具有用于限制汇流条框架的移动的引导件的电池模块、以及包括该电池模块的电池组和车辆的制作方法

本公开涉及一种具有用于限制汇流条框架的移动的引导件的电池模块，以及包括该电池模块的电池组和车辆。更具体地，本公开涉及这样一种电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆，该电池模块具有能够通过限制联接到单元层叠件(cellstack)的一个纵向侧和另一个纵向侧的汇流条框架不会由于间隙而在模块框架内移动来防止汇流条与电极引线之间的接合部分损坏的结构。

本申请要求于2018年12月26日在韩国提交的韩国专利申请no.10-2018-0169965的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用合并于此。

背景技术：

在具有在汇流条框架组件和单元层叠件组合在一起的状态下被插入到模块框架中的结构的电池模块中，在汇流条框架组件和单元层叠件的组合体与模块框架的内表面之间不可避免地形成一定水平或以上的间隙。

如果减小或消除了间隙，则电池模块在完成时可以具有更好的质量，但是将汇流条框架组件和单元层叠件组合在一起的组合主体插入模块框架中的过程变得基本上不可能。另外，即使难以将组合体插入到模块框架中，由于模块框架与汇流条框架组件和单元层叠件组合在一起的组合体之间的干涉/摩擦，部件在插入过程中也可能被损坏。

为此，模块框架的插入部分必须形成为具有比汇流条框架组件和单元层叠件组合在一起的组合体稍大的尺寸。在这种情况下，汇流条框架组件和单元层叠件组合在一起的组合体容易插入模块框架中，这样可以通过在插入期间最小化部件之间的干扰来提高处理效率并降低产品损坏的可能性。然而，由于在汇流条框架组件和单元层叠件的组合体与模块框架的内壁之间形成的间隙，汇流条框架不可避免地摇动。

如果汇流条框架在模块框架内移动，则设置在汇流条框架上的汇流条的位置和联接到汇流条的电极引线的位置不保持恒定，因此可能无法按照设计的意图保持产品规格。此外，如果电极引线和汇流条由于汇流条框架的移动而相对于彼此移动，则电极引线和汇流条之间的接合部分可能被损坏，这可能导致产品缺陷。

因此，迫切需要开发一种具有改进结构的电池模块，该电池模块使得汇流条框架组件和单元层叠件组合在一起的组合体被容易地插入模块框架中，并且还防止汇流条框架在插入之后在模块框架内摇动。

技术实现要素：

技术问题

本公开设计为解决相关技术的问题，因此，本公开旨在提供一种具有改进结构的电池模块，该电池模块可以使得汇流条框架组件和单元层叠件组合在一起的组合体被容易地插入模块框架中，并且还防止汇流条框架在插入之后在模块框架内摇动。

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

技术方案

在本公开的一个方面，提供了一种电池模块，所述电池模块包括：单元层叠件，所述单元层叠件通过层叠多个电池单元而形成；汇流条框架组件，所述汇流条框架组件具有：前汇流条框架，所述前汇流条框架被配置为覆盖所述单元层叠件的一个纵向侧；后汇流条框架，所述后汇流条框架被配置为覆盖所述单元层叠件的另一个纵向侧；以及上盖，所述上盖被配置为覆盖所述单元层叠件的上表面的至少一部分；以及模块框架，所述模块框架在从所述后汇流条框架朝向所述前汇流条框架的方向上或在从所述前汇流条框架朝向所述后汇流条框架的方向上联接到所述汇流条框架组件，以容纳所述单元层叠件和所述汇流条框架组件，其中，所述前汇流条框架包括形成为在所述前汇流条框架的上端突出的至少一个第一上引导件和形成为在所述前汇流条框架的侧部突出的至少一个第一侧引导件，并且所述后汇流条框架包括形成为在所述后汇流条框架的上端突出的至少一个第二上引导件和形成为在所述后汇流条框架的侧部突出的至少一个第二侧引导件。

所述第一上引导件可以被插置于所述前汇流条框架的所述上端与所述模块框架的内表面之间，并且所述第一侧引导件被插置于所述前汇流条框架的所述侧部与所述模块框架的所述内表面之间，所述第二上引导件可以被插置于所述后汇流条框架的上端与所述模块框架的所述内表面之间，并且所述第二侧引导件被插置于所述后汇流条框架的所述侧部与所述模块框架的所述内表面之间。

所述前汇流条框架可以铰接到所述上盖的一个纵向端，并且所述后汇流条可以框架铰接到所述上盖的另一个纵向端。

所述上盖可以具有配置为容纳所述第一上引导件和所述第二上引导件的多个引导件容纳槽。

所述引导件容纳槽可以具有从所述上盖的一个纵向端和另一个纵向端向内凹陷的凹口形状。

所述引导件容纳槽可以形成为具有与所述第一上引导件和所述第二上引导件的突出高度相对应的深度，使得当所述前汇流条框架和所述后汇流条框架基于铰接部分枢转并展开为与所述上盖平行时，所述第一上引导件和所述第二上引导件与所述上盖互不干涉。

所述第一上引导件和所述第二上引导件可以具有通过对所述第一上引导件的顶部边缘进行倒角处理而形成的倾斜表面和通过对所述第二上引导件的顶部边缘进行倒角处理而形成的倾斜表面。

形成在所述第一上引导件处的倾斜表面和形成在所述第二上引导件处的倾斜表面可以在相同的方向上定向。

形成在所述第一上引导件处的倾斜表面和形成在所述第二上引导件处的倾斜表面可以朝向所述电池模块的一个纵向侧或另一个纵向侧定向。

在本公开的另一方面，还提供了一种电池组和一种车辆，其包括根据本公开的实施方式的电池模块。

有益效果

根据本公开的实施方式，汇流条框架组件和单元层叠件组合在一起的组合体可以容易地插入模块框架中，并且还可以防止汇流条框架在插入之后在模块框架内摇动。

附图说明

附图示出了本公开的优选实施方式，并且附图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是示出根据本公开的实施方式的电池模块的透视图。

图2是示出在图1的电池模块中去除模块框架的状态的图。

图3是示出在图2的电池模块中去除上盖的状态的图。

图4是示出应用于根据本公开的实施方式的电池模块的单元层叠件的一部分的图。

图5是示出构成图4的单元层叠件的各个电池单元的平面图。

图6是示出应用于根据本公开的实施方式的电池模块的fpcb组件的透视图。

图7是示出应用于根据本公开的实施方式的电池模块的汇流条框架组件的透视图。

图8是示出图2的电池模块的一部分的局部放大图。

图9是示出应用于根据本公开的实施方式的电池模块的前汇流条框架的前视图。

图10是示出图9的前汇流条框架的侧视图。

图11是图7的汇流条框架组件的一部分的局部放大图。

图12是示出应用于根据本公开的实施方式的电池模块的后汇流条框架的前视图。

图13是示出图12的后汇流条框架的侧视图。

图14是在前面示出根据本公开的实施方式的电池模块的局部放大图。

图15是在侧面示出根据本公开实施方式的电池模块的局部放大图。

图16是示出应用于根据本公开的实施方式的电池模块的模块框架的透视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应该理解的是，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含义和词典含义，而是在允许发明人为最佳解释而适当定义术语的原则的基础上，基于与本公开的技术方案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示例目的的优选示例，并非旨在限制本公开的范围，因此应当理解，在不脱离本公开范围的情况下，可以对其做出其他等同替换和修改。

首先，参照图1至图3，根据本公开的实施方式的电池模块可以被实现为包括单元层叠件100、fpcb组件200、汇流条框架组件300、模块端子400和模块框架500。

参照图4，单元层叠件100包括被层叠以在其宽表面处彼此面对的多个电池单元110。单元层叠件100可包括至少一个缓冲垫p，该缓冲垫p被插置在最外侧的电池单元110和/或相邻的电池单元110之间。

也就是说，参照图4以及图1至图3，单元层叠件100可以在与fpcb组件200、汇流条框架组件300和模块端子400联接的状态下插入到模块框架500中。此时，为了在确保单元层叠件100的最大体积的同时容易地插入单元层叠件100，可以附加地应用由诸如海绵之类的弹性材料制成的缓冲垫p。

参照图5，可将袋型电池单元用作电池单元110。如图4所示，袋型电池单元110包括电极组件(未示出)、一对电极引线111和电池壳体112。

尽管在附图中未示出，但是电极组件具有如下形式：隔膜插置于交替地重复层叠的正极板和负极板之间，并且隔膜优选地分别位于两个最外侧以进行绝缘。

正极板包括正极集流器和涂覆在该正极集流器的一侧上的正极活性材料层，并且在正极板的一侧端形成有未涂覆正极活性材料的正极未涂覆区域。正极未涂覆区域起到正极接头的作用。

负极板包括负极集流器和涂覆在负极集流器的一个表面或两侧上的负极活性材料层，并且在负极板的一侧端处形成有未涂覆负极活性材料的负极未涂覆区域。负极未涂覆区域起到负极接头的作用。

另外，隔膜被插置于正极板与负极板之间，以防止具有不同极性的电极板彼此直接接触。隔膜可以由多孔材料制成，使得可以使用电解质作为介质在正极板和负极板之间使离子移动。

一对电极引线111分别连接到正极接头(未示出)和负极接头(未示出)，并且从电池壳体112引出。一对电极引线111分别在电池单元110的一个纵向侧和另一纵向侧引出。也就是说，应用于本公开的电池单元110对应于正极引线和负极引线在相反方向上被引出的双向引出电池单元。

另外，一对电极引线111被定位为在宽度方向(图4和图5的z轴方向)上从电池单元110的中心偏向一侧。具体地，一对电极引线111被定位为在宽度方向上从电池单元110的中心偏向一侧，优选地沿着单元层叠件100的高度方向(图4的z轴方向)向下偏斜。

如果一对电极引线111如上所述地被定位为在宽度方向上从电池单元110的中心偏向一侧，则可以给出用于安装随后说明的连接器240和模块端子400的空间，从而提高电池模块的能量密度。稍后将详细描述由于电极引线111被偏斜地安装的结构而引起的能量密度的增加。

电池壳体112包括两个区域，即容纳部分和密封部分，该容纳部分容纳电极组件，该密封部分在容纳部分的圆周方向上延伸并且在电极引线111被引出的状态下热熔融以密封电池壳体112。

尽管在图中未示出，但是通过粘贴和热熔融由多层袋状膜制成的上壳体和下壳体的边缘部分来密封电池壳体112，在多层袋状膜中按顺序层叠有树脂层、金属层和树脂层。

在密封部分中，与位于电极引线111被引出的方向上的区域相对应的梯台部分(terraceportion)112a具有锥形，使得梯台部分112a的两侧被切去从而该梯台部分的宽度沿着电极引线111的引出方向而逐渐减小。如上所述，如果梯台部分112a的宽度朝着电池单元110的外侧逐渐减小，则电极引线111可以被偏斜地设置，并且可以提高电池模块的能量密度。

同时，应用于本公开的电池单元110是长度(l)与宽度(w)之比为大约3以上且12以下的长单元。在根据本公开的电池模块中，如果采用长单元型电池单元110，则可以在使电池模块的高度增加最小化的同时提高电池模块的容量，这使得易于将电池模块安装在车辆的座椅或后备箱的下部。

接下来，参照图6和图8以及图3，fpcb组件200可以被实现为包括第一fpcb210、第二fpcb220、温度传感器230和连接器240。在本公开中，第一fpcb210和第二fpcb220被描述为彼此区别开的部件，但是第一fpcb210和第二fpcb220可以是单个集成柔性印刷电路板(fpcb)。也就是说，第一fpcb210和第二fpcb220仅仅是根据它们的设置位置来区分的元件。

第一fpcb210沿着单元层叠件100的纵向方向(图3的y轴方向)延伸，以覆盖单元层叠件100的上表面的至少一部分。第一fpcb210的两个纵向端设置有通过切去第一fpcb210的一部分而形成的温度传感器放置部分。

温度传感器230安装到温度传感器放置部分的上表面，从而将温度传感器230安装在与单元层叠件100在纵向方向(与图3的y轴平行)上的两端相对应的位置处。另外，温度传感器放置部分安装在与单元层叠件100在宽度方向(与图3的x轴平行的方向)上的中心相对应的位置处。

选择形成有温度传感器230的位置以感测单元层叠件100中具有最高温度的部分的温度。fpcb组件200可以连接到可以控制电池模块的充电和放电的控制装置(诸如电池管理系统(bms))。如果电池模块的温度升高到参考值以上，则为了确保电池模块的使用安全性，优选的是在具有最高温度的位置处测量温度以控制充电和放电。

因此，在单元层叠件100的纵向方向(图3的y轴方向)上，最靠近电极引线111的两个纵向端成为最佳位置，并且在单元层叠件100的宽度方向(图3的x轴方向)上，最难散热的中心成为最佳位置。

一起参照图3，图6和图8，第二fpcb220成对设置，并且第二fpcb220从第一fpcb210的两个纵向端延伸并且分别电连接到随后说明的汇流条b。也就是说，第二fpcb220具有形成在多个分支端处的多个连接端子221，并且多个连接端子221连接到随后说明的多个汇流条b。

同时，连接器240安装在第二fpcb220上，并且连接器240通过fpcb电连接到连接端子221。如上所述，诸如bms之类的控制装置(未示出)连接到连接器240，并且控制装置接收与通过汇流条b和连接端子221发送的电池单元110的电压有关的信息、与通过温度传感器230测量到的单元层叠件100的温度有关的信息等，并且参考该信息控制电池模块的充电和放电。

同时，如图8所示，安装在第二fpcb220上的连接器240面对单元层叠件100的前表面(与图8的x-z平面平行的表面)，但是由于电极引线111的偏斜而被安装在形成在电极引线111上方的空间中。也就是说，连接器240被安装为面对单元层叠件100的前表面的上部。

这样，将连接器240安装在由于将电极引线111安装成偏斜的结构而提供的空间中，这使得由安装连接器240引起的电池模块的整体体积增加最小化，从而改善了能量密度。

接下来，参照图7和图8，汇流条框架组件300可以被实现为包括前汇流条框架310、后汇流条框架320、上盖330和汇流条b。

前汇流条框架310在纵向方向(与图7的y轴平行的方向)上铰接到上盖330的一端，以相对于上盖330可枢转。同样地，后汇流条框架320铰接到上盖330的另一纵向端，以相对于上盖330可枢转。

参照图9以及图7和图8，汇流条框架310例如可以由诸如树脂的绝缘材料制成，并且包括汇流条放置部分311，该汇流条放置部分311形成为在与电池单元110的电极引线111相对应的位置处突出。多个汇流条b被固定并安装在汇流条放置部分311上。类似于电极导线111，汇流条放置部分311形成在从单元层叠件100的中心沿高度方向(图7和图8的z轴方向)向下偏斜的位置。与电极引线111的偏斜相似，汇流条放置部分311的偏斜是为了确保用于安装各部件的空间。

汇流条放置部分311在与电极引线111相对应的位置处形成有多个引线狭缝s。通过引线狭缝s，将电极引线111从前汇流条框架310引出，并且引出的电极引线111通过焊接等将被弯曲并固定在汇流条b上。

参照图9至图11，前汇流条框架310包括在其上端突出的至少一个第一上引导件312和在其侧部突出的至少一个第一侧引导件313。

参照图14以及图8和图9，第一上引导件312被插置于前汇流条框架310的上端和模块框架500的内表面之间，从而使前汇流条框架310在模块框架500内沿垂直方向(与图14的z轴平行的方向)的摇动最小化。

前汇流条框架310如上所述地铰接到上盖330，并且在铰接部分中可能存在间隙，由此前汇流条框架310可能会移动。如上所述，如果在前汇流条框架310中发生移动，则设置在汇流条框架310中的电极引线111和汇流条b之间的联接部分可能会损坏，并且可能无法按照设计的意图保持产品规格。这可能导致无法解决的问题。第一上引导件312可以使前汇流条框架310的垂直移动最小化，从而防止该问题发生。

同时，第一上引导件312优选地设置成至少一对。也就是说，至少一个第一上引导件312可以基于前汇流条框架310在纵向方向(与图9的x轴平行的方向)上的中心设置在两侧的每侧处，以稳定地固定前汇流条框架310。

参照图10，第一上引导件312具有通过对第一上引导件312的顶部边缘进行倒角处理而形成的倾斜表面。当包括单元层叠件100、fpcb组件200和汇流条框架组件300的组合体被插入模块框架500中时，倾斜表面使得组合体被自然地插入。沿着箭头方向执行模块框架500的插入。

设置于第一上引导件312的倾斜表面可以形成为在纵向方向(与图10的y轴平行的方向)上面对电池模块的一侧或另一侧。本公开的附图仅示出了设置于第一上引导件312的倾斜表面形成为面对电池模块的后侧的情况，但是仅假设模块框架500从电池模块的后侧朝向电池模块的前侧联接，而形成第一上引导件312的倾斜表面的位置不限于此。

参照图14以及图8和图9，第一侧引导件313被插置于前汇流条框架310的侧部和模块框架500的内表面之间，从而使前汇流条框架310在模块框架500内沿左右方向(与图14的x轴平行的方向)的摇动最小化。

前汇流条框架310如上所述地铰接到上盖330，并且在铰接部分中可能存在间隙，由此前汇流条框架310可能会移动。如果如上所述地在前汇流条框架310中发生移动，则设置于汇流条框架310的电极引线111与汇流条b之间的联接部分可能会损坏，并且可能无法按照设计的意图保持产品规格。第一侧引导件313可以使前汇流条框架310在左右方向上的移动最小化，从而防止上述问题发生。

同时，优选地，第一侧引导件313设置成至少两对。也就是说，第一上引导件312分别形成在前汇流条框架310的一个纵向侧和另一纵向侧上，以稳定地固定前汇流条框架310，并且至少一个第一上引导件312也可以基于前汇流条框架310在高度方向(与图9的z轴平行的方向)上的中心分别在两侧设置。

接下来，参照图12以及图7和图8，与上述前汇流条框架310相似，后汇流条框架320可以由例如树脂的绝缘材料制成，并且具有形成为在与电池单元110的电极引线111相对应的位置处突出的汇流条放置部分321。多个汇流条b固定地安装在汇流条放置部分321上。类似于电极引线111，汇流条放置部分321形成在沿高度方向(与图7和图12的z轴平行的方向)从单元层叠件100的中心下偏斜的位置处。

汇流条放置部分321在与电极引线111相对应的位置处形成有多个引线狭缝s。电极引线111通过引线狭缝s从后汇流条框架320中引出，并且引出的电极引线111通过焊接等将被弯曲并固定在汇流条b上。

参照图12和图13，后汇流条框架320包括在后汇流条框架的上端突出的至少一个第二上引导件322和在后汇流条框架的侧部突出的至少一个第二侧引导件323。

类似于上述第一上引导件312，第二上引导件322被插置于后汇流条框架320的上端与模块框架500的内表面之间，从而最使后汇流条框架320在模块框架500内沿垂直方向(与图12的z轴平行的方向)上的摇动最小化。

后汇流条框架320如上所述地铰接到上盖330，并且在铰接部分中可能存在间隙，由此后汇流条框架320可能会移动。如果如上所述地在后汇流条框架320中发生移动，则设置于汇流条框架320的电极引线111与汇流条b之间的联接部分可能会损坏，并且可能无法按照设计的意图保持产品规格。第二上引导件322可以使后汇流条框架320的垂直移动最小化，从而防止出现上述问题。

同时，第二上引导件322优选地设置成至少一对。也就是说，至少一个第二上引导件322可以基于后汇流条框架320在纵向方向(与图12的x轴平行的方向)上的中心设置在两侧的每侧处，以稳定地固定后汇流条框架320。

参照图13，第二上引导件322具有通过对第二上引导件322的顶部边缘进行倒角处理而形成的倾斜表面。当包括单元层叠件100、fpcb组件200和汇流条框架组件300的组合体被插入模块框架500中时，倾斜表面允许自然插入。模块框架500的插入遵循箭头方向。

设置于第二上引导件322的倾斜表面可以在纵向方向(与图13的y轴平行的方向)上朝向电池模块的一侧或另一侧定向。形成在第二上引导件322上的倾斜表面在与形成在第一上引导件312上的倾斜表面的方向相同的方向上定向。

本公开的附图仅示出了设置于第二上引导件322的倾斜表面形成为面对电池模块的后侧的情况，但是仅假设模块框架500从电池模块的后侧朝向电池模块的前侧联接，而形成第二上引导件322的倾斜表面的位置不限于此。

参照图8和图11，上盖330通过铰链联接而与前汇流条框架310和后汇流条框架320连接，并且覆盖单元层叠件100的上表面(与图8的x-y平面平行的表面)。

如图11所示，上盖330包括多个引导件容纳槽331，所述多个引导件容纳槽331形成在与第一上引导件312和第二上引导件322相对应的位置处。引导件容纳槽331具有在纵向方向(与图11的y轴平行的方向)上从上盖330的一侧端和另一侧端向内凹陷的凹口形状。

引导件容纳槽331形成为使得当前汇流条框架310和后汇流条框架320基于铰接部分枢转并且展开为与上盖330平行时，第一上引导件312和第二上引导件322与上盖330互不干涉。因此，出于避免干涉的目的，引导件容纳槽331形成为具有与第一上引导件312和第二上引导件322的突出高度相对应的深度。

参照图15和图8，模块端子400成对设置，并且模块端子400分别与电极引线111中的、位于单元层叠件100在宽度方向(与图8的x轴平行的方向)上的两侧的外侧的电极引线111连接。

类似于上述连接器240，由于电极引线111的偏斜，模块端子400位于形成在电极引线111和汇流条放置部分311上方的空间中。形成有模块端子400的位置可以使由安装模块端子400而引起的电池模块的整体体积增加最小化，因为该位置利用了由于电极引线111的偏斜安装而形成的空间。

参照图16以及图1，模块框架500容纳通过将单元层叠件100、fpcb组件200、汇流条框架组件300和模块端子400组合在一起而形成的组合体。模块框架500可以沿从后汇流条框架320朝向前汇流条框架310的方向或与之相反的方向联接到汇流条框架组件300。

如上所述，在根据本公开的实施方式的电池模块中，汇流条框架组件300和单元层叠件100结合在一起的结合体可以由于在汇流条框架310、320处突出地形成的引导结构而容易地插入模块框架500中，并且在插入之后，也可以防止汇流条框架310、320在模块框架500内摇动。

已经详细描述了本公开。然而，应当理解，详细说明和特定示例虽然指示了本公开的优选实施方式，但是仅以示例的方式给出，因为根据该详细描述，在本公开的范围内的各种变型和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。