CN116075974A - 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

根据本发明的实施例的电池模块包括：电池单元堆，所述电池单元堆包括堆叠在一起的多个电池单元；汇流条框架，所述汇流条框架分别连接到所述电池单元堆的前表面和后表面；以及模块框架，所述电池单元堆容纳在所述模块框架中，所述汇流条框架安装至所述电池单元堆，其中，所述汇流条框架中的每一个包括支撑部分，所述支撑部分覆盖所述电池单元堆的端部，并且还可以包括绝缘构件，所述绝缘构件从所述支撑部分的底表面朝向所述支撑部分的外部伸出。

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
本申请要求在韩国知识产权局于2021年1月19日提交的韩国专利申请No.10-2021-0007656和于2022年1月13日提交的韩国专利申请No.10-2022-0005292的权益，这些申请的全部内容通过引用并入本文。
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，涉及具有改善的绝缘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设备的需求的增加，对作为能源的电池的需求迅速增加。特别地，二次电池作为用于电力驱动装置(例如电动自行车、电动车辆和混合动力车辆)的能量源以及用于移动装置(例如移动电话、数码相机、膝上型计算机和可穿戴装置)的能量源已经引起相当多的注意。
小型移动装置为每个装置使用一个或数个电池单元，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多个电池单元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为具有尽可能小的尺寸和重量。因此，主要将可以以高集成度堆叠且相对于容量具有小重量的方形电池、袋形电池等用作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、热或振动影响，电池模块可包括在其前侧和后侧开口并将电池单元堆容纳在内部空间中的模块框架。
图1是常规的电池模块的立体图。图2是包括在图1的电池模块中的组件的分解立体图。
参照图1和图2，常规的电池模块10包括：电池单元堆12，其中多个电池单元11沿一个方向堆叠；模块框架30和40，其容纳电池单元堆12；端板15，其覆盖电池单元堆的前表面和后表面；以及汇流条框架13，其形成在端板15与电池单元堆12的前表面和后表面之间。模块框架30和40包括覆盖电池单元堆12的下部和两个侧表面的下框架30，以及覆盖电池单元堆12的上表面的上板40。电池模块10可以通过将导热树脂层31施加到下框架30中的覆盖电池单元堆12的下部的下表面来冷却由电池单元堆12产生的热量。
图3是示出图2的安装有汇流条框架的电池单元堆联接到模块框架之前的状态的立体图。图4是示出图2的安装有汇流条框架的电池单元堆联接到模块框架的状态的截面图。
参见图2和图3，常规的电池模块10在下框架30的两个端部部分处形成有台阶部分30s。在此，绝缘构件33附接到台阶部分30s的至少一部分，并且阻挡垫35与台阶部分30s相邻地附接在下框架30的中央处。
近来，随着电池模块和电池组应用于高性能车辆，对高电压模块和电池组的需求正在增加。然而，参见图4，位于下框架30的中央部分与台阶部分30s之间的边界处的边界部分30A具有由台阶部分30s形成的台阶差。在此，绝缘构件33不位于对应于边界部分30A的部分中，并且因此，在电池单元11与边界部分30A之间可能不能充分地执行绝缘。因此，绝缘构件33形成在适当的位置处，并且因此，需要开发一种具有改进的在下框架30与电池单元11之间的绝缘性能的电池模块。
发明内容
技术问题
本公开的目的是提供一种具有改进的绝缘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前述目的，并且本领域技术人员从以下详细描述和附图中应当清楚地理解本文未描述的其他目的。
技术方案
根据本公开的一个实施例，提供了一种电池模块，该电池模块包括：电池单元堆，在所述电池单元堆中多个电池单元进行堆叠；汇流条框架，所述汇流条框架分别连接到所述电池单元堆的前表面和后表面；以及模块框架，所述模块框架容纳所述电池单元堆，所述汇流条框架安装在所述电池单元堆上，其中，所述汇流条框架包括支撑部分，所述支撑部分包绕所述电池单元的端部部分，并且其中，所述电池模块还包括绝缘构件，所述绝缘构件从所述支撑部分的下表面朝向所述支撑部分的外部延伸。
所述电池单元的端部部分包括沿所述电池单元的宽度方向形成的突出部分，所述突出部分位于所述支撑部分上，并且所述支撑部分可位于所述突出部分与形成于所述模块框架的一个端部部分处的台阶部分之间。
绝缘构件的一部分位于支撑部分和突出部分之间，并且绝缘构件的其余部分可以位于电池单元堆和模块框架的下表面之间。
绝缘构件可以覆盖模块框架的下表面的中央部分和台阶部分之间的边界线。
绝缘构件可以沿台阶部分的纵向方向延伸。
阻挡垫位于模块框架的下表面上，并且阻挡垫可以定位为相邻于台阶部分。
绝缘构件的其余部分可以位于电池单元堆和阻挡垫之间。
阻挡垫可以沿模块框架的宽度方向延伸。
阻挡垫可以包括树脂材料。
绝缘构件可以包括PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)材料，PC(聚碳酸酯)材料，PI(聚酰亚胺)材料和PA(聚酰胺)材料中的至少一种。
模块框架可包括覆盖电池单元堆的下部和两个侧表面的下框架，以及覆盖电池单元堆的上表面的上板。
根据本公开的又一实施例，提供了一种包括上述电池模块的电池组。
有利效果
根据实施例，本公开包括绝缘构件，该绝缘构件从汇流条框架的支撑部分朝向模块框架的下表面延伸，从而能够提高电池模块的绝缘性能。
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是常规的电池模块的立体图；
图2是包括在图1的电池模块中的组件的分解立体图；
图3是示出图2的安装有汇流条框架的电池单元堆联接到模块框架之前的状态的立体图；
图4是示出图2的安装有汇流条框架的电池单元堆联接到模块框架的状态的截面图；
图5是根据本公开的实施例的电池模块的立体图；
图6是包括在图5的电池模块中的组件的分解立体图；
图7是包括在图5的电池模块中的电池单元的立体图；
图8是示出安装在汇流条框架上的图5的电池单元堆联接到模块框架之前的状态的立体图；
图9是示出沿着图8的A-A’轴获取的截面的立体图；以及
图10是示出图9的安装有汇流条框架的电池单元堆联接到模块框架的状态的截面图。
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例，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例。
为了清楚起见，这里将省略与说明书无关的部件的描述，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，夸大了一些层和区域的厚度。
此外，在整个说明书中，当一个部分被称为“包括”或“包含”某一组件时，其意指该部分可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，其意指当从上侧观察目标部分时，并且当被称为“截面”时，其意指当从垂直切割的截面侧观察目标部分时。
在下文中，将描述根据本公开的实施例的电池模块。然而，将基于电池模块的前表面和后表面给出描述，但不必限于此。即使在后表面的情况下，将以相同或相似的方式对其进行描述。
图5是根据本公开的实施例的电池模块的立体图。图6是包括在图5的电池模块中的组件的分解立体图。
参照图5，电池单元100包括其中多个电池单元110沿一个方向堆叠的电池单元堆120，容纳电池单元堆120的模块框架300和400，覆盖电池单元堆的前表面和后表面的端板150，以及形成在端板150与电池单元堆120的前表面和后表面之间的汇流条框架130。这里，电连接到电池单元堆120的汇流条可以位于汇流条框架130上。
此外，模块框架300和400包括下框架300和上板400，下框架300的上表面，前表面和后表面开口，上板400覆盖电池单元堆120的上部。然而，模块框架300和400不限于此，并且可以用其中一个侧部联接到L形框架的上部，或者围绕电池单元堆120的单体框架的除了前表面和后表面之外的下部的中央部分开口的框架来代替。在下文中，将主要描述下框架300，但是当用上述其它框架代替时，可以类似地描述模块框架300和400的下表面。
此外，导热树脂层310可以位于电池单元堆120和下框架300之间。在电池单元堆120安装在下框架300上之前，可以通过在下框架300上施加导热树脂并且然后固化导热树脂来形成导热树脂层310。由此，导热树脂层310可以将在电池单元110中产生的热量传递到电池模块100的底部以冷却电池单元110。
此外，容纳在下框架300中的电池单元堆120被构造为使得多个电池单元110沿一个方向(y轴方向)堆叠，并且电池单元110优选为袋型电池单元。可以通过将电极组件容纳在由包括树脂层和金属层的层压片制成的袋壳中并且然后将袋壳的密封部分热熔来制造电池单元110。电池单元110可以被配置成多个，并且多个电池单元110形成堆叠的电池单元堆120以彼此电连接。
图7是包括在图5的电池模块中的电池单元的立体图。
参照图6和7，电池单元110优选为袋型电池单元。根据实施例的电池单元110具有其中两个电极引线115彼此面对并且分别从电池主体113的两个端部部分突出的结构。此外，电池单元110可以被制造成袋的形式，其中电极组件(未示出)被容纳在包括电池主体113的电池壳体117中。
在此，电池单元110包括连接部分119，该连接部分119是沿着边缘较长地延伸的区域，并且电池单元110的被称为极耳(bat-ear)的突出部分110p可以形成在连接部分119的端部部分处。突出部分110p可以形成在连接部分119的两个端部部分中的至少一个上，并且可以在与连接部分119延伸的方向垂直的方向上突出。突出部分110p可以卡在形成在下框架300的下表面的一侧上的台阶部分300s上(这将在后面描述)，以防止电池单元110由于外部冲击而流动。特别地，电池单元110是袋型电池单元，并且电池主体113的厚度可以形成为大于突出部分110p的厚度。
图8是示出安装在汇流条框架上的图5的电池单元堆联接到模块框架之前的状态的立体图。图9是表示沿着图8的A-A’轴截取的截面的立体图。
参见图8和图9，根据本实施例的电池模块100包括形成在模块框架300和400的下表面的两侧上的台阶部分300s。在一个示例中，当模块框架300和400包括下框架300和上板400时，台阶部分300s形成在下框架300的两侧上。这里，台阶部分300s可以沿电池单元堆120的电池单元110的堆叠方向(y轴方向)延伸。具体地，台阶部分300s形成在模块框架300的底部的一个端部处，并且模块框架300的底部包括第一部分300s-1和第二部分300s-2。第一部分300s-1位于电池单元110的相对于纵向方向的边缘处，并且第二部分300s-2位于第一部分300s-1的内侧。此时，第一部分300s-1的厚度优选比第二部分300s-2的厚度薄。在此，电池单元110的纵向方向可以是图6的x轴方向。
因此，在下框架300中，由于上述电池单元110的突出部分110p被台阶部分300s卡住，因此能够防止电池单元110由于外部冲击而流动。
此外，在本实施例中，汇流条框架130包括包绕(wrap)电池单元堆120的端部部分的支撑部分130s。换言之，支撑部分130s包绕电池单元110的端部部分。更具体地，汇流条框架130具有支撑部分130s，该支撑部分130s能够包绕电池单元堆120的前表面和后表面的下端。特别地，如上所述，电池单元堆120的电池单元110可包括面向下框架300的突出部分110p，并且支撑部分130s可包绕形成在电池单元堆120的电池单元110中的相应突出部分110p。
此外，突出部分110p位于支撑部分130s上，并且支撑部分130s可以位于电池单元的突出部分110p和台阶部分300s之间。换句话说，支撑部分130s的下表面可以与台阶部分300s接触。更具体地，当汇流条框架130分别安装在电池单元堆120的前表面和后表面上时，电池单元110的突出部分110p的下表面可由支撑部分130s包绕，使得支撑部分130s的下表面可与台阶部分300s接触。
由此，支撑部分130s能够保护突出部分110p免受外部冲击影响。此外，支撑部分130s可以防止电池单元110和下框架300之间的直接接触，从而提高绝缘性能。
接下来，将基于下框架300的一个端部部分更详细地描述绝缘构件330和阻挡垫350。
图10是示出图9的安装有汇流条框架的电池单元堆联接到模块框架的状态的截面图。图10的(a)是示出从正面观察时的图9的安装有汇流条框架的电池单元堆与模块框架连接的状态的截面图，并且图10的(b)是示出从旋转状态观察时的图10的(a)的截面图。
参见图9和图10，在本实施例中，电池模块100还包括从支撑部分130s的下表面朝向电池单元堆的下表面的中央延伸的绝缘构件330。电池单元堆的下表面的中央部分可以指电池单元堆的下表面的与其中形成图6所示的导热树脂层310的区域相对应的中央部分。绝缘构件330可以朝向支撑部分130s的外部延伸。
在此，绝缘构件330的一部分位于支撑部分130s与台阶部分300s之间，并且绝缘构件330的其余部分可以位于电池单元堆120与下框架300之间。更具体地，绝缘构件330可以覆盖下框架300的中央部分和台阶部分300s之间的边界线。此外，绝缘构件330可以覆盖形成在位于下框架300的中央部分和台阶部分300s之间的边界处的边界部分300A中的台阶部。
更具体地，绝缘构件330可沿台阶部分300s的纵向延伸。此外，绝缘构件330可沿台阶部分300s的宽度方向延伸。然而，考虑到电池单元110的突出部分110p的突出长度和边界部分300A的台阶差，绝缘构件330的宽度可被调节成使得不存在突出部分110p和边界部分300A彼此接触的部分。
由此，在本实施例中，与将绝缘构件33仅附接至台阶部分30s的常规的电池模块10相比，能够进一步增大绝缘构件330的面积，能够进一步提高绝缘性能。此外，上述电池单元110的突出部分110p可以不暴露于形成在边界部分300A处的台阶部，从而可以充分地确保电池单元110与下框架300之间的绝缘性能。
除此之外，与常规的电池模块10的将绝缘构件33附接至台阶部分30s的过程不同，在本实施例中，绝缘构件330附接至支撑部分130s，使得可以进一步简化该过程并且可以提高生产率。
此外，绝缘构件330可以由具有可塑性和延展性的材料制成。更具体地，绝缘构件330由可通过3D成型模制并具有足够延展性的材料制成，并且绝缘构件330可以考虑下框架300的台阶部分300s的形状而形成。在一个示例中，绝缘构件330可以以包括PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、PI(聚酰亚胺)和PA(聚酰胺)材料中的至少一种的膜的形式制造，但不限于此。
绝缘构件330可以与支撑部分130s的下表面的一部分整合。此外，绝缘构件330可以附接至支撑部分130s的下表面的一部分。
在一个示例中，粘合层可以位于绝缘构件330和支撑部分130s之间。此外，粘合层可以沿绝缘构件330的宽度和长度方向延伸。每个粘合层可以由胶带形成，或者可以通过用粘合剂涂覆而形成。更优选地，粘合层涂覆有粘合剂或由双面胶带制成，以便容易地固定在绝缘构件330和支撑部分130s之间。然而，本公开不限于此，并且具有能够将绝缘构件330和支撑部分130s彼此固定的粘合性能的任何材料都可以应用而没有限制。由此，能够将绝缘构件330稳定地固定于支撑部分130s。
参见图9和图10，在根据本实施例的电池模块100中，阻挡垫350可以位于下框架300上。更具体地，在下框架300中，阻挡垫350可以定位为邻近台阶部分300s。此外，阻挡垫350可沿下框架300的宽度方向延伸。
这里，阻挡垫350可以包括绝缘材料。例如，它可以包括PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、PI(聚酰亚胺)和PA(聚酰胺)材料中的至少一种。
因此，阻挡垫350可以防止下框架300和电池单元堆120彼此接触，并且还改善电池单元堆120和下框架300之间的绝缘性能。
此外，粘合层可以位于下框架300和阻挡垫350之间。粘合层可以沿阻挡垫350的宽度和长度方向延伸。粘合层可以由胶带形成，或者可以通过用粘合剂涂覆而形成。更优选地，粘合层可以涂覆有粘合剂或由双面胶带制成，以便容易地固定在下框架300和阻挡垫350之间。然而，本公开不限于此，并且具有能够将下框架300和阻挡垫350彼此固定的粘合性能的任何材料都可以应用而没有限制。因此，阻挡垫350可以稳定地固定在下框架300上。此外，绝缘构件330的一部分位于支撑部分130s和台阶部分300s之间，并且绝缘构件330的其余部分可以位于电池单元堆120和下框架300之间。更具体地，绝缘构件330的其余部分可位于电池单元堆120和阻挡垫350之间。
由此，在本实施例中，绝缘构件330从支撑部分130s延伸到阻挡垫350的一部分，从而可以充分地确保电池单元110和下框架300之间的绝缘性能。此外，绝缘构件330不仅可以位于电池单元110的突出部分110p与形成在边界部分300A中的台阶部之间，而且还可以位于阻挡垫350与突出部分110p之间，从而可以进一步提高电池单元110与下框架300之间的绝缘性能。
此外，参照图6、图9和图10，导热树脂层310可位于形成在下框架300的两侧上的阻挡垫350之间。这里，可以使用阻挡垫350而没有限制，只要它是能够从外部阻挡导热树脂层310的材料。在一个示例中，阻挡垫350可包括树脂材料，但不限于此。
由此，阻挡垫350可以调节其中可以形成导热树脂层310的区域，并且阻挡垫350可以防止导热树脂注入到不必要的区域。
根据本公开的另一实施例的电池组包括上述电池模块。同时，一个或更多个根据本实施例的电池模块可以封装在电池组壳体中以形成电池组。
上述电池模块和包括该电池模块的电池组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，并且上述电池模块和包括该电池模块的电池组可应用于可使用电池模块和包括该电池模块的电池组的各种装置，其也落入本公开的范围。
尽管已经参照优选实施例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想许多改变和修改，这些改变和修改也落入本公开的精神和范围内。
[附图标记说明]
100：电池模块
110：电池单元
120：电池单元堆
130：汇流条框架
130s：支撑部分
150：端板
300：下框架
300A：边界部分
300s：台阶部分
310：导热树脂层
330：绝缘构件
350：阻挡垫
400：上板

Claims (12)

1.一种电池模块，该电池模块包括：
电池单元堆，在所述电池单元堆中多个电池单元进行堆叠；
汇流条框架，所述汇流条框架分别连接到所述电池单元堆的前表面和后表面；以及
模块框架，所述模块框架容纳安装有所述汇流条框架的所述电池单元堆，
其中，所述汇流条框架包括支撑部分，所述支撑部分包绕所述电池单元的端部部分，并且
其中，所述电池模块还包括绝缘构件，所述绝缘构件从所述支撑部分的下表面朝向所述支撑部分的外部延伸。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述电池单元的所述端部部分包括沿所述电池单元的宽度方向形成的突出部分，
所述突出部分位于所述支撑部分上，并且
所述支撑部分位于所述突出部分和形成在所述模块框架的一个端部部分处的台阶部分之间。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，
所述绝缘构件的一部分位于所述支撑部分和所述突出部分之间，并且
所述绝缘构件的其余部分位于所述电池单元堆和所述模块框架的下表面之间。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中，
所述绝缘构件覆盖所述模块框架的所述下表面的中央部分和所述台阶部分之间的边界线。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中，
所述绝缘构件沿着所述台阶部分的纵向方向延伸。
6.根据权利要求4所述的电池模块，其中，
阻挡垫位于所述模块框架的所述下表面上，并且
所述阻挡垫定位为相邻于所述台阶部分。
7.根据权利要求6所述的电池模块，其中，
所述绝缘构件的所述其余部分位于所述电池单元堆和所述阻挡垫之间。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中，
所述阻挡垫沿所述模块框架的宽度方向延伸。
9.根据权利要求8所述的电池模块，其中，
所述阻挡垫包括树脂材料。
10.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述绝缘构件包括聚对苯二甲酸乙二醇酯PET材料、聚碳酸酯PC材料、聚酰亚胺PI材料和聚酰胺PA材料中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述模块框架包括覆盖所述电池单元堆的下部和两个侧表面的下框架，以及覆盖所述电池单元堆的上表面的上板。
12.一种电池组，所述电池组包括根据权利要求1所述的电池模块。
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