CN208401004U - 电池模块、包括该电池模块的电池组和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池模块、包括该电池模块的电池组、以及车辆。根据本实用新型的一个实施方式的电池模块包括：多个电池单元，其在一个方向上并排设置；冷却构件，其与电池单元接触并且将从电池单元产生的热传递到外部；以及散热器，其设置在冷却构件的下侧，并且与冷却构件交换热以将从冷却构件传递来的热消散到外部，其中，冷却构件包括：冷却框架，其中形成有空的空间以容纳电池单元；以及多个冷却片，其联接到冷却框架以分割冷却框架的内部空间，并且被定位在所述多个电池单元之间以面向电池单元，并且电池单元和冷却框架通过第一热粘合构件粘附。

Description

电池模块、包括该电池模块的电池组和车辆

技术领域

本公开涉及具有多个二次电池的电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆，更具体地讲，涉及一种能够冷却电池单元的电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆。

本申请要求2016年7月6日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2016-0085570的优先权，其公开通过引用并入本文。

背景技术

二次电池很容易适用于各种产品组并且具有高能量密度。二次电池不仅被应用于便携式电子装置，而且被应用于由电驱动源驱动的蓄电装置和电动车辆或混合动力电动车辆。

为了高输出，应用于电动车辆等的电池组具有多个电池模块彼此连接的结构，各个电池模块包括多个电池单元。作为电极组件的各个电池单元包括正极集流体和负极集流体、分隔物、活性材料、电解液等，并且由于其元件之间的电化学反应而可重复地充电或放电。

目前，由于非常需要可用作蓄能器的大容量结构，所以对包括多个电池模块的集合的多模块电池组的需求增加，其中多个二次电池串联和/或并联连接。

由于多模块电池组通过将多个二次电池集中在小空间中来制造，所以从各个二次电池产生的热的消散是重要的。在二次电池充电或放电过程中由于电化学反应而产生热。如果在充电/放电过程期间产生的电池模块的热没有被有效地去除，则热可能累积。此外，电池模块可能迅速地劣化并且在一些情况下可能燃烧或***。

因此，高输出大容量电池模块以及具有该电池模块的电池组应该包括用于冷却嵌入在其中的电池单元的冷却装置。

通常，冷却装置有两种代表性类型，例如空冷型和水冷型。由于诸如二次电池的短路或防水的问题，空冷型装置比水冷型装置更常用。

由于单个二次电池单元可生成的电力不大，所以商业化的电池模块通常将所需数量的电池单元层叠并封装在模块壳体中。为了通过冷却各个电池单元生成电力时所产生的热来适当地维持二次电池的温度，作为散热构件，在电池单元之间***与电池单元的面积对应的多个冷却片。冷却片由铝材制成。从电池单元吸收热的冷却片连接到一个冷却板并将热传递到冷却板。冷却板将从冷却片传递来的热传递到散热器，并且通过冷却水或冷却空气来冷却散热器。

然而，上述电池单元冷却方法仅冷却从单元表面产生的热，无法冷却从单元边缘产生的热。

实用新型内容

技术问题

本公开被设计为解决现有技术的问题，因此本公开旨在提供一种具有改进的冷却效率的电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆。

本公开的这些和其它目的和优点可从以下详细描述理解，并且将从本公开的示例性实施方式变得更充分地显而易见。

技术方案

在本公开的一个方面，提供了一种具有多个二次电池的电池模块。

根据本公开的实施方式，该电池模块可包括：多个电池单元，其在一个方向上平行设置；冷却构件，其与电池单元接触并且被配置为将从电池单元产生的热传递到外部；以及散热器，其被设置在冷却构件下方并且被配置为通过与冷却构件交换热来将从冷却构件传递来的热消散到外部，冷却构件可包括：冷却框架，其具有空的内部空间以在其中容纳电池单元；以及多个冷却片，其联接到冷却框架以分割冷却框架的内部空间并且设置在所述多个电池单元之间以面向电池单元，并且电池单元可使用第一热结合构件来结合到冷却框架。

根据实施方式，冷却框架可包括：一对侧框架，其与最外面的电池单元表面对表面接触；上框架，其被设置在电池单元上并且联接到一对侧框架的上部；以及下框架，其被设置为面向上框架，联接到一对侧框架的下部，并且与电池单元的下部相邻，并且第一热结合构件可设置在下框架与电池单元的下部之间。

根据实施方式，所述多个冷却片可在一个方向上平行设置在冷却框架中，所述多个电池单元可设置在相邻的冷却片之间，并且冷却片可与相邻的电池单元表面对表面接触。

根据实施方式，下框架可包括多个平坦部分以及设置在相邻的平坦部分之间并向上突出的多个突出部分，并且平坦部分和突出部分可具有相同的厚度。

根据实施方式，冷却框架和所述多个冷却片可由铝材制成。

根据实施方式，冷却框架可使用第二热结合构件结合到散热器。

根据实施方式，散热器的顶表面可具有与下框架的形状对应的形状。

根据实施方式，冷却框架的两个侧表面可敞开。

根据实施方式，冷却框架和所述多个冷却片可一体地制造。

在本公开的另一方面，还提供了一种包括上述电池模块的电池组。

在本公开的另一方面，还提供了一种包括上述电池组的车辆。

有益效果

根据本公开的实施方式，由于与电池单元表面对表面接触的冷却片使用热结合构件联接到电池单元下方的冷却框架，所以从电池单元的表面和边缘产生的热可被释放到外部，因此冷却电池单元的效率可改进。

另外，根据本公开的实施方式，由于冷却片和冷却框架被一体地制造并使用热结合构件结合到电池单元，所以可容易地制造电池模块。

本公开的效果不限于上述效果，本公开的其它效果将从以下参照附图对实施方式的描述变得显而易见。

附图说明

图1是根据本公开的实施方式的电池模块的立体图。

图2是图1的电池单元的分解立体图。

图3是图2的电池单元的组装立体图。

图4是图1的电池模块的正视图。

图5是图1的电池模块的侧视图。

图6是从方向A-A的图5的电池模块的横截面图。

图7是图1的冷却构件的立体图。

图8是图7的冷却构件的正视图。

图9是根据本公开的另一实施方式的电池模块的正视图。

图10是图9的电池模块的横截面图。

具体实施方式

以下，将参照附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应该理解，说明书和所附权利要求书中使用的术语不应被解释为限于一般和字典含义，而是在允许发明人为了最佳说明而适当地定义术语的原则的基础上基于与本公开的技术方面对应的含义和概念来解释。因此，本文所提出的描述仅仅是为了例示目的的优选示例，而非旨在限制本公开的范围，因此应该理解，在不脱离本公开的范围的情况下可对其做出其它等同例和修改例。

图1是根据本公开的实施方式的电池模块10的立体图。

电池模块10具有多个电池单元100。电池单元100可作为二次电池提供。例如，电池单元100可作为袋型二次电池提供。以下描述聚焦于本公开的电池单元100作为袋型二次电池提供的示例。

电池模块10包括电池单元100、冷却构件200、第一热结合构件400、散热器300 和第二热结合构件500。

设置多个电池单元100。多个电池单元100在其表面面向彼此的方向上平行设置。多个电池单元100被设置为面向彼此。以下，多个电池单元100平行设置的方向被称为第一方向12。当从上面看时，与第一方向12垂直的方向被称为第二方向14。与第一方向12和第二方向14二者垂直的方向被称为第三方向16。

图2是图1的电池单元100的分解立体图，图3是图2的电池单元100的组装立体图。

参照图2和图3，电池单元100包括袋状壳体110、电极组件120、电极接头130 和电极引线140。

袋状壳体110具有内部空间101。电极组件120(下面描述)和电解液被设置在袋状壳体110中。袋状壳体110的中心区域在垂直方向上突出。袋状壳体110包括上壳体111和下壳体112。

上壳体111和下壳体112彼此组合以生成内部空间101。上壳体111的中心区域具有向上突出的凹形。下壳体112设置在上壳体111下方。下壳体112的中心区域具有向下突出的凹形。与此不同，袋状壳体110的内部空间101可设置在上壳体111和下壳体112中的仅一个中。

上壳体111和下壳体112中的每一个具有密封部分160。上壳体111的密封部分 160和下壳体112的密封部分160可被设置为面向彼此。上壳体111和下壳体112的密封部分160可由于例如设置在内部的内部结合层的热熔合而彼此结合。可通过使密封部分160彼此结合来将内部空间101密封。

电解液和电极组件120被容纳在袋状壳体110的内部空间101中。袋状壳体110 可具有外部绝缘层、金属层和内部结合层。外部绝缘层可防止水分、气体等从外部渗入。金属层可改进袋状壳体110的机械强度。金属层可由铝制成。与此不同，金属层可由选自铁、碳、铬和锰的合金、铁镍、镍铝合金及其等同物中的一种制成。当金属层使用含铁材料时，可增加机械强度。当金属层使用铝材时，可实现高延展性。优选地，金属层可由铝制成。外部绝缘层和内部结合层可由聚合物材料制成。

电极组件120包括正极板、负极板和分隔物。电极组件120可具有一个或更多个正极板和一个或更多个负极板通过在它们之间设置分隔物来设置的结构。电极组件 120可具有多个正极板和多个负极板彼此交替地层叠的结构。与此不同，电极组件120 可具有一个正极板和一个负极板卷绕的结构。

电极组件120的各个电极板包括集流体以及涂覆在集流体的一个或两个表面上的活性材料浆料。可通过将颗粒活性材料、辅助导体、粘结剂和溶剂(例如，增塑剂) 混合来制造活性材料浆料。各个电极板可具有未涂覆活性材料浆料的未涂覆部分。与各个电极板对应的电极接头130可设置在未涂覆部分上。

电极接头130从电极组件120突出并延伸。电极接头130包括正极接头131和负极接头132。正极接头131可从正极板的未涂覆部分延伸，负极接头132可从负极板的未涂覆部分延伸。

电池单元100中可包括一个正极接头131和一个负极接头132。与此不同，可包括多个正极接头131和多个负极接头132。例如，当电池单元100的电极组件120包括一个正极板和一个负极板时，可包括一个正极接头131和一个负极接头132。与此不同，可包括多个正极接头131和多个负极接头132。当电极组件120包括多个正极板和多个负极板时，可包括多个正极接头131和多个负极接头132并且各个电极板可包括一个电极接头130。

电极引线140可将电池单元100电连接到外部装置。电极引线140可包括正极引线141和负极引线142。电极引线140可从袋状壳体110的内部延伸到外部。电极引线140的部分可设置在密封部分160之间。电极引线140连接到电极接头130。在本公开的电极引线140中，正极引线141可被设置在袋状壳体110的一侧，负极引线 142可被设置在袋状壳体110的另一侧。与此不同，正极引线141和负极引线142二者可被设置在袋状壳体110的一侧。

电池单元100具有容纳部分150和密封部分160。本文中，容纳部分150是用于容纳电池单元100的电极组件120的部分。密封部分160是用于围绕并密封袋状壳体 110的容纳部分150的四面的部分。密封部分160可被折叠。

图4是图1的电池模块10的正视图，图5是图1的电池模块10的侧视图，图6 是从方向A-A的图5的电池模块10的横截面图，图7是图1的冷却构件200的立体图，图8是图7的冷却构件200的正视图。

参照图1以及图4至图8，冷却构件200可传递从电池单元100产生的热，以将热消散到外部。例如，冷却构件200可将从电池单元100产生的热传递到散热器300。

冷却构件200包括冷却框架210和冷却片230。冷却构件200的冷却框架210和冷却片230可一体地制造。例如，冷却构件200可使用挤出工艺来一体地制造。冷却框架210和冷却片230可由相同的金属材料制成。例如，冷却框架210和冷却片230 可由铝材制成。

冷却框架210可从电池单元100接收热并将热传递到设置在冷却框架210下方的散热器300。冷却框架210在第二方向14上的两个侧表面可敞开。冷却框架210可具有六面体形状。冷却框架210可具有空的内部空间。电池单元100可被容纳在冷却框架210的空的内部空间中。

冷却框架210包括上框架211、侧框架213和下框架215。

上框架211在第三方向16上设置在电池单元100上。上框架211可作为大致矩形板提供。上框架211可由金属材料制成。例如，金属材料可包括铝材。与此不同，上框架211可由具有高导热性的金属材料制成。

可设置一对侧框架213。这一对侧框架213可沿着第二方向14设置为面向彼此。侧框架213的上部可联接到上框架211。侧框架213和上框架211可一体地制造。侧框架213可与多个电池单元100中的最外面的电池单元100表面对表面接触。一对侧框架213和电池单元100可沿着第一方向12平行设置。侧框架213可作为大致矩形板提供。侧框架213可由金属材料制成。例如，金属材料可包括铝材。与此不同，侧框架213可由具有高导热性的金属材料制成。

下框架215可在第三方向16上设置在电池单元100下方。下框架215和上框架 211可沿着第三方向16设置为面向彼此。电池单元100可设置在下框架215和上框架211之间。下框架215可作为大致矩形板提供。下框架215可联接到一对侧框架 213的下部。下框架215可与电池单元100的下部相邻。下框架215可作为大致矩形板提供。下框架215的形状和尺寸可与上框架211相同。

下框架215可具有平坦部分217和突出部分218。可提供多个平坦部分217和多个突出部分218。

平坦部分217可沿着第一方向12延伸。平坦部分217可设置在相邻的突出部分 218之间。平坦部分217可在第三方向16上具有相同的垂直厚度。

突出部分218可在第三方向16上向上突出。突出部分218可设置在相邻的平坦部分217之间。可提供多个突出部分218。突出部分218可在第三方向16上具有相同的垂直厚度。可在第三方向16上在突出部分218下方提供凹形空间。突出部分218 下方的空间可利用第二热结合构件500(下面描述)填充。平坦部分217和突出部分 218可在第三方向16上具有相同的垂直厚度。

由于平坦部分217和突出部分218，下框架215可具有大接触面积。从电池单元 100传递来的热可通过下框架215的大接触面积传递到散热器300。即，冷却电池单元100的效率可改进。

与上述示例不同，上框架211可具有与下框架215相同的形状。在这种情况下，上框架211的顶表面与外部环境之间的接触面积可增加，因此冷却电池单元100的效率可进一步改进。

与上述示例不同，如图9和图10所示，下框架215的底表面可在第一方向12 上具有平坦形状。下框架215在第三方向16上的顶表面可具有上述形状。在当前实施方式中，在一些区域中下框架215在第三方向16上的垂直厚度可变化。

冷却片230可与电池单元100表面对表面接触，并将从电池单元100产生的热传递到外部。可提供多个冷却片230。多个冷却片230可沿着第一方向12平行设置。冷却片230可联接到冷却框架210。例如，冷却片230的上部可联接到上框架211。冷却片230的下部可联接到下框架215。多个冷却片230可分割冷却框架210的内部空间。冷却片230可被设置在多个电池单元100之间。例如，冷却片230和电池单元 100可沿着第一方向12按照冷却片230、电池单元100、电池单元100和冷却片230 的顺序平行设置。多个冷却片230可被设置在一对侧框架213之间。

冷却片230可作为矩形板提供。多个冷却片230可全部具有相同的形状和尺寸。冷却片230可由金属材料制成。金属材料可包括铝材。与此不同，冷却片230可由具有高导热性的金属材料制成。

第一热结合构件400可将电池单元100结合到冷却框架210。第一热结合构件400可被设置在电池单元100的下部与下框架215之间。第一热结合构件400可将电池单元100的下部结合到下框架215。

第一热结合构件400可由具有导热性的粘合材料制成。例如，第一热结合构件400可由包括树脂材料的热界面材料(TIM)制成。另选地，第一热结合构件400可由具有粘合材料的TIM制成。例如，TIM可包括Al₂O₃、AlN、BN、ZnO、ZrO₂或 SiO₂。与此不同，TIM可作为能够传导热的已知TIM提供。

第一热结合构件400可在电池单元100的下部与密封部分160接触并将从密封部分160产生的热传递到散热器300。即，根据本公开，从电池单元100的表面产生的热可通过冷却片230和侧框架213向下传递，并且从与电池单元100的边缘对应的密封部分160产生的热可通过第一热结合构件400和下框架215被传递到散热器300。即，从电池单元100的侧表面产生的热可向下传递，因此冷却电池单元100的效率可改进。

在上述示例中，第一热结合构件400被设置在电池单元100的下部与下框架215 之间。然而，与此不同，第一热结合构件400可被设置在电池单元100的上部与上框架211之间。另选地，第一热结合构件400可被设置在电池单元100的下部与下框架 215之间以及电池单元100的上部与上框架211之间。

散热器300可通过与冷却构件200交换热来将从冷却构件200传递来的热消散到外部。散热器300可被设置在冷却构件200下方。

散热器300的顶表面310可设置在冷却框架210的下框架215下方。散热器300 的顶表面310可具有与下框架215的形状对应的形状。

散热器300的顶表面310包括顶表面平坦部分311和顶表面突出部分313。

可提供多个顶表面平坦部分311和多个顶表面突出部分313。

顶表面平坦部分311可沿着第一方向12延伸。顶表面平坦部分311可设置在相邻的顶表面突出部分313之间。顶表面平坦部分311可在第三方向16上具有相同的垂直厚度。

顶表面突出部分313可在第三方向16上向上突出。顶表面突出部分313可设置在相邻的顶表面平坦部分311之间。可提供多个顶表面突出部分313。顶表面突出部分313可在第三方向16上具有相同的垂直厚度。可在第三方向16上在顶表面突出部分313的下方提供凹形空间。顶表面突出部分313上的空间可利用第二热结合构件 500(下面描述)填充。顶表面平坦部分311和顶表面突出部分313可在第三方向16 上具有相同的垂直厚度。

由于顶表面平坦部分311和顶表面突出部分313，散热器300的顶表面310可具有大接触面积。从电池单元100传递的热可通过散热器300的顶表面310的大接触面积有效地向下传递到散热器300。

散热器300的底表面330可具有平坦形状并且在第一方向12上延伸。

可在散热器300中提供通道。冷却流体可通过该通道流动。冷却流体可吸收从散热器300的顶表面310传递来的热，并将热消散到外部。例如，冷却流体可作为冷却水提供。与此不同，冷却流体可作为空气提供。可选地，冷却流体可作为具有高热容的气体提供。

与上述示例不同，散热器300的顶表面310可如图9和图10所示具有平坦形状。

第二热结合构件500可被设置在冷却框架210和散热器300之间。第二热结合构件500可将冷却框架210结合到散热器300。第二热结合构件500可在第三方向16 上具有相同的垂直厚度。

第二热结合构件500可由与第一热结合构件400相同的材料制成。第二热结合构件500可将冷却框架210结合到散热器300并将冷却框架210的热传递到散热器300。

与上述示例不同，当下框架215的底表面和散热器300的顶表面310如图9和图 10所示具有平坦形状时，第二热结合构件500可被设置在下框架215和散热器300 之间并将下框架215结合到散热器300。

如上所述，根据本公开的实施方式，从电池单元100的表面和边缘产生的热可通过冷却构件200、第一热结合构件400、散热器300和第二热结合构件500消散到外部，因此冷却电池单元100的效率可改进。此外，由于冷却构件200的冷却框架210 和多个冷却片230可使用挤出工艺来一体地制造，所以可容易地制造冷却构件200。因此，可容易地制造电池模块10。另外，由于冷却构件200一体地制造，所以在热传递路径上电池单元100与冷却构件200之间的接触阻抗可最小化，因此可有效地传递热。

尽管参照本公开的优选实施方式具体地示出和描述了本公开，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离以下权利要求所限定的本公开的范围的情况下，可对其进行各种形式和细节上的改变。上述实施方式应该仅在描述性意义上考虑，而非为了限制。因此，本公开的范围并非由本公开的详细描述限定，而是由所附权利要求限定，该范围内的所有不同将被解释为被包括在本公开中。

Claims (11)

1.一种电池模块，其特征在于，该电池模块包括：

多个电池单元，所述多个电池单元在一个方向上平行设置；

冷却构件，该冷却构件与所述电池单元接触并且被配置为将从所述电池单元产生的热传递到外部；以及

散热器，该散热器被设置在所述冷却构件下方并且被配置为通过与所述冷却构件交换热来将从所述冷却构件传递来的热消散到外部，

其中，所述冷却构件包括：

冷却框架，该冷却框架具有空的内部空间以在其中容纳所述电池单元；以及

多个冷却片，所述多个冷却片联接到所述冷却框架以分割所述冷却框架的所述内部空间，并且所述多个冷却片被设置在所述多个电池单元之间以面向所述电池单元，并且

其中，所述电池单元使用第一热结合构件来结合到所述冷却框架。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述冷却框架包括：

一对侧框架，所述一对侧框架与最外面的所述电池单元表面对表面接触；

上框架，该上框架被设置在所述电池单元上并且联接到所述一对侧框架的上部；以及

下框架，该下框架被设置为面向所述上框架，联接到所述一对侧框架的下部，并且与所述电池单元的下部相邻，并且

其中，所述第一热结合构件被设置在所述下框架与所述电池单元的下部之间。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，所述多个冷却片在一个方向上平行设置在所述冷却框架中，

其中，所述多个电池单元被设置在相邻的冷却片之间，并且

其中，所述冷却片与相邻的电池单元表面对表面接触。

4.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，所述下框架包括：

多个平坦部分；以及

多个突出部分，所述多个突出部分被设置在相邻的平坦部分之间并向上突出，并且

其中，所述平坦部分和所述突出部分具有相同的厚度。

5.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，所述冷却框架和所述多个冷却片由铝材制成。

6.根据权利要求4所述的电池模块，其特征在于，所述冷却框架使用第二热结合构件结合到所述散热器。

7.根据权利要求6所述的电池模块，其特征在于，所述散热器的顶表面具有与所述下框架的形状对应的形状。

8.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述冷却框架的两个侧表面敞开。

9.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述冷却框架和所述多个冷却片被一体地制造。

10.一种电池组，其特征在于，该电池组包括根据权利要求1至9中的任一项所述的电池模块。

11.一种车辆，其特征在于，该车辆包括根据权利要求10所述的电池组。