CN114556675A - 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

本公开涉及一种电池模块以及包括该电池模块的电池组，所述电池模块的刚度得到了保证并且所述电池模块具有简化的结构。根据本发明的一个实施方式，电池模块包括：电池电芯堆，多个电池电芯堆叠在所述电池电芯堆中；下框架，所述下框架容纳所述电池电芯堆；上板，所述上板覆盖所述电池电芯堆的上表面；以及端板，所述端板覆盖所述电池电芯堆的前表面和后表面，其中，在所述上板的各端具有模块安装单元。

Description

电池模块和包括该电池模块的电池组
技术领域
与相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年4月10日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10－2020－0043944的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本发明涉及一种电池模块和包括该电池模块的电池组，更具体地，涉及一种确保刚性并简化结构的电池模块和包括该电池模块的电池组。
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。二次电池是强效的能源，其可以代替使用化石燃料的现有产品的使用，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/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。
另外，当多个电池电芯串联/并联连接以配置电池组时，通常首先配置由至少一个电池电芯组成的电池模块，然后通过使用至少一个电池模块并添加其他部件来配置电池组。
这种电池模块可包括堆叠多个电池电芯的电池电芯堆、用于容纳电池电芯堆的框架、以及用于覆盖电池电芯堆的前表面和后表面的端板。
图1是示出形成有上板和端板的传统电池模块的分解立体图。图2是示出图1的分解的部件被组装的状态的图。
参照图1和图2，传统的电池模块可包括：电池电芯堆10，在该电池电芯堆10中堆叠有多个电池电芯；下框架20，其用于覆盖电池电芯堆10的下表面和两个侧表面；上板30，其用于覆盖电池电芯堆10的上表面；以及端板40，其用于覆盖电池电芯堆10的前表面和后表面。
此时，从板表面突出的两个模块安装部分41形成在端板40的下侧，但是当施加诸如电池模块的振动或冲击的物理力时，应力集中在通过从端板40突出而形成的模块安装部分41上。因此，存在模块安装部分41从端板40断裂的风险。此外，即使当压力作用在电池模块上时，负荷也集中在模块安装部分41上，并且连接到模块安装部分41的端板40接收压力而引起变形。因此，存在端板内的电极引线之间发生短路现象的风险。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供一种电池模块，该电池模块使通过模块安装部分的损坏的可能性最小化，确保电池模块的物理刚性，并且同时简化结构。
由本公开的实施方式解决的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员通过以下描述可以清楚地理解以上未描述的其他目的。
技术方案
为了实现上述目的，根据本公开的一个实施方式的电池模块包括：电池电芯堆，多个电池电芯堆叠在所述电池电芯堆中；下框架，所述下框架用于容纳所述电池电芯堆；上板，所述上板用于覆盖所述电池电芯堆的上表面；以及端板，所述端板用于覆盖所述电池电芯堆的前表面和后表面，其中，在所述上板的两端形成有模块安装部分。
所述端板可以由绝缘构件形成。
所述端板可以通过粘合剂固定到所述下框架和所述上板中的至少一个。
所述端板可以通过钩结构联接到所述下框架和所述上板中的至少一个。
所述上板突出超过在所述下框架的两个侧表面部分之间的宽度，并且所述模块安装部分可以形成在所述突出部分中。
多个所述模块安装部分可以沿着所述上板的两侧端形成。
所述模块安装部分可以形成在孔结构中。
所述下框架可以包括底部和通过在所述底部的两侧弯曲和延伸而形成的侧表面部分。
所述上板的宽度可以比所述下框架的两个侧表面部分之间的间隙宽。
根据本公开的另一实施方式的电池组包括上述电池模块。
有益效果
根据本公开的一个实施方式的电池模块和包括该电池模块的电池组提供以下效果：通过经由形成在上板上的多个模块安装部分的框架多点固定结构使模块安装部分的断裂风险最小化；提高电池模块的物理刚性；以及通过使用绝缘构件代替端板来简化电池模块的结构并减小电池模块的重量。
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是示出形成有上板和端板的传统电池模块的分解立体图。
图2是示出图1的分解的部件被组装的状态的图。
图3是示出根据本公开的一个实施方式的包括上板和端板的电池模块的分解立体图。
图4是示出图3的组件被组装的状态的图。
图5是示出上板和下框架的边缘部分通过粘合剂联接到端板的部分的图。
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，当确定对公知功能或组成元件的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，而是构成元件的部分的尺寸可能被放大。
诸如第一，第二等的术语可用于描述各种组件，并且这些组件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个组件与另一个组件。
本文使用的术语仅用于描述具体的示例性实施方式，而不旨在限制本公开的范围。如果在上下文中没有明显相反的含义，则单数形式可以包括复数形式。在本公开中，诸如“包括”，“包含”和“具有”的术语应被理解为指定为包括本公开中的这些特征，数字，操作，元件，组件或其组合，而不排除添加一个或多个其他特征，数字，操作，元件，组件或其组合的存在或可能性。
在下文中，将参照图3和图4描述根据本公开的一个实施方式的包括上板的电池模块的构造。
图3是示出根据本公开的一个实施方式的包括上板和端板的电池模块的分解立体图。图4是示出图3的组件被组装的状态的图。
参照图3和图4，根据本公开的一个实施方式的电池模块包括：电池电芯堆100，多个电池电芯堆叠在该电池电芯堆中；下框架200，其用于容纳电池电芯堆；上板300，其用于覆盖电池电芯堆的上表面；以及端板400，其用于覆盖电池电芯堆100的前表面和后表面，其中，模块安装部分310形成在上板300的两端处。下框架200可具有例如U形框架结构，其中下框架200可包括底部部分和侧表面部分，所述侧表面部分在底部部分的两侧上弯曲和延伸以覆盖电池电芯堆100的侧表面。
根据本实施方式的电池电芯是二次电池，并且可以被配置为袋型二次电池。电池电芯可以由多个电芯构成，并且多个电池电芯可以彼此堆叠以便彼此电连接，由此形成电池电芯堆100。多个电池电芯可分别包括电极组件，电芯壳体和从电极组件突出的电极引线。
下框架200可以形成为覆盖电池电芯堆100的下表面和两个侧表面，并且上板300可以形成为覆盖电池电芯堆100的上表面。下框架200的两个侧表面的上边缘可以联接到上板300的下表面。下框架200可以包括底部部分和通过在底部部分的两侧弯曲和延伸而形成的侧表面部分。
端板400形成为覆盖电池电芯堆100的前表面和后表面。端板400可以连接到上板300两侧的边缘部分和下框架200两侧的边缘部分。通过下框架200，上板300和端板400，可以物理地保护位于框架结构内部的电池电芯堆100和与其连接的电气组件。
散热器500可以形成在下框架200的下部。散热器500可包括：下板510，其形成散热器的骨架并与下框架200的底部接触；入口520，其形成在散热器500的一侧上以将制冷剂从外部供应到散热器500的内部；出口530，其形成在散热器的一侧上并允许在散热器500内部流动的制冷剂流出散热器500；以及流动路径部分540，其连接入口520和出口530并允许制冷剂流动。
根据本公开的一个实施方式，流动路径部分540可以指与下框架500的底表面接触的下板510凹陷并形成在下侧上的结构。流动路径部分540的上侧开口以在流动路径部分540和下框架200的底部之间形成流动路径，并且制冷剂可以流过该流动路径。即，根据本实施方式的电池模块可以形成为散热器500联接到下框架200的底部的集成冷却结构。
传统上，制冷剂在下框架的下侧上流动的结构是单独形成的，从而除了间接地冷却模块框架之外别无选择。因此，存在冷却效率降低、形成单独的制冷剂流动结构、以及电池模块和安装有电池模块的电池组的空间利用率降低的问题。然而，根据本公开的一个实施方式，通过采用散热器500集成在下框架200的下部处的结构，制冷剂可直接在流动路径部分540与下框架200的底部部分之间流动。由此，通过使散热器500与下框架200的底部集成的结构，提高了由直接冷却引起的冷却效率，并且可以进一步提高电池模块和安装有电池模块的电池组的空间利用率。
根据本发明的一个实施方式，模块安装部分310可以形成在上板300的两端。在该实施方式中，上板300的左右宽度可以比下框架200的两个侧部之间的间隙宽。在这种情况下，模块安装部分310形成在上板300处的部分可以是上板300的基于下框架200的两侧部之间的宽度更向外突出的部分。多个模块安装部分310可以沿着上板300的两侧端以预定间隔形成。模块安装部分310可以形成在孔结构中。联接构件可插入具有孔结构的模块安装部分310中以联接电池组框架和上板300。
传统上，如图1和2所示，在两个端板的下端，形成为沿垂直于端板的板表面的方向突出的模块安装部分对于每个端板两两形成。当模块安装部分在端板的下端两两形成时，当施加外力时应力集中在两个模块的安装部分上，并且突出和形成的模块的安装部分或端板断裂或者端板变形。因此，存在电极引线之间发生短路的风险。
然而，根据本公开的一个实施方式，多个模块安装部分310形成在上板300的两端，因此，如在本公开中，先前仅形成有四个模块安装部分的电池模块的四点固定结构已经经由多个模块安装部分310发展为多点固定结构。由此，可以提高电池模块和与电池模块结合的电池组的物理刚性。此外，可以在通过按压方法制造的上板300上形成固定结构，而不是通过现有铸造方法制造的端板固定结构。
在下文中，将参照图3和图5描述根据本公开的一个实施方式的包括由绝缘构件形成的端板的电池模块。
图5是示出上板和下框架的边缘部分通过粘合剂联接到端板的部分的图。
参照图3和图5，根据本公开的一个实施方式的端板400可由绝缘构件形成。通常，使用通过铸造方法形成的金属端板，但是由金属形成的端板较重，并且当发生应力集中时存在断裂的风险。
然而，根据本公开的一个实施方式，端板400由绝缘构件形成，使得端板可以通过注射方法模制，由此可以制造比金属更轻且更柔性且同时具有绝缘性能的端板400。这种绝缘构件可以由绝缘带形成，但不限于此，并且可以由各种类型的绝缘构件形成。
此外，根据本公开的一个实施方式，端板400可以通过粘合剂固定到下框架200和上板300中的至少一个，如图5所示。更具体地，端板400的上边缘可以结合到上板300的边缘部分，并且端板400的两个侧端和下边缘可以粘附到下框架200的边缘部分。除了使用粘合剂的方法之外，端板与下框架和上板中的至少一个的联接方法可以使用钩来执行，但不限于此，并且可以采用各种类型的联接方法。
通常，需要单独的固定结构来联接端板，而根据本公开的一个实施方式，绝缘构件可以用粘合剂固定，因此不需要单独的固定结构。因此，由于电池模块的结构被简化，因此可以减少制造过程并且可以降低制造成本。
上述电池模块可以被包括在电池组中。电池组可以具有这样的结构，在该结构中，根据本实施方式的一个或更多个电池模块与控制和管理电池的温度、电压等的电池管理系统(BMS)和冷却装置收集并包装在一起。
电池组可应用于各种装置。这些装置可以应用于诸如电动自行车、电动车辆、混合动力车辆的运输工具，但是本公开不限于此，并且可以应用于可以使用电池模块的各种装置。
虽然已经例示和描述了本公开的优选实施方式，但是本公开不限于上述特定实施方式，在不脱离所附权利要求中公开的范围和精神的情况下，本领域技术人员可以做出各种修改，并且这些修改不应该从本发明的范围和精神单独理解。
[附图标记说明]
200:下框架
300:上板
310:模块安装部分
400:端板
500:散热器

Claims (10)

1.一种电池模块，该电池模块包括：
电池电芯堆，多个电池电芯堆叠在所述电池电芯堆中；
下框架，所述下框架用于容纳所述电池电芯堆；
上板，所述上板用于覆盖所述电池电芯堆的上表面；以及
端板，所述端板用于覆盖所述电池电芯堆的前表面和后表面，
其中，在所述上板的两端形成有模块安装部分。
2.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，所述端板由绝缘构件形成。
3.根据权利要求2所述的电池模块，
其中，所述端板通过粘合剂固定到所述下框架和所述上板中的至少一个。
4.根据权利要求2所述的电池模块，
其中，所述端板通过钩结构联接到所述下框架和所述上板中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，所述上板突出超过所述下框架的两个侧表面部分之间的宽度，并且
所述模块安装部分形成在所述突出部分中。
6.根据权利要求5所述的电池模块，
其中，多个所述模块安装部分沿着所述上板的两侧端形成。
7.根据权利要求6所述的电池模块，
其中，所述模块安装部分形成在孔结构中。
8.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，所述下框架包括底部和通过在所述底部的两侧弯曲和延伸而形成的侧表面部分。
9.根据权利要求1所述的电池模块，
其中，所述上板的宽度比所述下框架的两个侧表面部分之间的间隙宽。
10.一种电池组，该电池组包括根据权利要求1所述的电池模块。
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