CN220253415U - 电池模块和包括该电池模块的电池组 - Google Patents

电池模块和包括该电池模块的电池组 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供电池模块和包括该电池模块的电池组。根据本公开的实施方式的一种电池模块包括：电池电芯堆，在该电池电芯堆中，多个电池电芯沿一个方向堆叠；模块框架，该模块框架容纳所述电池电芯堆并且具有内表面和外表面；以及端板，所述端板联接到所述模块框架并且覆盖所述电池电芯堆的前表面或后表面，其中，所述模块框架形成有呈孔的形式的至少一个通气部，所述通气部限定形成在所述内表面上的入口和形成在所述外表面上的出口，并且其中，所述通气部被盖覆盖，所述盖中形成有至少一个开口。

Description

电池模块和包括该电池模块的电池组
技术领域
本公开涉及电池模块和包括该电池模块的电池组，更具体地，涉及具有改善的安全性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装置的需求增加，对作为能源的二次电池的需求快速增加。特别地，二次电池作为用于电力驱动装置(例如电动自行车、电动车辆和混合电动车辆)的能源以及用于移动装置(例如移动电话、数码相机、膝上型计算机和可穿戴装置)的能源已经引起相当大的关注。
当二次电池主要用于诸如移动装置之类的装置时，使用一个或两个到四个电池电芯在实现每个装置所需的存储容量和能量输出水平方面没有困难，但是诸如汽车之类的中型或大型装置需要高功率和大容量存储装置，因此，当如上所述使用少量电池电芯时，在能量存储容量和能量输出方面可能出现重大问题。因此，在中型或大型装置中，通常安装其中多个电池电芯电连接的电池模块或包括多个这种电池模块的电池组。
图1是传统电池模块的分解立体图。
参考图1，传统的电池模块10包括：电池电芯堆12，其中堆叠有多个电池电芯11；模块框架20，该模块框架用于保护电池电芯堆12免受外部冲击、热或振动；以及端板40，该端板覆盖电池电芯堆12的前表面和/或后表面。
电池电芯堆12通过模块框架20和端板40之间的联接而位于封闭结构中。为了使电池模块10的能量存储容量最大化，每个电池电芯11均主要以窄的间隔位于电池电芯堆12内。
然而，电池模块10的这种设计可能损害电池模块10的耐久性或长期稳定性。具体地，当电池电芯11的内部压力由于过充电等增大时，高温热、气体或火焰可能排出到电池电芯11的外部，其中从一个电池电芯11排出的热、气体或火焰以窄的间隔传递到另一相邻的电池电芯11，这可能引起连续的起火现象。另外，从每个电池电芯11排出的热、气体或火焰可以朝向形成在端板40中的开口排出，并且在该过程中，位于端板40与电池电芯11之间的汇流条(未示出)可能受损。
此外，电池组中的多个电池模块10布置成使得至少两个端板40彼此面对。因此，当电池模块10内产生的热、气体或火焰排出到电池模块10的外部时，可能影响另一相邻电池模块10中的多个电池电芯11的性能和稳定性。
因此，需要开发这样一种电池模块10，通过在电池模块10内部起火期间有效地延迟热传播速度并允许所产生的热、气体或火焰快速排出到电池模块10的外部，该电池模块具有改进的耐久性和安全性。
实用新型内容
技术问题
本实用新型的目的是提供一种电池模块和包括该电池模块的电池组，该电池模块在电池模块内部起火时有效地抑制火焰并且有效地排出内部热、气体或火焰。
本公开的目的不限于前述目的，并且本领域技术人员根据以下详细描述和附图应当清楚地理解本文未描述的其他目的。
技术方案
根据本公开的一个实施方式，提供一种电池模块，所述电池模块包括：电池电芯堆，在所述电池电芯堆中，多个电池电芯沿一个方向堆叠；模块框架，所述模块框架容纳所述电池电芯堆并且具有内表面和外表面；以及端板，所述端板联接到所述模块框架并且覆盖所述电池电芯堆的前表面或后表面，其中，所述模块框架形成有呈孔的形式的至少一个通气部，所述通气部限定形成在所述内表面上的入口和形成在所述外表面上的出口，并且其中，所述通气部被盖覆盖，所述盖中形成有至少一个开口。
所述盖可以位于与所述通气部的所述入口对应的部分。
当所述多个电池电芯被堆叠的方向被限定为堆叠方向时，所述通气部可以形成在所述模块框架的沿所述堆叠方向延伸的一个表面上。
当从所述电池电芯堆的所述前表面到所述后表面的方向被限定为纵向方向时，相比于在所述纵向方向上与所述电池电芯堆的所述前表面和所述后表面具有相同距离的所述电池电芯堆的中央部，所述通气部在所述纵向方向上的位置更靠近所述电池电芯堆的所述前表面或所述后表面。
所述电池电芯包括从所述电池电芯的一个端部突出的电极引线，并且所述电极引线可以位于所述电池电芯堆的所述前表面或所述后表面上。
形成在所述模块框架的所述内表面和所述外表面上的所述入口和所述出口的形状可以包括具有曲率的曲线。
当从所述电池电芯堆的所述前表面到所述后表面的方向被限定为纵向方向时，所述模块框架中的所述入口和所述出口在所述纵向方向上的位置可以基本相同。
当所述多个电池电芯被堆叠的方向被限定为堆叠方向时，所述入口和所述出口在所述模块框架中的所述堆叠方向上的位置可以基本相同。
所述通气部由至少两个形成，所述通气部布置为多行，并且所述多行可以沿着从所述电池电芯堆的所述前表面到所述后表面的纵向方向布置。
所述通气部包括第一通气部和第二通气部，并且从所述第一通气部的所述入口延伸到所述第一通气部的所述出口的第一方向可以与从所述第二通气部的所述入口延伸到所述第二通气部的所述出口的第二方向基本相同。
所述通气部包括第一通气部和第二通气部，并且从所述第一通气部的所述入口延伸到所述第一通气部的所述出口的第一方向可以不同于从所述第二通气部的所述入口延伸到所述第二通气部的所述出口的第二方向。
所述盖可以具有网格形状。
根据本公开的另一实施方式，提供一种电池组，所述电池组包括至少一个上述电池模块。
所述电池组包括第一电池模块和第二电池模块，所述第一电池模块包括第一通气部，该第一通气部具有从所述第一入口朝向所述第二出口的排出方向，并且所述第一通气部的排出路径可以与所述第二电池模块从所述第一电池模块定位的方向不同。
有利效果
根据实施方式，包括其中形成有开口的盖的通气部形成在模块框架中，由此能够在电池模块内部起火时有效地抑制火焰并且有效地排出内部热。
此外，由于上述盖位于与通气部的入口相对应的部分处，因此可以防止通气部被电池模块中起火时产生的排出材料堵塞。
本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将清楚地理解上文未描述的其它附加效果。
附图说明
图1是传统电池模块的分解立体图。
图2是根据本公开的实施方式的电池模块的立体图；
图3是图2的电池模块的分解立体图；
图4是示出包括在图2的电池模块中的电池电芯的图；
图5是沿着线A-A剖切的图2的电池模块的剖面图；
图6是示出在根据本公开的实施方式的电池模块的内部空间中产生的热、气体、火焰等经由通气部排出的方向的图；
图7是示出根据本公开的实施方式的电池模块的通气部的实施例的图；
图8是示出根据本公开的实施方式的电池模块的盖的实施例的图；
图9是用于解释根据本公开的实施方式的电池模块的通气部中包括的盖的位置的差异的图；以及
图10和图11是示出根据本公开的实施方式的电池模块的通气部的变型的图。
附图标记的说明
100：电池模块
110：电池电芯
120：电池电芯堆
200：模块框架
210：通气部
210a：入口
210b：出口
220：盖
300：汇流条框架
400：端板
510：汇流条
520：端子汇流条
具体实施方式
下文中，将参考附图详细描述本公开的各种实施方式，使得本领域技术人员可以容易地实施这些实施方式。本公开可以以各种不同的方式进行变型，并且不限于本文中阐述的实施方式。
为了清楚地描述本公开，将省略与描述无关的部分，并且在整个描述中相同的附图标记表示相同或相似的元件。
此外，在附图中，为了便于描述，每个元件的尺寸和厚度被任意放大或缩小地示出，并且本公开不必限于附图中示出的那些。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、区域等的厚度。在附图中，为了便于描述，放大了一些层和区域的厚度。
此外，应当理解，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，它可以直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”时，这是指不存在其它中间元件。此外，词语“在……之上”或“在……上方”是指布置在参考部分之上或之下，并且不一定是指布置在参考部分朝向重力的相反方向的上端。同时，类似于其被描述为位于另一部分“上”或“上方”的情况，被描述为位于另一部分“下”或“下方”的情况也将参考上述内容来理解。
此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”或“包含”某一部件时，其是指该部分可以进一步包括其它部件，而不排除其它部件，除非另有说明。
此外，在整个说明书中，当被称为“平面”时，是指当从上侧观察目标部分时，并且当被称为“剖面”时，是指当从竖直切割的剖面的侧面观察目标部分时。
下文中，将描述根据本公开的实施方式的电池模块。
图2是根据本公开的实施方式的电池模块的立体图。图3是图2的电池模块的分解立体图。图4是示出包括在图2的电池模块中的电池电芯的图。
参考图2和图3，根据本公开的实施方式的电池模块100可以包括：电池电芯堆120，其中多个电池电芯110沿一个方向堆叠；模块框架200，该模块框架容纳电池电芯堆120；汇流条框架300，这些汇流条框架位于电池电芯堆120的前表面和/或后表面上；端板400，这些端板覆盖电池电芯堆120的前表面和/或后表面；以及汇流条510和520，这些汇流条安装在汇流条框架300上。
电池电芯110可以设置成袋状，其可以最大化每单位面积堆叠的电池电芯的数量。设置成袋状的电池电芯110可以如下来制造：将包括正极、负极和隔膜的电极组件容纳在层压片的电芯壳体114中，然后热封电芯壳体114的密封部。然而，显而易见的是，电池电芯110实质上不需要设置成袋状，并且可以按实现将来要安装的装置所需的存储容量的水平，设置成方形、圆柱形或各种其它形式。
参考图4，电池电芯110可以包括两个电极引线111和112。电极引线111和112可以具有分别从电芯主体113的一端突出的结构。具体地，各个电极引线111和112的一端位于电池电芯110内，因此电连接到电极组件的正极或负极。各个电极引线111和112的另一端突出到电池电芯110的外部，因此可以与单独的构件(例如汇流条510和520)电连接。
电芯壳体114中的电极组件可以由密封部114sa、114sb和114sc密封。电芯壳体114的密封部114sa、114sb和114sc可以位于两个端部114a和114b以及连接这两个端部的一个侧部114c上。
电芯壳体114通常由树脂层/金属薄膜层/树脂层的层压结构形成。例如，在电芯壳体的表面由O(取向的)尼龙层形成的情况下，当堆叠多个电池电芯110以形成中型或大型电池模块100时，其往往因外部冲击而易于滑动。因此，为了防止这种滑动并维持电池电芯110的稳定堆叠结构，可以将粘合剂构件(例如，诸如双面胶带的粘性粘合剂或在粘附时借助化学反应联接的化学粘合剂)粘附到电芯壳体114的表面以形成电池电芯堆120。
连接部115可以是指在电芯壳体114的无密封部114sa、114sb和114sc的一端处沿纵向方向延伸的区域。电池电芯110的被称为蝠耳的突起部110p可以形成在连接部115的端部。此外，梯台部116可以是指基于电芯壳体114的边缘，在电极引线111和112与位于电芯壳体114内部的电芯主体113之间的区域，在电极引线111和112中的一部分突出到电芯壳体114的外部。
同时，设置成袋状的电池电芯110可以具有长度、宽度和厚度，并且电池电芯110的纵向方向、宽度方向和厚度方向可以是彼此垂直的方向。
在此，可以根据电极引线111和112从电芯壳体114突出的方向来限定电池电芯110的纵向方向。例如，一个电极引线111沿一个方向(x轴方向)从电芯壳体114的一个端部114a突出，另一个电极引线112可以沿与上述一个方向(-x轴方向)相反的方向从电芯壳体114的一个端部114b突出。此时，电池电芯110的纵向方向可以被限定为x轴方向或-x轴方向。
此外，电池电芯110的宽度方向在此可以是垂直于纵向方向的方向，并且具体地，其可以是从电池电芯110的一个侧部114c到连接部115或从连接部115到电池电芯110的一个侧部114c的z轴方向或-z轴方向，如图4中所示。此外，电池电芯110的厚度方向在此可以限定为垂直于宽度方向和长度方向的y轴方向或-y轴方向。
同时，以上已经基于通过附图示出的轴线方向描述了纵向方向、宽度方向和厚度方向，但这仅是为了便于解释，因此，可以根据电池电芯110的结构与示出的附图不同地限定上述厚度方向、长度方向和宽度方向。
电池电芯堆120可以是其中多个电连接的电池电芯110沿一个方向堆叠的电池电芯堆。多个电池电芯110堆叠的方向(以下称为“堆叠方向”)可以是如图2和图3中所示的y轴方向(或者可以是-y轴方向，并且在下文中，措词“轴向方向”可以解释为包括所有+/-方向)。
这里，电池电芯堆120的堆叠方向可以是电池电芯110的厚度方向。这可能是因为电池电芯110的厚度设计成具有小于电池电芯110的长度和宽度的值，并且当沿上述方向堆叠时，其体积可被最小化。因此，不应解释为电池电芯堆120的堆叠方向和电池电芯110的厚度方向总是相同的，其堆叠方向可以根据电池电芯110的形状来确定。
电池电芯堆120整体上可以具有类似于长方体的形状。电池电芯堆120的每个表面均可以由堆叠方向(y轴方向)限定。
例如，电池电芯堆120的一个表面中的在堆叠方向上彼此面对的两个表面可以限定为电池电芯堆120的侧表面。电池电芯堆120的两个侧表面可以是电池电芯堆120的两端。一个电池电芯110的具有长度和宽度的一个表面可以位于电池电芯堆120的侧表面上。
此外，在电池电芯堆120的一个表面中，在垂直于堆叠方向的轴线上彼此面对的表面可以限定为前表面/后表面或上表面/下表面。电池电芯堆120的前表面/后表面或上表面/下表面可以分别是电池电芯堆120的两端。电池电芯堆120的前表面、后表面、上表面或下表面可以是沿电池电芯堆120的堆叠方向延伸的表面。多个电池电芯110的一个表面可以并排位于电池电芯堆120的前表面、后表面、上表面和下表面上。这里，电池电芯110的并排定位的一个表面可以是平行于厚度方向的表面。
电池电芯堆120从前表面朝向后表面的方向或其向后的方向可以限定为电池电芯堆120的纵向方向。电池电芯堆120的纵向方向可以是如图2和图3中所示的x轴方向。此外，电池电芯堆120从上表面朝向下表面的方向或其向后的方向可以限定为电池电芯堆120的宽度方向，该宽度方向可以是z轴方向。
电池电芯堆120的纵向方向可以与电池电芯110的纵向方向基本相同。电池电芯110的电极引线111和112可以位于电池电芯堆120的前表面和后表面上。如图3中所示，当每个电池电芯110的电极引线111和112布置成集中在电池电芯堆120的前表面和后表面上时，电池模块100的汇流条510和520可以设计成靠近电池电芯堆120的前表面和后表面。由此，汇流条510和520可以更容易地在位于电池模块100内部的电极引线111和112与位于电池模块100外部的电气构件之间提供电连接。
电池电芯堆120可以包括根据纵向方向上的位置限定的周边区域120a和中央区域120b。具体地，电池电芯堆120可以包括中央区域120b以及与该中央区域间隔开的周边区域120a，中央区域120b包括与电池电芯堆120的前表面和后表面间隔开相同距离的中央表面(或中央部)。这里，周边区域120a可以比中央区域120b更靠近将在后面描述的汇流条框架300、端板400以及汇流条510和520。此外，这里，周边区域120a可以包括其中有电极引线111和112定位的区域，但并不总是这种情况。
模块框架200可以用于保护电池电芯堆120以及与电池电芯堆120连接的电气部件免受外部物理冲击。模块框架200可以在模块框架200的内部空间中容纳电池电芯堆120以及与电池电芯堆120连接的电气装置。这里，模块框架200包括内表面200a(见图5)和外表面200b(见图5)，并且模块框架200的内部空间可以由内表面200a限定。
模块框架200的结构可以是不同的。在一个实施例中，模块框架200的结构可以是单框架的结构。这里，单框架可以是金属板状，其中上表面、下表面和两个侧表面是整合的。单框架可以通过挤出成型来制造。在另一实施例中，模块框架200的结构可以是U形框架和上板结合的结构。在U形框架和上板结合的结构的情况下，模块框架200的结构可以通过将上板连接到U形框架的上侧表面而形成，U形框架是下表面和两侧结合或整合的金属板。每个框架或板均可以通过按压成型来制造。此外，除了单框架或U形框架之外，模块框架200的结构可以设置成L形框架的结构，并且可以设置成在上述实施例中未描述的各种结构。
模块框架200的结构可以设置成沿电池电芯堆120的纵向方向为敞开的形状。电池电芯堆120的前表面和后表面可以不被模块框架200覆盖。电池电芯110的电极引线111和112可以不被模块框架200覆盖。电池电芯堆120的前表面和后表面可以由将在后面描述的汇流条框架300、端板400、汇流条510和520等覆盖。由此，可以保护电池电芯堆120的前表面和后表面免受外部物理冲击等。
同时，压缩垫150可以位于电池电芯堆120与模块框架200的内表面的一个侧表面之间。此时，压缩垫150可以位于电池电芯堆120的y轴上，并且可以在电池电芯堆120的两端面对两个电池电芯110的至少一个表面。
此外，尽管图中未示出，但是电池电芯堆120与模块框架200的下表面的一侧之间可以注入导热树脂，并且可以借助注入的导热树脂在电池电芯堆120与模块框架200的内表面之一之间形成导热树脂层(未示出)。此时，导热树脂层可位于电池电芯堆120的z轴上，并且导热树脂层可以形成在电池电芯堆120与位于模块框架200的-z轴上的底表面(或可以称为底部)之间。
汇流条框架300可以位于电池电芯堆120的一个表面上以覆盖电池电芯堆120的一个表面，同时引导电池电芯堆120与外部装置之间的连接。汇流条框架300可以位于电池电芯堆120的前表面或后表面上。汇流条510和520中的至少一者以及模块连接器可以安装在汇流条框架300上。作为具体实施例，参考图2和图3，汇流条框架300的一个表面与电池电芯堆120的前表面或后表面连接，并且汇流条框架300的另一表面可与汇流条510和520连接。
汇流条框架300可以包括电绝缘材料。汇流条框架300可以限制汇流条510和520与电池电芯110的除接合到电极引线111和112的部分之外的其它部分接触，并且可以防止发生电短路。
尽管图中未示出，但是汇流条框架300的数量可以形成为两个，并且可以包括位于电池电芯堆120的前表面上的第一汇流条框架和位于电池电芯堆120的后表面上的第二汇流条框架。
端板400可以用于通过密封模块框架200的敞开的表面来保护电池电芯堆120和与电池电芯堆120连接的电气设备免受外部物理冲击。为此，端板400可以由具有预定强度的材料制成。例如，端板400可以包括诸如铝之类的金属。
端板400可以联接(接合、密封或封闭)到模块框架200，同时覆盖位于电池电芯堆120的一个表面上的汇流条框架300或汇流条510和520。端板400的每个边缘均可以借助诸如焊接之类的方法联接到模块框架200的相应边缘。此外，用于电绝缘的绝缘盖800可以位于端板400与汇流条框架300之间。
尽管图中未示出，端板400的数量可以形成为两个，并且可以包括位于电池电芯堆120的前表面上的第一端板和位于电池电芯堆120的后表面上的第二端板。
第一端板可以接合到模块框架200，同时覆盖电池电芯堆120的前表面上的第一汇流条框架，并且第二端板可接合到模块框架200，同时覆盖第二汇流条框架。换而言之，第一汇流条框架可以位于第一端板与电池电芯堆120之间，第二汇流条框架可以位于第二端板与电池电芯堆120的后表面之间。
汇流条510和520可以安装在汇流条框架300的一个表面上，并且可以用于电连接电池电芯堆120或电池电芯110与外部装置电路。汇流条510和520位于电池电芯堆120或汇流条框架300与端板400之间，由此它们可以被保护免受外部冲击等，并且可以使由于外部湿气等引起的耐久性劣化程度最小化。
汇流条510和520可以借助电池电芯110的电极引线111和112与电池电芯堆120电连接。具体地，电池电芯110的电极引线111和112穿过形成在汇流条框架300中的槽缝，然后弯曲以连接到汇流条510和520。构成电池电芯堆120的电池电芯110可以借助汇流条510和520串联或并联连接。
汇流条510和520可以包括用于将一个电池模块100电连接到另一个电池模块100的端子汇流条520。端子汇流条520的至少一部分可以暴露于端板400的外部以便与另一外部电池模块100连接，并且端板400可以为此目的设置有端子汇流条开口400H。
与其他汇流条510不同，端子汇流条520可以进一步包括向上突出的突起部，并且突起部可以经由端子汇流条开口400H暴露于电池模块100的外部。端子汇流条520可以经由借助端子汇流条开口400H暴露的突起部与另一电池模块100或BDU(电池断开单元)连接，并且可以与它们形成高电压(HV)连接。
同时，如上所述，其中电池电芯110以高密度堆叠的电池模块100内部可能发生起火现象。当一个电池模块100中发生起火现象时，电池模块100的热、气体、火焰等可以传递到与其相邻的电池模块100，这导致由于连续起火现象而引起的电池模块100或包括该电池模块的电池组的耐久性和稳定性降低的问题。
因此，下面将描述能够解决以上起火现象并因此改善电池模块100的耐久性和稳定性的通气部210和盖220。
同时，应当预先注意的是，本文中的措词“盖”是用于表达用于阻挡通气部210的孔的膜的形状，因此，可以通过将其改变为诸如止挡、罩、帽盖、帽、过滤器之类的词语来表达。
图5是沿着线A-A剖切的图2的电池模块的剖面图。图6是示出在根据本公开的实施方式的电池模块的内部空间中产生的热、气体、火焰等经由通气部排出的方向的图。图7是示出根据本公开的实施方式的电池模块的通气部的实施例的图。图8是示出根据本公开的实施方式的电池模块的盖的实施例的图。图9是用于解释根据本公开的实施方式的电池模块的通气部中包括的盖的位置的差异的图。
参考图5和图6，根据本公开的实施方式的模块框架200可以包括：通气部210，该通气部贯穿模块框架200的内表面200a和外表面200b；以及盖220，该盖形成在通气部210的一个敞开的表面上。
通气部210可以用于将由模块框架200、端板400等密封的电池模块100的内部与电池模块100的外部连通。通气部210可以用于将在电池模块100内部起火时产生的热、气体、火焰等排出到电池模块100的外部。通气部210可以具有孔形状，该孔形状与形成在模块框架200的内表面200a上的入口210a和形成在外表面200b上的出口210b连通。入口210a和出口210b可以由通气部210的孔结构(形状)限定。
通气部210可以形成在模块框架200的至少一个表面上。在此，模块框架200可以处于这样的状态，其中在作为电池电芯堆120的纵向方向的x轴上布置成彼此面对的两个表面是敞开的。模块框架200可以具有在y轴上布置成彼此面对的两个表面(下文中，称为“y轴上的表面”)以及设在z轴上布置成彼此面对的两个表面(下文中，称为“z轴上的表面”)，由此通气部210可以设置在模块框架200的y轴上的两个表面和z轴上的两个表面上。
在此，模块框架200的y轴上的表面可以面对电池电芯堆120的侧表面。模块框架200的y轴上的一个表面可以是沿电池电芯堆120的宽度方向或长度方向延伸的表面。模块框架200的y轴上的一个表面可以面对一个电池电芯110的一个表面。为了便于解释，模块框架200的y轴上的一个表面可以称为模块框架200的侧表面。
此外，在此，模块框架200的z轴上的一个表面可以面对电池电芯堆120的上表面或下表面。模块框架200的z轴上的一个表面可以是沿电池电芯堆120的堆叠方向或纵向方向延伸的表面。模块框架200的z轴上的一个表面可以面对在一个方向上并排布置的多个电池电芯堆120中的每一者的一个表面。为了便于解释，模块框架200的z轴上的一个表面也可称为上表面或下表面(底表面或底部)。
如图5和图6中所示，通气部210可以优选地形成在模块框架200的z轴上的一个表面上。这可能是因为当通气部210位于模块框架200的z轴上的一个表面上时，与位于y轴上的一个表面上时相比，通气部210的入口210a可以更靠近电池电芯堆120的多个电池电芯110，从而从多个电池电芯110排出的热、气体或火焰可以快速地排出到外部。以此方式，通气部210在模块框架200上的位置可以根据电池电芯堆120的一个表面的位置来确定，在该电池电芯堆120的此表面中，多个电池电芯110的一个表面并排布置。
同时，通气部210在模块框架200上的位置可以根据电池组中的电池模块100的布置来确定。例如，多个电池模块100可以沿y轴或x轴布置在电池组中，并且可以不沿z轴方向布置。此时，如图5和图6中所示，当通气部210形成在模块框架200的z轴上的一个表面上时，其他相邻的电池模块100不位于从通气部210的入口210a延伸到出口210b的排出路径上，从而能够使排出的热、气体或火焰对其他电池模块100的影响最小化。同时，当z轴上的两个表面中的-z轴表面是连接到电池组的安装表面时，通气部210可以形成在+z轴上。
通气部210可以完全形成在模块框架200的一个表面上，或者可以形成在模块框架200的一个表面的一部分上。在此，当通气部210形成在模块框架200的一个表面的一部分上时，通气部210可以优选地位于模块框架200的周边部分处。具体地，当从电池电芯110产生高温气体或火焰时，高温气体或火焰可以穿过端子汇流条开口400H等传递到相邻的电池模块100，从而能够劣化相邻的电池模块100的性能。此外，如果火焰直接排出，则火焰也传递到相邻的电池模块，这可能导致连环起火和爆炸。因此，当通气部210形成在模块框架200的靠近汇流条框架300、端板400以及汇流条510和520的周边部分中时，电池模块100中的起火现象可以借助通气部210来解决，使得可以最小化热、气体或火焰对其他电池模块100的影响。此外，通气部210可以设置在与包括在电池电芯堆120中的电极引线111和112的周边区域相对应的纵向方向上的位置处。在这种情况下，电极引线111和112的周边区域中产生的热、气体或火焰可以经由通气部210更有效地排出。这里，电极引线111和112的周边区域可以是指包括电极引线111和112并且与电极引线111和112间隔预定距离或更小距离的区域。
此时，模块框架200的周边部分是指基于联接到完成体的电池模块100的模块框架200中与电池电芯堆120的周边区域120a相对应的部分。这里，电池电芯堆120的周边区域120a可以包括电极引线111和112的周边区域，但并不总是这种情况。此外，模块框架200的中央部在此可以是指与模块框架200中的电池电芯堆120的中央区域120b相对应的部分。
同时，在上述图2至图6中，示出了通气部210的数量为四个，但并不总是这种情况，并且通气部210的数量可以变更。在一个实施例中，通气部210的数量可以是一个，如图7的(a)和7的(b)中所示。在另一实施例中，通气部210的数量可以是两个或更多个，如上述图2至图6、图7的(c)和图7的(d)中所示。
当通气部210的数量为多个时，通气部210可以布置成行或列。在一个具体实施例中，通气部210可以布置成形成一行，如图2和图3中所示。在另一具体实施例中，通气部210可以布置成形成两行或更多行，如图7的(c)和图7的(d)中所示。此时，每行均可以沿堆叠方向延伸。布置成行或列的通气部210可以按一定距离布置，并且为了有效地排出电池模块100内部的气体，优选的是各个通气部210之间的间隔相等。
此时，多个行布置的方向可以是沿电池电芯堆120的纵向方向(x轴方向)的。此外，多个列布置的方向可以是沿与电池电芯堆120的纵向方向垂直的方向(y轴方向或z轴方向)的。可以根据通气部210所在的模块框架200的一个表面来不同地确定。例如，当通气部210形成在模块框架200的z轴上的一个表面上时，多个列布置的方向可以是电池电芯堆120的堆叠方向(y轴方向)。
可以以各种方式设置通气部210的入口210a或出口210b的形状。在一个实施例中，入口210a或出口210b的形状可以设置成包括具有如图7的(a)中所示的曲率之曲线。此外，入口210a或出口210b的形状可以设置成圆形或椭圆形形状。在另一实施例中，入口210a或出口210b的形状可以设置为如图7的(b)中所示的具有顶点的多边形。入口210a或出口210b的形状可以设置成与上述形状不同，并且其形状不受所示附图的限制。
这里，形成在模块框架200的z轴的上表面上的入口210a或出口210b的形状可以具有y轴上的长度比x轴上的长度长的形状，但并不总是这种情况。
另一方面，当模块框架200设置有用于连通内部和外部的通气部210时，模块框架200的外部上的灰尘、杂质等可以经由通气部210的孔结构进入模块框架200。因此，优选的是，通气部210设置有盖220，该盖防止异物经由通气部210的孔流入。以此方式，根据本公开的实施方式的电池模块100可以包括通气部210以及设置在通气部210上的盖220，其中电池模块100内部产生的高温气体经由通气部210和盖220快速排出到外部，并且可以防止来自外部的异物等进入电池模块100。根据本公开的实施方式的通气部210和盖220可以使电池模块100中的温度升高最小化，并且补偿由于通气部210的孔结构引起的缺点，从而提高电池模块100的耐久性和长期安全性。
盖220可以设置成膜的形式，用于覆盖通气部210的孔。盖220可以布置成覆盖入口210a或出口210b，由此覆盖通气部210的孔。
盖220可以设置成包括多个开口的形式，以便不损害通气部210的原始功能。此时，每个开口均可以形成得足够大，以便排出电池模块100的内部空间中产生的热、气体或火焰。此外，每个开口均必须形成得足够小，使得存在于电池模块100外部的灰尘、杂质等不容易进入。
盖220可以设置成各种形状。在一个实施例中，如图8的(a)中所示，盖220可以设置成通过使多条线彼此相交而形成的网格的形式。在另一实施例中，如图8的(b)、图8的(c)和图8的(d)中所示，盖220可以设置成格栅的形状，其中多条线穿过通气部210的孔。此时，构成盖220的线可以是直线、斜线或曲线，并且可以设置成具有不同形状的线(未示出)。在另一实施例中，盖220可以设置成包括具有圆形、椭圆形或多边形形状的多个开口的形式，并且可以设置成不同于上述附图或实施例的形状。
同时，当电池模块100中起火时，电池模块100的内部部件(例如，电池壳体、电极组件和其它注塑产品)可以借助热、气体或火焰燃烧，这可产生燃烧排放物。燃烧排放物可以根据其尺寸或燃烧排放物之间的结块不穿过上述盖220的开口，由此燃烧排放物可能留在电池模块100内。此时，燃烧排放物可主要位于盖220与电池电芯堆120之间的空间中。
参考图9，盖220可以布置成覆盖通气部210的孔，并且根据盖的位置，可以不同地形成盖220与电池电芯堆120之间的可供燃烧排放物定位的空间B。
例如，盖220可以设置在对应于出口210b的位置(部分)中(如图9的(a)中所示)，并且盖220可以设置成沿模块框架200的形成有出口210b的外表面200b延伸。此时，空间B可以包括通气部210的孔的内部空间。
在另一实施例中，盖220可以设置在对应于入口210a的位置处(如图9的(b)中所示)，其中盖220可以设置成沿模块框架200的形成有入口210a的内表面200a延伸的形式。此时，空间B可以不包括通气部210的孔的内部空间。
当盖220布置成如图9的(a)中所示时，由于空间B包括形成通气部210的孔的区域，因此通过燃烧排放物嵌入通气部210的孔中可以封闭通气部210。当通气部210封闭而从外部密封电池模块100时，电池模块100内部的热、气体、火焰等可能不会排放到外部，由此可能促进电池模块100的温度升高和电池模块100的起火现象。
同时，当盖220布置成如图9的(b)中所示时，空间B不包括形成通气部210的孔的区域，从而燃烧排放物不能嵌入通气部210的孔中。因此，燃烧排放物可以留在空间B中，但是可以分布在更宽的空间上，与图9的(a)的情况相比，可以减轻通气部210的封闭现象。
因此，为了充分展现通气部210和盖220的原始功能，可以优选的是，出口210b与入口210a相比，盖220布置成更靠近入口210a。
接下来，将参考附图描述通气部的实施例。
图10和图11是示出根据本公开的实施方式的电池模块的通气部的变型例的图。
参考图10和图11，电池模块100内部的气体经由通气部210排出到外部的排出方向可以是从入口210a到出口210b的方向。通过改变通气部210的入口210a和出口210b的位置，可以调整从通气部210排出的热、气体或火焰的方向。
具体地，在上述图6中，示出了形成在模块框架200的z轴上的一个表面上的通气部210的排出方向是z轴方向，这可能是因为入口210a和出口210b在x轴和y轴上具有相同的位置。因此，当形成在模块框架200的z轴上的一个表面上的通气部210的入口210a和出口210b在x轴和y轴上具有不同的位置时，排出方向可以不同地形成。
例如，在图10中，形成在模块框架200的z轴上的一个表面上的通气部210的入口210a和出口210b布置在不同的堆叠方向(y轴方向)上，由此通气部210的排出方向可以包括y轴方向上的分量和z轴方向上的分量。
在另一个实施例中，在图11中，形成在模块框架200的z轴上的一个表面上的通气部210的入口210a和出口210b布置在不同纵向方向(x轴方向)上的位置处，由此通气部210的排出方向可以包括x轴方向上的分量和z轴方向上的分量。
当z轴上的入口210a和出口210b以这种方式形成在纵向方向(x轴方向)或堆叠方向(y轴方向)上的不同位置处时，气体的排出方向被设计成不同于地球的重力方向，使得可以将异物从电池模块100的外部沿重力方向进入电池模块100的内部的现象最小化。另外，由于排出方向与从电池电芯堆120朝向入口210a的方向形成角度，因此可以切换从电池电芯堆120流入的高温热、气体和火焰的方向，并且排出路径的长度可以增加，使得经由出口210b排出的气体等可以具有较低的温度。
此外，入口210a和出口210b形成为使得通气部210的排出方向与模块框架200的形成有通气部210的一个表面所处的方向形成角度，这可以用于将对电池组中的相邻电池模块100的影响最小化。具体地，多个电池模块100可以沿x轴方向布置在电池组中，其中，由于诸如设计之类的各种原因，通气部210可以形成在模块框架200的位于x轴上的一个表面上。当通气部210位于x轴上时，容易影响其它相邻的电池模块100。因此，可能希望使通气部210的排出路径与x轴形成角度，更具体地，使通气部210的排出路径形成在相邻电池模块100未定位的方向上。
同时，由于优选地从通气部210排出的热、气体或火焰更快速地扩散到电池模块100的外部，因此出口210b的尺寸可以大于入口210a的尺寸。这可以参考图10的(b)和图10的(d)或图11的(b)和图11的(d)更详细地来解释。
另一方面，当设置多个通气部210时，各个通气部210的排出方向可以彼此相同，但是可以根据实施方式设计成彼此不同。
在具体实施例中，图10中示出了布置在同一排的两个通气部210，这两个通气部210的排出方向可以如图10的(a)和图10的(b)中一样基本相同，但是可以如图10的(c)和图10的(d)中所示彼此不同。
在另一具体实施例中，图11中示出了布置在不同排的两个通气部210，这两个通气部210的排出方向可以如图11的(a)和图11的(b)中一样基本相同，但可以如图11的(c)和图11的(d)中所示彼此不同。
当以这种方式不同地形成每个通气部210的排出方向时，从通气部210排出的气体可以沿各个方向扩散到电池模块100外部的较宽空间中。因此，气体可以从电池模块100快速排出，并且可以实现诸如防止电池模块100产生热之类的效果。
另一方面，上述电池模块100可以包括在电池组中。电池组包括根据本实施方式的一个或多个电池模块，并且可以具有与控制和管理电池的温度、电压等的电池管理系统(BMS)和冷却装置封装在一起的结构。
在电池组内，电池模块100可以布置成行和列。例如，电池模块100可以布置成与另一电池模块100面对端板400。当参考上述附图的端板400的位置时，至少两个电池模块100可以被理解成沿纵向(x轴方向)布置。在另一实施例中，除了不同的x轴之外，电池模块100可以沿y轴或z轴布置。电池模块100堆叠在电池组中的方向可以根据电池组的体积和形状或安装电池组的装置的内部结构而不同。因此，电池模块100的堆叠方向可以与上述实施例不同。
此时，为了防止电池组中的电池模块100之间的连续起火现象，可以确定通气部210的位置和通气部210的排出方向。具体地，包括在一个电池模块100中的通气部210的位置和排出方向可以设计在不面向另一相邻电池模块100的方向上。可以参考以上描述来描述与其相关的更详细的信息。
电池模块和包括该电池模块的电池组可以应用于各种装置。这样的装置可以应用于诸如电动自行车、电动车辆或混合动力车辆之类的车辆装置，但本公开不限于此，并且可以应用于可使用电池模块和包括电池模块的电池组的各种装置，这也落入本公开的范围内。
尽管以上已经示出并描述了本公开的优选实施方式，但是本公开的范围不限于此，并且本领域技术人员可以利用本实用新型的原理来设计出许多改变和变型，这些改变和变型也落入本公开的精神和范围内。
与相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年2月4日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2021-0016231的权益，其全部内容通过引用纳入本文中。

Claims (16)

1.一种电池模块，其特征在于，所述电池模块包括：
电池电芯堆，在所述电池电芯堆中，多个电池电芯沿一个方向堆叠；
模块框架，所述模块框架容纳所述电池电芯堆并且具有内表面和外表面；以及
端板，所述端板联接到所述模块框架并且覆盖所述电池电芯堆的前表面或后表面，
其中，所述模块框架形成有呈孔的形式的至少一个通气部，所述通气部限定形成在所述内表面上的入口和形成在所述外表面上的出口，并且
其中，所述通气部被盖覆盖，所述盖中形成有至少一个开口。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：
所述盖位于与所述通气部的所述入口对应的部分。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：
当所述多个电池电芯被堆叠的方向被限定为堆叠方向时，
所述通气部形成在所述模块框架的沿所述堆叠方向延伸的一个表面上。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：
当从所述电池电芯堆的所述前表面到所述后表面的方向被限定为纵向方向时，
相比于在所述纵向方向上与所述电池电芯堆的所述前表面和所述后表面具有相同距离的所述电池电芯堆的中央部，所述通气部在所述纵向方向上的位置更靠近所述电池电芯堆的所述前表面或所述后表面。
5.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：
所述电池电芯包括从所述电池电芯的一个端部突出的电极引线，并且所述电极引线位于所述电池电芯堆的所述前表面或所述后表面上。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：
形成在所述模块框架的所述内表面和所述外表面上的所述入口和所述出口的形状包括具有曲率的曲线。
7.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：
当从所述电池电芯堆的所述前表面到所述后表面的方向被限定为纵向方向时，所述模块框架中的所述入口和所述出口在所述纵向方向上的位置相同。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：
当所述多个电池电芯被堆叠的方向被限定为堆叠方向时，
所述入口和所述出口在所述模块框架中的所述堆叠方向上的位置相同。
9.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述通气部由至少两个通气部形成，
所述通气部布置为多行，并且
所述多行沿着从所述电池电芯堆的所述前表面到所述后表面的纵向方向布置。
10.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：
所述通气部包括第一通气部和第二通气部，并且
从所述第一通气部的所述入口延伸到所述第一通气部的所述出口的第一方向与从所述第二通气部的所述入口延伸到所述第二通气部的所述出口的第二方向相同。
11.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：
所述通气部包括第一通气部和第二通气部，并且
从所述第一通气部的所述入口延伸到所述第一通气部的所述出口的第一方向不同于从所述第二通气部的所述入口延伸到所述第二通气部的所述出口的第二方向。
12.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：
所述盖具有网格形状。
13.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：
所述盖具有格栅形状。
14.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：
形成在所述模块框架的所述内表面和所述外表面上的所述入口和所述出口的形状包括具有顶点的多边形。
15.一种电池组，其特征在于，所述电池组包括至少一个根据权利要求1至14中的任一项所述的电池模块。
16.根据权利要求15所述的电池组，其特征在于：
所述电池组包括第一电池模块和第二电池模块，
所述第一电池模块包括第一通气部，该第一通气部具有从所述入口朝向所述出口的排出方向，并且
所述第一通气部的排出路径与所述第二电池模块从所述第一电池模块定位的方向不同。
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