CN116802895A - 电池模块和包括该电池模块的电池组 - Google Patents

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Abstract

根据本公开的一个实施例的电池模块包括：堆叠有多个电池单体的电池单体堆、围绕电池单体堆的模块框架、与从所述电池单体突出的电极引线连接的汇流条、以及形成在汇流条与电池单体堆之间的第一传热构件，其中，第一传热构件与模块框架接触。

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2021年08月20日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2021-0109847号的权益，该专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
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，涉及一种具有新型冷却结构的电池模块以及包括该电池模块的电池组。
背景技术
随着对移动设备的技术发展和需求的增加，对作为能源的电池的需求迅速增加。特别地，二次电池作为用于诸如电动自行车、电动车辆和混合动力车辆的动力驱动装置的能源，以及用于诸如手机、数码相机、笔记本电脑和可穿戴设备的移动设备的能源而备受关注。
小型移动设备对于每个设备使用一个或数个电池单体，而诸如汽车的中型或大型设备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体的中型或大型电池模块。
中型或大型电池模块优选被制造为使得具有尽可能小的尺寸和重量。因此，主要使用可以以高集成度堆叠并且相对于容量具有小重量的棱柱形电池、软包形电池等作为中型或大型电池模块的电池单体。这种电池模块具有其中包括多个单元电池单体的多个电池单体组件串联连接的结构，以得到高输出。并且，电池单体包括正极集流体和负极集流体、隔膜、活性材料、电解质等，由此，可以通过组分之间的电化学反应来重复充电和放电。
同时，近年来，随着对大容量结构以及将其用作能量存储源的利用的需求日益增长，对具有多模块结构的电池组的需求增加，该多模块结构通过组装其中多个二次电池串联和/或并联连接的多个电池模块而形成。
同时，当将多个电池单体串联或并联连接以配置电池组时，通常首先配置包括至少一个电池单体的电池模块，然后通过使用至少一个电池模块并加入其它部件来配置电池组。
图1示出了根据常规电池模块的分解透视图。图2示出了图1的电池模块的局部剖视图。
参照图1和图2，常规电池模块10包括：堆叠有多个电池单体11的电池单体堆12；和容纳电池单体堆12的模块框架20。此时，模块框架20可以包括：U形模块框架30，覆盖电池单体堆12的侧表面和下部的；和上板40，覆盖电池单体堆的上侧表面。此外，电池模块10包括覆盖电池单体堆12的前表面和后表面的端板15，并且在电池单体堆12与端板15之间可以形成有用于将多个电池单体11的电极引线14电连接的汇流条组件。
此处，汇流条组件配置为包括：汇流条框架13，各个电池单体11的电极引线14穿过该汇流条框架；和汇流条16，安装在汇流条框架13上并且通过焊接等与穿过汇流条框架13的电极引线14连接。
此时，由于由汇流条16产生的热量不具有直接冷却路径，因此，其会通过电极引线14传递，并且通过电池单体11、形成在模块框架20的底部上的导热树脂层31和模块框架20的底部传递。
然而，近年来，对高容量、高能量、快速充电等的需求不断增加，并且流过汇流条的电流量也趋于增加。因此，由于流过汇流条的高电流，在汇流条中引起发热，并且难以单独通过常规的冷却结构有效地对这种发热进行冷却。因此，为了将产生的热量冷却，需要一种能够直接接触电汇流条并冷却汇流条的新型结构。
发明内容
技术问题
本公开的一个目的是提供一种能够解决汇流条的发热问题的电池模块和包括该电池模块的电池组。
然而，本公开的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员从下面详细描述和附图应当清楚地理解本文中未提及的其它目的。
技术方案
根据本公开的一个实施例，提供一种电池模块，包括：堆叠有多个电池单体的电池单体堆；模块框架，围绕所述电池单体堆；汇流条，与从所述电池单体突出的电极引线连接；以及第一传热构件，形成在所述汇流条与所述电池单体堆之间形成，其中，所述第一传热构件与所述模块框架接触。
电池模块可以包括第一传热垫，该第一传热垫形成在汇流条与第一传热构件之间并且与汇流条接触。
第一传热构件可以包括第一弯曲部。
模块框架可以包括：覆盖所述电池单体堆的下部和两侧部的框架构件；以及覆盖所述电池单体堆的上部的上板，并且所述第一弯曲部被弯曲为与所述上板相邻。
第一传热构件的一端可以与上板的内表面接触。
汇流条与第一传热垫可以表面接触，并且第一传热垫与第一传热构件可以表面接触。
在根据本公开的另一实施例的电池模块中，第一弯曲部可以被弯曲为与框架构件的底部相邻。
第一传热构件的一端可以与框架构件的内侧下端接触。
根据本公开的另一实施例的电池模块可以包括：端板，覆盖所述模块框架中敞开的所述电池单体堆的前表面和后表面；以及第二传热垫，形成在所述端板的内表面与所述汇流条之间形成。
电池模块可以包括：形成为与端板的外表面接触的第三传热垫；以及形成为与第三传热垫接触的第二传热构件。
第二传热构件可以包括在上板的方向上弯曲的第二弯曲部。
第二传热构件的一端与上板的外表面接触，并且由汇流条传递的热量可以通过第二传热垫、端板、第三传热垫、第二传热构件和上板顺序地传递和排出。
根据本公开的又一实施例，可以提供一种包括上述电池模块的电池组。
有益效果
根据本公开的一个实施例的电池模块具有新形式的汇流条冷却结构，由此可以解决在高电流和快速充电环境中汇流条发热的问题。此外，可以通过解决发热问题来增强电池模块的稳定性。
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书的描述中清楚地理解上面未描述的附加的其它效果。
附图说明
图1示出了根据常规电池模块的分解透视图；
图2示出了图1的电池模块的局部剖视图；
图3是根据本公开的一个实施例的电池模块的透视图；
图4是放大并示出了参照图3中的切割线A-A′，沿yz平面切割和沿P1平面切割的状态的图；
图5是示出本公开的第一传热构件的透视图；
图6是示出本公开的部分部件的结合关系的视图；
图7是示出根据本公开的另一实施例的电池模块的部分部件的透视图；
图8是示出根据本公开的另一实施例的电池模块的部分部件的透视图；
图9是示出沿图8的平面P2截取的横截面的剖视图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本公开的各个实施例，使得本领域技术人员能够容易地实施它们。本公开可以以各种不同的方式修改，并且不限于本文中阐述的实施例。
将省略与描述无关的部分以清楚地描述本公开内容，并且在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
另外，在附图中，为了便于描述，各个元件的尺寸和厚度是随意示出的，并且本公开不必局限于附图中所示出的。在附图中，为了清楚起见，层、区域等的厚度被放大。在附图中，为了便于描述，部分和区域的厚度被放大示出。
另外，应当理解的是，当诸如层、膜、区域或板的元件被称为在另一元件“上”或“上方”时，其可以直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在”另一元件“上”时，这是指不存在其它中间元件。此外，某个部分位于参考部分“上方”或“上”是指某个部分位于基准部分上方或下方，并且不特别指某个部分在朝向重力的相反方向的“上方”或“上”。
另外，在整个说明书中，除非另外说明，否则当一个部分被称为“包括”或“包含”某个部件时，这是指所述部分还可以包括其它部件，而不排除其它部件。
另外，在整个说明书中，当被称为“平面”时，其是指当从上侧观察目标部分时，并且当被称为“剖面”时，其是指当从垂直切割的剖面侧观察目标部分时。
术语“第一”、“第二”等用于说明各种部件，但是部件不应受到术语的限制。这些术语仅用于将一个部件和另一部件区分开。
下文中，将参照图3至图6描述根据本公开的一个实施例的电池模块。
图3是根据本公开的一个实施例的电池模块的透视图。图4是放大并示出了参照图3中的切割线A-A′，沿yz平面切割和沿P1平面切割的状态的图。图5是示出本公开的第一传热构件的透视图。图6是示出本公开的部分部件的结合关系的图。
参照图3和图4，根据本公开的一个实施例的电池模块100包括：堆叠有多个电池单体110的电池单体堆120；围绕电池单体堆120的模块框架200；以及与从电池单体110突出的电极引线140连接的汇流条160。
电池单体110是二次电池，并且可以配置为软包型二次电池。电池单体110可以配置为多个，并且多个电池单体110可以互相堆叠以便彼此电连接，从而形成电池单体堆120并形成包括电池单体堆120的电池单体组件。多个电池单体110可以分别包括电极组件、电池单体壳体和从电极组件突出的电极引线140。
模块框架200包括：框架构件300，在其上表面、前表面和后表面中是敞开的并且覆盖电池单体堆120的下部和两侧表面；以及上板400，其覆盖电池单体堆120的上部。然而，模块框架200不限于此，并且可以用具有另一形状(例如L形框架)的框架来代替，或用除了前表面和后表面之外围绕电池单体堆120的单框架来代替。容纳在模块框架200内的电池单体堆120可以通过模块框架200被物理地保护。此时，框架构件300可以包括：支撑电池单体堆120的下部的底部300a；以及分别从框架底部300a的两端向上延伸的侧表面部300b。
上板400可以覆盖模块框架200的敞开的上侧表面。端板150可以覆盖模块框架200中敞开的电池单体堆120的前表面和后表面。端板150可以与上板400的前边缘和后边缘以及模块框架200的前边缘和后边缘焊接结合。
汇流条框架130可以形成在端板150与电池单体堆120的前表面和后表面之间。安装在汇流条框架130上的多个汇流条160可以从电池单体110突出地形成，以与安装在汇流条框架130上的电极引线140接触。汇流条160可以包括端子汇流条160a和感测汇流条160b。
常规的电池模块不具有用于汇流条的直接冷却路径，因此，来自汇流条的热量仅通过持续到汇流条、电极引线、电池单体、导热树脂层和模块框架的底部的路径排出。然而，在诸如快速充电的高电流流动导致汇流条在短时间内产生高热的情况下，需要能够使汇流条的温度升高最小化的冷却结构。
因此，参照图4和图6，根据本实施例的电池模块100包括形成在汇流条160与电池单体堆120之间的第一传热构件500。此外，第一传热构件500与模块框架200接触。此外，根据本实施例的电池模块100包括第一传热垫710，该第一传热垫710形成在汇流条160与第一传热构件500之间以便与汇流条160接触。此时，可以包括诸如双面胶带的部件来代替第一传热垫710。
参照图6，根据本实施例的电池模块可以形成为按顺序与汇流条160、第一传热垫710和第一传热构件500接触。因此，由汇流条160产生的热量可以通过第一传热垫710传递至第一传热构件500。此外，如上所述，由于第一传热构件500与模块框架200接触，所以由汇流条160产生的热量可以通过模块框架200有效地排出。
另外，第一传热垫710不仅可以是用于传热的部件，而且还能够使第一传热构件500与汇流条160之间紧密接触。如后面将描述的，通常由热导体形成的第一传热构件500和汇流条160仅由这两种结构难以粘附和固定，但是当第一传热垫710引入到第一传热构件500与汇流条160之间时，所有上述结构都可以被粘合地固定，并且可以确保稳定的冷却路径。因此，传热垫700不仅能够传热，而且能够将各个部件稳定结合，从而可以用于形成稳定的冷却路径。
此时，汇流条160与第一传热垫710可以表面接触，并且第一传热垫710与第一传热构件500可以表面接触。因此，可以形成如上所述的传热路径和汇流条冷却路径，从而能够有效地冷却汇流条。特别地，通过表面接触，可以增加接触面积，从而提高冷却效率。
与常规冷却结构相比，所述冷却结构简化了冷却路径并且减少了冷却路径中涉及的电池模块部件的类型，从而能够允许快速且有效的汇流条冷却。
参照图5，第一传热构件500可以包括第一弯曲部500a。此时，第一弯曲部500a示出为具有平缓的弯曲形状，但是不限于此，并且可以具有直角形状。此时，以第一弯曲部500a为中心，第一传热构件500的各端可以形成为具有直角，但是不限于此。如后面将描述的，根据在汇流条160与上板400之间形成冷却路径的第一传热构件500的作用，其可以形成为对应于汇流条160与上板400之间的角度。
返回参照图4，第一弯曲部500a可以被弯曲为与模块框架200中的上板400相邻。即，第一弯曲部500a可以形成在第一传热构件500上，以便与上板400相邻。此时，图4的上板400中所示的虚线部分表示第一传热构件500与模块框架200(即，上板400)接触的区域。
另外，通过如上所述形成第一弯曲部500a，第一传热构件500的一端可以与上板400的内表面接触。因此，上板400的与第一传热构件500的一端接触的面积可以对应于第一传热构件500的一端的尺寸。
第一传热构件500的一端与上板400接触，使得如上所述持续到汇流条160、第一传热垫710和第一传热构件500的传热路径连接至上板400，并且由汇流条160产生的热量可以通过上板400传递至电池模块的外部。由于如上所述的热量顺序地传递并且排出的结构，可以有效地排出在诸如快速充电的高电流条件下产生的汇流条的热量，并且可以确保电池模块的稳定性。
根据本实施例的第一传热构件500可以由具有导热性的材料形成，更具体地，可以由热导体形成。此外，根据本实施例的第一传热垫710可以由电绝缘但导热的材料形成。因此，第一传热垫710能够在保持汇流条160的绝缘的同时进行热传递，并且能够通过第一传热构件500进行热传递。具体地，根据需要，第一传热构件500也可以由具有绝缘性能的材料形成。
此时，第一传热垫710和第一传热构件500可以考虑与第一传热垫710和第一传热构件500接触的汇流条160的数目来形成，但是不限于此，并且可以形成为最大程度进行汇流条160的冷却的数目。因此，第一传热垫710和第一传热构件500可以在电池模块中形成为多个或单个。
接下来，将参照图7描述根据本公开的另一实施例的电池模块。由于存在与上述内容重复的内容，因此，将主要描述与上述内容不同的内容。
图7是示出根据本公开的另一实施例的电池模块的部分部件的透视图。
参照图7，根据本实施例的第一传热构件500包括第一弯曲部500a，其中，第一弯曲部500a可以被弯曲，使得与框架构件300的底部300a相邻。
即，可以在第一传热构件500上形成第一弯曲部500a以便与框架构件300的底部300a相邻。因此，根据本实施例的第一传热构件500可以与模块框架200中的框架构件300接触，更具体地，其可以与框架构件300的底部300a接触。
另外，当如上所述形成第一弯曲部500a时，第一传热构件500的一端可以与框架构件300的内侧下端接触。即，第一传热构件500的一端可以与框架构件300的底部300a的内表面接触。因此，框架构件300的与第一传热构件500的一端接触的底部300a的面积可以对应于第一传热构件500的一端的尺寸。
此时，如上所述，持续到汇流条160、第一传热垫710和第一传热构件500的传热路径与框架构件300的底部300a连接，使得热量可以通过框架构件300传递至电池模块的外部。
另外，由于如上所述的热量顺序地传递并且排出的结构，可以有效地排出在诸如快速充电的高电流条件下产生的汇流条的热量，并且可以确保电池模块的稳定性。
接下来，将参照图8和图9描述根据本公开的另一实施例的电池模块。
图8是示出根据本公开的另一实施例的电池模块的部分部件的透视图。图9是示出沿图8的平面P2截取的横截面的剖视图。
参照图8和图9，根据本实施例的电池模块可以包括形成在端板150的内表面与汇流条160之间的第二传热垫720。此外，电极引线140可以形成在汇流条160与第二传热垫720之间。汇流条160和电极引线140是在快速充电情况下发热最高的部件，因此，在汇流条160和电极引线140中产生的热量可以通过第二传热垫720有效地传递。
特别地，根据本实施例的电池模块可以包括形成为与端板150的外表面接触的第三传热垫730，并且可以包括形成为与第三传热垫730接触的第二传热构件600。更具体地，根据本实施例的电池模块可以包括：第三传热垫730，与端板150的外表面接触；以及第二传热构件720，形成为与第三传热垫730的与端板150的外表面接触的相反表面接触。
从第二传热垫720传递的热量可以通过端板150、第三传热垫730和第二传热构件600顺序地传递。
此时，根据本实施例的第二传热构件720可以包括在上板400的方向上弯曲的第二弯曲部600a。因此，第二传热构件720的一端可以与上板400的外表面接触，并且上板400可以作为本公开的冷却路径的部件被包括。
即，通过与上板400的外表面接触的第二传热构件600形成附加传热路径，使得由汇流条160传递的热量通过第二传热垫720、端板150、第三传热垫730、第二传热构件600和上板400顺序地传递。在快速充电的情况下，所述路径将大量热量传递并冷却至模块的外部，从而提高电池模块本身的稳定性。
同时，第二传热构件600可以形成为具有比第一传热构件500更宽的宽度，但是该宽度可以在使汇流条的冷却最大化的范围内形成为期望尺寸。
接下来，将描述根据本公开的另一实施例的电池组。
根据本实施例的电池组包括上述电池模块。此外，其还可以包括导热树脂层和位于所述导热树脂层下方的冷却板。
因此，如上所述，由汇流条160传递至其它部件的热量可以另外传递至导热树脂层和冷却板。此时，导热树脂层和冷却板可以形成在电池模块的上部和下部两者上。因此，由汇流条160产生的热量通过形成在电池模块外部的导热树脂层和冷却板传递和冷却，从而能够有效地冷却在快速充电情况下产生的大量热量。
另外，本公开的电池组可以具有如下结构，其中根据本实施例的一个或多个电池模块聚集，并且与控制和管理电池的温度、电压等的电池管理系统(BMS)以及冷却装置封装在一起。
电池组可以应用于各种装置。这种装置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，并且适用于可以使用电池模块的各种装置，这也落入本公开的范围内。
尽管上面已经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在不脱离所附权利要求书中描述的本发明的原理的构思和范围的情况下设计许多其它修改和实施例。此外，不应从本公开的技术构思或角度单独理解这些修改。
[附图标记说明]
100：电池模块
110：电池单体
120：电池单体堆
130：汇流条框架
140：电极引线
150：端板
160：汇流条
200：模块框架
300：框架构件
400：上板
500：第一传热构件
600：第二传热构件
700：传热垫
710：第一传热垫
720：第二传热垫
730：第三传热垫

Claims (13)

1.一种电池模块，包括：
堆叠有多个电池单体的电池单体堆；
模块框架，围绕所述电池单体堆；
汇流条，与从所述电池单体突出的电极引线连接；以及
第一传热构件，形成在所述汇流条与所述电池单体堆之间，
其中，所述第一传热构件与所述模块框架接触。
2.根据权利要求1所述的电池模块，包括：
第一传热垫，所述第一传热垫形成在所述汇流条与所述第一传热构件之间，并且与所述汇流条接触。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述第一传热构件包括第一弯曲部。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中，
所述模块框架包括：覆盖所述电池单体堆的下部和两侧部的框架构件；以及覆盖所述电池单体堆的上部的上板，并且
所述第一弯曲部被弯曲为与所述上板相邻。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中，
所述第一传热构件的一端与所述上板的内表面接触。
6.根据权利要求2所述的电池模块，其中，
所述汇流条与所述第一传热垫表面接触，并且
所述第一传热垫与所述第一传热构件表面接触。
7.根据权利要求3所述的电池模块，其中，
所述模块框架包括：覆盖所述电池单体堆的下部和两侧表面的框架构件，以及覆盖所述电池单体堆的上部的上板，并且
所述第一弯曲部被弯曲为与所述框架构件的底部相邻。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中，
所述第一传热构件的一端与所述框架构件的内侧下端接触。
9.根据权利要求4所述的电池模块，包括：
端板，覆盖所述模块框架中敞开的所述电池单体堆的前表面和后表面；以及
第二传热垫，形成在所述端板的内表面与所述汇流条之间。
10.根据权利要求9所述的电池模块，包括：
形成为与所述端板的外表面接触的第三传热垫，以及
形成为与所述第三传热垫接触的第二传热构件。
11.根据权利要求10所述的电池模块，其中，
所述第二传热构件包括在所述上板的方向上弯曲的第二弯曲部。
12.根据权利要求11所述的电池模块，其中，
所述第二传热构件的一端与所述上板的外表面接触，并且
由所述汇流条传递的热量通过所述第二传热垫、所述端板、所述第三传热垫、所述第二传热构件以及所述上板顺序地传递并排出。
13.一种电池组，包括权利要求1所述的电池模块。
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