CN114365341A - 电池模块和包括该电池模块的电池组 - Google Patents

Abstract

根据本公开内容的一实施例的电池模块包括：模块框架，电池单元堆叠插入所述模块框架中，在所述电池单元堆叠中堆叠有多个电池单元；端板，用于覆盖所述电池单元堆叠的前表面和后表面并耦接到所述模块框架；和单元平台组件，位于所述电池单元堆叠和所述端板之间，其中所述模块框架的侧表面部分中形成有排气部，并且所述排气部形成为更靠近所述单元平台组件，而不是所述电池单元堆叠。

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1日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0039759号的优先权的权益，通过引用将所述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，涉及具有增强的稳定性的电池模块和包括该电池模块的电池组。

背景技术

随着移动装置的技术发展和需求增加，对作为能源的电池的需求正在迅速增加。因此，正在进行能够满足各种需求的电池的多种研究。

二次电池作为诸如电动自行车、电动车辆、混合动力车辆之类的动力驱动装置的能源，以及用于诸如手机、数码相机和笔记本电脑之类的移动装置的能源而备受关注。

近来，随着对包括将二次电池用作能量存储源的大容量二次电池结构的需求不断增加，对作为其中多个二次电池串联/并联连接的电池模块的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或并联以构成电池组时，通常先配置由至少一个电池单元构成的电池模块，然后再使用至少一个电池模块并添加其他部件来构造电池组。因为构成这些中型或大型电池模块的电池单元由可充电/可放电的二次电池构成，所以这种高输出和大容量的二次电池在充电和放电过程中产生大量热量。

电池模块包括其中堆叠有多个电池单元的电池单元堆叠、用于容纳电池单元堆叠的框架、以及用于覆盖电池单元堆叠的前表面和后表面的端板。

图1是图示安装在常规的电池组上的电池模块在起火时的外观视图。图2图示图1的截面A-A，并且是图示当安装在常规的电池组上的电池模块起火时火焰影响相邻电池模块的外观视图。

参考图1和图2，常规的电池模块包括其中堆叠多个电池单元10的电池单元堆叠、用于容纳电池单元堆叠的框架20、形成在电池单元堆叠的前表面和后表面上的端板30、形成为突出到端板的外侧的端子汇流条40等。

框架20和端板30可以耦接成通过焊接密封。当用于容纳电池单元堆叠的框架20和端板30以这种方式耦接时，电池单元10的内部压力在电池模块过充电期间增加。因此，当超过电池单元10的焊接强度的极限值时，电池单元10中产生的高温热量、气体和火焰可以排放到电池单元10的外部。

此时，高温热量、气体和火焰可以通过形成在端板30中的开口排放。然而，在其中多个电池模块被布置成使得端板30彼此面对的电池组结构中，与喷出高温热量、气体和火焰的电池模块相邻的电池模块可能会受到影响。因此，形成在相邻电池模块的端板30上的端子汇流条40可能被损坏，并且高温热量、气体和火焰可能经由形成在相邻电池模块的端板30中的开口进入电池模块的内部，从而损坏多个电池单元10。

发明内容

技术问题

本公开内容的一个目的是提供一种电池模块和包括该电池模块的电池组，当电池模块中发生起火现象时，该电池模块能够分散排放的高温热量和火焰。

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，提供一种电池模块，所述电池模块包括：模块框架，电池单元堆叠插入所述模块框架中，在所述电池单元堆叠中堆叠有多个电池单元；端板，用于覆盖所述电池单元堆叠的前表面和后表面并耦接到所述模块框架；和单元平台组件，位于所述电池单元堆叠和所述端板之间，其中在所述模块框架的侧表面部分中形成有排气部，并且所述排气部形成为更靠近所述单元平台组件，而不是所述电池单元堆叠。

所述排气部可形成在形成所述单元平台组件的区域中。

所述排气部可位于所述模块框架的侧表面部分的两端。

在所述端板上可形成有端子汇流条开口和连接器开口，并且所述排气部可将从所述端子汇流条开口和所述连接器开口发出的气体和热量分散和排放。

所述排气部可具有形成在所述模块框架的侧表面部分中的孔结构。

所述孔结构可斜穿所述模块框架的侧表面部分。

所述端板可包括第一端板和第二端板，并且所述孔结构可具有朝向所述第一端板和所述第二端板中的远离所述排气部的端板的倾斜方向。

所述排气部可包括：流入口，在所述模块框架的侧表面部分中形成为对应于所述电池单元堆叠的堆叠表面；和排放口，用于排放通过所述流入口流入的气体，所述排放口可形成在与所述流入口垂直的方向上。

所述排气部可进一步包括：连接部，形成在所述流入口和所述排放口之间，以在所述排放口所在的方向上引导流入所述流入口的气体，所述连接部可具有所述模块框架相对于侧表面部分倾斜的结构。

所述端板可包括第一端板和第二端板，并且所述排放口可形成为朝向所述第一端板和所述第二端板中的远离所述排气部的端板。

根据本公开内容的一个实施例，提供一种电池组，所述电池组包括：两个或更多个电池模块，其中在所述电池模块中，第一电池模块和第二电池模块的每一个具有形成在彼此面对的一侧的开口。

所述第一电池模块的排气部可形成为在与所述第二电池模块所在的方向相反的方向上排放气体。

有益效果

根据本公开内容的实施例，排气部可形成在模块框架的侧表面部分上的与单元平台组件相邻的部分，而不是形成在与电池单元堆叠相邻的部分，由此分散在电池模块起火时产生的高温热量、气体和火焰，从而最小化对电池模块的端子汇流条和多个电池单元的面向电池模块的部分的损坏。

本公开内容的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员从所附权利要求的描述中将清楚地理解以上未描述的额外的其他效果。

附图说明

图1是图示安装在常规的电池组上的电池模块在起火时的外观视图；

图2图示沿图1中的线A-A截取的截面，并且是图示当安装在常规的电池组上的电池模块起火时火焰影响相邻电池模块的外观视图；

图3是图示根据本公开内容的实施例的电池模块的分解立体图；

图4是图示包括在图3的电池模块中的电池单元的立体图；

图5是图示图3的电池模块的耦接状态的立体图；

图6是沿图5中的切割线B-B截取的平面图；

图7是图示根据本公开内容的另一实施例的电池模块的立体图；

图8是沿图7中的切割线C-C截取的平面图；

图9是图示根据本公开内容的另一实施例的电池模块的立体图；

图10是图示当从上方观察时根据本公开内容的实施例的电池组1000的平面图。

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，以便本领域技术人员能够容易地实施。本公开内容可以以各种不同的方式修改，并且不限于在此阐述的实施例。

与描述无关的部分将被省略以清楚地描述本公开内容，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所示的那些。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绘示。

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，或者也可以存在中间元件。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”意味着设置在参考部分上或下，并不一定意味着朝着重力的相反方向设置在参考部分的上端。

此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”某个部件时，除非另有说明，否则意味着该部分可进一步包括其他部件，而不排除其他部件。

此外，在整个说明书中，短语“在平面图上”意味着从上方观察目标部分，并且短语“在截面图中”意味着从侧面观察的通过垂直切割目标部分所截取的横截面。

图3是图示根据本公开内容的实施例的电池模块的分解立体图。图4是图示包括在图3的电池模块中的电池单元的立体图。图5是图示图3的电池模块的耦接状态的立体图。图6是沿图5中的切割线B-B截取的平面图。图6是从方向B观察的沿图5的XY平面截取的平面图。

参考图3至图5，根据本公开内容的实施例的电池模块100包括其中堆叠多个电池单元110的电池单元堆叠120和用于容纳电池单元堆叠120的模块框架200。排气部400形成在模块框架200的侧表面部分。本文使用的排气部400是指用于排放电池模块100内部的热量或气体的部分。

在下文中，将参考图4描述一个电池单元110的构造。

参考图4，电池单元110可以是二次电池，并且可以由袋型二次电池构成。电池单元110可以包括电极组件113、单元壳体114以及从电极组件113突出的电极引线111和112。

电极组件113可由正极板、负极板、隔膜等构成。单元壳体114用于封装电极组件113并且可以由包括树脂层和金属层的层压板形成。单元壳体114可以包括壳体主体113B和单元平台116。

壳体主体113B可以容纳电极组件113。为此，能够容纳电极组件113的容纳空间设置在壳体主体113B中。单元平台116可以从壳体主体113B延伸并且可以被密封，从而可以密封电极组件113。

电极引线111和112可以电连接到电极组件113。可以设置包括负极引线111和正极引线112的一对电极引线111和112。一对电极引线111和112的一部分可以分别从单元壳体114的前侧(+X轴方向)和后侧(-X轴方向)突出到单元平台116的外部。

同时，可以在电极组件113被容纳在单元壳体114中的状态下，通过密封单元壳体114的两端114a和114b以及用于连接两端的一个侧边114c来制造电池单元110。也就是说，根据本公开内容的实施例的电池单元110包括总共三个密封部114sa、114sb和114sc，密封部114sa、114sb和114sc具有能够通过诸如热熔的方法密封的结构，并且剩余的另一侧边可以由连接部115构成。

此外，连接部115可以沿电池单元110的一个周边较长地延伸，并且电池单元110的被称为蝙蝠耳的突起110p可以形成在连接部115的端部。例如，可以在突出的电极引线111和112之间的间隔处密封单元壳体114。

如上所述的电池单元110的构造是一个示例，并且可以对构成电池单元堆叠的电池单元110的形状进行各种修改。

电池单元110可以由多个电池单元形成，并且多个电池单元110可以堆叠成彼此电连接，从而形成电池单元堆叠120。上板130可以位于电池单元堆叠120的上侧，并且汇流条框架140可以在电极引线111和112突出的方向上分别位于电池单元堆叠120的前表面和后表面。电池单元堆叠120、上板130和汇流条框架140可以一起容纳在模块框架200中。

可以在电池单元堆叠120与模块框架200的下表面之间注入导热树脂，并且通过注入的导热树脂，可以在电池单元堆叠120与模块框架200的下表面之间形成导热树脂层(未示出)。通过模块框架200，可以保护容纳在模块框架200的内部的电池单元堆叠120和与其连接的部件免受外部的物理冲击。

汇流条框架140分别位于电池单元堆叠120的前表面和后表面，以在覆盖电池单元堆叠120的同时引导电池单元堆叠120和外部装置的连接。详细地，汇流条141和端子汇流条142可以安装在汇流条框架140上。电池单元110的电极引线111和112穿过形成在汇流条框架140中的狭缝，然后弯曲，使得它们能够接合到汇流条141和端子汇流条142。构成电池单元堆叠120的电池单元110可以通过汇流条141串联或并联连接，并且外部装置或电路和电池单元110可以通过暴露于电池模块100的外部的端子汇流条142进行连接。此外，连接器(未示出)可以安装在汇流条框架140上，并且由感测组件(未示出)测量的电池单元110的温度或电压数据可以通过连接器(未示出)传输到外部BMS(电池管理系统)等。

端板301和302形成为覆盖电池单元堆叠120的前表面和后表面。用于耦接到电池组框架的安装部310形成在每一个端板301和302中。详细地，第一端板301和第二端板302可以分别位于电池单元堆叠120的前表面和后表面。端板301和302可以保护汇流条框架140和与其连接的多个电子部件免受外部冲击，并且需要具有预定强度来将其实现，因此可以包括诸如铝的金属。

在端板301和302中形成有用于允许安装在汇流条框架140上的端子汇流条142和连接器(未示出)与外部连接的端子汇流条开口320和连接器开口330，并且从电池单元110产生的气体或热量可以通过开口320和330排放到电池模块100的外部。端板301和302与模块框架200通过焊接耦接，并且通过除了上述开口320和330之外的焊接密封的端板301和302与模块框架200的耦接结构，可以中断位于模块框架200和端板301和302的内部的多个电池单元110与外部的连接。

如上所述，常规的电池模块可以通过开口排放由电池单元产生的高温热量、气体或火焰。然而，在将多个电池模块设置成使得端板彼此面对的电池组结构中，从电池模块排放的高温热量、气体和火焰可能损坏相邻的电池模块。

因此，根据本公开内容的实施例，排气部400可以形成在模块框架200的侧表面部分，以分散通过开口320和330排放的热量、气体、火焰等。排气部400可以具有形成在模块框架200的侧表面部分中的孔结构。如图3和图5所示，根据本公开内容的实施例的孔结构可以具有其中模块框架200的侧表面部分的端部被部分切割的形状。

通过排气部400，可以使电池模块100内部的排放路径多样化，从而防止起火时的排放仅集中到电池模块100的一部分的现象，并且分散高温热量、气体和火焰的排放。

进一步，参考图5和图6，根据本公开内容的实施例的排气部400形成在与电池单元110的单元平台116对应的位置。在电池单元110中，从电极引线111和112以及与其相邻的单元平台116产生大量热量。当单元平台116由于电池模块100的内部压力变化而未密封时，可以排放高温热量、气体和火焰。在这种情况下，根据实施例的排气部400可以形成在对应于单元平台116的位置以立即将高温热量、气体和火焰排放到电池模块100的外部。详细地，由于构成电池单元堆叠的电池单元110可以由多个单元形成，单元平台116可以由多个平台形成以形成单元平台组件116G。排气部400可以在模块框架200的侧表面部分形成为对应于单元平台组件116G。根据本实施例的排气部400可以形成为与单元平台组件116G相邻，而不是与电池单元堆叠120相邻。例如，排气部400可以形成在对应于单元平台组件116G的位置。

尽管未示出，但排气部可以额外地形成为与第二端板302相邻。此时，额外地形成的排气部可以形成为在第一端板301的方向上排放气体。

在下文中，将参考图7至图9描述根据本公开内容的修改实施例的排气部。

图7是图示根据本公开内容的另一实施例的电池模块的立体图。图8是沿图7中的切割线C-C截取的平面图。图8是从方向C观察的沿图7的XY平面截取的平面图。图9是图示根据本公开内容的另一实施例的电池模块的立体图。

参考图7和图9，根据本实施例的排气部500和600可以形成为朝向第一端板301和第二端板302中的远离排气部500的端板排放气体。如图7和图9所示，更靠近第一端板301的排气部500和600可以形成为在远离排气部的第二端板302的方向上排放气体。尽管未示出，排气部可以额外地形成为与第二端板302相邻。此时，额外地形成的排气部可以形成为在第一端板301的方向上排放气体。

排气部500和600形成在与单元平台116对应的位置，但是更靠近第一端板301，而不是位于电池单元堆叠120的相对侧部的第二端板302，因此当气体在第一端板301的方向上排放时，高温热量、气体和火焰被排放到与第一端板301相邻的另一个电池模块而损坏另一个电池模块。为了防止这种情况，排气部500优选形成为仅在第二端板302的方向上排放气体。这将在下面参考图10再一次描述。

参考图7和图8，根据本公开内容的实施例的排气部500具有形成在模块框架200的侧表面部分中的孔结构，并且与根据图5中描述的实施例的排气部400不同，孔可以形成为与模块框架200的侧表面部分的端部隔开固定间隔。此外，根据本公开内容的实施例的排气部500可以具有斜穿模块框架200的侧表面部分的孔结构。这里，孔结构具有朝向第一端板301和第二端板302中的远离排气部500的端板的倾斜方向。

详细地，斜穿的排气部500的内流入口可以形成为比外排放口更靠近第一端板301，并且外排放口可以形成为比内流入口更靠近第二端板302。

由于上述结构，通过排气部500排放的热量或气体可以自然地具有方向性。也就是说，排气部500可以将气体引导为在远离排气部的第二端板302的方向上排放，由此防止与第一端板301相邻的另一个电池模块损坏。

进一步，根据本公开内容的实施例的排气部500的优点在于，其具有通孔结构，不需要单独的额外空间，并且仅穿透模块框架200即可简单地实现排放气体的方向性。

接着，参考图9，排气部600可以包括：流入口610，形成在模块框架200的侧表面部分，沿电池单元堆叠的堆叠方向面对电池单元的一个表面；排放口620，用于排放通过流入口610流入的气体；和连接部630，用于连接流入口610和排放口620。

排放口620可以形成在与流入口610垂直的方向上。此外，连接部630可以具有从模块框架200的侧表面部分突出的形状，并且可以倾斜地形成。

基于上述结构，根据本公开内容的实施例的排气部600可以更可靠地将电池模块内部的热量或气体在第二端板302的方向上引导。也就是说，其优点是可以更稳妥地实现热量或气体的方向性。此外，连接部630可以用作一种盖以阻止外部飞溅物进入电池模块的内部。

同时，根据本公开内容的实施例的上述排气部400、500和600的数量没有特别限制，并且可以由一个或多个排气部形成。然而，当排气部400、500和600由多个排气部形成时，它们可以沿着垂直于模块框架200的侧表面部分的方向布置，以对应于构成电池单元堆叠120的单元平台116的位置。这里，垂直于模块框架200的侧表面部分的方向是指平行于图5中的Z轴的方向。

再次参考图3，根据本公开内容的模块框架200可以是单框架结构或者上盖耦接到U形框架的结构。首先，单框架可以是上表面、下表面和两个侧表面成一体的金属板形式，并且可以通过挤压成型制造。其次，在上盖耦接到U形框架的结构的情况下，该结构可以通过将上盖耦接到U形框架的上侧而形成，U形框架是下表面和两个侧面成一体的金属板，也可以通过压制成型来制造。

如图5或图7所示，孔结构的排气部400和500可应用于通过挤压成型制造的单框架或通过压制成型制造的U形框架。同时，如图9所示，与通过挤压成型制造的单框架相比，在通过压制成型制造的U形框架中，更容易实现突出结构的排气部600。然而，在形成突出结构的排气部600时，可以通过形成穿透模块框架200的侧表面部分的孔并将连接部630和排放口620结合到模块框架200的侧表面部分来形成排气部600。在这种情况下，排气部600甚至可以应用于通过挤压成型制造的单框架。

图10是图示当从上方观察时根据本公开内容的实施例的电池组1000的平面图。

参考图10，根据本公开内容的实施例的电池组1000可以包括两个或更多个如上所述的电池模块100a和100b。

电池模块100a和100b可以容纳在电池组框架1100中，并且可以与诸如BMS(电池管理系统)、冷却系统等各种控制和保护系统一起安装。

第一电池模块100a和第二电池模块100b各自可以具有形成在彼此面对的一侧的开口320a、330a、320b和330b。

详细地，第一电池模块100a的第一端板301a和第二电池模块100b的第二端板302b可以彼此面对。此时，端子汇流条开口320a和连接器开口330a可以形成在第一端板301a中，并且端子汇流条开口320b和连接器开口330b可以形成在第二端板302b中。

根据本公开内容的实施例的电池模块100a和100b可以在模块框架的侧表面部分中提供上述排气部，从而减少通过开口320a、330a、320b和330b排放的热量、气体、火焰等。

此外，图7和图9中所示的排气部500和600可以提供在第一电池模块100a中，因此，可以在与第二电池模块100b所在的方向相反的方向上引导热量、气体、火焰等的排放。也就是说，可以最小化可能施加到第二电池模块100b的损坏。

根据本公开内容的实施例的电池模块100a和100b可以与电池组框架1100的侧表面部分1110间隔开。虽然未示出，但是电池模块100a和100b可以具有形成在模块框架200的侧表面部分与电池组框架1100之间的支撑构件。支撑构件可以防止电池模块100a和100b在电池组框架1100的内部移动。

如上所述的根据本实施例的电池模块和电池组可以应用于各种装置。这些装置可以应用于诸如电动自行车、电动车辆、混合动力车辆等交通工具，但本公开内容不限于此，本公开内容可以应用于各种可以使用电池模块的装置，这也落入本公开内容的范围。

虽然已经说明和描述了本公开内容的优选实施例，但是本公开内容不限于上述特定实施例，本领域技术人员可以在不脱离所附权利要求中公开的范围和精神的情况下进行各种修改和改进，并且这些修改和改进不应被理解为脱离本发明的范围和精神。

附图标记说明

116：单元平台

116G：单元平台组件

200：模块框架

301，302：端板

400，500，600：排气部

Claims (12)

1.一种电池模块，包括：

模块框架，电池单元堆叠插入所述模块框架中，在所述电池单元堆叠中堆叠有多个电池单元；

端板，用于覆盖所述电池单元堆叠的前表面和后表面并耦接到所述模块框架；和

单元平台组件，位于所述电池单元堆叠和所述端板之间，

其中在所述模块框架的侧表面部分中形成有排气部，并且所述排气部形成为更靠近所述单元平台组件，而不是所述电池单元堆叠。

2.根据权利要求1所述的电池模块，

其中所述排气部形成在形成所述单元平台组件的区域中。

3.根据权利要求2所述的电池模块，

其中所述排气部位于所述模块框架的侧表面部分的两端。

4.根据权利要求1所述的电池模块，

其中在所述端板上形成有端子汇流条开口和连接器开口，并且所述排气部将从所述端子汇流条开口和所述连接器开口发出的气体和热量分散和排放。

5.根据权利要求1所述的电池模块，

其中所述排气部具有形成在所述模块框架的侧表面部分中的孔结构。

6.根据权利要求5所述的电池模块，

其中所述孔结构斜穿所述模块框架的侧表面部分。

7.根据权利要求6所述的电池模块，

其中所述端板包括第一端板和第二端板，并且所述孔结构具有朝向所述第一端板和所述第二端板中的远离所述排气部的端板的倾斜方向。

8.根据权利要求1所述的电池模块，

其中所述排气部包括：

流入口，在所述模块框架的侧表面部分中形成为对应于所述电池单元堆叠的堆叠表面，和

排放口，用于排放通过所述流入口流入的气体，

其中所述排放口形成在与所述流入口垂直的方向上。

9.根据权利要求8所述的电池模块，

其中所述排气部进一步包括：

连接部，形成在所述流入口和所述排放口之间，以在所述排放口所在的方向上引导流入所述流入口的气体，

其中所述连接部具有所述模块框架相对于侧表面部分倾斜的结构。

10.根据权利要求8所述的电池模块，

其中所述端板包括第一端板和第二端板，并且

所述排放口形成为朝向所述第一端板和所述第二端板中的远离所述排气部的端板。

11.一种电池组，包括：

两个或更多个根据权利要求1所述的电池模块，

其中在所述电池模块中，第一电池模块和第二电池模块的每一个具有形成在彼此面对的一侧的开口。

12.根据权利要求11所述的电池组，

其中所述第一电池模块的排气部形成为在与所述第二电池模块所在的方向相反的方向上排放气体。

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