CN115668606A - 电池模块和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一种电池模块包括：电池电芯堆叠体，其通过堆叠多个电池电芯而形成；模块框架，其用于容纳电池电芯堆叠体；以及绝缘片层，其位于电池电芯堆叠体和模块框架的上表面之间，其中开口形成在模块框架的上表面上，并且插入到开口中的突起可以形成在绝缘片层上。

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
本申请要求于2021年1月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2021-0005509的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本公开涉及电池模块和包括该电池模块的电池组，更具体地，涉及具有改进的可加工性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。二次电池是有效的能源，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或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或并联连接以配置电池组时，配置包括多个电池电芯的电池模块，然后向至少一个电池模块添加其它组件以配置电池组的方法是常见的。
电池模块可包括其中堆叠多个电池电芯的电池电芯堆叠体，以及用于容纳电池电芯堆叠体的模块框架。
图1是示出传统电池模块的分解立体图。
参照图1，传统的电池模块可包括通过堆叠多个电池电芯而形成的电池电芯堆叠体10、容纳电池电芯堆叠体10的单体框架20、以及覆盖电池电芯堆叠体的前表面和后表面的端板40。
此外，汇流条框架41可位于电池电芯堆叠体10和端板40之间，盖板50可位于电池电芯堆叠体10的上部和单体框架20之间。汇流条框架41和盖板50可以彼此联接以形成汇流条框架组件。
在传统的电池模块的情况下，盖板50试图确保电池电芯堆叠体10和单体框架20之间的绝缘，并防止当容纳在单体框架20中时可能发生的对电池电芯堆叠体10和位于电池电芯堆叠体10上的柔性电路板(未示出)等的损坏。
然而，如图1所示，存在的问题是，由于布置在电池电芯堆叠体10上的盖板50，电池模块的高度增加其厚度，并且重量增加。
当电池模块的尺寸以这种方式增大时，需要更多的安装空间来安装电池模块，并且当这种电池模块安装在车辆中时，存在车辆的行驶性能劣化的问题。
此外，当电池模块的重量增加时，电池模块的利用率整体上降低，并且类似地，当在车辆中安装重型电池模块时，存在车辆的行驶性能劣化并且燃料效率降低的问题。
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供一种具有改进的可加工性的电池模块和包括该电池模块的电池组。
然而，本公开的实施方式所要解决的问题不限于上述问题，并且可以在本公开所包括的技术思想的范围内进行各种扩展。
技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种电池模块，该电池模块包括：电池电芯堆叠体，所述电池电芯堆叠体通过堆叠多个电池电芯而形成，模块框架，所述模块框架用于容纳所述电池电芯堆叠体，以及绝缘片层，所述绝缘片层位于所述电池电芯堆叠体与所述模块框架的上表面之间，其中，在所述模块框架的上表面中形成有开口，并且在所述绝缘片层中形成有插入到所述开口中的突起。
所述模块框架可以包括框架构件和上板，所述电池电芯堆叠体安装到所述框架构件，所述上板位于框架构件的底部的相对侧上，并具有形成在其中的开口。
所述框架构件可以包括底部部分和分别从所述底部部分的两侧向上延伸的侧表面部分。
电池模块还可包括温度传感器，所述温度传感器位于形成有所述突起的所述绝缘片层部分的下端与所述电池电芯堆叠体之间。
在所述绝缘片层的所述突起内部形成有凹陷部，并且所述温度传感器的一部分布置在所述凹陷部中。
所述绝缘片层的突起通过所述开口暴露于所述模块框架的外部。
该电池模块还包括位于所述模块框架的敞开的第一侧和敞开的第二侧中的每一者上的端板，并且所述开口可以形成为与所述电池电芯堆叠体的中心部相比更靠近所述端板。
所述绝缘片层可以包括聚碳酸酯(PC)膜。
所述绝缘片层可以粘附到所述模块框架的上表面。
根据本公开的另一方面，提供了一种包括上述电池模块的电池组。
有益效果
根据本公开的实施方式，可以通过位于电池电芯堆叠体上的绝缘片层来确保多个电池电芯和模块框架之间的绝缘性能。
此外，为了避免部件之间的干扰，可以在模块框架的上板中形成开口，并且可以沿着该开口形成绝缘片层，由此确保用于测量电池电芯的温度的温度传感器的空间。
本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从详细描述和附图中清楚地理解以上未描述的其它附加效果。
附图说明
图1是传统电池模块的分解立体图；
图2是根据本公开的实施方式的电池模块的分解立体图；
图3是示出构成包括在图2的电池模块中的端板的部件被组合的状态的立体图；
图4是示出根据本公开的实施方式的电池电芯的立体图；
图5是在旋转180度的状态下观察的图3的电池模块的立体图；
图6是示出包括在图5的电池模块中的绝缘片层和上板的立体图；以及
图7是沿图5的切割线A-A截取的截面图。
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可以容易地实施它们。本公开可以以各种不同的方式进行修改，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件的描述，并且在整个描述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，任意地示出了每个元件的尺寸和厚度，并且本公开不必限于附图中示出的尺寸和厚度。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，放大了一些层和区域的厚度。
此外，应当理解，当诸如层、膜、区域或板的元件被称为在另一元件“上”或“上方”时，它可以直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”时，这意味着不存在其它中间元件。此外，词语“在……上”或“在……上方”意味着设置在参考部分之上或之下，并且不一定意味着设置在参考部分的朝向重力的相反方向的上端上。
此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”某一组件时，这意味着该部分可以进一步包括其它组件，而不排除其它组件，除非另有说明。
此外，在整个说明书中，当被称为“平面”时，它是指从上侧观察目标部分，并且当被称为“截面”时，它是指从垂直切割的截面的侧面观察目标部分。
图2是根据本公开的实施方式的电池模块的分解立体图。图3是示出构成包括在图2的电池模块中的端板的部件被组合的状态的立体图。图4是示出根据本公开的实施方式的电池电芯的立体图。
参照图2至图4，根据本公开的实施方式的电池模块包括：电池电芯堆叠体100，在所述电池电芯堆叠体100中堆叠有多个电池电芯110；模块框架180，其用于容纳电池电芯堆叠体100；端板400，其分别位于电池电芯堆叠体100的前表面和后表面；以及汇流条框架410，其位于电池电芯堆叠体100和端板400之间。根据本实施方式，在电池电芯堆叠体100和模块框架180的上表面之间形成绝缘片层500。
根据本实施方式的模块框架180可以包括具有敞开的上侧的框架构件200和用于覆盖框架构件200的敞开的上侧的上板300。
这里，框架构件200的上侧表示图2中的z轴方向。框架构件200可以包括底部210和在底部210的两端弯曲的至少两个侧表面部分220。此时，框架构件200可以是U形的。
电池电芯110优选为袋型电池电芯。例如，参考图4，根据本公开的实施方式的电池电芯110具有两个电极引线111和112彼此面对并且从电池本体部分113的一端114a和另一端114b突出的结构。电池电芯110可以通过在电极组件(未示出)被容纳在电芯壳体114中的状态下接合电芯壳体114的两端114a和114b以及连接它们的一个侧部114c来制造。换言之，根据本实施方式的电池电芯110具有总共三个密封部114sa、114sb和114sc，密封部114sa、114sb和114sc具有通过诸如热密封的方法密封的结构，并且剩余的另一个侧部可以由连接部115构成。电芯壳体114的两个端部114a和114b之间可以被定义为电池电芯110的纵向方向，并且连接电芯壳体114的两个端部114a和114b的一个侧部114c与连接部115之间可以被定义为电池电芯110的宽度方向。
连接部115是沿着电池电芯110的一个边缘延伸地长的区域，并且电池电芯110的被称为蝙蝠耳的突起110p可以形成在连接部115的端部。突起110p可以形成在连接部115的两端中的至少一端上，并且可以在垂直于连接部115的延伸方向的方向上突出。突起110p可以位于电芯壳体114的两端114a和114b的密封部114sa和114sb之一与连接部115之间。
电芯壳体114通常具有树脂层/金属薄膜层/树脂层的层压结构。例如，当电池壳体的表面由O(定向)尼龙层形成时，当堆叠多个电池电芯以形成中型或大型电池模块时，由于外部冲击，其易于滑动。因此，为了防止该问题并维持电池电芯的稳定的堆叠结构，电池电芯堆叠体100在粘合期间可通过将诸如粘合型粘合剂(诸如双面胶带)或通过化学反应而粘合的化学粘合剂的粘合构件附接至电池壳体的表面而形成。
根据本公开的实施方式，电池电芯110可沿y轴方向堆叠以形成电池电芯堆叠体100，并且电池电芯堆叠体100可沿与z轴相反的方向被容纳在模块框架180中。导热树脂层可位于电池电芯堆叠体100和框架构件200的底部210之间。
框架构件200容纳电池电芯堆叠体100。当框架构件200的敞开的两侧分别被称为第一侧(x轴方向)和第二侧(与x轴相反的方向)时，模块框架180可以被形成为板状结构，该板状结构被弯曲以连续地覆盖下表面和在其余外表面当中、除了电池电芯堆叠体100的与第一侧和第二侧相对应的外表面之外的、与下表面相邻的两个侧表面。此时，框架构件200的底部210形成为覆盖电池电芯堆叠体100的下表面，并且框架构件200的两个侧表面部分220可以形成为覆盖电池电芯堆叠体100的两个侧表面。
上板300可以形成为使被框架构件200包裹的下表面和除两个侧表面之外的其余上表面翘曲的单个板状结构。框架构件200和上板300可以在相应的角部彼此接触的状态下通过焊接等联接，从而形成竖直和水平地覆盖电池电芯堆叠体100的结构。电池电芯堆叠体100可以通过框架构件200和上板300被物理地保护。为此，框架构件200和上板300可包括具有预定强度的金属材料。
端板400可以位于模块框架180的敞开的第一侧(x轴方向)和敞开的第二侧(与x轴相反的方向)上，使得它可以被形成为覆盖电池电芯堆叠体100。端板400可物理地保护电池电芯堆叠体100和其它电气部件免受外部冲击影响，且可提供电池模块安装结构以将电池模块固定到电池组框架(未图示)。
此外，汇流条框架410和分离盖420可位于电池电芯堆叠体100的敞开的第一侧(x轴方向)和敞开的第二侧(与x轴相反的方向)上。即，汇流条框架410和分离盖420可顺序地位于电池电芯堆叠体100和端板400之间。
汇流条框架410位于电池电芯堆叠体100的第一侧(x轴方向)和第二侧(与x轴方向相反的方向)上，使得它可以用于覆盖电池电芯堆叠体100，并且同时引导电池电芯堆叠体100和外部设备之间的连接。具体地，汇流条可以安装到汇流条框架410上，并且图4所示的电池电芯110的电极引线111和112穿过形成在汇流条框架410中的狭缝，然后可以弯曲并接合到汇流条。由此，构成电池电芯堆叠体100的电池电芯110可以串联或并联连接。
此外，端子汇流条430可以安装到汇流条框架410上。端子汇流条430连接到电池电芯110的电极引线111和112中的至少一个，并且一端可以通过分别形成在分离盖420和端板400中的开口暴露到外部。多个电池电芯110可经由端子汇流条430电连接到外部装置。此外，连接器(未示出)可以安装到汇流条框架410上。诸如通过电池模块内的感测组件(未示出)测量的电池电芯110的温度或电压的信息可经由连接器传输到外部BMS(电池管理系统)等。
分离盖420是电绝缘构件，并且将电池电芯堆叠体100、汇流条框架410、其它电气设备等与端板400或上板300分离，因此可以执行防止外部短路等发生的功能。此外，分离盖420可以形成有凹陷部421，凹陷部421凹陷以引导连接器和外部BMS之间的连接。
根据本实施方式的绝缘片层500是具有电绝缘性能的薄膜，并且可以包括聚碳酸酯(PC)膜。绝缘片层500的厚度可以形成为薄至0.1mm至0.3mm。因此，即使当绝缘片层500插入到电池模块中时，也具有电池模块的高度增加不大的优点。
此外，包括聚碳酸酯(PC)膜的绝缘片层500具有耐热性，因此即使长时间暴露于高温环境，其形状的变化程度也不大。因此，产品管理容易，并且适于用作产生热量的电池模块的部件。
在本实施方式中，绝缘片层500布置在电池电芯堆叠体100上，使得电池电芯堆叠体100和上板300可以彼此绝缘。即，能够确保电池模块的绝缘性能。在图1所示的传统电池模块中，插入包括盖板50的汇流条框架组件以确保绝缘性能，这在空间利用和重量方面带来了缺陷。与此不同，根据本实施方式的绝缘片层500是薄膜，并且可以在确保电池模块的绝缘性能的同时减小电池模块的高度和重量。
另一方面，在比较例中，衬垫形式的绝缘体可位于电池电芯堆叠体上。该比较例比根据本实施方式的绝缘片层500更重并且需要更多的空间。此外，由于根据本实施方式的绝缘片层500可以被模制成期望的形状，所以垫形绝缘体可以覆盖至无法确保绝缘距离的部分，从而提高绝缘性能。
图5是在旋转180度的状态下观察图3的电池模块的立体图。图6是示出包括在图5的电池模块中的上板和绝缘片层的立体图。
参照图5和图6，在根据本实施方式的模块框架180的上表面中形成开口300A。具体地，开口300A形成在上板300中，并且插入到开口300A中的突起500p形成在绝缘片层500中。突起500p可以通过开口300A暴露于模块框架180的外部。
开口300A可与端板400(而不是电池电芯堆叠体100的中心部分)相邻地形成。
根据本实施方式的绝缘片层500可以粘附到上板300。更具体地，粘合构件(未示出)可以位于绝缘片层500和上板300之间。这种粘合构件在材料或形状方面不受限制，只要它包含具有粘合力的材料即可，但它可以是双面胶带。
在制造电池模块时，绝缘片层500可以以粘附到上板300的状态被传送。如上所述，绝缘片层500可以由薄膜形成，并且可以容易地粘附到上板300。
电池模块可以通过在粘附到上板300的状态下将绝缘片层500布置和组装在电池电芯堆叠体100上来制造。即，由于绝缘片层500以粘附到上板300的状态被传送，所以可以防止在组装上板300的过程中在制造过程中绝缘片层500移位或分离的缺陷。
图7是沿图5的切割线A-A截取的截面图。
参见图5至图7，根据本实施方式的电池模块进一步包括温度传感器700，该温度传感器700位于形成有突起500p的绝缘片层500的下端与电池电芯堆叠体100之间。温度传感器700可以测量电池电芯110的温度。温度传感器700可以形成在柔性电路板部分800上。
温度传感器700可以使用热敏电阻装置来实现。热敏电阻是利用电阻值根据温度而变化的现象的半导体器件，并且可以通过混合和烧结铜、锰、镍、钴、铬、铁等的氧化物而形成。这种热敏电阻的优点是尺寸小，甚至能够测量快速的温度变化或微小的温度变化。
以这种方式由温度传感器700测量的温度信息可以被传送到电池模块外部的另一设备。例如，当由温度传感器700测量温度时，所测得的温度信息可被传送到电池模块外部的电池管理系统(BMS)并用于控制电池模块。
凹陷部500A可以形成在绝缘片层500的突起500p内部，并且温度传感器700的一部分可以布置在凹陷部500A中。根据本实施方式，开口300A可以在修整上板300的材料时形成，而不需要单独的机加工过程来确保用于温度传感器700的空间。此外，通过在对应于开口300A的部分中反映绝缘片层500的形状，可以确保温度传感器700部件的空间，从而提高可加工性。
上述电池模块可以包括在电池组中。电池组可以具有这样的结构，在该结构中，根据本公开的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)和冷却装置聚集并包装在一起。
上述电池模块和包括该电池模块的电池组可应用于各种装置。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的车辆装置，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，这也落入本公开的范围内。
尽管已经参照优选实施方式示出和描述了本发明，但是本公开的范围不限于此，并且本领域技术人员可以利用所附权利要求中限定的本发明的原理来设计许多改变和修改，这些改变和修改也落入本公开的精神和范围内。
100：电池电芯堆叠体
180：模块框架
200：框架构件
300：上板
300A：开口
400：端板
500：绝缘片层
500A：凹陷部
500P：突起
700：温度传感器

Claims (10)

1.一种电池模块，该电池模块包括：
电池电芯堆叠体，所述电池电芯堆叠体通过堆叠多个电池电芯而形成，
模块框架，所述模块框架用于容纳所述电池电芯堆叠体，以及
绝缘片层，所述绝缘片层位于所述模块框架的上表面与所述电池电芯堆叠体之间，
其中，在所述模块框架的上表面中形成有开口，并且在所述绝缘片层中形成有插入到所述开口中的突起。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述模块框架包括框架构件和上板，所述电池电芯堆叠体安装到所述框架构件，所述上板位于框架构件的底部的相对侧，并且所述上板具有形成在其中的开口。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中：
所述框架构件包括底部部分和分别从所述底部部分的两侧向上延伸的侧面部分。
4.根据权利要求1所述的电池模块，
该电池模块还包括温度传感器，所述温度传感器位于形成有所述突起的绝缘片层部分的下端与所述电池电芯堆叠体之间。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中：
在所述绝缘片层的所述突起内部形成有凹陷部，并且所述温度传感器的部分布置在所述凹陷部中。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述绝缘片层的突起通过所述开口暴露于所述模块框架的外部。
7.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述电池模块还包括位于所述模块框架的敞开的第一侧和敞开的第二侧中的每一者上的端板，并且
与所述电池电芯堆叠体的中心部相比，所述开口形成为更靠近所述端板。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述绝缘片层包括聚碳酸酯PC膜。
9.根据权利要求1所述的电池模块，其中：
所述绝缘片层粘合到所述模块框架的上表面。
10.一种包括电池模块的电池组，所述电池模块是根据权利要求1所述的电池模块。
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