CN111542964A - 电池模块、包括该电池模块的电池组和包括该电池组的车辆 - Google Patents

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Abstract

一种电池模块，包括：模块壳体，所述模块壳体具有安装于其至少一侧的散热器；和多个电池单元，所述多个电池单元容纳在所述模块壳体中并且堆叠成彼此电连接，其中在所述多个电池单元之中的面对的电池单元之间形成有多个孔隙，以延迟热量传递。

Description

电池模块、包括该电池模块的电池组和包括该电池组的车辆
技术领域
本公开内容涉及一种电池模块、包括该电池模块的电池组和包括该电池组的车辆。
本申请要求于2018年6月20日在韩国提交的韩国专利申请第10-2018-0071025号的优先权，通过引用将该韩国专利申请的公开内容并入本文。
背景技术
高度适用于各种产品并且表现出诸如高能量密度等之类的优异电性能的二次电池不仅普遍用在便携式装置中，而且还用在由电源驱动的电动车辆(EV，ElectricVehicle)或混合动力电动车辆(HEV，Hybrid Electric Vehicle)中。由于二次电池可极大减少化石燃料的使用并且在能量消耗期间不产生副产物，因此作为用于增强环境友好性和能量效率的新能源，二次电池受到关注。
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是大约2.5V至4.5V。因此，在需要更高的输出电压时，多个电池单元可串联连接以构成电池组。此外，根据电池组所需的充电/放电容量，多个电池单元可并联连接以构成电池组。因而，可根据所需的输出电压或所需的充电/放电容量来不同地设定电池组中包括的电池单元的数量。
另外，当多个电池单元串联或并联连接以构成电池组时，通常首先构成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诸如用于控制电池模块的电子部件之类的其他部件来构成电池组。
在常规电池模块中，为了防止长期使用过程中由于温度引起的寿命快速缩短，基于发热量和使用的温度来设计冷却系统。近来，优选其中散热器安装于电池模块的模块壳体的底部的边缘冷却方法。
在这种边缘冷却方法中，布置在模块壳体中的多个电池单元通过表面接触的方式彼此紧密接触。在采用边缘冷却方法的电池模块中，从电池单元产生的热量被传递到位于模块壳体的底部的散热器来进行冷却。在此，模块壳体内部的相邻电池单元之间的热量传递在冷却方面并没有显著效果。
然而，在常规电池模块中，当多个电池单元中的任一个电池单元异常发热时，由于其中电池单元彼此紧密接触的布置，因异常发热而从电池单元产生的热量被快速传递到相邻电池单元。
在短时间内从具有异常发热的电池单元到相邻电池单元的热量传递具有的问题在于，可快速提前整个电池模块的起火或爆炸的发生时间，这会威胁用户安全。
发明内容
技术问题
本公开内容旨在提供一种当多个电池单元中的任一个电池单元异常发热时可通过延迟到相邻电池单元的热量传递来确保稳定性的电池模块、包括该电池模块的电池组和包括该电池组的车辆。
技术方案
在本公开内容的一个方面中，提供了一种电池模块，包括：模块壳体，所述模块壳体具有安装于其至少一侧的散热器；和多个电池单元，所述多个电池单元容纳在所述模块壳体中并且堆叠成彼此电连接，其中在所述多个电池单元之中的面对的电池单元之间形成有多个孔隙，以延迟热量传递。
多个凹凸部分可设置到所述面对的电池单元之中的至少一个电池单元的表面，使得所述多个凹凸部分与相邻电池单元的表面进行点接触，从而形成所述多个孔隙。
所述多个凹凸部分可设置到所述面对的电池单元的所有表面。
所述多个凹凸部分可具有预定的表面粗糙度并且可由施加至所述至少一个电池单元的所述表面的涂覆材料制成。
所述涂覆材料可由具有绝缘特性的气凝胶制成。
所述电池模块可进一步包括：片构件，所述片构件设置在所述面对的电池单元之间并且具有所述多个凹凸部分。
所述多个凹凸部分可设置到所述片构件的至少一个表面。
所述多个凹凸部分可设置到所述片构件的两个表面。
所述多个凹凸部分可设置成彼此面对，使得所述多个孔隙形成在彼此面对的所述多个凹凸部分之间，并且所述片构件的与所述电池单元接触的部分可以是平坦的。
所述多个电池单元可沿所述模块壳体的水平方向堆叠，并且所述散热器可安装于所述模块壳体的与所述多个电池单元的边缘部分面对的上侧或下侧。
此外，本公开内容提供了一种电池组，包括：至少一个根据上述实施方式的电池模块；和配置为封装所述至少一个电池模块的电池组壳体。
此外，本公开内容提供了一种车辆，包括：至少一个根据上述实施方式的电池组。
有益效果
根据如上所述的各实施方式，可提供一种当多个电池单元中的任一个电池单元异常发热时可通过延迟到相邻电池单元的热量传递来确保稳定性的电池模块、包括该电池模块的电池组和包括该电池组的车辆。
附图说明
附图图解了本公开内容的优选实施方式并且与前述公开内容一起用于提供对本公开内容的技术特征的进一步理解，因而，本公开内容不解释为限于这些附图。
图1是图解根据本公开内容一实施方式的电池模块的剖面图。
图2是图解图1的电池模块的主要部分的示图。
图3是图解形成图1的电池模块中的电池单元的多个凹凸部分的工序的示图。
图4是图解图1的电池模块的电池单元之间的热量传递延迟的示图。
图5和图6是图解根据本公开内容另一实施方式的电池模块的示图。
图7和图8是图解根据本公开内容又一实施方式的片构件的示图。
图9是图解根据本公开内容一实施方式的电池组的示图。
图10是图解根据本公开内容一实施方式的车辆的示图。
具体实施方式
通过参照附图详细描述本公开内容的实施方式，本公开内容将变得更加显而易见。应当理解，在此所公开的实施方式仅是说明性的，以更好地理解本公开内容，可以以各种方式修改本公开内容。此外，为了便于理解本公开内容，附图不是按照真实比例绘制的，而是一些部件的尺寸可能被夸大。
图1是图解根据本公开内容一实施方式的电池模块的剖面图，图2是图解图1的电池模块的主要部分的示图，图3是图解形成图1的电池模块中的电池单元的多个凹凸部分的工序的示图，图4是图解图1的电池模块的电池单元之间的热量传递延迟的示图。
参照图1至图4，电池模块10可包括模块壳体100、散热器200、热粘合剂300、缓冲衬垫400和电池单元500。
模块壳体100形成电池模块10的外表并且可容纳下面描述的电池单元500。为此，模块壳体100可具有用于容纳稍后说明的电池单元500的容纳空间。模块壳体100可由金属或塑料制成。
散热器200用于冷却稍后说明的电池单元500，并且散热器200可安装于模块壳体100的一侧。散热器200采用边缘冷却方法并且可安装于模块壳体100的与稍后说明的多个电池单元500的边缘部分面对的上侧或下侧。在该实施方式中，散热器200可安装于模块壳体100的下侧。散热器200具有气体状冷却剂或液体冷却剂可流动的空间，并且可具有限定该空间的金属外壁。
热粘合剂300设置于模块壳体100的底部的内表面，并且可将稍后说明的多个电池单元500的边缘部分更稳定地固定至模块壳体100的底部的内表面。
热粘合剂300可由导热材料制成，导热材料可将从稍后说明的多个电池单元500产生的热量更平稳地朝向散热器200传递。例如，导热材料可包括硅、环氧树脂或聚氨酯。
缓冲衬垫400可更有效地支撑模块壳体100内部的稍后说明的多个电池单元500。缓冲衬垫400可成对设置。缓冲衬垫400可由诸如硅胶衬垫之类的弹性材料制成。
一对缓冲衬垫400可分别设置在模块壳体100的内壁的两侧，以支撑稍后说明的多个电池单元500的两个最外侧。
电池单元500可以是二次电池，特别是袋型二次电池。具体地，电池单元500可以是袋型锂聚合物电池。
电池单元500可设置成多个，并且多个电池单元500可堆叠在模块壳体100内部，从而彼此电连接。具体地，多个电池单元500可在模块壳体100内部沿模块壳体100的水平方向堆叠。在此，水平方向可对应于图中的宽度方向。
可在多个电池单元500之中的面对的电池单元500之间形成多个孔隙G，以便延迟热量传递。
可通过形成在多个电池单元500中的至少一个电池单元的表面505处的多个凹凸部分550来提供多个孔隙G。
下文中，将更详细地描述多个凹凸部分550。
在面对的电池单元500中的至少一个电池单元的表面505处，可设置与相邻电池单元500的表面505进行点接触从而形成多个孔隙G的多个凹凸部分550。
多个凹凸部分550可设置到面对的电池单元500的至少一个表面505。优选地，多个凹凸部分550可设置到面对的电池单元500的所有表面505。
多个凹凸部分550可具有预定的表面粗糙度，并且可优选由涂覆材料C制成，涂覆材料C具有能够形成凸凹不均匀的表面粗糙度并且涂覆在至少一个电池单元500的表面505上。
涂覆材料C可以是具有绝缘特性的气凝胶。气凝胶可以是二氧化硅气凝胶。当制造电池单元500时，涂覆材料C可通过喷涂装置S喷涂到电池单元500的表面505上并且被施加至电池单元500的表面505，从而形成多个凹凸部分550。
在本实施方式中，由于借助多个凹凸部分550堆叠的多个电池单元500之中的相邻电池单元500设置成彼此点接触，因此当电池单元500中的任一个电池单元过度发热时，到相邻电池单元500的热量传递H可被延迟。
就是说，在该实施方式中，由于相邻电池单元500通过多个凹凸部分550彼此进行点接触，因此当电池单元500中的任一个电池单元异常过热时，与其中电池单元500设置成彼此表面接触的情况相比，到相邻电池单元500的热量传递可被尽可能地延迟，从而延迟了整个电池模块10的起火或爆炸。
因此，在该实施方式中，当在任一个电池单元500中由于内部短路等而产生异常发热时，通过多个凹凸部分550延迟整个电池模块10的起火或爆炸，由此确保用户从起火或爆炸中撤离的时间，并且还有效地保护用户的安全。
图5和图6是图解根据本公开内容另一实施方式的电池模块的示图，图7和图8是图解根据本公开内容又一实施方式的片构件的示图。
由于根据该实施方式的电池模块20与前述实施方式的电池模块10类似，因此将不再描述与前述实施方式相同的构造，并且将描述与前述实施方式不同的特征。
参照图5和图6，电池模块20可进一步包括设置在面对的电池单元500之间的至少一个片构件600。
片构件600可设置在每一面对的电池单元500之间，并且可具有多个凹凸部分650。
多个凹凸部分650可设置到片构件600的至少一个表面。多个凹凸部分650可与面对的电池单元500的表面点接触，从而形成多个孔隙G。如上所述，多个凹凸部分650可设置于单独的片构件600，而不是通过施加涂覆材料来提供。
如图7中所示，形成多个孔隙G的多个凹凸部分650、670也可设置到片构件600的两个表面。此外，如图8中所示，可在面对的电池单元500之间设置多个片构件700、800，并且多个片构件700、800可分别形成有多个凹凸部分750、850。
如上所述，可通过片构件600、700、800来单独提供用于形成多个孔隙G以延迟相邻电池单元500之间的热量传递的多个凹凸部分650、670、750、850，而不是如在前述实施方式中那样通过施加涂覆材料C来制备。在此，单独的片构件600、700、800可以是具有高表面粗糙度的片膜。
另外，如图8中所示，在多个片构件700、800的每一个形成有多个凹凸部分750、850的结构中，可有效地防止给面对的电池单元500施加点压力(Point Pressure)。为此，多个片构件700、800分别由具有弹性的材料制成，并且凹凸部分750、850可形成为具有钝的端部而不是尖锐的端部。当对电池单元500施加点压力时，在对应部位发热增加，这可能会导致内部短路。在该实施方式中，在多个片构件700、800的情况下，面对的凹凸部分750、850可在凹凸部分750、850之间形成多个孔隙G，并且片构件700、800中的与凹凸部分750、850相对的平坦表面与电池单元500接触，因此可有效地防止在这些电池单元500之间施加点压力。
图9是图解根据本公开内容一实施方式的电池组的示图，图10是图解根据本公开内容一实施方式的车辆的示图。
参照图9和图10，电池组1可包括至少一个根据前述实施方式的电池模块10和用于封装所述至少一个电池模块10的电池组壳体50。
所述至少一个电池模块可以是前述实施方式的电池模块20，并且可设置多个电池模块。当设置多个电池模块时，这些电池模块可设置为前述实施方式的电池模块10和电池模块20的集合体。
电池组1可作为车辆V的燃料源提供给车辆V。作为示例，可将电池组1提供给诸如电动车辆、混合动力车辆和能够使用电池组1作为燃料源的各种其他类型的车辆之类的车辆V。
此外，除了车辆V以外，电池组1还可设置在使用二次电池的其他装置、仪器或诸如能量储存系统(Energy Storage System)之类的设备中。
如上所述，该实施方式的电池组1以及具有电池组1的装置、仪器或诸如车辆V之类的设备包括上述电池模块10，因而可实现具有上述电池模块10的全部优点的电池组1、或者具有电池组1的装置、仪器或诸如车辆V之类的设备等。
根据如上所述的各实施方式，可提供一种当多个电池单元500中的任一个电池单元异常发热时可通过延迟到相邻电池单元500的热量传递来确保稳定性的电池模块10、20；包括电池模块10、20的电池组1以及包括电池组1的车辆V。
虽然已经示出并描述了本公开内容的实施方式，但是应当理解，本公开内容不限于所描述的具体实施方式，本领域技术人员可在本公开内容的范围内做出各种改变和修改，不应从本公开内容的技术构思和观点单独地理解这些修改。

Claims (12)

1.一种电池模块，包括：
模块壳体，所述模块壳体具有安装于其至少一侧的散热器；和
多个电池单元，所述多个电池单元容纳在所述模块壳体中并且堆叠成彼此电连接，
其中在所述多个电池单元之中的面对的电池单元之间形成有多个孔隙，以延迟热量传递。
2.根据权利要求1所述的电池模块，
其中多个凹凸部分设置到所述面对的电池单元之中的至少一个电池单元的表面，使得所述多个凹凸部分与相邻电池单元的表面进行点接触，从而形成所述多个孔隙。
3.根据权利要求2所述的电池模块，
其中所述多个凹凸部分设置到所述面对的电池单元的所有表面。
4.根据权利要求2所述的电池模块，
其中所述多个凹凸部分具有预定的表面粗糙度并且由施加至所述至少一个电池单元的所述表面的涂覆材料制成。
5.根据权利要求4所述的电池模块，
其中所述涂覆材料由具有绝缘特性的气凝胶制成。
6.根据权利要求2所述的电池模块，进一步包括：
片构件，所述片构件设置在所述面对的电池单元之间并且具有所述多个凹凸部分。
7.根据权利要求6所述的电池模块，
其中所述多个凹凸部分设置到所述片构件的至少一个表面。
8.根据权利要求7所述的电池模块，
其中所述多个凹凸部分设置到所述片构件的两个表面。
9.根据权利要求7所述的电池模块，
其中所述多个凹凸部分设置成彼此面对，使得所述多个孔隙形成在彼此面对的所述多个凹凸部分之间，并且
其中所述片构件的与所述电池单元接触的部分是平坦的。
10.根据权利要求1所述的电池模块，
其中所述多个电池单元沿所述模块壳体的水平方向堆叠，并且
其中所述散热器安装于所述模块壳体的与所述多个电池单元的边缘部分面对的上侧或下侧。
11.一种电池组，包括：
至少一个根据权利要求1所述的电池模块；和
配置为封装所述至少一个电池模块的电池组壳体。
12.一种车辆，包括：
至少一个根据权利要求11所述的电池组。
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