CN216872100U - 电池模块及包括该电池模块的电池组 - Google Patents

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Abstract

根据本实用新型的一个实施例的电池模块包括：电池单元堆，其中堆叠有包括电极引线的多个电池单元；弹性构件，覆盖电池单元堆的前表面、后表面和两个侧表面；散热器，位于电池单元堆的下方；导热树脂层，位于电池单元堆与散热器之间，其中弹性构件在其下部开口，并且电池单元堆的下表面与导热树脂层接触。

Description

电池模块及包括该电池模块的电池组
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年1月11日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2021-0003183号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本实用新型涉及一种电池模块及包括该电池模块的电池组，更具体地，涉及一种具有提高的冷却性能的电池模块及包括该电池模块的电池组。
背景技术
在现代社会中，随着诸如手机、笔记本电脑、摄像机、数码相机等便携式装置已经被日常使用，与上述便携式装置相关的领域中的技术的发展已经启动。此外，可充电/可放电二次电池被用作电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(P-HEV：plug-in hybrid electric vehicle)等的电源，以试图解决现有的使用化石燃料的汽油车辆引起的空气污染等，因此对二次电池的开发的需求日益增加。
目前市售的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等。在这些二次电池中，锂二次电池因其具有优点而备受关注，其优点例如为：与镍基二次电池相比，几乎不表现出记忆效应，因此自由地充电和放电，并且具有非常低的自放电率和高能量密度。
这种锂二次电池主要使用锂基氧化物和碳质材料分别作为正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括：电极组件，在所述电极组件中，分别涂覆有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板设置有分隔器，所述分隔器插设在正极板与负极板之间；以及电池壳体，所述电池壳体将电极组件与电解液一起密封并容纳。
通常，根据外部材料的形状，锂二次电池可以分为罐式二次电池以及袋式二次电池，在罐式二次电池中电极组件安装在金属罐中，在袋式二次电池中电极组件安装在由铝层叠板制成的袋中。
在用于小型装置的二次电池的情况下，设置有两个到三个电池单元，但在用于中型至大型装置(例如汽车)的二次电池的情况下，使用电连接有大量电池单元的电池模块。在这种电池模块中，大量电池单元彼此串联或并联连接以形成电池堆，从而提高容量和输出。另外，一个或多个电池模块可以与各种控制和保护***(例如，BMS(电池管理***)和冷却***)安装在一起，以形成电池组。
当二次电池的温度上升到高于合适的温度时，二次电池的性能可能会劣化，并且在最差的情况下，还存在***或着火的风险。特别地，大量的二次电池，即具有电池单元的电池模块或电池组能够使从狭窄空间中的大量电池单元产生的热量累加，使得温度可上升得更快更严重。换句话说，堆叠有大量电池单元的电池模块以及配备有这种电池模块的电池组可以获得高输出，但不容易去除在充电和放电过程中从电池单元产生的热量。当不能适当地进行电池单元的散热时，会加速电池单元的劣化，缩短其寿命，并且***或着火的可能性增加。
此外，在车辆电池组中包括的中型或大型电池模块的情况下，它经常暴露于直射阳光并且可能经受高温条件，例如夏季或沙漠地区。
因此，在设置电池模块或电池组时，稳定且有效地确保冷却性能可能是非常重要的。
图1是以往的电池模块的透视图。图2是示出了沿图1的切割线A-A’截取的剖视图。此时，图2进一步示出了位于电池模块下方的传热构件和散热器。
参考图1和图2，以往的电池模块10被构造成使得多个电池单元11被堆叠以形成电池单元堆20，并且电池单元堆20被容纳在模块框架30中。
如上所述，由于电池模块10包括多个电池单元11，所以它在充电和放电过程中产生大量的热量。作为冷却单元，电池模块10可以包括位于电池单元堆20与模块框架30的底部31之间的导热树脂层40。另外，当电池模块10安装在电池组框架上以形成电池组时，传热构件50和散热器60可以依次位于电池模块10的下方。传热构件50可以是散热垫，并且散热器60可以在其中形成有制冷剂流动通道。
从电池单元11产生的热量按顺序通过导热树脂层40、模块框架30的底部31、传热构件50和散热器60，然后被传递到外部。
顺便说一下，在以往的电池模块10的情况下，如上所述，热传递路径复杂，因此，难以有效地传递从电池单元11产生的热量。模块框架30本身可能会降低热传递特性，并且可能分别形成在模块框架30、传热构件50以及散热器60之间的诸如气隙的细小空气层可能也是使热传递特性劣化的因素。
对于电池模块，由于也继续存在诸如减小尺寸和增大容量等其他要求，因此可以说实际上有必要开发一种能够提高冷却性能的同时满足所述各种要求的电池模块。
实用新型内容
技术问题
本实用新型的目的是提供一种具有提高的冷却性能的电池模块和包括该电池模块的电池组。
然而，本实用新型的实施例要解决的问题不限于上述问题，并且在本实用新型中包括的技术思想的范围内可以进行各种扩展。
技术方案
根据本实用新型的一个实施例，提供了一种电池模块，包括：电池单元堆，包括电极引线的多个电池单元被堆叠在所述电池单元堆中；弹性构件，所述弹性构件用于覆盖电池单元堆的前表面、后表面和两个侧表面；散热器，所述散热器位于所述电池单元堆的下方；以及导热树脂层，所述导热树脂层位于所述电池单元堆与散热器之间，其中，所述弹性构件在其下部开口，并且所述电池单元堆的下表面与所述导热树脂层接触。
弹性构件可以沿着电池单元堆的前表面、后表面和两个侧表面连续地被连接。
散热器可以包括形成制冷剂在其中流动的空间的上板和下板，所述上板可以包括从上板的两侧延伸的上延伸部，所述下板可以包括下延伸部，所述下延伸部从下板的两侧延伸到上延伸部所位于的部分。
可以在上延伸部中形成上通孔，所述制冷剂输送螺栓(refrigerant-deliveringbolt)可以***所述上通孔中，并且可以在下延伸部中形成下通孔，所述制冷剂输送螺栓可以***所述下通孔中。
下板可以包括与所述上板接合的基部以及从所述基部向下凹陷以形成制冷剂流动路径的凹部。
电池模块可以进一步包括第一感测块和第二感测块，第一感测块和第二感测块中的每一个覆盖电池单元堆的前表面和后表面，电极引线从电池单元堆的前表面和后表面突出。电极引线中的至少两个可以穿过第一传感块的狭缝或第二传感块的狭缝，然后可以弯曲并接合以形成电极引线接合部。弹性构件可以沿着第一感测块、第二感测块以及电池单元堆的两个侧表面连续地被连接。
根据本实用新型的另一个实施例，提供一种电池组，包括：上述的电池模块；电池组框架，所述电池组框架用于容纳所述电池模块；制冷剂输送螺栓，所述制冷剂输送螺栓用于将电池模块的散热器固定到电池组框架；以及电池组制冷剂管，所述池组制冷剂管用于向散热器供应或排放制冷剂，其中，用于将电池组制冷剂管和散热器连接的连接管形成在制冷剂输送螺栓的内部。
制冷剂输送螺栓可以包括与连接管连接的第一开口和第二开口，所述第一开口可以设置在电池组制冷剂管的内部，第二开口可以设置在散热器的内部。
散热器可以包括上板和下板，所述上板和所述下板形成制冷剂在其中流动的空间，上板可以包括从上板的两侧延伸的上延伸部，下板可以包括下延伸部，所述下延伸部从下板的两侧延伸到上延伸部所位于的部分。
制冷剂输送螺栓可以将上延伸部和下延伸部固定到电池组框架。
可以在上延伸部中形成上通孔，所述制冷剂输送螺栓可以***所述上通孔中，并且可以在下延伸部中形成下通孔，所述制冷剂输送螺栓可以***所述下通孔中。制冷剂输送螺栓可以穿过上通孔和下通孔，并且可以固定到电池组框架。
制冷剂输送螺栓可以包括与连接管连接的第一开口和第二开口，第一开口可以设置在电池组制冷剂管的内部，第二开口可以设置在上延伸部与下延伸部之间。
上延伸部和下延伸部可以延伸以穿过弹性构件。
制冷剂输送螺栓可以将电池组制冷剂管固定到电池组框架。
电池组制冷剂管可以包括电池组制冷剂供应管和电池组制冷剂排放管，制冷剂输送螺栓可以配置多个，一个制冷剂输送螺栓可以将电池组制冷剂供应管与散热器连接，另一个制冷剂输送螺栓可以将电池组制冷剂排放管与散热器连接。
有益效果
根据本实用新型的实施例，将电池单元堆的下表面暴露的结构可以简化热传递路径并提高冷却性能。
另外，通过使用在其中形成有制冷剂流动路径的制冷剂输送螺栓，可以同时进行安装固定和压力密封，能够减少部件的数量，并且能够简化结构。
本实用新型的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员从所附权利要求的描述中将清楚地理解以上未描述的其他附加效果。
附图说明
图1是以往的电池模块的透视图；
图2是示出沿图1的线A-A’截取的剖面的剖视图；
图3是示出根据本实用新型的实施例的电池模块的透视图；
图4是图3的电池模块的不包括导热树脂层和散热器的分解透视图；
图5是示出图3的电池模块中包括的电池单元的透视图；
图6是示出图3的电池模块中包括的散热器的分解透视图；
图7的(a)至图7的(c)是示出根据本实用新型的实施例的制冷剂输送螺栓的视图；
图8是示出图3的电池模块的放大的前部的局部透视图；
图9是从正面观察时图8的电池模块的前部的视图；
图10是示出根据本实用新型的实施例的电池组的分解透视图；
图11是在xy平面上在-z轴方向上观察时图10的电池组的平面图；
图12是示出沿图11的切割线B-B’截取的截面的剖视图；
图13是示出图12的放大部分“E”的局部视图；
图14是示出沿图11的切割线C-C’线截取的剖面的剖视图；
图15是示出图14的放大部分“F”的局部视图；
图16的(a)至图16的(c)是示出根据本实用新型的另一实施例的制冷剂输送螺栓的视图；
图17是示出图16的(a)的制冷剂输送螺栓被固定到电池组框架的状态的剖视图；
图18是示出沿图11的切割线D-D’线截取的剖面的剖视图。
具体实施方式
下面将参考示出了本实用新型的实施例的附图更全面地描述本实用新型。本领域技术人员将理解，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可以以各种不同的方式修改所描述的实施例。
为了清楚地描述本实用新型，与描述无关的部件或部分被省略，并且整个说明书中相同或相似的组成元件用相同的附图标记表示。
此外，在附图中，为了便于描述，任意地示出了各个元件的尺寸和厚度，并且本实用新型不一定限于附图中示出的情况。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、膜、板、区域、区等的厚度。在附图中，为了便于描述，夸大了某些层和区的厚度。
另外，应当理解，当诸如层、膜、区域、区或板的元件被称为在另一个元件“上”或“上方”时，它可以直接在另一个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，它表示不存在中间元件。此外，词语“上”或“上方”是指设置于基准部分上或下，并不一定指朝向重力的相反方向设置在基准部分的上端上。
此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”某个部件时，除非另有说明，否则意味着该部分还可以包括其他部件，而不排除其他部件。
此外，在整个说明书中，当被称为“平面”时，它是指当从上侧观察时的目标部分，当被称为“剖面”时，它是指当从垂直切割的横截面的侧部观察目标部分。
图3是示出根据本实用新型的实施例的电池模块的透视图。图4是图3的电池模块的不包括导热树脂层和散热器的分解透视图。图5是示出图3的电池模块中包括的电池单元的透视图。
根据本实用新型的一个实施例的电池模块包括：电池单元堆200，在所述电池单元堆200中堆叠有包括电极引线111和112的多个电池单元110；弹性构件700，所述弹性构件700用于覆盖电池单元堆200的前表面、后表面和两个侧表面；散热器800，所述散热器800位于电池单元堆200的下方；以及导热树脂层200TR，所述导热树脂层200TR位于电池单元堆200与散热器800之间。这里，前表面是指电池单元堆200在y轴方向上的表面，后表面是指电池单元堆200在-y轴方向上的表面，两个侧表面分别是指电池单元堆200在x轴方向和-x轴方向上的表面。此外，下表面是指电池单元堆200在-z轴方向上的表面，上表面是指电池单元堆200在z轴方向上的表面。然而，这些是为了便于说明而示出的表面，并且可以根据物体的位置、观察者的位置等而变化。但是，如下所述，电池单元堆200的前表面和后表面可以是电池单元110的突出的第一电极引线111和第二电极引线112所位于的表面。
首先，电池单元110优选为袋式电池单元，并且可以形成为矩形片状结构。根据本实施例的电池单元110包括突出的第一电极引线111和第二电极引线112。具体地，根据本实施例的电池单元110具有这样的结构：第一电极引线111和第二电极引线112从分别相对于电池主体113设置在彼此相对的两侧上的一个端部114a和另一端部114b突出。更具体地，第一电极引线111和第二电极引线112连接到电极组件(未示出)并且从电极组件(未示出)突出到电池单元110的外部。第一电极引线111和第二电极引线112具有彼此不同的极性，例如，其中的一个可以是正极引线111，另一个可以是负极引线112。也就是说，正极引线111和负极引线112可以在相对于一个电池单元110的相反方向上突出。
同时，可以通过在电极组件(未示出)被容纳在电池壳体114中的状态下将电池壳体114的两个端部114a和114b与将两个端部114a和114b连接的一个侧部114c接合来制造电池单元110。换言之，根据本实施例的电池单元110具有总共三个密封部，密封部具有通过诸如热熔合的方法被密封的结构，而其余的另一侧部可以由连接部115构成。电池壳体114可以由包括树脂层和金属层的层叠板构成。
这样的电池单元110可以形成为多个，并且多个电池单元110被堆叠成彼此电连接，从而形成电池单元堆200。具体地，如图3所示，多个电池单元110可以沿x轴方向堆叠。因此，电极引线111和112可以分别在y轴方向和-y轴方向上突出。即，第一电极引线111和第二电极引线112可以位于电池单元堆200的前表面和后表面上。
根据本实施例的弹性构件700可以沿着电池单元堆200的前表面、后表面和两个侧表面连续地被连接。在对多个电池单元110重复充电和放电的过程中，可能发生内部电解质分解以产生气体并且电池单元110膨胀的现象，即，膨胀现象。特别地，每个电池单元110可以在电池单元110的堆叠方向(平行于x轴的方向)上膨胀。在本实施例中，由于具有弹性的弹性构件700沿着电池单元堆200的前表面、后表面和两个侧表面被连续地连接，因此可以抑制电池单元110的膨胀，并且可以最小化电池模块100在电池单元110的堆叠方向上的变形。
此外，根据本实施例的电池模块形成已经移除了模块框架和端板的无模块结构。取代模块框架或端板，根据本实施例的电池模块100可以通过弹性构件700保持和固定其形状。由于模块框架和端板被移除，因此需要精确控制的复杂工序(例如，将电池单元堆200容纳在模块框架内的工序或者将模块框架与端板组装的工序)不是必需的。此外，具有仅通过移除模块框架和端板就可以显著减轻电池模块100的重量的优点。进一步，根据本实施例的电池模块100的优点在于，由于移除了模块框架，所以在电池组组装工序中再加工性是有利的。相比之下，即使由于模块框架的焊接结构而出现缺陷，具有电池模块的以往的模块框架也不能返工。
另外，与电池单元堆200被模块框架30包围的以往的电池模块10(参见图1和图2)相比，电池单元堆200的上表面和下表面暴露于外部，这对散热有效并因此可以提高冷却性能。这里，上表面是指电池单元堆200在z轴方向上的表面，下表面是指电池单元堆200在-z轴方向上的表面。
同时，只要弹性构件700具有预定的弹力，其材料就没有特别限制。在一个示例中，它可以包括聚合物复合材料、诸如纤维增强塑料(FRB)的复合材料和金属合金中的至少一种。
导热树脂层200TR可以通过施加导热树脂来形成。具体地，可以通过将导热树脂施加到散热器800上，将根据本实施例的电池组200放置在导热树脂上，然后固化导热树脂来形成导热树脂层200TR。
导热树脂可以包括导热粘合剂材料，具体地，它可以包括有机硅材料、聚氨酯材料和丙烯酸材料中的至少一种。导热树脂在施加过程中为液体，但在施加后固化，因此它可以起到将构成电池单元堆200的多个电池单元110固定的作用。此外，导热树脂在热传递性能方面优异，从而可以将从电池单元100产生的热量快速传递到散热器800，从而防止电池组100过热。
在根据本实施例的电池模块100中，如上所述，弹性构件700覆盖电池单元堆200的前表面、后表面和两个侧表面，并且弹性构件700在其下部开口，使得电池单元堆200的下表面暴露。由此，电池单元堆200的下表面与导热树脂层200TR接触。根据本实施例的弹性构件700被配置为覆盖第一电极引线111和第二电极引线112所位于的电池单元堆200的前表面和后表面，而不是电池单元堆200的上表面和下表面。从这点来看，本电池模块不同于以往的电池模块10。由于从电池110产生的热量可以经由导热树脂层200TR直接传递到散热器800，因此简化了热传递路径，不会出现诸如气隙的传热阻碍因素。因此，与以往的电池模块相比，根据本实施例的电池模块具有提高的冷却和散热性能。
图6是示出图3的电池模块中包括的散热器的分解透视图。
参考图3和图6，根据本实施例的散热器800具有制冷剂在其中流动的结构。制冷剂是用于冷却的介质，没有特别限制，但可以是冷却水。
具体地，散热器800可以包括形成制冷剂在其中流动的空间的上板810和下板820。上板810和下板820的凹部822可以形成制冷剂流动路径。
上板810可以是包括具有高导热率的金属材料的板构件。上述的导热树脂层200TR可以位于上板810上。
下板820可以包括形成下板820的骨架并与上板810接合的基部821，以及从基部821向下凹陷并形成制冷剂流动路径的凹部822。
凹部822对应于基部821向下凹陷的部分。凹部822可以是U形管，其具有相对于制冷剂流动路径延伸的方向垂直切割的横截面，即切割到xz平面或yz平面中的横截面。上板810可以位于U形管的开放的上侧。凹部822与上板810之间的空间成为制冷剂在其中流动的区域，即制冷剂的流动路径。
基部821和上板810可以通过焊接而接合。因此，制冷剂可以在凹部822中流动而不会泄漏。
为了有效的冷却，如图6所示，优选地在散热器800的整个区域上形成凹部822。为此，凹部822可以弯曲至少一次并从一侧到另一侧连续。特别地，为了在散热器800的整个区域上形成凹部822，凹部822优选地弯曲数次。由于制冷剂相对于电池组200的下表面的整个区域从制冷剂流动路径的起点移动到终点，因此可以实现电池组200的整个区域的有效冷却。
同时，根据本实施例的上板810可以包括从上板810的两侧延伸的上延伸部810E1和810E2。更具体地，第一上延伸部810E1从上板810的一侧延伸，并且第二上延伸部810E2可以从另一侧延伸。上延伸部810E1和810E2的数量没有特别限制。如图6所示，第一上延伸部810E1和第二上延伸部810E2可以分别配置多个。
上延伸部810E1和810E2可以具有上通孔810H1和810H2，稍后描述的制冷剂输送螺栓830可以***上通孔810H1和810H2中。具体地，可以在第一上延伸部810E1中形成第一上通孔810H1，并且可以在第二上延伸部810E2中形成第二上通孔810H2。
同时，根据本实施例的下板820可以包括下延伸部820E1和820E2，下延伸部820E1和820E2从下板820的两侧延伸到上延伸部810E1和810E2所位于的部分。更具体地，第一下延伸部820E1从下板820的一侧延伸，第二下延伸部820E2可以从另一侧延伸。下延伸部820E1和820E2的数量没有特别限制。如图6所示，第一下延伸部820E1和第二下延伸部820E2可以分别配置多个。
下延伸部820E1和820E2可以具有下通孔820H1和820H2，稍后描述的制冷剂输送螺栓830可以***到下通孔820H1和820H2中。具体地，可以在第一下延伸部820E1中形成第一下通孔820H1，并且可以在第二下延伸部820E2中形成第二下通孔820H2。
上延伸部810E1和810E2以及下延伸部820E1和820E2具有彼此对应的形状并且可以延伸并形成为穿过弹性构件700。在对应的上延伸部810E1和810E2以及下延伸部820E1和820E2中，上通孔810H1和810H2以及下通孔820H1和820H2可以定位成彼此对应。
接下来，参考图7的(a)至图7的(c)，详细描述能够***上述的上通孔810H1和810H2以及下通孔820H1和820H2中的制冷剂输送螺栓。
图7的(a)至图7的(c)是示出根据本实用新型的实施例的制冷剂输送螺栓的视图。具体地，图7的(a)是制冷剂输送螺栓830的透视图，图7的(b)是从下方观察的制冷剂输送螺栓830的平面图，而图7的(c)是图7的(a)的制冷剂输送螺栓830在翻转之后从侧表面观察时的侧视图。
参考图7的(a)至图7的(c)，根据本实用新型的实施例的制冷剂输送螺栓830被配置成***上述的上通孔810H1和810H2以及下通孔820H1和820H2中，并且在其中形成有连接管。稍后将参考图12和13对连接管的结构进行描述。
制冷剂输送螺栓830可以包括在其中形成有连接管的本体部831以及位于本体部831的上端处的头部832。本体部831具有圆柱结构，其直径对应于上通孔810H1和810H2以及下通孔820H1和820H2的内径。尽管未具体示出，但可以在外周表面上形成螺纹。连接到连接管的第一开口830H1和第二开口830H2可以形成在本体部831中。第一开口830H1和第二开口830H2可以设置为沿本体部831的高度方向彼此具有高度差。此外，由于第一开口830H1和第二开口830H2中的每一个的数量不受限制，所以开口数量可以配置为单个或多个。
头部832被配置成具有比本体部831更大的直径，并且能够将上延伸部810E1和810E2与下延伸部820E1和820E2彼此牢固地接合。
在下文中，将参照图8和图9详细描述根据本实用新型的实施例的第一感测块、第二感测块和LV感测组件。
图8是示出图3的电池模块的放大的前部的局部透视图。图9是从正面观察时图8的电池模块的前部的视图。然而，为了便于说明，图8和图9示出了将弹性构件700、导热树脂层200TR和散热器800省略的状态。
参考图3、图5、图8和图9，根据本实用新型的实施例的电池模块100可以包括覆盖电池单元堆200的前表面和后表面的第一感测块410和第二感测块420，电极引线111和112分别在电池组200的前表面和后表面中突出。第一感测块410可以位于电池单元堆200的前表面与弹性构件700之间，并且第二感测块420可以位于电池单元堆200的后表面与弹性构件700之间。即，弹性构件700可以沿着第一感测块410、第二感测块420和电池单元堆200的两个侧表面连续地连接。
第一感测块410和第二感测块420可以包括具有电绝缘性的材料。在一个示例中，它可以包括塑料材料、聚合物材料或复合材料。此外，第一感测块410和第二感测块420可以具有一种篮子形状，并且可以被配置为分别覆盖电池单元堆200的前表面和后表面。
接下来，为了避免重复描述，将主要描述图8和图9中所示的第一感测块410，但是相同或相似的结构可以应用于第二感测块420。
如上所述，电极引线111和112可以位于电池单元堆200的前表面和后表面上。可以在第一感测块410中形成狭缝410S，并且当设置第一感测块410时，电极引线111和112可以穿过狭缝410S。接下来，可以将至少两个电极引线111和112弯曲并接合以形成电极引线接合部110L。具体地，相对于相邻的电池单元110在相同方向上突出的电极引线111和112在与电极引线111和112的突出方向垂直的方向上弯曲，并且可以彼此接合以形成电极引线接合部110L。因此，电极引线接合部110L的一个表面可以垂直于电极引线111和112从电池单元110突出的方向(y轴方向)。此时，具有相同极性的电极引线可以彼此接合，或者具有彼此不同极性的电极引线可以彼此接合。换句话说，为了实现电池单元110之间的并联连接，可以将具有相同极性的电极引线彼此接合，并且为了实现电池单元110之间的串联连接，可以将具有彼此不同的极性的电极引线彼此接合。这根据电池模块的设计可能会变化。
同时，位于电池单元堆200的外部的电池单元110的电极引线111和112可以连接到端子汇流条500。与电极引线通过汇流条彼此连接的以往的电池模块不同，根据本实施例的电极引线111和112彼此直接接合，并且其一部分可以连接到端子汇流条500，从而形成高电压(HV)连接。这里，HV连接是起到供应电力的电源的作用的连接，是指电池单元之间的连接或电池模块之间的连接。与电极引线通过汇流条彼此连接的以往的电池模块不同，根据本实施例的电极引线111和112彼此直接接合，并且其一部分连接到端子汇流条500，从而形成HV连接。因此，在根据本实施例的HV连接结构中，可以移除汇流条和安装汇流条的汇流条框架。
同时，根据本实施例的电池模块100可以包括用于传输电池单元的电压信息的低电压(LV)感测组件900。LV感测组件900可以位于第一感测块410和第二感测块420中的至少一者上。具体地，LV感测组件900可以位于第一感测块410的与面向电池单元堆200的表面相对的表面上。同样地，尽管未具体示出，但是LV感测组件900可以位于第二感测块420的与面向电池单元堆200的表面相对的表面上。
低压感测组件900用于低电压(LV)连接，其中LV连接是指用于感测和控制电池单元的电压的感测连接。电池单元110的电压信息和温度信息可以经由LV感测组件900传输到外部BMS(电池管理***)。LV感测组件900可以连接到电极引线接合部110L。
该LV感测组件900可以包括：LV连接器910；用于将LV连接器910与电极引线111和112连接的连接构件920；以及位于连接构件920的一端处并接合到电极引线111和112的接合板930。
LV连接器910可以被配置为向外部控制装置发送信号和从外部控制装置接收信号以控制多个电池单元110。连接构件920可以是柔性印刷电路板(FPCB)或柔性扁平电缆(FFC)。从多个电池单元110测量到的电压和温度信息可以经由连接构件920和LV连接器910传输到外部BMS(电池管理***)。即，包括LV连接器910和连接构件920的LV感测组件900可以检测和控制每个电池单元110的过电压、过电流和过热等现象。接合板930位于连接构件920的一端处并且可以由具有导电性的金属材料构成。接合板930接合到电极引线111和112，以便连接构件920和电极引线111能够被电连接和物理连接。具体地，接合板930的一侧通过在穿过连接构件920之后弯曲而与连接构件920接合，并且接合板930的另一侧可以形成为板状并且被接合具体地被焊接接合到电极引线111和112。
另一方面，如上所述，电池单元110可以沿x轴方向堆叠而形成电池单元堆200，由此电极引线111和112可以分别向y轴方向和-y轴方向突出。进一步，至少两个电极引线111和112可以弯曲并接合以形成电极引线接合部110L。LV感测组件900的接合板930可以直接接合到电极引线接合部110L，使得LV感测组件900与电极引线111和112可以彼此连接。由于根据本实施例的电池模块100可以一次达成，而在不分别进行HV连接和LV连接，因此其优点在于，可以预期生产率提高，可以移除诸如汇流条框架的部件，以及可以制造具有更紧凑结构的电池模块100。
在用于形成电极引线接合部110L的在电极引线111与112之间的接合中，或者在电极引线接合部110L与接合板930之间的接合中，如果可以电连接，则接合方法没有特别限制，并且作为示例，可以执行焊接接合。此外，虽然主要描述了在y轴方向上突出的电极引线111和112，但是可以与在-y轴方向上突出的电极引线111和112类似地形成电极引线接合部110L和LV感测组件900的结构。
同时，如图3所示，根据本实施例的弹性构件700可以覆盖电极引线111和112，即电极引线接合部110L。在结构上，电极引线接合部110L位于第一感测块410或第二感测块420的外侧，并且该弹性构件700覆盖电极引线接合部110L，从而能够主要保护电极引线111和112免受外部环境影响。
同时，再次参考图4，根据本实施例的电池模块100可以进一步包括位于电池单元110之间的散热器300。虽然图4中仅示出了一个散热器300，但是根据本实施例的所有散热器300可以位于电池单元110之间。
散热器300可以包括具有高导热率的金属材料。具体材料没有限制，例如，它可以包括铝(Al)。具有高导热性的散热器300可以设置在电池单元110之间并且被直接附接以增大冷却面积，从而提高了冷却性能。
另一方面，如上所述，弹性构件700的下部开口并且电池单元堆200的下表面暴露于外部。然而，根据本实施例的散热器300可以从电池单元堆200的下表面突出。因此，根据本实施例的散热器300可以与导热树脂层200TR直接接触。通过将设置在电池单元110之间的散热器300与导热树脂层200TR直接接触，可以使电池模块的散热性能最大化。
同时，根据本实施例的电池模块100可以进一步包括位于电池单元堆200的两个侧表面与弹性构件700之间的侧垫600。侧垫600可以包括具有弹性的塑料材料并且通过注塑成型制造。
在下文中，将参照图10至图14详细描述根据本实用新型的实施例的电池组。
图10是示出根据本实用新型的实施例的电池组的分解透视图。图11是在xy平面上在-z轴方向上观察时图10的电池组的平面图。此时，为了便于说明，图11示出了图10的上盖1200已经被移除的状态。
参考图10至图11，根据本实用新型实施例的电池组1000可以包括：电池模块100；用于容纳电池模块100的电池组框架1100；制冷剂输送螺栓830，制冷剂输送螺栓830用于将电池模块100的散热器800固定到电池组框架1100；以及电池组制冷剂管1300和1400，电池组制冷剂管1300和1400用于向散热器800供应或排放制冷剂。
如上所述，电池模块100包括电池单元堆200、弹性构件700、导热树脂层200TR和散热器800。关于每个结构的描述由于与上述内容重复因此省略。
多个电池模块100可以安置在电池组框架1100的底部1110上。进一步，可以设置用于覆盖电池组框架1100的上盖1200。
电池组制冷剂管1300和1400可以包括用于供应制冷剂的电池组制冷剂供应管1300和用于排放制冷剂的电池组制冷剂排放管1400。电池组制冷剂供应管1300可以向电池模块100的散热器供应制冷剂。制冷剂流过散热器的内部，然后排放到电池组制冷剂排放管1400。
在下文中，将详细描述使用制冷剂输送螺栓的制冷剂输送方法。
图12是示出沿图11的切割线B-B’截取的剖面的剖视图。图13是示出图12的放大部分“E”的局部视图。
参考图6、图7、图12和图13，根据本实施例的制冷剂输送螺栓830可以将电池模块100的散热器800固定到电池组框架1100的底部1110。
具体地，第一上延伸部810E1和第一下延伸部820E1可以从散热器800的上板810和下板820延伸，以穿过第一感测块410和弹性构件700。
可以在第一上延伸部810E1中形成第一上通孔810H1，可以在第一下延伸部820E1中形成第一下通孔820H1。根据本实施例的制冷剂输送螺栓830依次穿过第一上通孔810H1和第一下通孔820H1，然后可以固定到形成在电池组框架1100的底部1110中的紧固孔1110H。以这种方式，制冷剂输送螺栓830可以将第一上延伸部810E1和第一下延伸部820E1固定到电池组框架1100。
可以在制冷剂输送螺栓830的本体部831的外周面和紧固孔1110H的内表面上分别形成螺纹，并且本体部831和紧固孔1110H可以通过螺纹进行固定。
此时，在制冷剂输送螺栓830的内部形成用于将电池组制冷剂管1300和1400与散热器800连接的连接管830T。沿高度方向(z轴方向)连接的连接管830T可以形成在制冷剂输送螺栓830的本体部831的内部。
此外，可以在本体部831中形成连接到连接管830T的第一开口830H1和第二开口830H2。也就是说，第一开口830H1和第二开口830H2的空间通过连接管830T相互连接。第一开口830H1和第二开口830H2可以设置为沿本体部831的高度方向具有彼此不同的高度差。
另一方面，根据本实施例的电池组制冷剂供应管1300可以连接到制冷剂输送螺栓830，并且如图12和图13所示，制冷剂输送螺栓830穿过形成在电池组制冷剂供应管1300中的供应管孔1300H并且可以固定到电池组框架1100的底部1110。
此时，第一开口830H1可以设置在电池组制冷剂供应管1300的内部，第二开口830H2可以设置在散热器800的内部。更具体地，第二开口830H2可以设置在第一上延伸部810E1与第一下延伸部820E1之间。
由于这种结构，沿着电池组制冷剂供应管1300移动的制冷剂依次通过第一开口830H1、连接管830T和第二开口830H2，并且可以流入散热器800的内部，即，上板810与下板820的凹部822之间。流入的制冷剂可以沿着散热器800的凹部822移动，以如上所述冷却电池模块100。
根据本实施例的制冷剂输送螺栓830不仅具有将电池模块100的散热器800安装和固定到电池组框架1100的功能，而且还可以用作用于将制冷剂供应到电池模块100的下端的路径。另外，由于电池组制冷剂供应管1300、散热器800和电池组框架1100通过制冷剂输送螺栓830的固定力被牢固地彼此附接，所以提高了密封性能，并且可以减少在它们之间制冷剂泄漏的可能性。即，可以同时进行安装固定、压力密封和制冷剂输送，从而减少部件数量并且简化结构。此外，由于供应管孔1300H、第一上通孔810H1和第一下通孔820H1必然通过制冷剂输送螺栓830被对准，因此可以使对供应制冷剂所需的通孔之间的对准的影响最小化，并且可以减少制冷剂泄漏的可能性。
另一方面，根据本实施例的电池组可以进一步包括垫圈830G，该垫圈830G包围制冷剂输送螺栓830的本体部831。垫圈830G可以位于头部832与电池组制冷剂供应管1300之间、电池组制冷剂供应管1300与第一上延伸部810E1之间、以及第一下延伸部820E1与电池组框架1100之间中的至少一者上。垫圈830G具有可密封的环形结构并且防止制冷剂在层之间泄漏。
图14是示出沿图11的切割线C-C’截取的剖面的剖视图。图15是示出图14的放大部分“F”的局部视图。将主要描述图14和图15中所示的第二上延伸部810E2和第二下延伸部820E2。
参考图6、图7、图14和图15，可以在上板810的与形成有第一上延伸部810E1的一侧不同的一侧上形成第二上延伸部810E2。可以在下板820的与形成有第一下延伸部820E1的一侧不同的一侧上形成第二下延伸部820E2。
第二上延伸部810E2和第二下延伸部820E2可以从散热器800的上板810和下板820延伸以穿过第二感测块420和弹性构件700。可以在第二上延伸部810E2中形成第二通孔810H2，可以在第二下延伸部820E2中形成第二下通孔820H2。
此时，如图6所示，第一下延伸部820E1和第二下延伸部820E2通过由凹部822形成的一个制冷剂流动路径，彼此共用空间。
上述的制冷剂输送螺栓830依次穿过第二上通孔810H2和第二下通孔820H2，然后可以***形成在电池组框架1100的底部1110中的紧固孔1110H中。以这样的方式，制冷剂输送螺栓830能够将第二上延伸部810E2和第二下延伸部820E2固定到电池组框架1100。
此外，根据本实施例的电池组制冷剂排放管1400可以连接到制冷剂输送螺栓830。如图14和图15所示，制冷剂输送螺栓830穿过形成在电池组制冷剂排放管1400中的排放管孔1400H，并且可以***电池组框架1100的底部1110中。
此时，可以在电池组制冷剂排放管1400的内部设置第一开口830H1，并且可以在散热器800的内部设置第二开口830H2。更具体地，第二开口830H2可以设置在第二上延伸部810E2与第二下延伸部820E2之间。
由于这种结构，从电池组制冷剂供应管1300流入散热器800中的制冷剂沿着凹部822移动，然后依次通过第二开口830H2、连接管830T和第一开口830H1，并且可以排放到电池组制冷剂排放管1400。
也就是说，根据本实施例的制冷剂输送螺栓830可以配置为多个。当散热器800固定到电池组框架1100时，任意一个制冷剂输送螺栓830将电池组制冷剂供应管1300与散热器800连接，另一个制冷剂输送螺栓830可以将电池组制冷剂排放管1400与散热器800连接。根据哪一个制冷剂输送螺栓被连接，连接管830T可以是用于供应制冷剂的路径或用于排放制冷剂的路径。
再次参考图11，对于多个电池模块100中的每一个，从电池组制冷剂供应管1300经由制冷剂输送螺栓供应制冷剂，然后制冷剂经由其他制冷剂传输螺栓排放到电池组制冷剂排放管1400中。
在下文中，作为变型例，将描述根据本实用新型的另一实施例的制冷剂输送螺栓。然而，将省略关于与上述部分重复的内容的描述。
图16的(a)至16的(c)是示出根据本实用新型的另一实施例的制冷剂输送螺栓的视图。图17是示出图16的(a)的制冷剂输送螺栓固定到电池组框架的状态的剖视图。具体地，图16的(a)是制冷剂输送螺栓830’的透视图，图16的(b)是从下方观察时图16的(a)的制冷剂输送螺栓830’的平面图，图16的(c)是图16的(a)的制冷剂输送螺栓830’在翻转之后从侧表面观察时的侧视图。
参考图16的(a)至图16的(c)和图17，根据本实用新型的另一实施例的制冷剂输送螺栓830’可以包括本体部831’和头部832’。可以在本体部831’的内部形成连接管830T。此外，可以在本体部831’中形成连接到连接管830T的第一开口830H1’和第二开口830H2’。
与上述图7的(a)至图7的(c)中描述的制冷剂输送螺栓830的不同之处在于，第一开口830H1’形成在本体部831’的端部处。第一开口830H1’的开口方向可以平行于连接管830T的贯穿方向，第二开口830H2’的开口方向可以垂直于连接管830T的贯穿方向。也就是说，第一开口830H1’可以连接到连接管830T的同时位于本体部831’的端部处，第二开口830H2’可以形成在本体部831’的外周面上以连接到连接管830T。
如图17所示，电池组制冷剂供应管1300可以位于电池组框架1100的底部1110的下方。由此，制冷剂输送螺栓830’依次穿过第一上延伸部810E1的第一上通孔810H1、第一下延伸部820E1的第一下通孔820H1和电池组框架1100的框架通孔1110H’，并且可以连接到电池组制冷剂管1300和1400。
第一开口830H1’可以设置在电池组制冷剂供应管1300的内部，第二开口830H2’可以设置在散热器800的内部。沿着电池组制冷剂供应管1300移动的制冷剂依次通过第一开口830H1’、连接管830T和第二开口830H2’，并且被供应给散热器800。主要描述了电池组制冷剂供应管1300，但是也可以对电池组制冷剂排放管应用相同的结构。
图18是示出沿图11的切割线D-D’截取的剖视图。
参考图3、图12和图18，如上所述，根据本实施例的电池模块100可以形成无模块结构，在无模块结构中，模块框架和端板已经被移除，并且弹性构件700的下部开口使得电池单元堆200的下表面暴露。电池单元堆200的下表面与导热树脂层200TR接触，并且散热器800位于导热树脂层200TR的下方。
电池单元110中产生的热量可以通过导热树脂层200TR和散热器800直接传递到电池组框架1100的底部1110。与以往的电池模块10相比(见图1和图2)，简化了导热路径，并且不会出现诸如气隙等的热传递阻碍因素。因此，根据本实施例的电池组具有提高的冷却和散热性能。
此外，根据本实施例的散热器300可以从电池单元堆200的下表面突出并与导热树脂层200TR接触。由于电池单元堆200的下表面暴露，所以位于电池单元110之间的散热器300可以与导热树脂层200TR直接接触。面向电池单元110的单元体113的散热器300被配置为直接接触导热树脂层200TR，从而可以使散热性能最大化。
虽然本文中使用了指示诸如上、下、左、右、前和后的方向的术语，但对于本领域技术人员来说显而易见的是，这些术语只是为了便于说明而示出相对位置，并且可以根据观察者的位置或对象的位置等改变。
如上所述的根据本实施例的一个或多个电池模块可以与诸如电池管理***(BMS)和冷却***的各种控制和保护***安装在一起以形成电池组。
电池模块或电池组可以应用于各种装置。具体地，这些装置可以应用于诸如电动自行车、电动车辆、混合动力车辆的车辆装置，但是本实用新型不限于此并且可以应用于能够使用二次电池的各种装置。
虽然以上已经详细描述了本实用新型的优选实施例，但是本实用新型的范围不限于此，本领域技术人员利用以下权利要求定义的本实用新型的基本概念做出的各种修改和改进也落入本实用新型的精神和范围内。
附图标记的说明
100：电池模块
200：电池单元堆
700：弹性构件
800：散热器
830：制冷剂输送螺栓

Claims (15)

1.一种电池模块，其特征在于，包括：
电池单元堆，包括电极引线的多个电池单元被堆叠在所述电池单元堆中；
弹性构件，所述弹性构件用于覆盖所述电池单元堆的前表面、后表面以及两个侧表面；
散热器，所述散热器位于所述电池单元堆的下方；以及
导热树脂层，所述导热树脂层位于所述电池单元堆与所述散热器之间，
其中，所述弹性构件的下部开口，并且所述电池单元堆的下表面与所述导热树脂层接触。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述弹性构件沿着所述电池单元堆的所述前表面、所述后表面以及所述两个侧表面连续地连接。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述散热器包括上板和下板，所述上板和下板形成供制冷剂流动的空间，
所述上板包括从所述上板的两侧延伸的上延伸部，并且
所述下板包括下延伸部，所述下延伸部从所述下板的两侧延伸到所述上延伸部所位于的部分。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其特征在于，
在所述上延伸部中形成有制冷剂输送螺栓能够***的上通孔，并且在所述下延伸部中形成有所述制冷剂输送螺栓能够***的下通孔。
5.根据权利要求3所述的电池模块，其特征在于，
所述下板包括与所述上板接合的基部以及从所述基部向下凹陷以形成制冷剂流动路径的凹部。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述电池模块还包括第一感测块和第二感测块，所述第一感测块和所述第二感测块中的每一个覆盖所述电池单元堆的所述前表面和所述后表面，所述电极引线从所述电池单元堆的所述前表面和所述后表面突出，
其中，所述电极引线中的至少两个穿过所述第一感测块的狭缝或所述第二感测块的狭缝，然后弯曲并接合以形成电极引线接合部，并且
所述弹性构件沿着所述第一感测块、所述第二感测块以及所述电池单元堆的所述两个侧表面连续地被连接。
7.一种电池组，其特征在于，包括：
根据权利要求1所述的电池模块；
电池组框架，所述电池组框架用于容纳所述电池模块；
制冷剂输送螺栓，所述制冷剂输送螺栓用于将所述电池模块的所述散热器固定到所述电池组框架；以及
电池组制冷剂管，所述电池组制冷剂管用于向所述散热器供应所述制冷剂或从所述散热器排放所述制冷剂，
其中，用于将所述电池组制冷剂管和所述散热器连接的连接管形成在所述制冷剂输送螺栓的内部。
8.根据权利要求7所述的电池组，其特征在于，
所述制冷剂输送螺栓包括与所述连接管连接的第一开口和第二开口，
所述第一开口设置在所述电池组制冷剂管的内部，并且
所述第二开口设置在所述散热器的内部。
9.根据权利要求7所述的电池组，其特征在于，
所述散热器包括上板和下板，所述上板和下板形成供制冷剂流动的空间，
所述上板包括从所述上板的两侧延伸的上延伸部，并且
所述下板包括下延伸部，所述下延伸部从所述下板的两侧延伸到所述上延伸部所位于的部分。
10.根据权利要求9所述的电池组，其特征在于，
所述制冷剂输送螺栓将所述上延伸部和所述下延伸部固定到所述电池组框架。
11.根据权利要求9所述的电池组，其特征在于，
在所述上延伸部中形成所述制冷剂输送螺栓能够***的上通孔，并且在所述下延伸部中形成所述制冷剂输送螺栓能够***的下通孔，并且
所述制冷剂输送螺栓穿过所述上通孔和所述下通孔并且被固定到所述电池组框架。
12.根据权利要求9所述的电池组，其特征在于，
所述制冷剂输送螺栓包括与所述连接管连接的第一开口和第二开口，
所述第一开口设置在所述电池组制冷剂管的内部，并且
所述第二开口设置在所述上延伸部与所述下延伸部之间。
13.根据权利要求9所述的电池组，其特征在于，
所述上延伸部和所述下延伸部延伸为穿过所述弹性构件。
14.根据权利要求7所述的电池组，其特征在于，
所述制冷剂输送螺栓将所述电池组制冷剂管固定到所述电池组框架。
15.根据权利要求7所述的电池组，其特征在于，
所述电池组制冷剂管包括电池组制冷剂供应管和电池组制冷剂排放管，
所述制冷剂输送螺栓配置为多个，一个制冷剂输送螺栓将所述电池组制冷剂供应管与所述散热器连接，另一个制冷剂输送螺栓将所述电池组制冷剂排放管与所述散热器连接。
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