CN114270613A - 电池模块及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有简化结构的电池模块及其制造方法，并且根据本发明的一个实施方式的电池模块包括：电池单元堆，多个电池单元堆叠在电池单元堆中；第一框架，其由上表面以及前后表面形成以覆盖电池单元堆的上表面以及前后表面；以及第二框架，其由下表面以及左右表面形成以覆盖电池单元堆的下表面以及左右表面，其中：引导件从第一框架和/或第二框架突出，引导件插入其中的引导件插入部形成为凹陷在第二框架和/或第一框架的与引导件对应的部分中，并且所述第一框架和所述第二框架通过第一联接部和第二联接部彼此联接，所述第一联接部通过将引导件插入到引导件插入部中而形成，所述第二联接部通过将第一框架的边缘焊接至第二框架的边缘而形成。

Description

电池模块及其制造方法

技术领域

与相关申请的交叉引用

本申请要求2020年3月6日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2020-0028573以及2021年2月24日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2021-0024497的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

本公开涉及电池模块及其制造方法，更具体地涉及具有简化结构的电池模块及其制造方法。

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注意。二次电池是可以代替使用化石燃料的现有产品的使用的潜在能源，并且由于其不会由于能量使用而产生副产物，因此作为环境友好的能源受到关注。

近来，随着对大容量二次电池结构(包括将二次电池用作能量存储源)的需求的不断增加，对作为多个二次电池串联或并联连接的电池模块组件的多模块结构的电池组的需求不断增长。

同时，当多个电池单元串联/并联连接以配置电池组时，配置由至少一个电池单元组成的电池模块，然后向至少一个电池模块添加其他组件以配置电池组的方法是常见的。

电池模块可包括其中堆叠多个电池单元的电池单元堆以及用于容纳电池单元堆的框架。

图1是示出根据现有技术的包括U形框架的电池模块的图。

参照图1，传统上，覆盖电池单元堆10的框架包括：用于覆盖电池单元堆10的下表面和两个侧表面的U形框架20；用于覆盖电池单元堆10的上表面的上板30；以及用于覆盖电池单元堆10的前后表面的端板40。以此方式，由于用于保护电池单元堆10的框架结构由U形框架20、上板30和两个端板40的多部分结构形成，所以需要用于组装各个部件的组装过程，并且材料对于每个部件是不同的，并且因此存在电池模块的刚度可能降低的风险。

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供一种具有简化结构的电池模块及其制造方法。

本公开的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员从以下详细描述中应当清楚地理解本文未描述的其它目的。

技术方案

为了实现上述目的，根据本公开的一个实施方式，提供一种电池模块，所述电池模块包括：电池单元堆，多个电池单元堆叠在所述电池单元堆中；第一框架，所述第一框架由上表面以及前后表面形成以覆盖所述电池单元堆的上表面以及前后表面；以及第二框架，该第二框架由下表面以及左右表面形成以覆盖所述电池单元堆的下表面以及左右表面，其中，在所述第一框架和所述第二框架中的至少一者上突出地形成有引导件，其中，供所述引导件插入的引导件插入部被形成为在所述第二框架和/或所述第一框架的与所述引导件对应的部分中，并且其中，所述第一框架和所述第二框架通过第一联接部和第二联接部彼此联接，所述第一联接部通过将所述引导件插入到所述引导件插入部中而形成，所述第二联接部通过焊接所述第一框架的边缘和所述第二框架的边缘而形成。

为了实现上述目的，根据本公开的另一实施方式，提供一种用于制造电池模块的方法，该方法包括以下步骤：所述方法包括以下步骤：将电池单元堆组装在由下表面和左右表面形成的下框架的下表面上；将由上表面以及前后表面形成的上框架组装到组装有所述电池单元堆的所述下框架；以及焊接联接所述上框架和所述下框架，其中，在将所述上框架组装到所述下框架的步骤中，根据在所述上框架和所述下框架中的至少一者上突出形成的引导件将所述上框架组装到所述下框架。

所述第一框架的边缘和所述第二框架的位于与所述第一框架的边缘相对应的部分处的边缘可以彼此焊接联接。

所述引导件可以形成在所述第二框架的左右表面的上端边缘处，并且所述引导件插入部形成在所述第一框架的上表面的两个侧端处。

所述引导件可以形成在所述第二框架的下表面的前后端边缘处，并且所述引导件插入部可以形成在所述第一框架的前后表面的下端处。

所述第二框架的下表面的前后端可以分别焊接联接到所述第一框架的前后表面的下端，所述第二框架的左右表面的前后端可以分别焊接联接到所述第一框架的前后表面的两个侧端，并且所述第二框架的左右表面的上端可以分别焊接联接到所述第一框架的上表面的两个侧端。

所述第一框架和所述第二框架可以由相同材料形成。

所述上框架和所述下框架可以通过压制方法制造。

在焊接联接所述上框架和所述下框架的步骤中，所述下框架的下表面的前后端以及所述上框架的前后表面的下端、所述下框架的左右表面的前后端以及所述上框架的前后表面的两个侧端、以及所述下框架的左右表面的上端和所述上框架的上表面的两个侧端可以被同时焊接。

有利效果

根据本公开的实施方式的电池模块及其制造方法采用在传统的多部分框架结构中仅利用两个框架覆盖电池单元堆的结构，从而通过压制方法提供减少框架部件的数量，减少框架部件的组装过程，提高生产率以及增加框架的刚度的效果。

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文未描述的其它附加效果。

附图说明

图1是示出根据现有技术的包括U形框架的电池模块的图；

图2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3是示出根据本公开的实施方式的电池模块被组装的状态的图；

图4是示出根据本公开的实施方式的第一框架和第二框架焊接的部分的图；

图5是图4中的部分A，示出了根据本公开的实施方式的引导件；

图6是示出根据本公开的另一实施方式的其中形成有引导件的电池模块的图；

图7是示出根据本公开的实施方式的电池单元堆组装到下框架的状态的图；

图8是示出上框架组装到通过图7组装起来的结构的状态的图；以及

图9是示出上框架和下框架通过焊接通过图8组装起来的结构而联接的状态的图。

具体实施方式

应当理解，以下将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与本文描述的示例性实施方式不同地执行。然而，在本公开的描述中，当确定具体描述和图示可能不必要地模糊本公开的主题时，将省略对公知功能或组成元件的具体描述和图示。此外，为了帮助理解本公开，附图未基于实际比例示出，但是构成元件的部分的尺寸可能被放大。

如这里所使用的，诸如第一、第二等术语可以用于描述各种组件，并且这些组件不受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个部件与另一个部件。

此外，本文使用的术语仅用于描述特定的示例性实施方式，而不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、运动、构成元件、部件或其组合，但是应当理解，它们不排除存在或添加一个或多个其它特征、数字、步骤、运动、构成元件、部件或其组合的可能性。

在下文中，将参照图2至图6描述根据本公开的实施方式的电池模块。

图2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3是示出根据本公开的实施方式的电池模块被组装的状态的图。图4是示出根据本公开的实施方式的第一框架和第二框架焊接到其上的部分的图。图5是图4中的部分A，示出了根据本公开的实施方式的引导件。图6是示出根据本公开的另一实施方式的其中形成有引导件的电池模块的示图。

参照图2至图6，根据本公开的实施方式的电池模块包括：电池单元堆100，多个电池单元堆叠在电池单元堆100中；第一框架200，由上表面以及前后表面形成以覆盖电池单元堆100的上表面以及前后表面；以及第二框架300，由下表面以及左右表面形成以覆盖电池单元堆100的下表面以及左右表面，其中引导件400突出地形成在第一框架200和第二框架300中的至少一者上，供引导件400插入其中的引导件插入部500形成为凹陷在第二框架300和/或第一框架200的对应于引导件400的部分中，引导件400插入引导件插入部500中，并且第一框架200和第二框架300通过焊接彼此联接。

电池单元是二次电池并且可以被配置为袋型二次电池。这种电池单元可以由多个电池构成，并且多个电池单元可以堆叠在一起以便彼此电连接，由此形成电池单元堆100。多个电池单元可分别包括电极组件、电池壳体和从电极组件突出的电极引线。

根据本公开的实施方式，电池模块包括用于覆盖电池单元堆100的第一框架200和第二框架300。第一框架200形成为覆盖电池单元堆100的上表面以及前后表面，第二框架300形成为覆盖电池单元堆100的下表面以及左右表面。

传统上，覆盖电池单元堆的框架具有通过组装U形框架、上板和两个端板的多个部件来覆盖电池单元堆的结构，但是连接多个部件的传统结构具有以下缺点：框架的刚度可能降低，必须组装所有多个部件，焊接或螺栓组装时的组装线变长，并且组装过程变得复杂。

因此，根据本公开的实施方式，电池模块结构被形成为仅用两个第一框架200和第二框架300覆盖电池单元堆100，由此集成并简化了框架结构，减少了框架部件的数量，减少了框架部件的组装过程，并且显著地改善了在复杂组装过程中可能发生的质量差的问题。

此外，根据本公开的实施方式的第一框架200和第二框架300可以通过压制方法形成，并且第一框架200和第二框架300可以由相同材料形成。结果，当制造框架部件时，可以通过单一方法制造第一框架200和第二框架300，可以简化制造过程，并且可以减少质量缺陷。

根据本公开实施方式的电池模块还可包括位于第一框架200和电池单元堆100之间的绝缘构件250。绝缘构件250可以通过第一框架200上的绝缘涂层形成，或者可以是一体地联接到电池单元堆100的绝缘盖。绝缘构件250可用于补充电池单元堆100的电极引线的绝缘特性。

根据本公开的实施方式，第一框架200的边缘和位于与第一框架200的边缘对应的部分处的第二框架300的边缘可通过焊接彼此联接。更详细地，参考图4，第二框架300的下表面的前后端310分别焊接联接到第一框架200的下表面下端210的前后端，第二框架300的左右表面的前后端320分别焊接联接到第一框架200的前后表面的两个侧端220，并且第二框架300的左右表面的上端330可以分别焊接联接到第一框架200的上表面的两个侧端230。根据本公开的实施方式，电池组安装结构600可形成在第一框架200的前后表面的下端210上。当根据本公开实施方式的电池模块安装在电池组上时，电池组安装结构600可用作联接部分。

参见图5，根据本公开的实施方式的引导件400形成在第二框架300的左右表面的上端边缘处，并且引导件插入部500可形成在第一框架200的上表面的两个侧端处。因此，当将第一框架200组装到组装有电池单元堆100的第二框架300时，可根据形成在第二框架300中的引导件400将第一框架200组装到第二框架300。

参照图6，根据本公开的另一实施方式的引导件400形成在第二框架300的下表面的前边缘和后边缘处，并且引导件插入部500可形成在第一框架200的前后表面的下端处。因此，当第一框架200被组装到电池单元堆100被组装到的第二框架300时，第一框架200可以根据形成在第二框架300上的引导件400被组装到第二框架300。

根据本公开的实施方式，第一框架200和第二框架300通过第一联接部和第二联接部彼此联接，第一联接部通过将引导件400插入到引导件插入部500中而形成，第二联接部通过焊接第一框架200的边缘和第二框架300的边缘而形成，从而能够优化焊接部分和焊接长度。此外，可以通过组合不同的联接方法来提高联接强度。此外，根据本发明的实施方式，可以省略端板和框架构件之间的焊接区域，该焊接区域在现有应力情况下在结构上是易碎的，这具有补充断裂部分的优点。

在下文中，将参照图7至图9描述根据本公开的实施方式的组装电池模块的方法。

图7是示出根据本公开的实施方式的电池单元堆组装到下框架的状态的图。图8是示出上框架组装到通过图7组装起来的结构的状态的图。图9是示出上框架和下框架通过焊接通过图8组装起来的结构而联接的状态的图。

参见图7至图9，根据本公开的实施方式的用于制造电池模块的方法包括以下步骤：将电池单元堆100组装在下框架300的下表面上(图7)，将上框架200组装到组装有电池单元堆100的下框架300上(图8)，并且将上框架200和下框架300焊接联接，其中，在将上框架200组装到下框架300的步骤中，根据在上框架200和/或下框架300中的至少一者上突出地形成的引导件400将上框架200组装到下框架300。

上框架200和下框架300根据形成在上框架200和/或下框架300中的引导件400组装，从而能够提高组装精度，并通过突出形成的引导件400增强组装刚度。引导件400可插入并固定到引导件插入部500，该引导件插入部500形成为在与形成有引导件的框架相对应的边缘中凹陷，从而将上框架200和下框架300彼此联接。

根据本公开的实施方式，在焊接联接上框架200和下框架300的步骤中，下框架300的下表面的前后端310以及上框架200的前后表面的下端210、下框架300的左右表面的前后端320以及上框架200的前后表面的两个侧端220以及下框架300的左右表面的上端330以及上框架200的上表面的两个侧端230被同时焊接。

传统上，存在的问题是，框架结构必须通过复杂的组装过程来组装，其中将电池单元堆插入U形框架的内部，将上板组装在电池单元堆的上侧，将上板和U形框架彼此焊接，组装第一端板，将第一端板、U形框架和上板彼此焊接，组装第二端板，并且将第二端板、U形框架和上板彼此焊接。

然而，根据本公开的实施方式，因为电池模块具有能够仅用第一框架200和第二框架300这两个框架部件覆盖电池单元堆100的结构，所以可以通过将电池单元堆100插入下框架300，将上框架200组装到下框架300，然后焊接上框架200和下框架300的简单组装过程来形成电池模块框架结构，由此与现有技术相比可以简化焊接过程，并且可以简化制造过程，从而降低产品的缺陷率。

上述电池模块可以包括在电池组中。电池组可以具有这样的结构，在该结构中，根据本公开的实施方式的电池模块中的一个或多个与控制和管理电池的温度、电压等的电池管理系统(BMS)和冷却装置聚集并包装在一起。

电池组可应用于各种装置。这样的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。

尽管上面已经示出和描述了本公开的优选实施方式，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的原理的精神和范围内的许多其它修改和实施方式。此外，这些修改的实施方式不应从本发明的技术精神或角度单独理解。

[附图标记说明]

100：电池单元堆

200：第一框架(上框架)

210：第一框架的前后表面的下端

220：第一框架的前后表面的两个侧端

230：第一框的上表面的两个侧端

300：第二框架(下框架)

310：第二框架的下表面的前后端

320：第二框架的左右表面的前后端

330：第二框架的左右表面的上端

400：引导件

500：引导件插入部

Claims (10)

1.一种电池模块，所述电池模块包括：

电池单元堆，多个电池单元堆叠在所述电池单元堆中；

第一框架，所述第一框架由上表面以及前后表面形成以覆盖所述电池单元堆的上表面以及前后表面；以及

第二框架，该第二框架由下表面以及左右表面形成以覆盖所述电池单元堆的下表面以及左右表面，

其中，在所述第一框架和所述第二框架中的至少一者上突出地形成有引导件，

其中，供所述引导件插入的引导件插入部被形成为在所述第二框架和/或所述第一框架的与所述引导件对应的部分中，并且

其中，所述第一框架和所述第二框架通过第一联接部和第二联接部彼此联接，所述第一联接部通过将所述引导件插入到所述引导件插入部中而形成，所述第二联接部通过焊接所述第一框架的边缘和所述第二框架的边缘而形成。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中：

所述第一框架的边缘和所述第二框架的位于与所述第一框架的边缘相对应的部分处的边缘彼此焊接联接。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其中：

所述引导件形成在所述第二框架的左右表面的上端边缘处，并且所述引导件插入部形成在所述第一框架的上表面的两个侧端处。

4.根据权利要求2所述的电池模块，其中：

所述引导件形成在所述第二框架的下表面的前后端边缘处，并且所述引导件插入部形成在所述第一框架的前后表面的下端处。

5.根据权利要求2所述的电池模块，其中：

所述第二框架的下表面的前后端分别焊接联接到所述第一框架的前后表面的下端，

所述第二框架的左右表面的前后端分别焊接联接到所述第一框架的前后表面的两个侧端，并且

所述第二框架的左右表面的上端分别焊接联接到所述第一框架的上表面的两个侧端。

6.根据权利要求1所述的电池模块，其中：

所述第一框架和所述第二框架由相同材料形成。

7.一种用于制造电池模块的方法，所述方法包括以下步骤：

将电池单元堆组装在由下表面和左右表面形成的下框架的下表面上；

将由上表面以及前后表面形成的上框架组装到组装有所述电池单元堆的所述下框架；以及

焊接联接所述上框架和所述下框架，

其中，在将所述上框架组装到所述下框架的步骤中，根据在所述上框架和所述下框架中的至少一者上突出形成的引导件将所述上框架组装到所述下框架。

8.根据权利要求7所述的方法，其中：

所述上框架和所述下框架通过压制方法制造。

9.根据权利要求7所述的方法，其中：

在焊接联接所述上框架和所述下框架的步骤中，

所述下框架的下表面的前后端以及所述上框架的前后表面的下端、所述下框架的左右表面的前后端以及所述上框架的前后表面的两个侧端、以及所述下框架的左右表面的上端和所述上框架的上表面的两个侧端被同时焊接。

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。

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