CN114144921B - 电池模块、包括该电池模块的电池组和包括该电池组的车辆 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电池模块，包括：彼此堆叠的多个电池单元；配置为容纳多个电池单元的模块壳体；填充在模块壳体中以至少部分地覆盖多个电池单元的电极引线的热树脂；温度传感器，温度传感器设置于模块壳体，以测量电极引线的温度；和控制单元，控制单元配置为基于由温度传感器测量的温度信息控制热树脂的填充。

Description

电池模块、包括该电池模块的电池组和包括该电池组的车辆
技术领域
本公开内容涉及一种电池模块、包括该电池模块的电池组和包括该电池组的车辆。
本申请要求于2019年10月4日在韩国提交的韩国专利申请第10-2019-0123391号的优先权，通过引用将该韩国专利申请的公开内容并入本文
背景技术
高度适用于各种产品并且表现出诸如高能量密度等之类的优异电性能的二次电池不仅普遍用在便携式装置中，而且还用在由电源驱动的电动车辆(EV，ElectricVehicle)或混合动力电动车辆(HEV，Hybrid Electric Vehicle)中。由于可极大减少化石燃料的使用并且在能量消耗期间不产生副产物，因此作为用于增强环境友好性和能量效率的新能源，二次电池受到关注。
目前广泛使用的二次电池包括锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。单位二次电池单元、即单位电池单元的工作电压是大约2.5V至4.5V。因此，在需要更高的输出电压时，多个电池单元可串联连接以构成电池组。此外，根据电池组所需的充电/放电容量，多个电池单元可并联连接以构成电池组。因而，可根据所需的输出电压或所需的充电/放电容量来不同地设定电池组中包括的电池单元的数量。
另外，当多个电池单元串联或并联连接以构成电池组时，通常首先配置包括至少一个电池单元的电池模块，然后通过使用至少一个电池模块并添加其他部件来配置电池组。
在常规的电池模块中，重要的是解决由于充电和放电产生的热量而导致的性能劣化。当电池模块充电和放电时，在电池单元的作为具有最小单位面积的部分之一的电极引线处电阻较高，因而在电极引线处最大地产生热量，这导致对电池单元的损坏。
因此，当冷却电池模块时，需要找到一种更有效的方法来控制电池模块中的电池单元的电极引线处的发热。
发明内容
技术问题
本公开内容旨在提供一种可有效抑制因电池单元的电极引线处产生的热量而导致的温度升高的电池模块、包括该电池模块的电池组和包括该电池组的车辆。
技术方案
在本公开内容的一个方面中，提供了一种电池模块，包括：彼此堆叠的多个电池单元；配置为容纳所述多个电池单元的模块壳体；填充在所述模块壳体中以至少部分地覆盖所述多个电池单元的电极引线的热树脂；温度传感器，所述温度传感器设置于所述模块壳体，以测量当所述热树脂被填充为至少部分地覆盖所述电极引线时所述电极引线的温度；和控制单元，所述控制单元电连接至所述温度传感器，以基于由所述温度传感器测量的温度信息控制所述热树脂的填充。
所述电池模块可具有形成在所述模块壳体的一侧的至少一个树脂注入孔，使得从树脂注入装置经由所述至少一个树脂注入孔注入所述热树脂，从而被填充在所述电池模块中，并且所述温度传感器可设置在所述模块壳体的另一侧。
所述控制单元可电连接至所述树脂注入装置，并且所述控制单元可配置为当由所述温度传感器测量的温度等于或高于预设温度时，停止从所述树脂注入装置注入所述热树脂。
所述至少一个树脂注入孔可设置在比所述多个电池单元的所述电极引线高的位置处，并且所述温度传感器可设置在比所述多个电池单元的所述电极引线低的位置处。
在所述模块壳体的所述另一侧可设置有传感器插槽，以使得所述温度传感器插入所述传感器插槽中。
所述温度传感器可设置为热敏电阻器。
所述电池模块可包括汇流条组件，所述汇流条组件电连接至所述多个电池单元的所述电极引线并且配置为覆盖所述模块壳体的两侧，并且所述控制单元可设置于所述汇流条组件。
所述电池模块可具有至少一个填充确认孔，所述至少一个填充确认孔形成在所述模块壳体的一侧并且与所述多个电池单元的所述电极引线设置在同一条线上。
此外，本公开内容进一步提供了一种电池组，包括：至少一个根据上述实施方式的电池模块；和配置为封装所述至少一个电池模块的电池组壳体。
此外，本公开内容进一步提供了一种车辆，包括：至少一个根据上述实施方式的电池组。
有益效果
根据如上所述各实施方式，可提供一种可有效抑制因电池单元的电极引线处产生的热量而导致的温度升高的电池模块、包括该电池模块的电池组和包括该电池组的车辆。
附图说明
附图图解了本公开内容的优选实施方式并且与前述公开内容一起用于提供对本公开内容的技术特征的进一步理解，因而，本公开内容不解释为限于这些附图。
图1是图解根据本公开内容一实施方式的电池模块的示图。
图2是示出图1的电池模块的主要部分的剖面图。
图3和图4是图解向图1的电池模块中注入热树脂的工序的示图。
图5是图解图1的电池模块的冷却机构的示图。
图6至图8是图解根据本公开内容另一实施方式的电池模块的示图。
图9是图解根据本公开内容一实施方式的电池组的示图。
图10是图解根据本公开内容一实施方式的车辆的示图。
具体实施方式
通过参照附图详细描述本公开内容的实施方式，本公开内容将变得更加显而易见。应当理解，本文所公开的实施方式仅是说明性的，是为了更好地理解本公开内容，可以以各种方式修改本公开内容。此外，为了易于理解本公开内容，附图未按照真实比例绘制，而是一些部件的尺寸可能被夸大。
图1是图解根据本公开内容一实施方式的电池模块的示图，图2是示出图1的电池模块的主要部分的剖面图，图3和图4是图解向图1的电池模块中注入热树脂的工序的示图。
参照图1至图4，电池模块10可包括电池单元100、模块壳体200、散热器300、汇流条组件400、热树脂500、树脂注入孔600、填充确认孔700、温度传感器800和控制单元900。
电池单元100是二次电池，并且可设置为袋型二次电池、矩形二次电池或圆柱形二次电池。下文中，在该实施方式中，将描述电池单元100是袋型二次电池。
电池单元100可设置为多个。多个电池单元100可进行堆叠以彼此电连接。如之后所述，可通过将多个电池单元100的电极引线150与汇流条组件400电连接来实现该电连接。
模块壳体200可容纳多个电池单元100。为此，在模块壳体200中可设置有用于容纳多个电池单元100的容纳空间。此外，诸如电池模块10的各种电子部件之类的各种部件可容纳在模块壳体200中。
用于冷却电池模块10的电池单元100的散热器300可安装在模块壳体200的一侧，具体地，可安装在模块壳体200的上侧。
模块壳体200可具有树脂填充通道250和传感器插槽270。
树脂填充通道250设置在模块壳体200中并且可形成用于将之后所述的至少一个树脂注入孔600与多个电池单元100的电极引线150连通的预定空间。
传感器插槽270可设置在模块壳体200的另一侧。具体地，传感器插槽270可在模块壳体200的高度方向上与电池单元100的电极引线150设置在同一条线上。之后解释的温度传感器800可被安装以插入到传感器插槽270中。
散热器300用于冷却多个电池单元100并且可安装在模块壳体200的上侧。散热器300可设置为面对之后所述的热树脂500，模块壳体200介于散热器300与热树脂500之间。
散热器300可设置为空气冷却结构或水冷却结构。下文中，在该实施方式中，将描述散热器300设置为其中冷却水流过的水冷却结构。
汇流条组件400可将电池单元100的电极引线150电连接。汇流条组件400可覆盖模块壳体200的两侧。
热树脂500设置在模块壳体200内部以面对散热器300，并且热树脂500可填充在模块壳体200中以至少部分地覆盖多个电池单元100的电极引线150。
热树脂500可由具有高导热性和绝缘性的材料制成。热树脂500可引导电池单元100的冷却并且引导电池单元100在模块壳体200内部的稳定固定。
树脂注入孔600形成在模块壳体200的一侧，具体地，形成在模块壳体200的上侧，并且树脂注入孔600可设置为用于填充热树脂500的预定尺寸的孔。
树脂注入孔600可设置为多个。
多个树脂注入孔600可彼此间隔开预定距离地设置在模块壳体200的一侧的中央，具体地，设置在模块壳体200的上侧的中央。
在此，多个树脂注入孔600可设置在比多个电池单元100的电极引线150高的位置处。因此，当借助树脂注入装置注入热树脂500时，热树脂500由于其自身重量而自然地朝向电极引线150注入，从而提高注入效率。
填充确认孔700可形成在模块壳体200的一侧，具体地，形成在模块壳体200的上侧，并且填充确认孔700可设置在模块壳体200的与多个树脂注入孔600间隔开的上边缘。
填充确认孔700可在模块壳体200的高度方向上与多个电池单元100的电极引线150设置在同一条线上，从而容易检查多个电池单元100的电极引线150是否被填充。
填充确认孔700可设置一对。一对填充确认孔700可设置为彼此面对，多个树脂注入孔600介于该对填充确认孔700之间。
当注入热树脂500时，制造商等可通过填充确认孔700检查热树脂500是否朝向电池单元100的电极引线150适当地填充。
具体地，在连续注入热树脂500时，热树脂500可被填充以部分地覆盖电池单元100的电极引线150。
之后，如果进一步填充热树脂500，则热树脂500可流入与电池单元100的电极引线150设置在同一条线上的填充确认孔700中。
通过检查热树脂500流入填充确认孔700中，制造商等可确认热树脂500被填充到了电池单元100的电极引线150，并且还可确认热树脂500被充分填充在模块壳体200内部。
如果热树脂500填充太多而溢出填充确认孔700之外，则制造商等可通过树脂注入装置A停止热树脂500的注入并且完成热树脂500的注入工序。在完成热树脂500的注入工序之后，可将散热器300安装在模块壳体200的设置有填充确认孔700和树脂注入孔600的上侧。
可对模块壳体200设置温度传感器800，以测量当热树脂500被填充为至少部分地覆盖电极引线150时电极引线150的温度。温度传感器800可设置为热敏电阻器。
温度传感器800可设置在模块壳体200的另一侧并且被安装以插入到传感器插槽270中。具体地，温度传感器800可设置在模块壳体200内部的比多个电池单元100的电极引线150低的位置处。此外，温度传感器800可设置为面对填充确认孔700，电极引线150介于温度传感器800与填充确认孔700之间。
控制单元900电连接至温度传感器800并且可基于由温度传感器800测量的温度信息控制热树脂500的填充。
控制单元900可设置于汇流条组件400并且可通过电线连接至温度传感器800或者与温度传感器800无线地电连接。此外，控制单元900可通过电线或者无线地电连接至树脂注入装置A，以控制热树脂500的填充。
具体地，控制单元900可电连接至树脂注入装置A，并且当由温度传感器800测量的温度等于或高于预设温度时，控制单元900可停止从树脂注入装置A注入热树脂。预设温度可以是预先在其中热树脂500的填充长度在模块壳体200的高度方向上与电极引线150的底端相同的预定长度时或者在其中热树脂500的填充长度与从电极引线150的底端起延伸了一定长度的长度对应的预定长度时测量的温度。
如上所述，在该实施方式中，即使通过控制单元900和温度传感器800也可控制热树脂500适当地注入。在该实施方式中，通过经由温度传感器800和控制单元900的注入控制，即使由于制造商等通过填充确认孔700错误地检查热树脂500或者没有视觉上检查热树脂500而发生意外情况，也可从根本上阻止热树脂500不良填充的风险。
图5是图解图1的电池模块的冷却机构的示图。
参照图5，当电池模块10产生热量时，在电池单元100的电极引线150处可产生最高发热部分H。这是因为，电池单元100的电极引线150的截面面积相对小于电池模块10的其他部件的截面面积，因而就基于充电和放电的电流而言，在电池单元100的电极引线150处电阻最高。
在该实施方式中，由于在电池单元100的电极引线150的发热部分H中填充有热树脂500，所以电极引线150的发热部分H的热量可有效地向散热器300传递。
具体地，由于电极引线150的发热部分H的热量通过热树脂500传递到模块壳体200的上侧，然后立即传递到设置在模块壳体200的上侧的散热器300，所以可有效抑制因在电池模块10的模块壳体200内部产生最高热量的电极引线150的热量所导致的温度升高。
如上所述，在该实施方式中，借助至少部分地覆盖电池单元100的电极引线150的热树脂500，可将因电池单元100的温度升高所导致的损坏最小化，可延长电池单元100的寿命并且可有效防止因电池单元100产生的热量所导致的性能劣化。
此外，在该实施方式中，由于电池单元100的电极引线150被注入和填充的热树脂500覆盖，所以与其中在模块壳体200内部单独添加诸如用于冷却电极引线150的完整配件之类的导热构件等的结构相比，组装工序变得更简单。
具体地，如果预先单独添加具有预定形状的导热构件等来冷却电极引线150，则在组装工序过程中会与模块壳体200内部的电池单元100或其他电学部件发生干扰，这会增加损坏这些部件或电池单元100的风险，并且当在模块壳体内部组装单独的导热构件时还会增大因组装公差导致的错误组装的可能性。
然而，与额外组装单独的导热构件的情况不同，在该实施方式中，由于电池单元100的电极引线150通过填充热树脂500被覆盖，所以不会存在损坏模块壳体200内部的电池单元100或其他电学部件的风险，并且可从根本上防止因组装公差导致的错误组装问题。
图6至图8是图解根据本公开内容另一实施方式的电池模块的示图。
根据该实施方式的电池模块20与前一实施方式的电池模块10相似。因而，将不再描述与前一实施方式大致相同或相似的特征，将详细描述与前一实施方式不同的特征。
参照图6至图8，电池模块20包括电池单元100、模块壳体200、散热器300、汇流条组件400、热树脂500、树脂注入孔600、填充确认孔700、温度传感器800和控制单元900。
电池单元100、模块壳体200、散热器300、热树脂500、树脂注入孔600、填充确认孔700、温度传感器800和控制单元900与前一实施方式大致相同或相似，因而下文中将不再描述。
汇流条组件400可包括透明窗口450。
透明窗口450沿与多个电池单元100的电极引线150平行的水平方向设置并且可设置成使得从电池模块20的两侧的外部视觉上检查朝向电极引线150填充的热树脂500。
透明窗口450可具有程度分级线455。程度分级线455可沿着透明窗口450的高度方向形成，使得可确认热树脂500的填充高度。
如上所述，根据该实施方式的电池模块20可引导对电极引线150填充热树脂500的程度，从而通过具有程度分级线455的透明窗口450在电池模块20的两侧的外部更容易确认。就是说，由于制造商等可视觉上检查在电极引线150的水平方向上的热树脂500的填充程度，所以可显著提高制造商等的视觉检查的精度。
图9是图解根据本公开内容一实施方式的电池组的示图，图10是图解根据本公开内容一实施方式的车辆的示图。
参照图9和图10，电池组1可包括至少一个根据前述实施方式的电池模块10，20；以及用于封装至少一个电池模块10，20的电池组壳体50。
至少一个电池模块10，20可配置为包括前述实施方式的至少一个电池模块或多个电池模块。当电池模块10，20设置为多个时，前述实施方式的电池模块10和电池模块20也可设置成组。
电池组1可设置于车辆V作为车辆V的燃料源。作为示例，电池组1可设置于电动车辆、混合动力电动车辆、以及能够使用电池组1作为燃料源的各种其他类型的车辆V。
此外，除了车辆V以外，电池组1还可设置在其他装置、工具或诸如使用二次电池的储能系统(Energy Storage System)之类的设备中。
如上所述，该实施方式的电池组1以及具有电池组1的装置、工具或诸如车辆V之类的设备包括如上所述的电池模块10，20，因而可实现具有上述电池模块10，20的所有优点的电池组、或者具有电池组1的装置、工具或诸如车辆V之类的设备。
根据如上所述的各实施方式，可提供可有效抑制因电池单元100的电极引线150处产生的热量所导致的温度升高的电池模块10，20、包括电池模块10，20的电池组1、以及包括电池组1的车辆V。
虽然已经示出并描述了本公开内容的实施方式，但是应当理解，本公开内容不限于所描述的具体实施方式，本领域技术人员可在本公开内容的范围内做出各种改变和修改，不应从本公开内容的技术构思和观点单独地理解这些修改。

Claims (8)

1.一种电池模块，包括：
彼此堆叠的多个电池单元；
配置为容纳所述多个电池单元的模块壳体；
填充在所述模块壳体中以至少部分地覆盖所述多个电池单元的电极引线的热树脂；
温度传感器，所述温度传感器设置于所述模块壳体，以测量当所述热树脂被填充为至少部分地覆盖所述电极引线时所述电极引线的温度；和
控制单元，所述控制单元电连接至所述温度传感器，以基于由所述温度传感器测量的温度信息控制所述热树脂的填充，
其中所述电池模块具有形成在所述模块壳体的一侧的至少一个树脂注入孔，使得从树脂注入装置经由所述至少一个树脂注入孔注入所述热树脂，从而被填充在所述电池模块中，并且所述温度传感器设置在所述模块壳体的另一侧，
其中所述控制单元电连接至所述树脂注入装置，并且所述控制单元配置为当由所述温度传感器测量的温度等于或高于预设温度时，停止从所述树脂注入装置注入所述热树脂，所述预设温度是预先在其中所述热树脂的填充长度在所述模块壳体的高度方向上与所述电极引线的底端相同的预定长度时或者在其中所述热树脂的填充长度与从所述电极引线的底端起延伸了一定长度的长度对应的预定长度时测量的温度。
2.根据权利要求1所述的电池模块，
其中所述至少一个树脂注入孔设置在比所述多个电池单元的所述电极引线高的位置处，并且
所述温度传感器设置在比所述多个电池单元的所述电极引线低的位置处。
3.根据权利要求1所述的电池模块，
其中在所述模块壳体的所述另一侧设置有传感器插槽，以使得所述温度传感器插入所述传感器插槽中。
4.根据权利要求1所述的电池模块，
其中所述温度传感器设置为热敏电阻器。
5. 根据权利要求1所述的电池模块，
其中所述电池模块包括汇流条组件，所述汇流条组件电连接至所述多个电池单元的所述电极引线并且配置为覆盖所述模块壳体的两侧，并且
所述控制单元设置于所述汇流条组件。
6.根据权利要求1所述的电池模块，
其中所述电池模块具有至少一个填充确认孔，所述至少一个填充确认孔形成在所述模块壳体的一侧并且与所述多个电池单元的所述电极引线设置在同一条线上。
7. 一种电池组，包括：
至少一个根据权利要求1所述的电池模块；和
配置为封装所述至少一个电池模块的电池组壳体。
8.一种车辆，包括：
至少一个根据权利要求7所述的电池组。
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