CN116325292A - 电池模块和包括该电池模块的电池组 - Google Patents

Abstract

根据本公开的实施例的电池模块包括：堆叠有多个电池单元的电池单元组件；模块框架，所述模块框架收容所述电池单元组件的上表面和下表面以及两个侧表面，并且其前表面和后表面是开放的；位于所述模块框架上的散热器，所述散热器包括多个冷却流道；以及位于所述散热器上的通气盖，其中所述电池单元组件包括第一电池单元组件和第二电池单元组件，其中所述第一电池单元组件和所述第二电池单元组件在相互面对的方向上分开布置。

Description

电池模块和包括该电池模块的电池组

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2021年06月22日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2021-0080926的权益，该申请的内容在这里被全部引入以作为参考。

技术领域

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，本公开涉及一种在提高空间效率的同时增强冷却性能和通风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增长，对于作为能源的电池的需求也在迅速增长。特别地，作为动力驱动设备(例如电动自行车、电动车辆以及混合动力车辆)的能源以及作为移动设备(例如移动电话、数码相机、笔记本电脑和可穿戴设备)的能源，二次电池吸引了相当多的关注。

小型移动设备为每一个设备使用一个或若干个电池单元，而中型或大型设备(例如车辆)则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被制造成具有尽可能小的尺寸和重量。因此，作为中型或大型电池模块的电池单元，主要使用可以被高度集成地堆叠在一起且重量/容量比很小的棱形电池或袋式电池等等。同时，电池模块可以包括前表面和后表面开放的模块框架，以便将电池单元堆叠收容在内部空间中，由此保护电池单元堆叠免受外部冲击、热量或振动的影响。

考虑到电池单元的温度是限制电池输出的因素之一，电池单元中出现的局部升温很可能会提早限制电池输出，由此有必要对此加以改进。此外，近来，随着电池模块尺寸变大，模块中堆叠的电池单元数量增加，电池单元之间的冷却偏差变得更大。

此外，当一部分电池模块变成过电压、过电流或过热状态时，电池模块的安全性和运行效率会存在问题。特别地，为了提高里程数，电池模块的容量趋于逐渐增大，由此有必要设计出满足强化的安全标准并确保车辆和驾驶员安全的结构。为此目的，有必要设计出能够有效排放一些电池单元所产生的气体和火焰，由此将损害最小化的结构。

因此，有必要开发一种能在增强对抗电池单元堆叠中产生的热量的冷却性能的同时，有效排放在一些电池单元中发生起火现象时产生的气体和/或火焰的电池模块和包括该电池模块的电池组。

发明内容

【技术问题】

本公开的目的是提供一种在提高空间效率的同时增强冷却性能和通风性能的电池模块和包括该电池模块的电池组。

本公开的目的并不局限于上述目的，并且从以下的详细描述和附图中，本领域技术人员应该清楚了解这里没有描述的其他目的。

【技术方案】

根据本公开的一个方面，提供了一种电池模块，包括：堆叠有多个电池单元的电池单元组件；模块框架，所述模块框架收容所述电池单元组件的上表面和下表面以及两个侧表面，并且其前表面和后表面是开放的；位于所述模块框架上的散热器，所述散热器包括多个冷却流道；以及位于所述散热器上的通气盖，其中所述电池单元组件包括第一电池单元组件和第二电池单元组件，其中所述第一电池单元组件和所述第二电池单元组件在相互面对的方向上分开布置。

所述多个冷却流道相对于所述散热器的底面朝着所述通气盖突出，所述多个冷却流道中彼此相邻的两个冷却流道之间的空间可以形成通气流道。

所述通气盖包括位于所述通气流道上并且朝着所述散热器的中心部分突出的阻挡部分。

所述多个冷却流道沿着所述散热器的长度方向延伸，并且可以沿着所述散热器的宽度方向彼此间隔开。

所述模块框架的上部可以形成有面向所述电池单元组件的上表面的冷却孔。

所述冷却孔包括第一冷却孔和第二冷却孔，所述第一冷却孔面向所述第一电池单元组件的上表面，所述第二冷却孔面向所述第二电池单元组件的上表面。

所述电池模块进一步包括位于所述冷却孔内部的传热构件，所述传热构件可以位于所述散热器与所述电池单元组件之间。

所述传热构件可以分别位于所述散热器与所述第一电池单元组件的上表面之间以及所述散热器与所述第二电池单元组件的上表面之间。

所述模块框架的上部可以包括形成在所述第一冷却孔与所述第二冷却孔之间的至少一个第一通气孔。

所述至少一个第一通气孔的一部分与所述第一电池单元组件的一个表面相邻，并且所述至少一个第一通气孔的另一部分与所述第二电池单元组件的一个表面相邻。

所述散热器可以在面向所述至少一个第一通气孔的位置形成有至少一个第二通气孔。

所述至少一个第二通气孔可以位于所述第一电池单元组件与所述第二电池单元组件之间，并且位于所述通气流道上。

所述模块框架包括第一U形框架和第二U形框架，所述第一U形框架收容所述第一电池单元组件和所述第二电池单元组件的上表面和两个侧表面，并且其前表面和后表面是开放的，所述第二U形框架收容所述第一电池单元组件和所述第二电池单元组件的下表面和两个侧表面，并且其前表面和后表面是开放的。

所述第一U形框架的侧表面包括向外延伸的第一延伸部分，所述第二U形框架的侧表面包括向外延伸的第二延伸部分，所述第一延伸部分和所述第二延伸部分可以相互接触。

所述第一延伸部分和所述第二延伸部分可以通过固定构件相互耦接。

根据本公开的另一个方面，提供了一种包括上述电池模块的电池组。

【有益效果】

根据实施例，本公开的电池模块和包括该电池模块的电池组可以通过由位于模块框架上部的散热器和通气盖形成的冷却流道和通气流道来增强冷却性能和通风性能，同时提升空间效率。

本公开的效果并不局限于上述效果，从详细描述和附图中，本领域技术人员可以清楚了解以上没有描述的其他附加效果。

附图说明

图1是根据本公开的实施例的电池模块的分解透视图；

图2是将图1的部件组合在一起的电池模块的透视图；

图3是示意性地显示了沿着图2的切割线A-A截取的剖面的图示；

图4是图3的区域a的放大视图；

图5是显示了图1的冷却流道和通气流道的图示。

具体实施方式

以下将参考附图来详细描述本公开的各种实施例，以便本领域技术人员能够很容易地执行这些实施例。本公开可以通过各种不同的方式修改，并且不局限于这里阐述的实施例。

与本说明书无关的部分将被省略，以便清楚地描述本公开，并且相同的参考数字在整个说明书中始终指示相同或相似的要素。

更进一步，在附图中，为了便于描述，每一个要素的尺寸和厚度都是任意图示的，并且本公开不必局限于附图所示的尺寸和厚度。为了清楚起见，在附图中夸大了层、区域等等的厚度。为了便于描述，在附图中夸大了一些层和区域的厚度。

更进一步，在整个说明书中，在将一个部分称为“包括”或“包含”某个组件时，除非另有说明，否则意味着该部分可以进一步包括其他组件，而不是排除其他组件。

更进一步，在整个说明书中，在被称为“平面”时，其意味着目标部分是从上侧查看的，并且在被称为“剖面”时，其意味着目标部分是从垂直切割的剖面的一侧查看的。

以下将描述根据本公开的实施例的电池模块。然而，描述是基于电池模块的前表面和后表面进行的，但是不必局限于此。即便对于后表面而言，描述的方式也是相同或相似的。

图1是根据本公开的实施例的电池模块的分解透视图。图2是将图1的部件组合在一起的电池模块的透视图。图3是示意性地显示了沿着图2的切割线A-A截取的剖面的图示。

参考图1到图3，根据本公开的实施例的电池模块1000包括堆叠有多个电池单元的电池单元组件100；收容电池单元组件100的上下表面以及两个侧表面且其前后表面开放的模块框架200；位于模块框架200上且包括多个冷却流道419的散热器400；以及位于散热器400上的通气盖500。

电池单元组件100包括第一电池单元组件和第二电池单元组件。更具体地，第一电池单元组件和第二电池单元组件可以在相互面对的方向上分开布置。相互面对的方向可以是第一电池单元组件的前表面或后表面与第二电池单元组件的前表面或后表面相互面对的方向。更优选的，相互面对的方向可以是第一电池单元组件的前表面与第二电池单元组件的前表面相互面对的方向，或者可以是第一电池单元组件的后表面与第二电池单元组件的后表面相互面对的方向。然而，第一电池单元组件和第二电池单元组件的不同仅仅取决于其位置，并且可以是彼此相同的电池单元组件。

此外，可以通过堆叠多个电池单元形成电池单元组件100。电池单元优选是袋式电池单元。在一个示例中，可以通过将电极组件收容在包含树脂层和金属层的层压板的袋状外壳中，然后对袋状外壳的密封部分进行热封来制造电池单元。更进一步，此类电池单元可以形成为矩形板状的结构。更进一步，此类电池单元可以构造为多个，并且多个电池单元可以堆叠成相互电连接，由此形成电池单元组件100。

模块框架200可以包括第一U形框架210和第二U形框架250。也就是说，电池单元组件100可被收容在第一U形框架210和第二U形框架250中。更具体地，第一U形框架210可以收容第一电池单元组件和第二电池单元组件的上表面和两个侧表面，并且其前表面和后表面可以开放。更进一步，第二U形框架250可以收容第一电池单元组件和第一电池单元组件的下表面和两个侧表面，并且其前表面和后表面可以开放。

更进一步，参考图1和图3，第一U形框架210的侧表面包括在向外方向上延伸的第一延伸部分219，第二U形框架250的侧表面可以包括在向外方向上延伸的第二延伸部分259。相对于模块框架200的侧表面，向外方向可以是与朝向电池单元组件100的方向相反的方向。

第一延伸部分219和第二延伸部分259可以相互接触。在一个示例中，第一延伸部分219和第二延伸部分259可以通过固定构件相互耦接。固定构件可以是诸如螺栓或螺母之类的构件。在另一个示例中，第一延伸部分219和第二延伸部分259可以通过诸如焊接之类的方法相互耦接。然而，本公开并不局限于此，并且任何能将模块框架200的内部密封于外部环境的固定方法都可以包含在本实施例中。

在另一个示例中，模块框架200可以包括上板而不是第一U形框架210。由此，第二U形框架250收容电池单元组件100的下表面和两个侧表面，并且其前表面和后表面可以开放，上板可以收容电池单元组件100的上表面。然而，本公开不局限于此，第一U形框架210和第二U形框架250可以被其他形状的框架取代，例如L形框架或单一框架。

更进一步，虽然在图中没有显示，但是模块框架200可以在第一电池单元组件和第二电池单元组件之间形成有独立的隔断。由此，模块框架200可以保护第一电池单元组件和第二电池单元组件免受外部冲击，并且还可以在一些电池单元组件发生起火现象时防止热量传递到其他电池单元组件。

更进一步，参考图1和图3，模块框架200的上部可以形成有面向电池单元组件100的上表面的冷却孔211。更具体地，冷却孔211可以包括第一冷却孔和第二冷却孔。第一冷却孔可以面向第一电池单元组件的上表面，第二冷却孔可以面向第二电池单元组件的上表面。

更具体地，冷却孔211可以是指模块框架200的上表面朝着电池单元组件100开放的孔。换句话说，在模块框架200的上表面，冷却孔211可以是移除模块框架200的一部分以暴露电池单元组件100的一部分上表面的区域。

因此，电池单元组件100的一部分上表面被模块框架200的上部的冷却孔211开放，以使位于模块框架200的上部的散热器400和电池单元组件100的上表面可以彼此相邻。也就是说，根据本实施例，在散热器400与电池单元组件100之间可以形成没有形成模块框架200的部分，由此，散热器400与电池单元组件100之间的热传递是高效的，并且可以进一步增强冷却性能。

更进一步，模块框架200可以进一步包括位于冷却孔211内部的传热构件300，并且传热构件300可以位于散热器400与电池单元组件100之间。传热构件300可以沿着冷却孔211的长度和宽度延伸。

更具体地，传热构件300位于第一冷却孔内部，并且位于散热器400与第一电池单元组件的上表面之间。更进一步，传热构件300位于第二冷却孔内部，并且位于散热器400与第二电池单元组件的上表面之间。

在一个示例中，传热构件300可以是通过施加导热树脂形成的导热树脂层。也就是说，可以在先前施加于冷却孔211内部的导热树脂固化时形成传热构件300。在另一个示例中，传热构件300可以是由导热材料制成的板或衬垫。然而，本公开并不局限于此，并且可以容易地将电池单元组件100中产生的热量传递到散热器400的任何具有导热性的材料和形状都可以包含在本实施例中。

因此，在本实施例中，电池单元组件100中产生的热量被传递到与电池单元组件100的上表面直接接触的传热构件300，并且被与传热构件300接触的散热器400冷却，由此能够增强电池单元组件100的冷却性能。更进一步，包含在电池单元组件100中的多个电池单元之间的冷却偏差也可以减小，并且还可以进一步改善电池模块1000的寿命。

更进一步，参照图1和图3，模块框架200的上部可以包括形成在第一冷却孔与第二冷却孔之间的至少一个第一通气孔215。至少一个第一通气孔215的一部分可以与第一电池单元组件的一个表面相邻，至少一个第一通气孔215的另一部分可以与第二电池单元组件的一个表面相邻。

更具体地，第一通气孔215可以是指模块框架200的上表面朝着模块框架200的内部开放的孔。换句话说，在模块框架200的上表面中，第一通气孔215可以是移除模块框架200的一部分以暴露模块框架200的内部的一部分的区域。特别地，第一通气孔215可以是朝着位于第一电池单元组件的一个表面与第二电池单元组件的一个表面之间的区域开放的孔。

由此，电池单元组件100中发生起火现象时产生的气体和/或火焰可以通过至少一个第一通气孔215排放，并且排放到第一通气孔215的气体和火焰可以通过形成在散热器400与通气盖500之间的通气流道519排放到外部。

更进一步，虽然在图中没有显示，但是当如上所述在模块框架200中的第一电池单元组件与第二电池单元组件之间形成单独的隔断时，至少一个第一通气孔215可以形成在隔断两侧。由此，当在一些电池单元组件中发生起火现象时，模块框架200可以防止热量传递到其他电池单元组件，并且还可以容易地将所产生的火焰和气体排放到外部。

图4是图3的区域a的放大视图。

参照图1、图3和图4，散热器400位于模块框架200的上部，并且可以沿着模块框架200的上部延伸。换句话说，散热器400可以在插入有传热构件300的情况下同时接触第一电池单元组件和第二电池单元组件。

更进一步，散热器400可以包括流动冷却剂的多个冷却流道419。更具体地，多个冷却流道419可以沿着散热器400的长度方向延伸，并且可以沿着散热器400的宽度方向相互间隔开。冷却流道419可以相对于散热器400的底面410朝向通气盖500的方向突出。

冷却流道419可以包括形成在散热器400的一侧的出口以及形成在散热器400的另一侧的入口。出口允许将包含在冷却流道419中的冷却剂排放到外部，入口可以向冷却流道419供应冷却剂。

因此，根据本实施例，散热器400可以同时冷却第一电池单元组件和第二电池单元组件，由此增强冷却性能和空间效率。

在另一个示例中，与图1不同，冷却流道419可以包括第一冷却流道和第二冷却流道，第一冷却流道可以位于第一电池单元组件上，第二冷却流道可以位于第二电池单元组件上。这时，第一冷却流道的入口和出口形成在散热器400的一侧，第二冷却流道的入口和出口形成在散热器400的另一侧。

由此，在散热器400中，冷却流道419相对于第一电池单元组件和第二电池单元组件而被分开，并且当在一些电池单元组件中发生起火现象时，可以防止热量传递到其他电池单元组件。

更进一步，参考图1，散热器400可以在与至少一个第一通气孔215相对的位置形成有至少一个第二通气孔415。至少一个第一通气孔215和至少一个第二通气孔415可以位于第一电池单元组件与第二电池单元组件之间。

更具体地，第二通气孔415可以是指散热器400的底面410朝着第一通气孔215开放的孔。换句话说，在散热器400的底面410中，第二通气孔415可以是移除散热器400的一部分以面对第一通气孔215的区域。

由此，在电池单元组件100中发生起火现象时产生的气体和/或火焰可以通过至少一个第一通气孔215排放，并且流入第一通气孔215的气体和/或火焰还可以通过第二通气孔415排放到外部。

更进一步，参考图1到图4，通气盖500位于散热器400上，并且可以沿着散热器400的上部延伸。换句话说，通气盖500可以覆盖散热器400的上部。此外，基于散热器400的长度方向，通气盖500可以沿着散热器400的侧表面延伸。

更进一步，参考图3和图4，在通气盖500与散热器400之间，在多个冷却流道419中彼此相邻的两个冷却流道419之间的空间中提供了通气流道519。此时，冷却流道419的上部可以与通气盖500的上表面接触。也就是说，在通气盖500和散热器400之间分隔的空间中，没有形成冷却流道419的空间可以是通气流道519。特别地，第二通气孔415可以位于第一电池单元组件与第二电池单元组件之间，并且位于通气流道519上。

由此，通气流道519是在不需要附加部件的情况下由形成在冷却流道419之间的空间形成的，由此可以进一步增强电池模块1000的空间效率，并且还可以降低制造成本。更进一步，排放到第二通气孔415的气体和火焰可以在由于形成在散热器400和通气盖500之间的通气流道519而产生的方向上被排放，由此还可以增强电池模块1000的通风性能。

更进一步，参考图1和图2，通气盖500包括位于通气流道519上并且朝着散热器400的中心部分突出的阻挡部分530。更具体地，阻挡部分530可以在通气盖500与散热器400之间延伸。特别地，阻挡部分530可以位于与第一电池单元组件相邻的第二通气孔415和与第二电池单元组件相邻的另一个第二通气孔415之间。

由此，在通气盖500中，通气流道519相对于第一电池单元组件和第二电池单元组件被阻挡部分530分开，并且当一些电池单元组件发生起火现象时，可以防止热量传递到其他电池单元组件。

图5是显示了图1的冷却流道和通气流道的图示。

参照图1、图4和图5，在根据本实施例的电池模块1000中，气体可以通过形成在散热器400与通气盖500之间的通气流道519沿着第一方向D1移动。如上所述，气体可以通过第一通气孔215和第二通气孔415流入通气流道519，并且流入通气流道519的气体会因为压力差沿着第一方向D1朝着散热器400的一侧和/或另一侧移动，由此被排放。

此外，在散热器400中形成的冷却通道419中流动的冷却剂可以沿着第二方向D2移动，并且电池单元组件100中产生的热量可以被在冷却流道419中流动的冷却剂冷却。可以依照冷却流道419的入口和出口的布置而改变第二方向D2。

由此，根据本实施例的电池模块1000可以通过散热器400和通气盖500同时形成冷却流道419和通气流道519，这对于在提升电池模块1000的空间效率的同时增强冷却性能和通风性能而言是非常有利的。

同时，根据本实施例的一个或多个电池模块可以被包装在电池组外壳中，由此形成电池组。

上述电池模块和包括该电池模块的电池组可被应用于各种设备。此类设备可被应用于交通工具(例如电动自行车、电动车辆或混合动力车辆)，但是本公开并不局限于此，而是适用于可以使用电池模块和包括该电池模块的电池组的各种设备，这些设备同样落入本公开的范围以内。

虽然在上文中已经显示和描述了本公开的优选实施例，但是本公开的范围并不局限于此，并且本领域的技术人员可以使用附加权利要求中限定的本公开的基本概念做出其他众多的变化和修改，这些变化和修改同样落入本公开的实质和范围以内。

[参考数字描述]

100：电池单元组件

200：模块框架

210：第一U形框架

211：冷却孔

215：第一通气孔

250：第二U型框架

300：传热构件

400：散热器

415：第二通气孔

419：冷却流道

500：通气盖

519：通气流道。

Claims (16)

1.一种电池模块，包括：

堆叠有多个电池单元的电池单元组件；

模块框架，所述模块框架收容所述电池单元组件的上表面和下表面以及两个侧表面，并且其前表面和后表面是开放的；

位于所述模块框架上的散热器，所述散热器包括多个冷却流道；以及

位于所述散热器上的通气盖，

其中所述电池单元组件包括第一电池单元组件和第二电池单元组件，

其中所述第一电池单元组件和所述第二电池单元组件在相互面对的方向上分开布置。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中：

所述多个冷却流道相对于所述散热器的底面朝着所述通气盖突出，

所述多个冷却流道中彼此相邻的两个冷却流道之间的空间形成通气流道。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其中：

所述通气盖包括位于所述通气流道上并且朝着所述散热器的中心部分突出的阻挡部分。

4.根据权利要求1所述的电池模块，其中：

所述多个冷却流道沿着所述散热器的长度方向延伸，并且沿着所述散热器的宽度方向彼此间隔开。

5.根据权利要求2所述的电池模块，其中：

所述模块框架的上部形成有面向所述电池单元组件的上表面的冷却孔。

6.根据权利要求5所述的电池模块，其中：

所述冷却孔包括第一冷却孔和第二冷却孔，所述第一冷却孔面向所述第一电池单元组件的上表面，所述第二冷却孔面向所述第二电池单元组件的上表面。

7.根据权利要求5所述的电池模块，进一步包括位于所述冷却孔内部的传热构件，

其中所述传热构件位于所述散热器与所述电池单元组件之间。

8.根据权利要求7所述的电池模块，其中：

所述传热构件分别位于所述散热器与所述第一电池单元组件的上表面之间以及所述散热器与所述第二电池单元组件的上表面之间。

9.根据权利要求6所述的电池模块，其中：

所述模块框架的上部包括形成在所述第一冷却孔与所述第二冷却孔之间的至少一个第一通气孔。

10.根据权利要求9所述的电池模块，其中：

所述至少一个第一通气孔的一部分与所述第一电池单元组件的一个表面相邻，所述至少一个第一通气孔的另一部分与所述第二电池单元组件的一个表面相邻。

11.根据权利要求9所述的电池模块，其中：

所述散热器在面向所述至少一个第一通气孔的位置形成有至少一个第二通气孔。

12.根据权利要求11所述的电池模块，其中：

所述至少一个第二通气孔位于所述第一电池单元组件与所述第二电池单元组件之间，并且位于所述通气流道上。

13.根据权利要求1所述的电池模块，其中：

所述模块框架包括第一U形框架和第二U形框架，

所述第一U形框架收容所述第一电池单元组件和所述第二电池单元组件的上表面和两个侧表面，并且其前表面和后表面是开放的，

所述第二U形框架收容所述第一电池单元组件和所述第二电池单元组件的下表面和两个侧表面，并且其前表面和后表面是开放的。

14.根据权利要求13所述的电池模块，其中：

所述第一U形框架的侧表面包括向外延伸的第一延伸部分，

所述第二U形框架的侧表面包括向外延伸的第二延伸部分，

所述第一延伸部分和所述第二延伸部分相互接触。

15.根据权利要求14所述的电池模块，其中：

所述第一延伸部分和所述第二延伸部分通过固定构件相互耦接。

16.一种电池组，包括根据权利要求1所述的电池模块。

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