CN112514144B - 电池模块和包括该电池模块的电池组 - Google Patents

电池模块和包括该电池模块的电池组 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种电池模块，所述电池模块包括：层叠有多个电池单元的电池单元堆；以及框架构件，所述电池单元堆插入在所述框架构件中，其中，所述框架构件包括覆盖所述电池单元堆的上表面和下表面的平面部以及覆盖所述电池单元堆的两个侧表面的曲面部，其中，所述曲面部形成在所述框架构件的沿所述电池单元堆的层叠方向定位的两个侧表面上，并且其中，所述曲面部支撑所述电池单元堆。

Description

电池模块和包括该电池模块的电池组
技术领域
本公开涉及一种电池模块和包括该电池模块的电池组，更具体地涉及一种减小电池模块的组装公差和鼓胀的电池模块以及包括该电池模块的电池组。
背景技术
二次电池作为诸如移动装置和电动车辆之类的各种产品中的能源引起了广泛的关注。二次电池是一种有潜力的能源，能够替代使用化石燃料的现有产品，并且因为其不会因能源使用而产生副产物而作为一种环境友好型能源备受关注。
近来，随着对大容量二次电池结构(包括利用二次电池作为储能源)的需要的不断提高，对多模块结构的电池组的需求越来越大，该电池组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/并联连接以构造电池组时，通常构造由至少一个电池单元组成的电池模块，并且通过使用至少一个电池模块并添加其他部件来构造电池组。
电池模块包括：其中层叠有多个电池单元的电池单元堆；以及覆盖电池单元堆以保护电池单元堆的框架构件。
图1是常规电池模块的立体图。图2是示出垫插入在电池单元之间的状态的视图，该视图是沿图1中的线A-A′剖切的视图。
参照图1和图2，框架20形成在其中层叠有多个电池单元10的电池单元堆的上表面、下表面、左表面和右表面上，常规电池模块容纳在该框架20的内部。此时，如图2中所示，压缩垫30插入在多个电池单元之间。
压缩垫30可以在电池单元10与框架20之间产生排斥力以将电池单元堆固定在框架20内部，并且能够减小在将电池单元堆组装在框架20内部时发生的组装公差。而且，当由于电池单元10温度升高而引起电池单元10鼓胀时，压缩垫30发挥吸收由于鼓胀引起的体积增加量的功能。
但是，上述压缩垫的问题在于，由于压缩引起的扩展力受到限制，因此组装公差吸收量和鼓胀吸收量受到限制。
此外，因为压缩垫具有垫本身的物理特性，并且插设在相邻电池单元之间或电池单元与框架之间，所以其具有从两侧接收压力的位置特点。因此，随着压缩垫反复受压缩并收缩，压缩垫的弹性逐渐降低，这引起了以下问题：难以长期适当地发挥组装公差吸收和鼓胀吸收功能。
另外，在将电池单元堆组装到框架中的过程中，因为需要将压缩垫插入并安装在电池单元堆的电池单元之间，所以组装过程复杂并且必须单独制造并生产压缩垫。
发明内容
技术问题
本公开的一个目的是提供一种具有优异的组装公差吸收量和鼓胀吸收量的电池模块，并且提供一种包括该电池模块的电池组。
本公开的另一个目的是提供一种能够持续地发挥组装公差吸收功能和鼓胀吸收功能的电池模块，并且提供一种包括该电池模块的电池组。
本公开的又一个目的是提供一种能够通过利用更简单的结构持续地发挥组装公差吸收功能和鼓胀吸收功能的电池模块，并且提供一种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根据以下描述可以清楚地理解上述未提及的其他技术问题。
技术解决方案
根据本公开的一个实施方式，提供一种电池模块，所述电池模块包括：层叠有多个电池单元的电池单元堆；以及框架构件，所述电池单元堆插入在所述框架构件中，其中，所述框架构件包括覆盖所述电池单元堆的上表面和下表面的平面部以及覆盖所述电池单元堆的两个侧表面的曲面部，其中，所述曲面部形成在所述框架构件的沿所述电池单元堆的层叠方向定位的两个侧表面上，并且其中，所述曲面部支撑所述电池单元堆。
所述曲面部可以形成为在所述框架构件的竖直截面上沿所述框架构件的向内方向弯曲。
所述曲面部可以由在所述多个电池单元的层叠方向上施加弹力的弹性构件形成。
所述弹性构件可以由板簧形成。
在所述平面部的两端处可以形成有与所述弹性构件接合的钩部。
所述电池模块还可以包括固定所述曲面部和所述钩部的曲面部固定材料。
在所述弹性构件上可以形成有能够弹性变形的波纹部。
所述波纹部可以形成在所述弹性构件的上端和下端，并且所述波纹部可以连接至所述平面部。
所述电池模块还可以包括在所述框架构件的两侧支撑所述波纹部的波纹部支撑基部。
所述波纹部可以沿所述弹性构件的纵向方向弹性变形。
所述曲面部可以形成为在所述框架构件的水平截面上沿所述框架构件的向内方向弯曲。
所述平面部的两端边缘可以形成为与所述曲面部的上边缘部和下边缘部相对应。
所述曲面部可以由弹性构件形成，所述弹性构件沿所述多个电池单元的层叠方向施加弹力，并且波纹部可以形成在所述弹性构件上。
所述波纹部可以形成在所述弹性构件的上端和下端，并且所述波纹部可以连接至所述平面部。
根据本公开的另一实施方式的电池组包括上述电池模块。
有益效果
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有助于曲面部的压缩和鼓胀，从而提供组装公差吸收量和鼓胀吸收量改善的效果。
另外，因为曲面部由弹性构件形成，所以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能够持续维持弹性而不降低弹性的效果。
此外，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利用常规框架构件吸收组装公差和鼓胀，从而借助更简单的结构提供吸收组装公差和鼓胀的效果。
本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将根据所附权利要求的描述清楚地理解上述未描述的其他附加效果。
附图说明
图1是常规电池模块的立体图。
图2是示出垫插入在电池单元之间的状态的视图，该视图是沿图1中的线A-A′剖切的视图。
图3是示出根据本公开的第一实施方式的电池模块的视图，在该电池模块中，曲面部形成为在框架构件的竖直截面上沿框架构件的向内方向弯曲。
图4是示出沿图3的线B-B′剖切的部分的视图。
图5是沿图3的线B-B'剖切的剖视图，示出了根据本公开的第二实施方式的其中形成有弹性构件和钩部的电池模块。
图6是沿3中的线B-B’剖切的剖视图，示出了根据本公开的第三实施方式的其中形成有波纹部的电池模块。
图7是示出根据本公开的第四实施方式的电池模块的立体图，在该电池模块中，曲面部形成为在框架构件的水平截面上沿框架构件的向内方向弯曲。
图8是示出根据本公开的第五实施方式的电池模块的立体图，在该电池模块中，曲面部形成为在框架构件的水平截面上沿框架构件的向内方向弯曲，并且形成有波纹部。
具体实施方式
应当理解，以下将描述的示例性实施方式被说明性地描述以帮助理解本公开，并且可以对本公开进行各种变型以不同于本文描述的示例性实施方式来实施本公开。然而，在本公开的描述中，当确定特定描述和图示可能不必要地使本公开的主题模糊时，将省略公知功能或组成元件的特定描述和图示。另外，为了帮助理解本公开，未基于实际比例示出附图，而可能在尺寸上放大了组成元件的一部分。
如本文中所使用的，诸如第一、第二之类的术语可以用于描述各种部件，并且这些术语仅用于将一个部件与另一部件区分开。
此外，本文中使用的术语仅用于描述示例性实施方式，而无意于限制本公开。除非在上下文中它们具有绝对相反的含义，否则单数形式的表达包括复数形式的表达。应该理解的是，如本文中所使用的术语“包含”、“包括”和“具有”旨在表示存在所述特征、数量、步骤、组成要素或其组合，但是应当理解，它们并不排除存在或增加一个或多个其他特征、数量、步骤、组成要素或其组合的可能性。
下文中，将参照图3至图4描述根据本公开的一个实施方式的电池模块。
图3是示出根据本公开的第一实施方式的电池模块的视图，在该电池模块中，曲面部形成为在框架构件的竖直截面上沿框架构件的向内方向弯曲。图4是示出沿图3的线B-B′剖切的部分的视图。
参照图3和图4，根据本公开的第一实施方式的电池模块包括：电池单元堆，其中层叠有多个电池单元100；以及框架构件200，电池单元堆插入其中，其中框架构件200包括：平面部210和220，其覆盖电池单元堆的上表面和下表面；以及曲面部230和240，其覆盖电池单元堆的两个侧表面，其中曲面部230和240形成在框架构件200的沿电池单元堆的层叠方向定位的两个侧表面上，并且其中曲面部230和240支撑电池单元堆。
此时，曲面部230和240可以形成为在框架构件200的竖直截面上沿框架构件200的向内方向弯曲。更详细地，当图3的曲面部230和240被切成yz平面时，曲面部230和240可以构造成使得曲面部230和240看起来在y轴方向上弯曲。
电池单元100是二次电池，并且可以构造成袋型二次电池。电池单元100可以由多个电芯组成，并且多个电池单元100可以彼此层叠以彼此电连接，从而形成电池单元堆。多个电池单元中的每一者均可以包括电极组件、电池壳体以及从电极组件突出的电极引线。电池单元堆的前表面和后表面上可以形成有能够电连接电极引线的汇流条框架。
如本公开的第一实施方式中那样，曲面部230和240形成为在框架构件200的向内方向上弯曲，使得仅借助弯曲的曲面部230和240就能够发挥组装公差吸收和鼓胀吸收功能，而不需要诸如常规压缩垫之类的单独构造。通过以这种方式使得能够使用框架构件的提供成保护现有的电池单元堆的两个侧表面来吸收电池单元的组装公差和鼓胀，从而能够以更简单和更有效的方式吸收组装公差和鼓胀。
框架构件200的平面部210和220以及曲面部230和240可以一体地形成。框架构件200可以由铝形成。然而，框架构件200的材料不限于铝，并且可以在能够弯曲变形以吸收组装公差并吸收鼓胀的范围内由各种材料形成。
下文中，将参照图5描述根据本公开的第二实施方式的电池模块。
图5是沿图3的线B-B'剖切的剖视图，示出了根据本公开的第二实施方式的其中形成有弹性构件和钩部的电池模块。
参照图5，根据本公开的第二实施方式的电池模块可以构造成使得框架构件200的曲面部230和240由弹性构件230和240形成，弹性构件230和240在电池单元100的层叠方向上施加弹力。通过使得能够以这种方式使用位于电池模块的最外部的弹性构件230和240来吸收电池单元的组装公差和鼓胀，从而能够拓宽曲面部230和240的变形范围，从而能够提高组装公差吸收量和鼓胀吸收量，并且能够持续地维持弹性。
弹性构件230和240可以由板簧形成。然而，弹性构件230和240不限于板簧，并且它们可以在能够弯曲变形以顺畅地吸收组装公差并吸收鼓胀的范围内由各种材料形成。
弹性构件230和240可以与平面部210和220分开制造。而且，弹性构件230和240固定至平面部210和220，并且钩部211、212、221和222可以形成为使得弹性构件230和240被接合以便不与框架构件分离。
钩部211、212、221和222构造成分别使得两个钩部211和212形成在上平面部210的两端，并且两个钩部221和222形成在下平面部220的两端，从而它们能够固定并支撑弹性构件230和240的上端和下端。
曲面部固定材料211a、212a、221a和212a可以连接并固定与曲面部230、240和平面部210、220接合的钩部211、212、221和222。更详细地，曲面部固定材料211a连接并固定在平面部210的一端和曲面部230的上端形成的钩部211。曲面部固定材料212a连接并固定在平面部210的另一端和曲面部240的上端形成的钩部212。曲面部固定材料221a连接并固定在平面部220的一端和曲面部230的下端形成的钩部221，并且曲面部固定材料222a连接并固定在平面部220的另一端和曲面部240的下端形成的钩部222。
能够借助曲面部固定材料211a、212a、221a和212a防止曲面部230和240和平面部210和220分离，并防止当由弹性构件形成的曲面部230和240发生弹性变形时，在框架构件200和多个电池单元100之间产生干涉。曲面部固定材料211a、212a、221a和212a可以由螺栓和螺母形成，并且穿过钩部211、212、221和222以及曲面部230、240固定。但是，固定方法不限于上述实施方式，并且能够借助各种固定方法将钩部211、212、221和222连接并固定至曲面部230和240。
除了上述构造之外的构造与在本公开的第一实施方式中描述的构造相同。
下文中，将参照图6描述根据本公开的第三实施方式的电池模块。
图6是沿3中的线B-B'剖切的剖视图，示出了根据本公开的第三实施方式的其中形成有波纹部的电池模块。
参照图6，根据本公开的第三实施方式的电池模块构造成使得框架构件200的两个侧表面由弹性构件230和240形成，弹性构件230和240在电池单元100的层叠方向上施加弹力。在弹性构件230和240的上端和下端可以分别形成有波纹部210a、210b、220a和220b，波纹部210a、210b、220a和220b在弹性构件230和240的纵向上可弹性变形。波纹部210a、210b、220a和220b以这种方式形成在弹性构件230和240上，从而使得能够增加弹性构件230和240的弹性变形范围。波纹部210a、210b、220a和220b可以由具有优异弹性的材料形成。
在波纹部210a、210b、220a和220b当中，分别地，两个波纹部210a、220a可以形成在框架构件的一侧弹性构件230的上端和下端，并且另外两个波纹部210b、220b可以形成在框架构件的另一侧弹性构件240的上端和下端。
由于波纹部210a、210b、220a和220b的弹性优异，这可能引起它们会与框架构件200分离的问题。因此，波纹部210a、210b、220a和220b以及弹性构件230和240可以经由波纹部支撑基部210a1、210b1、220a1和220b1固定并支撑至平面部210和220。
波纹部支撑基部210a1、210b1、220a1和220b1可以分别形成在平面部210和220的两端。此时，在波纹部支撑基部210a1、210b1、220a1和220b1当中，两个波纹部支撑基部210a1和210b1形成在上平面部210上，并且另外两个波纹部支撑基部220a1和220b1可以形成在下平面部220上。
形成有波纹部210a、210b、220a和220b的弹性构件230和240的上端和下端分别插入并联接在波纹部支撑基部210a1、210b1、220a1和220b1中，并因此能够固定并支撑至平面部210和220。
除了上述构造之外的构造与在本公开的第一实施方式中描述的构造相同。
下文中，将参照图7描述根据本公开的第四实施方式的电池模块。
图7是示出根据本公开的第四实施方式的电池模块的立体图，在该电池模块中，曲面部形成为在框架构件的水平截面上沿框架构件的向内方向弯曲。
参照图7，根据本公开的第四实施方式的电池模块构造成使得框架构件200'的曲面部230'和240'可以形成为在框架构件200'的水平截面上沿向内方向弯曲。更详细地，当图3的曲面部230和240被切成xy平面时，能够构造成使得曲面部230'和240'看起来在y轴方向上弯曲。
当曲面部230'和240'在水平截面上弯曲时，平面部210'和220'的两个侧边缘可以形成为使得腰部具有凹入形状以对应于曲面部230′和240′的上边缘和下边缘。
除了上述内容以外的构造与本公开的第一实施方式中描述的构造相同。
下文中，将参照图8描述根据本公开的第五实施方式的电池模块。
图8是示出根据本公开的第五实施方式的电池模块的立体图，在该电池模块中，曲面部形成为在框架构件的水平截面上沿框架构件的向内方向弯曲，并且形成有波纹部。
参照图8，根据本公开的第五实施方式的电池模块构造成使得曲面部230'和240'形成为在框架构件200'的水平截面上沿框架构件200'的向内方向弯曲，并且曲面部230'和240'的上端和下端处可以分别形成有波纹部，这些波纹部能够在曲面部230′和240′的纵向上弹性变形。
通过以此方式在曲面部230'、240'上形成波纹部，增大了曲面部230'和240'的弹性变形范围，从而能够更灵活地应对组装公差和鼓胀。波纹部可以由具有优异弹性的材料形成。
在波纹部当中，两个波纹部分别形成在一侧曲面部230'的上端和下端，并且另外两个波纹部210'b和220'b可以分别形成在另一侧曲面部240'的上端和下端。
除了上述内容以外的构造与在本公开的第一、第三和第四实施方式中描述的构造相同。
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，其中收集根据本实施方式的一个或多个电池模块，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。
电池组可以应用于各种装置。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之类的车辆，但是本公开不限于此，并且可以应用于能够使用电池模块的各种装置，这也属于本公开的范围。
尽管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由所附权利要求书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。
附图标记的描述
100：电池
200(200')：框架
210、220(210'、220')：平面部
230、240(230'、240')：曲面部
211、212、221、222：钩部
210a、210b、220a、220b：波纹部
210a1、210b1、220a1、220b1：波纹部支撑基部
211a、212a、221a、212a：曲面部固定材料
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年6月25日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2019-0075826的权益，其全部内容通过引用合并于此。

Claims (9)

1.一种电池模块，所述电池模块包括：
层叠有多个电池单元的电池单元堆；以及
框架构件，所述电池单元堆插入在所述框架构件中，
其中，所述框架构件包括覆盖所述电池单元堆的上表面和下表面的平面部以及覆盖所述电池单元堆的两个侧表面的曲面部，
其中，所述曲面部形成在所述框架构件的沿所述电池单元堆的层叠方向定位的两个侧表面上，并且
其中，所述曲面部支撑所述电池单元堆，
其中，所述曲面部由在所述多个电池单元的层叠方向上施加弹力的弹性构件形成，
其中，在所述弹性构件上形成有能够弹性变形的波纹部，
其中，所述波纹部形成在所述弹性构件的上端和下端，并且所述波纹部分别连接至所述平面部，并且
其中，所述波纹部沿所述弹性构件的纵向方向弹性变形。
2.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，所述曲面部形成为在所述框架构件的竖直截面上沿所述框架构件的向内方向弯曲。
3.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，所述弹性构件由板簧形成。
4.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，在所述平面部的两端处形成有与所述弹性构件接合的钩部。
5.根据权利要求4所述的电池模块，所述电池模块还包括固定所述曲面部和所述钩部的曲面部固定材料。
6.根据权利要求1所述的电池模块，所述电池模块还包括在所述框架构件的两侧支撑所述波纹部的波纹部支撑基部。
7.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，所述曲面部形成为在所述框架构件的水平截面上沿所述框架构件的向内方向弯曲。
8.根据权利要求7所述的电池模块，
其中，所述平面部的两端边缘形成为与所述曲面部的上边缘部和下边缘部相对应。
9.一种包括根据权利要求1至8中的任一项所述的电池模块的电池组。
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