CN112470335B - 电池模块和包括该电池模块的电池组 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及电池模块和包括该电池模块的电池组，更具体地涉及包括改进的感测连接构件的电池模块。电池模块包括其中堆叠有多个电池单元的电池单元堆、覆盖电池单元堆的底表面和两个侧表面的下框架、覆盖电池单元堆的上表面的上框架、形成在电池单元堆的前表面和后表面中的每一个上的汇流条框架以及连接汇流条框架的连接单元，其中，所述连接单元由柔性扁平线缆(FFC)形成并且位于所述上框架和所述电池单元堆之间。

Description

电池模块和包括该电池模块的电池组
技术领域
本公开涉及电池模块和包括该电池模块的电池组，更具体地涉及包括改进的感测连接构件的电池模块。
背景技术
二次电池作为诸如移动设备和电动车辆的各种产品中的能源已经吸引了很多关注。二次电池是可以代替使用化石燃料的现有产品的有效能源，并且作为环境友好的能源受到关注，因为它不会由于能量使用而产生副产物。
近来，随着对大容量二次电池结构的需求的不断增加，包括利用二次电池作为储能源，对多模块结构的电池组的需求不断增长，该多模块结构是其中多个二次电池串联/并联连接的电池模块的组件。
同时，当多个电池单元串联/并联连接以配置电池组时，通常配置由至少一个电池单元组成的电池模块，并通过使用至少一个电池模块和添加其他部件来配置电池组。
这种电池模块包括其中堆叠有多个电池单元的电池单元堆，形成在电池单元堆的两端中的每一端处的汇流条框架，以及在两端处连接汇流条框架的连接单元。
图1是示出常规电池模块中的汇流条框架，在两端连接汇流条框架的盖板以及设置在盖板上的柔性印刷电路板(FPC)的视图。
参照图1，传统上两端的汇流条框架30通过柔性印刷电路板20连接，并且盖板10安装在柔性印刷电路板20的上端，从而防止损坏柔性印刷电路板20。
然而，如图1所公开的，由于设置有柔性印刷电路板20的盖板10，存在的问题是电池模块的高度也由于其厚度而增加，并且电池模块的重量增加。
当电池模块的尺寸以这种方式增加时，存在的问题是当安装电池模块时需要更多的安装空间，并且当电池模块安装在车辆中时车辆的行驶性能恶化。
此外，当电池模块的重量增加时，电池模块的效用整体上降低。类似地，当在车辆中安装具有大重量的电池模块时，存在车辆的行驶性能降低和燃料效率降低的问题。
发明内容
技术问题
本公开的一个目的是提供一种包括具有更紧凑和简单结构的感测连接构件的电池模块以及包括该电池模块的电池组。
本公开要解决的技术问题不限于上述技术问题，并且本公开所属领域的技术人员可以从以下描述中清楚地理解上面没有提到的其他技术问题。
技术方案
为了实现上述目的，本公开的一个实施方式提供了一种电池模块和包括该电池模块的电池组，该电池模块包括：电池单元堆，在所述电池单元堆中层叠有多个电池单元；下框架，所述下框架覆盖所述电池单元堆的底表面和两个侧表面；上框架，所述上框架覆盖所述电池单元堆的上表面；汇流条框架，所述汇流条框架形成在所述电池单元堆的前表面和后表面中的每一者上；以及连接所述汇流条框架的连接单元，其中所述连接单元由柔性扁平线缆FFC形成并且位于所述上框架和所述电池单元堆之间。
所述连接单元可以包括：连接主体，所述连接主体位于所述电池单元堆的上表面上；连接线缆，所述连接线缆分别从所述连接主体的两端沿所述汇流条框架的方向弯曲而成；以及连接单元连接器，所述连接单元连接器连接至所述连接线缆并联接至所述汇流条框架。
所述连接单元连接器可以联接至形成在所述汇流条框架上的连接器。
所述连接线缆可以包括：沿向下方向形成的第一连接线缆；第二连接线缆，所述第二连接线缆从所述第一连接线缆沿所述电池单元堆的层叠方向中的一个方向弯曲而成；以及第三连接线缆，所述第三连接线缆从所述第二连接线缆沿所述电池单元堆的层叠方向中的另一方向弯曲而成。
所述连接线缆可以形成为柔性扁平形状。
形成在所述汇流条框架上的连接器可以形成在所述第一连接线缆的一侧，并且联接至与所述第三连接线缆连接的所述连接单元连接器。
基于所述第一连接线缆，所述连接器形成在所述第二连接线缆的相反侧，并且所述第三连接线缆形成为比所述第二连接线缆长，使得连接至所述第三连接线缆的所述连接单元连接器联接至所述连接器。
所述第二连接线缆和所述第三连接线缆的总长度可以长于第一连接线缆和所述连接器之间的距离。
在所述连接单元的两侧形成有形成为两排的引导线，并且所述汇流条框架可以位于两个引导线之间。
所述连接单元可以形成为平行于所述多个电池单元中的任何一个电池单元的纵向方向。
所述连接单元可以形成为基于所述多个电池单元的一侧的最外侧电池单元，在对应于第16个电池单元的位置处平行于所述电池单元的纵向方向。
所述连接单元可以通过形成在引导夹具中的开口联接至所述汇流条框架。
在所述连接单元中形成有连接单元固定部，并且所述连接单元可以通过所述连接单元固定部附接到所述电池单元堆。
所述连接单元固定部可以位于所述连接单元两侧的下部，使得所述连接单元附接到所述电池单元堆。
有利效果
因为由于盖板的移除电池模块的高度减小，根据本公开的一个实施方式的电池模块和包括该电池模块的电池组提供了增加电池模块本身的能量密度，确保电池模块的安装空间，以及当将电池模块或电池组安装在车辆中时改善行驶性能的效果。
因为由于盖板的移除电池模块的重量减小，根据本公开的另一实施方式的电池模块和包括该电池模块的电池组提供了当将电池模块安装在车辆中时增强电池模块的效用和提高燃料效率的效果。
本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从所附权利要求的描述中清楚地理解上面没有描述的附加的其他效果。
附图说明
图1是示出常规电池模块中的汇流条框架，在两端连接汇流条框架的盖板以及设置在盖板上的柔性印刷电路板(FPC)的视图。
图2是示出根据本公开的一个实施方式的连接单元和外围配置的视图。
图3是示出图2的连接单元和汇流条框架联接的状态的视图。
图4是从上侧观察的根据本公开的一个实施方式的连接单元的视图。
图5是图4的部分A的放大视图。
图6是从上侧观察的根据本公开的一个实施方式的连接线缆的视图。
图7是从侧表面观察的根据本公开的一个实施方式的连接线缆的视图。
图8是示出根据本公开的一个实施方式的连接线缆安装在汇流条框架上的状态的视图。
图9是示出根据本公开的一个实施方式的引导夹具的状态的视图。
具体实施方式
应当理解，将在下面描述的示例性实施方式被示例性地描述以帮助理解本公开，并且本公开可以被不同地修改以与这里描述的示例性实施方式不同地实施。然而，在本公开的描述中，当确定公知功能或组成元件的具体描述和图示可能不必要地模糊本公开的主题时，将省略这些具体描述和图示。另外，为了帮助理解本公开，附图没有基于实际比例示出，而是部分组成元件在尺寸上可能被放大。
如在此所使用的，诸如第一、第二等的术语可以用于描述各种组件，并且这些术语仅用于区分一个组件与另一个组件。
此外，这里使用的术语仅用于描述示例性实施方式，而不旨在限制本公开。单数表达包括复数表达，除非它们在上下文中具有明确相反的含义。应当理解，这里使用的术语“包括”、“包含”和“具有”旨在表示存在所述特征、数字、步骤、构成元件或其组合，但是应当理解，它们不排除存在或添加一个或多个其他特征、数字、步骤、构成元件或其组合的可能性。
在下文中，将参照图2至图3描述根据本公开的一个实施方式的电池模块。
图2是示出根据本公开的一个实施方式的连接单元和外围配置的视图。图3是示出图2的连接单元和汇流条框架联接的状态的视图。
参照图2和图3，根据本公开的第一实施方式的电池模块包括：电池单元堆，在该电池单元堆中层叠有多个电池单元100；下框架210，该下框架在底表面和两个侧表面上形成为U形结构并且覆盖电池单元堆的底表面和两个侧表面；上框架220，该上框架覆盖电池单元堆的上表面；汇流条框架300，其形成在电池单元堆的前表面和后表面中的每一者上；以及连接汇流条框架的连接单元400。
电池单元100是二次电池，并且可以被配置为袋型二次电池。电池单元100可以由多个电芯构成，并且多个电池单元100可以彼此层叠以便彼此电连接，由此形成电池单元堆。多个电池单元中的每一个可包括电极组件、电池壳体和从电极组件突出的电极引线。
电池单元堆由覆盖下表面和两个侧表面的下框架210以及覆盖上表面的上框架220围绕而成。此时，电池单元堆插入到下框架210中，然后通过上框架覆盖电池单元堆的上表面，可以将电池单元堆安装在框架内。
下框架210和上框架220彼此联接以容纳位于框架内的电池单元堆。此时，两个框架可以通过焊接结合。然而，连接框架的方法不限于此，并且可以通过各种实施方式来实现。
汇流条框架300分别形成在电池单元堆的前表面和后表面上。汇流条框架300包括汇流条和电池连接板，并且其可以通过覆盖电池单元堆的两个侧表面而形成，使得多个电池单元100的电极引线可以电连接。
汇流条框架300由形成在电池单元堆的一个侧表面上的第一汇流条框架310和形成在电池单元堆的另一个侧表面上的第二汇流条框架320形成，因此使得可以分别电连接电池单元堆的两侧上的电极引线。
可以分别将端板311和312安装到第一汇流条框架310和第二汇流条框架320上。端板311和312可以保护设置在第一汇流条框架310和第二汇流条框架320中的各种电气部件免受外部冲击，同时引导第一汇流条框架310和第二汇流条框架320与外部电源之间的电连接。绝缘构件(未示出)插入在端板311和312与第一汇流条框架310和第二汇流条框架320之间，从而使得可以切断汇流条框架310和320与外部之间的不必要的电连接。
连接单元400设置在第一汇流条框架310和第二汇流条框架320之间以电连接这两个汇流条框架。通常，柔性印刷电路板(FPC)设置在汇流条框架之间，两个汇流条框架通过柔性印刷电路板连接，并且盖板安装在柔性印刷电路板的顶部以防止损坏柔性印刷电路板。然而，根据本公开的一个实施方式，省略了保护和支撑柔性印刷电路板的盖板，并且使用由扁平线缆形成的柔性扁平线缆(FFC)形成的线缆代替柔性印刷电路来连接两个汇流条框架，而不需要诸如盖板的保护构件。
通过FFC连接两个汇流条框架，降低了电池模块的高度，从而可以增加电池本身的能量密度，可以确保电池模块的安装空间，并且当电池模块安装在车辆中时，可以提高行驶性能和燃料效率。
如上所述，根据本发明的一个实施方式由FFC形成的连接单元400位于上框架220和电池单元100形成的电池单元堆之间。更详细地，在电池单元100形成的电池单元堆的上表面上形成有在绝缘构件(未示出)，并且连接单元400位于该绝缘构件(未示出)和上框架220之间。
可以平行于多个电池单元100之一的纵向方向形成连接单元400。根据本公开的一个实施方式，基于多个电池单元100一侧的最外侧电池单元，连接单元400可以形成为在对应于第16个电池单元的位置处平行于电池单元的纵向方向。通过允许连接单元的位置以这种方式对应于电池单元之一，连接单元可以更容易地组装。
连接单元400由柔性线缆形成，因此可以弯曲。用于汇流条框架之间的电连接的电路插入线缆内部，因此容易应对外部冲击。
在下文中，将参照图4至图5描述根据本公开的一个实施方式的连接单元。
图4是从上侧观察的根据本公开的一个实施方式的连接单元的视图。图5是图4的部分A的放大视图。
可以平行于多个电池单元100的长度方向形成连接单元400。因此，可以最小化连接单元400的长度，可以降低制造连接单元的成本，并且当连接至汇流条框架300时，可以容易地在垂直方向上连接。
可以在连接单元400中形成连接单元固定部件411。连接单元固定部件411位于连接单元400两侧的下部，并且连接至电池单元堆，使得连接单元400可以固定到电池单元堆。
形成为两排的引导线L可以形成在连接单元400的两侧上。为了在误差范围内在一位置处将连接单元400连接至设置在电池单元100形成的电池单元堆的两端处的第一汇流条框架310和第二汇流条框架320，当从上侧到下侧观察电池模块时，第一汇流条框架310和第二汇流条框架320可以联接成位于形成在连接单元400的两侧上的两个引导线L之间。通过经由引导线L将连接单元400联接至汇流条框架300，可以更精确和稳定地安装连接单元400。
根据本公开的一个实施方式，连接单元400可以包括：连接主体410，其位于电池单元100形成的电池单元堆的上表面上；连接线缆420，其分别从连接主体410的两端在第一汇流条框架310和第二汇流条框架320的方向上弯曲而成；以及连接单元连接器430，其连接至连接线缆420并联接至汇流条框架300。
在下文中，参照图6至图9，描述根据本公开的一个实施方式的第一、第二和第三连接线缆以及连接单元连接器的配置以及连接单元的经由引导夹具的安装。
图6是从上侧观察时根据本公开的一个实施方式的连接线缆的视图。图7是从侧表面观察时根据本公开的一个实施方式的连接线缆的视图。图8是示出根据本公开的一个实施方式的连接线缆安装在汇流条框架上的状态的视图。图9是示出根据本公开的一个实施方式的引导夹具的状态的视图。
参照图6至图9，连接线缆420可以包括：沿向下方向形成的第一连接线缆421，第二连接线缆422，其从第一连接线缆421沿电池单元100形成的电池单元堆的层叠方向中的一个方向弯曲而成；以及第三连接线缆423，其从第二连接线缆422沿电池单元100形成的电池单元堆的层叠方向中的另一方向弯曲而成。连接线缆420形成为柔性扁平形状，并且可以弯曲并围绕扁平表面安装。
连接单元连接器430连接至第三连接线缆423并且可以连接至形成在汇流条框架300的一侧的连接器440。更详细地，基于第一连接线缆421，连接器440形成在第二连接线缆422的相反侧，并且第三连接线缆423形成为长于第二连接线缆422。
因此，连接至连接主体410的连接线缆420首先沿着汇流条框架300的框架表面通过第一连接线缆421在垂直向下方向上延伸，并达到连接器440所处的高度，通过第二连接线缆422弯曲90度并在连接器440的相反方向上水平延伸。在第二连接线缆422延伸预定长度之后，可以具有通过第三连接线缆423在180度方向上再次弯曲以在连接器440所处的方向上水平延伸的结构。
此外，第二连接线缆422和第三连接线缆423的总长度可以比第一连接线缆421与连接器440之间的距离长。这样，由于连接线缆420形成弯曲部分，并且第二连接线缆422和第三连接线缆423确保额外的长度，当连接单元400被拉紧时，可以稳定地操作汇流条之间的电连接路径。
当连接单元400联接至汇流条框架时，可以使用引导夹具450联接。当联接连接单元400时，引导夹具450位于电池单元堆的上侧部分中的预定位置，并且引导夹具450中形成的开口450a可以形成为与连接单元400的联接位置和形状对应的尺寸。
因此，当联接连接单元400时，连接单元400可以插入到引导夹具450的开口450a中并联接至汇流条框架300。使用引导夹具450，连接单元400的联接位置可以容易把握，并且可以进行连接单元400的精确且快速的联接。
上述电池模块可以包括在电池组中。电池组可以具有这样的结构，在该结构中，根据本实施方式的一个或多个电池模块被收集，然后通过添加电池管理系统(BMS)和冷却装置以管理电池的温度或电压来封装。
所述电池组可应用于各种装置。这样的装置可以应用于诸如电动自行车、电动车辆或混合动力车辆的车辆，但是本公开不限于此，并且可以应用于可以使用电池模块的各种装置，这也属于本公开的范围。
虽然上面已经详细描述了本公开的优选实施方式，但是本公开的范围不限于此，并且本领域技术人员使用在所附权利要求中限定的本公开的基本构思进行的各种变型和改进也属于权利范围。
附图标记说明
100：电池单元
210：下框架
220：上框架
300：汇流条框架
310：第一汇流条框架
320：第二汇流条框架
311、312：端板
400：连接单元
410：连接主体
411：连接单元固定部件
420：连接线缆
421：第一连接线缆
422：第二连接线缆
423：第三连接线缆
430：连接单元连接器
440：连接器
450：引导夹具
450a：开口
相关申请的交叉参考
本申请要求于2019年6月18日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请
10-2019-0072498的权益，该申请的公开内容整体结合于此作为参考。

Claims (12)

1.一种电池模块，所述电池模块包括：
电池单元堆，在所述电池单元堆中层叠有多个电池单元；
下框架，所述下框架覆盖所述电池单元堆的底表面和两个侧表面；
上框架，所述上框架覆盖所述电池单元堆的上表面；
汇流条框架，所述汇流条框架形成在所述电池单元堆的前表面和后表面中的每一者上；以及
连接所述汇流条框架的连接单元，其中所述连接单元由柔性扁平线缆FFC形成并且位于所述上框架和所述电池单元堆之间，
其中，所述连接单元包括：
连接主体，所述连接主体位于所述电池单元堆的上表面上；
连接线缆，所述连接线缆分别从所述连接主体的两端朝所述汇流条框架弯曲而成；以及
连接单元连接器，所述连接单元连接器连接至所述连接线缆并联接至所述汇流条框架，
其中，所述连接单元连接器联接至形成在所述汇流条框架上的连接器，并且
其中，所述连接线缆包括：
沿向下方向形成的第一连接线缆；
第二连接线缆，所述第二连接线缆从所述第一连接线缆沿所述电池单元堆的层叠方向中的一个方向弯曲而成，使得所述第二连接线缆从所述第一连接线缆弯曲90度并在所述连接器的相反方向上水平延伸；以及
第三连接线缆，所述第三连接线缆从所述第二连接线缆沿所述电池单元堆的层叠方向中的另一方向弯曲而成，使得所述第三连接线缆从所述第二连接线缆在180度方向上弯曲以在所述连接器所处的方向上水平延伸。
2.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，所述连接线缆形成为柔性扁平形状。
3.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，形成在所述汇流条框架上的连接器形成在所述第一连接线缆的一侧，并且联接至与所述第三连接线缆连接的所述连接单元连接器。
4.根据权利要求3所述的电池模块，
其中，基于所述第一连接线缆，所述连接器形成在所述第二连接线缆的相反侧，并且所述第三连接线缆形成为比所述第二连接线缆长，使得连接至所述第三连接线缆的所述连接单元连接器联接至所述连接器。
5.根据权利要求3所述的电池模块，
其中，所述第二连接线缆和所述第三连接线缆的总长度长于第一连接线缆和所述连接器之间的距离。
6.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，在所述连接单元的两侧形成有形成为两排的引导线，并且
所述汇流条框架位于两个引导线之间。
7.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，所述连接单元形成为平行于所述多个电池单元中的任何一个电池单元的纵向方向。
8.根据权利要求7所述的电池模块，
其中，所述连接单元被形成为基于所述多个电池单元的一侧的最外侧电池单元，在对应于第16个电池单元的位置处平行于所述电池单元的纵向方向。
9.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，所述连接单元通过形成在引导夹具中的开口联接至所述汇流条框架。
10.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，在所述连接单元中形成有连接单元固定部，并且所述连接单元通过所述连接单元固定部附接到所述电池单元堆。
11.根据权利要求10所述的电池模块，
其中，所述连接单元固定部位于所述连接单元两侧的下部，使得所述连接单元附接到所述电池单元堆。
12.一种包括根据权利要求1至11中的任一项所述的电池模块的电池组。
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