CN114097136A - 电池模块和包括所述电池模块的电池组 - 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，多个电池单体被堆叠在该电池单体堆中；下框架，该下框架覆盖所述电池单体堆的下表面和两侧表面；上框架，该上框架覆盖所述电池单体堆的上表面；汇流条框架，该汇流条框架分别被形成在所述电池单体堆的前表面和后表面上；和连接部，该连接部连接所述汇流条框架，其中，所述连接部由柔性扁平线缆(FFC)形成，并且被附接到所述上框架。

Description

电池模块和包括所述电池模块的电池组
技术领域
相关申请的交叉引用
该申请要求2019年12月5日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2019-0160899号的利益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本公开涉及一种电池模块和包括所述电池模块的电池组，并且更特别地，本公开涉及一种包括改进的感测连接部的电池模块和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，并且由于二次电池不会由于能量使用而产生副产品，因此其前作为环境友好能源而备受瞩目。
近来，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不断升高，对其中多个二次电池被串联/并联连接的、作为电池模块的组件的多模块结构的电池组的需求正在增长。
同时，当多个电池单体被串联/并联连接以构造电池组时，通常首先构造由至少一个电池单体构成的电池模块，然后通过使用电池模块中的至少一个电池模块并添加其它部件来构造电池组。
这种电池模块包括：电池单体堆，多个电池单体被堆叠在该电池单体堆中；汇流条框架，该汇流条框架分别形成在电池单体堆的两端处；和连接部，该连接部连接两端处的汇流条框架。
图1是传统电池模块10的分解立体图。
参考图1，传统电池模块10包括：电池单体堆20，多个电池单体被堆叠在该电池单体堆20中；单框架70，该单框架70容纳电池单体堆20；和端板80，该端板80覆盖单框架的敞开的前表面和后表面。
汇流条框架32和33、汇流条40和绝缘体60以该次序位于电池单体堆20和端板80之间。
用于电池单体的电压感测和温度感测的柔性印刷电路(FPC)50可以位于电池单体堆20的上表面上。
传统上，尝试经由柔性印刷板50来连接两端处的汇流条框架32和33，并且将覆盖板31安设在柔性印刷板50的上端部处，由此当将柔性印刷板50容纳在单框架70中时，防止柔性印刷板50受到损坏。
然而，存在的问题在于，由于如图1中所公开的被置放在柔性电路板50上方的覆盖板31，所以所述覆盖板31的厚度增加了所述电池模块的高度，并且模块的重量增加。
当电池模块的尺寸以此方式增加时，存在的问题在于，当安设电池模块时，要求更多的安设空间，并且当在车辆中安设电池模块时，车辆的运行性能劣化。
此外，当电池模块的重量增加时，通常电池模块的利用率减小，并且类似地，当沉重的电池模块被安设在车辆中时，车辆的运行性能降低，因此燃料效率降低。
发明内容
技术问题
本公开的目的在于提供一种电池模块，该电池模块能够实现自动组装由柔性扁平线缆形成的连接部，并且具有改进的空间利用效率。
然而，本公开的实施例所要解决的问题不限于上述问题，并且能够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
根据本公开的一个实施例的一种电池模块包括：电池单体堆，多个电池单体被堆叠在该电池单体堆中；下框架，该下框架覆盖所述电池单体堆的下表面和两个侧表面；上框架，该上框架覆盖所述电池单体堆的上表面；汇流条框架，该汇流条框架分别被形成在所述电池单体堆的前表面和后表面上；和连接部，该连接部连接所述汇流条框架，其中，所述连接部由柔性扁平线缆(FFC)形成，并且被附接到所述上框架。
粘结构件可以位于所述连接部和上框架之间，使得所述连接部被附接到上框架。
所述粘结构件可以是双面胶带。
所述连接部可以位于所述上框架和电池单体堆之间。
所述连接部可以被形成为柔性扁平形状。
所述连接部可以包括：连接主体，该连接主体位于所述电池单体堆的上表面上；连接线缆，该连接线缆从所述连接主体的两端朝向所述汇流条框架被形成为弯曲形状；和连接部连接器，该连接部连接器与所述连接线缆连接，并且分别被联接到所述汇流条框架。
所述连接部连接器可以与被形成在所述汇流条框架中的连接构件联接。
在所述上框架的下表面上可以形成有以与所述连接部对应的形状内凹的凹槽，并且所述连接部可以被附接到该凹槽。
粘结构件可以位于所述凹槽的内表面和连接部之间。
所述连接部可以被形成为平行于所述多个电池单体中的一个电池单体的长度方向。
所述连接部可以在所述汇流条框架之间以直线形状延伸。
所述下框架可以具有敞开的上表面，并且所述上框架可以覆盖下框架的敞开的上表面。
有利效果
在根据本公开的一个实施例的电池模块和包括该电池模块的电池组中，由于移除了覆盖板，所以能够减小电池模块的高度，由此增加电池模块自身的能量密度，并且确保用于电池模块的安设空间。因此，当该电池模块或该电池组被安设在车辆中时，能够带来改进运行性能的效果。
另外，在根据本公开的一个实施例的电池模块和包括该电池模块的电池组中，由于移除了覆盖板，所以减小了电池模块的重量，能够提高电池模块的利用率，并且当该电池模块被安设在车辆中时，燃料效率得到改进。
此外，由柔性扁平线缆形成的连接部在被附接到上框架的同时被组装，从而提高了制造加工性。
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是传统电池模块的分解立体图。
图2是根据本公开的电池模块的分解立体图。
图3是示出图2的电池模块中所包括的连接部和汇流条框架被联接的状态的视图。
图4是示出图2的电池模块中所包括的连接部和上框架的立体图。
图5是沿着图3的切割线A-A'截取的截面视图。
图6是用于解释上框架和连接部的组装方法的立体图。
图7是从上方观察的图2的电池模块中所包括的连接部的顶视图。
图8是图7中的部分“C”的放大视图。
图9是从上方观察的根据本公开的一个实施例的连接线缆的视图。
图10是从前方观察的根据本公开的一个实施例的连接线缆的视图。
图11是示出根据本公开的一个实施例的连接线缆被安设在汇流条框架上的状态的视图。
图12是示出连接部以及其中形成有凹槽的上框架的立体图。
图13是示出图12的连接部和上框架被上下倒置的状态的立体图。
图14是沿着图12的切割线B-B'截取的截面视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的各种实施例，使得本领域技术人员能够容易地实现它们。本公开可以以各种不同的方式修改，并且不限于本文中所阐述的实施例。
与描述无关的部分将被省略以清楚地描述本公开，并且在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
此外，在图中，为了便于描述而任意地示出了每个元件的尺寸和厚度，并且本公开不必限于图中所示。在图中，为了清楚起见，层、区域等的厚度被夸大。在图中，为了便于描述，某些层和区域的厚度被夸大地示出。
另外，将理解，当诸如层、膜、区域或板的元件被称为位于另一个元件“上”或“上方”时，该元件能够直接位于另一个元件上，或者也可以存在居间元件。相反，当元件被称为“直接位于”另一个元件“上”时，这意味着不存在其它居间元件。此外，词语“上”或“上方”意味着被置放在参考部分上或下方，并且不一定必需意味着被置放在参考部分的朝向重力的相反方向的上端上。
此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”某个部件时，这意味着所述部分能够进一步包括其它部件，而不排除其它部件，除非另外说明。
此外，在整个说明书中，当被称为“平面”时，这意味着从上侧观察目标部分，并且当被称为“截面”时，这意味着从竖直切割的截面一侧观察目标部分。
图2是根据本公开的一个实施例的电池模块的分解立体图，图3是示出图2的电池模块中所包括的连接部400和汇流条框架300被联接的状态的视图。
参考图2和图3，根据本公开的一个实施例的电池模块包括：电池单体堆，多个电池单体100被堆叠在该电池单体堆中；下框架210，该下框架210覆盖所述电池单体堆的下表面和两个侧表面；上框架220，该上框架220覆盖所述电池单体堆的上表面；汇流条框架300，该汇流条框架300分别形成在所述电池单体堆的前表面和后表面上；和连接部400，该连接部400连接所述汇流条框架。为了解释方便，所述连接部400和上框架220被示出为彼此分离，但是在本实施例中，所述连接部400由柔性扁平线缆(FFC)形成并且被附接到上框架220。所述连接部400被附接到上框架220的特征将稍后在图4和图5中描述。
所述电池单体100是二次电池，并且能够由袋型二次电池构成。这种电池单体100可以由多个单体构成，并且多个电池单体100可以被堆叠在一起从而彼此电连接，由此形成电池单体堆。虽然未具体地示出，但是多个电池单体中的每一个电池单体可以包括电极组件、电池外壳以及从电极组件突出的电极引线。同时，如在图2中所示，多个电池单体100可以被置放成与下框架210的两个侧表面212平行，并且沿着y-轴线方向顺序地堆叠。
所述电池单体堆由下框架210和上框架220包围，该下框架210覆盖下表面和两个侧表面，该上框架220覆盖上表面。所述下框架210被形成为具有敞开的上表面(z-轴线方向)的U形结构，并且可以包括底部211和两个侧表面部212，所述两个侧表面部212在底部211的两个端部处向上延伸。
所述电池单体堆被插入到下框架210的底部211上，然后通过经由所述上框架220覆盖电池单体堆的上表面的方法将所述电池单体堆安装在框架的内部。
所述下框架210和上框架220被联接到一起，以容纳位于框架的内部的电池单体堆。此时，这两个框架能够通过焊接联结，但是框架的联结方法不限于此，并且可以通过各种实施例来实现。
所述汇流条框架300分别被形成在电池单体堆的前表面和后表面上。所述汇流条框架300包括汇流条和单体连接板，并且多个电池单体100的电极引线可以经由被安装在所述汇流条框架300上的汇流条被电连接。具体地，所述电池单体100的电极引线能够在穿过形成在汇流条框架300中的狭缝之后弯曲并且与汇流条连接。
所述汇流条框架300由第一汇流条框架310和第二汇流条框架320构成，该第一汇流条框架310被形成在电池单体堆的一个侧表面上，该第二汇流条框架320被形成在电池单体堆的另一个侧表面上，由此电连接在电池单体堆的两侧上的电极引线。
端板311和312可以被联接到被联接的所述下框架210和上框架220的敞开的前表面和后表面。即，所述端板311和312可以覆盖第一汇流条框架310和第二汇流条框架320。
所述端板311和312能够保护设置在所述第一汇流条框架310和第二汇流条框架320中的各种电气部件免受外部冲击，同时能够引导所述第一汇流条框架310和第二汇流条框架320与外部电源之间的电连接。绝缘体(未示出)能够被插入在所述端板311和第一汇流条框架310之间以及所述端板312和第二汇流条框架320之间，以切断所述汇流条框架310和320与端板311和312之间的不必要的电连接。
连接部400被设置在所述第一汇流条框架310和第二汇流条框架320之间，以电连接两个汇流条框架。传统上，柔性印刷电路(FPC)被设置在汇流条框架之间，由此两个汇流条框架经由柔性电路板连接，并且覆盖板被安设在柔性印刷板的上端部上，从而防止对柔性印刷板的损坏。然而，根据本公开的一个实施例，移除了保护并且支撑柔性电路板的覆盖板，并且所述第一汇流条框架310和第二汇流条框架320通过使用由柔性扁平线缆(FFC)形成的线缆、而不是柔性印刷板来进行连接，该柔性扁平线缆由不要求诸如覆盖板这样的保护性构件的扁平线缆形成。
通过以此方式经由FFC来连接两个汇流条框架，能够减小电池模块的高度，能够增加电池自身的能量密度，能够确保用于电池模块的安设空间，并且当电池模块被安设在车辆中时，能够改进运行性能和燃料效率。
根据本公开的一个实施例，由柔性扁平线缆(FFC)形成的连接部400位于上框架220和电池单体100堆之间。更具体地，绝缘膜(未示出)形成在所述电池单体100堆的上表面上，并且所述连接部400位于绝缘膜(未示出)和上框架220之间。
所述连接部400可以被形成为平行于多个电池单体100中的任一个电池单体的长度方向(x-轴线方向)。根据本公开的一个实施例，所述连接部400可以被形成为在与基于多个电池单体100的一侧上的最外侧的电池单体的第16个电池单体相对应的位置处平行于电池单体的长度方向。通过以此方式允许连接部的位置对应于电池单体中的任一个电池单体，可以更容易组装连接部400。
所述连接部400能够由柔性线缆形成以被弯曲。用于在汇流条框架之间的电连接的电路被插入线缆中，因此使得容易应对外部冲击。
此外，所述连接部400可以被形成为柔性扁平形状，即，扁平形状。因此，与具有强抗弯曲斥力的线材型感测电路的情形相比，所述连接部400能够更灵活地弯曲或弯折，并且容易在自动组装期间设定特定位置。另外，在线材型感测电路的情形中，要求另外的结构来保护线材，并且要求单独的组装过程，而不是直接地应用于电池模块。然而，柔性扁平线缆能够被直接地应用于电池模块的组装，而无需单独的保护性结构。
图4是示出图2的电池模块中所包括的连接部400和上框架220的立体图，图5是沿着图3的切割线A-A'截取的截面视图。
参考图4和图5，如上所述，所述连接部400由柔性扁平线缆(FFC)形成并且被附接到上框架220。特别地，所述粘结构件500位于所述连接部400和上框架220之间，使得所述连接部400能够被附接到上框架220。在此情形中，所述粘结构件500可以包括具有粘结性质的材料，并且可以是双面胶带。
图6是用于解释上框架和连接部的组装方法的立体图。参考图6，如上所述，所述下框架210具有敞开的上表面(z-轴线方向)，并且在电池单体堆被插入到下框架210的底部211上的状态中，所述上框架220能够覆盖所述下框架210的敞开的上表面(z-轴线方向)。所述下框架210和上框架220能够通过诸如焊接的方法联结。
此时，根据本实施例，因为所述连接部400被附接到上框架220，所以所述下框架210和上框架220被联结，同时所述连接部400能够位于电池单体堆上。
与传统电池模块不同，在本实施例中，所述连接部400可以由柔性扁平线缆(FFC)形成，能够移除所述连接部400上的覆盖板，并且所述连接部400能够被直接地附接到上框架220。因此，所述上框架220和连接部400能够被同时地组装以完成电池模块，由此改进制造加工性。
因为所述连接部400在附接到上框架220的状态下被组装，所以能够降低所述连接部400在组装过程期间不正确地位于电池单体堆上的预定位置之外的可能性。
此外，因为与传统覆盖板相比，本实施例中的粘结构件500具有薄得多的厚度，所以能够减小所完成的电池模块的高度，由此增加电池模块自身的能量密度，并且确保用于电池模块的安设空间。因此，当这种电池模块或电池组被安设在车辆中时，能够带来改进运行性能的效果。
此外，由于移除了覆盖板而减小了电池模块的重量，所以能够提高电池模块的利用率，并且当电池模块被安设在车辆中时，能够改进燃料效率。
图7是从上方观察的图2的电池模块中所包括的连接部的顶视图，图8是图7中的部分“C”的放大视图。
参考图7和图8，所述连接部400可以被形成为平行于多个电池单体100的长度方向(x-轴线方向)，使得所述连接部400可以在汇流条框架300之间以直线形状延伸。由此，所述连接部400的长度能够被最小化，能够降低制造连接部的成本，并且当与汇流条框架300连接时，所述连接部400能够容易地在竖直方向上被连接。
同时，虽然未具体地示出，但是绝缘膜(未示出)可以被形成在电池单体100堆的上表面上，并且所述连接部400可以位于绝缘膜(未示出)上。
同时，根据本实施例，所述连接部400可以包括：连接主体410，该连接主体410位于电池单体100堆的上表面上；连接线缆420，该连接线缆420以弯曲形状分别形成在连接主体410的、位于第一汇流条框架310和第二汇流条框架320的方向上的两端处；和连接部连接器430，该连接部连接器430被连接到所述连接线缆420，并且分别与汇流条框架300联接。
在下文中，将参考图9到图11描述根据本公开的一个实施例的第一连接线缆、第二连接线缆和第三连接线缆以及连接线缆连接器的构造。
图9是从上方观察的根据本公开的一个实施例的连接线缆的视图。图10是从前方观察的根据本公开的一个实施例的连接线缆的视图。图11是示出根据本公开的一个实施例的连接线缆被安设在汇流条框架上的状态的视图。
参考图9到图11，所述连接线缆420可以包括：第一连接线缆421，该第一连接线缆421被形成在向下方向上；第二连接线缆422，该第二连接线缆422从所述第一连接线缆421以弯曲形状形成在所述电池单体100的堆叠方向中的一个方向上；和第三连接线缆423，该第三连接线缆423从所述第二连接线缆422以弯曲形状形成在所述电池单体100堆的堆叠方向中的另一个方向上。所述连接线缆420被形成为柔性扁平形状，并且能够通过围绕平坦表面弯曲而被安设。
所述连接部连接器430能够与第三连接线缆423连接，并且与形成在所述汇流条框架300的一侧上的连接构件440联接。更具体地，基于第一连接线缆421，所述连接构件440被形成在所述第二连接线缆422的相反侧上，并且所述第三连接线缆423被形成为比第二连接线缆422长。
因此，与所述连接主体410连接的连接线缆420首先沿着汇流条框架300的框架表面在下竖直方向上延伸通过第一连接线缆421，并且当到达所述连接构件440所位于的高度时，该连接线缆420经由第二连接线缆422以90度弯曲并且在所述连接构件440的相反方向上水平地延伸。在所述第二连接线缆422延伸预定长度之后，所述第二连接线缆422能够经由所述第三连接线缆423以180度弯曲并且在所述连接构件440所位于的方向上水平地延伸。
此外，所述第二连接线缆422和第三连接线缆423的总长度可以比所述第一连接线缆421和连接构件440之间的距离长。所述连接线缆420以此方式形成弯曲部分，并且所述第二连接线缆422和第三连接线缆423确保额外的长度，使得当所述连接部400被拉动时，能够稳定地操作汇流条之间的电连接路线。
在下文中，参考图12到图14，将描述作为本公开的修改实施例的其中形成有凹槽221的上框架220。
图12是示出连接部以及其中形成有凹槽的上框架的立体图。图13是示出图12的连接部和上框架被上下倒置的状态的立体图。图14是沿着图12的切割线B-B'截取的截面视图。
参考图12到图14，以与所述连接部400对应的形状内凹的凹槽221被形成在所述上框架220a的下表面上，并且所述连接部400可以被附接到凹槽221。
特别地，因为所述粘结构件500位于凹槽221的内表面和连接部400之间，所以所述连接部400能够被附接到凹槽221。在此情形中，粘结构件500可以包括具有粘结性质的材料，并且可以是双面胶带。
所述凹槽221可以以与所述连接部400对应的形状内凹，但是为了有助于连接部400的附接，内凹部的宽度优选地比所述连接部400的宽度略长。这里，所述内凹部的宽度和连接部400的宽度意指在y-轴线方向上的长度。
在所述凹槽221的形状被预先设置在所述上框架220a中之后，所述连接部400在被附接到所述凹槽221的状态中被组装到所述电池单体堆和下框架210。因此，在制造电池模块时，容易无误差地将所述连接部400布置在预定位置处。
另外，因为能够通过内凹部而进一步减小所完成的电池模块的高度，所以所述凹槽221的结构可以进一步改进电池模块的能量密度和空间效率。
上述根据本实施例的一个或多个电池模块可以与各种控制和保护系统(诸如电池管理系统(BMS)和冷却系统)一起被安装，以形成电池组。
电池模块或电池组能够被应用于各种装置。这些装置可以被应用于诸如电动自行车、电动车辆、混合动力车辆的运输工具，但是本公开不限于此，并且能够被应用于能够使用二次电池的各种装置。
尽管上文已经详细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在所附权利要求中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范围。
附图标记说明
100：电池模块
210：下框架
220、220a：上框架
221：凹槽
300：汇流条框架
310：第一汇流条框架
320：第二汇流条框架
311、312：端板
400：连接部
410：连接主体
420：连接线缆
421：第一连接线缆
422：第二连接线缆
423：第三连接线缆
430：连接部连接器
440：连接构件
500：粘结构件。

Claims (13)

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；
下框架，所述下框架覆盖所述电池单体堆的下表面和两个侧表面；
上框架，所述上框架覆盖所述电池单体堆的上表面；
汇流条框架，所述汇流条框架分别形成在所述电池单体堆的前表面和后表面上；和
连接部，所述连接部连接所述汇流条框架，
其中，所述连接部由柔性扁平线缆(FFC)形成，并且被附接到所述上框架。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，粘结构件位于所述连接部和所述上框架之间，使得所述连接部被附接到所述上框架。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述粘结构件是双面胶带。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述连接部位于所述上框架和所述电池单体堆之间。
5.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述连接部被形成为柔性扁平形状。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述连接部包括：
连接主体，所述连接主体位于所述电池单体堆的上表面上；
连接线缆，所述连接线缆从所述连接主体的两端朝向所述汇流条框架被形成为弯曲形状；和
连接部连接器，所述连接部连接器与所述连接线缆连接，并且分别被联接到所述汇流条框架。
7.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述连接部连接器被联接到形成在所述汇流条框架中的连接构件。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其中，在所述上框架的下表面上形成有以与所述连接部对应的形状内凹的凹槽，并且所述连接部被附接到所述凹槽。
9.根据权利要求8所述的电池模块，其中，粘结构件位于所述连接部和所述凹槽的内表面之间。
10.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述连接部被形成为平行于所述多个电池单体中的一个电池单体的长度方向。
11.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述连接部在所述汇流条框架之间以直线形状延伸。
12.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述下框架具有敞开的上表面，并且所述上框架覆盖所述下框架的所述敞开的上表面。
13.一种电池组，包括一个或多个根据权利要求1所述的电池模块。
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