CN112204806A - 电池模块和包括所述电池模块的电池组 - Google Patents

电池模块和包括所述电池模块的电池组 Download PDF

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Abstract

根据本公开的一个实施例的电池模块是这样的电池模块，包括：多个电池单体；用于容纳多个电池单体的壳体；和冷却单元，其被布置在壳体的外表面上。所述电池模块包括形成在壳体的内表面上的第一热传递单元，以接触多个电池单体的一侧，其中，壳体可以具有对应于多个电池单体的弯曲形状的弯曲部。

Description

电池模块和包括所述电池模块的电池组
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年1月7日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2019-0001978的权益，其公开内容在此通过引用以其整体并入。
本公开涉及一种电池模块和一种包括该电池模块的电池组，更具体地，本公开涉及一种具有改进冷却性能的电池模块以及一种包括该电池模块的电池组。
背景技术
在现代社会中，随着诸如移动电话、笔记本计算机、便携式摄像机以及数码相机之类的便携式设备的日常使用，与上述移动设备相关领域中的技术的开发已日趋活跃。另外，为了解决由使用化石燃料的现有汽油车辆引起的空气污染等问题，可再充电二次电池被用作电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(P-HEV)等的电源，因此，对二次电池开发的需求正在增加。
在用于小家电中的二次电池的情况下，两到三个电池单体被布置在其中，但是在用于诸如汽车这样的中型或大型设备中的二次电池的情况下，使用多个电池单体被彼此电连接的电池模块。
在这种中型或大型设备中使用的电池模块的情况下，为了提供超过设备所需的特定值的容量，多个电池单体彼此串联地电连接并使用。在这种情况下，二次电池本身的稳定性根据连接多个电池单体的方法、对其进行固定的方法等发生变化。
特别地，在如上所述具有更大容量的二次电池中，冷却电池、以防止由电池过热引起的问题的方式很重要。有必要高效地散发电池内部的热量，并且作为对二次电池中的热量进行散发的方法，提到了一种在与二次电池联接的表面上施加热界面材料(TIM)的方法。
热界面材料(TIM)也称为热表面材料，其是指在传递热量的路径中，将所述材料填充在各个表面之间，以调节传递热量的表面的接触面积，并且最终调节热传递的路径，由此调节热阻。
如上所述，为了防止由二次电池的过热引起的问题，有必要开发一种用于将电池内部的热量高效地散发到电池外部的技术。
发明内容
技术问题
本公开的实施例被设计成解决上述问题，因此本公开的目标在于提供这样一种电池模块和包括该电池模块的电池组：该电池模块通过在将二次电池内部产生的热量传递到被布置在电池外部的冷却部分的过程中调节热传递路径中的接触部，以最小化热阻，从而提高二次电池的冷却效率。
然而，本公开的实施例要解决的问题不限于上述问题，并且可以在本公开所包括的技术思想的范围内进行各种扩展。
技术方案
根据用于实现上述目标的本公开的特征，提供一种电池模块，包括：多个电池单体；容纳所述多个电池单体的壳体；和冷却部分，其被布置在壳体的外表面上，其中，所述电池模块包括第一热传递部分，所述第一热传递部分形成在所述壳体的内表面上，以接触所述多个电池单体的一侧，其中，所述壳体具有与所述多个电池单体的弯曲形状相一致的弯曲部。
壳体的内表面和外表面中的至少一个可以具有弯曲部。
形成为接触壳体的弯曲部的第一热传递部分可以具有沿着壳体的曲线形成的弯曲部。
电池模块还可以包括第二热传递部分，所述第二热传递部分被布置在所述壳体的所述外表面与所述冷却部分之间，以接触所述壳体的所述外表面。
第二热传递部分可以具有平面形状。
通过壳体的外表面的曲线，第二热传递部分可以形成在由曲线形成的凹槽内部。
第二热传递部分可以具有杆形。
第二热传递部分由多个部分组成，并且多个所述第二热传递部分彼此隔开，同时被分别插入到由所述曲线形成的多个凹槽内。
位于第一热传递部分和第二热传递部分之间的壳体可以形成为使得内表面和外表面两者都发生弯曲。
第一热传递部分可以具有弯曲形状。
第一热传递部分可以是导热粘合剂。
第二热传递部分可以是散热油脂、导热粘合剂以及散热垫其中之一。
另外，根据用于实现上述目标的本公开的另一特征，提供了一种包括电池模块的电池组，其中，电池模块包括：多个电池单体；容纳所述多个电池单体的壳体；和冷却部分，其被布置在壳体的外表面上，其中，电池模块包括形成在壳体的内表面上的第一热传递部分，以便接触多个电池单体的一侧，其中，所述壳体具有与所述多个电池单体的弯曲形状相一致的弯曲部。
有利效果
根据本公开实施例的电池模块可以通过使用弯曲形状来提高冷却性能，并且高效地散发二次电池内部的热量。
附图说明
图1是示出根据本公开的一个实施例的电池模块的横截面的视图。
图2是示出布置在根据比较示例的电池模块中的热传递部分的视图。
图3是示出根据本公开的一个实施例的电池模块中的第一热传递部分的视图。
图4是示出根据本公开的另一实施例的电池模块中的第一热传递部分的视图。
图5是示出根据本公开的一个实施例的电池模块中的第二热传递部分的视图。
图6是示出根据本公开的另一实施例的电池模块中的第二热传递部分的视图。
图7是示出根据本公开的另一实施例的电池模块的视图。
具体实施方式
下面将参考附图详细地描述本公开的各种实施例，以便本领域技术人员可以容易地实现这些实施例。本公开可以以各种不同的方式修改，并且不限于本文阐述的实施例。
与说明无关的部分将被省略，以清楚地描述本公开，并且在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
此外，在附图中，为了便于描述而任意地示出了每个元件的尺寸和厚度，但本公开不必限于附图中示出的那些尺寸和厚度。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、区域等的厚度。在附图中，为了便于说明，夸大了一些层和区域的厚度。
此外，在整个说明书中，当某部件被称为“包括…”特定组件时，这意味着它可以进一步包括其他组件，而不排除其组件部件，除非另有说明。
图1是示出根据本公开的一个实施例的电池模块的横截面的视图。
如图1中所示，根据本公开的一个实施例的电池模块10包括：多个电池单体100；容纳多个电池单体100的壳体200；和冷却部分300，其被布置在壳体200的外表面上，并且冷却剂310在其中流动，其中，电池模块10包括第一热传递部分400，所述第一热传递部分400形成在壳体200的内表面上，以接触多个电池单体100的一侧，并且壳体200可以具有与多个电池单体100的弯曲形状相一致的弯曲部。另外，本公开的电池模块还可以包括第二热传递部分500，第二热传递部分500被布置在壳体200的外表面与冷却部分300之间，以接触壳体200的外表面。
在图1中，壳体200的内表面和外表面均具有弯曲形状，但是不限于此。本公开的壳体200的内表面和外表面中的至少一个可以具有沿着多个电池单体100的曲线的弯曲部，由此可以沿着壳体200的曲线形成被布置成接触壳体200的弯曲部的第一热传递部分400和第二热传递部分500中的至少一个。
下面将参考图2至图6进行详细描述。
图2是示出布置在根据比较示例的电池模块中的热传递部分的视图，图3是示出根据本公开的一个实施例的电池模块中的第一热传递部分的视图。
如图2中所示，可以确认，根据比较示例的电池模块中的壳体200的内表面具有平面形状。在这种情况下，在多个电池单体100的下表面与平坦壳体200的内表面之间，第一热传递部分400可以成形为如图2中所示的形状。如放大图中所示，当观察在电池单体100中产生的热量的传递过程和方向时，根据弯曲的电池单体100的形状、接触电池单体100的第一热传递部分400的形状、以及第一热传递部分400和壳体200相接触的部分的形状，与示出了根据下文所述的本公开的一个实施例的电池模块的图3相比，热量从电池单体100内部朝着外部传递的面积和方向的效率不高。
图3用于说明本公开的第一热传递部分400，可以确认，与图2不同的是，壳体200的内表面具有沿着电池单体100的曲线弯曲的形状。因而，可以确认，与图2不同的是，形成在电池单体100的第一侧和壳体200的内表面之间的第一热传递部分400沿着电池单体100的曲线很薄地布置。
由于第一热传递部分400以这种方式形成为薄且弯曲的形状，所以当在电池单体100中产生的热量通过第一热传递部分400传递到壳体200外部时，热阻变低。即，与图2中所示的电池模块相比，从电池单体100到第一热传递部分400的热传递路径与前一示例相比已经减小。此外，可以确认，由于第一热传递部分400具有与电池单体100的曲线相同的形状，所以还可以获得扩大热传递面积的效果。
图4是示出根据本公开的另一实施例的电池模块中的第一热传递部分的视图。
参考图4，与仅是壳体200的内表面发生弯曲的图3所示电池模块不同，可以确认，在图4中，壳体200的内表面和外表面都沿着电池单体100的曲线弯曲。
在图3中，存在如下效果：在从第一热传递部分400到壳体200的热传递过程中，热传递路径减小，而热传递面积增大，而在图4中，存在如下效果：在从第一热传递部分400到壳体200的热传递过程以及从壳体200到壳体200外部的热传递过程中，热传递路径减小，而热传递面积增大，这与图3不同。即，如图4中所示，当壳体200的内表面和外表面以及被布置在电池单体200的一侧与壳体200之间的第一热传递部分400都像电池单体100一样弯曲时，可以使得在从电池单体100朝着壳体200外部的热传递过程中的热阻最小化。
图5是示出根据本公开的一个实施例的电池模块中的第二热传递部分的视图，图6是示出根据本公开的另一实施例的电池模块中的第二热传递部分的视图。
图5(a)是示出一个实施例的视图，在该实施例中，仅是壳体200的内表面如图3中所示那样弯曲，壳体200的外表面是平坦形状。在这种情况下，被布置在壳体200的外表面和冷却部分300之间的第二热传递部分500可以形成为平坦平面的形状，如图5(b)中所示。
同时，图6(a)示出了另一实施例，在该实施例中，壳体200的内表面和外表面都具有与电池单体100的一侧的弯曲形状相一致地弯曲的形状。即，可以确认，在图6中，第二热传递部分500沿着形成在壳体200的外表面上的曲线布置，并且与图5中所示的平坦平面的形状不同。
在图6中的壳体200中，可以通过壳体200的外表面的曲线来形成与所述曲线平行的凹槽210。如图6(a)中所示，第二热传递部分500形成在通过上述曲线所形成的凹槽210内部。如示出了布置有第二热传递部分500的状态的图6(b)中所示，第二热传递部分500具有杆形，并且多个第二热传递部分500可以分别形成在由所述曲线形成的多个凹槽210内部。由此形成的多个第二热传递部分500可以彼此隔开。
如图6(a)中所示，在第一热传递部分400和第二热传递部分500之间，壳体200可以形成为以具有特定厚度的形状弯曲。在内表面和外表面都以这种方式具有弯曲形状的壳体200的情况下，可以增大被布置在壳体200外部的冷却部分300所冷却的面积。
即，可以说通过上述结构，降低了从电池单体100到冷却部分300的热传递过程中的热阻(K/W)，由此提高了通过冷却部分300的冷却效率。热阻(K/W)与热传递路径的长度(m)成正比，与热传递的导热率(W/m/K)和面积(m2)成反比。因而，本公开的目标在于尽可能地减小穿过图4和图6所示结构的热传递路径的长度和增大热传递面积，由此最终最小化热阻。
图7是示出根据本公开的另一实施例的电池模块的视图。
如图7中所示，可以确认，图7的第二热传递部分500不是与图5中一样的平坦形状，而可以是与图6中一样的、在壳体200外部形成的凹槽210内部形成的形状。然而，由于图7和图6中所示的实施例之间的差异，可以确认，形成在凹槽210内部的第二热传递部分500的形状以及布置在第二热传递部分500的一侧上的冷却部分300的形状不同。
首先，图7中所示的冷却部分300被布置在壳体200的外表面上，并且可以具有与壳体200的外表面上的凹槽210的形状相一致的弯曲的形状。因此，当冷却部分300在对应于形成在壳体200的外表面上的凹槽210的位置处具有朝着壳体200的凹槽210以外凸的方式突出的形状时，形成在壳体200的凹槽210内部的第二热传递部分500的形状可能由于冷却部分300的布置而不同。即，第二热传递部分500被布置在具有凹入形状的凹槽210和具有在与所述凹槽相对应的位置处突出的外凸形状的冷却部分300之间的空间内，并且可以被布置成沿着凹槽210和冷却部分300之间的空间具有特定厚度。
即，区别在于，图6中的第二热传递部分500具有被布置成填充凹槽210的形状，而图7中的第二热传递部分500具有被布置成仅填充位于凹槽210和沿着凹槽210的曲线布置的冷却部分300之间的空间的形状。由于这种结构差异，所以与图6相比，图7具有下列效果：最小化了第二热传递部分500，并且增大了第二热传递部分500和冷却部分300彼此接触的面积，由此由于冷却面积的增大而提高了冷却效率。
本公开中的第一热传递部分400由能够固定电池单体100并且导热的材料制成，并且可以由导热粘合剂制成；第二热传递部分500可以由散热油脂、导热粘合剂或散热垫制成，但不限于此。
另外，根据本公开的一个实施例的电池组包括电池模块10，其中，电池模块10包括：多个电池单体100；容纳多个电池单体100的壳体200；和冷却部分300，其被布置在壳体200的外表面上，其中，电池模块10包括形成在壳体200的内表面上的第一热传递部分400，以接触多个电池单体100的一侧，并且其中，壳体200可以具有与多个电池单体100的弯曲形状相一致的弯曲部。
如上所述，本公开的技术意义在于，在二次电池的内部与布置在二次电池外部的冷却部分之间的热传递过程中，通过增大被接触部的热传递面积并且减小传热路径而降低了热阻，由此提高了电池模块的冷却性能，因而高效地散发二次电池内部的热量。
上述电池模块可以被包括在电池组内。电池组可以具有如下结构：根据本实施例的一个或更多个电池模块被集合在所述电池组中，然后通过添加管理电池的温度或电压的电池管理系统(BMS)和冷却设备来进行封装。
所述电池组可以应用于各种设备。这种设备可以应用于车辆，诸如电动自行车、电动车辆或混合动力车辆，但是本公开不限于此，可以应用于能够使用电池模块的各种设备，这也属于本公开的范围。
虽然上文已经详细地描述了本公开的优选实施例，但是本公开的范围不限于此，本领域技术人员使用下文权利要求书中限定的本公开的基本概念做出的各种修改和改进也属于权利要求的范围。
附图标记说明
10：电池模块
100：电池单体
200：壳体
210：凹槽
300：冷却部分
310：制冷剂
400：第一热传递部分
500：第二热传递部分

Claims (13)

1.一种电池模块，包括：
多个电池单体；
容纳所述多个电池单体的壳体；和
冷却部分，所述冷却部分被布置在所述壳体的外表面上，
其中，所述电池模块包括第一热传递部分，所述第一热传递部分形成在所述壳体的内表面上，以接触所述多个电池单体的一侧，并且
其中，所述壳体具有与所述多个电池单体的弯曲形状相一致的弯曲部。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述壳体的所述内表面和所述外表面中的至少一个具有弯曲部。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述第一热传递部分被形成为接触所述壳体的所述弯曲部，并且所述第一热传递部分具有沿着所述壳体的曲线形成的弯曲部。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池模块还包括第二热传递部分，所述第二热传递部分被布置在所述壳体的所述外表面与所述冷却部分之间，以接触所述壳体的所述外表面。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中，所述第二热传递部分具有平面形状。
6.根据权利要求4所述的电池模块，其中，通过所述壳体的所述外表面的所述曲线，所述第二热传递部分形成在由所述曲线形成的凹槽的内部。
7.根据权利要求6所述的电池模块，其中，所述第二热传递部分具有杆形。
8.根据权利要求4所述的电池模块，其中，所述第二热传递部分由多个部分组成，并且
多个所述第二热传递部分彼此隔开，同时被分别插入到由所述曲线形成的多个凹槽内。
9.根据权利要求4所述的电池模块，其中，位于所述第一热传递部分和所述第二热传递部分之间的所述壳体被形成为使得所述内表面和所述外表面都发生弯曲。
10.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述第一热传递部分具有弯曲形状。
11.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述第一热传递部分是导热粘合剂。
12.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述第二热传递部分是散热油脂、导热粘合剂以及散热垫中的一个。
13.一种包括根据权利要求1所述的电池模块的电池组。
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