CN116868426A - 电池模块及包括该电池模块的电池组 - Google Patents

Abstract

根据本发明的实施方式的电池模块包括：电池电芯堆，其包括沿第一方向布置并堆叠在一起的多个电池电芯；模块壳体，电池电芯堆被容纳在该模块壳体中；以及防变形结构，所述防变形结构设置在多个电池电芯中的最外侧电池电芯与所述模块壳体之间。所述模块壳体包括壳体板，所述壳体板包括间隔部并且布置成邻接所述最外侧电池电芯。所述防变形结构包括：压力板，该压力板固定到该壳体板并且被电池电芯堆支撑；以及弹簧结构，所述弹簧结构被容纳在所述壳体板的所述空间部中并且设置在所述压力板和所述壳体板之间。所述空间部由设置在所述壳体板的面向所述电池电芯堆的一个表面处的凹部形成。

Description

电池模块及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9月17日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2021-0124705的优先权和权益，其全部内容在此引入作为参考。

本发明涉及一种电池模块，更具体地涉及一种在模块壳体中容纳电池电芯堆的电池模块。此外，本发明涉及包括上述电池模块的电池组。

背景技术

随着技术的发展和对移动设备的需求的增加，对作为能源的可充电电池的需求迅速增加。可再充电电池作为诸如电动自行车、电动车辆和混合电动车辆的动力设备以及诸如移动电话，数码相机，笔记本计算机和可穿戴设备的移动设备的能源正引起人们的关注。

一个小型移动设备使用一个或两个或者更多个可充电电池电芯，而对于诸如车辆的中型或大型设备，要求可充电电池具有高输出、高容量。为此，多个电池电芯可以电连接以构成一个模块，或者可以作为多个模块彼此电连接的组应用于产品。

电池模块例如可以通过用构成模块壳体的构件缠绕并固定沿一个方向布置的多个电池电芯的堆叠来构造。在此，构成模块壳体的构件需要设置有刚性结构，从而使得模块壳体(即，电池模块)的形状不会由于电池电芯的鼓胀现象而变形。

发明内容

技术问题

本发明要解决的问题是提供一种电池模块和包括该电池模块的电池组，该电池模块能够最小化由于电池电芯的鼓胀现象而导致的电池电芯的每个部分的位移偏差。

然而，本发明的实施方式所要解决的问题不限于上述问题，并且可以在本发明所包括的技术思想的范围内进行各种扩展。

技术方案

根据本发明的实施方式的电池模块包括：电池电芯堆，所述电池电芯堆包括沿第一方向堆叠和布置的多个电池电芯；模块壳体，所述电池电芯堆被容纳在所述模块壳体中；以及防变形结构，所述防变形结构设置在所述多个电池电芯中的最外侧电池电芯与所述模块壳体之间。所述模块壳体包括壳体板，所述壳体板包括空间部并且设置成邻近所述最外侧电池电芯。所述防变形结构包括：压力板，所述压力板固定到所述壳体板并且支撑在所述电池电芯堆上；以及弹簧结构，所述弹簧结构被容纳在所述壳体板的所述空间部中并且设置在所述压力板与所述壳体板之间。所述空间部由设置在所述壳体板的面向所述电池电芯堆的一侧上的凹部构成。

所述壳体板可以包括盖体，所述盖体沿着所述电池电芯的长度方向长形地设置并且包括所述凹部，并且所述压力板可以包括：压力体，所述压力体相对于所述盖体经由所述凹部沿所述电池电芯的长度方向设置并支撑在所述最外侧电池电芯上；以及固定部，所述固定部设置在所述压力体的两端并固定至所述壳体板的两端。

所述凹部可以以从所述壳体板的外周向中央变深的形状设置在所述盖体上。

所述凹部的在与所述壳体板的长度方向平行的方向上剖切的截面形状可以具有弧形形状。

所述弹簧结构包括波形弹簧，在所述波形弹簧中支撑在所述壳体板上的多个第一突起部和支撑在所述压力板上的多个第二突起部连续地连接。

所述波形弹簧可以使所述多个第一突起部之间的间隔或所述多个第二突起部之间的间隔从所述波形弹簧的中央朝向外周变窄。

所述防变形结构可以进一步包括支撑在所述压力板上并向所述壳体板的外表面突出的突出部。

所述弹簧结构可以包括接合部，所述接合部设置在所述波形弹簧的中央处并且具有接纳部，并且所述突出部可以由钢珠构成，所述钢珠被接纳在所述接纳部中，并且穿过所述壳体板中贯通的开口而部分地突出。

所述接纳部可以包括面对所述凹部的凹陷，并且所述钢珠插入到所述凹陷中。

所述凹陷可以沿着所述接合部的长度方向布置有多个，并且所述钢珠分别插入到多个凹陷中。

根据本发明另一实施方式的电池组包括上述电池模块。

所述电池组可以包括托架，所述电池模块被容纳在所述托架中，所述托架可以包括与所述壳体板相邻的梁构件，并且所述梁构件与所述突出部之间的距离可以比所述梁构件与所述壳体板之间的距离更近。

有利效果

根据实施方式，当从电池电芯堆发生鼓胀现象时，防变形结构可以使电池电芯堆以及模块壳体的变形最小化。

因此，根据本实施方式的电池模块可以抑制电池电芯的循环寿命的劣化。

本发明的效果不限于前述效果，并且本领域技术人员从以下描述将清楚地理解其他未提及的效果。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的电池模块的立体图。

图2是根据本发明的实施方式的壳体板和防变形结构的组合立体图。

图3是图2的后视立体图。

图4是图2的俯视图。

图5是图2的分解立体图。

图6是解释根据本发明的实施方式的防变形结构的钢珠插入到接合部的接纳部中的视图。

图7是示出根据本发明的实施方式的组装防变形结构和壳体板的过程的视图。

图8是示出包括根据本发明的实施方式的电池模块的电池组的视图。

具体实施方式

以下将参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施方式。如本领域技术人员将认识到的，可以以各种不同的方式修改所描述的实施方式，所有这些都不脱离本发明的精神或范围。

为了清楚地描述本发明，在附图中省略了与描述无关的部分，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，为了更好地理解和便于描述，附图中示出的元件的尺寸和厚度是任意示出的，并且本发明不必限于此。在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。在附图中，为了便于描述，夸大了层、膜、面板、区域等的厚度。

应当理解，当诸如层、膜、区域或衬底的元件被称为在另一元件“上”时，它可以直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件上时，不存在中间元件。此外，在本说明书中，词语“在……上”或“在……上方”意指位于对象部分之上或之下，并且不一定意指基于重力方向位于对象部分的上侧。

此外，除非明确地相反描述，否则词语“包括”和诸如“包含”或“含有”的变体将被理解为暗示包括所述要素，但不排除任何其它要素。

此外，在整个说明书中，短语“在平面上”是指从顶部观察目标部分，短语“在横截面上”意味着从侧面观察通过垂直切割目标部分而形成的横截面。

图1是示出根据本发明实施方式的电池模块的立体图。如图1所示，根据本实施方式的电池模块10被配置为堆叠的电池电芯堆14，其中多个电池电芯12、12a和12b沿第一方向x布置和堆叠，并容纳在模块壳体16中。

在本实施方式中，电池电芯12可以通过将电极组件容纳在袋型可充电电池(例如，袋的内部空间)中并且通过将电连接到电极组件的正极和负极的每个引线暴露于袋的外部来构造，所述电极组件被布置在垂直于第一方向x的第二方向y上。袋可以具有沿着第二方向y的伸长的近似矩形形状。然而，在本发明中，电池电芯不必限于这种配置。

模块壳体16可以包括被布置成围绕电池电芯堆14的一对壳体板(或底板)160，以及未示出的顶板和底板。该模块壳体16形成有内部空间，电池电芯堆14可通过壳体板160、顶板和底板的相互联接(例如卡扣配合或焊接)容纳在该内部空间中。壳体板160、顶板和底板可以设置有用于模块壳体16的刚性的金属材料，但是其材料不必限于此。

在模块壳体16在第二方向y上的两端处，可以布置一对盖板18，所述一对盖板18联接到模块壳体16同时遮蔽电连接多个电池电芯12的每个端子的汇流条(未示出)以封闭和密封内部空间。

在该电池模块10中，模块壳体16的壳体板160被配置成使得当电池模块10被应用于产品(例如，电动车辆)并且在使用过程中从电池电芯堆14发生鼓胀时，抵抗电池电芯12、12a和12b的鼓胀力的反作用力不会劣化。

为此，在本实施方式的电池模块10中，防变形结构20设置在壳体板160与电池电芯堆14的最外侧的电池电芯12和12b之间。防变形结构20防止电池电芯堆和/或模块壳体由于鼓胀现象而变形。换言之，当在电池电芯堆14中不发生鼓胀现象时，防变形结构20使壳体板160对电池电芯堆14的反作用力的偏差最小化，并且当在电池电芯堆14中发生鼓胀现象时，壳体板160对电池电芯堆14的反作用力的偏差最小化，由此电池电芯堆14和壳体板160不变形，或者电池电芯堆14或壳体板160不会由于鼓胀现象而变形。

在本实施方式中，防变形结构20可以包括联接到一对壳体板160的组件。由于该组件具有相同结构，在下面的描述中，为方便起见，参照一侧的壳体板160(设置在图1中的左侧的壳体板)进行描述。

图2是根据本发明的实施方式的壳体板和防变形结构的组合立体图，图3是图2的后视立体图，图4是图2的俯视平面图，并且图5是图2的分解立体图。

参照图2至图5，壳体板160具有沿电池模块10或电池电芯堆14的长度方向(或第二方向y)设置的长形状，邻近电池电芯堆14的最外侧电池电芯12a和12b设置。

在本实施方式中，壳体板160包括沿第二方向x伸长设置的盖体160a。盖体160a具有预定的长度和厚度，并且可以由金属材料(例如铝)制成。为了壳体板160的轻重量和刚性结构，在盖体160a的内部可以沿着与第一方向x和第二方向y垂直的第三方向z设置中空部分160b，中空部分160b的两端都是开口的。

盖体160a的一个表面(面向电池电芯堆的表面)是完全平坦的，并且凹部160c位于盖体160a的另一个表面(面向电池电芯堆的表面)上。

在本实施方式中，凹部160c所在的部分可以形成在盖体160a的除了盖体160a的两端的外周部分之外的整个剩余部分中，并且凹部160c的预定面积可以考虑电池电芯堆的鼓胀面积而被适当地调节。

在本实施方式中，凹部160c可以具有从两个外周部分向壳体板160的中央深度增加的形状，例如，当沿着平行于壳体板160的长度方向y的方向剖切盖体160a时，截面形状形成为弧形形状。

这种壳体板160可以通过挤出成型制造为刚性结构。

同时，由于凹部160c，壳体板160可以具有与凹入区域一样大的空间部160d。将在后面描述的防变形结构20的弹簧结构200容纳在该空间部160d中。

在本实施方式中，防变形结构20包括联接到壳体板160并支撑在电池电芯堆14上的压力板220。压力板220包括沿电池电芯堆14的长度方向y长形地设置的压力体220a以及设置在压力体220a的两端并联接至壳体板160的两端的固定部220b。压力板220可由金属材料(例如不锈钢)制成。

压力板220的压力体220a可以具有沿着第二方向y的长形状，类似于壳体板160的盖体160a。压力体220a的两个表面基本上是平坦的。压力板220的固定部220b是从压力体220a的两端弯曲和延伸的部分，并且其装配到壳体板160的盖体160a的两端，使得壳体板160和压力板220可以彼此固定地联接。台阶部可以设置在壳体板160的盖体160a的两端，用于稳定地固定压力板220的固定部220b。

根据壳体板160和压力板220的组合，由凹部160c形成的空间部160d可定位在壳体板160的盖体200a和压力板的压力体220a之间，同时由压力板220的压力体220a覆盖。

防变形结构20包括定位在空间部160d中的弹簧结构200，以将弹性力施加到压力板220和壳体板160。在本实施方式中，弹簧结构200可设置为由连续连接的多个第一突起部202a和多个第二突起部202b构成的波形弹簧202。当波形弹簧202容纳在空间部160d中时，多个第一突起部202a可以通过与壳体板160接触而被支撑，并且多个第二突起部202b可以通过与压力板220接触而被支撑。

波形弹簧202也可以具有沿第二方向y的长形状，与壳体板160和压力板220对应。在这种情况下，多个第一突起部202a之间的间隔d1或多个第二突起部202b之间的间隔d2可以从波形弹簧202的中央向外围变窄。例如，在从波形弹簧202的中央到端部的区域中，从中央到大约3/5点，突起部202a之间的间隔d1或多个第二突起部202b之间的间隔d2形成为保持恒定的间隔，并且从大约3/5点到剩余的2/5点，突起部202a之间的间隔d1或多个第二突起部202b之间的间隔d2可以逐渐变窄。然而，第一突起部202a和第二突起部202b之间的间隔不限于此，并且可以考虑电池电芯堆的鼓胀面积来适当地调节。

此外，由于波形弹簧202应位于由凹部160c制成的空间部160d中，因此设置到外周的基本上构成第一突起部202a或第二突起部202b的部分的高度(例如：从第一突起部的顶点到压力板的直线距离或从第二突起部的顶点到壳体板的直线距离)和角度(例如：构成第一突起部的波形弹簧的弯曲部之间的角度或构成第二突起部的波形弹簧的弯曲部之间的角度)形成为小于设置到中央的基本上构成第一突起部202a或第二突起部202b的部分的高度和角度。在此，考虑到电池电芯堆的鼓胀部分，还可以适当地调节每个部分的高度和角度。

波形弹簧202是高刚性弹簧，并且可以由诸如不锈钢的金属或诸如碳纤维增强塑料(CFRP)的塑料材料制成。

防变形结构20可以包括从壳体板的外表面(即，与电池电芯堆14相对的壳体板160的表面)突出的另一突出部50，同时由压力板220支撑。该突出部50用于在电池电芯堆14鼓胀时抑制壳体板160的变形，这将在后面描述。

在本实施方式中，突出部50由具有恒定直径的钢珠(或球)500构成。钢珠500在插入在与波形弹簧202连接的接合部60中设置的接纳部600中的同时通过穿过壳体板160的盖体160a的开口1600a而部分地暴露。即，在本实施方式中，突出部50由钢珠500的从壳体板160部分暴露的部分构成。

在本实施方式中，接合部60设置在波形弹簧202的中央，并连接到邻近其两端设置的第二突起部202b。接合部60的接纳部600可以由凹陷制成，该凹陷设置成面向壳体板160的凹部160c。在本实施方式中，该接纳部600例如沿接合部60的长度方向z设置为三个，并且钢珠500分别插入这三个接纳部600中。当制造波形弹簧202时，这种接合部60可以与波形弹簧202一体形成(参见图6)。

在以这种方式构造的防变形结构20中，弹簧结构200设置成如下状态：钢珠500插入到接合部60的接纳部600中(S1，参见图6)，弹簧结构200容纳在壳体板160的凹部160c中，使得钢珠500的一部分通过开口1600a暴露到壳体板160的外部(S2，参见图7)。并且当压力板220在覆盖弹簧结构200的同时将固定部220b结合并固定到壳体板160的两端时(S3)，其与壳体板160组装在一起(参见图3)。

与防变形结构20组装在一起的壳体板160可以与顶板和底板组合以构成模块壳体16，并且只要模块壳体16在内部空间中容纳电池电芯堆14，其就可以与盖板18组合以形成电池模块10。

图8是示出包括根据实施方式的电池模块10的电池组的视图。电池组可以包括构成托架的梁构件(例如，竖直梁)70，并且电池模块10可以安装为设置在托架中的至少一个。当电池模块10安装在托架中时，壳体板160可以以几毫米的间隔设置到梁构件70。

根据本实施方式的电池模块10可以应用和使用在诸如电动车辆的需要高容量电力的装置中，并且即使当电池电芯堆14发生鼓胀现象时，也可以使电池模块10的变形最小化。

这是因为即使电池电芯由于电池电芯堆14的鼓胀而发生变形，作为防变形结构20的弹簧结构200的波形弹簧202也会施加弹性以抵消电池电芯堆14和壳体板160之间的接触。在电池电芯堆14中，当位于电池电芯堆14的外周处的电池电芯(包括最外侧的电池电芯12a和12b)引起鼓胀现象时，由于波形弹簧202被配置为朝向鼓胀的电池电芯的中央而不是外周施加更大的弹性力，所以可以减小由于鼓胀引起的电池电芯的每个部分的变形的偏差。

此外，即使壳体板160由于鼓胀而沿第一方向x变形，由于作为防变形结构20的突出部50的钢珠500首先与梁构件70接触并被支撑而不是被壳体板160支撑，壳体板160抵抗电池电芯堆14的鼓胀的反作用力也不会劣化。

在本实施方式中，防变形结构20被公开为包括弹簧结构200和突出部50，但是本发明的防变形结构20可以仅包括弹簧结构200。

上述电池模块和包括该电池模块的电池组可应用于各种装置。这样的装置可以应用于诸如电动自行车，电动车辆，混合动力车辆等的运输工具，但是本发明不限于此，并且可以应用于可以使用电池模块的各种装置，这也属于本发明的范围。

虽然已经结合当前被认为是实际的实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施方式。相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

<附图标记说明>

10：电池模块

12：电池电芯

12a、12b：最外侧电池电芯

14：电池电芯堆

16：模块壳体

20：防变形结构

160：壳体板

160c：凹部

160d：空间部

200：弹簧结构

220：压力板

Claims (11)

1.一种电池模块，所述电池模块包括：

电池电芯堆，所述电池电芯堆包括沿第一方向堆叠和布置的多个电池电芯；

模块壳体，所述电池电芯堆被容纳在所述模块壳体中；以及

防变形结构，所述防变形结构设置在所述多个电池电芯中的最外侧电池电芯与所述模块壳体之间，

其中，所述模块壳体包括壳体板，所述壳体板包括空间部并且设置成邻近所述最外侧电池电芯，

所述防变形结构包括：

压力板，所述压力板固定到所述壳体板并且支撑在所述电池电芯堆上；以及

弹簧结构，所述弹簧结构被容纳在所述壳体板的所述空间部中并且设置在所述压力板与所述壳体板之间，并且

所述空间部由设置在所述壳体板的面向所述电池电芯堆的一侧上的凹部构成。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，

所述壳体板包括盖体，所述盖体沿着所述电池电芯的长度方向长形地设置并且包括所述凹部，并且

所述压力板包括：压力体，所述压力体相对于所述盖体经由所述凹部沿所述电池电芯的长度方向设置并支撑在所述最外侧电池电芯上；以及固定部，所述固定部设置在所述压力体的两端并固定至所述壳体板的两端。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，

所述凹部以从所述壳体板的外周向中央变深的形状设置在所述盖体上。

4.根据权利要求3所述的电池模块，其中，

所述凹部的在与所述壳体板的长度方向平行的方向上剖切的截面形状具有弧形形状。

5.根据权利要求1所述的电池模块，其中，

所述弹簧结构包括波形弹簧，在所述波形弹簧中支撑在所述壳体板上的多个第一突起部和支撑在所述压力板上的多个第二突起部连续地连接。

6.根据权利要求5所述的电池模块，其中，

所述波形弹簧使所述多个第一突起部之间的间隔或所述多个第二突起部之间的间隔从所述波形弹簧的中央朝向外周变窄。

7.根据权利要求6所述的电池模块，其中，

所述防变形结构进一步包括支撑在所述压力板上并向所述壳体板的外表面突出的突出部。

8.根据权利要求7所述的电池模块，其中，

所述弹簧结构包括接合部，所述接合部设置在所述波形弹簧的中央处并且具有接纳部，并且

所述突出部由钢珠构成，所述钢珠被接纳在所述接纳部中并且穿过所述壳体板中贯通的开口而部分地突出。

9.根据权利要求8所述的电池模块，其中，

所述接纳部包括面对所述凹部的凹陷，并且所述钢珠插入到所述凹陷中。

10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，

所述凹陷沿着所述接合部的长度方向布置有多个，并且所述钢珠分别插入到多个凹陷中。

11.一种电池组，所述电池组包括：

根据权利要求7至10中的任一项所述的电池模块；以及

托架，所述电池模块被容纳在所述托架中，

其中，所述托架包括与所述壳体板相邻的梁构件，并且

所述梁构件与所述突出部之间的距离比所述梁构件与所述壳体板之间的距离更近。