具有排气孔端子的电池模块以及包括其的电池组和车辆的制作方法

1.本公开涉及一种具有排气孔端子的电池模块，以及包括该电池模块电池组和车辆，并且更具体地，涉及一种包括可以用作排气孔和模块端子两者的排气孔端子的电池模块，以及包括该电池模块的电池组和车辆。
2.本技术要求于2020年7月14日在韩国提交的韩国专利申请no.10-2020-0086932的优先权，其公开内容以引用方式并入本文。


背景技术：

3.在包括在用于电动车辆或混合动力车辆的电池组中的电池模块中，多个电池单元通常通过使用汇流条框架电连接到彼此，并且一对模块端子电连接到构成电池单元层叠件的多个电池单元中的最外侧电池单元。此外，在电池模块中，设置在电池模块中的一对模块端子暴露于模块壳体的外部。
4.通常，这种类型的电池模块本身不包括单独的排气结构。因此，当在电池模块内部出现单元排气时，需要在模块壳体中形成单独的排气孔，以便于提供用于将排气气体排放到外部的结构。然而，当在模块壳体内形成排气孔时，存在异物和/或水分渗透的风险。
5.此外，根据常规的电池模块结构，当通过电连接多个电池模块来制造电池组时，额外需要用于通过使用连接条来连接相邻电池模块的模块化端子的单独过程。
6.因此，需要应用一种排气结构，该排气结构能够排出排气气体并防止外部异物和/或湿气渗透到电池模块本身，并且需要改进电池模块结构以便于简化多个电池模块之间的电连接过程。


技术实现要素：

7.技术问题
8.本公开被设计为解决相关领域的问题，并且因此本公开旨在应用排气结构，该排气结构能够排放排气气体并且防止外部异物和/或湿气渗透到电池模块本身，并且简化多个电池模块之间的电连接过程。
9.本公开解决的技术问题不限于上述技术问题，并且本领域普通技术人员将根据以下描述理解其它技术问题。
10.技术方案
11.在本公开的一个方面中，提供了一种电池模块，该电池模块包括：单元层叠件，单元层叠件包括彼此电连接的多个电池单元；模块壳体，在模块壳体中容纳单元层叠件，并且模块壳体包括形成在一个表面中的一对模块孔；以及一对排气孔端子，每个排气孔端子包括与模块孔连通并且电连接到单元层叠件的端子孔。
12.一对排气孔端子中的一个排气孔端子可以连接到单元层叠件的第一电极，并且一对排气孔端子中的剩余一个排气孔端子可以连接到电池组的第二电极。
13.第一电极和第二电极可以具有不同的极性。
14.一对排气孔端子中的每一个可以包括固定到端子孔的内周表面的导电弹性构件。
15.电池模块还可以包括汇流条框架，该汇流条框架被配置为以串联、并联或者两者的组合的方式连接单元层叠件的多个电池单元。
16.在本公开的另一方面，还提供了一种电池组，该电池组包括模块组件，该模块组件包括多个电池模块，每个电池模块包括：单元层叠件，该单元层叠件包括彼此电连接的多个电池单元；模块壳体，在该模块壳体中容纳单元层叠件并且该模块壳体包括形成在一个表面中的一对模块化孔；以及一对排气孔端子，每个排气孔端子包括与模块孔连通并且电连接到单元层叠件的端子孔；电池组壳体，在电池组壳体中容纳模块组件，并且所述电池组壳体包括与模块组件的容纳空间连通的至少一个电池组孔；流体通道支架，流体通道支架固定到电池组壳体的内部容纳空间的一个表面；以及多个排气孔螺柱，每个排气孔螺柱固定到流体通道支架并且插入到模块孔和端子孔中。
17.多个排气孔螺柱中的每一个可以包括与模块孔和端子孔连通的螺柱孔。
18.流体通道支架可以包括多个支架孔，每个支架孔与螺柱孔连通。
19.流体通道支架可以包括沿纵向方向形成的排气气体流体通道，其中，排气气体流体通道与多个支架孔中的每一个连通。
20.排气气体流体通道可以与电池组孔连通。
21.绝缘构件可以位于多个排气孔螺柱和流体通道支架之间。
22.在本公开的另一方面，还提供了一种车辆，该车辆包括如上根据本公开的实施方式的电池模块和/或电池组。
23.有益效果
24.根据本公开的一个方面，在电池模块本身中，可以排放排气气体并且可以防止外部异物和/或湿气的渗透，并且可以简化多个电池模块之间的电连接过程。
附图说明
25.附图例示了本公开的优选实施方式并且与前述公开一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，并且因此，本公开不被解释为限于附图。
26.图1是例示根据本公开的实施方式的电池模块的内部结构的概念图。
27.图2是例示图1的电池模块的底表面的图。
28.图3是例示应用于本公开的排气孔端子的图。
29.图4是例示根据本公开的实施方式的电池组的立体图。
30.图5是例示图4的电池组的内部结构的概念图。
31.图6是例示应用于本公开的流体通道支架和排气孔螺柱(venting hole stud)的图。
32.图7是例示通过使用本公开的排气孔螺柱来安装电池模块的过程的图。
33.图8是例示应用于本公开的绝缘构件的图。
34.图9是例示应用于本公开的流体通道支架与电池组孔之间的连接关系的图。
具体实施方式
35.在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应当理解，
说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般含义和字典含义，而是被解释为基于发明人被允许适当地针对最佳解释定义术语的原理而与本公开的技术方面相对应的含义和概念。因此，本文所提出的描述仅是仅出于例示目的的优选示例，而不旨在限制本公开的范围，因此应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对其进行其它等效和修改。
36.参照图1至图3，将描述根据本公开的实施方式的电池模块100。
37.电池模块100包括多个电池单元10、一对排气孔端子30和模块壳体40。电池模块100还可以包括用于多个电池单元10之间的电连接的汇流条框架20。此外，电池模块100还可以包括根据模块壳体40的形状的端板50。
38.例如，袋型电池单元可以用作电池单元10，并且在这种情况下，每个电池单元10包括具有相反极性的一对电极引线11。多个电池单元10彼此面对层叠以形成一个单元层叠件。多个电池单元10可以以串联、并联或者串联与并联两者的组合的方式彼此连接。
39.汇流条框架20可以仅被设置在沿单元层叠件的纵向方向(与x轴平行的方向)的一侧上，或者可以根据设置在电池单元10中的一对电极引线11是否在相同方向或相反方向上被引出而被设置在沿单元层叠件的纵向方向的一侧和另一侧二者上。尽管未具体示出，但是汇流条框架20包括至少一个汇流条。汇流条用于连接相邻电池单元的电极引线11。
40.在电池模块100中，汇流条框架20可以省略。也就是说，多个电池单元10之间的电连接不一定必须由汇流条框架20进行，而是可以通过至少一个汇流条进行，或者可以通过直接接触相邻电池单元10的电极引线11来进行而无需使用用于电连接的介质。
41.排气孔端子30电连接到单元层叠件，并且位于模块壳体40的一个表面上。排气孔端子30可以位于例如模块壳体40的底表面上。排气孔端子30包括与穿过模块壳体40的一个表面与模块孔40a连通的端子孔30a。设置一对排气孔端子30。一对排气孔端子30中的一个排气孔端子连接到单元层叠件的第一电极，并且剩余一个排气孔端子连接到单元层叠件的第二电极。第一电极和第二电极是具有相反极性的电极。例如，一对排气孔端子30中的一个排气孔端子可以通过联接到被设置于在层叠方向(与y轴平行的方向)上位于一个最外侧上的最外侧电池单元10中的、一对电极引线11当中的具有第一极性的电极引线11(在下文中，称为第一电极引线)而电连接到单元层叠件。类似地，这对排气孔端子30中的剩余一个排气孔端子可以通过联接到被设置于在电池层叠件的层叠方向上位于另一最外侧上的最外侧电池单元10中的一对电极引线11当中的具有与第一极性相反的第二极性的电极引线11(在下文中，称为第二电极引线)而电连接到单元层叠件。另选地，排气孔端子30可以通过设置在汇流条框架20中的汇流条(未示出)电连接到电池层叠件。
42.一对排气孔端子30用作每个电池模块100的正极端子和负极端子，并且在由于电池单元10在模块壳体40内的排气而生成气体时，用作用于将气体排放到模块壳体40外部的路径。
43.排气孔端子30可以由导电金属材料形成，并且可以具有在高度方向(与z轴平行的方向)上形成的端子孔30a的中空圆柱形形状。排气孔端子30可以包括固定到端子孔30a的内周表面的导电弹性构件31。导电弹性构件31可以具有在中央部分中具有通孔的环形形状，并且例如，通常使用的接触弹簧可用作导电弹性构件31。当具有中空管形形状的外部端子被插入到端子孔30a中以电连接多个电池模块100时，导电弹性构件31按压并固定插入的
端子的外周表面。
44.单元层叠件、汇流条框架20和一对排气孔端子30被容纳在模块壳体40内。如上所述，模块壳体40包括形成在底表面的宽度方向(与y轴平行的方向)上的两侧上的一对模块孔40a。该对模块孔40a形成在与端子孔30a相对应的位置处，因此模块壳体40的内部空间和外部空间通过端子孔30a和模块孔40a连通。
45.接下来，将参照图4至图9描述根据本公开的实施方式的电池组。
46.根据本公开的实施方式的电池组包括模块组件，该模块组件包括根据本公开的实施方式的多个电池模块100、电池组壳体200、流体通道支架300和多个排气孔螺柱400。
47.在电池组壳体200中容纳模块组件、流体通道支架300和排气孔螺柱400。电池组壳体200具有排气气体通过其从电池模块100排放到外部的至少一个电池组孔200a。尽管在图4中仅在电池组壳体200的侧表面(与x-z平面平行的表面)中形成了电池组孔200a，但是电池组孔200a的位置不限于此。
48.流体通道支架300在电池组的宽度方向(与y轴平行的方向)上延伸，并且包括空的内部空间(即，排气气体流体通道p)，通过其排气气体可以流动。排气气体流体通道p在纵向方向上穿过流体通道支架300的两端。
49.流体通道支架300用作多个电池模块100被安装在其上的支架，并且用作从电池模块100排出的排放气体通过其的通道。流体通道支架300具有在纵向方向上形成在顶表面中的多个支架孔300a，以用作排放气体流过的通道。多个支架孔300a中的每个与排气气体流体通道p连通。多个支架孔300a形成在分别与形成在安装在流体通道支架300上的多个电池模块100的底表面中的多个模块孔40a相对应的位置处。
50.参照图6，排气孔螺柱400固定在流体通道支架300上，并且固定地插入到模块孔40a和端子孔30a中以电连接到排气孔端子30。因此，排气孔螺柱400电连接到单元层叠件。
51.排气孔螺柱400包括联接到流体通道支架300的顶表面的基部410a和固定地插入到模块孔40a和端子孔30a中的插入部420a。排气孔螺柱400具有在高度方向(与z轴平行的方向)上穿过基部410和插入部420a的中央部分的螺柱孔400a。螺柱孔400a与模块孔40a和端子孔30a连通。此外，螺柱孔400a与支架孔300a连通。也就是说，多个排气孔螺柱400分别位于与多个支架孔300a相对应的位置处。
52.在多个排气孔螺柱400当中，插入到形成在一对相邻电池模块100中的任意一个电池模块100中的模块孔40a中的排气孔螺柱400和插入到形成在该对相邻电池模块100中的另一个电池模块100中的模块孔40a中的排气孔螺柱400彼此电连接。例如，具有金属条形状的连接器500可以用于电连接一对相邻的排气孔螺柱400。连接器500可以与一对排气孔螺柱400一体地形成。一对相邻的排气孔螺柱400彼此电连接的原因是为了将相邻的电池模块100串联连接。在流体通道支架300的纵向方向(与y方向平行的方向)上彼此间隔开的多个排气孔螺柱400当中，在两个最外侧上的一对最外侧排气孔400分别用作电池组的正极端子和负电极端子，并且剩余排气孔螺柱400用作用于连接多个电池模块100的连接条。
53.参照图8，绝缘构件600可以位于排气孔螺柱400的基部410和流体通道支架300的顶表面之间。这是为了在流体通道支架300由金属材料形成以确保刚性时，防止电流流过由导电金属材料形成的多个排气孔螺柱400。绝缘构件600可以例如涂覆在由导电材料形成的流体通道支架300的表面上。当流体通道支架300由非导电材料形成时，绝缘构件600可以被
省略。
54.参照图9，流体通道支架300的在纵向方向上的一个端部和/或另一端部可以被紧密地附接到其中形成有电池组孔200a的电池组壳体200的侧壁，并且可以与电池组孔200a连通。因此，当形成在流体通道支架300和电池组孔200a中的排气气体流体通道p彼此直接连通时，高温排气气体可以在不与出现异常并且排放气体的电池模块之外的电池模块接触的情况下快速地排放到外部，从而提高电池组使用的安全性。
55.根据本公开的实施方式的车辆包括如上所述的根据本公开的实施方式的电池模块100和/或电池组作为电源。
56.如上所述，因为根据本公开的实施方式的电池模块100包括排气孔端子30，并且根据本公开的实施方式的电池组包括螺柱孔400a，所以用于制造电池组的多个电池模块100的安装和电连接、以及用于排放排气气体的流体通道的形成可以同时执行。此外，在根据本公开的实施方式的电池模块100中，因为用作模块端子的排气孔端子30位于与电极引线11被引出的方向基本垂直的方向上，所以在电池单元10的排气期间由高温排气气体引起的事件的风险可以被最小化。也就是说，因为本公开的排气孔端子30用作电池模块100的高电位端子，并且其上可以集中热量的高电位端子不位于在高温排气气体被排放的方向上，所以可以提高在电池模块100的使用中的安全性。
57.已经详细描述了本公开。然而，应当理解的是，详细描述和具体示例在指示本公开的优选实施方式的同时仅以说明的方式给出，因为由所附权利要求限定的在本公开的范围内的各种改变和修改根据该详细描述对于本领域的技术人员而言将变得显而易见。