CN114846681A - 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

根据本公开的一个实施例的电池模块包括：电池模块组件，包括堆叠有多个电池单体的电池单体堆以及安装在电池单体堆的前表面和后表面中的至少一个上的汇流条框架；模块框架，容纳电池模块组件并且前表面和后表面有开口；上板，覆盖电池模块组件的上表面、前表面和后表面；以及横梁，设置为与覆盖电池模块组件的前表面和后表面的上板的侧部相邻，并且形成为直线形状，其中，电池模块组件包括在电池单体的纵向上并排布置的第一电池模块组件和第二电池模块组件，并且其中，第一电池模块组件和第二电池模块组件彼此间隔开布置，并且安装在第一电池模块组件和第二电池模块组件上的汇流条框架彼此面对。

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2020年11月5日向韩国知识产权局提交的第10-2020-0146614号韩国专利申请的权益，该申请的全部公开内容通过引用并入本文。
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，涉及一种具有可扩展结构的电池模块以及包括该电池模块的电池组。
背景技术
二次电池作为诸如移动设备和电动汽车的各种产品中的能源而备受关注。二次电池是能够替代使用化石燃料的现有产品的强大能源，并且由于它不会因能源使用而产生副产品，所以作为一种环境友好型能源受到关注。
近来，随着对大容量二次电池结构的需求(包括将二次电池用作能量存储源)不断增加，对多模块结构的电池组(多个二次电池串联/并联连接的电池模块的组件)的需求不断增加。
同时，当多个电池单体串联/并联以构成电池组时，常见方法是配置由至少一个电池单体组成的电池模块然后将其他部件添加到至少一个电池模块以配置电池组。
电池模块可以包括其中堆叠有多个电池单体的电池单体堆、容纳电池单体堆的模块框架以及覆盖电池单体堆的两个侧面的绝缘盖和和端板。
在现有技术中，汇流条框架安装在沿与构成电池模块的电池单体堆的堆叠方向垂直的方向设置的电池单体堆的前表面和后表面上。此外，绝缘盖附接到汇流条框架的外表面以切断电池单体堆和汇流条框架与外部之间的电连接。此外，端板安装到绝缘盖的外表面上以物理地保护电池单体堆和与其连接的电气部件。然而，当以这种方式分别设置绝缘盖和端板来制造电池模块时，电池模块的结构会变得复杂。
同时，近来，在安装在电动汽车上的电池模块的情况下，已经将各种类型的电池模块结构投放市场以便有效地利用车辆内部空间。随着电池模块数量的增加，对能够利用车辆内部空间的可扩展电池模块结构的需求也在增加。
此时，在包括至少两个或更多的电池模块的可扩展电池模块结构的情况下，当应用常规结构的端板和绝缘盖时，必须为每个电池单体堆分别设置绝缘盖和端板，由此电池模块的重量会增加，生产过程会延长，并且电池模块结构本身会变得复杂。另外，可扩展电池模块结构的冷却***的布置也会复杂。
发明内容
技术问题
本公开的目的是提供一种能够简化可扩展电池模块的结构的电池模块。
然而，本公开的实施例要解决的技术问题不限于上述问题，并且可以在本公开包括的技术思想的范围内进行各种扩展。
技术方案
为了实现上述目的，根据本公开的一个实施例，提供了一种电池模块，包括：电池模块组件，包括堆叠有多个电池单体的电池单体堆以及安装在电池单体堆的前表面和后表面中的至少一个上的汇流条框架；模块框架，容纳电池模块组件并且前表面和后表面有开口；上板，覆盖电池模块组件的上表面、前表面和后表面；以及横梁，设置为与覆盖电池模块组件的前表面和后表面的上板的侧部相邻，并且形成为直线形状，其中，电池模块组件包括在电池单体的纵向上并排布置的第一电池模块组件和第二电池模块组件，并且其中，第一电池模块组件和第二电池模块组件彼此间隔开布置，并且安装在第一电池模块组件和第二电池模块组件上的汇流条框架彼此面对。
上板还可以包括从侧部突出的突出底部。
横梁可以设置在突出底部上。
电池模块还可以包括形成在突出底部与横梁之间的密封构件。
可以在横梁内部形成制冷剂流动通道，并且制冷剂可以流过制冷剂流动通道。
第一电池模块组件和第二电池模块组件可以沿与电池单体堆的堆叠方向垂直的方向设置。
导热树脂层可以形成在第一电池模块组件和第二电池模块组件与模块框架的底部之间，并且导热树脂层可以分别形成在第一电池模块组件的前侧和后侧的下端和第二电池模块组件的前侧和后侧的下端。
电池模块还可以包括位于第一电池模块组件与第二电池模块组件之间的安装构件。
上板包括连接第一电池模块组件和第二电池模块组件的间隔开的部分的连接部，并且安装构件可以使连接部与模块框架的底部结合。
根据本公开的另一实施例，提供了一种电池组，包括：如权利要求1所述的电池模块；以及安装电池模块的下电池组壳体，其中，上板还包括从侧部突出的突出底部，并且其中，突出底部与下电池组壳体的侧壁部相邻。
电池组还包括位于下电池组壳体的一个侧壁部与第一电池模块组件之间的第一结合构件，以及位于下电池组壳体的另一侧壁部与第二电池模块组件之间的第二结合构件，其中，第一结合构件和第二结合构件使上板与模块框架的底部或下电池组壳体结合。
有益效果
根据本公开的实施例，通过省去可扩展电池模块结构中通常使用的端板和绝缘盖结构，可以使电池模块轻量化，可以提高组装性能，可以降低单位电池模块的生产成本，并且可以通过减少零件数量降低零件管理成本。
另外，通过对冷却管整流(straightening)并省去连接部，可以简化结构并减轻重量。
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的描述中清楚地理解以上未描述的其他附加效果。
附图说明
图1是示出根据本公开的实施例的电池模块的分解透视图；
图2是示出图1的电池模块的组装状态的透视图；
图3是从上方观察的图2的俯视图；
图4是示出根据本公开的实施例的上板的透视图；
图5示出了图2的A-A截面，其是根据本公开的实施例的电池模块的剖视图；
图6是图5的P区域的放大图；
图7是示出根据本公开的另一实施例的电池组的透视图；并且
图8是示出常规电池模块中包括端板的结构的视图，其是比较例。
具体实施方式
应理解，将在下面描述的示例性实施例被说明性地描述以帮助理解本公开，并且可以对本公开进行各种修改从而与在此描述的示例性实施例不同地执行本公开。然而，在本公开的描述中，当确定特定描述和图示可能不必要地模糊本公开的主题时，将省略对公知功能或构成元件的特定描述和图示。另外，为了帮助理解本公开，附图未根据实际比例示出，但部分构成元件的尺寸可能被放大。
如本文所使用的，诸如第一、第二等的术语可以用于描述各种部件，并且这些部件不受这些术语的限制。这些术语仅用于将部件与另一部件区分开。
此外，本文使用的术语仅用于描述具体的示例性实施例，并不旨在限制本公开的范围。单数表达包括复数表达，除非它们在上下文中具有明确相反的含义。应理解，本文使用的术语“包括”、“包含”和“具有”旨在指定所述的特征、数量、步骤、动作、构成元件、部分或其组合的存在，但应该理解，其不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、步骤、动作、构成元件、部分或其组合的可能性。
现在，将参照图1至图6描述根据本公开的实施例的电池模块的结构。
图1是示出根据本公开的实施例的电池模块的分解透视图。图2是示出图1的电池模块的组装状态的透视图。图3是从上方观察的图2的俯视图。
图4是示出根据本公开的实施例的上板的透视图。图5示出了图2的A-A截面，其是根据本公开的实施例的电池模块的剖视图。图6是图5的P区域的放大图。
参照图1至图6，根据本公开的实施例的电池模块包括：第一电池模块组件100和第二电池模块组件200，其包括电池单体堆110和安装在电池单体堆110的前表面和后表面上的汇流条框架120；模块框架300，其容纳第一电池模块组件100和第二电池模块组件200并且在前后方向上有开口；以及上板400，其覆盖第一电池模块组件100的上表面、前表面和后表面以及第二电池模块组件200的上表面、前表面和后表面。电池模块组件中包括的第一电池模块组件100和第二电池模块组件200可以沿着电池单体的纵向并排布置。电池单体的纵向可以是限定设置有汇流条框架120的第一单元块组件200的前表面与后表面之间的电池单体间隔的方向。
模块框架300可以包括底部和连接到底部的至少两个侧部。特别地，至少两个侧部可以在底部的两个端部处弯曲。模块框架300可以是U形的。
此时，汇流条框架120可以分别安装在第一电池模块组件100的前表面和后表面上，并且汇流条框架120可以分别安装在第二电池模块组件200的前表面和后表面上。第一电池模块组件100和第二电池模块组件200可以，在安装在第一电池模块组件100的一侧的汇流条框架120和安装在第二电池模块组件200的一侧的汇流条框架彼此相邻并且彼此面对的状态下，彼此间隔开布置。上板400可以与第一电池模块组件100和第二电池模块组件200的模块框架300的底部以及第一电池模块组件100和第二电池模块组件200的整个前表面和后表面结合。
根据本实施例的电池单体是二次电池，可以被配置成软包二次电池。电池单体可以由多个构成，并且多个电池单体可以堆叠以彼此电连接，从而形成电池单体堆110。多个电池单体可以分别包括电极组件、电池壳体以及从电极组件突出的电极引线。
根据本公开的实施例，可以形成为与现有技术的情况相比堆叠的电池单体的数量大大增加的大面积电池模块。与在一个电池模块中堆叠约12至24个电池单体的现有技术的情况相比，大面积电池模块可以包括在一个电池模块中堆叠约32至48个电池单体以构成电池单体堆110的情况。
模块框架300可以容纳第一电池模块组件100和第二电池模块组件200。模块框架300由底部310和两个侧部320形成，并且可以覆盖整个第一和第二电池模块组件100和200的下表面和两个侧面。更具体地，第一电池模块组件100和第二电池模块组件200在汇流条框架彼此面对的方向上布置成彼此间隔开，并且模块框架300被形成为其尺寸足以容纳第一电池模块组件100和第二电池模块组件200并且在第一电池模块组件100和第二电池模块组件200之间具有间隔空间。此时，第一电池模块组件100和第二电池模块组件200可以沿与电池单体堆110的堆叠方向垂直的方向设置。
根据本实施例，上板400可以具有如下形状：形成有多个凹凸部，以一体地覆盖第一电池模块组件100的上表面及前表面和后表面以及第二电池模块组件200的上表面及前表面和后表面。上板400可以形成为覆盖布置有汇流条框架120的所有部分，并且同时可以形成为覆盖第一电池模块组件100和第二电池模块组件200的上表面。汇流条框架120可以分别形成在第一电池模块组件100的前表面和后表面上并且可以形成在第二电池模块组件200的前表面和后表面上。
图8是示出常规电池模块中包括端板的结构的视图，其是比较例。
常规的电池模块包括以大面积形成的电池单体堆10、用于容纳电池单体堆10的模块框架20、用于覆盖电池单体堆10的上表面的上板30、用于覆盖电池单体堆10的前表面和后表面的端板40以及形成在模块框架20的底面下方的散热器50。
此时，除了用于容纳电池单体堆10的模块框架20之外，还包括另外设置的覆盖上表面的上板30和覆盖前表面及后表面的端板40，以形成电池单体堆10的框架结构。然而，在有端板40的结构的情况下，包含需要一定强度的配件结构，例如，形成为覆盖以大面积形成的电池单体堆10的整个一侧面的尺寸，并且在一侧形成有用于安装到电池组上的模块安装部41，如图8所示。因此，端板40的重量可以占电池模块的总重量的很大一部分。另外，由于除了模块框架20之外还必须另外安装上板30和端板40，所以存在组装过程复杂的问题。
此外，在本公开的实施例中，在布置有两个电池模块的可扩展电池模块结构的情况下，与图8所示的包括单个电池模块组件的电池模块相比，电池模块的重量变得相当大，并且电池模块的结构会变得相对复杂。因此，为了减轻电池模块的重量并简化结构，紧凑的结构是必须的。
因此，根据本公开的实施例，可以使用一体形成的上板400覆盖在第一电池模块组件100和第二电池模块组件200上设置有汇流条框架120的部分。由此，可以省去常规电池模块中设置的端板，并且一个上板400覆盖可以两个电池模块组件的上表面、前表面和后表面，从而减轻常规端板占据的重量，并简化了可扩展大面积电池模块的结构。
根据本实施例，如图5所示，可以在上板400的内侧面上形成绝缘膜500。在现有技术中，需要形成在端板与汇流条框架之间另外设置绝缘盖的结构，使得需要在汇流条框架与端板之间安装绝缘盖的另外的工序。另一方面，根据本实施例，绝缘膜500粘附到上板400的内侧面，因此，在组装上板400时，绝缘膜500也可以同时安装到电池模块上，从而可以仅通过简单的组装过程确保电池模块的绝缘。
根据本实施例，导热树脂层700可以形成在包括第一电池模块组件100和第二电池模块组件200的电池模块组件与模块框架300的底部310之间。导热树脂层700可以分别形成在第一电池模块组件100的前侧和后侧的下端和第二电池模块组件200的前侧和后侧的下端。导热树脂层700可以起到将从第一电池模块组件100和第二电池模块组件200产生的热量传递到外部的作用。导热树脂层可以包括导热树脂。
根据本实施例，冷却板600可以设置在模块框架300的底部310下方。电池模块可以通过使制冷剂在冷却板600内部流动来进行冷却。制冷剂流动通道可以形成在冷却板600与底部310之间。从而，与另外设置散热器的常规冷却结构不同，根据本实施例，底部310成为冷却剂流动通道的一部分，从而可以提高电池模块的冷却性能并且可以使电池模块轻量化。
参照图5和图6，根据本实施例的电池模块还包括横梁，横梁设置为与覆盖电池模块组件100和200的前表面和后表面的上板400的侧部相邻，并且形成为直线形状800。上板400还包括从侧部突出的突出底部400P。此时，横梁800可以设置在突出底部400P上。
根据本实施例，制冷剂流动通道800P形成在横梁800内部，并且制冷剂可以流过该制冷剂流动通道。密封构件450可以形成在突出底部400P与横梁800之间。密封构件450可以具有垫圈结构。当横梁800用作制冷剂流过其的冷却管时，密封构件450可以防止横梁800与上板400的突出底部400P之间的制冷剂泄漏。
根据本实施例的电池模块还可以包括位于第一电池模块组件100与第二电池模块组件200之间的安装构件410。安装构件410可以使上板400与模块框架300的底部310结合。更具体地，上板400包括连接部401，连接部401连接第一电池模块组件100和第二电池模块组件200的间隔开的部分，安装构件410可以使连接部401与模块框架300的底部310结合。
安装构件410位于第一电池模块组件100与第二电池模块组件200之间，第一结合构件420和第二结合构件430位于整个第一电池模块组件100和第二电池模块组件200的前后侧，结合构件420和430可以使上板400与模块框架300结合。
仔细观察上板400和模块框架300的结合结构，上板400包括形成在第一电池模块组件100与第二电池模块组件200之间的中间连接部401以及形成在整个第一电池模块组件100和第二电池模块组件200的前部402和后部403中的前底部和后底部。此时，参照图5，中间连接部401与模块框架300的底部310间隔开，安装构件410可以使连接部401之间的底部401与模块框架300的底部310连接并结合。
绝缘膜500可以与第一电池模块组件100和第二电池模块组件200之间的连接部401间隔开，并且可以形成为接触模块框架300的底部310。前端底部402和后端底部403与模块框架300的底部310接触，并且可以通过第一结合构件420和第二结合构件430彼此结合。
可以与模块框架300结合的连接部和底部形成在上板400的两个端部和中间部分，连接部、底部和模块框架300的底部相接的部分通过结合构件结合，使得上板400和模块框架300可以牢固地结合。同时，可以物理地保护位于上板400与模块框架300之间的两个电池模块组件。
图7是示出根据本公开的另一实施例的电池组的透视图。
参照图7，根据本实施例的电池组包括上述电池模块和安装电池模块的下电池组壳体1000。如上所述，上板400还包括从侧部突出的突出底部400P，其中，突出底部400P可以与下电池组壳体1000的侧壁部1100相邻。横梁800与上板400的侧部相邻设置并形成为直线形状，横梁800设置在上板400的侧部与下电池组壳体1000的侧壁部1100之间，由此增强了刚性，提高了模块空间利用率，并且横梁800用作冷却流动通道，通过对流道进行整流实现了结构简化和轻量化。
图5和图6示出了第一结合构件420位于下电池组壳体1000的一个侧壁部1100与第一电池模块组件100之间，第二结合构件430可以位于下电池组壳体1000的另一侧壁部1100与第二电池模块组件200之间。此时，第一结合构件420和第二结合构件430可以将上板400结合到模块框架300的底部310和/或下电池组壳体1000。
根据本公开的实施例的电池组可以具有一个或多个电池模块聚集并与控制和管理电池的温度、电压等的电池管理***(BMS)和冷却装置封装在一起的结构。
所述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、电动汽车或混合动力汽车的车辆装置，但本公开不限于此，并且适用于能够使用落入本公开的范围内的电池模块的各种装置。
尽管以上参照优选实施例示出和描述了本公开，但本公开的范围不限于此，本领域技术人员可以设计出将落入所附权利要求中描述的本公开原理的精神和范围内的许多其他修改和实施例。此外，这些修改实施例不应独立于本公开的技术精神或观点来理解。
【附图标记说明】
100：第一电池模块组件
110：电池单体堆
120：汇流条框架
200：第二电池模块组件
210：电池单体堆
300：模块框架
400：上板
401：连接部
410：安装构件
420：第一结合构件
430：第二结合构件。

Claims (12)

1.一种电池模块，包括：
电池模块组件，所述电池模块组件包括堆叠有多个电池单体的电池单体堆以及安装在所述电池单体堆的前表面和后表面中的至少一个上的汇流条框架；
模块框架，所述模块框架容纳所述电池模块组件并且前表面和后表面有开口；
上板，所述上板覆盖所述电池模块组件的上表面、前表面和后表面；以及
横梁，所述横梁设置为与覆盖所述电池模块组件的前表面和后表面的所述上板的侧部相邻，并且形成为直线形状，
其中，所述电池模块组件包括在所述电池单体的纵向上并排布置的第一电池模块组件和第二电池模块组件，并且
其中，所述第一电池模块组件和所述第二电池模块组件彼此间隔开布置，并且安装在所述第一电池模块组件和所述第二电池模块组件上的汇流条框架彼此面对。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述上板还包括从所述侧部突出的突出底部。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述横梁设置在所述突出底部上。
4.根据权利要求3所述的电池模块，还包括密封构件，所述密封构件形成在所述突出底部与所述横梁之间。
5.根据权利要求1所述的电池模块，其中，在所述横梁内部形成制冷剂流动通道，并且制冷剂流过所述制冷剂流动通道。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述第一电池模块组件和所述第二电池模块组件沿与所述电池单体堆的堆叠方向垂直的方向设置。
7.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述模块框架的底部下方设有冷却板。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其中，在所述第一电池模块组件和所述第二电池模块组件与所述模块框架的底部之间形成有导热树脂层，并且所述导热树脂层分别形成在所述第一电池模块组件的前侧和后侧的下端和所述第二电池模块组件的前侧和后侧的下端。
9.根据权利要求1所述的电池模块，还包括安装构件，所述安装构件位于所述第一电池模块组件与所述第二电池模块组件之间。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，所述上板包括连接所述第一电池模块组件和所述第二电池模块组件的间隔开的部分的连接部，并且
所述安装构件使所述连接部与所述模块框架的底部结合。
11.一种电池组，包括：
根据权利要求1所述的电池模块；以及
下电池组壳体，所述电池模块安装到所述下电池组壳体，
其中，所述上板还包括从所述侧部突出的突出底部，并且
其中，所述突出底部与所述下电池组壳体的侧壁部相邻。
12.根据权利要求11所述的电池组，还包括：
第一结合构件，所述第一结合构件位于所述下电池组壳体的一个侧壁部与所述第一电池模块组件之间；以及
第二结合构件，所述第二结合构件位于所述下电池组壳体的另一侧壁部与所述第二电池模块组件之间，
其中，所述第一结合构件和所述第二结合构件将所述上板与所述模块框架的底部或所述下电池组壳体结合。
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