CN112616323B - 电池模块和包括该电池模块的电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有改进的二次电池空间利用的电池模块，以及包括该电池模块的电池组。所述电池模块包括：电池单元堆，多个电池单元层叠在该电池单元堆中；形成在所述电池单元堆的前表面和后表面中的每一者处的汇流条框架；端子汇流条，其基于电池单元堆形成在汇流条框架的外侧并电连接到外部电源；以及覆盖所述汇流条框架的端板，其中，每一个所述端子汇流条的侧表面形成为凹陷，并且螺母插入由所述凹陷的侧表面和所述汇流条框架形成的空间中。

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，涉及具有改进的二次电池的空间利用的电池模块和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。二次电池是一种可以代替使用化石燃料的现有产品的有效能源，并且作为环境友好能源受到关注，因为它不会由于能源使用而产生副产物。
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能量存储源，对多模块结构的电池组的需求也在增长，所述多模块结构为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构成的电池模块，并通过使用至少一个电池模块和添加其它部件来配置电池组。
这种电池模块包括：其中层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；形成在汇流条框架中的端子汇流条；形成在汇流条框架外部的端板；形成在端板内部的绝缘盖；以及将电源、将连接到其它模块的汇流条或者将高压电缆连接到端子汇流条的螺母。
图1是示出传统电池模块中的汇流条框架、端子汇流条、螺母、绝缘盖和端板的组装方向的分解立体图。图2是示出组装图1的部件的状态的剖视图。
参照图1，传统上，其形成在其中汇流条框架10安装在电池单元堆外部的结构中，端子汇流条11分别安装在汇流条框架10的外侧，螺母12安装在端子汇流条11的外侧，并且绝缘盖21和端板20沿电池模块的纵向依次安装在螺母12的外侧。
然而，由于存在螺母12可能与电池模块分离的风险，所以在端板20上单独制造螺母插入结构，并且螺母12必须插入其中，如图所示。在这种情况下，存在这样的问题，即螺母12的形状也不可避免地以稍微复杂的方式形成，使得其可以装配到螺母插入结构中。
另外，参照图2，由于电池模块中的端子汇流条11的上端形成为弯曲，并且螺母12形成在端子汇流条11的弯曲部的右侧，因此在螺母12和汇流条11的上端之间形成空的空间S。没有其它电气设备安装在空的空间S中，因此，需要通过改变部件的布置来利用空间S。
发明内容
技术问题
本发明旨在解决上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种具有更紧凑和简单的螺母固定结构的电池模块以及包括该电池模块的电池组。
本发明的另一目的是提供一种通过有效利用电池模块中的剩余空间而具有优化的部件布置和更紧凑结构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它技术问题。
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以及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；形成在所述电池单元堆的前表面和后表面上的汇流条框架；端子汇流条，所述端子汇流条相对于所述电池单元堆形成在汇流条框架的外侧以电连接到外部电源；以及覆盖所述汇流条框架的端板；其中，所述端子汇流条形成为具有凹陷的侧表面，并且螺母插入到由所述凹陷的侧表面和所述汇流条框架形成的空间中。
所述端子汇流条可以包括：主体部，所述主体部联接到所述汇流条框架；突出部，所述突出部形成在所述主体部的上侧以垂直于所述汇流条框架向外突出；以及弯曲部，所述弯曲部形成为在连接所述主体部与所述突出部的同时被弯曲；其中，所述弯曲部的侧表面可以形成为凹陷的。
所述突出部可形成为覆盖所述螺母的上侧。
在所述突出部的一侧可以形成有孔部，并且所述孔部可以形成在与所述螺母的中空部分对应的位置。
所述端板可以相对于所述电池单元堆的长度方向形成在所述端子汇流条和所述螺母的外侧以覆盖所述汇流条框架。
所述端板可以进一步包括绝缘盖，所述绝缘盖形成在所述端子汇流条和所述端板之间以及所述螺母和所述端板之间。
所述螺母可以形成为立方体形状。
所述螺母还可以形成为长方体形状。
所述端子汇流条可以形成在所述汇流条框架的两侧中的每一侧上，并且两侧上的所述端子汇流条形成为使得对置的侧表面分别凹陷，并且所述螺母插入每个凹陷空间中。
多个汇流条可以形成在两侧的所述端子汇流条之间，在所述汇流条框架中可以形成有从侧表面覆盖所述多个汇流条的汇流条框架突出部，并且所述汇流条框架突出部可以分别支撑插入到在所述端子汇流条的对置侧表面上凹陷而形成的所述凹陷空间中的所述螺母的对置部分。
有利效果
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被配置为使得端子汇流条的侧表面形成为凹陷，并且螺母被插入并安装在由凹陷部分和汇流条框架形成的空间中，由此螺母可以仅通过现有的汇流条结构被支撑和固定，而无需单独的螺母固定结构。此外，可以使螺母的尺寸最小化，并且可以简化螺母的形状，从而在生产螺母时具有降低成本的优点。
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被构造为使得在传统的端子汇流条的弯曲部的侧表面上产生空间，并且将螺母插入该空间中，从而优化部件的布置，并且进一步地，端子汇流条和螺母在电池模块的宽度方向上并排设置，以整体上减小电池模块的长度，由此提供相对于电池模块的体积增加能量密度的效果。
本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员根据其他方面的描述将清楚地理解未提及的其他效果。
附图说明
图1是示出传统电池模块中的汇流条框架、端子汇流条、螺母、绝缘盖和端板的安装位置的分解立体图。
图2是示出组装图1的部件的状态的剖视图。
图3是示出根据本公开的一个实施方式的汇流条框架，端子汇流条、螺母、绝缘盖和端板的安装位置的分解立体图。
图4是示出根据本公开的一个实施方式的端子汇流条、螺母和外围配置的立体图。
图5是示出根据本公开的一个实施方式的端子汇流条、螺母和外围配置的剖视图。
图6是示出根据本公开的一个实施方式的端子汇流条、螺母和外围配置的正视图。
图7是示出根据本公开的一个实施方式的一个端子汇流条和螺母的视图。
具体实施方式
应当理解，说明性地描述下面描述的示例性实施方式以帮助理解本公开，并且本公开可以被不同地修改以不同于这里描述的示例性实施方式来执行。然而，在本公开的描述中，当确定公知功能或构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。此外，为了帮助理解本公开，附图没有相对于实际比例示出，而是构成元件的部分在尺寸上可能被放大。
如这里所使用的，诸如第一、第二等的术语可用于描述各种组件，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它特征、数字、步骤、构成元件或其组合的可能性。
以下，将参照图3至图7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一个实施方式的汇流条框架、端子汇流条、螺母、绝缘盖和端板的安装位置的分解立体图。图4是示出根据本公开的一个实施方式的端子汇流条、螺母和外围配置的立体图。图5是示出根据本公开的一个实施方式的端子汇流条、螺母和外围配置的剖视图。图6是示出根据本公开的一个实施方式的端子汇流条、螺母和外围配置的正视图。图7是示出根据本公开的一个实施方式的一个端子汇流条和螺母的视图。
参照图3至图7，根据本公开的一个实施方式的电池模块包括：电池单元堆，在所述电池单元堆中层叠有多个电池单元100；汇流条框架200，其形成在电池单元堆的前表面和后表面上；端子汇流条210，其相对于电池单元堆形成在汇流条框架200外侧以电连接到外部电源；螺母220，其将外部电源、连接到其它模块的端子汇流条、或高压电缆连接到端子汇流条210，其中端子汇流条210形成为具有凹陷侧表面，并且螺母220形成为插入到由端子汇流条210的凹陷侧表面和汇流条框架220形成的空间中。
电池单元100是二次电池，并且可以由袋型二次电池构成。电池单元100可以由多个电池组成，并且多个电池单元100可以层叠在一起以便彼此电连接以形成电池单元堆。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(未示出)。
汇流条框架200形成在电池单元堆的前表面和后表面的每一者上。汇流条框架200可形成为覆盖电池单元堆的前表面和后表面，以便电连接多个电池单元100的电极引线。
端子汇流条210相对于电池单元堆形成在汇流条框架200的外侧。端子汇流条210形成在汇流条框架200的两侧中的每一侧上，以将外部电源电连接到与电池单元100连接的汇流条框架200。
端板300可相对于电池单元堆的纵向方向形成在端子汇流条210和螺母220的外侧以覆盖汇流条框架200。端板300保护汇流条框架200和连接到其上的各种电气设备免受外部冲击，具有作为框架的部件的电池模块安装结构，并且同时允许端子汇流条210和螺母220通过形成在端板300中的开口部分300a向外突出，由此引导汇流条框架200和外部电源之间的电连接。
绝缘盖310可以形成在端子汇流条210和端板300之间以及螺母220和端板300之间，以阻挡汇流条框架200和外部之间的不必要的电连接。
端子汇流条210可以包括：主体部211；突出部213，其形成在主体部211的上侧以垂直于汇流条框架200向外突出；以及弯曲部212，其形成为在连接主体部211和突出部213的同时被弯曲。
主体部211可以形成为竖直板状以联接到汇流条框架200。由此，从电池单元100传输的电信号可以被传输到突出部213。
突出部213可形成为通过端板300的开口部分300a突出到外部以电连接到外部电源。孔部213-1形成在突出部213的一侧，并且螺母220的中空部分与孔部213-1贯通，使得螺栓可以插入到贯通空间中以联接螺母220和端子汇流条210。
弯曲部212形成为使得侧表面凹陷，并且螺母220可以插入并位于由弯曲部212的凹陷部分和汇流条框架200的位于内侧的框架表面形成的空间中。
传统上，由于螺母位于端子汇流条的外侧，用于固定和支撑螺母的螺母插入结构必须单独地设置在端板上，并且螺母的形状也稍微复杂并且必须制造得相对较大。根据本公开的一个实施方式，弯曲部212的侧表面形成为凹陷，螺母220形成为插入到形成在凹陷部分中的空间中，并且螺母220由汇流条框架200、端子汇流条210以及后面描述的汇流条框架突出部240和端板300固定并支撑，由此不需要在端板中提供单独的螺母插入结构。此外，螺母220可以制造成简单形状，并且根据本发明的一个实施方式，螺母220可以形成为立方体形状的简单结构。此外，螺母220也可以形成为长方体形状的结构。如果螺母形成为长方体形状，则可以进一步减小螺母的尺寸。
此外，传统上，由于螺母位于弯曲部的外部，与由端子汇流条的弯曲部形成的空间分开，因此存在电池模块的长度可能由于弯曲部形成的空间和由螺母占据的空间之和而增大的缺点。然而，根据本公开的一个实施方式，由于螺母220可插入到由弯曲部212形成的侧表面的凹陷空间中，所以电池模块的长度可以减小形成传统弯曲部的空间那么多。
根据模拟结果，电池单元的长度与传统电池模块的总长度的比率占约93.04％，而根据本公开的一个实施方式的电池单元的长度与电池模块的总长度的比率占94.48％，并且因此现在可以将电池模块的长度设计成相较于电池单元的长度减小。由于可以通过如上所述的部件的优化布置来减小电池模块的长度，因此可以增加相对于电池模块的体积的能量密度。
端子汇流条210可以形成在汇流条框架200的两侧中的每一侧上。参照图6，端子汇流条210a和210b可由左端子汇流条210a和右端子汇流条210b形成。
左端子汇流条210a可包括：主体部211a；突出部213a，其形成在主体部211a的上侧以垂直于汇流条框架200向外突出；以及弯曲部212a，其形成为在连接主体部211a和突出部213a的同时被弯曲。
右端子汇流条210b可包括：主体部211b；突出部213b，其形成在主体部211b的上侧以垂直于汇流条框架200而向外突出；以及弯曲部212b，其形成为在连接主体部211b和突出部213b的同时弯曲。
图7更详细地示出了右端子汇流条210b的结构。左端子汇流条210a形成为与右端子汇流条210b对称的结构，因此，左端子汇流条210a的结构可以通过右端子汇流条210b的结构来掌握。
参照图6，对于螺母的位置和固定结构，端子汇流条210a和210b分别形成在汇流条框架200的两侧上，并且端子汇流条210a和210b的相对侧表面可以分别形成为凹陷的。因此，两个螺母220a和220b可分别位于两个端子汇流条210a和210b的相对侧表面上。
更具体地，左端子汇流条210a的弯曲部212a在x轴方向上的一部分可以形成为凹陷，并且螺母220a可以插入到凹陷部分中。另外，右端子汇流条210b的弯曲部212b的x轴方向上的一部分可以形成为凹陷，并且螺母220b可以插入凹陷部分中。
两个端子汇流条210a和210b可以具有相同的形状并且可以彼此对称地形成。两个螺母220a和220b的形状可以以相同方式形成以应对这种情况。
连接到汇流条框架200的多个汇流条230可以形成在两侧的端子汇流条210a和210b之间。此外，汇流条框架200可以具有汇流条框架突出部240，其形成为从汇流条框架200突出以覆盖多个汇流条230的侧表面。
在汇流条框架突出部240中，与两个端子汇流条210a和210b中的每一个相邻的最外侧的汇流条框架突出部可形成为分别支撑两个螺母220a和220b的相对部分，这两个螺母定位成面向形成为在端子汇流条210a和210b的相对侧表面上凹陷的空间。
更具体地，插入到左端子汇流条210a的凹陷空间中的螺母220a可以通过形成在螺母220a右侧的汇流条框架突出部240支撑在螺母220a的右侧，并且插入到右端子汇流条210b的凹陷空间中的螺母220b可以通过形成在螺母220b左侧的汇流条框架突出部240支撑在螺母220b的左侧。
因此，可以通过相对于螺母220a在y轴方向上支撑螺母220a的汇流条框架200、在z轴方向上固定螺母220a的上侧的突出部213a、在x轴方向和z轴方向上支撑螺母220a的弯曲部212a、以及在x轴方向和z轴方向上支撑螺母220a的汇流条框架突出部240而通过使用螺母220a的除了连接到外部电气设备的方向(y轴方向)之外的xyz轴方向上的现有部件来支撑和固定位于左侧的螺母220a。
类似地，可以通过相对于螺母220b在y轴方向上支撑螺母220b的汇流条框架200、在z轴方向上固定螺母220b的上侧的突出部213b、在x轴方向和z轴方向上支撑螺母220b的弯曲部212b、以及在x轴方向和z轴方向上支撑螺母220b的汇流条框架突出部240而通过使用螺母220b的除了连接到外部电气设备的方向(y轴方向)之外的xyz轴方向上的现有部件来支撑和固定位于右侧的螺母220b。
如上所述的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聚集，并且与控制和管理电池的温度、电压等的电池管理系统(BMS)以及冷却装置封装在一起。
所述电池组应用于各种装置。这种装置可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，并且可应用于可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，并且使用在所附权利要求中限定的本公开的基本思想的本领域技术人员的各种修改和改进也属于权利范围。
附图标记说明
100：电池单元
200：汇流条框架
210：端子汇流条
211：突出部
211-1：孔部
212：弯曲部
213：主体部
220：螺母
230：汇流条
240：汇流条框架突出部
300：端板
300a：开口部
310：绝缘盖
相关申请的交叉参考
本申请要求于2019年7月1日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请10-2019-0078783的权益，其公开内容通过引用整体结合于此。

Claims (9)

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；
形成在所述电池单元堆的前表面和后表面上的汇流条框架；
端子汇流条，所述端子汇流条相对于所述电池单元堆形成在汇流条框架的外侧以电连接到外部电源；以及
覆盖所述汇流条框架的端板,
其中，所述端子汇流条包括：
主体部，所述主体部联接到所述汇流条框架；
突出部，所述突出部形成在所述主体部的上侧以垂直于所述汇流条框架向外突出；以及
弯曲部，所述弯曲部形成为在连接所述主体部与所述突出部的同时被弯曲；
其中，在所述弯曲部的侧表面形成有凹陷部分，在所述弯曲部的所述凹陷部分与所述汇流条框架形成的空间内插入有螺母，
其中，所述端子汇流条形成在所述汇流条框架的左右两侧中的每一侧上，并且
左右两侧上的所述端子汇流条形成为使得对置的侧表面分别凹陷，并且所述螺母插入每个凹陷空间中。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述突出部形成为覆盖所述螺母的上侧。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，在所述突出部的一侧形成有孔部，并且所述孔部形成在与所述螺母的中空部分对应的位置。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述端板相对于所述电池单元堆的长度方向形成在所述端子汇流条和所述螺母的外侧以覆盖所述汇流条框架。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中，所述端板进一步包括绝缘盖，所述绝缘盖形成在所述端子汇流条和所述端板之间以及所述螺母和所述端板之间。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述螺母形成为立方体形状。
7.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述螺母形成为长方体形状。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其中，多个汇流条形成在左右两侧的所述端子汇流条之间，
在所述汇流条框架中形成有从侧表面覆盖所述多个汇流条的汇流条框架突出部，
在所述汇流条框架突出部中，与左右两侧的各个所述端子汇流条相邻的最外侧的汇流条框架突出部分别支撑插入到在所述端子汇流条的对置侧表面上凹陷而形成的所述凹陷空间中的所述螺母的对置部分。
9.一种电池组，所述电池组包括根据权利要求1至8中的任一项所述的电池模块。
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