CN113728502A - 电池模块及包含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简化结构的电池模块和包括该电池模块的电池组，所述电池模块包括：电池单元堆，在所述电池单元堆中堆叠有多个电池单元；配置成覆盖所述电池单元堆的前表面和后表面的端板；汇流条框架，所述汇流条框架形成在所述电池单元堆和所述端板之间；感测构件，所述感测构件从所述电池单元堆上方连接所述汇流条框架；绝缘板，所述绝缘板形成在所述端板与所述汇流条框架之间；以及配置成覆盖所述电池单元堆的两个侧表面的侧板，其中，在所述端板的两个侧端处形成有安装部，所述电池单元堆的下表面是敞开的，并且所述电池单元堆中的最外侧电池单元和所述侧板彼此联接并且所述侧板和所述端板彼此联接以固定所述多个电池单元。

Description

电池模块及包含该电池模块的电池组
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年10月7日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请10-2019-0123773的权益，该专利申请的公开内容在此全部引入作为参考。
本发明涉及电池模块和包括该电池模块的电池组，更具体地，涉及具有简化结构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，因为其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，这包括利用二次电池作为蓄电源，对多模块结构的电池组的需求也在增长，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。
另一方面，当通过串联/并联连接多个电池单元来配置电池组时，一般的配置方式包括配置包括至少一个电池单元的电池模块，并且使用该至少一个电池模块添加其他组件来形成电池组。
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、容纳电池单元堆的框架、形成在电池单元堆的两端中的每一端处的汇流条框架、形成在汇流条框架外部的端板和形成在端板内部的绝缘板。
图1是示出传统电池模块的模块结构的分解立体图。图2是以截面图示出当将传统电池模块组装到电池组中时部件的截面的示意图。
参照图1，传统的电池模块包括：电池单元堆10；覆盖电池单元堆10的前表面和后表面的汇流条框架20；在电池单元堆10的顶部连接汇流条框架20的上板21；容纳电池单元堆10、汇流条框架20和上板21并由金属制成的框架30；形成在框架的下表面和电池单元的堆叠之间的导热树脂层11；形成在汇流条框架20的外侧的绝缘罩40；以及在绝缘罩40的外侧由金属材料形成的端板50。
在这种情况下，框架30形成为覆盖电池单元堆10的上表面，下表面，左表面和右表面，并且端板50形成为覆盖电池单元堆10的前表面和后表面，从而金属框架形成为围绕电池单元堆10的六个表面的结构。并且导热树脂层11单独地插入电池单元堆10的下表面和金属框架之间以冷却电池单元10。
然而，传统电池模块的问题在于，电池单元堆10的六个表面被金属框架包围，导热树脂层11被单独地插入，因此，电池模块的重量变得相对较重，并且在电池组中形成散热器32。如图2所示，导热树脂层11和框架30位于导热层31与电池单元堆10之间，所述导热层形成在散热器32的上侧，使得冷却路径变得复杂并且冷却性能变差。
发明内容
技术问题
本发明旨在解决上述问题，并且本发明的目的是提供一种具有能够减轻重量并降低成本的结构的电池模块，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具有能够改善冷却性能的结构的电池模块和包括该电池模块的电池组。
本发明的又一个目的是提供一种能够降低工艺成本和制造时间的电池模块，以及包括该电池模块的电池组。
然而，本公开的实施方式所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
为了实现上述目的，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包括：电池单元堆，在所述电池单元堆中堆叠有多个电池单元；覆盖所述电池单元堆的前表面和后表面的端板；汇流条框架，所述汇流条框架形成在所述电池单元堆和所述端板之间；感测构件，所述感测构件在所述电池单元堆的上侧连接所述汇流条框架；绝缘板，所述绝缘板形成在所述端板与所述汇流条框架之间；以及覆盖所述电池单元堆的两个侧表面的侧板，其中，在所述端板的两个侧端处形成有安装部，并且所述电池单元堆的下表面是敞开的，其中，所述电池单元堆中的最外侧电池单元和所述侧板联接并且所述侧板与所述端板联接以固定所述多个电池单元，并且其中，导热树脂层与所述电池单元堆的下表面接触并且散热器位于所述导热树脂层的下侧。
所述端板和所述侧板通过焊接彼此结合。
所述电池模块可进一步包括位于所述感测构件的上侧的上板，以覆盖所述电池单元堆的上表面和所述感测构件。
所述上板可由塑料制成。
所述上板可由膜形成。
所述侧板可由金属制成。
所述电池单元堆和所述侧板可以用粘合剂联接。
所述端板可以联接到所述汇流条框架。
所述电池模块还可包括覆盖所述电池单元堆的下表面的下盖。
所述下盖可由膜形成。
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通过形成使用端板和侧板而不是现有框架来固定多个电池单元的简单结构，提供了能够减小电池模块的重量并节省在制造电池模块中发生的工艺成本的效果。
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通过以多个电池单元和形成在电池组中的导热层彼此接触的方式简化冷却路径来提供能够提高冷却性能的效果。
此外，由于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因为仅联接端板和侧板就足够了而能够减少焊接线，因此提供了能够降低工艺成本并减少制造时间的效果。
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未描述的其它附加效果。
附图说明
图1是示出传统电池模块的模块结构的分解立体图。
图2是示出当将传统电池模块组装成电池组时部件的截面的示意图。
图3是示出根据本公开的实施方式的电池模块的分解立体图。
图4是示出当根据本公开的实施方式的电池模块组装成电池组时组装的部件的截面的示意图。
图5是示出根据本公开的变型实施方式的形成有上板的电池模块的分解立体图。
图6是示出根据本公开的变型实施方式的形成有下盖的电池模块的分解立体图。
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说明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，附图没有基于实际比例示出，而是组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，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和图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一个实施方式的电池模块的分解立体图。图4是示出当根据本公开的实施方式的电池模块组装到电池组中时组装的部件的截面的示意图。
参考图3和图4，根据本公开的一个实施方式的电池模块包括：堆叠有多个电池单元100的电池单元堆；覆盖电池单元堆的前表面和后表面的端板300；形成在电池单元堆和端板300之间的汇流条框架200；在电池单元堆的上侧连接汇流条框架的感测构件210；形成在端板300和汇流条框架200之间的绝缘板310；以及侧板400，其覆盖电池单元堆的两个侧表面，其中安装部320形成在端板300的两个侧端，其中电池单元堆的下表面敞开，并且其中电池单元堆中的最外侧电池单元和侧板400彼此联接，并且侧板400和端板300彼此联接以固定多个电池单元。
电池单元100是二次电池，并且可以被配置为袋形二次电池。这种电池单元100可以由多个电池组成，并且多个电池单元100可以堆叠在一起以形成电池单元堆，使得它们可以彼此电连接。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分别形成在电池单元堆的前表面和后表面上。汇流条框架200可通过覆盖电池单元堆的前表面和后表面形成为电连接多个电池单元100的电极引线。
感测构件210在电池单元堆的上侧连接形成在电池单元堆的前表面上的汇流条框架200和形成在电池单元堆的后表面上的汇流条框架200。形成在电池单元堆的前表面和后表面上的每个汇流条框架200可以通过感测构件210电连接。
端板300形成为覆盖电池单元堆的前表面和后表面，并且可与汇流条框架200联接以保护汇流条框架200和连接到其上的各种电气装置免受外部冲击。此外，端板300可具有作为框架的构成元件的电池模块安装结构。另外，形成在汇流条框架200中的端子汇流条通过端板300的开口突出到外部，从而可以在汇流条框架200和外部电源之间引导电连接。
绝缘板310形成在电池单元堆和端板300之间以覆盖电池单元堆的前表面和后表面。绝缘板310形成为覆盖汇流条框架200并且可以切断汇流条框架200和外部之间的电连接。根据本公开的一个实施方式，绝缘板310可由具有绝缘功能的塑料制成。
安装部320形成在端板300的两侧端，并且根据本公开的一个实施方式的电池模块可通过安装部320联接到电池组。如图3所示，安装部320可包括：第一安装部321，其形成在端板300的一个侧端；以及第二安装部322，其形成在端板300的另一侧端。每个安装部可以包括在上下方向上通过穿孔形成的联接孔。第一安装部321可包括第一联接孔321a，第二安装部322可包括第二联接孔322a。根据本公开的实施方式的电池模块可以通过这种联接孔联接到电池组。
侧板400形成为覆盖电池单元堆的两个侧表面。根据本公开的一个实施方式，侧板400可以由金属制成，并且形成在电池单元堆的两侧上的最外侧电池单元和在两侧上的侧板400可以分别用粘合剂结合，并且还可以通过相互挤压而联接。然而，联接电池单元堆和侧板的方法不限于此，并且可以以各种方式联接。
端板300和侧板400彼此联接以固定位于板内的多个电池单元100。可以通过以上述方式联接的端板300和侧板400来控制可能在多个电池单元中产生的电池臌胀现象。根据本公开的一个实施方式，端板300和侧板400可通过焊接彼此结合。
在现有技术的电池模块中，形成框架以覆盖电池单元堆的上表面、下表面、左表面和右表面，这使得电池模块的重量相对较重并且使得制造框架的成本较高。然而，根据本公开的一个实施方式的电池模块可通过消除对传统框架的使用而仅利用端板和侧板固定和保护电池单元堆来降低电池模块的重量并节省在制造电池模块中所产生的成本。另外，由于根据本公开的一个实施方式的电池模块需要通过焊接仅结合侧板和端板的接触部位，与焊接和联接传统框架的所有边缘部分和端板相比，缩短了焊缝，因此可以节省工艺成本和制造时间。
根据本公开的一个实施方式的电池模块可形成为使得电池单元100的堆叠的下表面敞开。电池单元100的下表面敞开是指电池单元100的堆叠的下表面不像现有技术那样被框架或板覆盖。因此，当电池模块安装到电池组时，电池单元堆的下表面可与形成在根据本公开的实施方式的电池组中的导热层700接触，并通过导热层700连接到形成在导热层700的下侧的散热器800。
导热层700可以表示为TIM(热界面材料)，并且导热层700可以将电池模块中的多个电池单元100产生的热传递到电池模块的外部。散热器800与导热层700接触，并可通过在散热器800内流动的制冷剂将从导热层700传递的热量排放到外部。
如现有技术的图2所示，从电池单元产生的热量只有在依次通过导热树脂、框架、导热层和散热器时才能释放到外部。然而，根据本公开的实施方式，由于电池单元100通过不使用导热树脂和框架而直接接触电池组中的导热层700，所以从电池单元100产生的热量可以仅通过导热层700和散热器800直接排放到外部。因此，本发明的电池模块可通过简化热传递路径改善冷却性能。此外，由于不需要使用导热树脂，因此可以降低电池模块的重量并节省制造电池模块的成本。
以下，将描述根据本公开的变型实施方式的形成有上板的电池模块。
图5是示出根据本公开的变型实施方式的其中形成有上板的电池模块的分解立体图。
参照图5，根据本公开的变型实施方式的电池模块还可包括位于感测构件的上侧的上板500，以覆盖电池单元100的堆叠的上表面及感测构件。
根据本公开的变型实施方式的上板500可以由比金属轻的塑料制成，并且也可以由比塑料轻的膜形成。因此，电池模块的重量可以比通常由金属形成的框架的上侧结构的重量轻，而电池模块的电气结构可以在电池单元堆的上侧由上板500保护。
除了这些内容之外，根据本公开的变型实施方式的电池模块和电池组所描述的内容与上述内容相同。
在下文中，将描述形成有根据本公开的变型实施方式的下盖的电池模块。
图6是示出其中根据本公开的变型实施方式形成下盖的电池模块的分解立体图。
参考图6，根据本公开的变型实施方式的电池模块可进一步包括下盖600，其覆盖电池单元100的堆叠的下表面。根据本发明的变型实施方式，下盖600可由比金属轻的膜形成。因此，电池模块的重量可以比传统上由金属形成的框架的下侧结构的重量轻，并且可以预先通过下盖600防止在将电池模块组装到电池组时由电池单元堆叠的下表面引起的意外损坏。
除了这些内容之外，根据本公开的变型实施方式的电池模块和电池组所描述的内容与上述内容相同。
上述电池模块可以包括在电池组中。电池组可以具有通过添加BMS(电池管理系统)、冷却装置等封装的结构，所述BMS收集根据本实施方式的一个或多个电池模块并且管理电池的温度或电压。多个电池模块可以安装在该电池组中。通过使形成在多个电池模块中的电池单元堆的下表面与形成在电池组中的导热层接触而使得从电池单元产生的热量可以通过与导热层接触的散热器释放到外部。
包括该电池模块的电池组可应用于各种装置。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。
尽管已经参考优选实施方式示出和描述了本发明，但是本公开的范围不限于此，并且本领域技术人员可以设计出落入所附权利要求中描述的本发明原理的精神和范围内的许多其它修改和实施方式。此外，不应脱离本公开的技术精神或观点单独理解这些变型实施方式。
附图标记说明
100：电池单元
200：汇流条框架
210：感测构件
300：端板
310：绝缘板
320：安装部
321、322：第一安装部和第二安装部
321a、322a：第一联接孔和第二联接孔
500：上板
600：下盖
700：导热层
800：散热器

Claims (10)

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堆叠有多个电池单元；
覆盖所述电池单元堆的前表面和后表面的端板；
汇流条框架，所述汇流条框架形成在所述电池单元堆和所述端板之间；
感测构件，所述感测构件在所述电池单元堆的上侧连接所述汇流条框架；
绝缘板，所述绝缘板形成在所述端板与所述汇流条框架之间；以及
覆盖所述电池单元堆的两个侧表面的侧板，
其中，在所述端板的两个侧端处形成有安装部，
其中，所述电池单元堆的下表面是敞开的，并且
其中，所述电池单元堆中的最外侧电池单元和所述侧板彼此联接以固定所述多个电池单元。
2.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，所述端板和所述侧板通过焊接彼此结合。
3.根据权利要求1所述的电池模块，
所述电池模块还包括位于所述感测构件的上侧的上板，以覆盖所述电池单元堆的上表面和所述感测构件。
4.根据权利要求3所述的电池模块，
其中，所述上板由塑料或膜形成。
5.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，所述侧板由金属制成。
6.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，所述电池单元堆和所述侧板用粘合剂联接。
7.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，所述端板联接到所述汇流条框架。
8.根据权利要求1所述的电池模块，
所述电池模块还包括覆盖所述电池单元堆的下表面的下盖。
9.根据权利要求8所述的电池模块，
其中，所述下盖由膜形成。
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；
导热层，所述导热层在所述电池模块的下侧与所述电池单元堆的下表面接触；以及
位于所述导热层的下侧的散热器。
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