相关申请的交叉引用本技术要求于2022年11月16日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2022-0153757号的优先权和权益,其公开内容通过引用整体并入本文。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,涉及一种具有提高的能量密度、冷却效率和安全性的电池模块,以及包括该电池模块的电池组。
背景技术:
1、随着移动装置的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迅速增加。具体地,二次电池作为诸如电动自行车、电动车辆和混合动力车辆的动力驱动装置的能源,以及诸如移动电话、数码相机、笔记本电脑和可穿戴装置的移动装置的能源,已经引起广泛关注。
2、在小型移动装置中,每个装置使用一个、两个或三个电池单体,而诸如车辆的中型或大型装置需要高功率和大容量。因此,使用具有彼此电连接的多个电池单体的中型或大型电池模块。
3、同时,当多个电池单体串联或并联连接以构成电池组时,通常首先构成由至少一个电池单体组成的电池模块,然后通过使用至少一个电池模块并添加其他部件来构成电池组。
4、由于构成这样的中型或大型电池模块的电池单体由可以充放电的二次电池组成,所以这样的高输出大容量二次电池在充放电过程期间产生大量热量。在这种情况下,从多个电池单体产生的热量可能在狭窄的空间内叠加,从而使得温度可能更快、更过度地上升。换句话说,其中堆叠有多个电池单体的电池模块和配备有这些电池模块的电池组能够获得高输出,但是在充放电期间不易去除从电池单体产生的热量。当未恰当执行电池单体的散热时,电池单体的劣化加速,寿命缩短,并且爆炸或点火的可能性增加。
5、此外,在在车辆电池组中包括电池模块的情况下,电池模块频繁暴露于阳光直射下,并且可能置于高温条件下,诸如夏季或沙漠地区。此外,由于多个电池模块被集中布置以增加车辆的里程,所以在任意一个电池模块中产生的火焰或热量能够容易地传播到相邻的电池模块,这可能最终导致电池组本身的着火或爆炸。
6、图1是示出常规的电池模块中的放热路径的图。
7、参照图1,常规的电池模块30包括:包括沿预设方向堆叠的电池单体60的电池单体组件70;以及容纳电池单体组件70的模块外壳40,其中,电池单体组件70固定地布置在导热树脂层50上,导热树脂层50布置在模块外壳40的下表面上。在这种情况下,为了冷却电池单体组件70中产生的热量,设置有与沿图1的-z轴方向布置的模块外壳40的底部面对的散热器90,并且可以在散热器90与模块外壳40的底部之间进一步安装用于热传递的导热垫80。
8、然而,由于散热器90不接收热传递同时与电池单体组件70直接接触,所以冷却效率不是很高,冷却路径指向电池单体的宽度方向的一个方向(z轴方向),从而可能出现温度梯度。
9、因此,为了延长电池模块和/或电池组的寿命,有必要提高电池模块/电池组的冷却效率,从而使得电池单体的温度不升高。
10、此外,电池组由其中组合了多个电池模块的结构组成,并且如果多个电池模块被装载在诸如汽车的移动装置上,则体积变大,并且需要提高能量密度。
11、图2是示出常规的电池组的图。图3是图2的电池组的分解透视图。
12、参照图2和图3,常规的电池组10包括:其上安装有多个电池模块30的下电池组框架11、位于电池模块30的上部的上电池组框架12以及将电池模块30安装在电池组10内的位置分隔开的内部梁13。
13、当电池模块30以这种方式安装在电池组10内时,由于在电池模块30之间分隔开的内部梁13,可能降低电池组10的能量密度。此外,如果增加冷却结构以提高冷却效率,则空间变得不足,结果,必须提供更多数量的电池模块1以满足装置所需的效率等。此外,由于电池组10的重量,存在对于可以设置在装置中的电池组10的数量的限制。因此,有必要减轻电池组10的重量,同时降低电池组10的能量密度,从而使得更多数量的电池模块1能够安装在电池组10内。
14、综上所述,为了提高电池模块和电池组的安全性,需要更有效的方法来提高电池模块的冷却效率,并补偿由于冷却结构、内部梁等引起的能量密度的降低。
技术实现思路
1、技术问题
2、本公开的目的是提供一种冷却效率提高并且安全性和能量密度增强的电池模块,以及包括该电池模块的电池组。
3、然而,本公开的实施例要解决的技术问题不限于上述问题,并且可以在本公开中包括的技术思想的范围内进行各种扩展。
4、技术方案
5、根据本公开的一个实施例,提供一种电池模块,包括:第一子模块和第二子模块,该第一子模块和该第二子模块各自包括电池单体组件和汇流条结构,其中,电池单体组件中堆叠有多个电池单体,汇流条结构包括电连接电池单体的汇流条和覆盖电池单体组件的至少一侧的汇流条框架;模块外壳,该模块外壳同时容纳第一子模块和第二子模块;以及端子组件,该端子组件位于模块外壳的与模块延伸部重叠的部分中,第一子模块和第二子模块在模块延伸部中彼此面对。
6、在模块外壳的布置有端子组件的部分中可以形成有台阶部。
7、端子组件可以安装在台阶部上。
8、端子组件可以包括端子外壳和安装在端子外壳上的端子汇流条。
9、端子外壳形成有第一孔,端子汇流条形成有第二孔,并且台阶部形成有第三孔,并且电池模块还可以包括:结合构件,该结合构件穿过第一孔、第二孔和第三孔。
10、结合构件由导电材料形成,并且第一子模块的内部汇流条或第二子模块的内部汇流条可以通过结合构件与端子汇流条电连接。
11、端子汇流条包括第一端子汇流条和第二端子汇流条,其中,第一端子汇流条和第二端子汇流条可以具有彼此不同的极性。
12、结合构件包括第一结合构件和第二结合构件,其中,第一结合构件可以电连接第一端子汇流条和第一子模块的第一内部汇流条,并且第二结合构件可以电连接第二端子汇流条和第二子模块的第二内部汇流条。
13、端子外壳可以以围绕所述模块外壳的侧边缘的方式呈弯曲形状。
14、电池模块还可以包括:密封组件,该密封组件分别覆盖模块外壳的两个开口端。
15、密封组件包括覆盖模块外壳的一个开口端的第一密封组件和覆盖模块外壳的另一个开口端的第二密封组件,第一密封组件可以包括出口,该出口是通过其排出冷却剂的孔,并且第二密封组件可以包括入口,该入口是冷却剂通过其流入的孔。
16、出口可以基于第一密封组件的高度位于比中心部分高的上部,并且入口可以基于第二密封组件的高度位于比中心部分低的下部。
17、冷却剂与容纳在模块外壳内部的电池单体组件和汇流条结构直接接触,并且冷却剂可以是绝缘油。
18、可以沿着密封组件的与模块外壳的该一个开口端结合的一个边缘插设有第一密封构件。
19、电池模块可以包括:第二密封构件,该第二密封构件插设在密封组件的除了边缘之外的区域中存在的间隙中。
20、电池模块可以包括:第三密封构件,沿着密封组件和端板的边缘插设该有第三密封构件。
21、密封组件包括设置在密封组件的一个区域中的模块排气部,模块排气部可以包括:排气孔,该排气孔穿过密封组件、模块连接部,该模块连接部是与排气孔连通的一个孔;固定盖,该固定盖设置在排气孔与汇流条结构之间并且与密封组件的内表面接触并固定;以及膜,该膜设置在排气孔与固定盖之间,并且与固定盖接触并固定。
22、模块连接部从密封组件沿与模块外壳相反的方向突出,并且电池模块还可以包括:排气突起部,该排气突起部是围绕模块连接部并且从密封组件沿与模块外壳相反的方向突出的一个区域。
23、覆盖模块连接部的端板和设置有突起部的密封组件包括排气开口,并且排气开口是穿过端板的孔,并且模块连接部和突起部可以被布置为穿过排气开口。
24、模块延伸部可以包括:在第一子模块中电极引线彼此电连接的部分;以及在第二子模块中电极引线彼此电连接的部分。
25、根据本公开的另一个实施例,提供一种电池组,包括:多个电池模块,其中,电池模块还包括:密封组件,该密封组件分别覆盖模块外壳的两个开口端。
26、电池组还包括:内部梁,该内部梁布置在第一电池模块与第二电池模块之间,第一电池模块和第二电池模块在与第一子模块和第二子模块所排列的方向垂直的方向上彼此相邻,其中,端子组件被布置为在垂直方向上与内部梁重叠。
27、端子组件可以布置在内部梁的上部空间中。
28、端子组件包括位于第一电池模块上的第一端子组件和位于第二电池模块上的第二端子组件,并且电池组还可以包括:连接构件,该连接构件连接第一端子组件和第二端子组件。
29、第一端子组件和第二端子组件各自包括端子外壳和安装在端子外壳上的端子汇流条,第一端子组件形成有彼此不同的端子汇流条,第二端子组件形成有彼此不同的端子汇流条,并且第一端子组件的第一端子汇流条和第二端子组件的第二端子汇流条通过连接构件电连接,并且第一端子汇流条和第二端子汇流条可以具有彼此不同的极性。
30、电池组还可以包括:电池组排气部,该电池组排气部连接到电池模块。
31、电池组排气部可以包括:电池组连接部,该电池组连接部连接到电池模块;方向调节部,该方向调节部是与电池组连接部连通的管道;以及排放口,排放口设置在侧面电池组框架的一个区域中并且连接到方向调节部。
32、方向调节部位于侧面电池组框架的内部,方向调节部的一端封闭,方向调节部的另一端连接到排放口,并且电池组连接部可以是从方向调节部的一个表面朝向电池模块突出的一个区域。
33、电池组连接部可以被布置为穿过侧面电池组框架的一个表面。
34、电池组连接部连接到电池模块的模块连接部,并且模块连接部可以是与电池模块的内部连通的孔。
35、有益效果
36、根据实施例,能够直接冷却电池单体和汇流条的绝缘冷却剂可以在电池模块的内部循环,以提高冷却效率。
37、此外,由用于使绝缘冷却剂在电池模块的内部循环的入口和出口的结构引起的能量密度的降低可以通过实施具有单一长度的模块来抵消。
38、此外,端子组件可以形成在模块外壳的侧面上,并且可以利用内部梁的上部空间来提高空间利用效率,从而提高能量密度。
39、从本公开能够获得的效果不限于上述效果,并且本领域技术人员将从说明书和附图中清楚地理解本文未提及的附加的其他效果。
1.一种电池模块,包括:
2.根据权利要求1所述的电池模块,其中:
3.根据权利要求2所述的电池模块,其中:
4.根据权利要求1所述的电池模块,其中:
5.根据权利要求4所述的电池模块,其中:
6.根据权利要求5所述的电池模块,其中:
7.根据权利要求6所述的电池模块,其中:
8.根据权利要求7所述的电池模块,其中:
9.根据权利要求4所述的电池模块,其中:
10.根据权利要求1所述的电池模块,还包括:密封组件,所述密封组件分别覆盖所述模块外壳的两个开口端。
11.根据权利要求10所述的电池模块,其中:
12.根据权利要求11所述的电池模块,其中:
13.根据权利要求12所述的电池模块,其中:
14.根据权利要求11所述的电池模块,其中:
15.根据权利要求14所述的电池模块,包括:第二密封构件,所述第二密封构件插设在所述密封组件的除了边缘之外的区域中存在的间隙中。
16.根据权利要求15所述的电池模块,包括:第三密封构件,沿着所述密封组件和所述端板的边缘插设有所述第三密封构件。
17.根据权利要求10所述的电池模块,其中:
18.根据权利要求17所述的电池模块,其中:
19.根据权利要求18所述的电池模块,其中:
20.根据权利要求1所述的电池模块,其中:
21.一种电池组,包括:
22.根据权利要求21所述的电池组,还包括:
23.根据权利要求22所述的电池组,其中:
24.根据权利要求22所述的电池组,其中:
25.根据权利要求24所述的电池组,其中:
26.根据权利要求20所述的电池组,还包括:电池组排气部,所述电池组排气部连接到所述电池模块。
27.根据权利要求26所述的电池组,
28.根据权利要求27所述的电池组,其中:
29.根据权利要求28所述的电池组,其中:
30.根据权利要求28所述的电池组,其中:
