CN113614985A - 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

本公开涉及一种使用绝缘油的电池模块和一种包括该电池模块的电池组，该电池模块包括：电池单体堆，该电池单体堆中堆叠有电池单体，每一个电池单体由边缘表面和平坦表面形成；电极引线，该电极引线被形成为从电池单体突出；框架，该框架由上表面、下表面、左表面和右表面形成并且覆盖电池单体堆的上表面、下表面、左表面和右表面；以及端板，该端板覆盖电池单体堆的前表面和后表面，其中，空间部被形成在边缘表面和框架之间以及边缘表面和端板之间，并且用于冷却多个电池单体的绝缘油被填充在空间部中并在空间部中流动，并且绝缘油接触电池单体和电极引线。

Description

电池模块和包括该电池模块的电池组
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年10月24日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0133055号的权益，其公开内容通过引用以其整体并入本文中。
技术领域
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，并且更特别地，涉及一种利用绝缘油的电池模块以及一种包括该电池模块的电池组。
背景技术
二次电池作为在诸如移动设备和电动车辆的各种产品中的能量源已经引起了广泛关注。二次电池是一种有效的能量源，其可以替代对使用了化石燃料的现有产品的使用，并且作为一种环境友好型能量源而备受关注，因为它不会因能源的使用而产生副产品。
近年来，随着包括利用二次电池作为能量存储源的大容量二次电池结构的必要性的持续增长，对作为电池模块的组件的多模块结构的电池组的需求不断增长，在该电池模块中，多个二次电池串联/并联连接。
同时，当多个电池单体串联/并联连接以构成电池组时，通常构成由至少一个电池单体组成的电池模块，并且通过使用至少一个电池模块并添加其他部件来构成电池组。
这样的电池模块包括：电池单体堆，该电池单体堆中堆叠有多个电池单体；电极引线，该电极引线被形成为从电池单体突出；框架，该框架由上表面、下表面、左表面、右表面形成并且覆盖电池单体堆的上表面、下表面、左表面和右表面；以及端板，该端板覆盖电池单体堆的前表面和后表面。
重要的是在适当的温度下使用锂离子电池模块，因为在高温下其寿命的退化会加速。为了实现这一目标，大多数锂离子电池模块都通过空气冷却系统或水冷却系统来冷却，但是现有的冷却结构采用了一种用于通过多级界面来执行冷却操作的系统。然而，存在的问题在于，界面增加了热阻，并且部件增加了车辆的重量。
此外，正电极和电池模块的壳体应始终维持绝缘性能，即使对其施加高电压，它们也不应受到破坏。然而，存在的问题在于，仅通过用于减小电池模块的重量和体积的布局设计难以确保足够的绝缘距离。
图1是示出相关技术的电池模块的透视图。
根据相关技术，多个电池单体具有通过如下元件来排出由多个电池单体产生的热的功能：电池单体堆10，该电池单体堆10中堆叠并形成有多个电池单体；框架20，该框架20容纳电池单体堆10；导热树脂30，该导热树脂30被形成在电池单体堆10的下侧与框架20的下表面之间，以传递热；导热垫40，该导热垫40位于导热树脂30的下侧，以传递热；以及散热器50，该散热器50位于导热垫40的下侧。
然而，如上所述，在通过多级元件执行冷却操作的相关技术的冷却系统中，由于添加了元件，所以电池模块的重量增加，随着执行了多级冷却而热阻增加，并且由于用于减小电池模块的体积而进行的元件集中，所以难以确保正电极与电池模块的壳体之间的绝缘距离。
发明内容
技术问题
本公开的目标在于提供一种电池模块和一种包括该电池模块的电池组，该电池模块降低了其重量和热阻，并且确保其绝缘性能。
然而，本公开的实施例所要解决的问题不限于上述问题，并且可以在本公开中所包括的技术思想的范围内进行各种扩展。
技术方案
根据本公开的实施例的电池模块可以包括：电池单体堆，该电池单体堆中堆叠有电池单体，每一个电池单体由边缘表面和平坦表面形成；电极引线，该电极引线被形成为从电池单体突出；框架，该框架由上表面、下表面、左表面和右表面形成并且覆盖电池单体堆的上表面、下表面、左表面和右表面；以及端板，该端板覆盖电池单体堆的前表面和后表面，其中，空间部被形成在边缘表面和框架之间以及边缘表面和端板之间，并且用于冷却多个电池单体的绝缘油被填充在空间部中并在空间部中流动，并且绝缘油接触电池单体和电极引线。
空间部可以包括：第一空间部，该第一空间部被形成在电池单体的形成于电池单体堆的前表面上的边缘表面与覆盖电池单体堆的前表面的第一端板之间；第二空间部，该第二空间部被形成在电池单体的形成于电池单体堆的上侧上的边缘表面与框架的上表面之间；第三空间部，该第三空间部被形成在电池单体的形成于电池单体堆的下侧上的边缘表面与框架的下表面之间；以及第四空间部，该第四空间部被形成电池单体的在形成于电池单体堆的后表面上的边缘表面与覆盖电池单体堆的后表面的第二端板之间。
第一空间部和第四空间部可以被形成在形成于两个相邻的电池单体中的边缘表面与端板之间的空间中。
第二空间部和第三空间部可以被形成在形成于两个相邻的电池单体上的边缘表面与框架之间的空间中。
绝缘油可以从第一空间部流动到电池单体堆，流动到第二空间部或第三空间部，然后流动到第四空间部。
可以在第一端板的上端处形成供应绝缘油的供应部，并且可以在第二端板的下端处形成排出绝缘油的排出部。
电极引线可以被形成为分别从电池单体的两端突出到第一空间部和第四空间部，以与在第一空间部和第四空间部中流动的绝缘油接触。
端板和框架可以通过粘合剂彼此联接，并且端板和框架可以通过粘合剂被密封。
电池模块可以进一步包括汇流条框架，该汇流条框架被形成在端板和电池单体堆之间，并且该汇流条框架可以位于空间部上，以与绝缘油接触。
有利效果
根据本公开的实施例的电池模块和包括该电池模块的电池组降低了其热阻和重量，因为相关技术的用于冷却电池单体的元件被绝缘油代替，并且电池单体和绝缘油可以直接彼此接触，因而能够提高冷却性能。
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文未描述的附加的其他效果。
附图说明
图1是示出相关技术的电池模块的透视图；
图2是示出根据本公开的实施例的电池模块的分解透视图；
图3是示出根据本公开的实施例的电池单体的透视图；
图4是示出根据本公开的实施例的绝缘油的流动的视图；
图5是示出在图4的部分A-A’处的填充有绝缘油的第二空间部和第三空间部的截面图；
图6是示出在图4的部分B-B’处的填充有绝缘油的第一空间部和第四空间部的截面图；
图7是示出根据本公开的实施例的供应部和排出部的视图；
图8是示出根据本公开的实施例的绝缘油的流动的视图；并且
图9是示出根据本公开的实施例的电池模块之间的连接通道的视图。
具体实施方式
应明白，下文将描述的示例性实施例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修改，以与本文中所述的示例性实施方式不同地执行本公开。然而，在本公开的描述中，当确定了公知功能或组成元件的特定描述和图示可能不必要地使本公开的主题模糊时，将省略该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，而是组成元件的部分可能在尺寸上被夸大。
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，并且该术语仅用于将一个部件与另一个部件区别开。
此外，本文中所使用的术语仅用于描述示例性实施例，并且不旨在限制本公开。单数表达包括复数表达，除非它们在上下文中具有绝对相反的含义。应理解，本文中所使用的术语“包含…”、“包括…”和“具有…”旨在表示存在所述的特征、数量、步骤、组成元件、部件或其组合，但是应理解，它们不排除存在或添加一个或多个其他特征、数字、步骤、组成元件、部件或其组合的可能性。
下面将参考图2至图6描述根据本公开的实施例的电池模块。
图2是示出根据本公开的实施例的电池模块的分解透视图。图3是示出根据本公开的实施例的电池单体的透视图。图4是示出根据本公开的实施例的绝缘油的流动的视图。图5是示出在图4的部分A-A’处的填充有绝缘油的第二空间部和第三空间部的截面图。图6是示出在图4的部分B-B’处的填充有绝缘油的第一空间部和第四空间部的截面图。
参考图2至图6，根据本公开的实施例的电池模块包括：电池单体堆110，该电池单体堆110中堆叠有电池单体110，每一个电池单体110由边缘表面110a、110b、110c和110d以及平坦表面110e和110f形成；电极引线120，该电极引线120被形成为从电池单体110突出；框架200，该框架200由上表面、下表面、左表面和右表面形成并且覆盖电池单体堆100的上表面、下表面、左表面和右表面；以及端板300，该端板300覆盖电池单体堆100的前表面和后表面，并且空间部400被形成在所述边缘表面和框架200之间以及所述边缘表面和端板300之间，并且用于冷却多个电池单体110的绝缘油I被填充在空间部400中并在其中流动，并且绝缘油I接触电池单体110和电极引线120。
电池单体110是二次电池，其可以由袋型二次电池构成。电池单体110可以由多个电池单体形成，并且多个电池单体110可以被堆叠成彼此电连接，因而可以形成电池单体堆100。如图3中所示，多个电池单体110中的每一个电池单体可以包括：平坦表面110e和110f，该平坦表面110e和110f分别形成壳体；四个方向性边缘表面110a、110b、110c和110d，该边缘表面110a、110b、110c和110d被形成为从平坦表面的周边延伸，以将电极组件密封在壳体的内部；以及电极引线120，该电极引线120被形成为从电极组件突出。
汇流条框架130可以被形成在端板300和电池单体堆100之间，以覆盖电池单体堆100的前表面和后表面并且电连接电极引线120。汇流条框架130可以位于下文将描述的空间部400中的第一空间部410和第四空间部440上，从而接触在第一空间部410和第四空间部410的内部中流动的绝缘油I。
框架200可以在电池单体堆100的上表面、下表面、左表面和右表面上容纳电池单体堆100。根据本公开的实施例，绝缘油I可以被填充在第二空间部420和第三空间部430中并在其中流动，该第二空间部420被形成在框架的上表面210和电池单体堆100的上侧部分之间，该第三空间部430被形成在下表面220与电池单体堆100的下侧部分之间。
端板300可以被形成为覆盖电池单体堆100的前表面和后表面，从而在物理上保护电池单体堆100、汇流条框架130以及与其连接的电子部件。此外，端板310可以包括用于将电池模块安装在电池组上的结构。
根据本公开的实施例，端板300可以通过粘合剂被联接到框架200。端板300和框架200被密封，使得填充在端板300和框架200中并在其中流动的绝缘油I不会泄漏到电池模块的外部。在将端板300和框架200彼此结合之前，端板300和框架200的结合部分的多个部分被局部地彼此焊接，以固定元件的结合位置。
端板300可以包括被形成在电池单体堆100的前表面上的第一端板310以及被形成在电池单体堆的后表面上的第二端板320。
在电池单体110的边缘表面110a、110b、110c和110d与框架200之间以及在边缘表面110a、110b、110c和110d与端板300之间形成有空间部400，并且用于冷却多个电池单体110的绝缘油I被填充在空间部400中并在其中流动，并且绝缘油I接触电池单体110和电极引线120，以冷却由多个电池单体110产生的热。
空间部400可以包括：第一空间部410，该第一空间部410被形成在电池单体110的形成于电池单体堆100的前表面上的边缘表面110a与覆盖电池单体堆100的前表面的第一端板310之间；第二空间部420，该第二空间部420被形成在电池单体110的形成于电池单体堆100的上侧上的边缘表面110b与框架200的上表面210之间；第三空间部430，该第三空间部430被形成在电池单体110的形成于电池单体堆100的下侧上的边缘表面110c与框架200的下表面220之间；以及第四空间部440，该第四空间部440被形成在电池单体110的形成于电池单体堆100的后表面上的边缘表面110d与覆盖电池单体堆100的后表面的第二端板320之间。
根据本公开的实施例，第一空间部410和第四空间部440可以被形成在形成于两个相邻的电池单体中的边缘表面110a和110d与端板300之间的空间中。更详细地，第一空间部410可以被形成在形成于两个相邻的电池单体中的边缘表面110a与第一端板310之间。第四空间部440可以被形成在形成于两个相邻的电池单体中的边缘表面110d与第二端板320之间的空间中。
电极引线120被分别设置在第一空间部410和第四空间部440中，使得填充在第一空间部410和第四空间部440中并在其中流动的绝缘油I与电极引线120可以彼此直接接触。因为电极引线120是电池单体110中最受热的部分，所以电极引线120和绝缘油I可以通过第一空间部410和第四空间部440彼此直接接触，以增强整个电池模块的冷却性能。
第二空间部420和第三空间部430可以被形成在形成于两个相邻电池单体中的边缘表面110b和110c与框架200之间的空间中。更详细地，第二空间部420可以被形成在形成于两个相邻的电池单体中的边缘表面110b与框架的上表面210之间的空间中。第三空间部430可以被形成在形成于两个相邻的电池单体中的边缘表面110c与框架的下表面220之间的空间中。
根据本公开的实施例，因为空间部410、420、430和440在电池单体110的边缘表面110a、110b、110c和110d上，并且绝缘油I被填充在空间部410、420、430和440中并在其中流动，所以结果是，冷却通道可以被形成在电池单体110的边缘表面110a、110b、110c和110d上。因为电池单体110的边缘表面110a、110b、110c和110d是具有高导热率的部分，所以绝缘油I可以在直接接触边缘表面110a、110b、110c和110d的同时流动，以增强电池单体110的冷却性能。
此外，根据本公开的实施例，绝缘油I不接触平坦表面110e和110f，而是仅接触边缘表面110a、110b、110c和110d，使得绝缘油可以通过仅占用电池单体110的面积的约10％的边缘表面110a、110b、110c和110d而直接接触并冷却电池单体110的六个表面中的四个表面。
此外，由于使用了绝缘油I，因此不再需要根据相关技术的导热树脂、导热垫、散热器等元件，使得减小了元件的热阻，并且电池模块可以重量较轻并变得紧凑。此外，可以提前防止在导热树脂和导热垫的附接过程期间界面之间的气隙缺陷等危险，并且也可以提前防止由于冷却水的泄漏而导致的电池模块的内部短路。
下面将参考图7至图9描述根据本公开的实施例的绝缘油通过供应部和排出部的流动。
图7是示出根据本公开的实施例的供应部和排出部的视图。图8是示出根据本公开的实施例的绝缘油的流动的视图。图9是示出根据本公开的实施例的电池模块之间的连接通道的视图。
参考图7和图8，供应绝缘油I的供应部500可以被形成在第一端板310的上端处，并且从其排出绝缘油I的排出部600可以被形成在第二端板320的下端处。因而，被供应给供应部500的绝缘油I可以从第一空间部410流动至第二空间部420或第三空间部430，然后流动到第四空间部440。流动到第四空间部440的绝缘油I可以通过排出部600排出到电池模块的外部。
供应部500和排出部600可以通过连接通道700彼此连接。根据本公开的实施例，连接通道700可以由软管形成，但是本公开不限于此，并且足够的是能够使绝缘油I的通道阻力最小化以稳定地供应绝缘油I的材料的任何连接通道。
根据本公开的实施例，供应部500可以被形成在第一端板310的上端处，并且排出部600可以被形成在第二端板320的下端处。以这种方式，供应部500位于排出部600的上侧上，使得考虑到电池模块内部的通道的通道阻力与连接电池模块的连接通道700的阻力，绝缘油I可以被稳定地供应给电池模块。
上述电池模块可以被包括在电池组中。电池组可以具有如下结构，在该结构中，根据本公开的一个或多个电池模块与控制和管理电池的温度、电压等的电池管理系统(BMS)和冷却装置集合并封装在一起。
该电池组可以被应用于各种设备。这样的设备可以被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，并且本领域技术人员使用所附权利要求书中所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
100：电池单体堆
110：电池单体
110a、110b、110c、110d：边缘表面
110e、110f：平坦表面
120：电极引线
130：汇流条框架
200：框架
210：上表面
220：框架的下表面
300：端板
310：第一端板
320：第二端板
400：空间部
410：第一空间部
420：第二空间部
430：第三空间部
440：第四空间部
500：供应部
600：排出部
700：连接通道
I：绝缘油

Claims (10)

1.一种电池模块，包括：
电池单体堆，所述电池单体堆中堆叠有电池单体，每一个所述电池单体由边缘表面和平坦表面形成；
电极引线，所述电极引线被形成为从所述电池单体突出；
框架，所述框架由上表面、下表面、左表面和右表面形成并且覆盖所述电池单体堆的上表面、下表面、左表面和右表面；以及
端板，所述端板覆盖所述电池单体堆的前表面和后表面；并且
其中，空间部被形成在所述边缘表面和所述框架之间以及所述边缘表面和所述端板之间，并且
其中，用于冷却所述多个电池单体的绝缘油被填充在所述空间部中并在所述空间部中流动，并且所述绝缘油接触所述电池单体和所述电极引线。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述空间部包括：
第一空间部，所述第一空间部被形成在所述电池单体的形成于所述电池单体堆的前表面上的所述边缘表面与覆盖所述电池单体堆的前表面的第一端板之间；
第二空间部，所述第二空间部被形成在所述电池单体的形成于所述电池单体堆的上侧上的所述边缘表面与所述框架的上表面之间；
第三空间部，所述第三空间部被形成在所述电池单体的形成于所述电池单体堆的下侧上的所述边缘表面与所述框架的下表面之间；以及
第四空间部，所述第四空间部被形成在所述电池单体的形成于所述电池单体堆的后表面上的所述边缘表面与覆盖所述电池单体堆的后表面的第二端板之间。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述第一空间部和所述第四空间部被形成在形成于两个相邻的电池单体中的所述边缘表面与所述端板之间的空间中。
4.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述第二空间部和所述第三空间部被形成在形成于两个相邻的电池单体上的所述边缘表面与所述框架之间的空间中。
5.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述绝缘油从所述电池单体堆的所述第一空间部流动到所述第二空间部或所述第三空间部，然后流动到所述第四空间部。
6.根据权利要求2所述的电池模块，其中，供应所述绝缘油的供应部被形成在所述第一端板的上端处，并且排出所述绝缘油的排出部被形成在所述第二端板的下端处。
7.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述电极引线被形成为分别从所述电池单体的两端突出到所述第一空间部和所述第四空间部，以与在所述第一空间部和所述第四空间部中流动的所述绝缘油接触。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述端板和所述框架通过粘合剂彼此联接，并且所述端板和所述框架通过所述粘合剂被密封。
9.根据权利要求1所述的电池模块，进一步包括：
汇流条框架，所述汇流条框架被形成在所述端板和所述电池单体堆之间，其中，所述汇流条框架位于所述空间部上，以与所述绝缘油接触。
10.一种电池组，所述电池组包括根据权利要求1所述的电池模块。
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