电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的车辆的制作方法

1.本技术要求于2021年7月16日在韩国提交的韩国专利申请第10-2021-0093808号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
2.本公开涉及一种电池模块、包括该电池模块的电池组以及包括该电池组的车辆。


背景技术：

3.二次电池根据产品组和诸如高能量密度的电特性而具有高适用性，并由此通常不仅应用于移动设备，还应用于由电源驱动的电动车辆(ev)或混合动力电动车辆(hev)。由于二次电池可以根本上减少化石燃料的使用，并且不生成伴随能量消耗的任何副产物，二次电池作为用于改善生态友好性和能量效率的新型替代能源正受到关注。
4.目前广泛使用的二次电池的类型包括锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池和镍锌电池。单元二次电池(即单元电池单体)的工作电压为大约2.5v至大约4.5v。因此，当需要更高的输出电压时，可以通过串联连接多个电池单体来构造电池组。此外，可以根据对电池组所需的充电/放电容量并联连接多个电池单体来构造电池组。因此，可以根据所需输出电压和/或充电/放电容量以各种方式设置电池组中包含的电池单体的数量。
5.当通过串联和/或并联连接多个电池单体来构造电池组时，首先构造包括至少一个电池单体的电池模块并通过使用至少一个电池模块来添加其它元件以构造电池组或电池架的方法是常见的。
6.常规的电池模块通常包括多个电池单体和容纳有多个电池单体的模块壳体。由于电池模块被制造为多个电池单体密集地封装在狭窄空间中，因此易于散发在每个二次电池中产生的热很重要。
7.在这方面，作为散发在多个电池单体中产生的热的各种方法之一，冷却多个电池单体的间接冷却法主要应用于电池模块。间接冷却法是通过接触电池单体的封装材料的散热翅片来冷却电池单体的方法。在间接冷却法中，散热翅片将电池单体中产生的热传递至制冷剂。通常，在散热翅片上方或下方形成散热器以便与制冷剂快速交换热量。
8.散热翅片通常由具有高导热性的金属形成。此外，为了有效地传递热量，散热翅片相比电池单体更向模块壳体突出。
9.通常，模块壳体也由金属材料形成。由于电池单体异常或来自模块壳体外部的冲击造成的膨胀，散热翅片可能与模块壳体的内表面接触。在这种情况下，当作为金属构件的散热翅片接触模块壳体的内表面时，可能发生短路，由此导致电池模块的故障。
10.因此，需要提供其中可以确保散热翅片的绝缘性能的电池模块，以及包含该电池模块的电池组和车辆。


技术实现要素：

11.技术问题
12.本公开旨在解决现有技术的问题，因此，本公开旨在提供一种电池模块以及包含
该电池模块的电池组和车辆，该电池模块具有即使散热翅片因电池单体异常或来自模块壳体外部的冲击造成的膨胀而接触模块壳体的内表面时也可以确保绝缘性能的结构。
13.但是，本公开要解决的技术目的不限于以上目的，本领域普通技术人员由以下公开内容将清楚地理解本文中未提及的其它目的。
14.技术方案
15.在本公开的一个方面，提供了一种电池模块，包括：多个电池单体；模块壳体，多个电池单体容纳在模块壳体中；以及至少一个散热翅片，位于在模块壳体内的多个电池单体之间，并且包括用于防止与模块壳体直接接触的绝缘盖。
16.至少一个散热翅片可以包括翅片主体，翅片主体在多个电池单体之间与相邻电池单体表面接触，其中，绝缘盖与翅片主体的至少一侧端部结合。
17.翅片主体的至少一侧端部可以相比多个电池单体更向模块壳体的内表面突出。
18.绝缘盖可以包围翅片主体的至少一侧端部。
19.绝缘盖可以与模块壳体的内表面间隔开规定距离，并且可以设置为相比于多个电池单体更靠近模块壳体的内表面。
20.翅片主体的至少一侧端部上可以设置有具有环形形状的结合端，并且在绝缘盖上可以设置有形状与结合端的环形形状互补的结合钩。
21.该电池模块还可以包括设置在模块壳体内并且与至少一个散热翅片接触的散热树脂，其中，绝缘盖插设在散热树脂的内部。
22.散热树脂可以在模块壳体的内表面上被涂覆至规定高度。
23.多个电池单体的至少一部分可以插设在散热树脂的内部。
24.翅片主体的至少一侧端部可以具有在与多个电池单体中的每一个的长度方向平行的方向上交替布置有至少一个凸部和至少一个凹部的凹凸形状，其中，绝缘盖与至少一个凸部结合。
25.多个电池单体可以是软包型电池，并且可以分别包括容纳有电极组件的收容部、形成为在收容部周围的密封部和延伸至密封部外部并且连接到电极组件的电极引线，其中，绝缘盖沿与电极引线延伸的方向平行的方向形成。
26.翅片主体可以由金属铝形成，绝缘盖可以由橡胶材料形成。
27.在本公开的另一方面，提供了包括至少一个根据以上实施例的电池模块的电池组。
28.在本公开的另一方面，提供了包括至少一个根据以上实施例的电池组的车辆。
29.有益效果
30.根据本公开，可以确保电池模块的绝缘性能。
31.具体地，根据本公开，即使在散热翅片因电池单体异常或来外部冲击造成的膨胀而接触模块壳体的内表面时，也可以通过能够防止与模块壳体直接接触的绝缘盖来防止电池模块的故障。
32.因此，根据本公开，可以提供具有改善的绝缘性能的电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆。
33.本公开可以具有各种其它效果，这些效果将在每个实施例中描述，或者将省略对本领域普通技术人员容易推断的效果的描述。
附图说明
34.附图示出了本公开的优选实施例，并且与前述公开内容一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此，本公开不解释为限于该附图。
35.图1是用于描述根据本公开的一个实施例的电池模块的视图。
36.图2是用于描述图1的电池模块的电池单体的视图。
37.图3是用于描述图1的电池模块的散热翅片的视图。
38.图4是示出图3的散热翅片的截面图。
39.图5是用于描述根据本公开的另一实施例的散热翅片的视图。
40.图6是示出图5的端部的放大视图。
41.图7和图8是用于描述在图1的电池模块中通过散热翅片的绝缘盖来防止短路的机制的视图。
42.图9是用于描述包括图1的电池模块的电池组的视图。
43.图10是用于描述包括图9的电池组的车辆的视图。
具体实施方式
44.在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应理解，在说明书和所附权利要求书中使用的术语不应解释为限于一般含义和字典含义，而是在允许发明人为了最佳解释而适当地定义术语的原则的基础上基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。
45.因此，本文中提出的描述仅是仅用于说明目的优选示例，而非意在限制本公开的范围，因此应理解，在不背离本公开的范围的情况下，可以对其进行其它等效和修改。
46.此外，为了帮助理解本公开，附图并未按比例绘制，而是可能夸大一些部件的尺寸。
47.图1是用于描述根据本公开的一个实施例的电池模块的视图。
48.参照图1，根据本公开的一个实施例的电池模块10包括多个电池单体100、模块壳体200和散热翅片300。
49.多个电池单体100可以容纳在模块壳体200中。多个电池单体100可以堆叠为在模块壳体200中彼此电连接。
50.将更详细地描述多个电池单体100的每一个。
51.图2是用于描述图1的电池模块的电池单体的视图。
52.参照图2，电池单体100可以是二次电池，例如软包型电池单体100。但是，电池单体100的类型不限于此。例如，本公开的电池模块10中也可以采用其他类型的电池单体100，例如圆柱形单体或棱柱形单体。
53.下面将假定电池单体100是如图2中所示的软包型电池来进行描述。参照图2，电池单体100可以包括电极组件110、容纳有电极组件110的收容部130、形成为围绕收容部130的密封部150、以及连接到电极组件110并引出至密封部150外部的一对电极引线170。
54.该对电极引线170可以与设置在电极组件110中的电极片结合(未显示)，并可穿过密封部150引出至密封部150的外部。该对电极引线170可以在电池单体100的长度方向(y轴方向)上延伸。该对电极引线170可以在相同或相反的方向上引出。
55.再参照图1，模块壳体200可具有其中容纳有多个电池单体100的内部空间。例如，模块壳体200可包括底板210、侧板230和盖板250。这些板可以通过使用紧固方法如螺栓或焊接彼此结合，或可以一体制造。模块壳体200可由诸如高强度塑料的材料形成，或可以由金属材料形成。
56.多个电池单体100可以容纳在模块壳体200中。多个电池单体100可以在底板210上垂直布置，使得密封部150平行于电池单体100的长度方向(y轴方向)的部分位于电池模块10的上端和下端。多个电池单体100可以在电池单体100的厚度方向(x轴方向)上布置。
57.可以提供用于冷却多个电池单体100的至少一个或多个散热翅片300，以便位于模块壳体200中的多个电池单体100之间。将在假定提供多个散热翅片300的情况下描述本实施例。
58.根据本公开的一个实施例的电池模块10可具有其中电池单体100与散热翅片300交替布置的结构。散热翅片300可以包括用于防止与模块壳体200直接接触的绝缘盖330。下面将更详细地描述绝缘盖330。
59.将更详细地描述根据本公开的散热翅片300。
60.图3是用于描述图1的电池模块的散热翅片的视图。图4是示出图3的散热翅片的截面图。
61.参照图3和图4，散热翅片300可包括翅片主体310和绝缘盖330。
62.翅片主体310可以由具有高导热性的金属材料形成以平稳地冷却电池单体100。例如，翅片主体310可以由包含铝的金属形成，或可以由包含铜的金属形成。
63.翅片主体310可在多个电池单体100之间与相邻的电池单体100表面接触。因此，电池单体100的最大表面与翅片主体310可以彼此表面接触，并由此可以进一步最大化电池单体100的冷却效率。
64.翅片主体310的至少一侧端部312可以相比多个电池单体100更向模块壳体200的内表面215突出。翅片主体310的突出端部312可以接触散热器(未显示)，并且可以通过翅片主体310的端部312将从电池单体100接收的热量传递到散热器。尽管并未显示，该散热器可以将从翅片主体310接收的热量传递到单独的冷却水或空气。
65.由于根据本公开的一个实施例的电池模块10的如下结构：翅片主体310的至少一侧端部312相比多个电池单体100更向模块壳体200的内表面215突出，翅片主体310的热量可以更容易地传递至电池模块10外部，从而提高了电池单体100的冷却效率。
66.在翅片主体310的至少一侧端部312上可以设置有具有环形形状的结合端315。即，设置在翅片主体310的至少一侧端部312上的结合端315可具有例如环形形状。翅片主体310的至少一侧端部312可以通过具有环形形状的结合端315与绝缘盖330结合。
67.绝缘盖330可以防止散热翅片300与模块壳体200之间的直接接触。
68.例如，当本公开的电池单体100是软包型电池时，绝缘盖330可以在与电极引线170延伸的方向平行的方向(y轴方向)上形成。
69.参照图4，绝缘盖330可以与翅片主体310的至少一侧端部312结合。详细而言，绝缘盖330可具有包围翅片主体310的至少一侧端部312的结构。当散热翅片300因电池单体100的膨胀和/或外部冲击而接触模块壳体200或即使通过与模块壳体200的较强接触而略微弯曲时，通过绝缘盖330的结构，可以防止散热翅片300与模块壳体200之间的直接接触。
70.在绝缘盖330上可以设置有形状与结合端315的环形形状互补的结合钩335，以便于与结合端315结合。也就是说，绝缘盖330的结合钩335可以与设置在翅片主体310的端部312上的结合端315接合。
71.由此，仅以简单的结构即可将翅片主体310与绝缘盖330彼此牢固地结合。因此，即使在散热翅片300因电池单体100的膨胀和/或外部冲击而与模块壳体200碰撞时，也可以保持翅片主体310与绝缘盖330之间的结合。然而，将翅片主体310与绝缘盖330结合的方法不限于上述结合方法，并且可以是只要翅片主体310与绝缘盖330能够牢固且容易地彼此结合的任何方法。
72.绝缘盖330可以由绝缘材料形成。例如，绝缘盖330可以由橡胶材料形成。但是，本公开不限于此，并且绝缘盖330可以由诸如有机硅或塑料的材料或其它绝缘材料形成。
73.绝缘盖330可以与模块壳体200的内表面间隔开规定距离，并且可以设置为比多个电池单体100更靠近模块壳体200的内表面。例如，参照图1，绝缘盖330可以与模块壳体200的底板210的内表面215间隔开规定距离，并且可以设置为比多个电池单体100更靠近模块壳体200的底板210的内表面215。也就是说，绝缘盖330可以设置为比翅片主体310和电池单体100更靠近模块壳体200的底板210。由于这种结构，可以防止翅片主体310或电池单体100直接接触模块壳体200。
74.然而，本公开可以不限于图3和图4的结构，并且只要绝缘盖330设置为防止翅片主体310与模块壳体200之间的直接接触的任何结构都可以。
75.图5是用于描述根据本公开的另一实施例的散热翅片的视图。图6是示出图5的端部的放大视图。
76.参照图5和图6，根据本公开的另一实施例的散热翅片350的翅片主体360的至少一侧端部362可具有在与每个电池单体100平行的长度方向(y轴方向)上交替布置有至少一个凸部363和至少一个凹部364的凹凸形状。绝缘盖380可以与至少一个凸部363结合。
77.由于根据该实施例的翅片主体360具有不平坦结构，可以最大限度减少制造翅片主体360和绝缘盖380所需的翅片主体360的材料，从而降低制造成本。
78.此外，根据上述实施例，由于最大限度减少了散热翅片350与模块壳体200的内表面之间的接触面积，可以使散热翅片350与模块壳体200之间短路的风险最小化。
79.即使在这种情况下，绝缘盖380也可以具有包围翅片主体360的至少一侧端部362的结构。此外，翅片主体360的至少一侧端部362上可以设置有具有环形形状的结合端365。包括形状与结合端365的环形形状互补的结合钩385的绝缘盖380可以与结合端365结合。
80.电池模块10还可以包括散热树脂400。散热树脂400可以是例如具有高导热性的导热粘合剂。
81.再参照图1，散热树脂400可以在模块壳体200的底板210的内表面215上涂覆至规定高度。散热树脂400可以设置在模块壳体200中，并可以接触所述至少一个散热翅片300。详细地，绝缘盖330可以插设在散热树脂400的内部。此外，翅片主体310的至少一部分可以插设在散热树脂400的内部。
82.由此，由于散热翅片300的至少一部分插设在散热树脂400的内部，散热翅片300可以更稳定地插设并固定至散热树脂400。因此，在本实施例中，可以提高散热翅片300的固定力而无需穿过散热树脂400的单独的附加固定构件，。此外，由于插设在散热树脂400中的翅
片主体310的至少一部分，由电池单体100传递的热量可以容易地传递至散热树脂400。
83.根据本公开的一个实施例，多个电池单体100的每一个的至少一部分可以插设在散热树脂400的内部。在这种情况下，电池单体100可以直接接触散热树脂400。因此，由于电池单体100中生成的热量可以直接传递至散热树脂400而无需通过散热翅片300，可以进一步提高电池单体100的冷却效率。此外，由于电池单体100可以插设并固定至散热树脂400，可以提高电池单体100的固定力而无需单独的附加固定构件。
84.图7和图8是用于描述在图1的电池模块中通过散热翅片的绝缘盖来防止短路的机制的视图。
85.参照图7，根据本公开的一个实施例，散热树脂400在模块壳体200的底板210的内表面215上涂覆至规定高度，并且多个电池单体100与多个散热翅片300垂直交替布置在散热树脂400上。与翅片主体310的端部312结合的绝缘盖330可以与模块壳体200的底板210的内表面215间隔开规定距离，并且可以设置为比多个电池单体100更靠近模块壳体200的底板210的内表面215。
86.在这种情况下，如图8中所示，外部冲击可能在垂直于模块壳体200的盖板250的方向(-z轴方向)上施加到盖板250上。在这种情况下，容纳在模块壳体200中的多个电池单体100和多个散热翅片300可以接收电池单体100的在宽度方向(-z轴方向)上的力，并且可以在该电池单体100的宽度方向(-z轴方向)上移动。在这种情况下，与模块壳体200的底板210的内表面215间隔开规定距离的绝缘盖330可以首先与底板210的内表面215接触。即使当包括底板210的模块壳体200的每个板由金属材料形成时，由于绝缘盖330，也可以防止金属材料形成的翅片主体310与金属材料形成的底板210之间的直接接触，从而防止短路对电池模块10造成损坏。
87.这同样适用于外部冲击在垂直于底板210的方向(+z轴方向)上施加到底板210上的情况。或者，这同样适用散热翅片300因诸如电池单体100的膨胀的异常情况与模块壳体200接触的情况。
88.图9是用于描述包括图1的电池模块的电池组的视图。图10是用于描述包括图9的电池组的车辆的视图。
89.参照图9，根据本公开的电池组1可包括至少一个根据本公开的电池模块10。此外，根据本公开的电池组1可包括可以容纳有至少一个电池模块10的电池组壳体50。此外，除电池模块10之外，在电池组1中还可以包括提交本公开时已知的各种元件，例如电池组管理系统(bms)、电池组壳体、继电器和电流传感器。
90.参照图10，根据本公开的车辆v可包括至少一个根据本公开的电池组1。
91.根据上述各种实施例，即使在散热翅片300因电池单体100的异常或外部冲击所引起的膨胀而接触模块壳体200的内表面215时，也可以通过能够防止与模块壳体200直接接触的绝缘盖330来防止电池模块10的故障。
92.因此，根据以上各种实施例，可以提供具有改善的绝缘性能的电池模块10、以及包括该电池模块10的电池组1和车辆v。
93.本领域普通技术人员将理解的是，当使用指示方向的术语如上部和下部时，这些术语仅仅是为了便于解释，并且可以根据目标物体的位置、观察者的位置等而变化。
94.尽管已经参照实施例和附图描述了本公开的一个或多个实施例，但本公开不限于
此，并且本领域普通技术人员将理解，在不脱离以下权利要求限定的本公开的范围内，可以在其中进行形式和细节方面的各种修改。

技术特征：
1.一种电池模块，包括：多个电池单体；模块壳体，所述多个电池单体容纳在所述模块壳体中；以及至少一个散热翅片，位于在所述模块壳体内的所述多个电池单体之间，并且包括用于防止与模块壳体直接接触的绝缘盖。2.根据权利要求1的电池模块，其中，所述至少一个散热翅片包括翅片主体，所述翅片主体在所述多个电池单体之间与相邻电池单体面接触，其中，所述绝缘盖与所述翅片主体的至少一侧端部结合。3.根据权利要求2的电池模块，其中，所述翅片主体的至少一侧端部相比于所述多个电池单体更向所述模块壳体的内表面突出。4.根据权利要求2的电池模块，其中，所述绝缘盖包围所述翅片主体的至少一侧端部。5.根据权利要求3的电池模块，其中，所述绝缘盖与所述模块壳体的内表面间隔开规定距离，并且设置为相比于所述多个电池单体更靠近所述模块壳体的内表面。6.根据权利要求2的电池模块，其中，所述翅片主体的至少一侧端部设置有具有环形形状的结合端，并且在所述绝缘盖上设置有形状与所述结合端的所述环形形状互补的结合钩。7.根据权利要求1的电池模块，还包括设置在所述模块壳体内并且与所述至少一个散热翅片接触的散热树脂，其中，所述绝缘盖插设在所述散热树脂的内部。8.根据权利要求7的电池模块，其中，所述散热树脂在所述模块壳体的内表面上被涂覆至规定高度。9.根据权利要求7的电池模块，其中，所述多个电池单体的至少一部分可以插设在所述散热树脂的内部。10.根据权利要求2的电池模块，其中，所述翅片主体的至少一侧端部具有在与所述多个电池单体中的每一个的长度方向平行的方向上交替布置有至少一个凸部和至少一个凹部的凹凸形状，其中，所述绝缘盖与所述至少一个凸部结合。11.根据权利要求1的电池模块，其中，所述多个电池单体是软包型电池，并且分别包括容纳有电极组件的收容部、形成在所述收容部周围的密封部和延伸至所述密封部外部并且连接到电极组件的电极引线，其中，所述绝缘盖沿与所述电极引线延伸的方向平行的方向形成。12.根据权利要求2的电池模块，其中，所述翅片主体由金属铝形成，并且所述绝缘盖由橡胶材料形成。13.一种电池组，包括权利要求1至12中任一项所述的至少一个电池模块。14.一种车辆，包括权利要求13所述的至少一个电池组。

技术总结
根据本发明的一个实施例的一种电池模块包括：多个电池单体；模块壳体，多个电池单体容纳在模块壳体中；以及至少一个散热翅片，设置在模块壳体内的多个电池单体之间，并且包括用于防止与模块壳体直接接触的绝缘盖。于防止与模块壳体直接接触的绝缘盖。于防止与模块壳体直接接触的绝缘盖。


技术研发人员：郑元植 柳成川 金玟省
受保护的技术使用者：株式会社LG新能源
技术研发日：2022.07.15
技术公布日：2023/9/9