电池模块和包括该电池模块的电池组的制作方法

本发明涉及一种电池模块和包括该电池模块的电池组，尤其涉及一种具有提高的空间利用率的电池模块和包括该电池模块的电池组。

背景技术：

根据其产品具有高应用特性和诸如高能量密度之类的电特性的可再充电电池广泛应用于电池车辆、混合动力车辆以及由电驱动源驱动的蓄电装置以及便携式装置。这些可再充电电池因它们不会产生任何能源使用副产品以及它们可以大大减少化石燃料的使用的主要优点而作为改善环境友好性和能源效率的新能源受到关注。

在小型移动装置中，每个装置使用一个或两个或三个电池单元，而诸如汽车之类的中型和大型装置则需要高功率/大容量。因此，使用其中多个电池单元电连接的中大型电池模块。

因为优选以尽可能小的尺寸和重量来制造中型和大型电池模块，所以可以具有高的集成度并且相对于容量具有小的重量的棱柱形电池和袋型电池主要用作中型和大型电池模块的电池单元。同时，为了保护电池层叠体免受外部冲击、热或振动，电池模块可以包括框架构件，该框架构件将电池单元层叠体容纳在具有前后开口的内部空间中。

图1是具有常规单框架的电池模块的立体图。

参考图1，电池模块可以包括：电池单元层叠体12，其通过层叠多个电池单元11而形成；单框架20，其前表面和后表面敞开以覆盖电池单元层叠体12；盖板40，其覆盖电池单元层叠体12的上表面；汇流条框架30，其覆盖电池单元层叠体12的前表面和后表面；以及端板60，其覆盖单框架20的前表面和后表面。彼此对应的两个汇流条框架30可以借助盖板40连接。温度传感器50附接至盖板40。

为了形成这样的电池模块，如图1中的箭头所示，由于将电池单元层叠体12沿x轴方向插入到单框架20的敞开的前部或后部中而需要水平组装。然而，应当在电池单元层叠体12与单框架20之间确保足够的空隙，以使水平组装变得稳定。在此，空隙是指由装配引起的间隙。另外，柔性印刷电路15形成在盖板40与电池单元层叠体12之间，以在两端电连接汇流条框架30，并且盖板40可以防止柔性印刷电路15在水平组装期间受损坏。

然而，由于设置在柔性印刷电路15中的盖板40，电池模块的高度也会因其厚度而增加，并且电池模块的重量会增加。

当如上所述电池模块的尺寸增加时，当将包括电池模块的电池组布置在车辆下方时，可能会影响车辆的行驶性能和燃料效率。

另外，应考虑电池单元层叠体12的最大高度和插入过程中的组装空隙，将单框架20的高度设计得较大，结果可能发生不必要的空间浪费。

在该背景技术部分中公开的以上信息仅用于加强对本发明背景技术的理解，因此，其可能包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

技术问题

本发明要解决的目的是提供一种电池模块和包括该电池模块的电池组，该电池模块通过修改围绕电池单元层叠体的框架部件的结构并且以更紧凑、更简单的结构具有感测连接构件和新的温度传感器连接方法以最大限度地利用这种新结构的优点，由此提高空间利用率。

然而，本发明的目的不限于上述目的，并且可以在本发明的精神和范围内以各种方式扩展。

技术方案

根据本发明的一个示例性实施方式的电池模块包括：电池单元层叠体，其中层叠有多个电池单元；u形框架，其接纳所述电池单元层叠体并且具有敞开的上部；上板，其在所述u形框架的所述敞开的上部上覆盖所述电池单元层叠体；汇流条框架，其分别形成在所述电池单元层叠体的两端；信号连接部分，其布置在所述上板与所述电池单元层叠体之间，该信号连接部分连接分别形成在所述电池单元层叠体的两端的所述汇流条框架；以及桥，其邻近所述信号连接部分并铰接至所述汇流条框架，其中温度传感器附接至所述桥。

所述桥可以具有旋转轴，所述桥经由该旋转轴铰接至所述汇流条框架。

所述电池模块还可以包括：布置在所述桥与所述电池单元层叠体之间的压缩垫。

所述电池模块还可以包括：布置在所述压缩垫与所述电池单元层叠体之间的双面胶带。

所述温度传感器可以是热敏电阻装置。

所述电池单元层叠体的与所述多个电池单元的层压方向垂直的表面中的一个表面可以安装至所述u形框架的底部。

所述电池模块可以进一步包括：端板，其分别连接至所述u形框架的两个敞开侧，并且所述u形框架的所述两个敞开侧基于所述电池单元层叠体的电极引线突出的方向彼此面对。

所述u形框架可以包括底部和两个侧部，这两个侧部彼此相对，同时通过该底部连接，并且所述两个侧部之间的距离与所述上板的宽度相同。

所述信号连接部分可以由柔性扁平电缆(ffc)形成，并且可以连接所述电池单元层叠体的两端的所述汇流条框架。

根据本发明的另一示例性实施方式的电池组包括上述电池模块。

有益效果

根据示例性实施方式，与常规技术相比，可以通过实施u形框架以减小电池单元层叠体与框架之间的公差来提高空间利用率。

另外，为了最大化u形框架结构的优点，移除了盖板，并且可以通过将温度传感器附接至温度传感器桥来最小化组装干扰，并且可以将温度传感器固定在恒定位置。

附图说明

图1是示出具有常规的单框架的电池模块的分解立体图。

图2是示出根据本发明的一个示例性实施方式的电池模块的分解立体图。

图3是根据本发明的一个示例性实施方式的袋型电池的立体图。

图4是示出信号连接部分和桥联接至图2的电池模块中的汇流条框架的形状的图。

图5是图4的部分p的放大图。

图6是从一侧示出图5的侧视图。

图7是图1的一部分的放大图。

图8是局部地示出图1的一部分的内部的局部图。

图9是沿图7的线i-i’剖取的剖视图。

附图标记

100：电池模块

200：上板

210：u形框架

400：连接信号单元

450：温度传感器

500：桥

具体实施方式

下文中将参考附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施方式。如本领域技术人员将认识到的，所描述的实施方式可以以各种不同的方式变型，所有变型不脱离本发明的精神或范围。

为了清楚地解释本发明，省略了与本发明不直接相关的部分，并且在整个说明书中，相同的附图标记附于相同或相似的组成元件。

另外，为了更好地理解和易于描述，任意示出了附图中示出的每个构造的尺寸和厚度，但是本发明不限于此。在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。在附图中，为了更好地理解和便于描述，放大了一些层和区域的厚度。

将理解的是，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称为在另一元件“上”时，其可以直接在另一元件上，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，则不存在中间元件。此外，在本说明书中，词语“在……上”或“在……上方”是指位于对象部分之上或之下，并且不一定指位于对象部分的基于重力方向的上侧。

另外，除非明确地相反地描述，否则词语“包括”将被理解为暗示包含所述的元件，而不排除任何其他元件。

此外，在本说明书中，短语“在平面上”是指从顶部观察目标部分，并且短语“在横截面上”是指通过从侧面竖向切割目标部分而形成的横截面。

图2是示出根据本发明的一个示例性实施方式的电池模块的分解立体图。图3是根据本发明的一个示例性实施方式的袋型电池的立体图。

参考图2，根据本示例性实施方式的电池模块100包括：电池单元层叠体120，其包括多个电池单元110；u形框架210，其上表面、前表面和后表面是敞开的；上板220，其覆盖电池单元层叠体120的上部；端板311和312，其分别布置在电池单元层叠体120的前部和后部；以及汇流条框架310和320，其布置在电池单元层叠体120与端板311和312之间。

在将u形框架210的敞开侧分别称为第一侧和第二侧的情况下，u形框架210由板形结构形成，该板形结构弯曲成连续围绕除了电池单元层叠体120的与第一侧和第二侧相对应的表面之外的其他外表面中的彼此相邻的前表面、底表面和后表面。

上板220由一个板形结构构成，该板状结构围绕除电池单元层叠体120的前表面和后表面之外的其他外表面中除由u形框架210覆盖的前表面、底表面和后表面之外的顶表面。u形框架210包括底部210a和彼此面对的两个侧部210b。由于u形框架210和上板220在彼此对应的边缘部接触的状态下通过焊接等结合在一起，从而形成围绕电池单元层叠体120的结构。即，u形框架210和上板220可以通过焊接等在彼此对应的拐角部处结合。

电池单元层叠体120可以包括在一个方向上层叠的多个电池单元110，并且多个电池单元110可以在y轴方向上层叠(如图2中所示)。电池单元110优选是袋型电池单元。例如，参考图3，根据本示例性实施方式的电池单元110具有其中彼此相对应的两个电极引线111和112分别从电池主体113的一端114a和另一端114b突出的结构。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的两端114a和114b以及连接它们的一个侧部分114c粘附来制造电池单元110。换言之，根据本示例性实施方式的电池单元110总共具有三个密封部分114sa、114sb和114sc，并且通过诸如热熔合之类的方法对密封部分114sa、114sb和114sc进行密封，而其余的一个侧部分可以由连接部分115形成。电池单元110的长度方向限定在电池壳体114的两端114a和114b之间，并且电池单元110的宽度方向可以限定在连接电池壳体114的两端114a和114b的一个侧部分114c与连接部分115之间。

连接部分115是沿着电池单元110的边界延伸的区域，并且电池单元110的突出部分110p可以形成在连接部分115的端部。突出部分110p可以形成在连接部分115的两端中的至少一端上，并且可以在垂直于连接部分115的延伸方向的方向上突出。突出部分110p可以布置在电池壳体114的两端114a和114b的密封部分114sa和114sb之一与连接部分115之间。

电池壳体114通常由树脂层/金属薄膜层/树脂层的层压结构构成。例如，在电池壳体表面由o(取向)-尼龙层形成的情况下，当层压多个电池单元以形成电池模块时，多个电池单元易于受到外部冲击而滑动。因此，为了防止这种情况并维持电池单元的稳定的层压结构，诸如双面胶带的粘性粘合剂或粘合时通过化学反应粘结的化学粘合剂之类的粘合构件可以附接至电池壳体的表面以形成电池单元层叠体120。在本示例性实施方式中，电池单元层叠体120可以在y轴方向上层叠并沿z轴方向容纳在u形框架210中，然后可以通过在电池单元层叠体120与u形框架210的底部210a之间形成的导热树脂层(未示出)进行冷却。作为对比例，电池单元可以形成为盒型部，然后可以通过组装电池模块框架执行电池单元之间的固定。在该对比例中，由于存在盒型部，几乎没有冷却或者可能在电池单元的表面方向上进行冷却而在电池模块的高度方向上的冷却不太好。

在将根据本示例性实施方式的电池单元层叠体120安装到u形框架210的底部210a之前，可以在u形框架210的底部210a上涂覆导热树脂，并且可以固化导电树脂以形成导热树脂层。

此后，电池单元层叠体120可以沿垂直于u形框架210的底部210a的方向移动而安装至u形框架210的底部210a。此时，导热树脂层布置在u形框架210的底部210a与电池单元层叠体120之间。导热树脂层可以用于将从电池单元110产生的热传递至电池模块100的底部并且固定电池单元层叠体120。

根据本示例性实施方式u形框架210的两个侧部210b之间的距离和上板220的宽度可以相同。换言之，沿上板220的x轴方向的拐角部分和沿u形框架210的侧部210b的x轴方向的边缘部分可以直接相触或通过诸如焊接之类的方法结合。

根据本示例性实施方式的电池模块100包括：信号连接部分400，其连接分别形成在电池单元层叠体120的两端处的汇流条框架310和320；以及桥500，其邻近信号连接部分400布置。桥500经由旋转轴495铰接至汇流条框架320，并且温度传感器450附接至桥500。信号连接部分400可以由柔性扁平电缆(ffc)形成。

常规地，汇流条框架之间设置有柔性印刷电路(fpc)，使得两个汇流条框架借助柔性印刷电路连接，并且柔性印刷电路的顶部额外地安装有防止损坏柔性印刷电路的盖板。盖板是与根据本示例性实施方式的上板220相对应的板分开添加的部件。然而，根据本发明的示例性实施方式，去除了保护和支撑柔性印刷电路板的盖板，并且汇流条框架310和320由柔性扁平电缆(ffc)而不是柔性印刷电路来连接，该ffc不需要诸如盖板之类的保护构件。因为由于u形框架210和上板220的组合而形成覆盖电池单元层叠体120的方法和结构，所以即使在无常规盖板的情况下使用柔性扁平电缆，也可以防止在组装过程中对柔性扁平电缆的损坏。

通过以此方式借助ffc连接两个汇流条框架，可以减小电池模块100的高度，从而提高电池模块本身的能量密度。

如上所述，根据本发明的一个示例性实施方式的由ffc形成的信号连接部分400布置在上板220与电池单元层叠体120之间。更具体地，可以在电池单元层叠体120的上侧上形成绝缘构件(未示出)，并且信号连接部分400可以布置在绝缘构件(未示出)与上板220之间。

信号连接部分400可以由待弯曲的柔性电缆形成，并且用于汇流条框架之间的电连接的电路插入电缆内部，因此易于应对外部冲击。

接下来，参考图4至图6描述根据本发明的一个示例性实施方式的温度传感器。

图4是示出信号连接部分和桥联接至图2的电池模块中的汇流条框架的形状的图。图5是图4的部分p的放大图。图6是从一侧示出图5的侧视图。

参考图4和图5，根据本示例性实施方式的温度传感器450附接至桥500。桥500在旋转轴495上旋转，使得温度传感器450也可以旋转。根据本示例性实施方式的温度传感器450可以由热敏电阻装置形成。热敏电阻装置是一种半导体装置，其利用电阻随温度而变化的现象，并且能够通过混合和烧结诸如铜、锰、镍、钴、铬和铁之类的氧化物而形成。该热敏电阻的优点是尺寸小，并且即使温度变化很快或温度变化很小也可以测量温度。

由温度传感器450测得的温度信息可以发送至电池模块外部的其他装置。例如，当由温度传感器450测得温度时，所测得的温度信息可以发送至电池模块外部的电池管理系统(bms)，以用于控制电池模块。为此目的，电池模块可以包括温度测量电缆(未示出)，该温度测量电缆的一端连接至温度传感器450。电缆的另一端可以设置有连接器，并且该连接器可以连接至诸如bms之类的外部装置。

参考图5和图6，根据本示例性实施方式的温度传感器450可以布置在柔性印刷电路板490上。柔性印刷电路板490上可以形成有压缩垫480。压缩垫480可以由聚氨酯泡沫形成。如果添加压缩垫480，则可以提高桥500的耐久性。压缩垫480可以借助第一粘合剂层470a与桥500结合，并且可以借助第二粘合剂层470b与柔性印刷电路板490结合。包括第一粘合剂层470a和第二粘合剂层470b的粘合剂层470可以是双面胶带。柔性印刷电路板490部分地连接至温度传感器450，以将感测到的温度信息发送至电池模块外部的bms。根据桥500的旋转，根据本示例性实施方式的温度传感器450布置成与电池单元110相邻，从而可以检测根据电池单元110中产生的热的温度。

图7是图1的一部分的放大图。图8是局部地示出图1的一部分的内部的局部图。图9是沿图7的线i-i’剖取的剖视图。图7至图9用于解释根据对比例的温度传感器。

参考图7至图9，图1的盖板40的一部分被切割，并且形成有弹性构件21。柔性印刷电路板25布置在弹性构件21的下端。柔性印刷电路板25的一端沿着弹性构件21延伸的方向形成，并且弹性构件21的大部分可以与柔性印刷电路板25重叠。弹性构件21与柔性印刷电路板25的一端之间布置有压缩垫23。压缩垫23的上表面和下表面处分别形成有粘合剂层24，详细地，第一粘合剂层24a布置在压缩垫23与弹性构件21之间，并且第二粘合剂层24b布置在压缩垫23与柔性印刷电路板25之间。第一粘合剂层24a和第二粘合剂层24b是双面胶带。可以通过使用双面胶带将柔性印刷电路板25粘结至弹性构件21。

在当前对比例中，温度传感器26安装在压缩垫23与电池单元11之间。当按压弹性构件21时，温度传感器26感测电池单元11的温度。与之相比，图6的根据本示例性实施方式的温度传感器450附接至桥500而不是盖板，并且借助旋转轴495组装，从而使在u形框架结构的电池模块的组装过程中的组装干扰最小并且在没有盖板的情况下组装在感应电池单元的温度的位置。因此，根据本示例性实施方式，通过消除对比例的盖板，在减小重量和空间以及降低成本方面具有优点。另外，在对比例中，因为温度传感器26以固定状态组装在盖板下方，所以难以检查温度传感器26是否处于正确位置，但是根据本示例性实施方式的温度传感器450附接至桥500，使得能够在组装至汇流条框架320之前确认并调节温度传感器450的位置。此外，在将根据对比例的单框架20插入到电池单元层叠体12的过程中，可以减少由于盖板的卡塞引起的生产缺陷。

同时，根据本发明的一个示例性实施方式的一个或多个电池模块可以封装在电池组壳体中以形成电池组。

前述的电池模块和包括该电池模块的电池组可以应用于各种装置。该装置可以应用于诸如电动自行车、电动车辆或混合动力车辆之类的车辆，但是本发明不限于此，并且可以应用于能够使用电池模块的各种装置，这也包括在本发明的范围内。

尽管已经结合当前被认为是实用的示例性实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求书的精神和范围之内的各种变型例和等同布置。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年6月18日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0072499号的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。