CN115104218A - 电池模块以及包括该电池模块的电池组 - Google Patents
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Abstract
根据本发明的一个实施方式的电池模块包括：电池单元堆，其包含沿第一方向堆叠的多个电池单元；以及外部构件，其使得在所述电池单元堆的下表面上的中央部分是开放的并且围绕所述电池单元堆的外表面，其中，所述外部构件的一个端部附接到所述电池单元堆的所述下表面的一个侧部，并且所述外部构件的另一端部附接到所述电池单元堆的所述下表面的另一侧部。
Description
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求获得2020年12月8日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请10-2020-0170442的权益，该申请的全部公开内容通过引用全部纳入本文中。
本公开涉及一种电池模块和包括该电池模块的电池组，更具体而言，涉及一种在改善电池单元鼓胀现象的同时具有改善的冷却性能的电池模块以及包括该电池模块的电池组。
背景技术
随着技术开发和对移动装置需求的增加，对作为能源的电池的需求正在迅速增加。特别是，二次电池作为诸如电动自行车、电动车辆和混合动力电动车辆之类的动力驱动装置的能源以及作为诸如手机、数码相机、笔记本电脑和可穿戴装置之类的移动装置的能源，已经引起了相当大的关注。
小型移动装置针对每个装置使用一个或若干电池单元，而诸如车辆之类的中型或大型装置则需要高功率和大容量。因此，使用具有多个相互电连接的电池单元的中型或大型电池模块。
由于中型或大型电池模块优选制造成尽可能小的尺寸和重量，因此主要使用可以高度集成地堆叠并且相对于容量具有小重量的棱柱形电池、袋形电池等，作为中型或大型电池模块的电池单元。同时，为了保护电池单元堆免受外部冲击、热或振动的影响，电池模块可以包括模块框架，该模块框架在其前后两侧是开放的，并将电池单元堆容纳在内部空间中。
图1是传统电池模块的立体图。图2是图1的电池模块的分解立体图。图3是示出沿图1的切割线A-A剖切的剖面的一部分的视图。
参照图1和图2，传统的电池模块10包括：电池单元堆12，其中多个电池单元11在一个方向上堆叠；以及外部构件30，其用于容纳电池单元堆12。这里，外部构件30在其前部和后部表面中是开放的，从而容纳在外部构件30中的电池单元堆12的前部和后部表面是开放的。
这里，电池模块10安装在形成于电池组框架构件(未示出)上的导热树脂层14上。因此，传统的电池模块10配置成使得外部构件30位于电池单元堆12与导热树脂层14之间。
参照图3，压缩垫50位于电池单元堆12与下框架30之间，但一般而言，压缩垫50具有的问题在于，其在吸收电池模块10的宽度方向上的变形方面受到限制。
参照图3，传统的电池模块10具有这样一种结构，该结构经由导热树脂层14间接冷却电池单元堆12的下部分，该结构是其中电池单元11中产生的热经由外部构件30流向导热树脂层14的结构。这里，传统的电池模块10具有的问题在于，即由于外部构件30与电池单元堆12之间或外部构件30与导热树脂层14之间形成了空气层，热传递受到抑制。考虑到电池单元11的温度是限制电池输出的因素之一，电池单元11中发生的局部温度升高极有可能在早期阶段限制电池的输出，因此需要对此加以改进。此外，随着近来电池模块10扩大，堆叠在模块中的电池单元11的数量增加，并且电池单元11之间的冷却偏差进一步加深。
因此，有必要开发这样一种电池模块以及包括该电池模块的电池组，该电池模块在防止电池单元堆12中的鼓胀现象的同时，改善对电池单元堆12中产生的热的冷却性能。
发明内容
技术问题
本公开的目的是提供一种在改善电池单元的鼓胀现象的同时具有改善的冷却性能的电池模块，并提供一种包括该电池模块的电池组。
本公开的目的并不限于上述目的，本领域的技术人员根据以下详细描述和附图应清楚地了解本文中未描述的其他目的。
技术方案
根据本公开的一个实施方式，提供一种电池模块，该电池模块包括：电池单元堆，所述电池单元堆包含沿第一方向堆叠的多个电池单元；以及外部构件，所述外部构件包绕所述电池单元堆的外表面，其中所述电池单元堆的下表面的中央部分是开放的，其中，所述外部构件的一个端部附接到所述电池单元堆的所述下表面的一个侧部，并且其中，所述外部构件的另一端部附接到所述电池单元堆的所述下表面的另一侧部。
所述电池模块的所述外部构件的外表面暴露于外部，并且所述电池单元堆的所述下表面的位于所述外部构件的一个端部与所述外部构件的另一端部之间的中央部分可以暴露于外部。
所述外部构件可以是由弹性材料制成的。
所述外部构件可以形成为使得弹性材料制成的膜从所述电池单元堆的所述下表面的一个侧部包绕所述电池单元堆的所述外表面，并向上包绕到所述电池单元堆的所述下表面的另一侧部。
所述电池模块进一步包括位于所述电池单元堆的两个侧表面上的压缩垫，其中，所述压缩垫位于所述外部构件与所述电池单元堆的外表面之间，并且所述外部构件可以在第一方向上按压所述电池单元堆。
所述外部构件在第二方向上按压所述电池单元堆的上表面，并且所述第二方向可以与所述第一方向垂直。
所述第二方向可以是所述多个电池单元的宽度方向。
所述压缩垫可以沿所述电池单元堆的侧表面延伸。
根据本公开的另一实施方式，提供一种包括上述的电池模块的电池组。
所述电池组包括：下电池组框架，至少两个所述电池模块安装在所述下电池组框架上；上电池组框架，所述上电池组框架覆盖所述至少两个电池模块的上部分；以及导热树脂层，所述导热树脂层形成在所述下电池组框架上，其中，所述电池单元堆的所述下表面的所述中央部分可以与所述导热树脂层接触。
所述下电池组框架包括多个模块区域，并且所述电池模块可以安装在所述模块区域中。
所述导热树脂层可以分别形成在所述模块区域上。
所述导热树脂层的尺寸可以等于所述电池单元堆的所述下表面的所述中央部分的尺寸。
所述外部构件的一个端部的侧表面可以与所述导热树脂层的一个侧表面接触，并且所述外部构件的另一端部的侧表面可以与所述导热树脂层的另一侧表面接触。
有利效果
根据本公开的实施方式，可以提供一种电池模块以及包括该电池模块的电池组，该电池模块包括包绕电池单元堆的外表面的外部构件，其中电池单元堆的下表面的中央部分是开放的，从而具有改善的冷却性能，同时改善电池单元的鼓胀现象。
本公开的效果不限于上述的效果，本领域的技术人员根据所附权利要求的描述可以清楚地了解上文未描述的其他附加效果。
附图说明
图1是传统电池模块的立体图；
图2是图1的电池模块的分解立体图；
图3是示出沿图1的切割线A-A剖切的剖面的一部分的视图；
图4是根据本公开的一个实施方式的电池模块的立体图；
图5是图4的电池模块的分解立体图；
图6是沿图4的切割线B-B剖切的剖面图；
图7是包括在图4的电池模块中的电池单元堆的分解立体图；
图8是根据本公开的一个实施方式的电池组的立体图；
图9是图8的电池组的分解立体图；
图10是沿图8的切割线C-C剖切的剖面图；以及
图11是示出图10的剖面图的一部分的放大图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本公开的各种实施方式，以便本领域的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进行变型，并不限于本文中所阐述的实施方式。
将省略与描述无关的部分以清楚地描述本公开，并且在整个说明书中，相似附图标记标示相似的元件。
此外，在图中，为了便于描述，每个元件的尺寸和厚度都是任意示出的，而且本公开不一定限于图中所示的那些。在图中，为了清楚起见，层的厚度、区域等被夸大。在图中，为了便于描述，某些层和区域的厚度被夸大地示出。
此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”某一部件时，是指该部分可以进一步包括其他部件，而不排除其他部件，除非另有说明。
此外，在整个说明书中，当称为“平面”时，是指从上侧观察对象部分的情况，并当被称为“剖面”时，是指从竖向剖切的剖面侧观察对象部分的情况。
下文中，将描述根据本公开的一个实施方式的电池模块。然而，本文中的描述是基于电池模块的前表面和后表面中的前表面，而不一定限于此，甚至在后表面的情况下，也可以给出具有相同或相似内容的描述。
图4是根据本公开的一个实施方式的电池模块的立体图。图5是图4的电池模块的分解立体图。
参照图4和图5，电池模块100包括：电池单元堆120，其中多个电池单元110沿第一方向堆叠；外部构件300，其包绕电池单元堆120；以及感测构件(未示出)，其覆盖电池单元堆的前后表面。
包绕在外部构件300中的电池单元堆120由多个电池单元110堆叠而成，其中电池单元110优选是袋型电池单元。可以通过将电极组件容纳在含有树脂层和金属层的层压片的袋状壳体中，然后对袋状壳体的密封部分进行热密封而生产电池单元110。电池单元110可以配置有多个，并且多个电池单元110堆叠成彼此电连接以形成电池单元堆120。
接下来，将更详细地描述外部构件300。
图6是沿图4的切割线B-B剖切的剖面图。
参照图4至图6，外部构件300可以包绕电池单元堆120的外表面。外部构件300可以包绕电池单元堆120的外表面，其中电池单元堆120的下表面的中央部分是开放的。即，外部构件300包绕电池单元堆120的两个侧表面以及上表面，其中电池单元堆120的前表面和后表面是开放的，并且下表面的中央部分可以是开放的。
更具体而言，在本实施方式的电池模块100中，外部构件300的一个端部300a附接到电池单元堆120的下表面的一个侧部，并且外部构件300的另一个端部300b附接到电池单元堆120的下表面的另一个侧部。即，外部构件从外部构件300的一个端部300a延伸到外部构件300的另一端部300b，并且可以包绕电池单元堆120的下表面的两个侧部、两个侧表面以及上表面。
另外，外部构件300可以配置成使得外部构件300的外表面在包绕电池单元堆120的状态下是暴露的。即，当电池模块100在后面描述的过程中安装到电池组的下电池组框架1200上时，外部构件300可以与下电池组框架1200接触。此外，在外部构件300中，电池单元堆120的下表面的位于外部构件300的一个端部300a与外部构件300的另一端部300b之间的中央部分可以暴露于外部。即，当电池模块100在后面描述的过程中安装到电池组的下电池组框架1200上时，外部构件300可以与形成在下电池组框架1200上的导热树脂层1400直接接触。
由此，在本实施方式的外部构件300中，电池单元堆120的下表面的中央部分是朝外部开放的，并且后面描述的导热树脂层1400可以与电池单元堆120的下表面的中央部分直接接触，以直接冷却电池单元堆120中产生的热。即，根据本实施方式的外部构件300可以进一步提高冷却性能。
此外，外部构件300的两个侧表面以及上、下表面中的每一者均可以具有与电池单元堆的外表面的尺寸相对应的尺寸。在一个实施例中，外部构件300的两个侧表面的尺寸可以等于或小于电池单元堆120的侧表面的尺寸。此外，外部构件300的上表面可以具有等于或小于电池单元堆120的上表面的尺寸。此外，外部构件300的一个端部300a和另一个端部300b沿电池单元堆120的下表面的纵向方向延伸，并且可以具有等于或小于电池单元堆120的下表面的长度的尺寸。
因此，在本实施方式中，外部构件300可以沿一定方向按压电池单元堆120，以包绕电池单元堆120。即，外部构件300沿一定方向按压包括在电池单元堆120中的电池单元110，从而防止电池单元的鼓胀现象，并提高电池模块的尺寸稳定性。此外，通过电池单元堆120被包绕在外部构件300中的过程，电池单元堆120同时被按压，因此不需要单独按压电池单元堆120的过程，这可以简化工艺以及生产线。
在一个实施例中，外部构件300可以由弹性材料制成。弹性材料可以由诸如聚乙烯(PE)和聚四氟乙烯(PTFE)之类的材料中的至少一种制成。这里，外部构件300形成为使得弹性材料或热缩管制成的膜从电池单元堆的下表面的一个侧部包绕电池单元堆120的外表面，并向上包绕到电池单元堆120的下表面的另一侧部。作为一个实施例，可以通过用弹性材料制成的膜或热缩管包绕上、下表面和两个侧表面(即，电池单元堆120的外表面)，然后移除膜或热缩管的覆盖电池单元堆120的下表面的部分，从而形成外部构件300。然而，不限于此，可以不受限制地应用任何具有能够充分按压包括在电池单元堆120中的电池单元110同时有效吸收外部冲击的弹性的材料。
因此，在本实施方式中，外部构件300可以防止电池单元的鼓胀现象，并提高电池模块的尺寸稳定性。此外，外部构件300的优点在于它本身具有弹性，因此可以响应于电池单元110的体积变化使变形最小化。
此外，电池单元堆120的外表面可以分别附接到外部构件300的内表面。这里，包括在外部构件300中的弹性材料本身可以具有粘合力。此外，外部构件300和电池单元堆120可以借助外部构件300的内表面与电池单元堆120的外表面之间的摩擦力而固定。此外，在外部构件300与电池单元堆120之间可以形成单独的粘合剂层。
在一个实施例中，每个粘合剂层均可以由胶带形成，或者可以用粘合剂涂覆并形成。更优选的是，粘合剂层用粘合剂涂覆或由双面胶带制成，从而电池单元堆120与外部构件300可以容易地固定。然而，不限于此，可以不受限制地应用任何具有能够使电池单元110之间或电池单元110与外部构件300之间相互固定的粘合性能的材料。
因此，电池单元堆120可以被稳定地容纳在外部构件300中。
此外，参照图6，外部构件300沿第一方向按压电池单元堆120。更具体而言，第一方向可以是电池模块100的宽度方向，该宽度方向可以相当于电池单元堆120中多个电池单元110的堆叠方向。
由此，外部构件300在与电池模块100的宽度方向或电池单元110的堆叠方向相同的方向上按压电池单元堆120，以有效防止电池模块的鼓胀现象。此外，第一压缩垫500位于外部构件300与电池单元堆120之间，以有效吸收在电池模块100的宽度方向上发生的变形。此外，还可以提高电池模块100的使用寿命。
此外，外部构件300在第二方向上按压电池单元堆的上表面和下表面，并且第二方向可以与第一方向垂直。更具体而言，第二方向可以是多个电池单元110的宽度方向。
因此，即使在与电池模块100的宽度方向垂直的电池单元110的宽度方向上，也可以用预定的压力按压外部构件300，从而即使在电池单元110的宽度方向上也可以有效地防止鼓胀现象。此外，可以进一步提高电池模块100的使用寿命。
图7是包括在图4中的电池模块中的电池单元堆的分解立体图。
参照图6和图7，根据本实施方式1的电池模块100可以配置成使得压缩垫500位于外部构件300与电池单元堆120的外表面之间。这里，压缩垫500可以沿电池单元堆120的外表面延伸。此外，压缩垫500可以具有等于或小于电池单元堆120的外表面的尺寸。此外，压缩垫500的两个端部可以与外部构件300接触，或者可以被外部构件300包绕。
此外，参照图6和图7，根据本公开的另一个实施方式，电池单元堆120包括第一电池单元堆和第二电池单元堆，并且压缩垫500可以位于第一电池单元堆与第二电池单元堆之间。此外，压缩垫500可以沿第一电池单元堆和第二电池单元堆的侧表面延伸。
在一个实施例中，压缩垫500可以是由聚氨酯材料制成的垫。然而，不限于此，可以应用任何能够吸收电池单元110膨胀期间体积变化的材料。
由此，压缩垫500很容易吸收包括在电池单元堆120中的电池单元110中产生的膨胀，从而使外部构件300能够协助压紧电池单元堆120的外表面。
图8是根据本公开的一个实施方式的电池组的立体图。图9是图8的电池组的分解立体图。
参照图8和图9，根据本公开的另一个实施方式的电池组1000包括上述电池模块100。同时，一个或多个电池模块100可以被包装在电池组框架1200和1300中以形成电池组1000。
更具体而言，本实施方式的电池组1000包括：下电池组框架1200，至少两个电池模块100安装在其上；上电池组框架1300，其覆盖至少两个电池模块100的上部分；以及导热树脂层1400，其形成在下电池组框架1200的下表面上。这里，至少两个电池模块100沿一个方向布置，以形成电池模块布置体1100。此外，下电池组框架1200包括多个模块区域，并且电池模块100可以安装在模块区域中。这里，由于电池模块100安装在模块区域中，因此电池单元堆120的下表面的中央部分和导热树脂层1400可以相互接触。
因此，电池单元110中产生的热被传递到与电池单元堆120的下表面的中央部分直接接触的导热树脂层1400，从而电池模块100的冷却性能可以得到改善，并且还可以减少电池单元110之间的冷却偏差。此外，可以进一步提高电池模块100的使用寿命。
作为一个实施例，导热树脂层1400可以具有导热树脂，在电池模块100安装在下电池组框架1200的模块区域上之前，该导热树脂应用在下电池组框架1200的每个模块区域上。之后，随着导热树脂固化，可以形成导热树脂层1400。
由此，随着导热树脂固化，电池模块100的下表面可以稳定地固定到导热树脂层1400。
图10是沿图8的切割线C-C剖切的剖面图。图11是示出图10的剖面图的一部分的放大图。
更具体而言，参照图10和图11，导热树脂层1400可以形成在下电池组框架1200中形成的每个模块区域中。此外，导热树脂层1400可以具有与电池单元堆120的下表面的中央部分相同的尺寸。
因此，在安装在下电池组框架1200上的每个电池模块100中，电池单元110中产生的热可以分别传递到与电池单元堆120的下表面的中央部分直接接触的导热树脂层1400。即，每个电池模块100的冷却性能得到改善，而不会在电池模块100之间产生热传播，并且还可以减少每个电池模块100中的电池单元110之间的冷却偏差。此外，可以进一步提高电池模块100的使用寿命。
另外，外部构件300的一个端部300a的侧表面与导热树脂层1400的一个侧表面相互接触，并且外部构件300的另一端部300b的侧表面可以与导热树脂层1400的另一个侧表面接触。
由此，随着导热树脂固化，外部构件300的位于电池模块100的下表面上的一个端部300a和另一端部300b可以稳定地固定到导热树脂层1400。
上述的电池模块和包括该电池模块的电池组可以应用于各种装置。这样的装置可以应用于诸如电动自行车、电动车辆或混合动力车辆之类的车辆装置，但本公开并不限于此，而是适用于可以使用电池模块的各种装置，这也属于本公开的范围。
尽管已经参照优选实施方式示出并描述了本发明，但本公开的范围并不限于此，本领域的技术人员可以在不偏离所附权利要求中限定的本发明原理的精神和范围的情况下设计出许多其他的变型和改进。
附图标记的描述
100：电池模块
110：电池单元
120：电池单元堆
300：外部构件
500：压缩垫
Claims (14)
1.一种电池模块，该电池模块包括：
电池单元堆，所述电池单元堆包含沿第一方向堆叠的多个电池单元；以及
外部构件，所述外部构件包绕所述电池单元堆的外表面，其中所述电池单元堆的下表面的中央部分是开放的，
其中，所述外部构件的一个端部附接到所述电池单元堆的所述下表面的一个侧部，并且
其中，所述外部构件的另一端部附接到所述电池单元堆的所述下表面的另一侧部。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述电池模块的所述外部构件的外表面暴露于外部，并且
所述电池单元堆的所述下表面的位于所述外部构件的一个端部与所述外部构件的另一端部之间的中央部分暴露于外部。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，
所述外部构件是由弹性材料制成的。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中，
所述外部构件形成为使得弹性材料制成的膜从所述电池单元堆的所述下表面的所述一个侧部包绕所述电池单元堆的外表面，并向上包绕到所述电池单元堆的所述下表面的所述另一侧部。
5.根据权利要求1所述的电池模块，
所述电池模块进一步包括位于所述电池单元堆的两个侧表面上的压缩垫，
其中，所述压缩垫位于所述外部构件与所述电池单元堆的外表面之间，并且所述外部构件在所述第一方向上按压所述电池单元堆。
6.根据权利要求5所述的电池模块，其中，
所述外部构件在第二方向上按压所述电池单元堆的上表面，并且
所述第二方向与所述第一方向垂直。
7.根据权利要求6所述的电池模块，其中，
所述第二方向是所述多个电池单元的宽度方向。
8.根据权利要求5所述的电池模块，其中，
所述压缩垫沿所述电池单元堆的所述侧表面延伸。
9.一种包括根据权利要求1所述的电池模块的电池组。
10.根据权利要求9所述的电池组，其中，该电池组包括：
下电池组框架，至少两个电池模块安装在所述下电池组框架上；
上电池组框架，所述上电池组框架覆盖所述至少两个电池模块的上部分；以及
导热树脂层，所述导热树脂层形成在所述下电池组框架上，
其中，所述电池单元堆的所述下表面的所述中央部分与所述导热树脂层接触。
11.根据权利要求10所述的电池组，其中，
所述下电池组框架包括多个模块区域，并且
所述电池模块安装在所述模块区域中。
12.根据权利要求11所述的电池组，其中，
所述导热树脂层分别形成在所述模块区域上。
13.根据权利要求12所述的电池组，其中，
所述导热树脂层的尺寸等于所述电池单元堆的所述下表面的所述中央部分的尺寸。
14.根据权利要求13所述的电池组，其中，
所述外部构件的所述一个端部的侧表面与所述导热树脂层的一个侧表面接触，并且
所述外部构件的所述另一端部的侧表面与所述导热树脂层的另一侧表面接触。
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