接接合的母线，这导致复杂的结构和复杂的电池模块制造工艺。而且，由于应分别提供母线，所以材料成本增加。

发明内容

技术问题

本公开被设计为解决相关技术的问题，因此本公开旨在提供一种确保易于制造的具有简单结构的电池模块，及包含该电池模块的电池包和车辆。

此外，本公开旨在提供一种能够保护电芯免受外部冲击并提高电芯的冷却效率的电池模块以及包含该电池模块的电池包和车辆。

本公开不限于此，本领域技术人员可以根据以下描述而清楚地理解本文未提及的其他目的。

技术方案

本公开提供了具有多个电芯的电池模块。

根据本公开的实施方式，所述电池模块包括：一个或多个单元模块；和模块壳体，在所述模块壳体中具有放置多个单元模块的收纳空间，其中，所述单元模块包括：其中形成有中空部的管型单元壳体；多个电芯，所述多个电芯以罐型二次电池形式配置，位于所述单元壳体的中空部内，沿着其长度方向并排布置并且彼此电连接；和电极引线，所述电极引线具有位于所述单元模块一侧的正极引线和位于所述单元模块另一侧的负极引线。

在一个实施方式中，所述单元壳体和所述电芯可以具有圆柱形状。

在一个实施方式中，所述电芯的外表面可以紧密地贴合到所述单元壳体的中空部的内表面。

在一个实施方式中，在所述单元壳体内彼此相邻的电芯可以具有彼此直接接触的电极端子。

在一个实施方式中，在所述单元壳体的内部可以形成有多个突起而朝向所述单元壳体的内部的中心突出，并且彼此相邻的突起可以以与电芯的长度一样的距离彼此隔开。

在一个实施方式中，沿着圆周方向在所述单元壳体的外周可以形成有多个沟槽。

在一个实施方式中，所述单元壳体和所述模块壳体可以由铝制成。

在一个实施方式中，所述电池模块还可以包括：位于所述模块壳体两侧的一对端板；以及连接部件，所述连接部件位于端板面向单元模块的一侧，并与所述单元模块的电极引线电连接。

在一个实施方式中，所述模块壳体和所述端板可以具有圆柱形状。

在一个实施方式中，所述连接部件可以包括：主体；以及在主体内部形成的多个接合沟槽。

在一个实施方式中，所述单元模块的电极引线可以插入到所述接合沟槽中。

在一个实施方式中，在所述端板处可以形成有收纳沟槽，使得所述模块壳体的一部分插入其中，并且所述收纳沟槽可以具有环形截面。

在一个实施方式中，所述多个接合沟槽可以位于所述收纳沟槽内。

在一个实施方式中，所述电池模块还可以包括连接到外部设备并接合到所述端板外侧的连接器。

本公开可以提供包括上述电池模块的电池包。

本公开可以提供包括上述电池包的车辆。

有益效果

根据本公开的实施方式，在本公开的电池模块中，具有多个二次电池的单元模块置于圆柱形壳体中，因此可以简化电池模块的结构并提高电池模块的能量密度。

另外，根据本公开的实施方式，电池模块的单元模块、模块壳体、端板等可以容易地接合，并且因此能够提高电池模块组装过程的效率。

此外，根据本公开的一个实施方式，电芯与单元壳体直接接触，这确保了电芯的热量易于传递，并因此能够提高电芯的冷却效率。

本公开的效果不限于上述内容，并且本领域技术人员根据说明书和附图可以清楚地理解本文未提及的效果。

附图说明

图1是示出本公开的实施方式的电池模块的分解立体图。

图2是示出图1的电池模块在组装状态下的立体图。

图3是示出沿图1的线III-III截取的截面图。

图4是示出图1的单元模块的立体图。

图5是示出图4的单元模块的截面图。

图6是示出图5的A部分的放大图。

图7是示出电芯的截面图。

图8是示出图1的端板的正视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图更详细地描述本公开的实施方式。本公开的实施方式可以以各种方式修改，并且本公开的范围不应解释为限于下面描述的实施方式。提供实施方式是为了更全面地向本领域技术人员阐释本公开。因此，可能扩大附图中的部件的形状以突出更清楚的描述。另外，说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应该被解释为限于普通或词典的含义，而是在允许发明人适当地定义术语以获得最佳解释的原则的基础上基于与本公开的技术方面对应的含义和概念来解读。

图1是示出本公开的实施方式的电池模块的分解立体图，图2是示出图1的电池模块在组装状态下的立体图，图3是示出沿图1的线III-III截取的截面图。

参照图1至图3，电池模块10可以包括一个或多个单元模块100，单元模块100具有多个电芯110。电芯110可以是二次电池。例如，电芯110可以是具有圆柱形状的罐型二次电池。在下文中，将基于电芯110是具有圆柱形状的罐型二次电池的情况来描述本公开。

电池模块10包括单元模块100、模块壳体200、端板300、连接部件400和连接器500。

端板300成对设置，并且端板300、模块壳体200和端板300沿第一方向12依次并排设置。此处，将端板300、模块壳体和端板300并排布置的方向称为第一方向12。当从上方观察时，将垂直于第一方向12的方向称为第二方向14。将垂直于第一方向12和第二方向14的方向称为第三方向16。

图4是示出图1的单元模块的立体图，图5是示出图4的单元模块的截面图。

参照图4和图5，单元模块100包括多个二次电池。基于单元模块100具有六个罐型二次电池的情况说明本公开的实施方式。然而，单元模块100中包括的二次电池的数量不限于此。

可以设置多个单元模块100。基于提供七个单元模块100的情况来说明本公开的实施方式，但是单元模块100的数量不限于此。多个单元模块100可以位于后述的模块壳体200的内部。

单元模块100包括电芯110、单元壳体130和电极引线150。

电芯110可以是罐型二次电池。可以设置多个电芯。多个电芯110可以沿第一方向12并排设置。彼此相邻的电芯110可以定位成使得其不同的电极彼此接触。彼此相邻的电芯110可以定位成使得不同的电极彼此直接接触。在本公开中，电芯110的电极与另一电芯的不同电极直接接触，因此不需要单独的电连接。

图7是示出电芯的截面图。参照图7，电芯110包括电芯壳体111、电极组件113、盖组件115、正极极耳117和负极极耳118。

电芯壳体111可以具有收纳电极组件113和电解质的内部空间。电芯壳体111可以具有开放的顶部。电芯壳体111可以具有圆柱形状。电芯壳体111可以由金属制成。例如，电芯壳体111可以由诸如铝、不锈钢或其合金等轻质导电金属制成。

电极组件113可以位于电芯壳体111的内部空间。电极组件113可以在正极板和负极板之间插入隔板的状态下具有果冻卷形式的卷绕结构。后述的正极极耳117可以附着到正极板。负极极耳118可以附着到负极板。

盖组件115可以位于电极组件113的顶部。盖组件115可以接合到电芯壳体111的开口部。盖组件115可以密封电芯壳体111的内部空间。盖组件115可以起到用于将电极组件113处产生的电流输出到外部的电流路径的作用。盖组件115可以与正极极耳117接触。盖组件115的上部可以用作正极端子。

正极极耳117的一端可以与电极组件113的正极板接触，并且其另一端可以与盖组件115接触。正极极耳117可以附着到电极组件113的顶部并且电连接至充当正极端子的盖组件115。

负极极耳118的一端可以与电极组件113的负极板接触，并且其另一端可以与电芯壳体111的下端接触。负极极耳118可以附着到电极组件113的下端并且连接到充当负极端子的电芯壳体111的底部。

再次参照图4和图5，单元壳体130在其中具有空闲空间。单元壳体130可以为其中具有中空部的管状。在空闲空间中，多个电芯110可以沿着第一方向12并排设置。单元壳体130可以具有圆柱形状。单元壳体130可以由金属制成。例如，单元壳体130可以由铝制成。作为另选，单元壳体130可以由诸如不锈钢或其合金等轻质导电金属制成。如果单元壳体130由金属制成，则能够保护电芯110免受外部冲击。

另外，单元壳体130可以由具有优异导热性的金属材料制成。单元壳体130中的电芯110可以与单元壳体130的内表面直接接触。因此，如果单元壳体130由具有优异导热性的金属材料制成，则可以将电芯110处产生的热量散发到外部，由此提高电芯110的冷却效率。另外，单元壳体130也可以由与上述不同的橡胶制成。

图6是示出图5的A部分的放大图。参照图4至图6，在单元壳体130的外表面可以形成沟槽133。沟槽133可以沿圆周方向在单元壳体130的外周形成。可以设置多个沟槽133。多个沟槽133可以在第一方向12上以预定距离彼此隔开。

在单元壳体130的内部可以形成多个突起135。电芯110可以固定到突起135上。突起135可以朝向单元壳体130的内部的中心突出。突起135可以在第一方向12上以预定距离彼此隔开。彼此相邻的突起135可以以与电芯110的长度一样的距离彼此隔开。突起135可以在单元壳体130内形成以固定电芯110并且还防止电芯110彼此碰撞而因此在单元壳体130的内部受损。

在单元壳体130中，电芯110的外表面可以紧密地贴合到单元壳体130的中空部的内表面。换句话说，电芯110的外表面可以与单元壳体130的内表面直接接触。由于电芯110与单元壳体130的内表面直接接触，所以电芯110的热量可传递至单元壳体130。如果单元壳体130由具有优异导热性的铝制成，则可以将从电芯110接收的热量散发到外部，由此提高电芯110的冷却效率。另外，在单元壳体130内部彼此相邻的电芯110可以布置为使其电极端子彼此直接接触。

电极引线150包括正极引线151和负极引线153。正极引线151可以位于单元模块100的一侧。正极引线151的一端可以露出在单元壳体130的外部。正极引线151的另一端可以电连接至单元壳体内部的电芯110。

负极引线153的一端可以露出在单元壳体130的外部。负极引线153的另一端可以电连接至单元壳体内部的电芯110。

参见图1至图3，模块壳体200可以在其中具有空闲空间。模块壳体200可以具有带中空部的管状。模块壳体200可以具有圆柱形状。多个单元模块100可以位于模块壳体200的内部空间。模块壳体200可以由金属制成。例如，模块壳体200可以由铝制成。如果模块壳体200由铝制成，则能够保护单元模块100免受外部冲击。另外，可以在模块壳体200处从单元模块100接收电芯110处产生的热量并且将热量散发到外部，由此提高冷却效果。模块壳体200在第一方向12上的两侧可以开放。

在模块壳体200的内部可以设置钩状突起210。钩状突起210可以在模块壳体200在第一方向12上的两侧端处成对设置。钩状突起210可以朝向模块壳体200的内部的中心突出。钩状突起210可以具有环状。钩状突起210的一端可以与单元模块100的一部分接触，以防止单元模块100偏离出模块壳体200。另外，钩状突起210可以增强模块壳体200与端板300之间的接合力。

图8是示出图1的端板的正视图。参见图1至图3和图8，端板300可以成对设置。一对端板300可以接合到模块壳体200在第一方向12上的两个侧面。端板300可以具有圆柱形状。后述的连接器500可以接合到端板300的一侧，并且连接部件400可以位于其另一侧。

端板300可以在其中形成有收纳沟槽310。模块壳体200的一部分可以插入到收纳沟槽310中。收纳沟槽310可以具有环形截面。收纳沟槽310可以在端板300面对模块壳体200的表面形成。模块壳体200可以部分地插入到收纳沟槽310中，使得端板300和模块壳体200接合。通过使用在端板300处形成的收纳沟槽310，可以增强端板300与模块壳体200之间的接合力。与上述不同的是，端板300和模块壳体200也可以以例如焊接、螺栓连接等各种接合方法接合。

连接部件400可以电连接到单元模块100的电极引线150。连接部件400可以位于端板300处。连接部件400可以电连接到单元模块100的电极引线150。

连接部件400包括主体410和接合沟槽430。主体410可以具有圆形截面。

接合沟槽430可以形成在主体410的内部。可以设置多个接合沟槽430。多个接合沟槽430可以以与单元模块100的数量对应的数量设置。多个接合沟槽430可以位于收纳沟槽310内。单元模块100的电极引线150可以接合到接合沟槽430。例如，可以插入单元模块100的电极引线150的正极引线151。接合沟槽430可以对应于电极引线150成形。

连接器500可以将电池模块10连接到外部设备。连接器500可以接合到端板的外侧。连接器500可以分别设置到一对端板300上。

尽管图中未示出，但电池模块10还可以包括传感部件。传感部件可以感测单元模块100的电压并将感测信息传送到外部。

已基于单元模块100的单元壳体130和模块壳体200具有圆柱形状的情况说明了本公开的实施方式，但是壳体形状不限于此，可以具有各种形状，如矩形或多边形等。

在本公开中，提供了具有之前未提出的新构成的电池模块10，并且电池模块10包括圆柱形单元模块100和收纳多个单元模块100的圆柱形模块壳体200。在本公开的实施方式中，电池模块10具有需要简单的制造工艺的简单结构，并且多个电芯110可以密集地设置在单元模块100的内部以提高电池模块10的能量密度。另外，单元模块100内部的电芯110可以容易地电接触和连接。而且，电极引线150可以接合到连接部件400的接合沟槽430，以使单元模块100容易电连接。另外，通过将端板300和模块壳体200接合，能够提高部件之间的接合力。

本公开的电池包可以包括至少一个上述的电池模块10。除了电池模块10之外，电池包还可以包括用于收纳电池模块10的包壳体以及用于控制电池模块10的充电/放电的各种装置。例如，可以进一步包括电池管理系统(BMS)、电流传感器和熔断器等。

本公开的电池模块10可以应用于诸如电动车辆和混合动力车辆等车辆。本公开的车辆可以包括至少一个含有本公开的实施方式的电池模块10的电池包。

以上描述是对本公开的说明。而且，上述公开内容旨在说明和解释本公开的优选实施方式，并且本公开可以在各种其他组合、修改和环境中使用。换言之，本公开可以在本文公开的本发明的构思的范围内、在本公开的等同范围内和/或在本领域的节能和知识范围内进行改变或修改。所描述的实施方式示出了实施本公开的技术思想的最佳现有技术，可以根据本公开的具体应用和用途的要求对其进行各种改变。因此，以上描述并不旨在将本公开限制于所述实施方式。而且，所附权利要求应该被解释为涵盖这样的其他实施方式。

Claims (15)

1.一种电池模块，其包括：

一个或多个单元模块；和

模块壳体，在所述模块壳体中具有放置多个单元模块的收纳空间；

其中，所述单元模块包括：

其中形成中空部的管型单元壳体；

多个电芯，所述多个电芯以罐型二次电池形式配置，位于所述单元壳体的中空部内，沿着其长度方向并排布置并且彼此电连接；和

电极引线，所述电极引线具有位于所述单元模块一侧的正极引线和位于所述单元模块另一侧的负极引线。

2.如权利要求1所述的电池模块，

其中，所述单元壳体和所述电芯具有圆柱形状。

3.如权利要求1所述的电池模块，

其中，所述电芯的外表面紧密贴合到所述单元壳体的中空部的内表面。

4.如权利要求1所述的电池模块，

其中，在所述单元壳体内彼此相邻的电芯具有彼此直接接触的电极端子。

5.如权利要求4所述的电池模块，

其中，在所述单元壳体的内部形成有多个突起而朝向所述单元壳体的内部的中心突出，并且彼此相邻的突起以与所述电芯的长度一样的距离彼此隔开。

6.如权利要求1所述的电池模块，

其中，沿圆周方向在所述单元壳体的外周形成有多个沟槽。

7.如权利要求1所述的电池模块，

其中，所述单元壳体和所述模块壳体由铝制成。

8.如权利要求1所述的电池模块，其进一步包括：

位于所述模块壳体的两侧的一对端板；和

连接部件，所述连接部件位于所述端板面向所述单元模块的一侧，并且与所述单元模块的电极引线电连接。

9.如权利要求8所述的电池模块，

其中，所述模块壳体和所述端板具有圆柱形状。

10.如权利要求8所述的电池模块，其中，所述连接部件包括：

主体；和

在所述主体的内部形成的多个接合沟槽。

11.如权利要求10所述的电池模块，

其中，所述单元模块的所述电极引线插入到所述接合沟槽中。

12.如权利要求10所述的电池模块，

其中，在所述端板处形成有收纳沟槽，使得所述模块壳体的一部分插入其中，并且所述收纳沟槽具有环形截面。

13.如权利要求12所述的电池模块，

其中，所述多个接合沟槽位于所述收纳沟槽中。

14.一种电池包，其包括权利要求1至13中任一项所述的电池模块。

15.一种车辆，其包括权利要求14所述的电池包。