CN113939947A - 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

Info

Publication number
CN113939947A
CN113939947A CN202180003567.2A CN202180003567A CN113939947A CN 113939947 A CN113939947 A CN 113939947A CN 202180003567 A CN202180003567 A CN 202180003567A CN 113939947 A CN113939947 A CN 113939947A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
module
module frame
heat sink
frame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202180003567.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113939947B (zh
Inventor
李昌勳
成準烨
朴明基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Publication of CN113939947A publication Critical patent/CN113939947A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113939947B publication Critical patent/CN113939947B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/258Modular batteries; Casings provided with means for assembling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/617Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/623Portable devices, e.g. mobile telephones, cameras or pacemakers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554Rods or plates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567Liquids
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/242Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries against vibrations, collision impact or swelling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/244Secondary casings; Racks; Suspension devices; Carrying devices; Holders characterised by their mounting method
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/10Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

本公开内容涉及一种电池模块和包括该电池模块的电池组。根据本公开实施例的电池模块包括:电池单元堆叠,其中堆叠多个电池单元;模块框架,用于容纳所述电池单元堆叠;导热树脂层,位于所述模块框架的底部和所述电池单元堆叠之间;和散热器,位于所述模块框架的底部下方,其中,所述模块框架的底部构成所述散热器的上板,并且在所述散热器的一端形成了暴露所述模块框架的底部的一端的回避部分。

Description

电池模块和包括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2020年4月29日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0052256号的优先权的权益,通过引用将该韩国专利申请的全部公开内容并入本文。
本公开内容涉及一种电池模块和包括该电池模块的电池组,更具体地,涉及一种具有改进的冷却性能的电池模块和包括该电池模块的电池组。
背景技术
在现代社会,随着移动电话、笔记本电脑、便携式摄像机和数码相机等便携式装置的日常使用,涉及上述便携式装置的领域中的技术发展已经启动。此外,可充电/可放电二次电池被用作电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(P-HEV)等的电源,试图解决现有使用化石燃料的汽油车辆造成的空气污染等问题。因此,对二次电池的开发存在日益增长的需求。
目前商业化的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等。其中,锂二次电池由于具有例如与镍基二次电池相比几乎不表现记忆效应、充放电自如、自放电率极低、能量密度高等优点而备受关注。
这种锂二次电池主要使用锂基氧化物和碳质材料分别作为正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括:电极组件,其中设置分别涂覆有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板,隔膜插入正极板和负极板之间;和电池壳体,用于密封和容纳电极组件与电解质溶液。
通常,锂二次电池可根据外部材料的形状分为电极组件安装在金属罐中的罐型二次电池和电极组件安装在由铝层压板制成的袋中的袋型二次电池。
在用于小型装置的二次电池的情况下,设置两个到三个电池单元,但在用于如汽车的中型或大型装置的二次电池的情况下,使用其中电连接大量电池单元的电池模块。在这种电池模块中,大量电池单元彼此串联或并联连接以形成电池堆叠,从而提高容量和输出。此外,一个或多个电池模块可以与例如BMS(电池管理系统)的各种控制和保护系统以及冷却系统一起安装以形成电池组。
当二次电池的温度上升到高于适当温度时,二次电池的性能可能会变差,在最坏的情况下,还存在爆炸或着火的风险。特别是大量的二次电池,即具有电池单元的电池模块或电池组,可以在狭窄的空间内累积大量电池单元产生的热量,从而使温度升高得更快更严重。换句话说,堆叠大量电池单元的电池模块、以及配备这种电池模块的电池组可以获得高输出,但在充电和放电期间不容易去除电池单元产生的热量。当电池单元散热不当,会加速电池单元劣化,缩短寿命,增加爆炸或着火的可能性。
此外,在车辆电池组中包含的中型或大型电池模块的情况下,电池模块经常暴露在直射阳光下并且可能经受高温条件,例如在夏季或沙漠地区。
因此,当配置电池模块或电池组时,稳定且有效地确保冷却性能可能是非常重要的。
图1是常规的电池模块的立体图。图2是沿图1的切割线A-A'截取的截面图。特别地,图2另外示出了位于电池模块下方的传热构件和散热器。
参考图1和图2,传统的电池模块10被配置为使得多个电池单元11堆叠以形成电池单元堆叠20,并且电池单元堆叠20容纳在模块框架30中。
如上所述,由于电池模块10包括多个电池单元11,在充电和放电过程中产生大量热量。作为冷却装置,电池模块10可包括位于电池单元堆叠20和模块框架30的底部31之间的导热树脂层40。此外,当电池模块10安装在电池组框架上以形成电池组时,传热构件50和散热器60可顺序地位于电池模块10下方。传热构件50可以是散热垫,散热器60可具有形成在其中的制冷剂流动通道。
从电池单元11产生的热量依次通过导热树脂层40、模块框架30的底部31、传热构件50和散热器60,然后传递到外部。
顺便说一下,在传统的电池模块10的情况下,如上所述,传热路径是复杂的,因此,难以有效地传递从电池单元11产生的热量。模块框架30本身可能会使传热特性恶化,并且分别在模块框架30、传热构件50和散热器60之间的空间中形成的诸如气隙的薄空气层也可能是使传热特性恶化的因素。
对于电池模块,由于模块的小型化、大容量化等其他要求也在持续,开发能够满足这些各种要求同时提高冷却性能的电池模块在实用上是必要的。
发明内容
技术问题
本公开内容的目的是提供一种具有改进的冷却性能的电池模块和包括该电池模块的电池组。
然而,本公开内容的实施例要解决的技术问题不限于上述问题,并且可以在包括在本公开内容中的技术思想的范围内进行各种扩展。
技术方案
根据本公开内容的一个实施例,提供了一种电池模块,包括:电池单元堆叠,其中堆叠多个电池单元;模块框架,用于容纳所述电池单元堆叠;导热树脂层,位于所述模块框架的底部和所述电池单元堆叠之间;和散热器,位于所述模块框架的底部下方,其中所述模块框架的所述底部构成所述散热器的上板,并且在所述散热器的一端形成了暴露所述模块框架的底部的一端的回避部分。
基于与所述多个电池单元的堆叠方向垂直的方向,所述散热器的与所述回避部分的边界重合的一端可设置在与所述导热树脂层的端部相同的线上或设置在所述导电树脂层的内侧。
所述散热器的凹部和所述底部可形成制冷剂流动通道,并且所述模块框架的底部可与在所述制冷剂流动通道中流动的制冷剂接触。
在所述回避部分中,所述散热器的一端与所述模块框架的底部的一端可通过焊接接合,并且在所述电池单元的堆叠方向上通过焊接接合可形成焊接线。
所述模块框架可包括通过所述模块框架的底部的一部分的突出而形成的模块框架突出部分。
所述散热器包括从所述散热器的一侧突出到所述模块框架突出部分所在的部分的散热器突出部分。
所述电池模块可包括用于覆盖所述电池单元堆叠的前表面和后表面的端板,并且所述模块框架突出部分可延伸并形成为穿过所述端板。
所述模块框架突出部分可包括第一模块框架突出部分和第二模块框架突出部分,所述第一模块框架突出部分和所述第二模块框架突出部分被定位成在所述模块框架的一侧彼此分开,并且所述回避部分形成于所述第一模块框架突出部分与所述第二模块框架突出部分之间。
暴露所述模块框架的底部的一端的回避部分可形成在所述端板与所述散热器的一端之间。
所述模块框架可包括覆盖所述电池单元堆叠的下部和两侧部分的下框架、以及覆盖所述电池单元堆叠的上部的上板,所述下框架可包括底部和彼此面对的两个侧部,所述底部可包括第一部分和第二部分,导热树脂层可设置在所述第一部分中,所述第二部分可相对于所述电池单元的纵向位于边缘处,并且所述第二部分的厚度可以比所述第一部分的厚度薄。
所述电池模块可进一步包括位于所述第一部分与所述电池单元堆叠之间的衬垫部分,且所述衬垫部分可位于所述导热树脂层与所述第二部分之间。
在所述散热器的内侧可形成朝向所述模块框架的底部突出的突出图案。
根据本公开内容的另一实施例,提供了一种包括上述电池模块的电池组。
有益效果
根据本公开内容的实施例,可以通过实现冷却集成式电池模块来提高冷却性能,并且在这种冷却集成式电池模块中,可以通过冷却板的结构变形来提高抗振动和冲击的刚度。
此外,通过提高刚度,可以防止模块框架过度变形,导致制冷剂泄漏和冷却性能恶化。
附图说明
图1示出常规电池模块的部分立体图;
图2是基于图1的切割线A-A'的yz平面截面图;
图3是根据本公开内容的实施例的电池模块的立体图;
图4是图3的电池模块的分解立体图;
图5是图3的电池模块沿z轴方向从下向上观察的立体图;
图6是示出图3的电池模块沿z轴方向从下向上观察的图;
图7是沿图6的切割线B-B截取的截面图;
图8是示出根据比较例的电池模块的散热器的图;
图9是沿图8的切割线C-C截取的截面图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图详细描述本公开内容的各种实施例,使得本领域技术人员可以容易地实现本公开内容。本公开内容可以以各种不同的方式修改,并且不限于本文阐述的实施例。
为清楚起见,本文将省略与描述无关的部分的描述,并且在整个描述中相同的附图标记表示相同的元件。
此外,在附图中,为了便于描述,任意地示出了每个元件的尺寸和厚度,并且本公开内容不必限于附图中示出的那些。在附图中,为了清楚起见夸大了层、区域等的厚度。在附图中,为了描述方便,一些层和区域的厚度被夸大。
此外,应当理解,当诸如层、膜、区域或板的元件被称为在另一个元件“上”或“上方”时,它可以直接在另一个元件上,或者也可存在中间元件。相反,当一个元件被称为“直接在”另一个元件上时,这意味着不存在其他中间元件。此外,词语“在……上”或“在……上方”是指设置在参考部分上或下,并不一定意味着朝向重力的相反方向设置在参考部分的上端。
此外,在整个描述中,当一个部分被称为“包括”某个部件时,除非另有说明,否则意味着该部分还可以包括其他部件,而不排除其他部件。
此外,在整个描述中,“平面”意味着从上侧观察目标部分,并且“截面”意味着从垂直切割的截面的侧向观察目标部分。
图3是示出根据本公开内容的实施例的电池模块的立体图。图4是图3的电池模块的分解立体图。
参考图3和图4,根据本公开内容的实施例的电池模块100包括:其中堆叠有多个电池单元110的电池单元堆叠120;用于容纳电池单元堆叠120的模块框架200;和用于冷却电池模块100的冷却口500。此外,电池模块100可包括位于模块框架200的底部210a下方的散热器300,制冷剂可通过冷却口500供应到散热器300,并且制冷剂可从散热器300排出。具体地,冷却口500包括彼此分开定位的制冷剂注入口500a和制冷剂排出口500b,并且制冷剂注入口500a和制冷剂排出口500b可连接到电池组制冷剂管(未示出)。
电池单元110可以是袋型电池单元。袋型电池单元可通过将电极组件容纳在包括树脂层和金属层的层压板的袋壳中,然后热封袋壳的外周而形成。此时,电池单元110可形成为矩形片状结构。
电池单元110可由多个电池组成,并且多个电池单元110被堆叠以彼此电连接,由此形成电池单元堆叠120。具体地,如图4所示,多个电池单元110可沿着平行于x轴的方向堆叠。
用于容纳电池单元堆叠120的模块框架200可包括上板220和下框架210。
下框架210可以是U形框架,下框架210可包括底部210a和从底部210a的两端向上延伸的两个侧部210b。底部210a可覆盖电池单元堆叠120的下表面(与z轴相反的方向),并且侧部210b可覆盖电池单元堆叠120的两个侧表面(x轴方向和与之相反的方向)。
上板220可形成为覆盖除了由下框架210覆盖的下表面和两个侧表面之外的其余上表面(z轴方向)的单个板状结构。上板220和下框架210可以在相应的角部彼此接触的状态下通过焊接等接合,由此形成垂直地和水平地覆盖电池单元堆叠120的结构。可以通过上板220和下框架210物理地保护电池单元堆叠120。为此,上板220和下框架210可包括具有预定强度的金属材料。
同时,虽然未具体示出,但是根据本公开内容的修改实施例的模块框架200可以是金属板形式的单框架,其中上表面、下表面和两个侧表面是集成的。也就是说,它不是下框架210和上板220彼此接合的结构,而是通过挤压成型制造的将上表面、下表面和两个侧表面集成的结构。
端板400可位于模块框架200的彼此对应的两个开口侧(y轴方向和与之相反的方向),使得端板400可以形成为覆盖电池单元堆叠120。端板400可物理地保护电池单元堆叠120和其他电子仪器免受外部冲击。
同时,尽管未具体示出,其上安装有汇流排的汇流排框架和用于电绝缘的绝缘盖可位于电池单元堆叠120和端板400之间。
根据本公开内容的实施例的模块框架200包括形成为使得模块框架200的底部210a延伸并穿过端板400的模块框架突出部分211。此时,通过连接到模块框架突出部分211的上表面的冷却口500流入和排出的制冷剂可经由模块框架突出部分211供应到散热器300并从散热器300排出。
具体地,根据本公开内容的实施例的冷却口500包括用于向散热器300供应制冷剂的制冷剂注入口500a和用于从散热器300排放制冷剂的制冷剂排出口500b,并且制冷剂注入口500a和制冷剂排出口500b可分别连接到电池组制冷剂管(未示出)。模块框架突出部分211包括设置成在模块框架200的一侧彼此分开的第一模块框架突出部分和第二模块框架突出部分,制冷剂注入口500a可设置在第一模块框架突出部分上,并且制冷剂排出口500b可设置在第二模块框架突出部分上。
根据本公开内容的实施例,可以在散热器300的下板310中形成突出图案340D。在大面积电池模块的情况下,如在根据本公开内容的实施例的电池单元堆叠120中,堆叠的电池单元的数量与传统情况相比显着增加,制冷剂流动通道的宽度可形成得更宽,因此温度偏差可能更严重。与其中大约12至24个电池单元堆叠在一个电池模块中的常规情况相比,在大面积电池模块中,可包括其中大约32至48个电池单元堆叠在一个电池模块中的情况。在这种情况下,根据本公开内容的实施例的突出图案340D可表现出显着减小制冷剂流动通道的宽度的效果,使得可使压降最小化,并且同时,可使制冷剂流动通道的宽度之间的温度偏差减小。因此,可实现均匀的冷却效果。
下面,将参考图4和图5更详细地描述根据本公开内容的实施例的散热器。
图5是图3的电池模块沿z轴方向从下向上观察的立体图。
参考图4和图5,模块框架200的底部210a构成散热器300的上板,并且散热器300的凹部340和模块框架200的底部210a形成制冷剂流动通道。
具体地,散热器300可形成在模块框架200的下部,并且散热器300可包括下板310以及作为制冷剂流过的路径的凹部340,所述下板310形成散热器300的骨架并且通过焊接等直接接合到模块框架200的底部210a。此外,散热器300可包括从散热器300的一侧突出到模块框架突出部分211所在的部分的散热器突出部分300P。
散热器突出部分300P和模块框架突出部分211可通过诸如焊接的方法彼此直接接合。
散热器300的凹部340对应于形成下板310的部分以向下侧凹陷。凹部340可以是U形管,其中相对于制冷剂流动通道延伸的方向,垂直于xz平面切割的截面具有U形,并且底部210a可以位于U形管的上侧开口上。当散热器300与底部210a接触时,凹部340和底部210a之间的空间形成制冷剂流过的区域,即制冷剂流动通道。由此,模块框架200的底部210a可与制冷剂直接接触。
散热器300的凹部340的制造方法没有特别限定,但可通过形成相对于板状散热器300凹陷的结构来形成具有上侧开口的U形凹部340。
凹部340可从散热器突出部分300P中的一个连接到另一个。通过电池组制冷剂供应管(未示出)和制冷剂注入口500a供应的制冷剂在第一模块框架突出部分和散热器突出部分300P之间流过,并首先流入凹部340和底部210a之间的空间。此后,制冷剂沿着凹部340流动,在第二模块框架突出部分和散热器突出部分300P之间流过,并通过制冷剂排出口500b和电池组制冷剂排放管(未示出)排出。
同时,虽然没有示出,包含导热树脂的导热树脂层可位于图4的模块框架200的底部210a和电池组堆叠120之间。可通过将导热树脂涂布到底部210a,并固化所涂布的导热树脂而形成导热树脂层。
导热树脂可包括导热粘合剂材料,具体地,可包括有机硅材料、聚氨酯材料和丙烯酸材料中的至少一种。导热树脂在涂布过程中为液体,但在涂布后固化,因此它可以起到固定构成电池单元堆叠120的一个或多个电池单元110的作用。此外,由于导热树脂具有优良的传热性能,电池单元110产生的热量可以快速传递到电池模块的下侧。
图2所示的传统电池模块10被配置为使得从电池单元11产生的热量按顺序通过导热树脂层40、模块框架30的底部31、传热构件50和散热器60的制冷剂,然后被传递到电池模块10的外部。另外,散热器60的制冷剂流动通道位于散热器60内部。
另一方面,根据本公开内容的实施例的电池模块100可实现模块框架200和散热器300的集成式冷却结构以进一步提高冷却性能。模块框架200的底部210a可以起到对应散热器300的上板的作用,从而实现集成式冷却结构。可以提高由于直接冷却的冷却效率,并且通过散热器300与模块框架200的底部210a集成的结构,可以进一步提高电池模块和配备电池模块的电池组的空间利用率。
具体地,从电池单元110产生的热量可通过位于电池单元堆叠120和底部210a之间的导热树脂层(未示出)、模块框架200的底部210a和制冷剂,然后被传递到电池模块100的外部。通过去除传统的不必要的冷却结构,可以简化传热通道并可以减少各层之间的气隙,从而提高冷却效率或性能。特别地,因为底部210a被配置为散热器300的上板并且底部210a与制冷剂直接接触,所以具有可通过制冷剂执行更直接冷却的优点。这可区别于如图2所示的传统结构,即传热构件50和散热器60的上部构造位于底部31和制冷剂之间,这导致冷却效率降低。
此外,通过去除不必要的冷却结构,降低了电池模块100的高度,从而降低了成本,并提高了空间利用率。此外,因为电池模块100可以以紧凑的方式设置,所以可以增加包括多个电池模块100的电池组的容量或输出。
同时,模块框架200的底部210a可通过焊接接合到散热器300的下板310中没有形成凹部340的部分。在本公开内容的实施例中,通过模块框架200的底部210a和散热器300的集成式冷却结构,不仅可以表现出上述提高冷却性能的效果,而且还可以支撑容纳在模块框架200中的电池组120的负载并且加强电池模块100的刚性。另外,下板310和模块框架200的底部210a通过焊接等密封,使得制冷剂可以在下板310的内侧形成的凹部340中流动而不会泄漏。
为了有效冷却,如图5所示,凹部340优选地形成在对应于模块框架200的底部210a的大部分区域上。为此,凹部340可以弯折至少一次,从一侧连接到另一侧。同时,制冷剂是用于冷却的介质并且没有特别限制,但是它可以是冷却水。
在下文中,将参考图5至图7详细描述根据本公开内容的另一实施例的包含在电池模块中的散热器。
图6是图3的电池模块的沿z轴从下向上观察的示意图。图7是沿图6的切割线B-B截取的截面图。
参考图5至图7,暴露模块框架200的底部210a的一端的回避部分300A可形成在散热器300的一端。回避部分300A可形成在模块框架200的一侧的彼此分开的第一模块框架突出部分211a和第二模块框架突出部分211b之间。回避部分300A可形成在对应于第一模块框架突出部分211a的第一散热器突出部分300P1和对应于第二模块框架突出部分211b的第二散热器突出部分300P2之间。当从模块框架200的底部210a的一侧在平面图中观察时,回避部分300A可以是散热器300的一个边缘朝向中心部分后缩而模块框架200的底部210a被暴露的区域。回避部分300A可形成在端板400和散热器300的一端之间。
参考图7,基于与多个电池单元110的堆叠方向垂直的方向(y轴方向),散热器300的与回避部分300A的边界重合的一端可设置在与导热树脂层350的端部相同的线上或设置在导热树脂层350的内侧。换句话说,导热树脂层350的端部成为参考面RP,根据本公开内容的实施例的散热器300的一端可设置在与参考面RP相同的线上或设置在参考面RP的内侧。此外,在回避部分300A中,可将散热器300的一端与模块框架200的底部210a的一端焊接以形成焊接线BL。焊接线BL可形成为在电池单元110的堆叠方向(y轴方向)上较长地延伸。
图8是示出根据比较例的电池模块的散热器的图。图9是沿图8的切割线C-C的截面图。
参考图8和图9,在根据比较例的电池模块中,基于垂直于多个电池单元110的堆叠方向的方向(y轴方向),散热器30的一端可设置在对应于导热树脂层350的端部的参考面RP之外。因此,通过在散热器300的一端与模块框架200的底部210a的一端之间的焊接接合而形成的焊接线BL形成在不与导热树脂层350重叠的区域中,所述导热树脂层350用于固定堆叠有电池单元110的电池单元堆叠。因此,当z轴方向上发生振动和冲击时,电池模块可能会发生过度变形。由于该变形,散热器30和模块框架200的底部210a之间的接合部分可能被破坏,可能发生制冷剂泄漏,因此冷却性能可能降低。
相比之下,根据参考图6和图7描述的本公开内容的实施例,由于回避了在模块框架200的底部210a中发生严重变形的部分,通过焊接等将散热器300和模块框架200结合,因此可降低由于振动和冲击导致损坏的风险。因此,可防止制冷剂泄漏,提高冷却性能并增加电池模块的稳定性。
返回参考图7,根据本公开内容的实施例的汇流排框架包括主框架130a和从主框架130a的下部延伸的支撑部分130b。汇流排框架连接到图4的电池单元堆叠120的前表面和后表面。主框架130a可形成这样的结构,其中从电池单元110突出的电极引线(未示出)穿过槽并且与汇流排(未示出)接合。支撑部分130b可相对于主框架130a以大约90度弯折并且位于下框架210的底部210a上。
根据本公开内容的实施例的电池单元110包括沿宽度方向形成的突出部分110p,并且突出部分110p位于支撑部分130b上。本文中,电池单元110的宽度方向可以是与z轴相反的方向。根据本公开内容的实施例的下框架210的底部210a可包括导热树脂层350位于其中的第一部分210a1和在电池单元堆叠120的纵向方向(y轴方向)上比第一部分210a1更靠外侧的第二部分210a2。换句话说,第二部分210a2相对于电池单元110的纵向方向位于边缘处,而第一部分210a1位于第二部分210a2的内侧。在这种情况下,第二部分210a2的厚度可以比第一部分210a1的厚度薄。
在本实施例中,汇流排框架130的支撑部分130b位于下框架210的底部210a的第二部分210a2上。此时,优选地,支撑部分130b的厚度和第二部分210a2的厚度之和小于第一部分210a1的厚度。这是因为可以通过第二部分210a2和第一部分210a1之间的台阶差来阻拦电池单元110的突出部分110p并且防止电池单元110的突出部分110p由于外部冲击而移动。此外,可以通过下框架210的底部210a的处理来减小电池单元110和框架之间的间隙。这种间隙减小效应与通过高度方向组装获得的间隙减小效应产生协同效应,从而最大限度地提高整体空间效率。下框架210的底部210a的处理可形成下框架结构,同时形成底部210a的台阶差。可以使用压制成型或NC(数控加工)处理来形成这种台阶差。
衬垫部分360位于底部210a的第一部分210a1与电池单元110之间,且导热树脂层350位于衬垫部分360的内侧。也即是说,衬垫部分360可位于导热树脂层350和底部210a的第二部分210a2之间以限定形成导热树脂层350的位置。
同时,根据上述本公开内容的实施例的一个或多个电池模块可以与诸如电池管理系统(BMS)的各种控制和保护系统以及冷却系统一起安装以形成电池组。
如上所述的电池模块或包括该电池模块的电池组可应用于各种装置。这些装置可应用于诸如电动自行车、电动车辆和混合动力电动车辆的车辆装置,但是本公开内容不限于此,并且可以应用于能够使用电池模块和和包括该电池模块的电池组的各种装置,这也落入本公开内容的范围中。
虽然以上已经描述了本公开内容的优选实施例,但是本公开内容的范围不限于此,本领域技术人员通过利用本公开内容的基本构思做出的被随附权利要求书限定的修改和改进,也属于本公开内容的范围。
[附图标记说明]
100:电池模块
211:模块框架突出部分
300:散热器
300A:回避部分
300P:散热器突出部分
350:导热树脂层

Claims (13)

1.一种电池模块,包括:
电池单元堆叠,其中堆叠多个电池单元;
模块框架,用于容纳所述电池单元堆叠;
导热树脂层,位于所述模块框架的底部和所述电池单元堆叠之间;和
散热器,位于所述模块框架的底部下方;
其中,所述模块框架的底部构成所述散热器的上板,并且
在所述散热器的一端形成了暴露所述模块框架的底部的一端的回避部分。
2.根据权利要求1所述的电池模块,其中:
基于与所述多个电池单元的堆叠方向垂直的方向,所述散热器的与所述回避部分的边界重合的一端设置在与所述导热树脂层的端部相同的线上或设置在所述导电树脂层的内侧。
3.根据权利要求2所述的电池模块,其中:
所述散热器的凹部和所述底部形成制冷剂流动通道,并且
所述模块框架的底部与在所述制冷剂流动通道中流动的制冷剂接触。
4.根据权利要求2所述的电池模块,其中:
在所述回避部分中,所述散热器的一端与所述模块框架的底部的一端通过焊接接合,并且在所述电池单元的堆叠方向上通过焊接接合形成焊接线。
5.根据权利要求1所述的电池模块,其中:
所述模块框架包括通过所述模块框架的底部的一部分的突出而形成的模块框架突出部分。
6.根据权利要求5所述的电池模块,其中:
所述散热器包括从所述散热器的一侧突出到所述模块框架突出部分所在的部分的散热器突出部分。
7.根据权利要求6所述的电池模块,其中:
所述电池模块进一步包括用于覆盖所述电池单元堆叠的前表面和后表面的端板,并且
所述模块框架突出部分延伸并形成为穿过所述端板。
8.根据权利要求7所述的电池模块,其中:
所述模块框架突出部分包括第一模块框架突出部分和第二模块框架突出部分,所述第一模块框架突出部分和所述第二模块框架突出部分被定位成在所述模块框架的一侧彼此分开,并且
所述回避部分形成于所述第一模块框架突出部分与所述第二模块框架突出部分之间。
9.根据权利要求8所述的电池模块,其中:
暴露所述模块框架的底部的一端的所述回避部分形成在所述端板与所述散热器的一端之间。
10.根据权利要求1所述的电池模块,其中:
所述模块框架包括覆盖所述电池单元堆叠的下部和两侧部分的下框架、以及覆盖所述电池单元堆叠的上部的上板,
所述下框架包括底部和彼此面对的两个侧部,
所述底部包括第一部分和第二部分,所述导热树脂层设置在所述第一部分中,所述第二部分相对于所述电池单元的纵向位于边缘处,并且所述第二部分的厚度比所述第一部分的厚度薄。
11.根据权利要求10所述的电池模块,其中:
所述电池模块进一步包括位于所述第一部分与所述电池单元堆叠之间的衬垫部分,且所述衬垫部分位于所述导热树脂层与所述第二部分之间。
12.根据权利要求1所述的电池模块,其中:
在所述散热器的内侧形成了朝向所述模块框架的底部突出的突出图案。
13.一种电池组,包括根据权利要求1所述的电池模块。
CN202180003567.2A 2020-04-29 2021-03-11 电池模块和包括该电池模块的电池组 Active CN113939947B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0052256 2020-04-29
KR1020200052256A KR20210133533A (ko) 2020-04-29 2020-04-29 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
PCT/KR2021/003038 WO2021221307A1 (ko) 2020-04-29 2021-03-11 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113939947A true CN113939947A (zh) 2022-01-14
CN113939947B CN113939947B (zh) 2023-10-13

Family

ID=78374148

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180003567.2A Active CN113939947B (zh) 2020-04-29 2021-03-11 电池模块和包括该电池模块的电池组

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220247009A1 (zh)
EP (1) EP3975319A4 (zh)
JP (1) JP7199778B2 (zh)
KR (1) KR20210133533A (zh)
CN (1) CN113939947B (zh)
WO (1) WO2021221307A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230119556A (ko) * 2022-02-07 2023-08-16 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩 및 이의 조립 방법
KR102659210B1 (ko) * 2022-05-24 2024-04-18 주식회사 엘지에너지솔루션 가스 벤팅 채널과 쿨링 채널을 일체로 통합한 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 배터리 모듈 제조방법
KR20230165033A (ko) * 2022-05-26 2023-12-05 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104321925A (zh) * 2012-03-23 2015-01-28 法雷奥空调系统有限责任公司 用于车辆电池组的冷却装置和具有冷却装置的车辆电池组
US20150325889A1 (en) * 2013-10-18 2015-11-12 Lg Chem, Ltd. Heat sink with two or more separated channels including insulation material
JP2015225703A (ja) * 2014-05-26 2015-12-14 本田技研工業株式会社 蓄電モジュール及びその固定構造
KR20180038310A (ko) * 2016-10-06 2018-04-16 주식회사 엘지화학 히트 싱크가 일체형으로 결합된 모듈 케이스를 포함하는 전지모듈
DE102017222771A1 (de) * 2017-12-14 2019-06-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug
DE102018203920A1 (de) * 2018-03-14 2019-09-19 Audi Ag Reserveradmulde für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Herstellen einer Reserveradmulde
CN209747688U (zh) * 2019-06-28 2019-12-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池模组
KR20200030964A (ko) * 2018-09-13 2020-03-23 주식회사 엘지화학 열수축성 튜브를 포함하는 배터리 모듈

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9627724B2 (en) * 2014-12-04 2017-04-18 Lg Chem, Ltd. Battery pack having a cooling plate assembly
KR102082384B1 (ko) * 2015-08-11 2020-02-27 주식회사 엘지화학 금속 팩 케이스와 열전도 부재를 포함하는 전지팩
US10668832B2 (en) * 2017-09-12 2020-06-02 Chongqing Jinkang New Energy Vehicle Co., Ltd. Temperature control apparatus for electric vehicle battery packs
KR102361272B1 (ko) 2018-07-26 2022-02-09 주식회사 엘지에너지솔루션 냉각 효율이 향상된 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR102312415B1 (ko) * 2018-09-13 2021-10-12 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104321925A (zh) * 2012-03-23 2015-01-28 法雷奥空调系统有限责任公司 用于车辆电池组的冷却装置和具有冷却装置的车辆电池组
US20150325889A1 (en) * 2013-10-18 2015-11-12 Lg Chem, Ltd. Heat sink with two or more separated channels including insulation material
JP2015225703A (ja) * 2014-05-26 2015-12-14 本田技研工業株式会社 蓄電モジュール及びその固定構造
KR20180038310A (ko) * 2016-10-06 2018-04-16 주식회사 엘지화학 히트 싱크가 일체형으로 결합된 모듈 케이스를 포함하는 전지모듈
DE102017222771A1 (de) * 2017-12-14 2019-06-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug
DE102018203920A1 (de) * 2018-03-14 2019-09-19 Audi Ag Reserveradmulde für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Herstellen einer Reserveradmulde
KR20200030964A (ko) * 2018-09-13 2020-03-23 주식회사 엘지화학 열수축성 튜브를 포함하는 배터리 모듈
CN209747688U (zh) * 2019-06-28 2019-12-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池模组

Also Published As

Publication number Publication date
JP7199778B2 (ja) 2023-01-06
EP3975319A1 (en) 2022-03-30
WO2021221307A1 (ko) 2021-11-04
EP3975319A4 (en) 2022-09-28
JP2022535243A (ja) 2022-08-05
KR20210133533A (ko) 2021-11-08
CN113939947B (zh) 2023-10-13
US20220247009A1 (en) 2022-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113939947B (zh) 电池模块和包括该电池模块的电池组
EP4016703A1 (en) Battery module and battery pack including same
EP4047720A1 (en) Battery module and battery pack including same
CN115152081A (zh) 电池组及包括其的装置
JP7436125B2 (ja) 電池モジュールおよびこれを含む電池パック
JP2023509735A (ja) 電池パックおよびこれを含むデバイス
JP7387204B2 (ja) 電池パックおよびこれを含むデバイス
CN114586222B (zh) 电池模块和包括电池模块的电池组
EP4020672B1 (en) Battery pack and device including same
EP4089799A1 (en) Battery module and battery pack including same
EP4261985A1 (en) Battery pack and device including same
CN217086745U (zh) 电池模块和包括该电池模块的电池组
KR20210125938A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant