电池模块的制作方法

1.本发明涉及一种电池模块，更具体地，涉及一种改善热交换部结构的电池模块。


背景技术：

2.通常，与一次电池不同，随着诸如数码相机、移动电话、笔记本电脑和混合动力车辆的高科技领域的开发，正在对可充电和放电的二次电池进行积极的研究。二次电池可包括镍镉电池、镍金属氢化物电池、镍氢电池和锂二次电池。其中，锂二次电池的工作电压为3.6v以上，可用作便携式电子设备的电源，或通过串联多个锂二次电池来用于高功率的混合动力车辆，与镍镉电池或者镍金属氢化物电池相比，锂二次电池的工作电压高出3倍，并且每单位重量的能量密度的特性优异，因此对其的使用正呈现急速增加的趋势。
3.锂二次电池可以被制造成各种形态，具有代表性的形状可以包括主要用于锂离子电池的圆柱型(cylinder type)和棱柱型(prismatic type)。近年来备受关注的锂聚合物电池被制造成具有柔性的袋型(pouched type)，因此锂聚合物电池的形状比较自由。
4.这种袋型锂聚合物电池(以下称为“袋型电池单元”)容易歪斜或弯曲，因此只有在由坚固的壳体装置保护的情况下才能长时间使用，常规技术中，为了这样的串联连接，使用了将每个袋的电极接头通过形成有电路图案的印刷电路板(printed circuit board，pcb)连接并且将其放置在壳体中的方式。
5.然而，根据常规的通过堆叠袋型电池单元来构造高功率电池模块的办法，由于充电或放电操作而会产生大量的热，并且由于所产生的热而电池单元可能会劣化。因此，需要一种具有改善散热特性的结构的电池组。


技术实现要素：

6.(一)要解决的技术问题
7.本发明的一方面提供一种改善结构的电池模块。
8.本发明的一方面，提供一种提高耐久性的电池模块。
9.本发明的一方面，提供一种提高冷却性能的电池模块。
10.(二)技术方案
11.根据本发明的思想的电池模块包括：多个电池单元；以及热交换部，冷却所述多个电池单元，所述热交换部包括：流动框架，冷却剂流入和流出；以及框架盖，作为与所述多个电池单元接触的框架盖，结合到所述流动框架并与所述流动框架一起形成流入和流出的所述冷却剂流动的流动空间。
12.设置一对所述框架盖，并且所述框架盖分别设置在所述流动框架的一侧和另一侧，所述一对框架盖可以被构造成分别与所面对的所述多个电池单元的堆叠的一面接触。
13.与所述多个电池单元接触的所述框架盖，可以由导热率比所述流动框架高的材料制成。
14.所述流动框架可以包括塑料材料，所述框架盖可以包括金属材料。
15.所述流动框架可以包括：流动部，被构造成由所述框架盖覆盖，以形成所述流动空间；以及延伸部，包括与所述流动空间连接的入口和出口，并且从所述流动部延伸。
16.所述流动部可以包括：框架主体，形成所述流动空间的外周；以及通道分隔部，在所述框架主体的内部分隔所述流动空间。
17.所述流动部可以包括间隙空间，所述间隙空间被构造成使得所述通道分隔部与所述入口间隔开。
18.所述通道分隔部可以分隔并引导通过所述入口流过所述间隙空间的冷却剂的流动。
19.电池模块包括：模块壳体，在其内部形成内部空间，所述多个电池单元和所述热交换部安装在所述内部空间中，所述热交换部被构造成所述框架主体的一侧和另一侧可分别结合并固定到所述模块壳体。
20.所述框架主体可以包括：安装部，所述框架盖的外周安装在所述安装部；以及安装引导件，沿着所述安装部的外周设置，引导所述框架盖安装到所述安装部，并且防止所述框架盖和所述模块壳体之间的接触。
21.所述安装引导件可以设置在所述安装部与所述模块壳体之间，并且沿着所述框架壳体的外周比所述安装部更突出形成。
22.所述框架主体和所述模块壳体的结合可以通过螺栓结合和热熔接中的至少一个结合来实现。
23.所述多个电池单元可以包括：密封部，由外部构件形成，形成在所述电池单元的四侧的外周中的三侧，并且由所述外部构件接合而形成；外周部，由外部构件形成，形成在所述电池单元的其余一侧；以及突出部，形成在所述密封部与所述外周部之间，并且比所述外周部更突出，所述框架盖与所述外周部相对应，所述延伸部与所述突出部相对应。
24.所述延伸部可以被构造成具有小于由所述框架盖和所述流动部形成的第一宽度的第二宽度，以避免与所述突出部的干扰。
25.所述延伸部可以包括绝缘材料，以防止从所面对的所述突出部漏电。
26.所述延伸部可以在与所述流动部相同的平面方向上从所述流动部延伸形成。
27.所述延伸部可以包括加强部，所述加强部补充所述入口和出口的强度。
28.(三)有益效果
29.根据本发明的一方面，可以通过改善热交换部的结构来提高电池模块的冷却性能。
30.根据本发明的一方面，可以减少热交换部的成本并且实现电池模块的轻量化。
31.根据本发明的一方面，可以根据电池单元的形状或布置来容易改变热交换部的形状或尺寸。
附图说明
32.图1是根据本发明的一个实施例的电池模块的立体图。
33.图2是根据本发明的一个实施例的电池模块的分解立体图。
34.图3是根据本发明的一个实施例的电池模块的剖视图。
35.图4是根据本发明的一个实施例的电池模块的热交换部的立体图。
36.图5是根据本发明的一个实施例的电池模块的热交换部的主视图。
37.图6是根据本发明的一个实施例的电池模块的热交换部的分解立体图。
38.图7是示出根据本发明的一个实施例的电池模块的热交换部的冷却剂流动的图。
39.图8是图3的a的放大图。
40.图9是根据本发明的一个实施例的电池模块的电池单元的立体图。
41.图10是示出根据本发明的一个实施例的电池模块的电池单元和热交换部的布置的图。
42.图11是根据本发明的另一实施例的电池模块的剖视图。
43.图12是图11的b的放大图。
44.附图标记说明
45.1：电池模块
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10：壳体
46.20：电池单元
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22：外部构件
47.23：密封部
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24：外周部
48.25：突出部
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30：电池组
49.32：堆叠面
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50：热交换部
50.60：流动框架
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70：流动部
51.72：流动空间
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73：间隙空间
52.74：框架主体
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75：安装部
53.76：安装引导件
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78：通道分隔部
54.80：延伸部
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83：入口
55.84：出口
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90：框架盖
56.92：盖主体
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94：盖结合部
具体实施方式
57.在本说明书中所记载的实施例和附图中示出的结构仅仅是公开的发明的一个优选实施例，在提交本技术时可以包括能够代替本说明书中的实施例和附图的各种变形例。
58.另外，在本说明书的各附图中示出的相同的附图标记或符号表示执行实质上相同功能的部件或组件。
59.另外，在本说明书中使用的术语仅仅用于说明实施例，而并不用于限制和/或限定公开的发明。除非上下文中有明确说明，否则单数的表示包括复数的表示。在本说明书中，“包括”或者“具有”等术语旨在表示说明书中记载的特征、数字、步骤、操作、组件、部件或它们的组合的存在，而并不事先排除一个或多个不同的特征、数字、步骤、操作、组件、部件或它们的组合的存在或附加的可能性。
60.另外，在本说明书中使用的“第一”、“第二”等包括序数的术语可用于说明各种组件，但是所述组件并不受所述术语的限制，所述术语仅用于区分一个组件与另一组件。例如，在不脱离本发明的权利范围的情况下，第一组件可以被称为第二组件，类似地，第二组件也可以被称为第一组件。术语“和/或”包括多个相关记载项目的组合或者多个相关记载项目中的任何一个项目。
61.另外，“～部”、“～机”、“～块”、“～部件”、“～模块”等术语表示处理至少一个功能
或操作的单元。例如，所述术语可以表示现场可编程门阵列(field
‑
programmable gate array，fpga)/专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)等至少一个硬件、存储在存储器中的至少一个软件或通过处理器处理的至少一个程序。
62.以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。但是，本说明书中的附图仅用于示出本发明的优选实施例，并且用于与上述发明的内容一起进一步理解本发明的技术思想，本发明不应被解释为仅限于所述附图中所记载的内容。
63.图1是根据本发明的一个实施例的电池模块的立体图，图2是根据本发明的一个实施例的电池模块的分解立体图，图3是根据本发明的一个实施例的电池模块的剖视图。
64.电池模块1可以包括模块壳体10、设置在模块壳体10内部的多个电池单元20以及热交换部50。
65.模块壳体10可以包括下壳体11、设置在下壳体11另一侧的上壳体12以及设置在上壳体12和下壳体11的前侧和后侧的前壳体13和后壳体14。另外，模块壳体10可以包括设置在左侧和右侧的左侧壳体15和右侧壳体16。在本实施例中示出了左侧壳体15和右侧壳体16与上壳体12一体地形成，但不限于此。
66.模块壳体10在其内部可以形成设置空间10a，多个电池单元20和热交换部50可以设置在所述设置空间10a中。对于模块壳体10与多个电池单元20、热交换部50结合的内容，将在下面进行详细说明。
67.可以设置多个电池单元20。多个电池单元20可以构成一个电池组30。电池组30可以通过堆叠多个电池单元20来形成。多个电池组30可以被设置成通过热交换部50分隔。热交换部50可以设置在多个电池组30之间，并且与设置在两侧的多个电池组30接触以进行热交换。
68.热交换部50可以被构造成冷却电池单元20产生的热。热交换部50可以被设置成能够与堆叠的多个电池单元20接触。电池模块1进一步包括热接触部件(未示出)，并且所述热接触部件可以被构造成设置在多个电池单元20与热交换部50之间，以增加两个构件的热接触面积。热交换部50可以设置在一对电池组30之间，并且被设置成面对一对电池组30的堆叠面32(参照图3)。即，热交换部50可以被构造成与电池组30的堆叠面32接触。由此，热交换部50被构造成分隔多个电池组30之间，可以用作隔板，并且可以有效地吸收散发到电池组30的堆叠面32的热。对于热交换部50，将在下面进行详细说明。虽然被称为热交换部50，但也可以称为热交换器、散热器，对于热交换部50，只要冷却电池单元20的结构就能满足要求。热交换部50的结构不受热交换部50本身的名称的限制。另外，虽然在本实施例中说明了制冷剂在热交换部50中流动的结构，但也可以是在其内部储存有制冷剂的结构，还可以是不使用制冷剂的结构。
69.电池模块1可以包括汇流条40。汇流条40可以设置在电池组30的至少一侧，以实现形成电池组30的多个电池单元20之间的电连接。汇流条40可以被构造成覆盖堆叠电池单元20的面中设置有电极接头21(参照图9)的面。汇流条盖(未示出)可以覆盖汇流条40的外侧以保护汇流条40。汇流条盖可以设置在汇流条40与前壳体13以及汇流条40与后壳体14之间。
70.图4是根据本发明的一个实施例的电池模块的热交换部的立体图，图5是根据本发明的一个实施例的电池模块的热交换部的主视图，图6是根据本发明的一个实施例的电池
模块的热交换部的分解立体图，图7是示出根据本发明的一个实施例的电池模块的热交换部的冷却剂流动的图。与上述的附图一起进行说明。
71.热交换部50可以被构造成冷却堆叠多个电池单元20的电池组30。
72.热交换部50可以包括流动框架60和框架盖90。可以通过结合流动框架60和框架盖90来在其内部形成冷却剂流动的流动空间72(参照图6)。
73.框架盖90形成热交换部50的外表面，并且可以被构造成与多个电池单元20接触。框架盖90可以由导热率比流动框架60高的材料制成。即，流动框架60和框架盖90可以由不同材料制成。与流动框架60相比，与电池单元20、电池组30直接进行热交换的框架盖90可以由导热率相对高的材料制成，从而可以提高热交换效率。另外，无需相对高的导热率的流动框架60的形状容易改变，从而可以根据电池组的容量或布置来改变形状。由此，流动框架60可以根据所需的冷却量来改变流动空间和流动通道。
74.流动框架60和框架盖90的材料不受限制，例如，流动框架60可以包括塑料材料，框架盖90可以包括金属材料，但不限于此。对于框架盖90，只要形成外表面的框架盖90由导热率比流动框架60高的材料制成就能满足要求。
75.流动框架60可以包括流动部70和延伸部80。
76.流动部70被设置成由框架盖90覆盖，并且可以与框架盖90一起形成流动空间72。即，框架盖90可以被构造成仅覆盖流动框架60的流动部70。流动部70可以包括开口72a(参照图6)，所述开口72a被构成为与流动空间72连通，并且由框架盖90密封。
77.流动部70可以包括框架主体74和通道分隔部78。
78.框架主体74可以被构造成形成流动部70的框架。框架主体74可以沿着流动空间72的外围形成。即，框架主体74可以形成流动空间72的外围。框架盖90可以通过与框架主体74结合以安装到流动部70。
79.通道分隔部78可以设置在框架主体74的内侧。通道分隔部78可以被构造成分隔流动空间72。通道分隔部78通过将流动空间72分隔成多个流动通道，使得流入的冷却剂可以均匀地在流动空间72内流动。
80.通道分隔部78可以包括第一分隔部78a和第二分隔部78b。
81.第一分隔部78a可以在上下方向上设置在流动空间72中。即，第一分隔部78a可以左右分隔流动空间72。第一分隔部78a可以形成冷却剂流动的流动通道的宽度。
82.第二分隔部78b可以在左右方向上设置在流动空间72中。即，第二分隔部78b可以上下分隔流动空间72。第二分隔部78b可以形成冷却剂流动的流动通道的深度。
83.在本实施例中，设置有一个第一分隔部78a和两个第二分隔部78b，以将流动空间72分隔成六个通道，但不限于此。
84.延伸部80可以被构造成从流动部70延伸。延伸部80可以被构造成在与流动部70相同的平面方向上延伸。延伸部80可以从流动部70延伸并且形成为板状形状。通过这种结构，即使在框架盖90安装到流动框架60的情况下，延伸部80也可以不被框架盖90覆盖。延伸部80可以包括设置在流动部70一侧的第一延伸部81和设置在流动部70另一侧的第二延伸部82。
85.延伸部80可以包括与流动空间72连接的入口83和出口84。入口83和出口84可以分别设置在第一延伸部81和第二延伸部82上。从入口83流入的冷却剂可以流过流动部70的流
动空间72之后从出口84排出。
86.延伸部80可以包括加强部86以加强入口83和出口84的强度。加强部86以格子形状突出形成，从而可以执行加强入口83和出口84的强度的功能。
87.流动部70可以包括间隙空间73(参照图6和图7)。间隙空间73设置在流动空间72中，并且可以被构造成防止由于通道分隔部78的流动阻力而导致的冷却剂的流动性降低。
88.间隙空间73可以形成在通道分隔部78与延伸部80之间。具体地，间隙空间73可以形成在通道分隔部78与入口83之间以及通道分隔部78与出口84之间。间隙空间73可以通过隔开形成通道分隔部78与入口83之间以及通道分隔部78与出口84之间来形成。
89.通过入口83流入的冷却剂首先流入入口83与通道分隔部78之间的间隙空间73(图7的a)，并且在间隙空间73中向通过通道分隔部78分隔的流动通道而分割流动(图7的b)。流过流动通道的冷却剂流入出口84与通道分隔部78之间的间隙空间73(图7的c)，并且从间隙空间73排出到出口84。通过这样的过程，可以防止由于入口83、出口84以及流动空间72中的流动截面积的差异或流动摩擦而导致的冷却剂的流动性降低。
90.可以设置一对框架盖90，并且框架盖90可以分别设置在流动部70的两侧。即，一对框架盖90覆盖在形成在流动部70的两侧的开口72a，从而可以在其内部形成流动空间72。框架盖90可以包括：盖主体92，与流动部70一起形成流动空间72；以及盖结合部94，设置在盖主体92的外周并结合到流动部70。
91.盖结合部94可以被构造成结合到将在下面说明的框架主体74的安装部75。盖结合部94结合到框架主体74的安装部75的方法不受限制。例如，盖结合部94可以通过热熔接结合到安装部75，也可以通过螺栓结合来结合到安装部75。对于盖结合部94，只要盖结合部94结合到安装部75以密封流动空间72的结构就能满足要求。
92.图8是图3的a的放大图，参照上述附图进行说明。
93.框架主体74结合到模块壳体10，从而热交换部50可以固定到模块壳体10上。框架主体74可以被构造成结合到模块壳体10。具体地，示出了框架主体74的一侧和另一侧分别结合到上壳体12和下壳体11。例如，如图8所示，框架主体74和上壳体12可以通过螺栓结合18来结合，以贯穿框架主体74的孔和上壳体12的结合槽12a，但不限于此，热交换部50的框架主体74可以直接结合到模块壳体10或者一体地形成。
94.框架主体74可以包括安装部75和安装引导件76。
95.安装部75可以被构造成框架盖90安装到所述安装部75。具体地，框架盖90的盖结合部94可以被构造成安装到安装部75的安装面75a。
96.安装引导件76可以沿着安装部75的外周形成。安装引导件76可以被构造成引导框架盖90的盖结合部94安装到安装部75。安装引导件76可以被构造成当框架盖90安装到安装部75时沿着盖结合部94的外周设置。当盖结合部94位于安装部75时，安装引导件76支撑盖结合部94的外周，从而可以确定盖结合部94的位置。
97.安装引导件76可以被构造成防止框架盖90的盖结合部94和模块壳体10直接接触。为此，安装引导件76可以被构造成从安装部75的安装面75a突出。即，当框架盖90安装到安装部75时，安装引导件76可以设置在框架盖90的盖结合部94的外周和模块壳体10之间，以防止盖结合部94和模块壳体10直接接触。由此，可以防止传递到框架盖90的热传递到模块壳体10。
98.图9是根据本发明的一个实施例的电池模块的电池单元的立体图，图10是示出根据本发明的一个实施例的电池模块的电池单元和热交换部的布置的图。
99.电池单元20可以包括引出电极接头21的电极组件(未示出)和容纳电极组件的外部构件22。外部构件22可以包括外部构件22之间接合的密封部23和外部构件22之间不接合的外周部24。外周部24可以表示外部构件22的外周中除了密封部23以外的部分。密封部23可以形成在由外部构件22形成的外周的四侧中的三侧，外周部24可以形成在其余一侧。
100.外部构件22可以包括突出部25。突出部25可以形成在密封部23与外周部24之间。即，突出部25可以被构造成在形成密封部23和外周部24的过程中比外周部24更突出。
101.热交换部50可以包括热交换部52和延伸部80。热交换部52可以包括上述冷却剂流动的流动部70和结合到流动部70的框架盖90。
102.热交换部52的框架盖90可以与电池单元20的外周部24相对应，并且延伸部80可以被设置成与电池单元20的突出部25相对应。由于突出部25比外周部24更突出形成，因此可能存在由于外部环境引起的磨损导致二次电池的耐久性降低的问题。
103.延伸部80可以被构造成使得电池单元20的突出部25不受干扰。延伸部80可以被构造成形成小于由热交换部52形成的第一宽度w1的第二宽度w2。即，热交换部52的框架盖90可以与电池单元20的外周部24接触，并且延伸部80可以形成为更窄的宽度以避免与比外周部24更突出的突出部25的干扰。通过延伸部80的这种结构，当电池单元20与热交换部50接触时，可以防止突出部25接触热交换部50而磨损。
104.延伸部80可以由绝缘材料制成。由于延伸部80由绝缘材料制成，因此可以防止从突出部25漏电。
105.以下，对根据本发明的另一实施例的电池模块进行说明。在说明中，对于与上述结构相同的结构，将省略重复说明。
106.图11是根据本发明的另一实施例的电池模块的剖视图，图12是图11的b的放大图。
107.在前面的实施例中，热交换部50和模块壳体10通过螺栓结合18来结合。在本实施例中，热交换部50和模块壳体10可以热熔接19结合。
108.框架主体74可以被构造成结合到模块壳体10。具体地，示出了框架主体74的一侧和另一侧分别结合到上壳体12和下壳体11。如图11、12所示，框架主体74和上壳体12可以通过热熔接19来结合，但不限于此，热交换部50的框架主体74可以直接结合到模块壳体10或者一体地形成。
109.以上，示出特定的实施例并进行了说明。但是，本发明并不限于上述实施例，在不脱离权利要求书中记载的本发明的技术思想的要旨的情况下，本发明所属领域的普通技术人员可以进行各种改变。