电池组和包括该电池组的装置的制作方法

1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求在韩国知识产权局于2019年11月26日提交的韩国专利申请第10-2019-0153521号的权益，通过引用将该韩国专利申请的整个公开内容结合在此。
3.本公开内容涉及一种电池组和包括该电池组的装置，更具体地，涉及一种包括熔断器的电池组和包括该电池组的装置。


背景技术：

4.二次电池容易应用于各种产品组并且具有诸如高能量密度之类的电特性，不仅普遍应用于便携式装置，而且还普遍应用于由电驱动源驱动的电动车辆或混合动力电动车辆以及能量储存系统等。因为这种二次电池提供了显著降低化石燃料使用的主要优点而且也根本不会从能量的使用产生副产物，所以这种二次电池作为用于提高能量效率的新的环境友好能源而受到关注。
5.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。在这些二次电池之中，因为锂二次电池具有例如与镍基二次电池相比几乎不表现出记忆效应、因而自由充放电并且具有非常低的自放电速率和能量密度高的优点，所以锂二次电池受到关注。
6.这种锂二次电池主要使用锂基氧化物和碳质材料分别作为正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括电极组件和将电极组件与电解质一起密封并容纳的外壳材料，即电池壳体，在电极组件中设置有之间插置隔膜的分别涂布有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板。
7.通常，锂二次电池可基于外壳材料的形状而分为其中电极组件安装在金属罐中的棱柱型二次电池和其中电极组件安装在铝层压片的袋中的袋型二次电池。
8.在用于小型装置的二次电池的情况下，布置两个到三个电池单元，但是在用于诸如汽车之类的中大型装置的二次电池的情况下，使用电连接有大量电池单元的电池模块(battery module)。在这种电池模块中，多个电池单元彼此串联或并联连接，以形成单元堆叠体，由此提高容量和输出。此外，多个电池模块可与诸如电池管理系统(battery management system，bms)和冷却系统之类的各种控制和保护系统安装在一起，以形成电池组。
9.以组合了大量电池模块的结构来形成电池组。因而，当在一些电池模块中发生过电压、过电流或过热时，电池组的安全性和工作效率成为大问题，因而需要检测并控制上述问题的手段。
10.因此，电池组包括熔断器，当由于导线的短路等而流动过电流时，熔断器熔断，从而中断电流的流动。然而，当在电池组内部发生诸如过电压、过电流或过热之类的异常情况时，会发生用于包裹熔断器的熔断器盒可能熔化并与内部结构接触的问题。在这种情况下，熔断器不会切断电流并且在电池组内部发生额外的事件，因而电池组的安全性大大降低。


技术实现要素：

11.技术问题
12.设计本公开内容的实施方式用来解决先前提出的方法的上述问题，本公开内容的目的是提供一种通过对安装在电池组内部的熔断器设置额外的固定装置而具有提高的安全性的电池组和包括该电池组的装置。
13.然而，本公开内容的实施方式要解决的问题不限于上述问题，可在本公开内容包括的技术构思的范围内进行各种扩展。
14.技术方案
15.根据本公开内容一个实施方式的电池组包括：每个都包括多个电池单元的第一电池模块和第二电池模块；从所述第一电池模块延伸的第一汇流条和从所述第二电池模块延伸的第二汇流条；用于将所述第一汇流条和所述第二汇流条连接的熔断器；和具有耐热性的固定构件，所述固定构件的至少一部分位于所述熔断器的下端部。
16.所述熔断器可包括具有电绝缘性的非导电部，并且所述固定构件可位于所述非导电部的下端部。
17.所述第一电池模块的最下侧部分可定位成高于所述第二电池模块的最上侧部分。
18.所述第一汇流条可配置为随着其趋向所述第一电池模块而变得向上，并且所述第二汇流条可配置为随着其趋向所述第二电池模块而变得向下。
19.所述第一电池模块和所述第二电池模块可形成层结构。
20.所述固定构件可包括陶瓷材料、玻璃纤维(fiberglass)和塑料材料中的至少一种。
21.所述电池组还可包括将所述熔断器容纳在其中的熔断器盒，其中所述熔断器盒可包括：包裹所述熔断器并且具有一个敞开侧的外围框架；和覆盖所述外围框架的所述一个敞开侧的盖。
22.所述外围框架可包括包裹所述固定构件的外周表面的固定构件框架。
23.所述固定构件框架可与所述外围框架是一体的。
24.所述熔断器盒可包括注射成型材料。
25.所述固定构件可包括包裹所述熔断器的外周表面的至少一部分的夹具部，并且所述夹具部可支撑所述熔断器的所述下端部。
26.所述夹具部可在包裹所述熔断器的所述下端部、一侧部和上端部的同时支撑所述下端部。
27.所述熔断器可以是圆柱形的，并且所述夹具部可具有圆形夹具形状。
28.有益效果
29.根据本公开内容的实施方式，即使在电池组内部发生异常情况时，熔断器也可被支撑其下端部的固定构件固定，从而防止熔断器与其他结构接触。
30.此外，由于可仅将固定构件应用到熔断器产品的具有绝缘性的部分，所以可预期成本降低。
附图说明
31.图1是根据本公开内容一个实施方式的电池组的透视图。
32.图2是图1的电池组的分解透视图。
33.图3是从与x轴相反的方向观看时，图2的电池组的正视图。
34.图4是图3的熔断器的放大透视图。
35.图5是从与x轴相反的方向观看时，图4的熔断器的正视图。
36.图6是示出固定构件、熔断器、第一汇流条、第二汇流条和侧板的透视图。
37.图7是示出图6的固定构件的透视图。
38.图8是示出图1的电池组中包括的第一电池模块的透视图。
具体实施方式
39.下文中，将参照附图详细地描述本公开内容的各实施方式，使得本领域技术人员能够容易地实现它们。本公开内容可以以各种不同的方式修改，不限于在此阐述的实施方式。
40.将省略与描述无关的部分，以清楚地描述本公开内容，并且在整个申请中相似的参考标号表示相似的元件。
41.此外，在附图中，为了便于描述，任意地示出了每个元件的尺寸和厚度，本公开内容不必限于附图中示出的那些。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、区域等的厚度。在附图中，为了便于描述，一些层和区域的厚度被夸大地示出。
42.此外，将理解的是，当诸如层、膜、区域或板之类的元件被称为在另一元件“上”或“上方”时，所述元件可直接在所述另一元件上或者也可存在中间元件。相反，当一元件被称为“直接在”另一元件“上”时，这意味着不存在其他中间元件。此外，词语“在
……
上”或“在
……
上方”是指设置在基准部分上方或下方，并不一定是指设置在基准部分的朝向重力的相反方向的上端。
43.此外，在整个申请中，当一部分被称为“包括”某一部件时，这意味着该部分可进一步包括其他部件，而不排除其他部件，除非另有说明。
44.此外，在整个申请中，当被称为“平面”时，是指当从上侧观看目标部分时，当被称为“剖面”时，是指当从垂直切割的横截面的一侧观看目标部分时。
45.图1是根据本公开内容一个实施方式的电池组100的透视图，图2是图1的电池组100的分解透视图。
46.参照图1和图2，根据本公开内容一个实施方式的电池组100包括：每个都包括多个电池单元的第一电池模块110和第二电池模块120；从第一电池模块110延伸的第一汇流条210和从第二电池模块120延伸的第二汇流条220；用于将第一汇流条210和第二汇流条220连接的熔断器300；和具有耐热性的固定构件，固定构件的至少一部分位于熔断器300的下端部。之后在图4中将详细描述固定构件。
47.第一电池模块110的最下侧部分可定位成高于第二电池模块120的最上侧部分。第一电池模块110和第二电池模块120可形成层结构，第一电池模块110可位于上层，第二电池模块120可位于下层。
48.另外，除了第一电池模块110和第二电池模块120以外，电池组100还可进一步包括电池模块。例如，如图2中所示，包括第一电池模块110的两个电池模块可位于上层，包括第二电池模块120的四个电池模块可位于下层。通过以这种方式将大量电池模块设置成层结
构，可更紧凑地设置电池组100中的电池模块。
49.另外，位于上层的电池模块和位于下层的电池模块可利用插置在它们之间的水平板150来区分出层结构。
50.另外，电池组100可包括将包括第一电池模块110和第二电池模块120的电池模块容纳在其中的上壳体130和下壳体140。上壳体130和下壳体140可通过螺栓-螺母连接被紧固。
51.图3是从与x轴相反的方向观看时，图2的电池组的正视图。更具体地，图3是示出从图2的电池组100移除上壳体130和下壳体140的状态的正视图。
52.与图2一起参照图3，熔断器300将从第一电池模块110延伸的第一汇流条210和从第二电池模块120延伸的第二汇流条220连接。当在电池组内部发生诸如过电流之类的异常情况时，熔断器300可切断电流，以中断第一电池模块110与第二电池模块120之间的电流。
53.侧板160可位于第一电池模块110的一侧，并且熔断器300可固定到侧板160。
54.图4是图3的熔断器300的放大透视图。更具体地，图4示出了熔断器盒500的盖520被拆除的状态。
55.与图3一起参照图4，根据本实施方式的电池组包括具有耐热性的固定构件400，固定构件400的至少一部分位于熔断器300的下端部。
56.此外，根据本实施方式的电池组可包括将熔断器300容纳在其中的熔断器盒500，其中熔断器盒500可包括：包裹熔断器300并且(在图4中的x轴方向上)具有一个敞开侧的外围框架510；和覆盖外围框架510的该一个敞开侧的盖520。
57.包括外围框架510和盖520的熔断器盒500可包括用于绝缘设计的注射成型材料，并且熔断器盒500的外围框架510可起到将熔断器300固定在电池组的内部中的作用。特别是，外围框架510可被紧固到侧板160，使得熔断器300可被固定到侧板160。
58.然而，当在电池组内部发生诸如过电压、过电流或过热之类的异常情况时，可能会存在包括注射成型材料的熔断器盒500可由于高温而熔化的问题。最终，熔断器盒500内部的熔断器300暴露到外部并且熔断器300未被正确固定，使得熔断器300可与其他结构接触，这引起诸如电池组内部的起火或爆炸之类的额外的事件。
59.根据本公开内容实施方式的电池组试图通过包括具有耐热性的固定构件400来解决上述问题，固定构件400的至少一部分位于熔断器300的下端部。固定构件400可包括陶瓷材料、玻璃纤维(fiberglass)和塑料材料中的至少一种。
60.即使由于发生诸如过电流之类的异常情况而导致熔断器盒500熔化，固定构件400也具有耐热性，使得能够防止固定被释放了的熔断器300向下移动。
61.最终，能够防止熔断器300与内部结构等接触，由此防止电池组的额外起火或爆炸。
62.固定构件400可具有与侧板160垂直突出的结构。更具体地，可通过使插置在熔断器300与侧板160之间的附加构件突出来形成固定构件400，如图4中所示。此外，与此不同，固定构件可具有从侧板160一体地突出的结构。
63.另外，外围框架510可包括包裹固定构件400的外周表面的固定构件框架511，固定构件框架511可与外围框架510是一体的。
64.熔断器盒500可经由固定构件框架511稳定地设置在固定构件400上。通常，在正常
操作环境中，可最小化因外部冲击等导致的熔断器盒500的流动或分离。
65.另外，熔断器300可通过熔断器盒500中的螺栓330紧固到第一汇流条210和第二汇流条220的每一个。
66.返回参照图2和图3，第一汇流条210可配置为随着其趋向第一电池模块110而变得向上，第二汇流条220可配置为随着其趋向第二电池模块120而变得向下。更具体地，第一汇流条210可配置为随着其趋向与第一电池模块110连接的部分而变得向上，第二汇流条220可配置为随着其趋向与第二电池模块120连接的部分而变得向下。
67.如上所述，由于第一电池模块110可比第二电池模块120位于更上层，所以与它们的每一个连接的例如向上或向下的第一汇流条210和第二汇流条220可形成一定角度。
68.当熔断器盒500由于高温而熔化时，以这种方式形成一定角度的第一汇流条210和第二汇流条220可进一步引发固定被释放的熔断器300的向下移动或不规律流动。
69.因此，当与配置为形成一定角度的汇流条210和220连接的熔断器300一起设置本公开内容中的固定构件400时，可进一步最大化提高安全性的效果。
70.图5是从与x轴相对的方向观看时，图4的熔断器的正视图。更具体地，图5是示出熔断器300的内部的投影的示图。
71.参照图5，熔断器300包括具有电绝缘性的非导电部320，并且固定构件400可位于非导电部320的下端部。此外，熔断器300可进一步包括不具有电绝缘性的导电部310，并且非导电部320可位于导电部310之间。然而，导电部310和非导电部320的位置是一个示例性配置，本公开内容的实施方式不限于此。
72.在本公开内容中，可防止当固定构件400支撑熔断器300的下端部时发生结构性短路。换句话说，即使熔断器盒500在诸如过电流之类的异常情况下熔化并且熔断器300与固定构件400接触，固定构件400也与非导电部320的下端部接触，由此降低额外短路发生的可能性。
73.此外，由于设置导电部310和不具有电绝缘性的非导电部320，以使得还可仅将固定构件400应用到熔断器300产品的具有绝缘性的部分，所以可预期成本降低。
74.图6是示出作为本公开内容的变形实施方式的固定构件400a、熔断器300、第一汇流条210、第二汇流条220和侧板160的透视图。为了便于说明，省略了其他构造的图示。图7是图6的固定构件400a的透视图。
75.参照图6和图7，根据本实施方式的具有耐热性的固定构件400a可包括包裹熔断器300的外周表面的至少一部分的夹具部410，夹具部410可支撑熔断器300的下端部。
76.更具体地，固定构件400a可固定到位于第一电池模块(未示出)的一侧的侧板160，并且夹具部410可配置为在包裹熔断器300的下端部、一个侧部和上端部的同时支撑下端部的形状。在这种情况下，该一个侧部是侧板160所在方向的侧表面，与该一个侧部面对的另一个侧部可敞开而未被夹具部410包裹。
77.熔断器300可以是圆柱形的，并且夹具部410也可相应配置为圆形夹具形状。
78.尽管未具体示出，但上述熔断器盒可将熔断器300容纳在其中。
79.由于包括夹具部410的固定构件400a不仅支撑熔断器300的下端部，而且还包裹外周表面的至少一部分，所以熔断器300可被稳定地固定到侧板160。这不仅在诸如过电压、过电流或过热之类的异常情况下防止熔断器300向下移动，而且还能够在外部冲击或振动的
情况下使熔断器300能够被稳定地固定。
80.如上所述，固定构件400a优选具有耐热性，并且可包括陶瓷材料、玻璃纤维(fiberglass)和塑料材料中的至少一种。此外，夹具部410可包裹熔断器300之中的具有电绝缘性的非导电部。
81.另外，侧板160、螺栓330、配置为随着其趋向第一电池模块(未示出)而变得向上的第一汇流条210、以及配置为随着其趋向第二电池模块(未示出)而变得向下的第二汇流条220可与上述的构造彼此相同或相似。
82.图8是示出图1的电池组100中包括的第一电池模块110的透视图。
83.参照图8，第一电池模块110可包括多个电池单元111。更具体地，多个电池单元111在沿着预设方向堆叠之后被容纳在模块壳体中，由此构成第一电池模块110。
84.由于多个电池单元111的类型没有特别限制，所以可使用袋型二次电池或棱柱型二次电池，但优选袋型二次电池。
85.另外，由于已将第一电池模块110作为本公开内容的电池模块的示例进行了描述，所以图1中的包括第二电池模块120的其他电池模块可具有与图8中描述的第一电池模块110彼此相同或相似的结构。
86.根据上述本实施方式的一个或多个电池组可应用于各种装置。这些装置可应用于诸如电动自行车、电动车辆、混合动力车辆之类的交通工具，但是本公开内容不限于此，其可应用于能够使用二次电池的各种装置。
87.尽管上面已经详细描述了本公开内容的优选实施方式，但是本公开内容的范围不限于此，本领域技术人员使用在以下权利要求书中限定的本公开内容的基本构思而进行的各种修改和改进也属于权利的范围。
88.参考标号说明
89.100：电池组
90.110：第一电池模块
91.120：第二电池模块
92.150：水平板
93.160：侧板
94.210：第一汇流条
95.220：第二汇流条
96.300：熔断器
97.400：固定构件
98.500：熔断器盒
99.510：外围框架
100.520：盖。