CN114424385A - 电池模块和包括该电池模块的电池组 - Google Patents

电池模块和包括该电池模块的电池组 Download PDF

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Abstract

根据本公开的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；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，散热器包括：下板；流动路径部，该流动路径部是用于制冷剂的流动路径；和分隔壁，该分隔壁沿着形成流动路径部的方向被形成在流动路径部的内部，并且其中，下板被联接到模块框架的底部。

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
该申请要求在2020年4月9日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2020-0043243的权益，其公开内容以其整体通过引用并入本文。
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，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，构造由电池单体构成的电池模块，并且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的被联接到散热器的电池模块的图。图2是观察图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图。
参考图1到图3，传统的电池模块包括：电池单体堆，多个电池单体10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；和导热树脂层15，该导热树脂层15位于模块框架的底部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。此时，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；下板31，在该下板31中形成有冷却流动路径34，该冷却流动路径34将进口32和出口33连接；和上板29，该上板29覆盖下板31。这里，能够进一步在电池模块的底部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，为了使在散热器的内部流动的制冷剂的压降最小化，如在图2中所示地采用流动路径的长度减小并且宽度加宽的结构，但是如在图3中所示，当流动路径34的宽度加宽时，可能在流动路径宽度的中央部分和两个侧部之间发生温度偏差。当在流动路径上发生温度偏差时，电池单体堆的冷却被非均匀地执行，并且因此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，散热器包括：下板；流动路径部，该流动路径部是用于制冷剂的流动路径；和分隔壁，该分隔壁沿着形成流动路径部的方向被形成在流动路径部的内部，并且其中，下板被联接到模块框架的底部。
分隔壁可以被联接到模块框架的底部。
流动路径部可以具有通过从下板向下凹进而形成的结构，流动路径部的上侧可以由模块框架的底部覆盖，并且制冷剂可以在流动路径部和模块框架的底部之间的空间中流动。
散热器可以进一步包括进口和出口，制冷剂通过该进口流入，制冷剂通过该出口流出，并且分隔壁的起始点可以被形成为与进口间隔开。
通过进口流入的制冷剂可以通过被划分成第一流动路径部和第二流动路径部而从分隔壁的起始点流动。
第一流动路径部和第二流动路径部的宽度可以从进口到出口一致地形成。
分隔壁可以被形成为沿着流动路径部的中央部分从进口延伸到出口。
流动路径部被弯曲的部分可以由弯曲表面形成。
下板可以被形成为对应于模块框架的下表面。
根据本公开的另一个实施例，能够提供一种电池组，该电池组包括上述电池模块。
有利效果
根据本公开的实施例，能够在不改变流动路径长度的情况下形成侧壁结构，以使由于制冷剂的流动而引起的压降最小化，并且同时，通过由侧壁减小流动路径宽度来减小在流动路径宽度之间的温度偏差，由此改进电池模块的冷却性能。
另外，通过模块框架和散热器成一体的冷却结构，能够简化冷却结构。
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图；
图2是观察图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图；
图4是根据本公开的实施例的电池模块的分解透视图；
图5是示出图4的电池模块的部件被组装的状态的图；
图6是在从形成在下侧部上的散热器观察时的在图5中被组装的电池模块的视图；
图7是在水平方向上截取图6的散热器并且在A-A方向上观察的示出散热器的截面视图；
图8是示出制冷剂流动通过图7的散热器的状态的图；
图9是示出图7的散热器的修改实施例的图；
图10是示出图7的散热器的修改实施例的图；并且
图11是示出图7的散热器的修改实施例的图。
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。
以下，将参考图4和图5描述根据本公开的实施例的电池模块的结构。
图4是根据本公开的实施例的电池模块的分解透视图。图5是示出图4的电池模块的部件被组装的状态的图。
参考图4和图5，根据本公开的实施例的电池模块200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用于容纳电池单体堆100；和散热器300，该散热器300被形成在模块框架205的下方，以冷却所述多个电池单体。
根据本公开的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堆叠在一起以彼此电连接，由此形成电池单体堆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。
模块框架205容纳电池单体堆100。根据本公开的实施例，模块框架205可以包括：下框架210，该下框架210用于覆盖电池单体堆100的下表面和两个侧表面；和上板220，该上板220用于覆盖电池单体堆100的上表面。然而，模块框架205的结构不限于此，并且可以是由除了电池单体堆100的前表面和后表面之外的四个表面包围的单框架形状。
根据本公开的实施例的电池模块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。
散热器300可以被形成在模块框架205的下部处。散热器300可以包括：下板310，该下板310形成散热器300的骨架，并且与模块框架205的底部接触；进口320，该进口320被形成在散热器300的一侧上，以从散热器300的外部向内部供应制冷剂；出口330，该出口330被形成在散热器的一侧上，使得在散热器的内部流动的制冷剂流动到散热器的外部；和流动路径部340，该流动路径部340将进口320和出口330连接，并且允许制冷剂流动。
根据本公开的实施例，分隔壁350沿着形成流动路径部340的方向被形成在流动路径部340的内部。下板310和分隔壁350能够通过诸如焊接的方法被联接到模块框架205的底部。
具体地，流动路径部340可以是指与对应于模块框架205的底部的下框架210的下表面接触的下板310被形成为向下凹陷的结构。流动路径部340的上侧打开，使得流动路径被形成在流动路径部340和模块框架205的底部之间，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，模块框架205的底部用于对应于散热器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，模块框架无任何选择地只能间接地冷却。因此，冷却效率降低，并且形成了单独的制冷剂流动结构，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的问题。然而，根据本公开的实施例，通过采用散热器300在模块框架205的下部处成一体的结构，制冷剂能够直接地在流动路径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，并且通过散热器300与模块框架205的底部成一体的结构，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能够被进一步改进。
此外，在如在根据本公开的实施例的电池单体堆100中的那样的大面积电池模块的情形中，所堆叠的电池单体的数量与传统情形相比显著地增加，流动路径的宽度可能被形成为更宽，并且因此温度偏差可能更加严重。
根据本公开的实施例的分隔壁350在不改变流动路径部340的流动路径长度的情况下减小流动路径部340的宽度，以使压降最小化，并且同时减小在流动路径宽度之间的温度偏差。分隔壁350的上端和下板310的上端能够通过诸如焊接的方法被联接到模块框架205的下表面。不仅流动的制冷剂的压降和温度偏差能够被分隔壁350最小化，而且除了下板210，分隔壁350也能够与模块框架205的底部联接，以支撑模块框架205以及被容纳在模块框架205中的电池单体堆100的载荷并且增强电池模块200的刚度。
以下，将参考图6到图8更详细地描述根据本公开的实施例的散热器的结构。
图6是在从形成在下侧部上的散热器观察时的在图5中被组装的电池模块的视图。图7是在水平方向上截取图6的散热器并且在A-A方向上观察的示出散热器的截面视图。图8是示出制冷剂流动通过图7的散热器的状态的图。
参考图6到图8，在根据本公开的实施例的散热器300中，下板310能够被形成为对应于模块框架205的底部。模块框架205的底部对应于下框架210的底部，下板310和下框架210的底部可以通过焊接被联接，并且整个电池模块的刚度可以通过下板310被增强。下板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在下板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，进口320和出口330均可以被形成在散热器300的被形成在端板230所位于的部分处的一侧上。进口320和出口330可以分别地位于散热器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可以被形成为在弯曲的同时覆盖模块框架205的底部。在除了下板310与模块框架205的底部形成接触的部分之外，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，由此在模块框架205的上侧处的被布置成占据模块框架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。
流动路径部340被弯曲的部分可以由弯曲表面形成。由此，分隔壁350被弯曲的部分也可以由弯曲表面形成。当成角度的边缘部被形成在流动路径部340中时，制冷剂的流动将很可能在成角度的边缘部处停滞，因此增加了温度偏差和压降。在这方面，如果弯曲部分如在本公开的实施例中的那样通过弯曲表面来处理，则能够使制冷剂自然地流动。
分隔壁350能够被形成为沿着流动路径部340的中央部分从进口320延伸到出口330。由此，流入进口320中的制冷剂能够沿着分隔壁350被引导至出口330。
分隔壁350的起始点被形成为与进口320间隔开，并且通过进口320流入的制冷剂能够通过被划分成通过分隔壁350形成的第一流动路径部341和第二流动路径部342而从分隔壁350的起始点流动。在此情形中，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的宽度能够从进口320到出口340一致地形成。因此，流动可以不被朝向且第一流动路径部341和第二流动路径部342的任一侧偏置，并且能够最小化由于加宽第一流动路径部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在流动路径部之间的温度偏差的差异。另外，流动路径部340的宽度被恒定地形成，所以能够使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最小化。
图9到图11是示出图7的散热器的修改实施例的图。
参考图9到图11，根据实施例，图7中所示的分隔壁350能够实现具有以各种形状修改的侧壁结构450、550和650的散热器。
上述电池模块能够被包括在电池组中。该电池组可以具有其中一个或多个根据本公开的实施例的电池模块被聚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，这也属于本公开的范围。
虽然上文已经示出并且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，不应与本公开的技术精神或观点分开地理解这些修改实施例。
附图标记说明
205：模块框架
210：下框架
220：上板
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：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；流动路径部，所述流动路径部是用于制冷剂的流动路径；和分隔壁，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，并且
其中，所述下板被联接到所述模块框架的底部。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述分隔壁被联接到所述模块框架的所述底部。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述流动路径部具有通过从所述下板向下凹进而形成的结构，所述流动路径部的上侧由所述模块框架的所述底部覆盖，并且所述制冷剂在所述流动路径部和所述模块框架的所述底部之间的空间中流动。
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，所述制冷剂通过所述出口流出，并且
所述分隔壁的起始点被形成为与所述进口间隔开。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中：
通过所述进口流入的制冷剂通过被划分成第一流动路径部和第二流动路径部而从所述分隔壁的所述起始点流动。
6.根据权利要求5所述的电池模块，其中：
所述第一流动路径部和所述第二流动路径部的宽度从所述进口到所述出口一致地形成。
7.根据权利要求5所述的电池模块，其中：
所述分隔壁被形成为沿着所述流动路径部的中央部分从所述进口延伸到所述出口。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中：
所述流动路径部被弯曲的部分由弯曲表面形成。
9.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述下板被形成为对应于所述模块框架的下表面。
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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