CN110970585B - 电池单元组件、电池模块、电池组和车辆 - Google Patents

电池单元组件、电池模块、电池组和车辆 Download PDF

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Abstract

本公开涉及电池单元组件、包括电池单元组件的电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的车辆。所述电池单元组件包括：多个圆柱形单元块，每个圆柱形单元块包括多个圆柱形单元；块盖，构造成覆盖多个圆柱形单元块的上侧并电连接多个圆柱形单元块；冷却板，位于与块盖相对的位置，并设置在多个圆柱形单元块的下侧；传热构件，设置在冷却板和多个圆柱形单元块之间，并且具有与多个圆柱形单元的底部相对应的多个热界面材料。

Description

电池单元组件、电池模块、电池组和车辆
技术领域
本公开涉及电池单元组件、包括电池单元组件的电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的车辆。
本申请要求2018年9月28日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2018-0116523的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
背景技术
可广泛应用于各种产品并且表现出诸如高能量密度等优异电气特性的二次电池不仅普遍用于便携式设备，而且用于由电源驱动的电动车辆(EV)或混合动力车辆(HEV)。因为可以大大减少化石燃料的使用并且在能量消耗期间不会产生副产物，二次电池作为提高环境友好性和能源效率的新能源受到关注。
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、镍锌电池等。单位二次电池单元(即单位电池单元)的工作电压约为2.5V至4.5V。因此，如果需要更高的输出电压，则可以串联连接多个电池单元以配置电池组。另外，根据电池组所需的充电/放电容量，多个电池单元可以并联连接以配置电池组。因此，可以根据所需的输出电压或所需的充电/放电容量来不同地设置电池组中包含的电池单元的数量。
同时，当多个电池单元串联或并联连接以配置电池组时，通常首先配置具有至少一个电池单元的电池模块，然后通过使用至少一个电池模块并添加其他部件来配置电池组。
在传统电池模块或电池组的情况下，当电池模块或电池组被配置为多个电池单元的组件时，多个电池单元的组件类型也根据电池模块或电池组的型号类型而改变。
因此，在传统技术中，电池单元的组件的形状和形式也根据电池模块或电池组的型号而改变，这使得难以通用应用该组件。因此，传统的电池模块或电池组的处理效率降低，因为电池单元的组件对于不同产品不兼容或不可扩展。
特别地，当电池单元是圆柱形单元时，由于圆柱形单元的几何特性，当使用圆柱形单元配置电池单元的组件时，在圆柱形单元之间更可能发生死空间，这在重量、纤薄化和能量密度方面是不利的。
发明内容
技术问题
本公开涉及提供一种通用应用的电池单元组件、包括该电池单元组件的电池模块、包括该电池模块的电池组、以及包括该电池组的车辆。
技术方案
在本公开的一个方面，提供了一种电池单元组件，包括：多个圆柱形单元块，每个圆柱形单元块包括多个圆柱形单元；块盖，构造成覆盖多个圆柱形单元块的上侧并电连接多个圆柱形单元块；冷却板，位于与块盖相对的位置，并设置在多个圆柱形单元块的下侧；传热构件，设置在冷却板和多个圆柱形单元块之间，并且具有与多个圆柱形单元的底部相对应的多个热界面材料。
多个圆柱形单元块的形状彼此对应，使得相邻的圆柱形单元块嵌段型(blocktype)彼此耦接。
多个圆柱形单元块中的每一个可包括：多个圆柱形单元；底盖，构造成容纳多个圆柱形单元的底部；顶盖，耦接到底盖并构造成覆盖多个圆柱形单元的顶部；一对汇流条构件，设置在顶盖的上侧，以电连接多个圆柱形单元；以及设置在一对汇流条构件之间的绝缘构件。
所述多个圆柱形单元块中的每一个还可包括至少一个绝热构件，所述绝热构件构造成在所述多个圆柱形单元中的至少一个圆柱形单元被点燃时防止火焰向相邻的圆柱形单元蔓延。
绝热构件可以设置为多个，并且多个绝热构件可以包括：第一绝热构件，构造成覆盖多个圆柱形单元的侧表面；第二绝热构件，构造成覆盖所述多个圆柱形单元的上侧并设置在所述顶盖的内侧；第三绝热构件，与第二绝热构件隔开预定距离并暴露于顶盖的上侧。
至少一个绝热构件可以由云母绝缘材料制成。
此外，本公开提供一种电池模块，包括：至少一个根据上述实施例的电池单元组件；模块壳体，构造成封装所述至少一个电池单元组件。
模块壳体可以包括：主盖，构造成覆盖至少一个电池单元组件；前盖，连接到主盖以覆盖至少一个电池单元组件的前侧。
此外，本公开提供一种电池组，包括：至少一个根据上述实施例的电池模块；以及电池组壳体，构造成封装所述至少一个电池模块。
此外，本公开提供了一种车辆，包括至少一个根据上述实施例的电池组。
有益效果
根据如上所述的各种实施例，可以提供一种通用应用的电池单元组件、包括该电池单元组件的电池模块、包括该电池模块的电池组、以及包括该电池组的车辆。
附图说明
附图示出了本公开的优选实施例，并且与之前的公开一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此，本公开不应被解释为限于附图。
图1是示出根据本公开的实施例的电池单元组件的图。
图2是示出图1的电池单元组件的分解透视图。
图3是示出图1的电池单元组件的A部分的局部放大图。
图4是示出图1的电池单元组件的B部分的局部放大图。
图5是示出图2的电池单元组件的圆柱形单元块的图。
图6是示出图5的圆柱形单元块的分解透视图。
图7是示出图5的圆柱形单元块的组装结构的图。
图8是示出根据本公开的实施例的电池模块的图。
图9是示出根据本公开的实施例的电池组的图。
图10是示出根据本公开的实施例的车辆的图。
附图标记
V：车辆
P：电池组
1：电池模块
5：电池组壳体
10：电池单元组件
50：模块壳体
52：主盖
56：前盖
100：圆柱形单元块
110：圆柱形单元
120：底盖
130：顶盖
135：钩
140、150：汇流条构件
160：绝缘构件
170、180、190：绝热构件
200：块盖
205：单元块焊接部分
300：冷却板
400：传热构件
450：热界面材料
具体实施方式
通过参考附图详细描述本公开的实施例，本公开将变得更加明显。应当理解，此处公开的实施例仅是说明性的，用于更好地理解本公开，并且本公开可以以多种方式进行修改。另外，为了便于理解本公开，附图未按实际比例绘制，而是夸大了某些部件的尺寸。
图1是示出根据本公开的实施例的电池单元组件的图，图2是示出图1的电池单元组件的分解透视图，图3是示出图1的电池单元组件的A部分的局部放大图，图4是示出图1的电池单元组件的B部分的局部放大图，图5是示出图2的电池单元组件的圆柱形单元块的图，图6是示出图5的圆柱形单元块的分解透视图，图7是示出图5的圆柱形单元块的组装结构的图。
参照图1至图7，电池单元组件10可包括圆柱形单元块100、块盖200、冷却板300和传热构件400。
可以设置多个圆柱形单元块100。多个圆柱形单元块100可以嵌段型(block type)彼此耦接。为此，多个圆柱形单元块100可以彼此对应地成形，使得相邻的圆柱形单元块100嵌段型彼此耦接。
具体地，多个圆柱形单元块100的外表面可以具有与所面对的圆柱形单元块100的外表面相对应的不平坦形状。不平坦形状可交替地具有凸起部分和凹入部分。
多个圆柱形单元块100中的每一个可包括圆柱形单元110、底盖120、顶盖130、一对汇流条构件140和150、绝缘构件160和绝热构件170、180和190。
圆柱形单元110是二次电池并且可以设置为多个。多个圆柱形单元110可以彼此堆叠以彼此电连接。
底盖120可以具有容纳空间，用于容纳多个圆柱形单元110的底部。底盖120可以形成圆柱形单元块100的外表面的一部分，并且可以具有不平坦形状的外表面，以与相邻的圆柱形单元块100嵌段型耦接。
顶盖130耦接到底盖120并且可以覆盖多个圆柱形单元110的顶部。顶盖130可以与底盖120一起形成圆柱形单元块100的外表面，并且可以具有不平坦形状的外表面，以与相邻的圆柱形单元块100嵌段型耦接。
顶盖130可包括多个钩135，用于更稳定地固定稍后说明的块盖200。稍后说明的块盖200可以利用多个钩135稳定地固定而不脱离顶盖130。
一对汇流条构件140和150可以设置在顶盖130的上侧。一对汇流条构件140和150可以电连接多个圆柱形单元110。
一对汇流条构件140和150可包括正极汇流条140和负极汇流条150。
正极汇流条140电连接到多个圆柱形单元110的正极，并且可以设置在稍后说明的绝缘构件160和稍后说明的绝热构件190之间。
负极汇流条150电连接到多个圆柱形单元110的负极，并且可以设置在顶盖130和稍后说明的绝缘构件160之间。
绝缘构件160可以设置在一对汇流条构件140和150之间，即，在正极汇流条140和负极汇流条150之间。绝缘构件160可以防止在正极汇流条140和负极汇流条150之间可能发生的直接接触。
当多个圆柱形单元110中的至少一个被点燃时，绝热构件170、180和190用于防止火焰向相邻的圆柱形单元110蔓延，并且绝热构件可以设置为至少一个或多个。
在下文中，将基于设置多个绝热构件170、180和190的情况来描述实施例。
多个绝热构件170、180和190可以由云母绝缘材料制成，并且可以包括第一绝热构件170、第二绝热构件180和第三绝热构件190。
第一绝热构件170可以覆盖多个圆柱形单元110的侧表面。当多个圆柱形单元110中的至少一个单元被点燃时，第一绝热构件170可以首先防止火焰向相邻的圆柱形单元110蔓延。
第二绝热构件180覆盖多个圆柱形单元110的上侧，并且可以设置于顶盖130的内侧。当多个圆柱形单元110中的至少一个单元被点燃时，第二绝热构件180可以二次防止火焰蔓延并防止火焰朝向汇流条构件150传播。
第三绝热构件190设置为与第二绝热构件180隔开预定距离，并且可以暴露于顶盖130的上侧。当多个圆柱形单元110中的至少一个单元被点燃时，第三绝热构件190可以最终防止火焰蔓延并防止火焰向稍后说明的块盖200传播。
在该实施例中，借助于作为第三绝热构件190、第二绝热构件180和第一绝热构件170而提供的多个绝热构件170、180和190，即使多个圆柱形单元110中至少一个圆柱形单元110被点燃，也可以有效地防止可能通向整个圆柱形单元110的连锁起火。
块盖200覆盖多个圆柱形单元块100的上侧，并且可以电连接多个圆柱形单元块100。块盖200可以借助于多个钩135而被固定。
块盖200可包括用于电连接相邻的圆柱形单元块100的单元块焊接部分205。相邻的圆柱形单元块100可利用激光焊接等通过单元块焊接部分205彼此电连接。
冷却板300用于冷却多个圆柱形单元110，可与块盖200相对设置并且设置在多个圆柱形单元块100的下侧。
传热构件400可设置在冷却板300和多个圆柱形单元块100之间，并且可以给传热构件400提供多个热界面材料450以对应于多个圆柱形单元110的底部。
多个热界面材料450可与多个圆柱形单元110的底部直接接触。通过多个热界面材料450，从多个圆柱形单元块100产生的热量可更迅速地转移到冷却板300。
在该实施例中，可借助于具有多个热界面材料450的传热构件400和冷却板300来冷却多个圆柱形单元110。
图8是示出根据本公开的实施例的电池模块的图。
参照图8，电池模块1可包括电池单元组件10和模块壳体50。
可提供至少一个或多个电池单元组件10。在下文中，将基于设置多个电池单元组件10的情况来描述实施例。
多个电池单元组件10的外表面可具有与相邻的电池单元组件10对应的形状。因此，多个电池单元组件10可嵌段型彼此连接。
在该实施例中，模块壳体50可封装至少一个电池单元组件10或多个电池单元组件10。
模块壳体50可包括主盖52和前盖56。
在该实施例中，主盖52可覆盖至少一个电池单元组件10或多个电池单元组件10。主盖52可具有与多个电池单元组件10的外表面对应的形状。
在该实施例中，前盖56耦接到主盖52，并且可覆盖至少一个电池单元组件10或多个电池单元组件10的前侧。前盖56可通过螺栓和焊接而连接到主盖52。
如上所述，根据本实施例的电池模块1，电池单元组件10可通过将多个圆柱形单元块100嵌段型彼此耦接来配置，并且电池模块1可通过将多个电池单元组件10嵌段型彼此耦接来配置。因此，圆柱形单元块100可用作各种型号类型的单元。因此，在该实施例中，电池模块1可对于不同产品具有改进的兼容性和可扩展性。
另外，根据本实施例的电池模块1，多个圆柱形单元块100和多个电池单元组件10嵌段型耦接，从而确保在制造电池模块1时容易且简单的组装。因而在该实施例中，可以显着提高电池模块1的制造工艺效率。
此外，根据本实施例的电池模块1，由于多个圆柱形单元块100和多个电池单元组件10嵌段型耦接，因此可以最小化在圆柱形单元110之间可能产生的死空间。因此，在该实施例中，可以提供具有更纤薄和更紧凑的设计和高能量密度的电池模块1。
图9是示出根据本公开的实施例的电池组的图，图10是示出根据本公开的实施例的车辆的图。
参照图9和10，电池组P可包括至少一个根据前述实施例的电池模块1和用于封装至少一个电池模块1的电池组壳体5。
电池组P可以作为车辆V的燃料源而被提供给车辆V。作为示例，电池组P可以给诸如电动车辆、混合动力车辆的车辆V和能够使用电池组P作为燃料源的各种其他类型车辆。
另外，除了车辆V之外，电池组P可以设置在其他装置、仪器或设施中，例如使用二次电池的能量存储系统。
如上所述，本实施例的电池组P和具有电池组P的装置、仪器或设施(诸如车辆V)包括如上所述的电池模块1，因此可以实现具有上述电池模块1的所有优点的电池组P，或具有电池组P的装置、仪器、设施等，诸如车辆V。
根据如上的各种实施例，可以提供通用应用的电池单元组件10、包括电池单元组件10的电池模块1、包括电池模块1的电池组P、以及包括电池组P的车辆V。
虽然已经示出和描述了本公开的实施例，但是应当理解，本公开不限于所描述的特定实施例，并且本领域技术人员可以在本公开的范围内进行各种改变和修改，不应独立于本公开的技术思想和观点来理解这些修改。

Claims (6)

1.一种电池单元组件，包括：
多个圆柱形单元块，每个圆柱形单元块包括多个圆柱形单元、容纳所述多个圆柱形单元的底部的底盖、耦接到所述底盖并覆盖所述多个圆柱形单元的顶部的顶盖、和多个绝热构件；
块盖，构造成覆盖所述多个圆柱形单元块的上侧并电连接所述多个圆柱形单元块；
冷却板，位于与所述块盖相对的位置并设置在所述多个圆柱形单元块的下侧；和
传热构件，设置在所述冷却板和所述多个圆柱形单元块之间，并具有与所述多个圆柱形单元的底部相对应的多个热界面材料，
其中所述圆柱形单元块的外表面具有与所面对的圆柱形单元块的外表面相对应的不平坦形状，所述不平坦形状交替具有凸起部分和凹入部分，
其中所述多个圆柱形单元块的形状彼此对应，使得相邻的圆柱形单元块嵌段型彼此耦接，
其中所述多个绝热构件构造成在所述多个圆柱形单元中的至少一个圆柱形单元被点燃时防止火焰向相邻的圆柱形单元蔓延，
其中所述多个绝热构件由云母绝缘材料制成，
其中所述多个绝热构件包括：
第一绝热构件，构造成覆盖所述多个圆柱形单元的侧表面；
第二绝热构件，构造成覆盖所述多个圆柱形单元的上侧并设置在所述顶盖的内侧；和
第三绝热构件，与所述第二绝热构件隔开预定距离并暴露于所述顶盖的上侧。
2.根据权利要求1所述的电池单元组件，
其中所述多个圆柱形单元块中的每一个还包括：
一对汇流条构件，设置在所述顶盖的上侧，以电连接所述多个圆柱形单元；和
绝缘构件，设置在所述一对汇流条构件之间。
3.一种电池模块，包括：
至少一个根据权利要求1所述的电池单元组件；和
模块壳体，构造成封装所述至少一个电池单元组件。
4.根据权利要求3所述的电池模块，
其中所述模块壳体包括：
主盖，构造成覆盖所述至少一个电池单元组件；和
前盖，耦接到所述主盖以覆盖所述至少一个电池单元组件的前侧。
5.一种电池组，包括：
至少一个根据权利要求3所述的电池模块；和
电池组壳体，构造成封装所述至少一个电池模块。
6.一种车辆，包括至少一个根据权利要求5所述的电池组。
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