CN114026732A - 电池模块和包括该电池模块的电池组 - Google Patents

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Abstract

根据本公开的一个实施例的电池模块包括：电池单体堆，该电池单体堆具有多个被堆叠的电池单体；模块框架，该模块框架用于容纳电池单体堆；和散热器，该散热器被形成在所述模块框架的下方，并且冷却所述多个电池单体，其中，所述散热器包括下板和流动路径部，该流动路径部是用于制冷剂的流动路径，并且凹坑部被形成在所述流动路径部的表面上。

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
该申请要求2020年4月22日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2020-0048650号的权益，其公开内容通过引用以其整体并入本文。
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，更特别地，本公开涉及一种具有改进的冷却性能的电池模块和一种包括该电池模块的电池组。
背景技术
作为诸如移动装置和电动车辆的各种产品中的能量源，二次电池已经吸引了大量关注。二次电池是能够替代使用化石燃料的现有产品的使用的有力的能量资源，并且作为环境友好性能量源而备受瞩目，因为二次电池不会由于能量使用而产生副产品。
近来，随着大容量二次电池结构(包括使用二次电池作为能量存储源)的必要性的不断升高，对多模块结构的电池组的需求正在增长，该多模块结构的电池组是电池模块的组件，在该电池模块中，多个二次电池被串联或者并联连接。
同时，当多个电池单体被串联/并联连接以构造电池组时，常见的方法是，构造由至少一个电池单体构成的电池模块，然后将其它部件添加到至少一个电池模块，以构造电池组。
这样的电池模块可以包括：电池单体堆，多个电池单体被堆叠在该电池单体堆中；模块框架，该模块框架用于容纳电池单体堆；和散热器，该散热器用于冷却所述多个电池单体。
图1是示出根据现有技术被联接到散热器的电池模块的视图。图2是示出图1的散热器的流动路径结构的平面视图。图3是示出制冷剂在图2的流动路径结构中流动的状态的视图。
参考图1到图3，传统的电池模块包括：电池单体堆，其中堆叠有多个电池单体10；模块框架，该模块框架用于容纳所述电池单体堆；和导热树脂层15，该导热树脂层15位于所述模块框架的底部20和电池单体堆之间。这样的电池模块能够被形成在模块框架的底部20的下方，并且与向多个电池单体10提供冷却功能的散热器30联接，由此形成电池组。在此情形中，所述散热器30包括：进口32，制冷剂通过该进口32流入；出口33，制冷剂通过该出口33流出；散热器31，在该散热器31中形成有将进口32和出口33连接的冷却流动路径34；和上板29，该上板29覆盖所述散热器31。这里，能够进一步在所述电池模块的底部20和散热器30之间形成导热层18。
传统上，为了改进电池模块和/或电池组的冷却性能，每一个电池组单元需要单独的冷却结构，例如散热器。因此，冷却结构趋向于复杂。另外，如在图2中所示，在所述散热器的内部中采用弯曲流动路径结构以便覆盖模块框架的下表面，但是如在图3中所示，在弯曲流动路径的角部处制冷剂的循环未被自然地执行，使得可能发生与流动路径的其它部分的温度偏差。当在流动路径上发生温度偏差时，电池单体堆的冷却未被均匀地执行，从而电池模块的总体冷却性能可能劣化。
发明内容
技术问题
本公开的目的在于提供一种具有改进的冷却性能的电池模块和一种包括该电池模块的电池组。
本公开的目的不限于前述目的，并且根据以下详细描述，本领域技术人员应该清楚地理解本文中未描述的其它目的。
技术方案
为了实现以上目的，根据本公开的一个实施例，提供一种电池模块，该电池模块包括：电池单体堆，多个电池单体被堆叠在该电池单体堆中；模块框架，该模块框架用于容纳电池单体堆；和散热器，该散热器被形成在模块框架的下方，以冷却所述多个电池单体，其中，所述散热器包括下板和流动路径部，该流动路径部是用于制冷剂的流动路径，并且凹坑部被形成在所述流动路径部的表面上。
所述凹坑部可以由多个凹坑形成，所述多个凹坑被形成为从流动路径部的表面向上凸出。
所述多个凹坑可以被形成为彼此间隔开。
所述散热器进一步包括进口和出口，所述制冷剂通过该进口流入，所述制冷剂通过该出口流出，并且所述凹坑部可以被形成为与该进口和该出口间隔开。
所述流动路径部可以进一步包括分隔壁，该分隔壁沿着形成所述流动路径部的方向被形成在所述流动路径部的内部。
所述凹坑部可以被形成在所述分隔壁与流动路径部的两个侧壁之间。
所述散热器进一步包括进口和出口，所述制冷剂通过该进口流入，所述制冷剂通过该出口流出，所述分隔壁的起始部被形成为与该进口间隔开，并且所述凹坑部可以沿着形成所述流动路径部的方向从所述分隔壁的起始部形成，从而与所述进口间隔开。
所述分隔壁的端部可以被形成为与所述出口间隔开，并且所述凹坑部可以从所述分隔壁的起始部被形成到所述分隔壁的端部，从而与所述出口间隔开。
所述流动路径部由从所述下板向下凹进的结构形成，所述流动路径部的上侧由所述模块框架的底部覆盖，并且所述制冷剂可以流入位于所述流动路径部与模块框架的底部之间的空间中。
根据本公开的另一个实施例，提供一种包括上述电池模块的电池组。
有利效果
根据本公开的实施例，凹坑部能够被形成在流动路径的表面上，由此减小制冷剂的热阻，减小制冷剂的温度偏差，并且改进电池模块的冷却性能。
另外，冷却结构的简化能够通过模块框架和散热器成一体的冷却结构来实现。
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另外的其它效果。
附图说明
图1是示出根据现有技术的被联接到散热器的电池模块的视图；
图2是示出图1的散热器的流动路径结构的平面视图；
图3是示出制冷剂在图2的流动路径结构中流动的状态的视图；
图4是根据本公开的实施例的电池模块的分解立体图；
图5是示出图4的电池模块的部件被组装的状态的视图；
图6是从被形成在下侧部上的散热器观察的图5中的已组装的电池模块的视图；
图7是示出散热器的截面视图，其中图6的散热器在水平方向上被截取并且在A-A方向上观察；
图8是示出制冷剂流动通过图7的散热器的状态的视图；
图9是示出图7的散热器的修改实施例的视图；并且
图10是图7的散热器的修改实施例，并且是示出分隔壁被形成在流动路径中的状态的视图。
具体实施方式
应当理解，下文将描述的示例性实施例被示意性地描述以帮助理解本公开，并且能够对本公开做出各种修改，以与本文中所描述的示例性实施例不同的方式来实施本公开。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使本公开的主题模糊时，将省略该公知功能或构成元件的具体描述和图示。另外，为了帮助理解本公开，未基于实际比例示出附图，而是构成元件的一些部分可能在尺寸上被夸大。
如本文中所使用地，诸如第一、第二等的术语可以用于描述各种部件，并且这些部件不受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个部件与另一个部件区分。
此外，本文中使用的术语仅用于描述特定示例性实施例，而非旨在限制本公开的范围。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。应该理解，如本文中所使用地，术语“包括”、“包含”和“具有”旨在表明存在所阐述的特征、数量、步骤、移动、构成元件、零件或其组合，但是应该理解，它们不排除存在或添加一个或多个其它的特征、数量、步骤、移动、构成元件、零件或其组合的可能性。
在下文中，将参考图4和图5描述根据本公开实施例的电池模块的结构。
图4是根据本公开实施例的电池模块的分解立体图。图5是示出图4的电池模块的部件被组装的状态的视图。
参考图4和图5，根据本公开实施例的电池模块包括：电池单体堆100，多个电池单体被堆叠在该电池单体堆100中；模块框架205，该模块框架205用于容纳所述电池单体堆100；和散热器300，该散热器300被形成在所述模块框架205的下侧上，以冷却所述多个电池单体。
根据本公开实施例的电池单体是二次电池，并且可以被构造成袋型二次电池。这样的电池单体可以由多个单体构成，并且所述多个电池单体可以彼此堆叠，以彼此电连接，由此形成所述电池单体堆100。多个电池单体中的每一个电池单体可以包括电极组件、单体外壳以及从电极组件突出的电极引线。
所述模块框架205容纳所述电池单体堆100。根据本公开的实施例，所述模块框架205可以包括：下框架210，该下框架210用于覆盖所述电池单体堆100的下表面和两个侧表面；和上板220，该上板220用于覆盖所述电池单体堆100的上表面。然而，所述模块框架205的结构不限于此，并且可以是除了电池单体堆100的前表面和后表面之外由四个表面包围的单框架形状。
根据本公开实施例的电池模块200可以进一步包括端板230，该端板230用于覆盖所述电池单体堆100的前表面和后表面。被容纳在其中的电池单体堆100能够通过上述模块框架205受到物理保护。
所述散热器300可以被形成在模块框架205的下部处。是散热器300可以包括：冷却板310，该冷却板310形成所述散热器300的骨架，并且与所述模块框架205的底部接触；进口320，该进口320被形成在所述散热器的一侧上，以从外部向所述散热器300的内部供应制冷剂；出口330，该出口330被形成在所述散热器的所述一侧上，使得在所述散热器的内部流动的制冷剂流动到所述散热器的外部；和流动路径部340，该流动路径部340将所述进口320和出口330连接，并且允许制冷剂流动。
具体地，所述流动路径部340可以是指如下结构：与对应于所述模块框架205的底部的下框架210的下表面相接触的冷却板310被形成为向下凹陷。所述流动路径部340的上侧打开，使得在所述流动路径部340和模块框架205的底部之间形成流动路径，并且制冷剂能够流动通过该流动路径。换言之，根据本公开的实施例的电池模块200能够具有一体化冷却结构，在该结构中，所述模块框架205的底部用于对应于所述散热器300的上板。
传统上，制冷剂在其中流动的结构被单独地形成在模块框架的下侧上，所述模块框架没有任何选择，而只能间接地进行冷却，因此冷却效率降低。形成单独的制冷剂流动结构的问题在于，这引起电池模块和其上安装有该电池模块的电池组上的空间利用率降低。然而，根据本公开的实施例，通过采用将所述散热器300集成在所述模块框架205的下部处的结构，制冷剂能够直接地在所述散热器300的流动路径340和模块框架205的底部之间流动，由此，由于直接冷却而增加冷却效率，并且通过所述散热器300与模块框架205的底部集成的结构，能够被进一步改进电池模块和其上安装有该电池模块的电池组上的空间利用率。
在流动路径部340的表面上可以形成凹坑部350。由于具有平坦表面的传统的流动路径部结构，所以在发生流动的突然变化的部分(诸如弯曲流动路径的角部或者流动路径的两个端部)中会发生温度偏差，这引起在对应的部分中电池模块的冷却未被顺畅地执行的问题。另外，在电池单体堆中所堆叠的电池单体的数量增加为大于之前的数量的大面积电池模块的情形中，流动路径的宽度可能被形成为更宽，使得温度偏差可能更加严重。
同时，根据本公开的实施例，所述凹坑部350被形成在所述流动路径部340的表面上，由此能够调节制冷剂的流量，并且均匀地冷却所述流动路径部340的所有部分。因此，能够降低最大升高温度，使流动路径部之间的冷却温度差异最小化，并且改进耐热性。因此，能够改进电池模块和包括该电池模块的电池组的总体冷却性能。在作为本公开的实施例的流动路径宽度被形成为更宽的大面积电池模块中，可以更有效地呈现减小温度偏差并且改进冷却性能的效果。
在下文中，将参考图6到图9更详细地描述根据本公开实施例形成有凹坑部的散热器结构。
图6是从被形成在下侧部上的散热器观察的图5中的已组装的电池模块的视图。图7是示出散热器的截面视图，其中图6的散热器在水平方向上被截取并且在A-A方向上观察。图8是示出制冷剂流动通过图7的散热器的状态的视图。图9是示出图7的散热器的修改实施例的视图。
参考图6到图8，在根据本公开的实施例的散热器300中，冷却板310能够被形成为对应于模块框架205的底部。所述模块框架205的底部对应于下框架210的底部，所述冷却板310和下框架210的底部可以通过焊接等被联接。整个电池模块的强度可以通过冷却板310被增强。所述冷却板310和下框架210的底部通过焊接联接被密封，由此制冷剂能够在不会在被形成于所述冷却板310内部的流动路径部340中泄漏的情况下流动。
进口320和出口330均能够被形成在散热器300的一侧上。更具体地，所述进口320和出口330均可以被形成在所述散热器300的被形成在端板230所位于的部分处的一侧上。所述进口320和出口330可以分别地位于所述散热器300的一侧的两端处。制冷剂供应部和制冷剂排放部被形成在散热器300的下侧或上侧上，使得通过制冷剂供应部供应的制冷剂能够流入进口320中，并且通过出口330流出的制冷剂能够通过制冷剂排放部被排放到外部。
流动路径部340可以被形成为在沿着制冷剂流动的方向弯曲的同时覆盖所述模块框架205的底部。在除了所述下板310与模块框架205的底部形成接触的部分之外，所述流动路径部340被形成在模块框架205的底部的大部分区域中，由此，被布置成占据所述模块框架205的底部的大部分区域的电池单体堆100的所有部分能够被均匀地冷却。
所述凹坑部350能够由多个凹坑形成，所述多个凹坑被形成为从流动路径部340的表面向上突出的半球形形状。换言之，当从下到上观察电池模块时，所述散热器300的下表面可以具有凹形形状。多个凹坑能够被形成为彼此间隔开。因此，如在图8中所示，在经过由多个凹坑形成的凹坑部350之间的同时，制冷剂均匀地流动，使得能够改进诸如最大冷却温度、温度偏差和热阻的冷却性能指标。所述凹坑部350能够被形成为与所述进口320和出口330间隔开。
所述凹坑部350可以实现如下散热器，该散热器具有包括图9中所示的结构的以各种形式修改的凹坑部结构。
在下文中，将参考图6和图10描述根据本公开的修改实施例的形成有分隔壁结构的散热器。
图10是图7的散热器的修改实施例，并且是示出分隔壁被形成在流动路径中的状态的图。
根据本公开的实施例，分隔壁360沿着形成所述流动路径部340的方向被形成在所述流动路径部340中。根据本公开的实施例的分隔壁360减小所述流动路径部340的宽度，而不改变所述流动路径部340的流动路径长度，以使压降最小化，并且同时减小所述流动路径宽度之间的温度偏差。所述分隔壁360的上端和冷却板310的上端能够通过诸如焊接的方法被联接到所述模块框架205的下表面。
由于分隔壁360，不仅流动的制冷剂的压降和温度偏差能够被最小化，而且除了冷却板310，所述分隔壁360也与模块框架205的底部联接，以支撑所述模块框架205以及被容纳在模块框架205中的电池单体堆的载荷，并且增强电池模块的强度。
所述分隔壁360能够被形成为沿着所述流动路径340的中央部从进口320延伸到出口330。由此，所述流入进口320中的制冷剂能够沿着所述分隔壁360被引导至出口330。
所述分隔壁360的起始点被形成为与进口320间隔开，并且通过所述进口320流入的制冷剂能够通过被划分成由所述分隔壁360形成的第一流动路径部341和第二流动路径部342而从所述分隔壁360的起始点流动。在此情形中，所述第一流动路径部341和第二流动路径部342的宽度被形成为相同，并且第一流动路径部341和第二流动路径部342的宽度能够从所述进口320到出口340一致地形成。因此，流动可以不偏向第一流动路径部341和第二流动路径部342的任一侧，并且能够最小化由于加宽所述第一流动路径部341和第二流动路径部342中的任一个流动路径部的宽度而可能发生的流动路径部之间的温度偏差方面的差异。另外，因为所述流动路径部340的宽度被恒定地形成，所以能够最小化当宽度被加宽或变窄时可能发生的压降和温度偏差的可能性。
所述凹坑部350能够被形成在所述分隔壁360与流动路径部340的两个侧壁之间。即，所述凹坑部350能够被形成在所述第一流动路径部341和第二流动路径部342的表面上。所述分隔壁360的起始部被形成为与所述进口320间隔开，并且所述凹坑部350沿着形成所述流动路径部340的方向从所述分隔壁360的起始部起形成，从而与所述进口320间隔开。另外，所述分隔壁360的端部被形成为与所述出口330间隔开，并且所述凹坑部350能够从所述分隔壁360的起始部被形成到分隔壁360的端部，从而与出口330间隔开。因为所述凹坑部350被形成在由所述分隔壁360划分的第一流动路径部341和第二流动路径部342中的每一个中，所以能够改进所述第一流动路径部341和第二流动路径部342中的温度偏差，并且能够改进冷却性能。
上述电池模块能够被包括在电池组中。该电池组可以具有一个或多个根据本公开的实施例的电池模块被收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)和冷却装置一起被封装的结构。
电池组能够应用于各种装置。这样的装置可以应用于车辆装置，诸如电动自行车、电动车辆或者混合动力车辆，但是本公开不限于此，并且可应用于能够使用电池模块的各种装置，这也落入本公开的范围。
虽然已经示出并且参考优选实施例描述了本发明，但是本公开的范围不限于此，并且本领域技术人员能够设计将落入在所附权利要求中描述的本发明的原理的精神和范围内的多个其它修改和实施例。此外，不应从本公开的技术精神或观点来单独地理解这些修改实施例。
附图标记描述
205：模块框架
210：下框架
220：上板
230：端板
300：散热器
310：下板
320：进口
330：出口
340：流动路径部
341：第一流动路径
342：第二流动路径
350：凹坑部
360：分隔壁。

Claims (10)

1.一种电池模块，包括：
电池单体堆，多个电池单体被堆叠在所述电池单体堆中；
模块框架，所述模块框架用于容纳所述电池单体堆；和
散热器，所述散热器被形成在所述模块框架的下方，以冷却所述多个电池单体，
其中，所述散热器包括下板和流动路径部，所述流动路径部是用于制冷剂的流动路径，并且
凹坑部被形成在所述流动路径部的表面上。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述凹坑部由多个凹坑形成，所述多个凹坑被形成为从所述流动路径部的所述表面向上凸出。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中：
所述多个凹坑被形成为彼此间隔开。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述散热器进一步包括进口和出口，所述制冷剂通过所述进口流入，并且所述制冷剂通过所述出口流出，并且
所述凹坑部被形成为与所述进口和所述出口间隔开。
5.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述流动路径部进一步包括分隔壁，所述分隔壁沿着形成所述流动路径部的方向被形成在所述流动路径部的内部。
6.根据权利要求5所述的电池模块，其中：
所述凹坑部被形成在所述分隔壁与所述流动路径部的两个侧壁之间。
7.根据权利要求5所述的电池模块，其中：
所述散热器进一步包括进口和出口，所述制冷剂通过所述进口流入，所述制冷剂通过所述出口流出，
所述分隔壁的起始部被形成为与所述进口间隔开，并且
所述凹坑部沿着形成所述流动路径部的方向从所述分隔壁的所述起始部形成，从而与所述进口间隔开。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中：
所述分隔壁的端部被形成为与所述出口间隔开，并且
所述凹坑部从所述分隔壁的所述起始部被形成到所述分隔壁的所述端部，从而与所述出口间隔开。
9.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述流动路径部由从所述下板向下凹进的结构形成，所述流动路径部的上侧由所述模块框架的底部覆盖，并且所述制冷剂流入位于所述流动路径部与所述模块框架的所述底部之间的空间中。
10.一种电池组，包括根据权利要求1所述的电池模块。
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