CN114450839A - 电池组和包括该电池组的设备 - Google Patents

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Abstract

根据本公开的一个实施例的电池组，包括：下电池组壳体，该下电池组壳体具有多个模块区域；导热树脂层，该导热树脂层在模块区域内被施加到下电池组壳体；多个电池单体堆，所述多个电池单体堆在所述多个模块区域中的每一个模块区域中被安装在导热树脂层上；以及上电池组壳体，该上电池组壳体用于覆盖所述多个电池单体堆。

Description

电池组和包括该电池组的设备
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年7月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0086792号的权益，其公开内容通过引用以其整体并入本文中。
本公开涉及一种电池组和一种包括该电池组的设备，更特别地，涉及一种生产率提高的电池组和一种包括该电池组的设备。
背景技术
随着移动设备的技术发展和需求的增加，对作为能量源的二次电池的需求也在快速增长，并且因此，对能够满足各种需求的电池的许多研究正在涌现。
二次电池作为用于动力驱动设备(诸如电动自行车、电动车辆、混合动力电动车辆)的能量源以及用于移动设备(诸如移动电话、数码相机和膝上型计算机)的能量源已经受到广泛关注。
小型移动设备对于每一个设备使用一个或多个电池单体，而中型或大型设备(诸如车辆)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体的中型或大型电池模块。
中型或大型电池模块优选地被制造成具有尽可能小的尺寸和重量。为此，能够以高集成度堆叠且具有小的相对于容量的重量的棱柱形电池、袋形电池等通常用作中型或大型电池模块的电池单体。同时，为了保护电池单体堆免受外部冲击、热量或振动，电池模块可以包括模块框架，在该模块框架中，前表面和后表面敞开以将电池单体堆容纳在内部空间中。
图1是示出了被形成在传统电池模块中的框架的底部中的孔的立体图。图2是示出了图1的电池模块上下颠倒的状态的立体图。图3是沿着图1的切割线A-A截取的截面图。图4是示出了图2的电池模块与散热器组合的状态的视图。
参考图1至图3，为了保护电池单体堆15免受外部冲击、热量或振动，电池模块可以包括模块框架10，该模块框架10的前表面和后表面敞开以将电池单体堆15容纳在内部空间中。模块框架10具有顶部12和底部11。参考图1，其示出了图2的电池模块上下颠倒的状态，液体注入孔20可以被形成在模块框架10的底部11中。
可以通过液体注入孔20将导热树脂注入在电池单体堆15与模块框架10的底部11之间，以形成如图3所示的导热树脂层40。
导热树脂层40可以将在电池单体堆15中生成的热量传递到电池模块的外部。在模块框架10的底部11中还形成有检查孔30。当注入导热树脂时，多于必要而注入的导热树脂可以经由检查孔30被排放到电池模块的外部，从而确认注入量。
图1示出了电池模块翻转180度以便注入导热树脂的状态，其中，如图3所示，电池模块内部的部件可能由于重力而向下移动。作为通过堆叠多个电池单体14而形成的集合体的电池单体堆15被安装在电池模块的内部，并且电池单体堆15由于重力而向下移动。因此，能够注入导热树脂的空间比原始设计的空间宽。此时，导热树脂被注入，并且填充在底部11与电池单体堆15之间的空间的导热树脂的量可能多于必要地增加。因此，可能会发生反向排出，或者可能由于未固化而发生电池模块的质量问题。
参考图4，图2的电池模块可以与用以冷却在电池单体14中生成的热量的散热器60组合，从而形成电池组。此时，散热器60包括制冷剂流入的入口、制冷剂流出的出口、具有用于连接入口和出口的冷却流动路径的下板62以及用于覆盖下板62的上板61。在此，可以在电池模块的底部11与散热器60之间进一步形成热传递构件50。
从电池单体14生成的热量以如下顺序穿过导热树脂层40、模块框架10的底部11、热传递构件50以及位于底部11的下表面上的散热器60，然后被传递到电池模块的外部。然而，在这种情况下，由于热传递路径变得复杂，所以难以有效地传递从电池单体14生成的热量。模块框架10本身可能降低热传导特性，并且可能形成在模块框架10、热传递构件50和散热器60中的每一个之间的细小的空气层(诸如气隙)也可能成为使热传导特性劣化的因素。
此外，返回参考图2，端板25可以被形成为覆盖电池单体堆15的前表面(x轴方向)和后表面(与x轴相反的方向)。端板25在物理上保护电池单体堆15和其他电气部件免受外部冲击，并且电池模块可以通过位于端板25的在平行于y轴的方向上的最外部处的模块安装结构28被固定到电池组框架，从而形成电池组。这样的模块安装结构28需要紧固构件(诸如螺栓)，这可能会降低生产率。
发明内容
【技术问题】
本公开的目的是提供一种通过简化生产过程来提高冷却效率和生产率的电池组以及一种包括该电池组的设备。
然而，本公开的实施例所要解决的技术问题不限于上文描述的问题，并且可以在本公开中所包括的技术构思的范围内进行各种扩展。
【技术解决方案】
根据本公开的一个实施例，提供了一种电池组，该电池组包括：下电池组壳体，该下电池组壳体具有多个模块区域；导热树脂层，该导热树脂层在模块区域内被施加到下电池组壳体；多个电池单体堆，所述多个电池单体堆在所述多个模块区域中的每一个模块区域中被安装在导热树脂层上；以及上电池组壳体，该上电池组壳体用于覆盖所述多个电池单体堆。
所述多个模块区域由多个分隔壁分隔，所述多个分隔壁被形成在下电池组壳体中，并且分隔壁可以位于所述多个电池单体堆中的相邻的电池单体堆之间。
导热树脂层包括第一导热树脂层和第二导热树脂层，所述多个模块区域包括由分隔壁彼此分隔的第一区域和第二区域，第一导热树脂层被形成为对应于第一区域，并且第二导热树脂层被形成为对应于第二区域。
第一导热树脂层和第二导热树脂层可以彼此分开地布置。
电池组可以包括热膏层，该热膏层被施加到所述多个电池单体堆。
热膏层可以包括将上电池组壳体和电池单体堆结合的粘合剂成分。
第一电池单体堆和第二电池单体堆被安装在所述多个模块区域的第一区域和第二区域中的每一个中，并且分隔壁的高度可以高于第一电池单体堆的侧表面的高度和第二电池单体堆的侧表面的高度。
电池单体堆包括沿着第一方向堆叠的多个电池单体，并且电池单体堆还可以包括粘合构件，该粘合构件位于沿着第一方向彼此相邻的电池单体之间。
导热树脂层可以包括将下电池组壳体和电池单体堆结合的粘合剂成分。
电池组还可以包括散热层，该散热层位于下电池组壳体与导热树脂层之间。
电池组还包括：电极引线，该电极引线分别从电池单体堆中所包括的电池单体突出；以及绝缘盖，该绝缘盖用于覆盖电池单体堆的前表面和后表面，电极引线从该电池单体堆的前表面和后表面突出，其中，绝缘盖可以面向下电池组壳体。
在绝缘盖中形成有端子汇流条开口，并且端子汇流条穿过该端子汇流条开口连接到外部，并且端子汇流条开口可以相对于电池单体堆中所包括的多个电池单体的堆叠方向被形成在绝缘盖的最外部。
根据本公开的一个实施例，提供了一种包括上文提及的电池组的设备。
【有利效果】
根据本公开的一个实施例，电池单体在没有模块框架结构的情况下被直接组装到电池组壳体中，使得能够提高热传递性能，并且电池单体被直接组装到电池组中而不是在组装模块之后组装电池组，使得能够通过简化组装过程来提高生产效率。
附图说明
图1是示出了在传统电池模块中被形成在框架的底部中的孔的立体图；
图2是示出了图1的电池模块上下颠倒的状态的立体图；
图3是沿着图1的切割线A-A截取的截面图；
图4是示出了图2的电池模块与散热器组合的状态的视图；
图5是根据本公开的一个实施例的电池模块的立体图；
图6是图5的电池模块的分解立体图；
图7是图5的电池模块中所包括的电池单体的立体图；
图8是示出了图5的电池模块中所包括的绝缘盖的立体图；
图9是根据本公开的另一个实施例的电池组的分解立体图；并且
图10示出了在xz平面中的沿着图9的x轴方向截取的截面图的一部分。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的各种实施例，使得本领域技术人员能够容易地实施它们。本公开可以以各种不同的方式修改，并且不限于本文阐述的实施例。
与描述无关的部分将被省略以清楚地描述本公开，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，任意地示出了每一个元件的尺寸和厚度，并且本公开不一定必需限于附图中所示。在附图中，为清楚起见夸大了层、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地示出。
此外，应当理解，当元件(诸如层、膜、区域或板)被称为在另一元件“上”或“上方”时，该元件可以直接在另一元件上，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，这意味着不存在其他中间元间。此外，“上”或“上方”是指布置在参考部分上方或下方，并不一定必需意味着朝向重力的相反方向布置在参考部分“上”或“上方”。
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，否则意味着该部分还可以包括其他部件，而不排除其他部件。
此外，在整个说明书中，当被称为“平面”时，这意味着当从上侧观察目标部分时，并且当被称为“截面”时，这意味着当从竖直切割的截面的一侧观察目标部分时。
图5是根据本公开的一个实施例的电池模块的立体图。图6是图5的电池模块的分解立体图。图7是图5的电池模块中所包括的电池单体的立体图。
参考图5至图7，根据本公开的一个实施例的电池模块100包括电池单体堆200，多个电池单体110被堆叠在该电池单体堆200中。
首先，电池单体110优选地是袋型电池单体，并且可以被形成为矩形片状结构。例如，根据本实施例的电池单体110包括两个电极引线111和112，并且电极引线111和112相对于单体主体113指向相反方向。电极引线111和112具有以下结构：电极引线111和112分别从单体主体113的一端114a和另一端114b突出。更具体地，电极引线111和112连接到电极组件(未示出)，并且从电极组件(未示出)突出到电池单体110的外部。两个电极引线111和112中的一个电极引线可以是正极引线111，并且另一个电极引线可以是负极引线112。即，正极引线111和负极引线112可以突出以相对于一个电池单体110面向相反的方向。
同时，在电极组件(未示出)被容纳在单体壳体114中的状态下，可以通过将单体壳体114的两端114a和114b与连接所述两端114a和114b的一个侧部114c结合来制造电池单体110。换言之，根据本实施例的电池单体110具有总共三个密封部，该密封部具有通过诸如热熔的方法被密封的结构，并且另一个侧部可以由连接部115构成。单体壳体114可以由包括树脂层和金属层的层压片材构成。
这种电池单体110可以被形成为多个，并且多个电池单体110被堆叠以彼此电连接，从而形成电池单体堆200。特别地，如图7所示，多个电池单体110可以沿着作为第一方向的x轴方向被堆叠。因此，电极引线111和112可以分别在y轴方向和-y轴方向上突出。
同时，与参考图1至图4描述的传统电池模块不同，根据本公开的实施例的电池模块100形成无模块结构，在该无模块结构中，移除了由金属材料制成的模块框架和端板。代替模块框架地，根据本实施例的电池模块100可以包括侧面板600和保持带700。由于模块框架和端板被移除，所以需要精确控制的复杂过程(诸如将电池单体堆200容纳在模块框架内部的过程，或者组装模块框架和端板的过程)不是必需的。此外，具有仅通过移除模块框架和端板就能够显著减轻电池模块100的重量的优点。此外，根据本实施例的电池模块100可以具有如下优点：由于移除了模块框架，可返工性在电池组组装过程中是有利的。相反，即使由于模块框架的焊接结构而出现缺陷，传统电池模块也无法返工。
侧面板600是板状构件，并且可以被布置在电池单体堆200的两个侧表面上，以补充电池模块100的刚度。这种侧面板600具有弹性性能，并且可以包括通过注塑成型制造的塑料材料，并且在一些情况下，可以应用板簧材料。
保持带700是在电池单体堆200的两个端部处包裹电池单体堆200的构件，并且可以具有固定构成电池单体堆200的多个电池单体110和侧面板600的功能。在以这种方式经由保持带700将电池单体堆200和侧面板600固定之后，绝缘盖400可以对应于电极引线111和112突出的方向被布置在电池单体堆200的前表面和后表面上。这样的保持带700可以由具有预定弹力的材料构成，并且具体地，可以应用板簧的结构。
图8是示出了图5的电池模块中所包括的绝缘盖的立体图。
参考图6和图8，根据本实施例的电池模块100可以包括绝缘盖400，该绝缘盖400覆盖电池单体堆200的前表面和后表面，电极引线111和112在该电池单体堆的前表面和后表面中突出。这种绝缘盖400可以包括电绝缘材料，并且例如可以包括塑料材料、聚合材料或复合材料。此外，绝缘盖400可以被形成为一种篮状，以覆盖电池单体堆200的前表面和后表面。
如上文描述的，在根据本实施例的电池模块100中，可以移除端板和汇流条框架，并且替代地可以设置绝缘盖400。另一方面，位于电池单体堆200外部的电池单体110的电极引线可以电连接到端子汇流条500。与电极引线经由汇流条彼此连接的传统电池模块不同，根据本实施例的电极引线111和112彼此直接结合，该电极引线111和112的一部分电连接到端子汇流条500，从而形成HV(高压)连接。因此，在根据本实施例的HV连接结构中，可以移除汇流条以及安装有汇流条的汇流条框架。在此，HV连接起到用于供应电力的电源的作用，并且是指电池单体之间的连接和电池模块之间的连接。
另一方面，根据本实施例的绝缘盖400可以引导LV连接器310与端子汇流条500之间的外部连接，而不是由金属材料制成的端板等的构造。具体地，绝缘盖400可以形成有连接器开口440，该连接器开口440用于引导LV连接器310的外部连接(即，LV(低压)连接)并且可以形成端子汇流条500的外部连接，即，用于引导HV连接的端子汇流条开口450。在此，LV连接是指用于感测和控制电池单体的电压的感测连接。
绝缘盖400可以通过在LV连接和HV连接时阻止与外部导电物体的接触来确保绝缘性能。此外，在HV连接过程中，螺栓和螺母可以通过形成在端子汇流条500中的通孔被紧固。形成在绝缘盖400中的端子汇流条开口450可以用作一种引导件，螺栓和螺母可以被正确地紧固在该引导件中。
根据本实施例的端子汇流条开口450可以相对于电池单体堆200中所包括的多个电池单体110的堆叠方向位于绝缘盖400的最外部。传统上，由于用于连接到电池组框架的模块安装结构被形成在绝缘盖的最外部或由金属材料制成的端板上，所以对端子汇流条开口450的形成位置存在限制。然而，根据本实施例，代替模块安装结构地，电池单体堆200可以如稍后描述地通过被施加到下电池组壳体的底部的导热树脂层被固定。因此，通过消除模块安装结构，端子汇流条开口450可以被形成在绝缘盖400的最外部。
图9是根据本公开的另一个实施例的电池组的分解立体图。
参考图9，根据本公开的一个实施例的电池组1000可以包括电池模块100、用于容纳电池模块100的电池组框架1100以及位于电池模块100与电池组框架1100的底部1111之间的导热树脂层1200。
首先，电池模块100包括如上文描述的绝缘盖，并且替代地可以形成移除了模块框架和端板的无模块结构。多个这种电池模块100可以被容纳在电池组框架1100中，以形成电池组1000。
电池组框架1100可以包括下电池组壳体1110以及覆盖下电池组壳体1110的上电池组壳体1120，并且多个电池模块100可以被布置在下电池组壳体1110的底部1111上。下电池组壳体1110具有多个模块区域，并且多个模块区域可以由被形成在下电池组壳体1110中的多个分隔壁1350分隔。分隔壁1350被形成在多个电池模块100中的彼此相邻的电池模块100之间。例如，导热树脂层1200包括彼此相邻的第一导热树脂层和第二导热树脂层，多个模块区域包括由分隔壁1350彼此分隔的第一区域和第二区域，第一导热树脂层被形成为对应于第一区域，并且第二导热树脂层可以被形成为对应于第二区域。此时，第一导热树脂层和第二导热树脂层可以通过分隔壁1350彼此分开地布置。
同时，导热树脂层1200可以通过将导热树脂施加到下电池组壳体1110的底部1111而形成。导热树脂可以包括导热粘合剂材料，并且具体地，可以包括硅胶材料、聚氨酯材料和丙烯酸材料中的至少一种。导热树脂在施加期间是液体，但在施加之后固化，使得导热树脂可以起到将电池模块100固定到下电池组壳体1110的作用。此外，由于导热树脂具有优良的热传递性能，所以从电池单体100生成的热量可以被快速地传递到底部1111，从而防止电池组1000的过热。在根据本实施例的电池模块100中，因为消除了模块框架，所以图6的电池单体堆200的下表面可以被直接安装在被施加到下电池组壳体1110的导热树脂层1200上。电池单体堆200的下表面可以与导热树脂层1200接触。此时，电池单体堆200可以通过具有粘合性能的导热树脂层1200被固定到下电池组壳体1110。当在下电池组件壳体1110与导热树脂层1200之间未添加单独的构件或层时，下电池组壳体1110可以与导热树脂层1200接触。
如图5所示，在根据本实施例的电池模块100中，在移除了模块框架的无模块结构中，电池单体110的一部分可以暴露于外部，并且为了结构稳定性，固定暴露的电池单体110是必要的。因此，根据本实施例的电池组1000可以形成能够将电池模块100(特别是构成电池模块100的每一个电池单体110)固定到底部1111的导热树脂层，从而提高结构稳定性。此外，通过消除模块框架，从电池单体生成的热量可以直接从导热树脂层传递到电池组框架，从而提高冷却效率。尽管未示出，但可以在电池组框架上形成散热器结构。
图10示出了在xz平面中的沿着图9的x轴方向截取的截面图的一部分。
图10示出了根据本公开的另一个实施例的电池组，并且根据本实施例的电池组1000还可以包括热膏层1300，该热膏层1300被施加到多个电池单体堆200上。热膏层1300可以包括用于将上电池组壳体1120和电池单体堆200结合的粘合剂成分。电池单体堆200的上表面可以与热膏层1300接触。如果未将单独的构件或层添加到上电池组壳体1120的下部，则上电池组壳体1120可以与热膏层1300接触。在这种情况下，可以进一步改进对应于无模块结构的根据本实施例的电池模块的固定力。
根据该实施例，侧面板600可以被形成在电池模块100与分隔壁1350之间。侧面板600可以面向电池单体堆200的最外部电池单体110的侧表面。侧面板600可以被附接到电池单体堆200的最外部电池单体110的侧表面和分隔壁1350中的至少一个。
分隔壁1350可以被布置在安装在多个模块区域中的第一区域中的第一电池单体堆与安装在第二区域中的第二电池单体堆之间。在这种情况下，分隔壁1350的高度可以高于第一电池单体堆200a的侧表面的高度和第二电池单体堆200b的侧表面的高度。由于这种高度差，可以将热膏施加到电池单体堆200的上部上的期望部分，以形成热膏层1300，从而增强粘合力。
此外，电池单体堆200还可以包括粘合构件120，该粘合构件120位于彼此相邻的电池单体110之间。可能随着模块框架的消除而减弱的电池单体堆200的固定力可以通过粘合构件120而增强。尽管未示出，但根据本实施例的电池组还可以包括位于下电池组壳体1110与导热树脂层1200之间的散热层。
上文提及的电池模块和包括该电池模块的电池组可以应用于各种设备。这样的设备可以应用于车辆装置(诸如电动自行车、电动车辆或混合动力车辆)，但本公开不限于此，并且可以应用于能够使用电池模块的各种设备，这也属于本公开的范围。
尽管已经参考优选实施例示出和描述了本发明，但本公开的范围不限于此，并且本领域技术人员可以做出许多其他修改和实施例，这些修改和实施例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。
【附图标记说明】
100：电池模块
200：电池单体堆
400：绝缘盖
450：汇流条开口
700：保持带
1100：电池组框架
1110：下电池组壳体
1120：上电池组壳体。

Claims (13)

1.一种电池组，包括：
下电池组壳体，所述下电池组壳体具有多个模块区域，
导热树脂层，所述导热树脂层在所述模块区域内被施加到所述下电池组壳体，
多个电池单体堆，所述多个电池单体堆在所述多个模块区域中的每一个模块区域中被安装在所述导热树脂层上，以及
上电池组壳体，所述上电池组壳体用于覆盖所述多个电池单体堆。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中：
所述多个模块区域由多个分隔壁分隔，所述多个分隔壁被形成在所述下电池组壳体中，并且所述分隔壁位于所述多个电池单体堆中的相邻的电池单体堆之间。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中：
所述导热树脂层包括第一导热树脂层和第二导热树脂层，
所述多个模块区域包括由所述分隔壁彼此分隔的第一区域和第二区域，
所述第一导热树脂层被形成为对应于所述第一区域，并且所述第二导热树脂层被形成为对应于所述第二区域。
4.根据权利要求3所述的电池组，其中：
所述第一导热树脂层和所述第二导热树脂层彼此分开地布置。
5.根据权利要求3所述的电池组，
所述电池组还包括热膏层，所述热膏层被施加到所述多个电池单体堆上。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中：
所述热膏层包括将所述上电池组壳体和所述电池单体堆结合的粘合剂成分。
7.根据权利要求6所述的电池组，其中：
第一电池单体堆和第二电池单体堆被安装在所述多个模块区域的所述第一区域和所述第二区域中的每一个中，并且
所述分隔壁的高度高于所述第一电池单体堆的侧表面的高度和所述第二电池单体堆的侧表面的高度。
8.根据权利要求1所述的电池组，其中：
所述电池单体堆包括沿着第一方向堆叠的多个电池单体，并且
所述电池单体堆还包括粘合构件，所述粘合构件位于沿着所述第一方向彼此相邻的电池单体之间。
9.根据权利要求1所述的电池组，其中：
所述导热树脂层包括将所述下电池组壳体和所述电池单体堆结合的粘合剂成分。
10.根据权利要求9所述的电池组，
所述电池组还包括散热层，所述散热层位于所述下电池组壳体与所述导热树脂层之间。
11.根据权利要求1所述的电池组，还包括：
电极引线，所述电极引线分别从所述电池单体堆中所包括的电池单体突出，以及
绝缘盖，所述绝缘盖用于覆盖所述电池单体堆的前表面和后表面，所述电极引线从所述电池单体堆的所述前表面和所述后表面突出，
其中，所述绝缘盖面向所述下电池组壳体。
12.根据权利要求11所述的电池组，其中：
在所述绝缘盖中形成有端子汇流条开口，并且端子汇流条穿过所述端子汇流条开口而连接到所述外部，并且
所述端子汇流条开口相对于所述电池单体堆中所包括的多个电池单体的堆叠方向被形成在所述绝缘盖的最外部。
13.一种包括根据权利要求1所述的电池组的设备。
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