CN114424390A - 电池模块及包括该电池模块的电池组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池模块及包括该电池模块的电池组，根据本发明的一个实施方式的电池模块包括：电池单元层叠体，在电池单元层叠体中层叠有多个电池单元；模块框架，其围绕电池单元层叠体；汇流条框架，其覆盖电池单元层叠体的暴露的前表面和后表面；以及端板，其覆盖汇流条框架，其中模块框架包括用于覆盖电池单元层叠体的底部和两侧表面的下框架、以及用于覆盖电池单元层叠体的顶部的上板，并且一个或更多个组装引导部设置在下框架的与上板联接的边缘上。

Description

电池模块及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29日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2020-0052264的权益，其公开内容通过引用整体并入本文中。

本公开涉及一种电池模块和包括该电池模块的电池组，并且更具体地，涉及一种具有改进的组装性能的电池模块和包括该电池模块的电池组。

背景技术

易于应用于各种产品组并且具有诸如能量密度高之类的电气特性的二次电池不仅广泛应用于便携式装置，而且广泛应用于由电驱动源驱动的电动车辆或混合动力车辆、储能系统等。这种二次电池作为用于提高能源效率的新的环境友好型能源而备受关注，因为它具有显著减少化石燃料使用并且根本不产生能源使用的副产品的主要优势。

小型移动装置针对每个装置使用一个或几个电池，而诸如车辆之类的中型装置或大型装置需要高功率和大容量。因此，使用具有彼此电连接的多个电池单元的中型或大型电池模块。

中型或大型电池模块优选地制造成具有尽可能小的尺寸和重量。为此，通常使用能够以高集成度层叠并且相对于容量具有小的重量的棱柱状电池、袋型电池等作为中型或大型电池模块的电池单元。同时，为了保护电池单元层叠体免受外部冲击、热或振动的影响，电池模块可包括模块框架，其中前表面和后表面开口以将电池单元层叠体容纳在内部空间中。

图1是例示了根据现有技术的具有模块框架的电池模块的立体图。图2是例示了沿图1的xz平面截取的截面图的图。

参照图1和图2，电池模块可以包括：模块框架10，模块框架10的前表面和后表面开口以覆盖通过层叠多个电池单元11而形成的电池单元层叠体12；以及端板20，其布置成覆盖模块框架10的前表面和后表面。模块框架10可以包括U形框架10a和用于覆盖U形框架10a的开口的上部的上板10b。U形框架10a可以包括用于覆盖电池单元层叠体12的下表面的底部10a1和具有从底部10a1的两侧向上突出的结构的两个侧表面部10a2。端板20可以包括用于覆盖模块框架10的一侧的前板20a和用于覆盖模块框架10的另一侧的后板20b。

为了形成这样的电池模块，在电池单元层叠体12安装在模块框架10内部的状态下，可以执行焊接等以联接模块框架10的U形框架10a和上板10b。此时，在将上板10b放置在U形框架10a上的组装过程中可能出现组装缺陷。具体而言，当在上板10b和U形框架10a的侧表面部之间形成焊接部WP时，可能缺少用于组装对齐的引导件，这可能会导致缺陷。具体而言，如图2所示，由于电池单元11的厚度公差，U形框架10a的侧表面部10a2被加宽，因此出现组装缺陷的可能性很高。

因此，需要开发一种能够解决现有技术中所涉及的这些问题的技术。

发明内容

技术问题

本公开的目的是提供一种具有改进的组装性能的电池模块及包括该电池模块的电池组。

然而，本公开的实施方式要解决的技术问题不限于上述问题，并且可以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方式，提供了一种电池模块，该电池模块包括：电池单元层叠体，在其中层叠有多个电池单元；模块框架，其被布置为环绕电池单元层叠体；汇流条框架，其被布置为覆盖从模块框架暴露的电池单元层叠体的前表面和后表面；以及端板，其被布置为覆盖汇流条框架，其中模块框架包括用于覆盖电池单元层叠体的下部和两侧表面(both side surfaces)的下框架，以及用于覆盖电池单元层叠体的上部的上板，并且其中至少一个组装引导部形成在下框架的与所述上板联接的边缘处。

下框架可以包括支撑电池单元层叠体的下部的底部、以及从底部的两端向上延伸的两个侧表面部，并且组装引导部可以形成在侧表面部的上边缘处。

组装引导部可以包括在一个方向上突出的突出形状的支撑部。

在所述上板中可以形成凹槽部，在凹槽部中组装组装引导部的所述支撑部。

侧表面部的宽度可以比支撑部的宽度更宽。

凹槽部可以具有在上板的边缘的一侧边缘开口的结构。

支撑部可以形成在侧表面部在水平方向上的边缘的一侧。

支撑部可以包括弯曲部。

弯曲部可以在支撑部突出的方向上弯曲并连接至侧表面部。

根据本公开的一个实施方式，提供了一种电池组，其包括上述电池模块。

技术效果

根据本公开的实施方式，在模块框架上形成有槽型组装引导结构，从而能够防止在组装模块框架时错位。通过这样的组装性能的改进，可以防止在通过焊接联接模块框架时发生焊接缺陷。

附图说明

图1是例示了根据现有技术的具有模块框架的电池模块的立体图；

图2是沿图1的xz平面截取的截面图；

图3是例示了根据本公开的实施方式的电池模块的分解立体图；

图4是图3的电池模块中所包括的下框架的立体图；

图5是图3的电池模块中所包括的上板的立体图；

图6是例示了根据本公开的实施方式的电池模块中的上板与下框架的组装部分的局部立体图；

图7是例示了根据本公开的另一实施方式的电池模块中的上板与下框架的组装部分的局部立体图；以及

图8是例示了根据本公开的另一实施方式的电池模块中的上板与下框架的组装部分的局部立体图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本公开的各种实施方式，使得本领域技术人员能够容易地实施这些实施方式。本公开可以以各种不同的方式修改，并且不限于在此阐述的实施方式。

为了清楚起见，这里将省略与描述无关的部分的描述，并且在整个描述中，相似的附图标记指代相似的元件。

此外，在附图中，为了便于描述而任意地例示了每个元件的尺寸和厚度，并且本公开不一定限于附图中所示的尺寸和厚度。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、区域等的厚度。在附图中，为了便于描述，夸大了一些层和区域的厚度。

另外，将理解，当诸如层、膜、区域或板之类的元件被称为在另一元件“上”或“之上”时，该元件可以直接在另一元件上或也可以存在居间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”时，这意味着不存在居间元件。此外，术语“上”或“上方”表示设置于参考部分之上或之下，并非必须表示朝着重力相反方向设置于参考部分的上端。

此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”一定组件时，除非另有提及，否则表示该部分还可以包括其他组件，而不排除其他组件。

此外，在整个描述中，当提到“平面”时，其表示从上侧观察目标部分，而当提到“截面”时，其表示从垂直切割的截面侧观察目标部分。

图3是例示了根据本公开的实施方式的电池模块的分解立体图。

参照图3，根据本公开的实施方式的电池模块包括其中层叠了多个电池单元110的电池单元层叠体100、布置为环绕电池单元层叠体100的模块框架200、布置为覆盖电池单元层叠体100的前表面和后表面的汇流条框架400、以及布置为基于电池单元层叠体100覆盖汇流条框架400的外部的端板600。

根据本公开的实施方式的电池单元110是二次电池并且可以被构造为袋型二次电池。这种电池单元110可以由多个单元组成，并且多个电池单元110可以层叠在一起以彼此电连接，从而形成电池单元层叠体100。多个电池单元110可以分别包括电极组件、电池壳体和从电极组件突出的电极引线。

汇流条411和连接器500可以安装在汇流条框架400上。连接器500可以感测来自安装在汇流条框架400上的汇流条或热敏电阻的电压和温度，并将它们发送给电池管理系统(BMS)。在形成在电池单元层叠体100的前表面和后表面上的汇流条框架400当中，第一连接器510形成在位于电池单元层叠体100的前表面上的汇流条框架400中，并且第二连接器520可以形成在位于电池单元层叠体100的后表面上的汇流条框架400上。

传统上，连接器仅形成在形成于电池组100的前表面和后表面上的两个汇流条框架当中的一个汇流条框架部中，并且没有形成连接器的汇流条框架部通过柔性扁平电缆向位于电池单元层叠体的相对侧的连接器发送电压和温度感测信息。此时，由于柔性扁平电缆位于电池单元层叠体的上侧上，因此分别需要组装柔性扁平电缆的步骤和确认通过柔性扁平电缆的连接是否存在问题的步骤。

根据本公开的实施方式，第一连接器510和第二连接器520分别形成在形成于电池单元层叠体100的前表面和后表面上的汇流条框架400的每侧上，由此通过形成在每个汇流条框架400上的连接器感测到的电压和温度可以在两个方向上发送给BMS，而无需单独组装柔性扁平电缆。由此，能够降低电池模块的制造成本，并且能够简化电池模块结构。另外，可以省去组装柔性扁平电缆的工序和确定不良连接的工序，并且能够简化电池模块的制造工序。

电池单元层叠体100设置在模块框架200中。根据本公开的实施方式，模块框架200包括覆盖电池单元层叠体100的下表面和两侧表面的下框架210、以及覆盖电池单元层叠体100的上表面的上板220。

在汇流条框架400安装在电池单元层叠体100的前表面和后表面上的状态下，电池单元层叠体100可以设置在下框架210上。然后，可以组装上板220以覆盖电池单元层叠体100的上部。此时，通过上板220和下框架210的固定，能够将电池单元层叠体100稳定地布置在模块框架200内部。

容纳电池单元层叠体100的模块框架200的下框架210可以是U形框架。U形框架210可以包括底部210a和从底部210a的两端向上延伸的两个侧表面部210b。底部210a可以覆盖电池层叠体100的下表面(与z轴相反的方向)，并且侧表面部210b可以覆盖电池单元层叠体100的两侧表面(x轴方向和与其相反的方向)。

上板220可以形成为单个板状结构，其环绕由U形框架210环绕的下表面和除两侧表面之外的其余上表面(z轴方向)。上板220和U形框架210可以在相应边缘部分彼此接触的状态下通过焊接等联接，从而形成垂直和水平覆盖电池单元层叠体120的结构。通过上板220和U形框架210能够物理地保护电池单元层叠体120。为此，上板220和U形框架210可以包括具有预定强度的金属材料。

如先前参照图1和图2所描述的，在电池单元层叠体100安装在模块框架200内部的状态下，可以执行焊接等，以联接模块框架200的U形框架210和上板220。此时，为了形成焊接部，需要将U形框架210和上板220固定，使得U形框架210的侧表面部210b和上板220的联接表面被定位为彼此对应。然而，将U形框架210和上板220固定成它们彼此紧密对应受到限制，这会导致无法顺利地执行焊接的问题。

此外，针对焊接，可以执行激光焊接，并且包括电池在内的内部部件在焊接工序期间可能由于激光本身或刺入的焊接飞溅物而被损坏。此时，如果在将上板220放置在U形框架210上的组装工序中出现组装缺陷，则焊接线也可能错位，这会导致焊接缺陷。另外，更多的焊接飞溅物流入电池单元所位于的电池模块，这可能导致更大的问题。

为了减少这些问题，根据本公开的实施方式的电池模块包括具有槽型组装引导结构的下框架，从而能够改善下框架和上板的组装性能和能够相应地防止焊接缺陷。这将参照图4至图6详细描述。

图4是例示了图3的电池模块中所包括的下框架的立体图。图5是例示了图3的电池模块中所包括的上板的立体图。图6是例示了根据本公开的实施方式的电池模块中的上板和下框架的组装部分的局部立体图。

参照图4，根据本公开的实施方式，在U形框架210的侧表面部210b的上边缘处可以形成组装引导部210G。至少一个组装引导部210G可以形成在U形框架210的侧表面部210b的上端边缘处。多个组装引导部210G可以形成为彼此分离，同时具有预定间隔。

根据本公开的实施方式的组装引导部210G可以包括在z轴方向上突出的突出形状的支撑部210P。

参照图5，根据本公开的实施方式，与形成在U形框架210中的组装引导部210G相对应的凹槽部220S可以形成在上板220中。凹槽部220S可以具有在上板220的两个边缘处从相邻部分沿z轴方向贯穿上板220的结构，使得可以将U形框架210的组装引导部210G与上板220组装在一起。凹槽部220S可以形成为与组装引导部210G的支撑部210P相对应的形状，并且可以具有诸如矩形和圆形的各种形状。

参照图5和图6，形成在下框架210的侧表面部210b上的支撑部210P可以插入形成在上板220上的凹槽部220S中。支撑部210P的沿x轴方向限定的宽度可以比下框架210的侧表面部210b的沿x轴方向限定的宽度窄，使得在侧表面部和上板的一个侧表面对齐的状态下进行组装。这里使用的x轴方向可以与图3的电池单元110的层叠方向相同，y轴方向可以垂直于电池单元110的层叠方向，并且z轴方向可以垂直于xy平面。

根据本公开的实施方式，通过固定x轴方向和y轴方向的位置，不仅能够提高电池模块的组装性能，而且能够提高电池模块的耐用性。

如图3所示，在根据本公开实施方式的电池单元层叠体100中所层叠的电池单元110的数量大于图2所示的电池单元层叠体12中的电池单元11的数量的大面积模块的情况下，电池模块的水平方向长度增加。大面积模块具有其中电池模块的水平长度增加的结构，因此来自中央部的负荷变大并且弯曲变形的可能性很高。这里，水平方向上的长度可以是指电池单元层叠方向上的长度。由于弯曲变形，U形框架210和上板220的联接结构可以依据电池模块的使用条件而错位，但是根据本公开的实施方式，通过牢固地固定在x轴方向和y轴方向的两个方向上的位置，能够提高U形框架210和上板220的联接保持力。

返回参照图3，根据本公开的实施方式的电池模块还可以包括端板600，端板600布置为覆盖电池单元100的前表面和后表面。布置在内部的电池单元层叠体100可以经由上述模块框架200而在物理上受到保护。端板600可以位于电池单元层叠体100的前表面(y轴方向)和后表面(y轴方向)上。端板600形成为覆盖电池单元层叠体100，并且能够物理地保护电池单元层叠体100和其他电气组件免受外部冲击。

同时，尽管未具体示出，但是安装有汇流条411的汇流条框架400和用于电绝缘的绝缘盖等可以位于电池单元层叠体100和端板600之间。

图7是例示了根据本公开的另一实施方式的电池模块中的上板和下框架的组装部分的局部立体图。

参照图7，下框架的侧表面部210b′可以被部分地加工以形成在yz平面上切割的具有L状截面的侧表面部210b′。侧表面部210b′是组装引导部，其可以包括形成在侧表面部210b′的上边缘处的突出形状的支撑部210P′。在根据本公开的实施方式的上板220′中，凹槽部220S′形成在y轴方向上的一侧，并且凹槽部220S′可以具有在y轴方向上的一侧开口的结构。换言之，凹槽部220S′可以在上板220′的一侧边缘处开口。

根据本公开的实施方式的支撑部210P′可以形成在侧表面部210b′在y轴方向上的一侧上。支撑部220P′可以在沿与y轴相反的方向移动侧表面部210b′的同时组装到上板220′的凹槽部220S′中。此时，可以在侧表面部210b′和上板220′的一个侧表面彼此对齐的状态下进行组装。换言之，支撑部210P′可以形成在侧表面部210b′的在水平方向上的边缘的一侧上。这里，水平方向可以与y轴方向相同。

图8是例示了根据本公开的另一实施方式的电池模块中的上板和下框架的组装部分的局部立体图。

图8的实施方式与图7的实施方式几乎相同，并且下面将仅描述具有不同之处的部分。除以下不同之处以外，图7实施方式中描述的所有内容可以应用于本公开的实施方式。

参照图8，根据本公开的实施方式的下框架的侧表面部210b′可以包括通过弯曲加工而具有弯曲部210B的支撑部210P″。弯曲部210B可以沿支撑部210P″突出的方向而弯曲以连接到侧表面部210b′。侧表面部210b″作为组装引导部，其可以包括形成在侧表面部210b″的上边缘处的突出形状的支撑部210P″。在根据本公开的实施方式的上板220′中，凹槽部220S′形成在y轴方向上的一侧，并且凹槽部220S′可以具有在y轴方向上的一侧开口的结构。

根据本公开的实施方式的支撑部210P″可以形成在侧表面部210b″在y轴方向上的一侧，并且支撑部220P″可以在与y轴相反的方向上移动侧表面部210b″的同时，组装到上板220′的凹槽部220S′中。此时，可以在侧表面部210b″和上板220′的一侧彼此对齐的状态下进行组装。

同时，根据本公开的实施方式的一个或更多个电池模块可以封装在电池组壳体中以形成电池组。电池组可以与诸如电池管理系统(BMS)、冷却系统之类的各种控制和保护系统安装在一起，以形成电池组。

上述电池模块或包括该电池模块的电池组能够应用于各种装置。这些装置可以应用于诸如电动自行车、电动车辆和混合动力电动车辆之类的车辆装置，并且可以应用于能够使用二次电池的各种装置，但不限于此。

虽然以上已经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利用在所附权利要求中限定的本公开的基本概念而做出的修改和改进也属于本公开的范围。

【附图标记】

200：模块框架

210：下框架

210G：组装引导部

210P：支撑部

220：上板

220S：凹槽部

Claims (10)

1.一种电池模块，该电池模块包括：

电池单元层叠体，在该电池单元层叠体中层叠有多个电池单元，

模块框架，该模块框架被布置为环绕所述电池单元层叠体，

汇流条框架，该汇流条框架被布置为覆盖所述电池单元层叠体的从所述模块框架暴露的前表面和后表面；以及

端板，该端板被布置为覆盖所述汇流条框架，

其中，所述模块框架包括用于覆盖所述电池单元层叠体的下部和两侧表面的下框架，以及用于覆盖所述电池单元层叠体的上部的上板，并且

其中，至少一个组装引导部形成在所述下框架的与所述上板联接的边缘处。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中：

所述下框架包括支撑所述电池单元层叠体的下部的底部、以及从所述底部的两端向上延伸的两个侧表面部，并且

所述组装引导部形成在所述侧表面部的上边缘处。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其中：

所述组装引导部包括在一个方向上突出的突出形状的支撑部。

4.根据权利要求3所述的电池模块，其中：在所述上板中形成凹槽部，在所述凹槽部中组装所述组装引导部的所述支撑部。

5.根据权利要求4所述的电池模块，其中：

所述侧表面部的宽度比所述支撑部的宽度更宽。

6.根据权利要求4所述的电池模块，其中：

所述凹槽部具有在所述上板的一侧边缘开口的结构。

7.根据权利要求6所述的电池模块，其中：

所述支撑部形成在所述侧表面部在水平方向上的边缘的一侧。

8.根据权利要求6所述的电池模块，其中：

所述支撑部包括弯曲部。

9.根据权利要求8所述的电池模块，其中：

所述弯曲部在所述支撑部突出的方向上弯曲并且连接至所述侧表面部。

10.一种包括权利要求1所述的电池模块的电池组。

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