电池组、以及包括该电池组的电子装置和车辆的制作方法

电池组、以及包括该电池组的电子装置和车辆
1.本技术要求于2020年4月29日在韩国提交的韩国专利申请第10
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2020
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0052830号的优先权，通过引用将该韩国专利申请的公开内容并入本文。
技术领域
2.本公开内容涉及一种电池组、以及包括该电池组的电子装置和车辆，更具体地，涉及一种通过防止二次爆炸或热失控现象而具有提高的安全性的电池组。


背景技术：

3.近来，随着对诸如膝上型电脑、摄像机和便携式电话之类的便携式电子产品的需求快速增加以及电动车辆、储能电池、机器人、卫星等的全面发展，正在积极研究能够反复充电和放电的高性能二次电池。
4.目前市售的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等。其中，与镍基二次电池相比，锂二次电池由于诸如基本上没有记忆效应而能够自由充电和放电、非常低的自放电速率和高能量密度之类的优点而受到更多关注。
5.锂二次电池主要分别使用锂基氧化物和碳质材料作为正极活性材料和负极活性材料。此外，锂二次电池包括：其中涂布有正极活性材料的正极板和涂布有负极活性材料的负极板在它们之间插置有隔膜的状态下进行设置的电极组件；和外壳，即，电池壳体，外壳用于气密地容纳电极组件以及电解质。
6.此外，锂二次电池可根据外壳的形状分为：其中电极组件内置在金属罐中的罐型二次电池；和其中电极组件内置在由铝层压片支撑的袋中的袋型二次电池。
7.特别是，对应用于电动车辆的大容量电池组的需求近来逐渐增加。这种大容量电池组包括多个电池模块。因而，当在多个电池模块中的一些电池模块中发生起火或热失控时，起火或热失控传播到其他相邻的电池模块。因此，电池组的安全性成为主要问题。
8.此外，安装于车辆的电池组需要为车辆碰撞导致的较大冲击做准备。因此，需要解决诸如由外部冲击导致的对电池组中的内部部件造成的损坏、或者二次电池的起火或爆炸之类的问题。特别是，当冷却构件损坏时，冷却构件内部的冷却剂泄露，由此导致电池模块之间的电短路。


技术实现要素：

9.技术问题
10.设计本公开内容来解决相关技术的问题，因此本公开内容旨在提供一种通过防止二次爆炸或热失控现象而具有提高的安全性的电池组。
11.本公开内容的这些及其他目的和优点可通过以下描述来理解，并且通过本公开内容的示例性实施方式将变得更加显而易见。此外，将容易理解的是，本公开内容的目的和优点可通过所附权利要求中的手段及其组合来实现。
12.技术方案
13.在本公开内容的一个方面中，提供了一种电池组，包括：各自具有排出口的多个电池模块，所述排出口配置为将在电池模块中产生的气体排出到外部；托架，所述多个电池模块安装于所述托架，所述托架具有用于将气体排出到外部的排出孔；和一对侧盖，所述一对侧盖具有沿一个方向伸长并且分别位于所述托架的一侧和另一侧的主体部、通过将侧盖的一部分开口而形成并且分别与所述排出口相连的多个入口、以及配置为将从所述入口引入的气体输送至所述排出孔的排气部。
14.此外，所述排气部可具有随着更靠近所述托架的所述排出孔而逐渐增加的截面面积。
15.此外，所述侧盖的所述主体部可具有被外壁围绕的内部空间，并且在所述内部空间中可设置有加强肋，所述加强肋从所述主体的一侧的内表面延伸到所述主体部的另一侧的内表面。
16.此外，所述电池模块可包括：多个二次电池；和模块外壳，所述模块外壳配置为将所述多个二次电池容纳在其中，其中在所述模块外壳的一侧和另一侧中的至少一侧可设置有配置为结合至所述侧盖的固定部。
17.此外，所述多个二次电池可配置为当发生异常行为时沿一侧方向或另一侧方向排出气体。
18.此外，所述电池组可进一步包括：配置为使冷却剂在其中流动的冷却管，其中所述侧盖可包括管道容纳部，所述管道容纳部配置为围绕所述冷却管的至少一部分，使得将所述冷却管容纳在其中。
19.此外，所述托架可包括临时储存部，所述临时储存部配置为当从所述冷却管泄露冷却剂时，泄露的冷却剂流入所述临时储存部中。
20.此外，所述侧盖可进一步包括安装部，所述安装部具有与外部装置结合的紧固结构并且所述安装部设置于所述主体部的外侧。
21.此外，所述电池模块可包括栓塞部，所述栓塞部配置为在预定温度以下密封所述排出口并且在所述预定温度以上熔化并失去而打开所述排出口。
22.此外，在本公开内容的另一个方面中，还提供一种包括至少一个电池组的电子装置。
23.此外，在本公开内容的另一个方面中，还提供一种包括至少一个电池组的车辆。
24.有益效果
25.根据本公开内容的实施方式，由于本公开内容包括一对侧盖，该对侧盖具有沿一个方向伸长并且分别位于托架的一侧和另一侧的主体部、通过将侧盖的一部分开口而形成并且分别与排出口相连的多个入口、以及配置为将从入口引入的气体输送至排出孔的排气部，所以当由于多个电池模块中的任意一个处的诸如起火或热失控之类的异常行为而产生高温气体时，产生的高温气体可通过位于向外方向上的侧盖的排气部排出到外部而不升高相邻电池模块的温度，由此提高电池组的安全性。
26.此外，根据本公开内容的实施方式，由于侧盖包括管道容纳部，管道容纳部的外壁形成为围绕冷却管的至少一部分，使得将冷却管容纳在其中，所以侧盖可围绕并保护冷却管，由此防止冷却管因外部冲击而损坏。
附图说明
27.附图图解了本公开内容的优选实施方式并与上述公开内容一起用于提供对本公开内容的技术特征的进一步理解，因而本公开内容不应被解释为受限于附图。
28.图1是示意性示出根据本公开内容一实施方式的电池组的透视图。
29.图2是示意性示出根据本公开内容一实施方式的电池组的各部件的分解透视图。
30.图3是示意性示出根据本公开内容一实施方式的电池组采用的多个二次电池的透视图。
31.图4是示意性示出沿线c
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c’截取的图1的电池组的局部剖面图。
32.图5是示意性示出根据本公开内容一实施方式的电池组采用的排气部的局部剖面图。
33.图6是示意性示出根据本公开内容一实施方式的电池组采用的电池模块的底视图。
34.图7是示意性示出根据本公开内容另一实施方式的电池组采用的电池模块的局部底视图。
具体实施方式
35.下文中，将参照附图详细地描述本公开内容的优选实施方式。在描述之前，应当理解，在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字典含义，而是应当基于允许发明人为了最佳解释而适当地定义术语的原则，在对应于本公开内容的技术方面的含义和概念的基础上来解释。
36.因此，本文提出的描述仅仅是用于说明的目的的优选示例，并非旨在限制本公开内容的范围，因此应当理解，在不背离本公开内容的范围的情况下，可进行其他等同和修改。
37.图1是示意性示出根据本公开内容一实施方式的电池组的透视图。图2是示意性示出根据本公开内容一实施方式的电池组的各部件的分解透视图。此外，图3是示意性示出根据本公开内容一实施方式的电池组采用的多个二次电池的透视图。
38.参照图1至图3，根据本公开内容一实施方式的电池组300包括多个电池模块200、托架(tray)320、上盖310、和包括一对侧盖330a，330b的侧盖330。
39.具体地，电池模块200可包括多个二次电池100。二次电池100可以是具有电极组件(未示出)、电解质(未示出)以及将电极组件和电解质容纳在其中的袋116的袋型二次电池100。例如，如图3中所示，当直接沿(图1中所示的)f方向观看时，在电池模块200内部沿前后方向可并排堆叠多个袋型二次电池、例如21个袋型二次电池100。
40.另外，在本技术中，除非另有说明，否则“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”方向将是以沿f方向观看时为基准的。
41.此外，如图3中所示，可在相对于二次电池100的中央来说彼此相对的左端和右端形成正极引线112和负极引线111。就是说，正极引线112可设置在以二次电池100的中央为基准的一端(左端)。此外，负极引线111可设置在以二次电池100的中央为基准的另一端(右端)。
42.此外，二次电池100可具有以沿上下方向直立的形式设置的主体。二次电池100的
主体可沿左右方向伸长。此外，多个二次电池100可配置为当发生诸如起火或热失控之类的异常行为时沿一侧方向或另一侧方向排出气体。例如，当二次电池100是袋型电池时，袋116的一侧或另一侧处的密封部的一部分b1可形成为具有较弱的密封力。或者，袋的一侧或另一侧处的密封部的一部分可具有比其他部分窄的密封区域。
43.因此，根据本公开内容的该构造，由于多个二次电池100配置为当发生异常行为时沿一个方向或另一个方向排出气体，所以可沿想要的方向(朝向下面解释的排出口)从电池模块200的内部排出气体。因此，可减少电池模块200内部的气体停滞，由此有效减少电池模块200内部的二次电池100的二次爆炸或起火增加。
44.然而，根据本公开内容的电池组300不限于上述的袋型二次电池100，可采用提交本技术时已知的各种类型的二次电池100。
45.电池组300可包括配置为将多个二次电池100彼此电连接的至少一个汇流条(未示出)。具体地，汇流条可具有导电金属，例如可具有铜、铝、镍等。
46.此外，电池组300可包括用于将多个电池模块200彼此电连接的线型汇流条(未示出)。
47.另外，多个电池模块200的每一个可包括排出口215。排出口215可具有用于将电池模块200内部产生的气体排出到外部的开口。排出口215可形成在电池模块200的一侧(例如，沿y轴的负方向)和/或另一侧(例如，沿y轴的正方向，如图2中所示)。例如，即使在电池模块200的两侧形成排出口215，也可通过堵塞开口来密封一侧和另一侧的排出口215中的任意一个。
48.例如，在图2中所示的六个电池模块之中，可通过堵塞另一侧(右侧)的排出口的开口来密封位于左侧的电池模块200，并且可通过堵塞一侧(左侧)的排出口的开口来密封位于右侧的电池模块200。
49.此外，排出口215可具有朝向侧盖330突出的管形状。排出口215可配置为与侧盖330的入口e1相连，使得其具有管形状的端部与侧盖330的内部连通。
50.此外，托架320可配置为使得多个电池模块200安装于托架320。托架320可包括沿水平方向(x轴方向和y轴方向)延伸的安装板323。此外，托架320可具有与安装板323的下部结合的基板324。托架320可包括具有沿上下方向(z轴方向)直立的板形状的前框架325和后框架326。前框架325可结合至安装板323的前端。后框架326可结合至安装板323的后端。
51.此外，托架320可具有用于将气体排出到外部的排出孔e2。例如，如图2中所示，排出孔e2可形成在前框架325的左侧和右侧的每一侧。排出孔e2可具有开口形状，使得电池组300的内部和外部彼此连通。
52.此外，上盖310可结合至托架320的上部。上盖310可具有能够覆盖安装于托架320的多个电池模块200的尺寸。
53.图4是示意性示出沿线c
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c’截取的图1的电池组的局部剖面图。
54.与图2一起参照图4，侧盖330可具有沿一个方向(x轴方向)伸长的形状。可通过挤压成型来成形侧盖330。侧盖330的前端可结合至前框架325。侧盖330的后端可结合至后框架326。
55.此外，侧盖330可安置在托架320的安装板323的一侧和另一侧的每一侧。例如，如图2和图4中所示，两个侧盖330可分别具有位于安装板323的左端和右端的主体部333。因
此，主体部333可用作电池组300的左壁和右壁。主体部333可具有沿前后方向(x轴方向)延伸的形状。例如，主体部333可通过沿前后方向挤压成型而形成为板形状。主体部333可具有沿上下方向直立的形状。主体部333可具有内部中空的板形状。
56.此外，侧盖330可包括通过将其一部分开口而形成的入口e1。例如，可通过将之后解释的侧盖330的排气部335的一部分开口来形成入口e1。入口e1可配置为使得侧盖330的外部和内部可彼此连通。多个入口e1的每一个可与排出口215相连。就是说，入口e1可配置为面对排出口215的开口，使得排气部335和排出口215彼此连通。
57.此外，排气部335可具有沿一个方向延伸的形状，从而将从入口e1引入的气体输送至排出孔e2。排气部335可形成在主体部333的内侧。排气部335可通过挤压成型而具有沿前后方向延伸并且具有中空内部的管形状。例如，如图2中所示，两个侧盖330的每一个可具有排气部335，并且排气部335可具有沿前后方向延伸的形状。排气部335的前端可配置为与设置在前框架325中的排出孔e2相连。
58.此外，排气部335可位于之后解释的管道容纳部339上方。因此，排气部335可利用电池组300的沿上下方向(z轴方向)形成的空白空间，使得具有更高容量的电池模块200可安装至托架320。就是说，可增加电池组300的能量密度。
59.因此，根据本公开内容的该构造，由于本公开内容包括一对侧盖330a，330b，该对侧盖330a，330b具有：沿一个方向伸长并且分别位于托架320的一侧和另一侧的主体部333、通过将侧盖的一部分开口而形成并且分别与排出口215相连的多个入口e1、以及配置为将从入口e1引入的气体输送至排出孔e2的排气部335，所以当由于多个电池模块200中的任意一个处的诸如起火或热失控之类的异常行为而产生高温气体时，产生的高温气体可通过位于向外方向(y轴方向)上的侧盖330的排气部335排出到外部而不升高相邻电池模块200的温度，由此提高电池组300的安全性。
60.就是说，在本公开内容中，从电池模块200产生的高温气体可输送至侧盖330，由此将高温气体的影响最小化。因此，当一个电池模块200发生起火或热失控时，可有效防止热失控或起火连续传播到其他相邻的电池模块200。
61.此外，由于侧盖330位于托架320的一侧或另一侧，所以可保护多个电池模块200免受前后方向和左右方向上的冲击影响。因此，可提高电池组300的安全性。
62.图5是示意性示出根据本公开内容一实施方式的电池组采用的排气部的局部剖面图。
63.与图2和图4一起参照图5，在排气部335a的形状方面，图5的侧盖330与图4的侧盖330不同。例如，侧盖330的排气部335a可配置为随着更靠近托架320的排出孔e2，排气部335a的内部管的截面面积逐渐增加。就是说，在排气部335a中，远离托架320的排出孔e2设置的内部管的内径d1可小于靠近排出孔e2的内部管的内径d2。
64.因此，在本公开内容中，由于排气部335a配置为在朝向排出孔e2的方形g上具有增加的截面面积，所以在排气部335a的整个区域之中，靠近排出孔e2的区域具有最大截面面积，因而与远离排出孔e2设置的区域相比，靠近排出孔e2的区域可具有较小的内部压力。因此，可引导引入到排气部335a中的气体朝向排气部335a的其中形成相对较低压力的排出孔e2移动。
65.因此，根据本公开内容的该构造，由于排气部335a配置为随着更靠近托架320的排
出孔e2，排气部335a的截面面积逐渐增加，所以可引导气体向排出孔e2移动，使得可快速排出气体，由此提高电池组300的安全性。
66.另外，与图2一起再次参照图4，侧盖330的主体部333可具有被外壁围绕的内部空间。在内部空间中可设置从其一侧的内表面延伸到其另一侧的内表面的加强肋r1。例如，如图4中所示，被外壁围绕的内部空间可形成在侧盖330的主体部333内部。在内部空间中，多个加强肋r1可成形为从其一侧的内表面延伸到其另一侧的内表面。
67.此外，加强肋r1可具有直的截面区域。加强肋r1可具有在主体部333的一部分区域中伸长的形状，但是加强肋r1具有从主体部333的前端伸长到后端的形状也是可以的。然而，加强肋r1不必仅设置于侧盖330的主体部333，加强肋r1也可设置于排气部335、之后解释的安装部337、和管道容纳部339。就是说，排气部335、安装部337和管道容纳部339是侧盖330的部件，当外部冲击施加至电池组330时，加强肋r1可借助其机械刚性的特性来保护内部部件。
68.因此，根据本公开内容的该构造，由于在侧盖330的内部空间中形成加强肋r1，所以可有效增加侧盖330的机械刚性。因此，电池组300可安全地保护多个电池模块200免受左右方向和前后方向上的外部冲击影响。
69.图6是示意性示出根据本公开内容一实施方式的电池组采用的电池模块的底视图。
70.另外，参照图2和图6，本公开内容的电池组的电池模块200可包括模块外壳210。模块外壳210可具有用于在其中容纳多个二次电池100的内部空间。模块外壳210可包括配置为结合至侧盖330的固定部217。固定部217可形成在模块外壳210的一侧和/或另一侧。
71.例如，如图2中所示，在多个电池模块200之中，设置在右侧的电池模块200可具有形成在其右侧的固定部217。相反，设置在左侧的电池模块200可具有形成在其左侧的固定部217。或者，固定部217可设置在电池模块200的两侧。电池模块200可在其一侧或另一侧具有两个固定部217。例如，两个固定部217可具有形成在与侧盖330中形成的紧固孔h1对应的位置处的结合孔h3。固定部217可使用分别插入紧固孔h1和结合孔h3中的紧固螺栓(未示出)和螺母(未示出)结合至侧盖330。
72.因此，根据本公开内容的该构造，由于在模块外壳210的一侧和另一侧中的至少一侧设置有配置为结合至侧盖330的固定部217，所以多个电池模块200可固定至侧盖330。因此，当电池组300安装于暴露在频繁振动环境的车辆时，可有效减小由频繁振动导致的对电池模块200的损坏。
73.另外，再次参照图1、图2和图4，电池组300可进一步包括配置为使冷却剂(未示出)在其中流动的冷却管350。冷却管350可具有管道形状。冷却剂可以是水。
74.此外，侧盖330可包括配置为在其中容纳冷却管350的管道容纳部339。管道容纳部339可以是这样一个空间，该空间的外壁形成为围绕冷却管350的至少一部分。例如，如图4中所示，管道容纳部339包括：从主体部333的内表面起沿向内方向(向左方向)延伸的部分339a；和从延伸的部分339a的端部起沿向下方向延伸的其余部分339b。
75.因此，根据本公开内容的该构造，由于侧盖330包括管道容纳部339，管道容纳部339的外壁形成为围绕冷却管350的至少一部分，使得冷却管350容纳在其中，所以侧盖330可围绕并保护冷却管350，由此防止冷却管350因外部冲击而损坏。
76.另外，再次参照图4，托架320可包括临时储存部327。具体地，临时储存部327可配置为当从冷却管350泄露冷却剂时，泄露的冷却剂流入临时储存部327中。例如，如图4中所示，临时储存部327可形成在安装板323与基板324之间的空间中。
77.此外，安装板323的端部323a可配置为与侧盖330的主体部333分隔开。当从冷却管350泄露冷却剂时，泄露的冷却剂可通过安装板323的端部323a与侧盖330之间的分隔间隙流入临时储存部327中。
78.因此，根据本公开内容的该构造，由于托架320包括临时储存部327，临时储存部327配置为当从冷却管350泄露冷却剂时，泄露的冷却剂流入临时储存部327中，所以可防止泄露的冷却剂流入电池模块200中，由此防止发生因冷却剂引起的电池模块200的漏电、电路中断、短路等。
79.另外，再次参照图2，侧盖330可进一步包括安装部337。安装部337可设置于主体部333的外侧，从而结合至外部装置。安装部337可具有与外部装置结合的紧固结构。例如，安装部337可螺栓连接至车辆主体中的部件。为了螺栓连接，安装部337可具有其中插入螺栓的螺栓孔h2。
80.因此，根据本公开内容的该构造，由于侧盖330进一步包括安装部337，安装部337具有与外部装置结合的紧固结构并且设置在主体部333的外侧，所以电池组300可稳定地固定至外部装置。
81.此外，安装部337可配置为保护位于其中的多个电池模块200免受外部冲击影响。为此，安装部337可具有从主体部333向外突出的形状。安装部337可形成为在其中具有空洞。就是说，安装部337可具有向外突出的形状，从而吸收或防止施加至电池组300的左侧和右侧的冲击。
82.图7是示意性示出根据本公开内容另一实施方式的电池组采用的电池模块的局部底视图。
83.与图4和图6一起参照图7，根据本公开内容另一实施方式的电池组的电池模块200b可包括排出口215中的栓塞部(stopper)360。栓塞部360可在预定温度以下密封排出口215的出口。栓塞部360可配置为在预定温度以上熔化并失去。例如，栓塞部360可具有熔点为200℃或更高的材料。例如，栓塞部360可由石蜡材料制成。栓塞部360可配置为例如通过在200℃熔化并失去以打开排出口215。
84.因此，根据本公开内容的该构造，由于本公开内容的电池模块200b包括栓塞部360，栓塞部360可配置为在预定温度以下密封排出口215并且在预定温度以上熔化并失去，从而打开排出口215，所以栓塞部360由于其中发生起火或热失控的电池模块200b的高温气体而损坏并失去，由此打开排出口215，从而将高温气体排出到外部。在内部温度保持在预定温度以下的平时，排出口215被密封，由此防止异物(导电物质)流入电池模块200b中。
85.此外，通过应用栓塞部360，当从其中发生起火或热失控的电池模块200b排出高温气体时，本公开内容的电池模块200b可防止向排气部335移动的气体通过其他相邻电池模块200b的排出口215流入相邻电池模块200b中。
86.另外，根据本公开内容实施方式的电池组300可进一步包括用于控制电池模块200的充电和放电的各种装置(未示出)，例如，bms(电池管理系统)、电流传感器、保险丝等。
87.另外，根据本公开内容实施方式的电子装置(未示出)包括至少一个上述的电池组
300。电子装置可进一步包括：具有用于容纳电池组300的容纳空间的装置外壳(未示出)；和显示单元，用户可通过显示单元检查电池组300的充电状态。
88.此外，可在诸如电动车辆或混合动力电动车辆之类的车辆中包括根据本公开内容实施方式的电池组300。就是说，可在根据本公开内容实施方式的车辆的车辆主体中安装如上所述的根据本公开内容实施方式的电池组300。此时，侧盖330可结合至车辆的车辆主体。
89.另外，尽管本技术中使用了指示方向的术语，诸如上、下、左、右、前和后方向，但对于本领域技术人员来说显而易见的是，这些术语仅为了便于解释而代表相对位置，可根据观察者或对象的位置而变化。
90.已经详细描述了本公开内容。然而，应当理解，详细描述和具体示例虽然显示了本公开内容的优选实施方式，但仅以举例说明的方式给出，因为根据该详细描述，在本公开内容范围内的各种变化和修改对本领域技术人员将变得显而易见。
91.附图标记
92.300：电池组
93.200：电池模块
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310：上盖
94.100：二次电池
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210：模块外壳
95.215：排出口
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217：固定部
96.320：托架
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325，326：前框架，后框架
97.323，324：安装板，基板
98.e2：排出孔
99.327：临时储存部
100.330，330a，330b：侧盖
101.333，335，337，339：主体部，排气部，安装部，管道容纳部
102.e1：入口
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r1：加强肋
103.350：冷却管
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360：栓塞部。