车辆电池组的安全结构的制作方法

1.本发明涉及一种提高车辆电池组的安全性的技术。


背景技术：

2.在最近的电动车辆等中，用于向车辆提供动力的高压电池以电池组的形式安装在车辆中。
3.在所述电池组中，在由下壳体和上盖组成的电池壳体内部容纳有多个电池模块，并且每个电池模块由多个电池单元组成。
4.此外，在所述电池组内部，在电池模块之间设置有多个纵向构件和横向构件等，以支撑所安装的电池模块并确保电池组的刚性。
5.因此，在所述电池组内部，存在许多与电池模块以仅形成略微的间隙的状态彼此相邻的部位，如所述电池模块与上盖之间、所述电池模块与下壳体之间、所述电池模块与纵向构件或横向构件之间等。
6.所述电池模块的端板或夹具、所述下壳、上盖、纵向构件和横向构件等通常由金属材料制成，因此如上所述，与电池模块仅形成略微的间隙的部位可以用作潜在电容器。
7.另一方面，在如上所述的电池组的内部，由于某些原因，可能会发生电池单元发热或废气(off-gas)排放等，此时，当异物与所述废气一起流入到如上所述的可用作电容器的部位的间隙时，发生基于所述间隙的绝缘距离实质上缩短的效果，使得在形成所述间隙的电池模块与其相邻部件中积累的电荷可能会导致产生电弧(arc)，并且这可能会导致电池组的热失控和火灾。
8.作为上述发明的背景技术说明的内容仅用增强对本发明的背景的理解，不应被视为承认属于本发明所属领域的普通技术人员已知的现有技术。
9.现有技术文献
10.专利文献
11.(专利文献0001)kr 1020170010531 a


技术实现要素：

12.(一)要解决的技术问题
13.本发明的目的在于提供一种车辆电池组的安全结构，其通过消除电池组内部中在电池模块和与电池模块相邻的部件之间产生电弧的风险，使得可以有效地减少或防止电池组的热失控和火灾，从而最终可以大幅提高电池组的安全性。
14.(二)技术方案
15.用于实现上述目的的本发明的车辆电池组的安全结构的特征在于，包括：多个电池模块，被组装成在两侧的端板之间由多个电池单元重叠的状态；下壳体，覆盖在平面上设置的所述电池模块的下侧；上盖，结合到所述下壳体的上侧并覆盖所述电池模块的上侧；以及第一阻断构件，由绝缘材料制成，并且被设置在所述电池模块的端板与所述下壳体之间。
16.所述第一阻断构件可以设置在所述电池模块的端板与所述下壳体之间的间隙局部变窄的部位。
17.所述第一阻断构件可以局部地附接到所述下壳体的上表面。
18.所述电池模块可以通过分别从上侧和下侧连接两侧的所述端板的夹具而一体化；在所述下壳体和所述电池模块的夹具面对的部位可以设置有由绝缘材料制成的第二阻断构件。
19.所述第二阻断构件可以局部地附接到所述下壳体上表面的多个所述第一阻断构件之间。
20.在面对所述电池模块的上侧的所述上盖的内侧面可以设置有由绝缘材料制成的第三阻断构件。
21.在所述电池组的电池模块之间可以安装有多个纵向构件和多个横向构件；在所述纵向构件和所述横向构件中，在与所述电池模块的端板的侧端部相邻的部位可以设置有由绝缘材料制成的第四阻断构件。
22.在平面上设置的所述电池模块的上侧可以设置有用于安装电池组所需的电气部件的安装支架；所述电气部件可以安装在所述安装支架的上侧；在所述安装支架的下表面可以设置有由绝缘材料制成的第五阻断构件。
23.安装在所述安装支架的上侧的电气部件可以是pra(power relay assembly，功率继电器组件)。
24.此外，用于实现上述目的的本发明的车辆电池组的安全结构的特征在于，包括：多个电池模块，被构成为通过端板包围重叠的多个电池单元两侧，并且所述端板在上侧和下侧通过夹具连接；下壳体，从下侧包围在平面上设置的所述多个电池模块；上盖，从上侧包围所述多个电池模块并结合到所述下壳体；多个纵向构件和多个横向构件，结合到所述下壳体以定位在所述多个电池模块之间；以及多个阻断构件，由绝缘材料制成，并且设置在所述下壳体、上盖、纵向构件和横向构件中的至少一个上，以面对与所述电池模块的端板和夹具相邻的部分。
25.所述阻断构件可以包括：第一阻断构件，设置在所述下壳体与所述电池模块的端板之间；第二阻断构件，设置在所述下壳体与所述电池模块的夹具之间；第三阻断构件，设置在所述上盖的内侧面；以及第四阻断构件，设置在所述纵向构件或所述横向构件与所述电池模块的端板之间。
26.所述第一阻断构件可以沿所述电池模块重叠的方向伸长且局部地设置，以面对端板的两端部。
27.所述第二阻断构件可以沿所述电池模块的重叠方向伸长且局部地设置在多个所述第一阻断构件之间。
28.在平面上设置的所述电池模块的上侧可以设置有用于安装电池组所需的电气部件的安装支架；所述电气部件可以安装在所述安装支架与上盖之间的空间中；在所述安装支架的下表面设置有由耐热和绝缘材料制成的第五阻断构件。
29.安装在所述安装支架与上盖之间的空间中的电气部件可以是pra(power relay assembly，功率继电器组件)。
30.在所述下壳体、上盖、纵向构件和横向构件中，设置有所述阻断构件的部分由金属
材料制成，因此可以与所述电池模块的端板或夹具一起用作潜在电容器。
31.在所述下壳体、上盖、纵向构件和横向构件中，在与所述电池模块的端板或夹具之间产生引起火灾的电弧的高风险的部位可以设置有所述阻断构件，以从源头上防止产生所述电弧。
32.(三)有益效果
33.本发明通过消除电池组内部中在电池模块和与电池模块相邻的部件之间产生电弧的风险，使得可以有效地减少或防止电池组的热失控和火灾，并最终可以大幅提高电池组的安全性。
附图说明
34.图1是示出可应用本发明的车辆电池组的结构的图。
35.图2是示出容纳在图1的电池组中的电池模块的图。
36.图3是示出在图2的电池模块中排除电池单元的端板和夹具的图。
37.图4是图1的电池组的平面图。
38.图5是图4的沿v-v线的剖视图。
39.图6是示出根据本发明的将第一阻断构件和第二阻断构件应用于下壳体的实施例的图。
40.图7是示出根据本发明的将第三阻断构件应用于上盖的实施例的图。
41.图8是与图4的沿v-v线的截面对应的图，是示出根据本发明的应用第一阻断构件至第四阻断构件的实施例的图。
42.图9是与图4的沿ix-ix线的截面对应的图，是示出应用根据本发明的第五阻断构件的图。
43.附图标记说明
44.1：电池组
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3：电池模块
45.5：下壳体
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7：上盖
46.9：纵向构件
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11：横向构件
47.13：电池单元
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15：端板
48.17：连接杆
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19：夹具
49.21：第一阻断构件
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23：第二阻断构件
50.25：间隙填充物
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27：第三阻断构件
51.29：第四阻断构件
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31：第五阻断构件
52.33：安装支架
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35：电气部件
具体实施方式
53.对于在本说明书或本技术中所公开的本发明的实施例，特定结构性或功能性描述的示出仅用于描述根据本发明的实施例，根据本发明的实施例可以以各种方式实施，并且不应被解释为限于本说明书或本技术中描述的实施例。
54.根据本发明的实施例可以进行各种修改并且可以包括各种形态，因此将在附图中示出特定实施例并且在本说明书或本技术中进行详细说明。然而，这并非旨在将根据本发
明的概念的实施例限定在特定的公开方式，应当理解为包括包含在本发明的思想和技术范围中的所有修改、等同物或替代物。
55.第一和/或第二等术语可以用于描述各种组件，但是所述组件不应受所述术语的限制。所述术语仅用于将一个组件与另一组件区分开，例如，在不脱离根据本发明的概念的权利范围的情况下，第一组件可以被命名为第二组件，类似地，第二组件也可以被命名为第一组件。
56.当描述某个组件“连接”或“联接”到另一组件时，可以是直接连接或联接到所述另一组件，但是应理解为中间还可以存在其他组件。另一方面，当描述某个组件“直接连接”或“直接接触”到另一组件时，应理解为中间不存在其他组件。应同样地理解用于描述组件之间的关系的其他表述，即“在～之间”和“直接在～之间”或“相邻于～”和“直接相邻于～”等表述。
57.在本说明书中使用的术语仅用于说明特定实施例，而非旨在限定本发明。除非在上下文中另有说明，否则单数的表述包括复数的表述。需要理解的是，在本说明书中，“包括”或“具有”等术语是用于指定实施的特征、数字、步骤、操作、组件、部件或其组合的存在，而不是预先排除一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、组件、部件或其组合的存在或附加可能性。
58.除非另有定义，否则在本文中使用的包括技术性或科学性术语的所有术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。诸如在常用词典中定义的术语应被解释为具有与相关技术在上下文中所具有的含义相一致的含义，除非在本说明书中明确定义，否则不应被解释为理想化或过于形式化的含义。
59.在下文中，将通过参照附图描述本发明的优选实施例来详细描述本发明。在各附图中示出的相同的附图标记表示相同的部件。
60.图1是示出可应用本发明的车辆的电池组1的图，图2和图3是说明容纳在所述电池组1中的电池模块3的结构的图，图4是所述电池组1的平面图，图5是图4的沿v-v线的剖视图。
61.参照图1至图5，在平面上设置容纳在电池组1中的多个电池模块3以使多个电池模块形成为单层，这些电池模块3的下侧被下壳体5覆盖，上侧被上盖7覆盖。
62.在所述电池组1中，在如上所述设置的电池模块3之间设置有多个纵向构件9和横向构件11，以提高所述电池组1的刚性，并且起到固定所述电池模块3的支架作用等。
63.其中，所述纵向构件9是指沿车辆的前后方向伸长地设置的构件，所述横向构件11是指沿车辆的宽度方向伸长地设置的构件。
64.所述电池模块3在由多个电池单元13重叠的状态下在两端设置有端板15，这些端板15在结构上彼此连接，如图3所示，为了在结构上连接所述端板15之间而使用多个连接杆17和夹具19。
65.由于所述连接杆17在插入到所述两侧端板15之间的状态下通过螺钉固定在端板15上，因此所述端板15的与所述连接杆17结合的部位比其他部位相对更向外侧突出，以这种方式突出的部位使得电池模块与相邻部件的间隙变得相对更窄，因此，可认为在该部位产生电弧的风险较高。
66.另外，所述夹具19结合到端板15中心的上侧和下侧，该夹具19也会使电池模块与
相邻部件的间隙变窄，由此可见，在夹具19所在的部位产生电弧的风险也相对较高。
67.即，参照图5，如a所示，端板15的两端部下侧与下壳体5之间的间隔局部变窄，如b所示，端板15两端部侧面与横向构件11之间的间隔局部变窄，如c所示，夹具19与下壳体5之间的间隔局部变窄，如d所示，夹具19与上盖7之间的间隔局部变窄，可以认为在诸如a、b、c、d的部位中产生电弧的可能性相对较高。
68.参照图6至图9，本发明的车辆电池组1的安全结构的实施例包括由绝缘材料制成的第一阻断构件21，所述第一阻断构件21设置在所述电池模块3的端板15与所述下壳体5之间局部变窄的部位。
69.所述第一阻断构件21可以沿所述电池模块3的重叠方向以呈诸如长条状的形状局部地设置在所述下壳体5的上表面，以面对所述端板15的两端部。
70.因此，能够有效地防止在图5的表示为a的部位产生电弧。
71.此外，在所述下壳体5和所述电池模块3的夹具19面对的部位设置有由绝缘材料制成的第二阻断构件23。
72.所述第二阻断构件23局部地附接到所述下壳体5的上表面的所述第一阻断构件21之间。
73.因此，能够有效地防止在图5的表示为c的部位产生电弧。
74.作为参考，在安装所述电池模块3的夹具19的部位周围的所述下壳体的上侧设置有间隙填充物(gap filler)25，以易于实现电池单元13和下壳体5之间的热传递，所述第二阻断构件23可以设置在所述间隙填充物25和下壳体5之间。
75.另一方面，在面对所述电池模块3的上侧的所述上盖7的内侧面设置有由绝缘材料制成的第三阻断构件27。
76.如图7所示，所述第三阻断构件27可以被设置在所述上盖7的内侧面的绝大部分上。
77.因此，能够有效地防止在图5的表示为d的部位产生电弧。
78.另外，如上所述，在所述电池组1的电池模块3之间安装有多个纵向构件9和横向构件11；在所述纵向构件9和横向构件11中，由绝缘材料制成的第四阻断构件29可以设置在与所述电池模块3的端板15的侧端部相邻的位置。
79.因此，能够有效地防止在图5的表示为b的部位产生电弧。
80.图9是与图4的沿ix-ix线的截面对应的图，示出应用了根据本发明的第五阻断构件31。
81.即，参照图9，在在平面上设置的所述电池模块3的上侧设置有用于安装电池组1所需的电气部件35的安装支架33；所述电气部件35安装在所述安装支架33的上侧；所述安装支架33的下表面设置有由绝缘材料制成的第五阻断构件31。
82.这是因为，所述安装支架33可以将所述电气部件35安装在电池模块3的上侧空间中，因此如图所示，在所述上盖中，安装所述电气部件35的部位比其他部位相对向上侧突出，因此，为了减少该突出量使得电池组1的结构更加紧凑，所述安装支架33和电池模块3之间的空间可能会变得非常狭窄，由此导致该部位产生电弧的可能性变高。
83.因此，所述第五阻断构件31用于有效防止所述安装支架33的下侧与所述电池模块3的上侧之间产生电弧。
84.安装在所述安装支架33上侧的电气部件35可以是功率继电器组件(pra，power relay assembly)。
85.作为参考，所述第一阻断构件至第五阻断构件可以由绝缘材料制成以防止产生如上所述的电弧，并且也可以由具有耐热功能的材料制成以确保耐热性。
86.如上所述的本发明的车辆电池组1的安全结构可以表示如下。
87.即，本发明的车辆电池组1的安全结构可以包括：电池模块3，被构成为通过端板15包围重叠的多个电池单元13两侧，并且所述端板15在上侧和下侧通过夹具19连接；下壳体5，从下侧包围在平面上设置的多个所述电池模块3；上盖7，从上侧包围多个所述电池模块3并结合到所述下壳体5；多个纵向构件9和横向构件11，结合到所述下壳体5以定位在多个所述电池模块3之间；以及多个阻断构件，其由绝缘材料制成，并且设置在所述下壳体5、上盖7、纵向构件9和横向构件11中的至少一个上，并面对所述电池模块3的与端板15和夹具19相邻的部分。
88.所述阻断构件可以包括：第一阻断构件21，设置在所述下壳体5与所述电池模块3的端板15之间；第二阻断构件23，设置在所述下壳5体与所述电池模块3的夹具19之间；第三阻断构件27，设置在所述上盖7的内侧面；以及第四阻断构件29，设置在所述纵向构件9或横向构件11与所述电池模块3的端板15之间。
89.所述第一阻断构件21可以沿所述电池模块3的重叠方向伸长且局部地设置，以面对端板15的两端部。
90.所述第二阻断构件23可以沿所述电池模块3的重叠方向伸长且局部地设置在所述第一阻断构件21之间。
91.在平面上设置的所述电池模块3的上侧可以设置有用于安装电池组1所需的电气部件35的安装支架33；
92.所述电气部件35可以安装在所述安装支架33和上盖7之间的空间中；
93.在所述安装支架33的下表面可以设置有由耐热和绝缘材料制成的第五阻断构件31。
94.安装在所述安装支架33和上盖7之间的空间中的电气部件35可以是功率继电器组件(pra，power relay assembly)。
95.实质上，在所述下壳体5、上盖7、纵向构件9和横向构件11中，设置有所述阻断构件的部分由金属材料制成，因此可以与所述电池模块3的端板15或夹具19一起用作潜在电容器。
96.即，由金属材料制成的所述下壳体5等可以与所述电池模块3的端板15等一起用作潜在电容器，从而能够在两侧积累电荷，并且在某些情况下，所述积累的电荷可能会导致产生引起火灾的电弧，因此，通过所述阻断构件可以从源头上防止这种电弧的产生。
97.尽管示出并说明了本发明的特定实施例，但对本发明所属领域的普通技术人员而言，在不脱离权利要求书提供的本发明的技术思想范围内，可以对本发明进行各种改进和改变是显而易见的。

技术特征：
1.一种车辆电池组的安全结构，其特征在于，包括：多个电池模块，被组装成在两侧的端板之间由多个电池单元重叠的状态；下壳体，覆盖在平面上设置的所述电池模块的下侧；上盖，结合到所述下壳体的上侧并覆盖所述电池模块的上侧；以及第一阻断构件，由绝缘材料制成，并且设置在所述电池模块的端板与所述下壳体之间。2.根据权利要求1所述的车辆电池组的安全结构，其特征在于，所述第一阻断构件设置在所述电池模块的端板与所述下壳体之间的间隙局部变窄的部位。3.根据权利要求1所述的车辆电池组的安全结构，其特征在于，所述第一阻断构件局部地附接到所述下壳体的上表面。4.根据权利要求3所述的车辆电池组的安全结构，其特征在于，所述电池模块通过分别从上侧和下侧连接两侧的所述端板的夹具而一体化；在所述下壳体和所述电池模块的夹具面对的部位设置有由绝缘材料制成的第二阻断构件。5.根据权利要求4所述的车辆电池组的安全结构，其特征在于，所述第二阻断构件局部地附接到所述下壳体上表面的多个所述第一阻断构件之间。6.根据权利要求4所述的车辆电池组的安全结构，其特征在于，在面对所述电池模块的上侧的所述上盖的内侧面设置有由绝缘材料制成的第三阻断构件。7.根据权利要求6所述的车辆电池组的安全结构，其特征在于，在所述电池组的电池模块之间安装有多个纵向构件和多个横向构件；在所述纵向构件和所述横向构件中，在与所述电池模块的端板的侧端部相邻的部位设置有由绝缘材料制成的第四阻断构件。8.根据权利要求7所述的车辆电池组的安全结构，其特征在于，在平面上设置的所述电池模块的上侧设置有用于安装电池组所需的电气部件的安装支架；所述电气部件安装在所述安装支架的上侧；在所述安装支架的下表面设置有由绝缘材料制成的第五阻断构件。9.根据权利要求8所述的车辆电池组的安全结构，其特征在于，安装在所述安装支架的上侧的电气部件是功率继电器组件。10.一种车辆电池组的安全结构，其特征在于，包括：多个电池模块，被构成为通过端板包围重叠的多个电池单元两侧，并且所述端板在上侧和下侧通过夹具连接；下壳体，从下侧包围在平面上设置的所述多个电池模块；上盖，从上侧包围所述多个电池模块并结合到所述下壳体；多个纵向构件和多个横向构件，结合到所述下壳体以定位在所述多个电池模块之间；以及多个阻断构件，由绝缘材料制成，并且设置在所述下壳体、上盖、纵向构件和横向构件中的至少一个上，以面对与所述电池模块的端板和夹具相邻的部分。
11.根据权利要求10所述的车辆电池组的安全结构，其特征在于，所述阻断构件包括：第一阻断构件，设置在所述下壳体与所述电池模块的端板之间；第二阻断构件，设置在所述下壳体与所述电池模块的夹具之间；第三阻断构件，设置在所述上盖的内侧面；以及第四阻断构件，设置在所述纵向构件或所述横向构件与所述电池模块的端板之间。12.根据权利要求11所述的车辆电池组的安全结构，其特征在于，所述第一阻断构件沿所述电池模块重叠的方向伸长且局部地设置，以面对端板的两端部。13.根据权利要求12所述的车辆电池组的安全结构，其特征在于，所述第二阻断构件沿所述电池模块的重叠方向伸长且局部地设置在多个所述第一阻断构件之间。14.根据权利要求11所述的车辆电池组的安全结构，其特征在于，在平面上设置的所述电池模块的上侧设置有用于安装电池组所需的电气部件的安装支架；所述电气部件安装在所述安装支架与上盖之间的空间中；在所述安装支架的下表面设置有由耐热和绝缘材料制成的第五阻断构件。15.根据权利要求14所述的车辆电池组的安全结构，其特征在于，安装在所述安装支架与上盖之间的空间中的电气部件是功率继电器组件。16.根据权利要求10所述的车辆电池组的安全结构，其特征在于，在所述下壳体、上盖、纵向构件和横向构件中，设置有所述阻断构件的部分由金属材料制成，因此与所述电池模块的端板或夹具一起用作潜在电容器。17.根据权利要求16所述的车辆电池组的安全结构，其特征在于，在所述下壳体、上盖、纵向构件和横向构件中，在与所述电池模块的端板或夹具之间产生引起火灾的电弧的高风险部位设置有所述阻断构件，以从源头上防止产生所述电弧。

技术总结
本发明提供一种车辆电池组的安全结构，其包括：电池模块，被组装成在两侧的端板之间由多个电池单元重叠的状态；下壳体，覆盖在平面上设置的所述电池模块的下侧；上盖，结合到所述下壳体的上侧并覆盖所述电池模块的上侧；以及第一阻断构件，由耐热及绝缘材料制成，并且被设置在所述电池模块的端板与所述下壳体之间的间隙局部变窄的部位。间的间隙局部变窄的部位。间的间隙局部变窄的部位。


技术研发人员：金台爀 朱宰贤 成苍模 吴美善 徐敏锡
受保护的技术使用者：起亚株式会社
技术研发日：2022.09.28
技术公布日：2023/7/21