CN115699408A - 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例的电池组包括：下电池组外壳，包括多个模块区域；导热树脂层，位于模块区域中；电池模块，安装在模块区域中，并且位于导热树脂层上；以及上电池组外壳，覆盖所述电池模块，其中所述电池模块包括堆叠有多个电池单体的电池单体堆，电池单体堆直接面对导热树脂层，电池单体堆包括位于多个电池单体中的彼此相邻的电池单体之间的散热片，并且散热片的端部与导热树脂层接触。

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2020年6月26日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0078511号的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用的方式全文并入本文中。
本公开涉及一种电池模块和包括该电池模块的电池组，更具体地，涉及一种具有改进的冷却性能的电池模块和包括该电池模块的电池组。
背景技术
随着技术发展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。特别地，二次电池不仅作为例如电动自行车、电动汽车、混合动力汽车的动力驱动设备的能源，还作为例如移动电话、数码相机和笔记本电脑的移动装置的能源，受到了广泛关注。
对于小型移动装置而言，每个装置使用一个或数个电池单体，而诸如车辆的中型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大量电池单体的中型或大型电池模块。
优选地，中型或大型电池模块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并且重量容量比小的方形电池、软包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、热或振动，电池模块可以包括模块框架，该模块框架的前表面和后表面有开口，并且将电池单体堆容纳在其内部空间中。
图1是常规电池模块的分解透视图。图2是示出将构成图1的电池模块的部件的组合状态的透视图。图3是沿图2的切割线A-A截取的横截面图。
参考图1至图3，常规电池模块10包括在一个方向上堆叠有多个电池单体11的电池单体堆12、容纳电池单体堆12的模块框架20、覆盖电池单体堆的前后表面的端板15以及形成在端板15与电池单体堆12的前后表面之间的汇流条框架13。模块框架20包括覆盖电池单体堆12的下表面和两个侧面的下框架30以及覆盖电池单体堆12的上表面的上板40。由于在覆盖电池单体堆12的下部的下框架30的底表面涂布导热树脂层31，电池模块10可以将电池单体堆12中产生的热量。
此时，导热树脂层31将电池单体堆12中产生的热量传递到电池模块10的外部。然而，在这种情况下，由于电池单体堆12中产生的热量按照导热树脂层31、下框架30和位于下框架30的下表面上的散热器(未示出)的顺序传递，所以电池单体堆12被间接冷却。此外，由于没有用于电池单体堆12的各个电池单体的单独冷却装置，电池单体之间的冷却偏差变得很大。特别地，电池单体堆12的最外侧的电池单体位于比中央电池单体更外侧的位置，从而减少了热传递路径，因此常规电池模块10导致最外侧电池单体与中央电池单体之间的冷却偏差很大。
特别地，考虑到电池单体11的温度是限制电池输出的因素之一，电池单体12中产生的电池单体11之间很大的冷却偏差很可能会限制电池在早期阶段的输出功率，因此需要对上述技术方案进行改进。
发明内容
技术问题
本公开的目的是提供具有改进的冷却性能的电池模块和包括该电池模块的电池组。
本公开的目的不限于上述目的，本领域技术人员通过以下详细描述和附图应当清楚地理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例，提供了一种电池组，包括：下电池组外壳，包括多个模块区域；导热树脂层，位于模块区域中；电池模块，安装在模块区域上并且位于导热树脂层上；以及上电池组外壳，覆盖电池模块，其中，电池模块包括堆叠有多个电池单体的电池单体堆，并且电池单体堆直接面对导热树脂层，其中，电池单体堆包括位于多个电池单体中的彼此相邻的电池单体之间的散热片，并且其中，散热片的端部与导热树脂层接触。
电池模块中包括的电池单体堆的上表面和下表面以及两个侧面包括暴露区域，暴露区域中的电池单体堆的下表面面对导热树脂层，并且电池单体堆的下表面面对导热树脂层的方向与电池单体堆叠的方向可以相互垂直。
电池组还包括位于散热片与电池单体之间的至少一层粘合层，散热片的两个侧面可以通过粘合层固定到电池单体。
粘合层包括至少一个条形的粘合部，并且粘合部可以在与电池单体堆叠的堆叠方向垂直的方向上延伸。
散热片的端部可以固定到导热树脂层。
根据权利要求3的电池组，
电池模块还可以包括位于电池单体堆的两个端部的固定构件。
固定构件可以围绕电池单体堆的四个表面。
固定构件可以沿着电池单体的与粘合层间隔开的端部布置。
散热片可以是包括铝的板材。
在形成导热树脂层的导热树脂固化之前，将电池模块安装在导热树脂层上，使得散热片的端部与导热树脂层的上表面接触。
电池组还可以包括划分模块区域的多个分隔壁，并且电池单体堆中包括的电池单体中的最外侧电池单体的表面与分隔壁彼此面对。
形成在电池单体堆的外周部上的散热片的密度高于形成在电池单体堆的中部中的散热片的密度。
根据本公开的另一实施例，提供了一种包括上述电池组的装置。
有益效果
根据本公开的实施例，电池单体堆的外表面的至少一部分暴露的电池模块可以安装在电池组外壳上，并且电池模块包括位于电池单体堆的彼此相邻的至少两个电池单体之间的散热片，从而能够减小电池模块中包括的电池单体堆中的电池单体之间的温度差。
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以上未描述的其他效果。
附图说明
图1是常规电池模块的分解透视图。
图2是示出将构成图1的电池模块的部件的组合状态的透视图。
图3是沿图2的切割线A-A截取的横截面图。
图4是根据本公开的实施例的电池模块的分解透视图。
图5是示出构成图4的电池模块的部件的组合状态的透视图。
图6是沿图5的切割线B-B截取的横截面图。
图7是根据本公开的另一实施例的沿图5的切割线B-B截取的横截面图。
图8是示出图5的电池模块与电池组外壳结合之前的状态的透视图。
图9是示出将图5的电池模块与电池组外壳结合的状态的透视图。
图10是沿切割线C-C截取的图9的区域B的横截面图。
图11是比较例的电池模块的分解透视图。
具体实施例
在下文中，将参照附图详细描述本公开的各种实施例，以便本领域技术人员能够容易地实施这些实施例。本公开可以以各种不同的方式进行修改，并且不限于本文所阐述的实施例。
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，每个元件的尺寸和厚度是为了便于描述而任意示出的，本公开不必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，一些层和区域的厚度被夸大示出。
此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”某个部件时，是指该部分还可以包括其他部件，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，是指当从上侧观察目标部分时，当称为“横截面”时，是指从垂直切割的横截面侧面观察目标部分时。
下面将描述根据本公开的实施例的电池组。然而，这里的描述是基于电池组的前表面和后表面进行的，但不限于此，即使在后表面的情况下，也可以描述相同或相似的内容。
图4是根据本公开的实施例的电池模块的分解透视图。图5是示出构成图4的电池模块的部件的组合状态的透视图。图6是沿图5的切割线B-B截取的横截面图。
参考图4和图5，根据本实施例的一个实施例的电池模块100包括在第一方向(y轴)上堆叠的电池单体堆120、分别位于电池单体堆120的前表面和后表面的汇流条130以及位于电池单体堆120的两个端部的固定构件300。
参考图4和图5，根据本实施例的电池模块100可以包括第一区域，在该第一区域中，电池单体堆120的外表面的至少一部分暴露。如图6所示，第一区域可以是除了电池单体堆120中固定构件300所在的区域之外的电池单体堆120的上表面和下表面以及两个侧面被暴露的区域A1。也就是说，参照图5和图6，第一区域A1可以是在电池模块100中没有模块框架的情况下暴露电池单体堆120的区域。也就是说，由于根据本实施例的电池模块100包括第一区域A1，所以其可以具有在没有模块框架的情况下暴露电池单体堆120的无模块结构。
因此，根据本实施例的电池模块100包括第一区域A1，因此，与传统的电池模块相比，由于省略了模块框架，可以具有简化和轻量的结构。此外，由于根据本实施例的电池模块100省略了模块框架，可以增加电池单体堆的电池单体的密度，从而进一步提高电池模块100的性能。
参考图4，根据本实施例的电池模块100可以包括位于电池单体堆120中包括的多个电池单体110中的彼此相邻的至少两个电池单体110之间的散热片113。作为示例，散热片113可以是铝板材。然而，散热片113不限于铝材料，并且只要是具有高导热率的金属材料就可以使用，而不受限制。因此，散热片113对应于轻质材料，因此本实施例的电池模块100可以提高电池单体110的冷却性能而没有重量增加的问题。
此外，电池模块100还可以包括在电池单体110与散热片113之间的至少一层粘合层115。因此，散热片113的两个侧面可以固定在彼此相邻的至少两个电池单体110之间。作为示例，粘合层115可以由例如双面胶带或粘合剂的粘合构件形成。然而，粘合层115不限于以上所述，并且只要是能够将电池单体110和散热片113彼此固定的具有粘性的材料就可以使用，而不受限制。因此，在本实施例的电池模块100中，电池单体110和散热片113可以通过粘合层115彼此粘合，因此，可以增强电池单体堆120在第一方向(y轴)上的刚度和能量密度。
根据本实施例的粘合层115可以包括至少一个条形的粘合部。如图4所示，两个粘合部可以彼此平行地延伸很长。粘合部可以在与电池单体堆120的堆叠方向垂直的方向上延伸很长。
此外，参考图4和5，位于电池单体堆120的两个端部的固定构件300可以围绕电池单体堆120的四个表面。固定构件300可以沿着电池单体110的与粘合层115间隔开的端部布置。作为示例，固定构件300可以是，例如，保持带的弹性构件，但不限于此。因此，固定构件300可以防止在电池单体堆120的多个电池单体110之间的相对滑动的现象。另外，固定构件300可以有肋于使电池单体110与散热片113彼此粘附。
图7是根据本公开的另一实施例的沿图5的切割线B-B截取的横截面图。
再次参考图5和图6，在根据本实施例的电池模块100中，散热片113可以位于电池单体堆120的多个电池单体110中以规则间隔布置的相邻电池单体110之间。此外，散热片113可以位于电池单体堆120的多个电池单体110中的彼此相邻的电池单体110之间。参照图3，常规电池模块10被配置为使得从电池单体110产生的热量传递到电池单体110的下部，然后通过导热树脂层310和模块框架30的底部传递到外部。与常规技术不同，根据本实施例的电池模块100被配置为使得从电池单体110产生的热量直接传递到散热片113，并且如稍后将描述的，散热片113和/或电池单体110的热量可以立即传递到形成在图8的下电池组外壳1300上的导热树脂层1315。因此，本实施例的电池模块100能够更有效且快速地将电池单体110产生的热量传递到外部。另外，可以减小根据电池单体110的位置的冷却偏差。
参考图5和图7，在本实施例的电池模块100中，与电池单体堆120的中部相比，可以向最外侧布置更多的散热片113。也就是说，在电池单体堆120的外围部分中形成的散热片113的密度可以高于在电池单体堆120的中部中形成的散热片113的密度。参考图3，在常规电池模块10中，随着电池单体110的位置更靠近最外部，可以更好地进行热传递，因此发生冷却偏差。与常规技术不同，在本实施例的电池模块100中，由于考虑电池单体110的位置来放置散热片113，因此可以进一步减小根据电池单体110的位置的冷却偏差。此外，考虑到电池单体110的位置，散热片113可以不位于彼此相邻的电池单体110之间，因此可以进一步提高电池单体堆120的能量密度。
图8是示出图5的电池模块与电池组外壳结合之前的状态的透视图。图9是示出将图5的电池模块与电池组外壳结合的状态的透视图。图10是沿切割线C-C截取图9的区域B的横截面图。
参考图8和图9，根据该实施例的电池组1000包括：下电池组外壳1300，包括分别安装有多个电池模块100的多个模块区域1310；以及上电池组外壳1400，覆盖多个模块区域1310的上部。
在根据本实施例的电池组1000的下电池组外壳1300中，模块区域1310可以具有与电池模块100的尺寸相对应的尺寸。此外，多个分隔壁1350可以位于多个分隔壁1310之间，并且在电池模块100的电池单体堆120中包括的电池单体110中，电池单体110的最外表面可以与分隔壁1350彼此面对。因此，分隔壁1350可以在划分安装有电池模块100的区域的同时保护电池模块100免受外部冲击。
此外，参考图10，在电池模块100与分隔壁1350之间可以包括侧板119。如图6和图7所示，侧板119可以在暴露电池单体堆120的第一区域A1中面对最外侧的电池单体110的侧面。侧板119可以附接到电池单体堆120中的最外侧的电池单体110和分隔壁1350中的至少一个的侧面。作为示例，侧板可以是通过注射方法制造的板，或由橡胶材料制成的板，但不限于此。因此，侧板120可以进一步防止对电池模块100的损坏。
参考图8和图10，在根据本实施例的电池组1000的下电池组外壳1300中，导热树脂层1315可以位于每个模块区域1310中。可以通过将导热树脂涂覆在下电池组外壳1300的模块区域1310上并固化导热树脂而形成导热树脂层1315。
参考图6和图7，在暴露电池单体堆120的第一区域A1中，电池单体110的下端部和散热片113的下端部中的至少一部分可以直接面对导热树脂层1315。另外，第一区域A1中与导热树脂层1315接触的区域可以是暴露电池单体堆120的下表面的第二区域。
在根据本实施例的电池组1000中，电池模块100可以在形成导热树脂层1315的导热树脂固化之前安装在模块区域1310中。在电池组1000中，散热片113的端部、电池单体堆120的下表面和导热树脂层1315可以彼此紧密接触。散热片113的端部以及电池单体堆120的下表面可以面对导热树脂层1315。参照图8，散热片113的端部和电池单体堆120的下表面面对导热树脂层1315的方向(z轴)可以与电池单体110堆叠的方向(x轴)相互垂直。另外，随着导热树脂层1315的导热树脂的固化，散热片113的端部和第二区域A2可以固定到形成在电池组1000的下电池组外壳1300上的导热树脂层1315。
此外，参考图3，在常规电池模块10中，从电池单体110产生的热量按照电池单体110、导热树脂层310、下框架30和散热器(未示出)的顺序传递来进行冷却。在这种情况下，由于下框架30位于导热树脂层310与散热器(未示出)之间，下框架30可以阻碍从电池单体110产生的热量传递到外部。与常规技术不同，在本实施例的电池组1000中，电池单体110的下部与导热树脂层1315接触，因此，从电池模块100的电池单体110产生的热量可以直接传递到导热树脂层1315。因此，与常规电池组相比，本实施例的电池组1000能够将电池单体110产生的热量快速地传递到内部和外部。
除了以上之外，在本实施例的电池组1000中，当电池模块100包括位于彼此相邻的电池单体110之间的散热片113时，从电池模块100的电池单体110产生的热量可以从内部立即传递到散热片113，然后直接传递到与散热片113接触的导热树脂层1315。因此，本实施例的电池组1000可以更有效并且快速地将从电池单体110产生的热量传递到内部和外部。另外，可以减小根据电池单体110的位置的冷却偏差。
图11是根据比较例的电池模块的分解透视图。参考图11，常规电池模块50包括堆叠有多个电池单体的电池单体堆52、容纳电池单体堆52的模块框架60、覆盖电池单体堆52的前后表面的端板55以及形成在端板55与电池单体堆52的前后表面之间的汇流条框架53。此外，常规电池模块50包括与电池单体堆52的侧面接触的散热片70，并且还包括用于将散热片70固定到电池模块50的固定螺栓71、固定孔73和固定框架79。因此，常规电池模块50可以将电池单体堆52中产生的热量通过散热片70传递到电池模块50的外部。
然而，在常规电池模块50的情况下，如本实施例那样，试图通过在电池模块50中设置散热片70来提高冷却性能，但无法确保电池单体的容量与用于将散热片70固定到电池模块50的固定螺栓71、固定孔73和固定框架79所占据的空间一样多，这导致了因额外的部件而造成单位体积的容量竞争力和价格竞争力降低的问题。
参考图4至图10，与现有技术不同，本实施例的电池组1000包括在电池模块100中的电池单体堆120的多个电池单体110中的彼此相邻的电池单体110之间的散热片113，因此，可以固定在电池单体堆120内部，而无需如常规电池模块50中那样的固定结构(固定螺栓71、固定孔73、固定框架79)。因此，本公开的实施例可以通过相对简化的工艺以节省时间和成本的方式提高电池模块100的冷却性能。
同时，根据本公开的实施例的电池组可以应用于各种装置。这些装置可以应用于交通工具，诸如电动自行车、电动汽车、混合动力汽车等，但是本公开不限于此，但本公开不限于此，并且可以应用于可以使用电池模块以及包括该电池模块的电池组的各种装置，装置也属于本发明的范围。
尽管以上详细描述了本公开的优选实施例，但是本公开的范围不限于此，并且本领域技术人员可以使用在所附权利要求中限定的本公开的基本概念进行的各种修改和改进也属于权利范围。
【附图标记说明】
100：电池模块
110：电池单体
113：散热片
115：粘合层
120：电池单体堆
300：固定构件
1000：电池组

Claims (13)

1.一种电池组，包括：
下电池组外壳，所述下电池组外壳包括多个模块区域；
导热树脂层，所述导热树脂层位于所述模块区域中；
电池模块，所述电池模块安装在所述模块区域上并且位于所述导热树脂层上；以及
上电池组外壳，所述上电池组外壳覆盖所述电池模块，
其中，所述电池模块包括堆叠有多个电池单体的电池单体堆，并且所述电池单体堆直接面对所述导热树脂层，
其中，所述电池单体堆包括位于所述多个电池单体中的彼此相邻的电池单体之间的散热片，并且
其中，所述散热片的端部与所述导热树脂层接触。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述电池模块中包括的所述电池单体堆的上表面和下表面以及两个侧面包括暴露区域，
所述暴露区域中的所述电池单体堆的所述下表面面对所述导热树脂层，并且所述电池单体堆的所述下表面面对所述导热树脂层的方向与所述电池单体堆叠的方向相互垂直。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述电池模块还包括位于所述散热片与所述电池单体之间的至少一层粘合层，
其中，所述散热片的所述两个侧面通过所述粘合层固定到所述电池单体。
4.根据权利要求3所述的电池组，其中，所述粘合层包括至少一个条形的粘合部，所述粘合部在与所述电池单体堆的堆叠方向垂直的方向上延伸。
5.根据权利要求3所述的电池组，其中，所述散热片的所述端部固定到所述导热树脂层。
6.根据权利要求3所述的电池组，其中，所述电池模块还包括位于所述电池单体堆的两个端部的固定构件。
7.根据权利要求6所述的电池组，其中，所述固定构件围绕所述电池单体堆的四个表面。
8.根据权利要求6所述的电池组，其中，所述固定构件沿着所述电池单体的与所述粘合层间隔开的所述端部布置。
9.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述散热片是包括铝的板材。
10.根据权利要求1所述的电池组，其中，在形成所述导热树脂层的所述导热树脂固化之前，将所述电池模块安装在所述导热树脂层上，使得所述散热片的所述端部与所述导热树脂层的所述上表面接触。
11.根据权利要求1所述的电池组，还包括划分所述模块区域的多个分隔壁，
其中，所述电池单体堆中包括的所述电池单体中的最外侧电池单体的表面与所述分隔壁彼此面对。
12.根据权利要求1所述的电池组，其中，形成在所述电池单体堆的外周部上的所述散热片的密度高于形成在所述电池单体堆的中部中的所述散热片的密度。
13.一种装置，包括根据权利要求1所述的电池组。
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