CN116114101A - 具有改进的冷却性能的电池组和包括该电池组的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有改进的冷却性能的电池组和包括该电池组的设备，更具体地，涉及一种电池组和包括该电池组的设备，该电池组包括具有预定空间的电池组壳体(100)、容纳在电池组壳体(100)中的多个电池模块(200)、用于将多个电池模块(200)彼此电连接的汇流条(400)以及设置在电池组壳体(100)下方的冷却构件(500)，其中，汇流条(400)的预定区域位于冷却构件(500)上。

Description

具有改进的冷却性能的电池组和包括该电池组的设备
技术领域
本申请要求2020年10月15日提交的韩国专利申请第2020-0133171号的优先权的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。
本发明涉及一种具有改进的冷却性能的电池组和包括该电池组的设备，更具体地，涉及一种被配置成使得汇流条和冷却构件一体形成的具有改进的冷却性能的电池组，由此可以直接冷却汇流条以及电池模块，从而稳定地保持电池组的温度，以及一种包括该电池组的设备。
背景技术
随着由于化石燃料的使用导致的空气污染和能源枯竭而引起的替代能源的最近发展，对能够存储产生的电能的二次电池的需求增加。可充放电的二次电池在日常生活中被广泛使用。例如，二次电池用于移动设备、电动车辆和混合动力电动车辆。
由于移动设备的使用增加、移动设备的复杂性增加以及电动车辆的发展，用作现代社会广泛使用的各种电子设备的能源的二次电池所需的容量增加。为了满足用户的需求，在小型设备中设置多个电池单体，而在车辆中使用包括彼此电连接的多个电池单体的电池模块或包括多个电池模块的电池组。
同时，尽管二次电池表现出优异的电特性，但是设备所需的输出增加，由此在二次电池中流动的电流量增加，因此二次电池的温度可能突然升高。
此外，作为二次电池的成分的活性材料和电解质在二次电池的异常运行状态(例如过充电、过放电或过电流)下分解，由此产生热量和气体，因此二次电池膨胀，即发生膨胀现象。膨胀现象加速分解，由此二次电池由于热失控而着火或爆炸。
图1是示出常规电池模块的透视图。如图1所示，常规的电池模块包括多个电池单体10、被配置为将彼此相邻的多个电池单体10相互电连接的多个汇流条20、附接到多个汇流条20的下表面的扁平的汇流条外壳30以及附接到汇流条外壳30的冷却剂循环管40。
在常规的电池模块中，冷却剂循环管40设置在与多个汇流条20连接的汇流条外壳30的上表面处。因此，在电池模块中产生的热量经由汇流条20由冷却剂循环管40去除，由此汇流条20也被冷却。
然而，在常规的电池模块中，冷却剂循环管40仅设置在汇流条20上方，因此冷却效率低，并且电池模块的整体体积由于冷却剂循环管40而增大。
(现有技术文献)
(专利文献1)韩国专利申请公开第2019-0140669号
发明内容
技术问题
本发明是鉴于上述问题而作出的，本发明的一个目的是提供一种具有改进的冷却性能的电池组以及包括该电池组的设备，该电池组被配置成使得在同时去除从电池模块和被配置为将电池模块连接的汇流条产生的热量的同时使电池组的体积增加最小化。
本发明的另一个目的是提供一种具有改进的冷却性能的电池组以及包括该电池组的设备，该电池组被配置成使得冷却构件和汇流条彼此一体地结合，从而简化制造工艺。
本发明的另一个目的是提供一种具有改进的冷却性能的电池组以及包括该电池组的设备，该电池组被配置成使得汇流条被快速冷却，由此汇流条的表面积减小。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的电池组包括其中限定有预定空间的电池组壳体(100)、容纳在电池组壳体(100)中的多个电池模块(200)、被配置为将多个电池模块(200)彼此电连接的汇流条(400)以及设置在电池组壳体(100)下方的冷却构件(500)，其中，汇流条(400)的预定区域位于冷却构件(500)处。
此外，在根据本发明的电池组中，电池组壳体(100)可以包括上电池组壳体(110)和下电池组壳体(120)，并且下电池组壳体(120)可以具有被配置成使汇流条(400)延伸穿过的第一狭缝(121)。
此外，在根据本发明的电池组中，冷却构件(500)可以包括主体部(510)和冷却管(520)。
此外，在根据本发明的电池组中，主体部(510)可以具有被配置为使汇流条(400)延伸穿过的第二狭缝(511)。
此外，在根据本发明的电池组中，冷却管(520)可以以埋设状态位于主体部(510)中。
此外，在根据本发明的电池组中，汇流条(400)可以包括水平部(410)和形成在水平部(410)的相对边缘处以在垂直方向上延伸预定长度的垂直部(420)。
此外，在根据本发明的电池组中，在电池模块(1000)中，汇流条(400)的水平部(410)以及汇流条的垂直部(420)的预定部分以埋设状态位于主体部(510)中。
此外，在根据本发明的电池组中，冷却管(520)可以位于低于汇流条(400)的埋设的水平部(410)和埋设的垂直部(420)的位置。
此外，在根据本发明的电池组中，汇流条(400)和冷却管(520)可以通过嵌件注射成型与主体部(510)一体地形成。
此外，本发明提供一种包括所述电池组的设备。
有益效果
从以上描述中可以明显看出，根据本发明的具有改进的冷却性能的电池组和包括该电池组的设备具有可以如下优点：通过冷却构件直接冷却汇流条，由此可以快速地从汇流条去除热量。
此外，根据本发明的具有改进的冷却性能的电池组和包括该电池组的设备具有如下优点：汇流条和冷却构件通过嵌件注射成型一体地形成，由此省略了被配置为将汇流条和冷却构件彼此连结的连结构件，因此可以降低制造成本。
此外，根据本发明的具有改进的冷却性能的电池组和包括该电池组的设备具有如下优点：汇流条被埋设在冷却构件中，由此可以使电池组的体积增加最小化，因而电池组的能量密度高。
附图说明
图1是示出常规电池模块的透视图。
图2是根据本发明的优选实施例的电池组的透视图。
图3是图2所示的电池组的分解透视图。
图4是根据本发明的汇流条与冷却构件的连结结构的分解透视图。
图5是沿着图3的线A-A’截取的截面图。
具体实施方式
现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施例，使得本发明所属领域的普通技术人员可以容易地实施本发明的优选实施例。然而，在详细描述本发明的优选实施例的工作原理时，当对包含在本文中的已知功能和配置的详细描述可能使本发明的主题模糊时，将省略该详细描述。
此外，在所有附图中将使用相同的附图标记来指代执行相似功能或操作的部件。在整个说明书中，提及一个部分连接到另一部分的情况下，该一个部分不仅可以直接连接到另一部分，而该且一个部分可以通过又一部分间接连接到另一部分。此外，包括某个要素并不意味着排除其他要素，而是意味着除非另有说明，否则可以进一步包括这些要素。
在下文中，将参照附图描述根据本发明的具有改进的冷却性能的电池组。
图2是根据本发明的优选实施例的电池组的透视图，图3是图2所示的电池组的分解透视图。
如图2和图3所示，根据本发明的电池组包括电池组壳体100、容纳在电池组壳体100中的多个电池模块200、电池包断路单元(BDU)300、被配置为将多个电池模块200彼此电连接的汇流条400以及位于电池组壳体100下方的冷却构件500。
首先，电池组壳体100由被配置成限定预定空间的上电池组壳体110和下电池组壳体120构成。
下电池组壳体120由平坦的底面以及侧面构成，被配置为稳定地支撑各种部件，例如电池模块200和电池包断路单元(BDU)300。特别地，多个第一狭缝121形成在底面的边缘的预定区域中，使得汇流条400的垂直部420(将在下文进行描述)延伸穿过第一狭缝以突出到底面上方。
上电池组壳体110连结到下电池组壳体120的上部，并保护安装在其中的各种部件免受外部冲击。
容纳在电池组壳体100中的电池模块200包括多个电池单体(未示出)和被配置为保护电池单体的模块壳体。
作为示例，电池单体可以包括被配置为容纳电极组件(未示出)和一对电极引线的单体外壳。
这里，电极组件可以是：凝胶卷型组件，其被配置为具有长片型正极和长片型负极在其间插设有隔板的状态下卷绕的结构；堆叠型组件，其被配置为具有矩形正极和矩形负极在其间插设有隔板的状态下堆叠的结构；堆叠和折叠型组件，其被配置为具有使用长的隔膜卷绕单元电池的结构；或者层压和堆叠型组件，其被配置为具有电池单体在其间插设有隔板的状态下堆叠然后彼此附接的结构。然而，本发明不限于此。
电极组件被容纳在单体外壳中。单体外壳通常被配置为具有包括内层、金属层和外层的层压片结构。内层设置为与电极组件直接接触，因此内层必须表现出高绝缘性能和对电解液的高电阻。此外，内层必须表现出高密封性，以便将单体外壳与外部密封，即，内层之间的热粘合密封部分必须表现出优异的热粘合强度。内层可以由选自聚烯烃基树脂(例如聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯丙烯酸酯或聚丁烯)、聚氨酯树脂和聚酰亚胺树脂的材料制成，它们表现出优异的耐化学性和高密封性。然而，本发明不限于此，最优选使用表现出优异拉伸强度、刚度、表面硬度、耐冲击强度等机械物理性能以及优异耐化学性的聚丙烯。
设置为邻接内层的金属层对应于被配置为防止水分或各种气体从外部渗透到电池中的阻挡层。轻且易于成型的铝薄膜可用作金属层的优选材料。
外层设置在金属层的另一个表面上。外层可以由表现出优异的拉伸强度、抗水分渗透性和抗空气透过性的耐热聚合物制成，使得外层表现出高耐热性和耐化学性同时保护电极组件。例如，外层可以由尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯制成。然而，本发明不限于此。
同时，该对电极引线由正极引线和负极引线构成，该对电极引线可以在分别与单体组件的正电极片和负电极片电连接的状态下从单体壳体露出，或者可以在省略电极片的状态下直接连接到单体组件。
尽管在图中示出了容纳两个电池模块200，但这仅是示例，并且显然可以无限制地改变容纳在电池组壳体100中的电池模块200的数量。
接下来，电池包断路单元(BDU)300是安装在电池模块200附近的装置，其经由汇流条400连接到电池模块200，并且被配置为控制多个电池模块200之间的电连接。BDU 300是已知的结构，因此将省略其详细描述。
图4是根据本发明的汇流条与冷却构件的连结结构的分解透视图，图5是沿着图3的线A-A’截取的截面图。
参照图4和图5，汇流条400被弯曲以具有预定形状。具体地，汇流条400由水平部410和形成在水平部410的相对边缘处以在垂直方向上延伸预定长度的垂直部420构成。
汇流条400弯曲以形成水平部410和垂直部420的原因是需要通过与冷却构件500接触来快速冷却汇流条400。
也就是说，如图4和图5所示，汇流条400的水平部410位于冷却构件500中，而垂直部420依次延伸穿过冷却构件500的第二狭缝511和下电池组壳体120的第一狭缝121然后突出到上方。当然，汇流条400的突出垂直部420将电池模块200与BDU 300彼此电连接。
同时，冷却构件500位于下电池组壳体120下方，并且在冷却构件500中通过冷却去除从电池模块200和位于下电池组壳体120上的电池包断路单元(BDU)300以及汇流条400产生的热量。
这里，冷却构件500包括主体部510和埋设在主体部510中的冷却管520。
主体部510被配置为具有预定高度和面积的扁平形状，并且汇流条400的水平部410、汇流条的垂直部420的预定部分以及冷却管520以埋设状态位于主体部中。优选地，冷却管520位于略低于汇流条400的水平部410的位置。
优选地，主体部510由导热塑料制成，但是主体部的材料没有特别限制。主体部510、汇流条400和冷却管520可以通过嵌件注射成型一体地制造。
由于主体部510、汇流条400和冷却管520通过模制一体地形成，如上所述，既不需要单独的粘合构件也不需要单独的固定构件，从而简化了制造工艺。
此外，由于汇流条400的水平部410位于与埋设入主体部510中的冷却管520相邻的位置，因此不需要被配置为冷却汇流条400的单独冷却装置，并且抑制了电池组体积的增加，从而提高了电池组的能量密度。
本发明可以提供一种设备，该设备包括具有上述特征中的至少一个的电池组，并且该设备可以是电动车辆、混合动力电动车辆或插电式混合动力电动车辆。
本发明所属领域的技术人员将理解，基于以上描述，在本发明的范畴内可以进行各种应用和修改。
[附图标记说明]
100：电池组壳体
110：上电池组壳体
120：下电池组壳体
121：第一狭缝
200：电池模块
300：电池包断路单元(BDU)
400：汇流条
410：水平部
420：垂直部
500：冷却构件
510：主体部
511：第二狭缝
520：冷却管

Claims (10)

1.一种电池组，包括：
电池组壳体，所述电池组壳体中限定有预定空间；
多个电池模块，容纳在所述电池组壳体中；
汇流条，被配置为将所述多个电池模块彼此电连接；以及
冷却构件，设置在所述电池组壳体的下方，
其中，所述汇流条的预定区域位于所述冷却构件处。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述电池组壳体包括上电池组壳体和下电池组壳体，并且
所述下电池组壳体具有被配置成使所述汇流条延伸穿过的第一狭缝。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述冷却构件包括主体部和冷却管。
4.根据权利要求3所述的电池组，其中，所述主体部具有被配置为使所述汇流条延伸穿过的第二狭缝。
5.根据权利要求4所述的电池组，其中，所述冷却管以埋设状态位于所述主体部中。
6.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述汇流条包括水平部和形成在所述水平部的相对边缘处以在垂直方向上延伸预定长度的垂直部。
7.根据权利要求6所述的电池组，其中，所述汇流条的所述水平部以及所述汇流条的所述垂直部的预定部分以埋设状态位于所述主体部中。
8.根据权利要求7所述的电池组，其中，所述冷却管位于低于所述汇流条的埋设的所述水平部和埋设的所述垂直部的位置。
9.根据权利要求8所述的电池组，其中，所述汇流条和所述冷却管通过嵌件注射成型与所述主体部一体地形成。
10.一种设备，包括根据权利要求1至9中任一项所述的电池组。
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