CN116097499A - 电池模块以及包含所述电池模块的电池组和车辆 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆。根据本发明的一个实施例的电池模块包括：电池单体堆，多个电池单体被堆叠在所述电池单体堆中；壳，所述壳用于容纳所述电池单体堆；空气循环管道，所述空气循环管道被布置在所述电池单体堆之间，并且具有多个孔；以及排气扇，所述排气扇被联接到所述空气循环管道的一侧，其中，所述空气循环管道的孔具有不同的尺寸。

Description

电池模块以及包含所述电池模块的电池组和车辆
技术领域
本申请要求2021年1月8日在韩国提交的韩国专利申请10-2021-0002824号的优先权，其公开内容通过引用并入本文中。
本公开涉及一种电池模块以及包括所述电池模块的电池组和车辆，更特别地，本公开涉及一种能够增加预期寿命的电池模块以及包括所述电池模块的电池组和车辆。
背景技术
随着对移动设备的发展和需求的增加，对作为能量源的二次电池的需求已经迅速增加。镍镉电池或氢离子电池已经被用作常规二次电池，但最近，与镍类二次电池相比记忆效应小、充电和放电自由、自放电率极低且能量密度高的锂二次电池已经被广泛使用。
锂二次电池主要使用锂类氧化物和碳材料作为正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括：电极组件，分别施加有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板位于所述电极组件中，并且隔膜位于所述正极板和负极板之间；以及外壳，即，电池壳，电极组件与电解质一起被气密地容纳在该外壳中。
锂二次电池包括正极、负极、位于正极与负极之间的隔膜以及电解质，并且根据所使用的正极活性材料和负极活性材料，锂二次电池被划分为锂离子电池(LIB)、聚合物锂离子电池(PLIB)等。通常，锂二次电池的电极通过将正极活性材料或负极活性材料施加到集电体(诸如铝或铜的片、网、膜或箔)上然后将其干燥而形成。各种类型的二次电池包括：壳，该壳用于保护电池单体；电池模块，多个电池单体被堆叠在该电池模块中并且被插入所述壳中；以及电池组，多个电池模块被包括在该电池组中。
电池单体可以通过作为导体的汇流条彼此电连接。通常，正极引线由铝材料形成，负极引线由铜材料形成，并且汇流条也由铜材料形成。
当设置在电池模块中的电池单体被持续使用时，从电池单体生成热量，因此，以各种方式冷却电池单体。例如，可以提供排气扇，并且可以通过排气扇移动空气以冷却电池单体。
然而，当联接到常规排气扇的管道的长度增加时，与被定位成靠近排气扇的电池单体相比，被定位成远离排气扇的电池单体没有被很好地冷却，因此，电池单体的寿命不同，从而降低了电池模块的寿命。
发明内容
技术问题
本公开被设计成解决相关技术的问题，因此本公开旨在提供一种电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆，该电池模块能够通过以与电池单体的位置无关的方式经由均匀冷却使得电池单体之间的温度差最小化来增加预期寿命。
技术解决方案
根据本公开的方面，提供了一种电池模块，所述电池模块包括：电池单体堆，多个电池单体被堆叠在所述电池单体堆中；壳，所述电池单体堆被容纳在所述壳中；空气循环管道，所述空气循环管道位于所述电池单体堆之间，并且其中形成有多个孔；以及排气扇，所述排气扇被联接到所述空气循环管道的一侧，其中，所述空气循环管道的所述多个孔具有不同的尺寸。
多个电池单体堆可以被布置成至少两行和至少两列，并且所述空气循环管道可以位于所述多个电池单体堆之间。
所述空气循环管道的所述多个孔可以被设置成使得最靠近所述排气扇的孔具有最小的尺寸，并且孔的尺寸随着远离所述排气扇而增加。
所述多个电池单体可以由上端板、下端板和侧端板包围，并且在所述侧端板中形成有进气口，其中，空气冷却板位于所述多个电池单体之间，所述空气冷却板具有空气可以在其中流动的中空部，其中，所述侧端板的所述进气口和所述空气冷却板的所述中空部被设置在相同的高度处。
至少一个分隔壁可以被形成在所述空气冷却板的所述中空部中。
多个分隔壁可以以相等间隔布置。
所述壳可以包括上盖、侧盖和下盖，其中，所述侧盖被从所述进气口所在的部分移除，使得所述进气口暴露于外部。
在所述上盖中可以形成有空气通道，其中，通过所述空气通道朝向所述电池单体堆移动的空气穿过所述进气口，并且移动到所述空气循环管道。
根据本公开的另一方面，提供了包括所述电池模块的电池组和车辆。
有利效果
根据本公开所述的实施例，通过改变整体结构，从而通过以与电池单体的位置无关的方式经由均匀冷却来使得电池单体之间的温度差最小化，从而可以增加预期寿命。
附图说明
图1是示出了根据本公开实施例所述的电池模块的立体图。
图2是示出了根据本公开实施例所述的电池模块的分解立体图。
图3是示出了在根据本公开实施例所述的电池模块中分离的电池单体堆、空气循环管道和排气扇的平面图。
图4是示出了根据本公开实施例所述的电池模块中的空气循环管道的立体图。
图5是在图4的箭头方向A上观察的视图。
图6是示出了在根据本公开实施例所述的电池模块中分离的空气循环管道和排气扇的视图。
图7是示出了位于根据本公开实施例所述的电池模块中的电池单体之间的空气冷却板的剖视图。
图8是示出了在根据本公开实施例的电池模块中、形成在侧端板中的进气口的侧视图。
图9是示出了在根据本公开实施例所述的电池模块中的空气运动的视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应当理解的是，说明书和所附权利要求中所使用的术语不应被解释为限于一般含义和字典含义，而是应基于允许发明人适当地定义术语以获得最佳解释的原则，基于与本公开的技术方面对应的含义和概念进行解释。因此，本文中所提出的描述只是仅用于说明的目的的优选示例，不旨在限制本公开的范围，所以应当理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对其进行其他等效和修改。
为了解释的方便和清楚的目的，附图中所示的每一个元件或元件的特定部分的尺寸可能被夸大、省略或示意性地绘制。因此，每一个元件的尺寸可能无法充分反映其实际尺寸。在描述本公开的同时，省略了可能使本公开的要点模糊的相关公知功能或构造的详细描述。
而且，在本说明书中，将理解的是，当元件彼此“连接”或“联接”时，这些元件可以直接地彼此连接或联接，或者可以在其间具有中间元件的情况下间接地彼此连接或联接。
图1是示出了根据本公开实施例所述的电池模块的立体图。图2是示出了根据本公开实施例所述的电池模块的分解立体图。图3是示出了在根据本公开实施例所述的电池模块中分离的电池单体堆、空气循环管道和排气扇的平面图。图4是示出了根据本公开实施例所述的电池模块中的空气循环管道的立体图。图5是在图4的箭头方向A上观察的视图。图6是示出了在根据本公开实施例所述的电池模块中分离的空气循环管道和排气扇的视图。图7是示出了位于根据本公开实施例所述的电池模块中的电池单体之间的空气冷却板的剖视图。图8是示出了在根据本公开实施例所述的电池模块中、形成在侧端板中的进气口的侧视图。
参考图1至图8，根据本公开实施例所述的电池模块10包括电池单体堆100、壳200、空气循环管道300和排气扇400。
在所述电池单体堆100中，设置有电极引线的多个电池单体110被堆叠。参考图2，多个电池单体堆100被布置成至少两行和至少两列。
设置在所述电池单体110中的电极引线可以是暴露到外部以连接到外部设备的端子，并且可以由导电材料形成。
所述电极引线可以包括正极引线和负极引线。所述正极引线和负极引线可以在所述电池单体110的纵向方向上被布置在相反的方向，或者所述正极引线和负极引线可以在所述电池单体110的纵向方向上被布置在相同的方向。
所述正极引线和负极引线可以由各种材料形成。例如，所述正极引线可以由铝材料形成，所述负极引线可以由铜材料形成。
所述电极引线可以通过汇流条(未示出)电连接。所述电池单体110可以具有如下结构：其中，根据电池容量，以正极板-隔膜-负极板的顺序布置的多个单位电池单体或者以正极板-隔膜-负极板-隔膜-正极板-隔膜-负极板的顺序布置的双电池单体被堆叠。
在所述电池单体堆100中，多个电池单体110可以被堆叠。所述电池单体110可以具有各种结构中的任一种，并且多个电池单体110也可以以各种方式中的任一种来堆叠。
所述电池单体堆100可以包括多个盒(未示出)，所述电池单体110分别被容纳在所述多个盒中。每个盒(未示出)可以通过使用塑料注塑成型来制造，并且具有可以容纳所述电池单体110的接收部的多个盒(未示出)可以被堆叠。
堆叠有多个盒(未示出)的盒组件可以包括连接器元件或端子元件。所述连接器元件可以包括例如待连接到电池管理系统(BMS)、以用于提供关于所述电池单体110的电压或温度的数据的各种类型的电连接部件或连接构件中的任一种。
而且，所述端子元件可以包括作为连接到所述电池单体110的主端子的正极端子和负极端子，并且所述端子元件可以包括端子螺栓，并且可以被电连接到外部。所述电池单体110可以具有各种形状中的任一种。
参考图1和图2，所述电池单体堆100或者容纳有所述电池单体堆100的盒组件被容纳在所述壳200中。例如，所述壳200可以包围所述电池单体堆100。
所述壳200完全包围所述电池单体堆100或多个盒组件，因此保护所述电池单体堆100或盒组件免受外部振动或冲击。
所述壳200可以具有与所述电池单体堆100或盒组件的形状对应的形状。例如，当所述电池单体堆100或盒组件具有六面体形状时，所述壳200也可以具有对应的六面体形状。
参考图1和图2，所述壳200可以包括上盖210、侧盖220和下盖230。如下所述，进气口521可以被形成在包围所述电池单体110的侧端板520中，并且所述壳200的侧盖220从所述侧端板520的进气口521所在的部分移除，使得所述进气口521暴露于外部。
由于这种结构，空气可以通过所述侧端板520的进气口521朝向所述电池单体110顺畅地移动。
所述空气通道211可以形成在所述上盖210中，并且通过所述空气通道211移动到所述电池单体堆100的空气穿过所述进气口521并且移动到空气循环管道300，以冷却电池单体110，下文将参考图9对其进行详细描述。
所述壳200可以通过例如弯折由金属材料形成的板来制造，或者可以通过塑料注塑成型来制造。所述壳200可以被制造成一体型，或者可以被制造成分离型。
在所述壳200中可以形成贯通部(未示出)，连接器元件或端子元件可以通过该贯通部暴露于外部。即，所述连接器元件或端子元件可以被电连接到某些外部部件或构件，并且所述贯通部可以被形成在所述壳20中，使得该电连接不受所述壳200的干扰。
一起参考图2至图4，所述空气循环管道300位于多个电池单体堆100之间，并且多个孔310被形成在空气循环管道300中。
参考图4至图6，所述空气循环管道300的孔310具有不同的尺寸。例如，如图6所示，在所述空气循环管道300的孔310之中，最靠近所述排气扇400的孔310a具有最小的尺寸，所述孔310的尺寸随着远离所述排气扇400而增加，并且最远离所述排气扇400的孔310b具有最大的尺寸。
如此，由于所述空气循环管道300的孔310的尺寸随着远离所述排气扇而增加，因此大量的空气可以被一次性引入到被定位成远离所述排气扇400的电池单体110。
即，因为大量空气被一次性引入远离所述排气扇的电池单体中、以充分冷却远离所述排气扇的电池单体，所以可以使所述电池单体110之间的温度差最小化，从而增加预期寿命。
所述排气风扇400仅被联接到所述空气循环管道300的一侧，并且所述壳200外部的空气被引入所述壳200中，然后循环以冷却所述电池单体110。
所述排气扇400仅被联接到空气循环管道300的一个端部、而不是两个端部。参考图5，所述空气循环管道300的后侧被封阻。
所述排气扇400可以以各种方式来设置，并且包括能够循环空气的各种类型的风扇。
参考图2，多个电池单体110可以由端板500保护。所述端板500可以包括上端板510、下端板530和侧端板520，并且多个电池单体110可以由所述上端板510、下端板530和侧端板520包围。进气口521形成在所述侧端板520中。
参考图7，空气冷却板600可以位于多个电池单体110之间。
可以设置多个空气冷却板600，并且多个空气冷却板600可以位于多个电池单体110之间。即，多个空气冷却板600分别位于多个电池单体110之间。
参考图7，所述空气冷却板600中形成有中空部610，使得流体流动。即，空气沿着所述空气冷却板600中的中空部610移动，以冷却与所述空气冷却板600接触的电池单体110。因此，可以从多个电池单体110中的每一个电池单体散热。
而且，所述空气冷却板600被设置成具有即使当所述电池单体110发生膨胀时也不变形的预设刚度。
在充电和放电期间，所述电池单体110中可能生成气体，并且所述电池单体110可能发生膨胀。
因为所述空气冷却板600位于多个电池单体110之间，所以如果所述空气冷却板600的刚度较弱，则当所述电池单体110发生膨胀时，所述空气冷却板600可能被挤压并变形，以使形成在所述空气冷却板600中的中空部610变窄，从而使得空气可以移动通过的通道变窄，并且降低散热效果。
因此，所述空气冷却板600应当具有预设范围内的刚度，从而即使在所述电池单体110发生膨胀时也不变形。所述空气冷却板600的刚度范围可以通过实验来确定。
至少一个分隔壁620可以被形成在所述空气冷却板600中的中空部610中，使得即使当所述电池单体110发生膨胀时，所述空气冷却板600也不会变形，并且维持空气从中穿过的中空部610。
多个分隔壁620可以以相等间隔布置。如此，由于以相等间隔布置所述分隔壁620，因此即使当所述电池单体110发生膨胀时，也可以维持所述空气冷却板600的中空部610的形状，因此，即使在所述电池单体110的膨胀期间，也可以维持冷却性能。
所述空气冷却板600可以由具有导热性的金属材料形成，例如，具有优异导热性的铝材料。然而，所述空气冷却板600的材料不限于铝。
参考图7，考虑到所述电池单体堆100的总高度，所述空气冷却板600仅接触所述电池单体110的一个表面。然而，所述空气冷却板600可以被设置成接触所述电池单体110的两个表面。
参考图8，所述侧端板520的进气口521和空气冷却板600的中空部610可以被设置在相同的高度处。在这种情况下，通过所述侧端板520的进气口521引入的空气移动通过所述空气冷却板600的中空部610以冷却电池单体110，然后从所述空气冷却板600移动到空气循环管道300，然后通过排气扇400排出。
图9是示出了根据本公开的实施例所述的电池模块10中的空气运动的视图。
将参考附图描述根据本公开的实施例所述的电池模块10的运行和效果。
参考图1和图2，在根据本公开的实施例所述的电池模块10中，所述壳200的侧盖220可以从所述侧端板520的进气口521所在的部分移除，使得所述侧端板520的进气口521暴露于外部。
参考图8，所述侧端板520的进气口521和空气冷却板600的中空部610可以被设置在相同的高度处。
参考图9，当所述排气扇400运行时，通过所述侧端板520的进气口521引入的空气(参见图9的箭头方向a)移动通过所述空气冷却板600的中空部610以冷却所述电池单体110，然后从所述空气冷却板600通过所述空气循环管道300的孔310移动到所述空气循环管道300，然后通过所述排气扇400排出(参见图9的箭头方向d)。
在这种情况下，参考图6，所述空气循环管道300的孔310可以被设置成使得：最靠近所述排气扇400的孔310a具有最小的尺寸，所述孔310的尺寸随着远离所述排气扇400而增加，并且最远离所述排气扇400的孔310b具有最大的尺寸，因此，被定位成远离所述排气扇400的电池单体110也可以被充分冷却。
如图1和图2所示，所述空气通道211可以被形成在上盖210中，并且通过所述空气通道211朝向电池单体堆100移动的空气(参见图9的箭头方向b)穿过进气口521、移动通过所述空气冷却板600的中空部610以冷却电池单体110、从所述空气冷却板600通过所述空气循环管道300的孔310移动到所述空气循环管道300(参见图9的箭头方向c)，然后通过所述排气扇400排出(参见图9的箭头方向d)。
由于这种结构，根据本公开的实施例所述的电池模块10可以容易地冷却所述电池单体110，并且使得所述电池单体110之间的温度差最小化，从而增加预期寿命。
根据本公开的实施例所述的电池组(未示出)可以包括一个或多个如上所述的根据本公开的实施例所述的电池模块10。而且，除了所述电池模块10之外，所述电池组(未示出)还可以包括用于容纳所述电池模块10的壳体以及用于控制所述电池模块10的充电和放电的各种设备，例如BMS、电流传感器和保险丝。
根据本公开的实施例所述的车辆(未示出)可以包括所述电池模块10或电池组(未示出)，并且所述电池模块10可以被包括在电池组(未示出)中。根据本公开的实施例所述的电池模块10可以被应用于车辆(未示出)，例如，被设置成使用电力的特定车辆(未示出)，诸如电动车辆或混合动力车辆。
尽管上文已经说明和描述了本公开的实施例，但本公开不限于上文描述的具体实施例。在不脱离如权利要求中所要求保护的本公开的范围的情况下，本领域普通技术人员可以做出各种修改的实施例。
工业适用性
本公开涉及一种电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆，特别地，本公开可以在与二次电池相关的行业中使用。

Claims (10)

1.一种电池模块，包括：
电池单体堆，在所述电池单体堆中，多个电池单体被堆叠；
壳，所述电池单体堆被容纳在所述壳中；
空气循环管道，所述空气循环管道位于所述电池单体堆之间，并且其中形成有多个孔；以及
排气扇，所述排气扇被联接到所述空气循环管道的一侧，
其中，所述空气循环管道的所述多个孔具有不同的尺寸。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，多个电池单体堆被布置成至少两行和至少两列，并且
所述空气循环管道位于所述多个电池单体堆之间。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述空气循环管道的所述多个孔被设置成使得最靠近所述排气扇的孔具有最小的尺寸，并且所述孔的尺寸随着远离所述排气扇而增加。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中，所述多个电池单体由上端板、下端板和侧端板包围，并且在所述侧端板中形成有进气口，
其中，空气冷却板位于所述多个电池单体之间，所述空气冷却板具有空气可以在其中流动的中空部，
其中，所述侧端板的所述进气口和所述空气冷却板的所述中空部被设置在相同的高度处。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中，至少一个分隔壁被形成在所述空气冷却板的所述中空部中。
6.根据权利要求5所述的电池模块，其中，多个分隔壁以相等间隔布置。
7.根据权利要求4所述的电池模块，其中，所述壳包括上盖、侧盖和下盖，
其中，所述侧盖从所述进气口所在的部分移除，使得所述进气口暴露于外部。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中，所述上盖中形成有空气通道，
其中，通过所述空气通道朝向所述电池单体堆移动的空气穿过所述进气口，并且移动到所述空气循环管道。
9.一种电池组，包括根据权利要求1至8中的任一项所述的电池模块。
10.一种车辆，包括根据权利要求1至8中的任一项所述的电池模块。
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