CN112002841A - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池模块，根据本发明的实施例的电池模块包括：电池组件，层叠多个单元电池；以及下部板，设置有冷却流路，并且设置在所述电池组件的下部，所述下部板包括：内侧板，设置在所述电池组件的下部；外侧板，设置在所述内侧板的外部，以与所述内侧板接合；第一接合部，沿着所述外侧板的边缘形成，以接合所述外侧板和所述内侧板；以及第二接合部，设置在所述外侧板的内部，以接合所述外侧板和所述内侧板。

Description

电池模块
技术领域
本发明涉及一种电池模块。
背景技术
与一次电池不同，二次电池可以进行充电和放电，因此可应用于数码相机、移动电话、笔记本、混合动力车辆等各种领域。二次电池可以包括镍镉电池、镍金属氢化物电池、镍氢电池、锂二次电池等。
在这种二次电池中，对具有高能量密度和放电电压的锂二次电池进行了大量研究，近年来，锂二次电池由具有柔韧性的袋型(pouched type)单元电池制成，并且连接多个单元电池组成模块形态而使用。
但是，在现有的情况下，对电池模块进行冷却的冷却装置独立于电池模块而组成，从而发生冷却损失。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种可以提高单元电池的冷却性能的电池模块。
(二)技术方案
根据本发明的实施例的电池模块可以包括：电池组件，层叠多个单元电池；以及下部板，设置有冷却流路，并且设置在所述电池组件的下部，所述下部板包括：内侧板，设置在所述电池组件的下部；外侧板，设置在所述内侧板的外部，以与所述内侧板接合；第一接合部，沿着所述外侧板的边缘形成，以接合所述外侧板和所述内侧板；以及第二接合部，设置在所述外侧板的内部，以接合所述外侧板和所述内侧板。
在本实施例中，还可以包括：第一壳体，包括所述下部板；以及第二壳体，设置在所述电池组件的上部，以与所述第一壳体结合，所述第一壳体中可以设置有插入所述第二壳体的下端部的插入槽。
在本实施例中，所述第二壳体可以包括：上部板，设置在所述电池组件的上部；以及至少一个第二侧面板，从所述上部板延伸，并且设置在所述电池组件的侧面，所述第二侧面板的下端部可以插入所述插入槽。
在本实施例中，所述冷却流路可以形成在所述内侧板与所述外侧板之间。
在本实施例中，还可以包括流入口和流出口，所述流入口和所述流出口紧固于所述内侧板，并且用作冷却水流动到所述冷却流路的通道。
在本实施例中，所述第一接合部还可以包括：接合构件，沿着所述外侧板的边缘设置，以彼此接合所述外侧板和所述内侧板。
在本实施例中，所述第一接合部可以通过冷金属过渡(Cold metal Transfer，CMT)焊接形成。
在本实施例中，所述第二接合部可以与所述第一接合部隔开设置。
在本实施例中，所述第二接合部可以通过摩擦搅拌焊接(Friction StirWelding，FSW)形成。
在本实施例中，所述内侧板和所述外侧板可以由相同的材料形成。
(三)有益效果
根据本发明的电池模块，支撑电池组件的下部面的第一壳体包括冷却流路。因此，电池组件和冷却流路尽可能紧密设置，从而可以提高电池组件的冷却效率。
附图说明
图1是示意性地示出根据本发明的实施例的电池模块的立体图。
图2是图1所示的电池模块的分解立体图。
图3是图2所示的单元电池的立体图。
图4是图1的I-I'的剖视图。
图5是图1所示的电池模块的仰视图。
图6是图1所示的第一壳体的分解立体图。
图7是放大示出图1的A部分的图。
附图标记说明
100：电池模块 10：单元电池
20：电池组件 30：第一壳体
40：第二壳体 50：壳体
具体实施方式
在对本发明进行详细说明之前，对以下说明的本说明书和权利要求书中使用的术语或词语的解释不能限于通常的或词典的含义，而应立足于发明人为了以最佳的方式说明本发明可以对术语的概念适当地进行定义的原则下，解释为符合本发明的技术思想的含义和概念。因此，应理解为本说明书所记载的实施例和附图所示的结构仅仅是本发明的最优选的实施例，并不代表本发明的全部技术思想，本申请可以包括能够替代它们的各种等同物和变型例。
下面，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。此时，附图中相同的组件尽可能用相同的附图标记表示。另外，将省略对可能混淆本发明主旨的公知的功能和结构的详细说明。同理，附图中放大或省略或示意性地示出了一部分组件，各组件的大小并不完全反映实际大小。
图1是示意性地示出根据本发明的实施例的电池模块的立体图，图2是图1所示的电池模块的分解立体图。另外，图3是图2所示的单元电池的立体图，图4是图1的I-I'的剖视图。
参照图1至图4，本实施例的电池模块100分别具有大致六面体形状，并且可以包括：电池组件20；以及壳体50，保护电池组件20免受外部影响。
电池组件20包括多个单元电池10。
多个单元电池10并排设置，并且单元电池10可以具有电极接头从主体向外部突出的结构。例如，单元电池10可以是袋型(pouched type)二次电池。
如图3所示，单元电池10可以配置为袋11内容纳电极组件(未示出)的形态。电极组件包括多个电极板和电极接头，并且容纳在袋11内。其中，电极板包括阳极板和阴极板，电极组件可以配置为以所述阳极板与所述阴极板之间设置隔板且宽面彼此面对的形态层叠。
阳极板和阴极板形成为将活性浆料涂布于集电体的结构，通常，可在溶剂中添加粒状活性物质、辅助导体、黏合剂和可塑剂等的状态下通过搅拌来形成浆料。
另外，电极组件的多个阳极板和多个阴极板在上下方向上层叠。此时，多个阳极板和多个阴极板分别具有电极接头，相同极性的电极板可以彼此接触并连接到电极引线15。
袋11形成为容器形态，以提供容纳电极组件和电解液的内部空间。此时，电极组件的电极引线15的一部分暴露在袋11的外部。
如上所述的单元电池10作为可充电和放电的镍氢(Ni-MH)电池或锂离子(Li-ion)电池，产生电流。另外，单元电池10可以在后面描述的壳体50内垂直竖立并且在左右方向上层叠设置。
另外，电池组件20可以包括：汇流条，将单元电池10的电极引线15电连接；连接端子19，将单元电池10与外部电连接；以及电压感测部，感测单元电池10的电压。汇流条、连接端子19及电压感测部等是公知结构，因此省略其详细说明。
壳体50限定电池模块100的外形并且在内部容纳电池组件20，从而可以保护电池组件20免受外部影响。另外，本实施例的壳体50还起到电池模块100的冷却构件的作用。
本实施例的壳体50可以包括：第一壳体30，结合在电池组件20的下部；以及第二壳体40，结合在电池组件20的上部。
第一壳体30和第二壳体40中的至少一个可以起到电池模块100的冷却构件的作用。在本实施例中，第一壳体30可以起到冷却构件的作用。但是，本发明的结构并不限于此，在单元电池10的高度较高的情况下，第二壳体40也可以被配置为起到与第一壳体30相同的冷却构件的作用。
第一壳体30可以包括：下部板31，设置在电池组件20的下部以支撑单元电池10的下部面；以及至少一个第一侧面板35，支撑电池组件20的侧面。下部板31和第一侧面板35可以通过对金属板材进行冲压加工而构成。因此，下部板31和第一侧面板35可以一体形成。但是，本发明的结构并不限于此，可以根据需要由独立的组件构成第一侧面板35和下部板31。
下部板31支撑单元电池10的下部面并且可以对单元电池10进行冷却。
第一侧面板35从下部板31的两侧延伸而形成，并且可以设置在内部设置的电池组件20的侧面。
为了牢固地支撑电池组件20，第一侧面板35可以被配置为内侧面与电池组件20接触。但是，并不限于此，可以根据需要进行各种改变，例如，在第一侧面板35和电池组件20之间设置散热垫或缓冲构件等。
图7是放大示出图1的A部分的图，参照图1和图7，下部板31可以设置有插入槽39。插入槽39是在设置电池组件20的区域的外侧设置的槽，在第二壳体40和第一壳体30结合时，可以在所述插入槽39插入第二壳体40的第二侧面板45。因此，插入槽39设置在与第二侧面板45的下端对应的位置，并且可以形成为线型的槽。
在本实施例中，插入槽39可以形成在从下部板31的上表面突出的两个线型导件33之间。但并不限于此，可以进行各种改变，例如，省略线型导件并且将插入槽形成为向下部板31的下部凹陷的形态。
另外，根据本实施例的下部板31包括内侧板37和外侧板38。
图5是图1所示的电池模块的仰视图，图6是图1所示的第一壳体的分解立体图。
参照图5和图6，内侧板37为设置在电池组件20侧的板，外侧板38为设置在内侧板37的外侧并结合在内侧板37的外部面的板。
内侧板37与上述的第一侧面板35一体形成。因此，内侧板37和第一侧面板35可以通过对一个金属板材进行冲压加工而构成。
外侧板38接合在作为内侧板37的外部面的下部面。此时，外侧板38仅接合一部分，而不是整体接合，并且未接合的部分的至少一部分可以与内侧板37隔开设置。由此形成的内侧板37与外侧板38之间的空间被用作冷却流路36。
为此，本实施例的下部板31可以包括：第一接合部S1，沿着外侧板38的边缘形成；以及第二接合部S2，设置在外侧板38的内部。
第一接合部S1可以形成在外侧板38的整个边缘。因此，外侧板38的整个边缘可以接合在内侧板37。第一接合部S1可以通过焊接接合在内侧板37。
在接合第一接合部S1时，可以利用冷金属过渡(Cold metal Transfer，CMT)焊接。因此，在第一接合部S1和内侧板37之间可以沿着外侧板38的边缘设置接合构件80，以将外侧板38和所述内侧板37彼此接合。接合构件80可以形成为焊肉。
第二接合部S2是在外侧板38的内部与内侧板37接合的部分，并且可以根据需要设置一个或多个所述第二接合部S2。第二接合部S2与第一接合部S1隔开设置，并且可以设置在外侧板38的内部区域中的一处或多处。
在外侧板38中除第一接合部S1和第二接合部S2以外的区域可以用作冷却流路36。为此，在所述区域中，外侧板38的至少一部分可以与内侧板37隔开预定间隔而设置，由此形成的隔开空间可以用作冷却流路36。
第二接合部S2可以用于形成冷却流路36的形状和路径。例如，第二接合部S2可以被设置为用于将冷却流路36分支为多个或者转换冷却流路36的方向。第二接合部S2可以形成为线型或点型，但并不限于此。
冷却流路36整体设置在外侧板38的内部。在本实施例中，冷却流路36被配置为通过第二接合部S2分支为3个的形态。但是，冷却流路36的形状可以根据需要改变为各种形态。
第二接合部S2可以通过焊接接合在内侧板37上。对于第二接合部S2而言，需要通过外侧板38的外部面进行焊接，因此，在接合第二接合部S2时，可以利用摩擦搅拌焊接(Friction Stir Welding，FSW)。但并不限于此。
如上所述的外侧板38可以通过对金属板材进行冲压加工来制造。
另一方面，在本实施例中，内侧板37的一侧可以设置有冷却流路36的流入口62和流出口64。因此，冷却水可以通过流入口62流入所述冷却流路36并且通过冷却流路36后，通过流出口64排出到冷却流路36的外部。但是，本发明的结构并不限于此，可以根据需要进行各种改变，例如，将流出口64和流入口62设置在外侧板38上或者分别分散设置在外侧板38和内侧板37上等。
如上所述的第一壳体30可以由金属等导热性高的材料构成。例如，第一壳体30可以由铝材料构成。但是并不限于此，尽管不是金属，只要是具有与金属相似的强度和导热性的材料，即可利用各种材料。
在本实施例中，内侧板37和外侧板38可以由相同的材料(例如，铝)构成。但是并不限于此，还可以由不同的材料构成。
第二壳体40包括设置在单元电池10的上部的上部板42和至少一个第二侧面板45。
上部板42结合在电池组件20的上表面，第二侧面板45可以设置在电池组件20的侧面中未设置第一侧面板35的侧面。
在本实施例中，第一侧面板35设置在电池组件20的四个侧面中彼此面对的两个面，第二侧面板45设置在另外的彼此面对的两个面。但是，在第一侧面板35设置在电池组件20的四个侧面的情况下，可以省略第二侧面板45，同理，在第二侧面板45设置在电池组件20的四个侧面的情况下，可以省略第一侧面板35。
上部板42与第二侧面板45一体形成。因此，上部板42和第二侧面板45可以通过对一个金属板材进行冲压加工来构成。
上部板42形成为扁平的板形状，并且可以包括用于配置连接端子19的通孔47，以使设置在电池组件20的连接端子19暴露在壳体50的外部。
另一方面，当第二壳体40和第一壳体30结合时，第二侧面板45的下端插入到形成于第一壳体30的插入槽39。因此，第二侧面板45被配置为下端设置在与插入槽39对应的位置。
与第一壳体30相同地，第二壳体40由金属等导热性高的材料构成。第二壳体40可以由铝材料构成。但是并不限于此，尽管不是金属，只要是具有与金属相似的强度和导热性的材料，即可利用各种材料。
第一壳体30和第二壳体40可以通过焊接等方式结合。
例如，如图7所示，在插入槽39涂覆液相的粘合剂90之后，结合第一壳体30和第二壳体40，以将第一壳体30和第二壳体40第一次接合，然后对第一壳体30和第二壳体40的接触部位(例如，线型引导件的上端)进行焊接，以能够最终接合第一壳体30和第二壳体40。
但是并不限于此，可以进行各种改变，例如，通过滑动方式结合，或者利用螺栓或螺丝等固定构件或者将其组合来结合等。
在电池组件20和第一壳体30之间可以设置导热构件60。导热构件60可以由导热性高的物质构成，例如，可以利用环氧树脂、聚氨酯、硅、丙烯酸类树脂等，但并不限于此。
导热构件60可以通过将液相或凝胶(gel)状态的物质涂覆在下部板31中之后进行固化而形成。因此，导热构件60可以以填充在电池组件20与第一壳体30之间的空间的方式设置。
电池组件20可以通过导热构件60在壳体50内部空间中牢固地固定在壳体50上，并且从电池组件20排出的热量可以通过导热构件60快速传递到第二壳体40。另外，导热构件60设置在电池组件20与壳体50之间，因此可以加强电池模块100的整体刚性。
本实施例的导热构件60具有高绝缘性，例如，可以利用绝缘强度(Dielectricstrength)为10～30KV/mm的范围的物质。因此，即使在单元电池10的部分绝缘被破坏，根据本实施例的电池模块100可以通过设置在壳体50与电池组件20之间的导热构件60保持电池组件20和壳体50之间的绝缘。
另一方面，在本实施例中，电池组件20的厚度不厚，从而可以通过设置在第一壳体30中的冷却流路36进行散热，因此，在本实施例中举例说明了导热构件60仅设置在电池组件20与第一壳体30的下部板31之间的情况。但是，本发明的结构并不限于此，在电池组件20的厚度增加的情况下，还可以在第二壳体40中设置冷却流路，在这种情况下，还可以在电池组件20与第二壳体40之间设置导热构件60。
绝缘盖70可以设置在电池组件20与第二壳体40之间。绝缘盖70由绝缘性材料构成，以能够保持电池组件20和第二壳体40之间的绝缘。因此，绝缘盖70被配置为覆盖电池组件20的整个上部面，并且可以被配置为根据需要覆盖电池组件20的部分侧面。
如上所述，在电池组件20和第二壳体40之间也设置导热构件的情况下，可以省略绝缘盖70。
如上所述的根据本实施例的电池模块100中，支撑电池组件20的下部面的第一壳体30可以包括冷却流路36。因此，电池组件20和冷却流路36尽可能紧密设置，从而可以提高电池组件20的冷却效率。
另外，冷却流路36设置在电池模块100的壳体50中，因此，不需要在安装电池模块100的设备中设置单独的冷却装置。
另外，导热构件60填充电池组件20与壳体50之间的空间，因此，电池组件20牢固地固定在壳体50，从而可以防止单元电池10随着从外部施加的振动或冲击而晃动。
另外，可以通过形成接合构件80的CMT焊接，将沿着外侧板38的边缘设置的第一接合部S1接合到内侧板37，并通过摩擦搅拌焊接(FSW)，将设置在外侧板38的内部的第二接合部S2接合到内侧板37。由此，接合构件80形成在第一接合部S1与内侧板37之间，从而可以牢固地密封外侧板38的边缘与内侧板37之间。因此，可以防止冷却水从外侧板38与内侧板37之间流出。
另外，第二壳体40插入到形成在第一壳体30的插入槽39，从而第一壳体30和第二壳体40可以彼此结合。因此，容易结合第一壳体30和第二壳体40，从而容易制造。
此外，同时使用焊接和液相的粘合剂90来结合第一壳体30和第二壳体40，因此，可以提供更牢固的壳体50。
以上详细描述了本发明的实施例，但本发明的权利范围不限于此，在不脱离权利要求书中记载的本发明的技术思想的范围内，可以进行各种修改和改变，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。

Claims (10)

1.一种电池模块，包括：
电池组件，层叠多个单元电池；以及
下部板，设置有冷却流路，并且设置在所述电池组件的下部，
所述下部板包括：
内侧板，设置在所述电池组件的下部；
外侧板，设置在所述内侧板的外部，以与所述内侧板接合；
第一接合部，沿着所述外侧板的边缘形成，以接合所述外侧板和所述内侧板；以及
第二接合部，设置在所述外侧板的内部，以接合所述外侧板和所述内侧板。
2.根据权利要求1所述的电池模块，包括：
第一壳体，包括所述下部板；以及
第二壳体，设置在所述电池组件的上部，以与所述第一壳体结合，
所述第一壳体中设置有插入所述第二壳体的下端部的插入槽。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，
所述第二壳体包括：
上部板，设置在所述电池组件的上部；以及
至少一个第二侧面板，从所述上部板延伸，并且设置在所述电池组件的侧面，
所述第二侧面板的下端部插入所述插入槽。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述冷却流路形成在所述内侧板与所述外侧板之间。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中，
还包括流入口和流出口，所述流入口和所述流出口紧固于所述内侧板，并且用作冷却水流动到所述冷却流路的通道。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述第一接合部还包括：
接合构件，沿着所述外侧板的边缘设置，以彼此接合所述外侧板和所述内侧板。
7.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述第一接合部通过冷金属过渡焊接形成。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述第二接合部与所述第一接合部隔开设置。
9.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述第二接合部通过摩擦搅拌焊接而形成。
10.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述内侧板和所述外侧板由相同的材料形成。
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