具有便于串联-并联连接的结构的电池模块以及包括其的电池组的制作方法

本公开涉及一种具有便于串联/并联连接的结构的电池模块以及包括该电池模块的电池组，更具体地，涉及一种能够通过为每个单元模块提供汇流条而自由地进行期望的串联/并联连接以及通过使用各种尺寸的连接器将两个或更多个相邻电池单元电连接的电池模块，以及包括该电池模块的电池组。

本申请要求于2018年4月20日在大韩民国提交的韩国专利申请10-2018-0046305的优先权，其公开内容通过引用合并于此。

背景技术：

在包括多个电池单元的电池模块中，通过使用汇流条将电池单元的电极引线连接到彼此来将电池单元电连接。

图1和图2示出了传统电池模块。

在传统电池模块中，多个电池单元1可被层叠以形成单元层叠体2，并且包括汇流条3的汇流条框架4可联接到电池单元层叠体2的两侧以在多个电池单元1之中形成串联连接、并联连接或串联和并联连接的组合。

传统电池模块单独地需要专用的汇流条框架4以适合于期望的电连接类型以及单元层叠体2的尺寸和形状。因此，每当开发新型号时，就需要开发和制造适合新型号的新汇流条框架。

技术实现要素：

技术问题

本公开旨在解决现有技术的问题，因此本公开旨在仅通过根据期望的电连接类型改变电池单元的数量以及连接器的尺寸或数量来容易地制造各种形状的电池模块，而无需每当开发新的电池模块型号时就制备专用的汇流条框架。

然而，本公开要解决的技术问题不限于以上，并且本领域技术人员将从以下描述中理解本文未提及的其他目的。

技术方案

在本公开的一个方面，提供了一种电池模块，该电池模块包括：单元模块层叠体，所述单元模块层叠体通过层叠多个单元模块形成，每个单元模块均包括电池单元、附接至设置到所述电池单元的电极引线的汇流条、以及附接至所述电池单元的梯台部分以容纳所述电极引线和所述汇流条的至少一部分的汇流条框架；以及连接器，所述连接器由设置到所述汇流条框架的连接器保持器固定以接触所述汇流条。

所述连接器的固定位置可由所述连接器保持器阻挡。

所述汇流条框架可包括：第一单元框架，所述第一单元框架被配置为覆盖所述梯台部分的上表面的至少一部分；以及第二单元框架，所述第二单元框架被配置为覆盖所述梯台部分的下表面的至少一部分并且联接到所述第一单元框架。

所述第一单元框架和所述第二单元框架可成形为彼此点对称。

所述第一单元框架和所述第二单元框架可分别具有形成在它们的对置表面处的至少一个固定突起和至少有一个突起容纳凹槽，所述突起容纳凹槽具有对应于所述固定突起的尺寸和形状。

形成在所述第一单元框架的联接表面处的所述固定突起可形成为使尺寸和形状对应于在与其对应的位置形成在所述第二单元框架的联接表面处的所述突起容纳凹槽的尺寸和形状。

所述固定突起和所述突起容纳凹槽可进一步形成在所述第一单元框架和所述第二单元框架的与所述对置表面相反的表面上。

在本公开的另一个方面，还提供了一种电池组，该电池组通过将多个根据本公开的一个实施方式的电池模块连接来实现。

在本公开的另一个方面，还提供了一种车辆，该车辆包括根据本公开的一个实施方式的电池组。

有利效果

根据本公开的一个实施方式，可以仅通过根据期望的电连接类型改变电池单元的数量以及连接器的尺寸或数量来容易地制造各种形状的电池模块，而无需每当开发新的电池模块型号时就准备专用的汇流条框架。

附图说明

附图例示了本公开的优选实施方式，并且与前述公开一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此，本公开不被解释为限于附图。

图1和图2是示出传统电池模块的图。

图3是示出根据本公开的一个实施方式的电池模块的一部分的立体图。

图4是示出根据本公开的一个实施方式的电池模块的一部分的正视图。

图5是示出应用于根据本公开的一个实施方式的电池模块的单元模块层叠体的图。

图6是示出应用于根据本公开的一个实施方式的电池模块的单元模块的分解立体图。

图7是示出应用于根据本公开的一个实施方式的电池模块的电池单元的立体图。

图8是示出应用于根据本公开的一个实施方式的电池模块的单元模块联接到汇流条的正视图。

图9和图10是以不同角度示出应用于根据本公开的一个实施方式的电池模块的汇流条框架的单元框架的立体图。

图11是示出应用于根据本公开的一个实施方式的电池模块的汇流条框架的单元框架的侧视图。

图12和图13是示出使用1p/13s型的相同种类的多个汇流条将十三个电池单元连接到成块的连接器联接部位的图。

图14和图15是示出使用2p/6s型的两种汇流条将十二个电池单元连接到成块的连接器联接部位的图。

具体实施方式

在下文中，将参考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制于一般含义和词典含义，而是按照允许发明人为最佳解释适当定义术语的原则基于与本发明的技术方面相对应的含义和概念来解释。因此，本文提出的描述仅是出于说明目的的优选示例，而无意于限制本公开的范围，因此应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对其做出其他等同替换和修改。

首先，将参照图3至图6描述根据本公开的一个实施方式的电池模块的整体配置。

图3是示出根据本公开的一个实施方式的电池模块的一部分的立体图，图4是示出根据本公开的一个实施方式的电池模块的一部分的正视图。另外，图5是示出应用于根据本公开的一个实施方式的电池模块的单元模块层叠体的图，图6是示出应用于根据本公开的一个实施方式的电池模块的单元模块的分解立体图。

参照图3和图4，根据本公开的一个实施方式的电池模块包括单元模块层叠体10、连接器20和外部端子30。

参照图5和图6，单元模块层叠体10是通过层叠多个单元模块100实施的层叠体。每个单元模块100均包括电池单元110、连接到电池单元110的电极引线114的汇流条120以及附接至电池单元110的梯台部分t的汇流条框架130。单元模块层叠体10被层叠成使得相邻电池单元110的宽表面彼此对置，从而形成一个单元模块层叠体10。

连接器20是适于电连接相邻的单元模块层叠体10的部件，并且连接器20将设置在相邻的单元模块层叠体10中的汇流条120连接到彼此。

外部端子30接触汇流条120并且用作与外部电子设备电连接的端子，汇流条120设置到单元模块100、布置在单元模块层叠体10的多个单元模块100之中的最外侧单元模块100处。

接下来，将参照图6和图7详细地描述根据本公开的一个实施方式的单元模块100的电池单元110。

图6是示出应用于根据本公开的一个实施方式的电池模块的单元模块的分解立体图，图7是示出应用于根据本公开的一个实施方式的电池模块的电池单元的立体图。

参照图6和图7，袋型电池单元可用作电池单元110。电池单元110可包括电极组件(未示出)、单元外壳111和电极引线114。

尽管图中未示出，但是电极组件被配置为使得隔膜被插入重复地交替层叠的正极板和负极板之间，并且隔膜优选地布置在其两个最外侧以进行绝缘。

正极板包括正极集流器以及涂覆在正极集流器的一个或两个表面上的正极活性材料层。在正极板的一端处形成有未涂覆正极活性材料的正极未涂覆区域。正极未涂覆区域用作连接到电极引线114的正极接头。

类似地，负极板包括负极集流器以及涂覆在负极集流器的一个或两个表面上的负极活性材料层。在负极板的一侧形成有未涂覆负极活性材料的负极未涂覆区域。负极未涂覆区域用作连接到电极引线114的负极接头。

另外，隔膜被插入正极板和负极板之间以防止极性不同的电极板彼此直接接触。隔膜可以由多孔材料制成以通过使用电解质作为介质而允许离子在正极板和负极板之间移动。

单元外壳111包括用于容纳电极组件(未示出)的容纳部112以及在容纳部的周向方向上延伸的密封部113，使得电极引线114在向外拉出的状态下被热融合到其上以密封单元外壳111。

电极引线114被分为连接到正极接头的正极引线以及连接到负极接头的负极引线，并且正极引线和负极引线沿相反的方向从单元外壳111拉出。

同时，在本公开中，在形成于容纳部112周围的密封部113中，沿电极引线114的拉出方向定位的区域特别地被定义为梯台部分t。

接下来，将再次参照图6详细地描述根据本公开的一个实施方式的单元模块100的汇流条120。

参照图6，汇流条120在被固定到汇流条框架130的状态下通过焊接而被结合到电极引线114，使得汇流条120的一部分位于汇流条框架130的内部，其余部分从汇流条框架130露出。汇流条120的从汇流条框架130露出的部分连接到上述连接器20(参见图3和图4)，从而将相邻的电池单元模块100电连接。

更具体地，汇流条120包括结合部121、暴露部122和钩部123。

结合部121在平行于电极引线114的方向即水平方向上延伸以接触电极引线114，并且位于汇流条框架130的内部。暴露部122从结合部121弯曲并且在垂直于结合部121的方向上延伸，另外暴露部122从汇流条框架130引出并且放置在稍后说明的汇流条放置部136上。

钩部123在平行于暴露部122的方向上从结合部121的一端延伸，并且设置有一个或多个钩部123。钩部123允许汇流条120固定到汇流条框架130的内部，并且钩部123联接或固定到设置在汇流条框架130的内表面处的钩固定部135。

如上所述，汇流条120被固定并安装在汇流条框架130的内部，使得汇流条120的一部分从汇流条框架130露出。另外，位于汇流条框架130的内部的结合部121被结合到电极引线114的下表面，并且位于汇流条框架130的外侧的暴露部122连接到连接器20以将相邻的单元模块100电连接到彼此。

接下来，将参照图8至图11连同图6详细地描述根据本公开的一个实施方式的单元模块100的汇流条框架130。

图8是示出应用于根据本公开的一个实施方式的电池模块的单元模块联接到汇流条的正视图，图9和图10是以不同角度示出应用于根据本公开的一个实施方式的电池模块的汇流条框架的单元框架的立体图，并且图11是示出应用于根据本公开的一个实施方式的电池模块的汇流条框架的单元框架的侧视图。

首先，参照图6和图8，汇流条框架130附接至电池单元110的梯台部分t并且用作如上所述的汇流条120的支撑件。

汇流条框架130通过将具有相同形状的第一单元框架130a和第二单元框架130b组合来实施。也就是说，第一单元框架130a和第二单元框架130b是具有相同形状的部件，其中第一单元框架130a覆盖梯台部分t的上表面的至少一部分，并且第二单元框架130b覆盖梯台部分t的下表面的至少一部分。第一单元框架130a和第二单元框架130b联接到彼此。

同时，当第一单元框架130a和第二单元框架130b联接到彼此以形成一个汇流条框架130时，第一单元框架130a和第二单元框架130b彼此点对称。

也就是说，在完成的一个汇流条框架130中，如果第一单元框架130a相对于纵向方向上的中心点旋转180度，则第一单元框架130a具有与第二单元框架130b相同的形状。

当彼此点对称的一对单元框架130a、130b如上所述联接到彼此时，汇流条120被引导穿过其联接表面的间隙。也就是说，汇流条120的暴露部122被引导穿过第一单元框架130a和第二单元框架130b的联接表面之间的间隙。

被拉出的汇流条120朝向第一单元框架130a或第二单元框架130b弯曲并且放置于形成在第一单元框架130a或第二单元框架130b处的汇流条放置部136上。这里，根据汇流条120是电连接到与第一单元框架130a接触的单元模块100还是电连接到与第二单元框架130b接触的单元模块来确定汇流条120的弯曲方向。

如上所述，因为一对单元框架130a、130b是具有相同形状的部件，将参照图9至图11基于一个单元框架(130a或130b)来描述汇流条框架130的详细结构。

参照图9至图11，单元框架130a、130b可包括固定突起131、突起容纳凹槽132、焊接缝133、钩容纳凹槽134、钩固定部135、汇流条放置部136和连接器保持器137。

至少一个固定突起131和至少一个突起容纳凹槽132形成在单元框架130a、130b的联接表面以及与联接表面相反的表面处，并且固定突起131和突起容纳凹槽132成对地形成在单元框架130a、130b的对置表面处的对应位置处。也就是说，形成在第一单元框架130a的联接表面处的固定突起131的尺寸和形状对应于在与其对应的位置形成在第二单元框架130b的联接表面处的突起容纳凹槽132的尺寸和形状，并且类似地，形成在第一单元框架130a的联接部处的突起容纳凹槽132的尺寸和形状对应于在与其对应的位置形成在第二单元框架130b的联接表面处的固定突起131的尺寸和形状。

由于固定突起131和突起容纳凹槽132成对地形成，第一单元框架130a和第二单元框架130b可联接并固定到彼此。

另外，因为固定突起131和突起容纳凹槽132不仅形成在单元框架130a、130b的对置表面处，而且形成在与其相反的表面处，所以相邻的单元模块100a、100b(参见图4和图5)还可使用固定突起131和突起容纳凹槽132进行联接。

参照图9和图11，焊接缝133形成在与单元框架130a、130b的结合表面垂直的表面处并且允许在电极引线114(参见图5)与位于汇流条框架130内部的汇流条120的结合部上执行焊接。焊接缝133可形成为使长度对应于电极引线114与汇流条120的结合部的宽度，使得在电极引线114与汇流条120的结合部上的整个宽度内执行焊接。

汇流条框架130是附接至电池单元110以构成单元模块100的部件。汇流条框架130还可用作按压夹具，以按压固定并联接在其中的汇流条120而紧密地附着至电极引线114。另外，因为设置有焊接缝133，所以可以容易地执行焊接而无需用于确保焊接空间的任何额外工作。

钩容纳凹槽134从焊接缝133延伸并且提供了可以容纳汇流条120的钩部123的空间。鉴于该功能，钩容纳凹槽134可按照与钩部123相同的数目形成。

钩固定部135形成在钩容纳凹槽134的内壁上并且具有与钩部123对应的形状以与钩部123紧固。也就是说，钩固定部135可形成为形成在钩容纳凹槽134上的诸如凹槽或突起之类的各种形状。

汇流条放置部136凹入地形成在汇流条框架130的侧表面上以具有对应于暴露部122的尺寸和形状，使得汇流条120的从汇流条框架130露出的暴露部122可放置在其上而不摇动。

汇流条放置部136可具有形成在其表面处作为沿着其长度方向的凹槽的防损坏凹槽136a。防损坏凹槽136a防止汇流条放置部136在用于将汇流条120和连接器20(参见图3和图4)联接的焊接过程期间受损。

也就是说，汇流条框架130可由注塑成型树脂制成。在这种情况下，在用于将放置在汇流条放置部136上的汇流条120的暴露部122联接到连接器20的焊接过程期间，汇流条放置部136很可能被热损坏。

因此，凹槽形成在与执行焊接的焊接线对应的位置处，使得汇流条120和汇流条放置部136部分地不彼此接触，从而防止注塑成型树脂由于因焊接引起的热传导而熔化。

接下来，将参照图8至图11连同图3和图4详细地描述连接器保持器137。

连接器保持器137形成为在与单元框架130a、130b的汇流条放置部136相同的平面上突出，并且至少一个连接器保持器137形成在单元框架130a、130b的一个纵向侧和/或另一个纵向侧。

连接器保持器137是用于在执行焊接以将连接器20和汇流条120结合时固定连接器20的部件。也就是说，通过连接器保持器137阻挡连接器20的固定位置，并且连接器保持器137被插入穿过形成在连接器20中的插入孔，该插入孔具有对应于连接器保持器137的尺寸和形状以固定连接器20。因此，可以执行焊接以将连接器20和汇流条120结合而无需应用单独的固定夹具。

参照图3和图4，分别设置到一对相邻单元模块100a、100b或三个或更多个相邻单元模块100的连接器保持器137与一个连接器20同时紧固在一起。这样，朝向彼此弯曲的第一单元模块100a的汇流条120和第二单元模块100b的汇流条120与一个连接器20共同接触以将一对单元模块100a、100b或三个或更多个单元模块100电连接。

接下来，将参照图12至图15描述根据本公开的各种电连接类型的电池模块。

图12和图13是示出以1p/13s类型使用相同种类的多个汇流条将十三个电池单元连接到被阻挡的连接器联接部位的图，图14和图15是示出以2p/6s类型使用两种汇流条将十二个电池单元连接到被阻挡的连接器联接部位的图。

首先，参照图12和图13，单元模块层叠体10的单元模块100彼此串联连接。如果所有单元模块100都如上所述彼此串联连接，则用于连接一对相邻单元模块100的多个连接器20可具有相同的尺寸和/或形状。

参照图14和图15，一些单元模块100并联连接以形成并联连接组，并且相邻的并联连接组串联连接。如果如上所述进行电连接以组合串联连接和并联连接，则用于并联连接的第一连接器20a和用于串联连接的第二连接器20b可具有不同的尺寸和/或形状。

即，在根据本公开的一个实施方式的电池模块中，因为单元模块层叠体10的单元模块100具有用于固定连接器20的连接器保持器，所以固定有连接器20的那一侧做成块。因此，可以仅通过不同地应用连接器20的尺寸和形状来实现期望的电连接，并且可以通过改变连接的单元模块100的数目来获得期望的电容和电压。

已经详细描述了本公开。然而，应当理解，详细说明和具体示例虽然指示了本公开的优选实施方式，但是仅以说明的方式给出，因为在本公开的范围内的各种改变和修改对于本领域技术人员而言根据这个详细说明将是显而易见的。