CN111416167A - 具有膨胀计的电池模块以及包括该电池模块的电池组 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电池模块和包括该电池模块的电池组，该电池模块允许直观地检查容纳在模块壳体中的电池单元的膨胀量。电池模块包括：电池单元压板，其容纳在模块壳体中并且布置在通过堆叠电池单元而形成的电池单元堆的两个纵向侧表面的至少一个上；膨胀计，其设置为从电池单元压板的表面突出。当电池单元膨胀时，膨胀计通过形成在模块壳体中的计规孔而被推出模块壳体，从而可以检查电池单元的膨胀量。

Description

具有膨胀计的电池模块以及包括该电池模块的电池组
技术领域
本公开涉及一种电池模块和包括该电池模块的电池组，尤其涉及一种具有能够直观地观察电池单元的膨胀量的膨胀计的电池模块和包括该电池模块的电池组。
本申请要求于2019年1月8日在韩国提交的韩国专利申请第10-2019-0002470号的优先权，其公开内容通过引用合并于此。
背景技术
二次电池高度适用于各种产品组，并且具有高能量密度的电特性。二次电池不仅应用于便携式电子设备，而且还应用于由电动驱动源驱动的电动车辆、混合动力电动车辆、储能设备等。
应用于电动车辆等的电池组具有这样的结构，其中多个电池模块相连以获得高输出，每个电池模块包括多个电池单元。每个电池单元包括正电极集电器和负电极集电器、隔板、活性材料、电解质等作为电极组件，并且电池单元可以通过部件之间的电化学反应而重复充放电。
同时，当电池模块的电池单元被重复充放电时，在电池单元处发生膨胀现象。考虑到膨胀现象，当在常规电池模块中堆叠电池单元时，以规则的间隔布置电池单元，或者在电池单元之间布置压缩垫以在膨胀期间支撑电池单元。
但是，如果在电池模块中使用压缩垫或在电池单元之间设置间隔，则单位体积的能量密度降低。另外，如果在电池单元之间使用压缩垫，则电池模块的制造过程变得复杂，并且电池模块的制造成本增加。因此，需要进行改进。
另外，由于电池单元的膨胀与电池模块的安全性有关，因此弄清楚是否发生膨胀或者已经发生膨胀时电池单元变形多少可能非常重要。
然而，在常规技术中，通常，仅通过观察电池模块的外观来猜测电池模块中的电池单元是否膨胀，或者通过对实验模块的结构分析和尺寸测量来间接推断电池单元的膨胀量。因此，对于普通用户以及本领域技术人员而言，更难以准确确定电池模块内部的电池单元如何膨胀。因此，需要一种使诸如普通人员以及本领域技术人员这样的任何人容易地检查电池单元是否膨胀以及电池单元膨胀了多少的方法。
相关文献
专利文献
第10-1272915号韩国专利，2013年6月11日，KIA MOTORS CORP.(起亚汽车公司)
发明内容
技术问题
本公开旨在解决相关技术的问题，因此，本公开旨在提供一种在不降低电池模块的能量密度的情况下减小电池单元的膨胀的方法以及一种容易地在电池模块外的位置直观地判断电池单元的膨胀量的方法。
技术方案
在本公开的一个方面中，提供了一种电池模块，该电池模块允许直观地检查容纳在模块壳体中的电池单元的膨胀量，该电池模块包括：电池单元压板，被容纳在模块壳体中并布置在通过堆叠电池单元而形成的电池单元堆的两个纵向侧表面中的至少一个上；膨胀计，被设置成从电池单元压板的表面突出，其中，当电池单元膨胀时，该膨胀计通过形成在模块壳体中的计规孔而被推出模块壳体。
电池模块可以进一步包括缓冲构件，该缓冲构件插入在电池单元压板和模块壳体之间。
缓冲构件可以是板簧。
板簧可以具有至少一个弯曲部，并且板簧的一个表面与电池单元压板的表面接触，板簧的另一个表面与模块壳体的表面接触。
板簧可以具有膨胀计穿过的板孔，并且板簧可以被设置成在悬挂于膨胀计上的状态下接触电池单元压板。
膨胀计可以位于电池单元压板的中心。
膨胀计可以包括位于电池单元压板的中心的第一膨胀计；以及分别设置在电池单元压板的两个纵向边缘区域的第二膨胀计和第三膨胀计。
可以通过组装布置在电池单元堆的上部的顶板、布置在电池单元堆的下部的底板、和具有计规孔并分别布置在电池单元堆的两个侧表面的一对侧板来构造模块壳体。
顶板和底板可具有通过弯曲其两个纵向侧边区域而制备的弯曲部分，一对侧板可具有放置两个纵向侧边区域的台阶部分，并且该台阶部分可与弯曲部分的内侧形状匹配。
在本公开的另一方面，还提供了一种电池组，该电池组包括上述电池模块。
有利效果
根据本公开的实施例，可以提供一种电池模块，该电池模块可以在不降低电池模块的能量密度的情况下减少电池单元的膨胀，并且可以容易地在电池模块外的位置直观地判断电池单元的膨胀量。
本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从说明书和附图中清楚地理解本文中未提及的其他效果。
附图说明
附图示出了本公开的优选实施例，并且附图与前述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模块的示意性透视图。
图2是示出图1的电池模块的局部分解透视图。
图3是示出根据本公开的实施例的电池单元压板、缓冲构件和侧板的分解透视图。
图4是沿图1的线I-I’截取的剖视图。
图5是示出图4的电池单元膨胀时的主要部分的放大图。
图6是示出根据本公开的另一实施例的电池单元压板、缓冲构件和侧板的分解透视图。
附图参考标志
10：电池单元堆
11：电池单元
20：模块壳体
21：顶板
22：底板
23、24：侧板
30：电池单元压板
40：缓冲构件
50：膨胀计
H1：计规孔
H2：板孔
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应该理解的是，说明书和所附权利要求书中使用的术语不应被解释为限于一般含义和词典含义，而应基于允许发明人为最佳解释适当定义术语的原则，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。因此，本文提出的描述仅是出于说明目的的优选示例，而无意于限制本公开的范围，因此应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对其做出其他等同替换和修改。
图1是示出根据本公开的实施例的电池模块的示意性透视图，图2是示出图1的电池模块的局部分解透视图，图3是示出根据本公开的实施例的电池单元压板、缓冲构件和侧板的分解透视图。
参照图1至图3，根据本公开的实施例的电池模块1包括电池单元堆10、模块壳体20、电池单元压板30、缓冲构件40和膨胀计50。
电池单元堆10可以是电池单元11的集合体，电池单元11是具有彼此面对的较宽表面的袋型电池单元11。换句话说，在该实施例中，电池单元堆10被构造成使得袋型电池单元11被并排竖立设置并且在水平方向上堆叠，从而尽可能密集地布置在模块壳体20中。
袋型电池单元11是指包括袋外壳和容纳在袋外壳中的电极组件的二次电池。例如，袋外壳可以包括两个袋，并且可以在两个袋中的至少一个中形成凹入的内部空间。另外，电极组件可以容纳在袋的内部空间中。两个袋的周边彼此焊接，从而可以密封容纳电极组件的内部空间。电极引线12可以附接到电极组件，并且电极引线12可以置于袋外壳的焊接部分之间并且暴露于袋外壳之外以用作电池单元的电极端子。
尽管为了便于说明而未详细示出，但是电池单元11的电极引线12可以焊接到设置在ICB板(未示出)上的汇流条(未示出)，使得电池单元11串联和/或并联连接。ICB板和汇流条可用模块盖61、62屏蔽。
模块壳体20具有用于容纳电池单元堆10的内部空间，并且用于对所存储的电池单元11提供机械支撑并保护电池单元11免受外部冲击。因此，模块壳体20可以优选地由金属材料制成以确保刚性。在此，本公开的范围不限于由金属制成的模块壳体20。
如图2所示，根据本公开的实施例的模块壳体20包括四个板，其包括顶板21、底板22、左侧板和右侧板23、24。
顶板21布置在电池单元堆10的上部，底板22布置在电池单元堆10的下部。另外，一对侧板23、24沿纵向分别布置在电池单元堆10的左侧和右侧。四个板组装在一起以形成矩形管状的模块壳体20。例如，可以通过卡扣配合或焊接将四个板组装在一起。
特别地，考虑到电池单元11的膨胀，该实施例的模块壳体20的组装结构能够承受从模块壳体20的内部向外施加的力。
为此，顶板21和底板22分别具有通过弯曲其两个纵向侧边区域而提供的弯曲部分21a、22a，并且一对侧板23、24具有台阶部分23a，两个纵向侧边区域放置在台阶部分23a处(见图4)。
侧板23、24的台阶部分23a与顶板21和底板22的弯曲部分21a、22a的内侧形状匹配。在这种情况下，当从模块壳体20的内部向外施加力时，顶板21和底板22可以支撑侧板23、24，以减小侧板23、24的变形。
为了减少模块壳体20中的电池单元11的膨胀，如图4所示，在侧板23、24与最外侧的电池单元11之间还设置电池单元压板30和缓冲构件40。
换句话说，电池单元压板30被布置成面对电池单元堆10的两个纵向侧表面的整个区域，并且缓冲构件40被置于电池单元压板30与侧板23、24之间。
电池单元压板30可以结合到最外侧的电池单元11，以确保用于紧密粘附到电池单元堆10的力。另外，采用板簧40作为缓冲构件40。板簧40具有在垂直方向上重复形成的至少一个弯曲部，并被设置为其一个表面与电池单元压板30接触，其另一表面与侧板23、24接触。替代板簧40，也可以使用压缩泡沫或橡胶垫。
在本实施例中，电池单元压板30和缓冲构件40成对设置，并且两对电池单元压板30和缓冲构件40分别设置在电池单元堆10的两个侧表面，以增强当电池单元11膨胀时的缓冲能力。但是，也可以将电池单元压板30和缓冲构件40仅设置在电池单元堆10的一个侧表面，以在模块壳体20中确保用于额外的电池单元11的空间，从而增加能量密度。
根据该构造，模块壳体20中的电池单元堆10可以被板簧40和电池单元压板30限制在弹性压缩状态。在这种情况下，电池单元压板30的压缩力和电池单元11的膨胀力可以抵消，从而减小在充放电期间电池单元11的膨胀。
如果电池单元11的膨胀力比电池单元压板30的压缩力强，则图4的板簧40变形为类似于图5的板簧40。即，板簧40随着其弯曲部或褶皱图案的展开而在垂直方向上伸长。由于板簧40如上所述地变形以吸收电池单元11的一部分膨胀力，所以模块壳体20的外观可以较少地变形。作为参考，如果甚至模块壳体20也发生膨胀，压力不仅施加到相应的电池模块1，而且还施加到与相应的电池模块1相邻的其他电池模块1或电子设备，这不利于安全。
同时，本公开的电池模块1还包括膨胀计50，从而可以容易地理解电池单元11的膨胀程度。如稍后将详细说明的，膨胀计50被设置用于从电池模块1的外部进行检查，从而任何人都可以直观地判断出电池单元11的膨胀量。因此，看到膨胀计50的用户可以通过测量电池模块1的寿命来停止使用电池模块1或提前更换电池模块1。
在下文中，将参照图3至图5详细描述膨胀计50的结构和应用。
膨胀计50可以与电池单元压板30整体形成以从电池单元压板30的表面突出。例如，膨胀计50可以具有长度可测量的任何形状，例如圆柱形状、多棱柱形状或钢尺形状。另外，可以分别制造膨胀计50和电池单元压板30，然后可以通过螺纹连接等将膨胀计50连接至电池单元压板30。
侧板23、24还具有膨胀计50穿过的计规孔H1。因此，如图5所示，当电池单元11膨胀时，膨胀计50可以通过形成在侧板23、24中的计规孔H1而被推出模块壳体20。
此时，可以通过基于计规孔H1测量膨胀计50的前端从模块壳体20伸出的长度来判断电池单元11的膨胀量。标度51可以显示在膨胀计50上，从而可以更容易地判断关于膨胀量的信息。
特别地，该实施例的膨胀计50位于电池单元压板30的中心。该位置是考虑到在膨胀时电池单元11的中心变得最凸的事实而选择的。换句话说，电池单元压板30的中心受电池单元11膨胀的影响最大，从而通过将膨胀计50设置在电池单元压板30的中心，可以最准确地测量电池单元11的膨胀量。
同时，板簧40在其中心也具有板孔H2，以使得膨胀计50穿过。这样，当电池单元11膨胀时，可以避免膨胀计50和板簧40发生碰撞。此外，板簧40可以悬挂在膨胀计50上，使得电池单元压板30和板簧40的中心可以方便地设置成彼此接触。
更具体地，例如，为了避免膨胀计50与板簧40之间的碰撞，还可以将两个或更多个板簧40布置成在膨胀计50的左侧和右侧彼此分离。但是，由于以下原因，使用一个板簧40和一个板孔H2是最有效的。
考虑到电池单元11膨胀时的变形，板簧40被设置为小于电池单元压板30和侧板23、24的宽度(在垂直方向上)。因此，为了匹配板簧40和电池单元压板30的中心，板簧40应与底板22隔开预定高度。但是，如本实施方式那样，通过在板簧40中打孔出板孔，然后将板簧40设置为悬挂在膨胀计50上，可以简单地解决该问题。另外，使用一个大的板簧40更有效，因为可以均匀地吸收电池单元11的膨胀力并且可以更容易地安装板簧40。
接下来，将简要描述如何使用膨胀计50。
首先，通过观察膨胀计50的前端是否从模块壳体20的侧板23、24突出，可以简单地判断电池模块1内部的电池单元11是否处于膨胀状态。
此外，如果需要更准确地知道电池单元11的膨胀量，则可以从膨胀计50的刻度检查准确的膨胀量。即，膨胀计50的前端从侧板23、24的计规孔H1突出的长度代表电池单元11的膨胀量。例如，如果膨胀计50的刻度上的特定点被标记为红色，则当该特定点位于计规孔H1之外时，可以确定为危险情况，并且用户可以事先采取必要的措施。
图6是示出根据本公开的另一实施例的电池单元压板30、缓冲构件40和侧板23的分解透视图。
接下来，将参照图6描述根据本公开的另一实施例的电池模块1的膨胀计50a、50c的安装结构。与前一实施例相同的附图标记表示相同的组件，并且不再详细描述相同的组件。以下描述将集中于与前一实施例不同的特征。
尽管在前一实施方式中在电池单元压板30的中心设有一个膨胀计50，但在本实施方式中设置有多个膨胀计50a至50c。即，如图6所示，膨胀计50a至50c包括位于电池单元压板30的中心的第一膨胀计50a和设置在电池单元压板30的两个纵向边缘区域的第二膨胀计50b和第三膨胀计50c。
另外，对应于三个膨胀计50a至50c，侧板23具有三个计规孔H1a至H1c且板簧40具有三个板孔H2a至H2c。
在前一实施例中，仅可以在电池单元11膨胀最剧烈的电池单元压板30中心处测量膨胀量。然而，在本实施例中，还可以在电池单元11的两个边缘区域处测量膨胀量。此外，可以确定电池单元11在每个区域中膨胀多少。
而且，板簧40可以更牢固地附着至电池单元压板30。由于可以将板簧40悬挂于三个膨胀计50a至50c上，所以可以防止板簧40在其中心相对于第一膨胀计50a向左或向右旋转。
如上所述，由于根据本公开的实施例的电池模块1包括膨胀计50，所以任何人都可以容易地检查电池单元11的膨胀状态并采取必要的措施。这对于安全使用电池模块1会有很大帮助。
同时，根据本公开的实施例的电池组(未示出)包括如上所述的至少一个电池模块1。除了电池模块1之外，电池组还可包括用于容纳电池模块1的壳体(未示出)和用于控制电池模块1的充放电的各种装置(未示出)，例如电池管理系统(BMS)、电流传感器和熔丝。
电池模块1或电池组还可以应用于诸如电动车辆和混合动力电动车辆之类的车辆、储能系统(ESS)或其他使用二次电池作为能源的电气设备。
已经详细描述了本公开。然而，应当理解，详细描述和具体示例虽然指示了本公开的优选实施例，但是仅以说明的方式给出，因为对于本领域技术人员显而易见的，从详细描述可做出本公开的范围内的各种改变和修改。
同时，即使在说明书中使用诸如“上”、“下”、“左”、“右”之类的表示方向的术语，但对于本领域技术人员显而易见的，它们只是为了便于描述，并且可以根据观看者或目标的位置而不同地表达。

Claims (10)

1.一种电池模块，所述电池模块允许直观地检查容纳在模块壳体中的电池单元的膨胀量，所述电池模块包括：
电池单元压板，被容纳在所述模块壳体中并且布置在通过堆叠电池单元而形成的电池单元堆的两个纵向侧表面中的至少一个上；和
膨胀计，被设置为从所述电池单元压板的表面突出，
其中，当所述电池单元膨胀时，所述膨胀计通过形成在所述模块壳体中的计规孔而被推出所述模块壳体。
2.根据权利要求1所述的电池模块，还包括：
介于电池单元压板和模块壳体之间的缓冲构件。
3.根据权利要求2所述的电池模块，
其中所述缓冲构件是板簧。
4.根据权利要求3所述的电池模块，
其中所述板簧具有至少一个弯曲部，并且板簧的一个表面与电池单元压板的表面接触，板簧的另一个表面与模块壳体的表面接触。
5.根据权利要求3所述的电池模块，
其中所述板簧具有膨胀计穿过的板孔，并且板簧被布置成在悬挂于膨胀计上的状态下接触电池单元压板。
6.根据权利要求1所述的电池模块，
其中所述膨胀计位于电池单元压板的中心。
7.根据权利要求6所述的电池模块，
其中所述膨胀计包括：
位于电池单元压板的中心的第一膨胀计；和
分别设置在电池单元压板的两个纵向边缘区域的第二膨胀计和第三膨胀计。
8.根据权利要求1所述的电池模块，
其中通过组装布置在电池单元堆的上部的顶板、布置在电池单元堆的下部的底板、和具有计规孔并分别布置在电池单元堆的两个侧面的一对侧板来构造所述模块壳体。
9.根据权利要求8所述的电池模块，
其中所述顶板和所述底板具有通过弯曲其两个纵向侧边区域而制备的弯曲部分，并且所述一对侧板具有放置两个纵向侧边区域的台阶部分，
其中所述台阶部分与所述弯曲部分的内侧形状匹配。
10.一种电池组，所述电池组包括根据权利要求1至9中任一项所述的电池模块。
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