电池模块及其制造方法与流程

1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年4月9日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2020-0043245的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
3.本公开涉及电池模块及其制造方法，更具体地涉及用于改善汇流条框架的质量的电池模块及其制造方法。


背景技术：

4.二次电池作为诸如移动设备和电动车辆的各种产品中的能源已经吸引了很多注意。二次电池是有效的能源，其可以代替使用化石燃料的现有产品的使用，并且由于其不会由于能量使用而产生副产物，因此作为环境友好的能源受到关注。
5.近来，随着对大容量二次电池结构(包括将二次电池用作能量存储源)的需求的不断增加，对作为多个二次电池串联或并联连接的电池模块组件的多模块结构的电池组的需求不断增长。
6.同时，当多个电池单元串联/并联连接以配置电池组时，配置由至少一个电池单元组成的电池模块，然后向至少一个电池模块添加其他组件以配置电池组的方法是常见的。
7.电池模块可包括：电池单元堆，多个电池单元堆叠在所述电池单元堆中；框架，用于容纳电池单元堆；以及汇流条框架，用于覆盖电池单元堆的前表面和后表面。
8.图1是示出根据现有技术的其中形成有汇流条框架的电池模块的图。图2是示出根据现有技术的汇流条框架的注射模制期间的翘曲现象的图。
9.参照图1和图2，传统的电池模块可包括：电池单元堆10，其中堆叠多个电池单元；下框架21，用于容纳电池单元堆10；上板22，用于覆盖电池单元堆的上表面；端板23，用于覆盖电池单元堆的前表面和后表面；散热器30，形成在下框架21的下表面上以冷却电池单元堆10；以及汇流条框架40，形成在端板23与电池单元堆10的前表面和后表面之间。
10.通常，如图1所示，随着堆叠的电池单元的数量增加，不可避免地制造汇流条框架，使得汇流条框架的宽度变得更长。然而，随着汇流条框架在宽度方向上的长度增加，当通过注射模制制造汇流条框架时难以控制模具，并且如图2所示，相反方向上的压力作用在汇流条框架40的中心和两侧上，导致所制造的汇流条框架的翘曲现象。


技术实现要素：

11.技术问题
12.本发明的一个目的是提供一种电池模块，在所述电池模块中形成有具有用于使汇流条框架的翘曲现象最小化的结构的汇流条框架。
13.本公开的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员从以下详细描述中应当清楚地理解本文未描述的其它目的。
14.技术方案
15.为了实现上述目的，本公开的一个实施方式提供一种电池模块，包括：电池单元堆，在所述电池单元堆中堆叠有多个电池单元；模块框架，所述模块框架用于容纳所述电池单元堆；以及汇流条框架，所述汇流条框架用于覆盖所述电池单元堆的前表面和后表面，其中，所述汇流条框架包括沿着所述电池单元堆的堆叠方向联接的第一汇流条框架和第二汇流条框架，并且其中，在所述第一汇流条框架的一侧形成有凸起部，在所述第二汇流条框架的一侧形成有凹槽部，并且所述凸起部联接到所述凹槽部，使得所述第一汇流条框架与所述第二汇流条框架连接。
16.本公开的另一个实施方式提供一种用于制造电池模块的方法，所述方法包括：将电池单元堆容纳在模块框架中的步骤；组装第一汇流条框架和第二汇流条框架以形成汇流条框架的步骤；以及将所述汇流条框架组装到所述电池单元堆的前表面和后表面的步骤。
17.所述第一汇流条框架的所述凸起部可以包括具有第一宽度的第一部分和具有第二宽度的第二部分，并且所述第二宽度可以大于所述第一宽度。
18.所述第二汇流条框架的所述凹槽部可以包括具有第一距离的第一区域和具有第二距离的第二区域，并且所述第二距离可以比所述第一距离宽，所述第一部分可以插入所述第一区域中，并且所述第二部分可以插入所述第二区域中。
19.所述第一汇流条框架的凸起部和所述第二汇流条框架的凹槽部可以以可滑动的方式彼此联接。
20.在组装所述第一汇流条框架和所述第二汇流条框架的步骤中，形成在所述第一汇流条框架的一侧的凸起部可以以可滑动的方式联接到形成在所述第二汇流条框架的一侧的凹槽部。
21.本公开的又一实施方式提供一种包括电池模块的电池组。
22.有利效果
23.根据本公开的实施方式，汇流条框架可以通过组装第一汇流条框架和第二汇流条框架的方法形成，从而提供诸如降低模制成本、提高汇流条框架的质量以及降低电池模块的缺陷率的效果。
24.本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从所附权利要求的描述中清楚地理解上文未描述的其它附加效果。
附图说明
25.图1是示出根据现有技术的其中形成有汇流条框架的电池模块的图；
26.图2是示出根据现有技术的汇流条框架的注射模制期间的翘曲现象的图；
27.图3是根据本公开的实施方式的电池模块的分解立体图；
28.图4是沿图3的线a-a截取的截面图，其示出了第一汇流条框架和第二汇流条框架组装起来的结构；
29.图5是用于说明图4的第一汇流条框架和第二汇流条框架的组装结构的分解图；
30.图6是示出根据本公开的实施方式的模块框架和散热器被组装到电池单元堆的状态的图；
31.图7是示出根据本公开的实施方式的第一汇流条框架和第二汇流条框架可滑动地联接的状态的图；以及
32.图8是示出根据本公开的实施方式的组装起来的汇流条框架被组装在电池单元堆的前表面上的状态的图。
具体实施方式
33.应当理解，以下将描述的示例性实施方式被说明性地描述以帮助理解本公开，并且本公开可以被不同地修改以与本文描述的示例性实施方式不同地执行。然而，在本公开的描述中，当确定具体描述和图示可能不必要地模糊本公开的主题时，将省略对公知功能或组成元件的具体描述和图示。此外，为了帮助理解本公开，附图未基于实际比例示出，但是构成元件的部分的尺寸可能被放大。
34.如这里所使用的，诸如第一、第二等术语可以用于描述各种组件，并且这些组件不受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个部件与另一个部件。
35.此外，本文使用的术语仅用于描述特定的示例性实施方式，而不旨在限制本公开的范围。单数表达包括复数表达，除非它们在上下文中具有明确相反的含义。应当理解，这里使用的术语“包括”、“包含”和“具有”旨在表示存在所述特征、数字、步骤、运动、构成元件、部件或其组合，但是应当理解，它们不排除存在或添加一个或多个其它特征、数字、步骤、运动、构成元件、部件或其组合的可能性。
36.在下文中，将参照图3至图5描述根据本公开的实施方式的包括汇流条框架的电池模块的结构。
37.图3是根据本公开的实施方式的电池模块的分解立体图。图4是沿着图3的线a-a截取的截面图，示出了其中第一汇流条框架和第二汇流条框架组装起来的结构。图5是用于说明图4的第一汇流条框架和第二汇流条框架的组装结构的分解图。
38.参见图3至图5，根据本公开的实施方式的电池模块包括：电池单元堆100，其中堆叠有多个电池单元；模块框架200，其用于容纳电池单元堆100；以及汇流条框架400，其用于覆盖电池单元堆200的前表面和后表面，其中汇流条框架400包括沿电池单元堆100的堆叠方向联接的第一汇流条框架410和第二汇流条框架420，凸起部411形成在第一汇流条框架410的一侧上，凹槽部421形成在第二汇流条框架420的一侧上，并且凸起部411联接到凹槽部421，使得第一汇流条框架410和第二汇流条框架420连接。
39.根据本实施方式的电池单元是二次电池并且可以被配置为袋型二次电池。这种电池单元可以由多个电池构成，并且多个电池单元可以堆叠在一起以便彼此电连接，由此形成电池单元堆100。多个电池单元中的每一个可包括电极组件、电池壳体和从电极组件突出的电极引线。
40.模块框架200容纳电池单元堆100。根据本公开的实施方式，模块框架200可包括用于覆盖电池单元堆100的下表面和两个侧表面的下框架210以及用于覆盖电池单元堆100的上表面的上板220。然而，模块框架200的结构不限于此，并且可以是由除了电池单元堆100的前表面和后表面之外的四个表面围绕的单框架形状。
41.根据本公开的实施方式的电池模块200可以进一步包括用于覆盖电池单元堆100的前表面和后表面的端板230。容纳在内部的电池单元堆100可以通过上述模块框架200被物理地保护。
42.散热器300可以形成在模块框架200的底部上。散热器300可包括：下板310，其形成
散热器的骨架并与模块框架200的底部接触；入口320，其形成在散热器的一侧以将制冷剂从散热器的外部供应到内部；出口330，其形成在散热器的一侧以使在散热器内部流动的制冷剂流向散热器的外部；以及流道部340，其连接入口320和出口330并允许制冷剂流动。
43.根据本公开的实施方式，流道部340可以形成为使得与对应于模块框架200的底部的下框架210的下表面接触的下板310向下凹进。流道部340的上侧是开口的，从而在流道部340和模块框架200的下表面之间形成流道，并且制冷剂可以流过所述流道。即，根据本公开的实施方式的电池模块可以具有其中散热器300一体地形成在模块框架200的底部上的冷却集成结构。
44.传统上，由于在模块框架的下侧单独形成制冷剂流动的结构，并且模块框架没有选择而是间接冷却，因此冷却效率降低。由于形成单独的制冷剂流动结构，因此存在电池模块和其上安装有电池模块的电池组的空间利用率降低的问题。然而，根据本公开的实施方式，通过采用其中散热器300集成在模块框架200的下表面上的结构，制冷剂可以直接在流道部340和模块框架200的下表面之间流动，从而由于直接冷却而提高冷却效率，并且通过其中散热器300与模块框架200的下表面集成的结构，可以进一步提高电池模块和其上安装有电池模块的电池组的空间利用率。
45.汇流条框架400可以覆盖电池单元堆100的前表面和后表面。根据本公开的实施方式的汇流条框架400包括沿电池单元堆100的堆叠方向联接的第一汇流条框架410和第二汇流条框架420。
46.在其中堆叠的电池单元的数量与现有技术相比显著增加的大面积电池模块的情况下，汇流条框架可以沿电池单元堆的堆叠方向在长度上增加。随着汇流条框架的长度增加时，在汇流条框架的注射模制期间难以控制模具，这导致所制造的汇流条框架翘曲的问题。如果汇流条框架翘曲，则可能难以组装汇流条框架，这导致整个电池模块的质量劣化的问题。
47.因此，根据本公开的实施方式，沿电池单元堆100的堆叠方向布置的第一汇流条框架410和第二汇流条框架420被分别制造，然后第一汇流条框架410和第二汇流条框架420被相互组装并安装在电池单元堆100上，由此可以最小化在注射模制期间汇流条框架的翘曲现象，可以降低用于模制具有较长长度的汇流条框架的模制成本，可以确保电池模块的质量并且可以降低缺陷率。
48.如图4和图5所示，凸起部411形成在第一汇流条框架410的一侧，凹槽部421形成在第二汇流条框架420的一侧，并且凸起部411联接到凹槽部421，使得第一汇流条框架410和第二汇流条框架420连接。第一汇流条框架410的凸起部411和第二汇流条框架420的凹槽部421可以彼此可滑动地联接。如上所述，通过第一汇流条框架410和第二汇流条框架420之间的突起-凹槽联接结构，可以确保第一汇流条框架410和第二汇流条框架420之间的部分的刚性。
49.第一汇流条框架410的凸起部411包括具有第一宽度w1的第一部分411a和具有第二宽度w2的第二部分411b，并且第二宽度w2可以大于第一宽度w1。第二汇流条框架420的凹槽部421包括具有第一距离d1的第一区域421a和具有第二距离d2的第二区域421b，第二距离d2比第一距离d1宽，第一部分411a插入第一区域421a，第二部分411b插入第二区域421b。
50.在下文中，将参照图6至图8描述根据本公开的实施方式的用于制造包括汇流条框
架的电池模块的方法。
51.图6是示出根据本公开的实施方式的模块框架和散热器被组装到电池单元堆的状态的图。图7是示出根据本公开的实施方式的第一汇流条框架和第二汇流条框架可滑动地联接的状态的图。图8是示出根据本公开的实施方式的组装起来的汇流条框架被组装在电池单元堆的前表面上的状态的图。
52.参见图6至图8，根据本公开的实施方式的用于制造电池模块的方法包括将电池单元堆100容纳在模块框架200中的步骤(图6)，组装第一汇流条框架410和第二汇流条框架420以形成汇流条框架400的步骤(图7)，以及将汇流条框架400组装到电池单元堆100的前表面和后表面的步骤(图8)。
53.在将电池单元堆100容纳在模块框架200中的步骤中，可以将电池单元堆100容纳在形成模块框架200的下框架210中，并且组装以将上板220覆盖在电池单元堆100的上表面上，由此将电池单元堆100容纳在模块框架200中。
54.在组装第一汇流条框架410和第二汇流条框架420的步骤中，形成在第一汇流条框架410的一侧上的凸起部411可以可滑动地联接到形成在第二汇流条框架420的一侧上的凹槽部421。通过可滑动的联接，在滑动的第一汇流条框架410和第二汇流条框架420相接的整个部分中形成联接，使得第一汇流条框架410和第二汇流条框架420可以更牢固地紧固。
55.通过第一汇流条框架410和第二汇流条框架420的联接形成的汇流条框架400可组装到电池单元堆100的前表面和后表面。在图8中示出了汇流条框架被组装在电池单元堆100的前表面上的状态，但是汇流条框架400甚至可以从电池单元堆100的后表面类似地组装。
56.在将汇流条框架400组装到电池单元堆100的前表面和后表面的步骤之后，可以将图3所示的端板230组装到电池单元堆100的汇流条框架400的外侧。此外，图3所示的散热器300可以安装到下框架210的下侧。
57.上述电池模块可以包括在电池组中。电池组可以具有这样的结构，其中根据本实施方式的一个或多个电池模块与控制和管理电池的温度、电压等的电池管理系统(bms)和冷却装置聚集并包装在一起。
58.电池组可应用于各种装置。这样的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的车辆装置，但是本公开不限于此，并且可以应用于可以使用电池模块的各种装置，这也属于本公开的范围。
59.尽管已经参照优选实施方式示出和描述了本发明，但是本公开的范围不限于此，并且本领域技术人员可以设计出落入所附权利要求中描述的本发明的原理的精神和范围内的许多其它修改和实施方式。此外，这些修改的实施方式不应从本发明的技术精神或角度单独理解。
60.附图标记说明
61.100：电池单元堆
62.200：模块框架
63.210：下框架
64.220：上板
65.230：端板
66.300：散热器
67.400：汇流条框架
68.410：第一汇流条框架
69.411：凸起部
70.411a：第一部分
71.w1：第一宽度
72.411b：第二部分
73.w2：第二宽度
74.420：第二汇流条框架
75.421：凹槽部
76.421a：第一区域
77.d1：第一距离
78.421b：第二区域
79.d2：第二距离。