电池组、电子装置和车辆的制作方法

1.本公开涉及电池组、电子装置和车辆，更具体地说，涉及一种通过对多个电池单元进行高可靠性的温度测量而提高安全性的电池组。
2.本技术要求获得2020年6月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2020-0072513的权益，该申请的公开内容通过引用全部纳入本文中。


背景技术：

3.近来，随着对诸如笔记本电脑、摄像机和移动电话之类便携式电子产品需求的快速增长以及电动车辆、用于储能的蓄能器、机器人和卫星的广泛发展，人们对可重复充电的高性能二次电池进行了许多研究。
4.目前，商业化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，其中锂二次电池几乎没有或没有记忆效应，因此相比镍基二次电池因其可以随时充电、自放电率非常低、能量密度高的优点而更受关注。
5.锂二次电池主要使用锂基氧化物和碳材料分别作为正极活性材料和负极活性材料。此外，锂二次电池包括：电极组件，其包括分别涂覆有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板，正极板和负极板之间插设有隔膜；以及包装或电池壳体，电极组件与电解质溶液一起被气密地接纳在其中。
6.此外，锂二次电池可以根据包装的形状分类为罐式二次电池和袋式二次电池，前者包括嵌入在金属罐中的电极组件，后者包括嵌入在铝层压片的袋中的电极组件。
7.其中，罐式二次电池可以包括圆柱形金属罐，电极组件嵌入其中。罐式二次电池可以用于制造包括模块壳体和汇流条的电池组，该模块壳体中接纳多个二次电池，汇流条配置成电连接多个二次电池。
8.同时，根据现有技术的电池组在多个二次电池的充电/放电过程中大体上测量温度变化，以鉴定电池的操作状况或寿命。参照图1，根据现有技术的电池组包括多个二次电池10、具有用于接纳多个二次电池10的空间h的模块壳体30以及用于测量二次电池10的温度的温度传感器40，并添加粘合剂20以固定温度传感器40。
9.然而，现有技术直接用手将温度传感器插入模块壳体的接纳空间中，因而插入位置会变化。此外，当只用粘合剂固定温度传感器时，在粘合剂施加后固化之前，温度传感器的位置很容易受到外部冲击而改变。因此，在每次制造根据现有技术的电池组时，难以在保持温度传感器和二次电池之间的距离恒定的情况下安装这两者。因此，现有技术的电池组在二次电池的实际温度和借助温度传感器测量的温度值之间具很大的差异。因此，难以通过电池组的温度测量来管理二次电池的寿命或安全性。


技术实现要素：

10.技术问题
11.本公开旨在解决上述问题，因此本公开旨在提供一种通过对多个电池单元进行高
可靠性的温度测量而提高安全性的电池组。
12.本公开的这些及其他目的和优点可通过以下描述来理解，并将从本公开的实施方式中明显看出。此外，容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过其手段和组合来实现。
13.技术方案
14.为了实现上述目标，根据本公开的电池组包括：
15.多个电池单元；
16.温度传感器，所述温度传感器配置成测量所述多个电池单元中的至少一者的温度；
17.模块壳体，所述模块壳体配置成将所述多个电池单元接纳在其中，并包括具有凹陷空间的接纳部分，所述温度传感器被接纳在该接纳部分中；以及
18.保持器，所述保持器插入所述接纳部分的所述凹陷空间中，尺寸大到足以填充所述凹陷空间的至少一部分，并配置成保持所述温度传感器。
19.此外，所述保持器可以具有：
20.从本体的一部分凹陷的插入槽，所述温度传感器的至少一部分插入并固定到该插入槽。
21.而且，所述电池组可以进一步包括：粘合剂，所述粘合剂配置成填充所述接纳部分的所述凹陷空间。
22.此外，所述保持器可以包括：
23.凹口，该凹口配置成与所述温度传感器形成间隙，所述粘合剂在该间隙中被馈送到所述插入槽的一部分中。
24.此外，所述保持器可以具有：
25.通孔，所述通孔在向内方向上延伸，所述粘合剂的一部分在所述通孔中被馈送到所述保持器中。
26.此外，所述保持器可以包括：
27.具有展现出弹性恢复能力的材料，
28.并可以并配置成在以压缩状态插入所述接纳部分的所述凹陷空间中后通过所述弹性恢复将所述温度传感器按压在所述电池单元上。
29.此外，所述接纳部分可以包括固定肋，该固定肋突出以引导所述保持器的位置，
30.并且所述保持器的一部分可以包括固定槽，所述固定槽以与所述固定肋对应的尺寸凹陷，所述固定肋插入所述固定槽中。
31.此外，所述固定肋可以朝所述温度传感器突出，以按压所述保持器的一部分，从而使固定到所述保持器的所述温度传感器朝所述电池单元紧密接触。
32.此外，为了实现上述目的，根据本公开的电子装置包括至少一个电池组。
33.此外，为了实现上述目的，根据本公开的车辆包括至少一个电池组。
34.有益效果
35.根据本公开的一个方面，本公开包括具有接纳部分以及保持器的模块壳体，该保持器插入接纳部分中，从而将温度传感器稳定地固定在接纳部分内的恒定位置。因此，本公开的电池组可以制造成电池单元与温度传感器之间的距离是一致的，从而bms可以高度可靠地测量电池单元的温度。即，由于电池单元与温度传感器之间的距离是一致的，因此考虑
到预定温差，bms可以高度可靠地估计二次电池的实际温度。
36.此外，根据本公开的一个实施方式的一个方面，本公开的保持器包括具有展现出弹性恢复能力的材料(即弹性材料)，在保持器以压缩状态插入接纳部分的凹陷空间中后，通过弹性恢复将温度传感器按压到电池单元上，从而有效地保持温度传感器与电池单元紧密接触。因此，本公开可有效减少电池单元的实际温度与经由温度传感器测量的温度之间的温差大小。因此，本公开的电池组可以通过快速响应和高可靠性的温度测量，有效地提高电池组的安全性。
37.此外，根据本公开的一个方面，本公开包括接纳部分中的固定肋，并且保持器包括固定槽，从而起到固定插入接纳部分中的保持器的位置的作用，并引导保持器的插入到位但不旋转，以实现温度传感器的位置一致。因此，能够防止在制造多个电池组的过程中由于保持器的插入位置不一致而导致温度传感器的位置不一致。因此，该电池组可以通过高可靠性的温度测量有效地提高电池组的安全性。
附图说明
38.附图示出了本公开的优选实施方式，并与以下详细描述一起用于进一步理解本公开的技术方面。然而，本公开不应理解为限于附图。
39.图1是根据现有技术的电池组的示意性局部剖视图。
40.图2是根据本公开的一个实施方式的电池组的示意性立体图。
41.图3是根据本公开的一个实施方式的电池组的电池单元的示意性剖视图。
42.图4是图2中部分a的示意性局部放大立体图，示出了电池组。
43.图5是根据本公开的一个实施方式的电池组的保持器的示意性立体图。
44.图6是根据本公开的一个实施方式的电池组的保持器和温度传感器的示意性局部立体图。
45.图7是沿线c-c'剖切的图2的示意性局部剖视图，示出了根据本公开的另一实施方式的电池组的部件的内部配置。
46.图8是根据本公开的另一实施方式的电池组的保持器的示意性立体图。
47.图9是示出本公开的实施例、比较例1和比较例2的温度测量结果的图表。
具体实施方式
48.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，应该理解的是，说明书和所附权利要求中使用的术语或词语不应该被解释为限于一般的和字典的含义，而应该基于允许发明人适当地定义术语以获得最佳解释的原则，根据与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。
49.因此，本文描述的实施方式以及图中所示的图示只是本公开的最优选的实施方式，而不是为了完全描述本公开的技术方面，因而应该理解，在提交本技术时，可以对其作出各种其他的等同和变型。
50.图2是根据本公开的一个实施方式的电池组的示意性立体图。图3是根据本公开的一个实施方式的电池组的电池单元的示意性剖视图。另外，图4是图2中的部分a的示意性局部放大立体图，示出了电池组。在图4中，为了便于描述，移除了模块壳体的覆盖温度传感器
230的部分c，以示出温度传感器230。
51.参照图2至图4，本公开的电池组200包括多个电池单元100、模块壳体210和保持器220。
52.这里，多个电池单元100可以是可充电的二次电池。电池单元100可以是罐式电池单元100。这里，电池单元100可以包括电极组件110、圆柱形电池罐112以及帽组件113。
53.电极组件110可以具有一种结构，其中正极板和负极板夹着隔膜卷绕，正极接头114可以附接到正极板并与帽组件113连接，并且负极接头115可以附接到负极板并与电池罐112的底部连接。
54.电池罐112可以具有空的内部空间，电极组件110被接纳在其中。特别地，电池罐112可以是圆柱形或棱柱形的，并可以具有开放顶部。此外，电池罐112可以由诸如钢或铝之类的金属制成以确保强度。此外，电池罐112的底部可以附接负极接头，因此，电池罐112的底部以及电池罐112本身可以作为负极端子。
55.帽组件113可以联接到电池罐112的开放顶部以封闭电池罐112。帽组件113可以根据电池罐112的形状而具有圆形或棱形形状，并可以包括诸如顶帽c1、安全孔c2和垫圈c3之类的子组件。
56.这里，顶帽c1可以布置在帽组件113的最上侧，并配置成向上突出。特别地，顶帽c1可以作为电池单元100的正极端子。因此，顶帽c1可以借助外部装置(例如汇流条250)与另一个电池单元100电连接。顶帽c1可以由例如不锈钢或铝之类的金属制成。
57.安全孔c2可以配置成当电池单元100的内部压力(即电池罐11的内部压力)增加到预定水平以上时改变结构。此外，垫圈c3可以由具有电绝缘特性的材料制成，以将顶帽c1的边缘和安全孔c2与电池罐112隔离。
58.同时，帽组件113可以进一步包括电流截止元件c4。电流截止元件c4也称为电流中断装置(cid)，并且当电池的内部压力因气体的产生而增加且安全孔c2的形状逆向改变时，安全孔c2和电流截止元件c4之间的接触会被破坏，或者电流截止元件c4可能被吹掉，以断开安全孔c2和电极组件110之间的电连接。
59.在提交本专利申请时，电池单元100的配置对于本领域的技术人员来说是公知的，本文中省略其详细描述。此外，尽管图3示出了电池单元100的一个实施例，但根据本公开的电池组200并不限于特定类型的电池单元100的配置。即，根据本公开的电池组200可以包括在提交本专利申请时公知的各种类型的电池单元100。
60.此外，本公开的电池组200可以进一步包括多个汇流条250。汇流条250可以配置成在多个圆柱形电池单元100之间建立电连接。汇流条250可以包括导电金属。汇流条250可以包括例如铜、镍或铝中的至少一种。
61.此外，汇流条250可以装设在模块壳体210的左侧或右侧。例如，如图2中所示，四个汇流条可以装设在电池组200的右侧。虽然没有示出，但多个汇流条可以嵌入到电池组200的左侧以及模块壳体210的内部。
62.图4是图2的电池组的示意性局部放大立体图。
63.参照图4以及图2和图3，温度传感器230可以作为将热转换成电信号的传感器。温度传感器230可以是例如热敏电阻，其电阻值随着温度的变化而变化。热敏电阻可以包括电绝缘涂层。
64.此外，模块壳体210可以包括电绝缘材料。例如，模块壳体210可以包括聚氯乙烯。模块壳体210整体上可以具有箱形本体。此外，模块壳体210可以具有多个本体孔，以在其中接纳多个电池单元100。此外，模块壳体210可以包括具有凹陷空间的接纳部分212，温度传感器230被接纳在该接纳部分中。例如，接纳部分212可以具有圆柱形的内部空间(如图4中所示)。
65.此外，保持器220可以配置成插入接纳部分212的凹陷空间中。保持器220的尺寸可以大到足以填充接纳部分212的至少部分凹陷空间。
66.此外，保持器220可以配置成保持温度传感器230。即，保持器220可以保持温度传感器230的一部分。即，保持器220可以配置成固定温度传感器230，以防止温度传感器230移动或脱出。保持器220可以根据温度传感器230的形状，具有各种固温度传感器230的保持结构。
67.根据本公开的这种配置，本公开包括具有接纳部分212的模块壳体210以及插入接纳部分212中的保持器220，从而将温度传感器230稳定地固定在接纳部分212内的恒定位置中。因此，本公开的电池组200可以以电池单元100与温度传感器230之间的一致距离制造，从而bms 280可以高度可靠地测量电池单元100的温度。即，由于电池单元100与温度传感器230之间的距离是一致的，因此bms 280可以考虑到预定温差而高度可靠地估计二次电池的实际温度。
68.图5是根据本公开的一个实施方式的电池组的保持器的示意性立体图。此外，图6是根据本公开的一个实施方式的电池组的保持器和温度传感器的示意性局部立体图。
69.参照图5和图6以及图3和图4，保持器220可以具有插入槽h1，该插入槽配置成固定温度传感器230。插入槽h1可以从本体的一部分向内凹陷，温度传感器230的至少一部分插入在该插入槽中。例如，如图5中所示，插入槽h1可以具有沿温度传感器230的本体方向(朝向电池组的内部中心)延伸的槽形形状。
70.根据本公开的这种配置，本公开包括从本体的一部分凹陷的插入槽h1，温度传感器230的至少一部分插入并固定到该插入槽，从而将温度传感器230沿电池组100延伸的方向与电池组100保持预定距离。最终，本公开可以解决由于每次制造电池组时温度传感器230的位置不恒定而导致测量温度和电池单元100的实际温度之间存在温差的问题。
71.图7是沿线c-c'剖切的图2的示意性局部剖视图，示出了根据本公开的另一实施方式的电池组的部件的内部配置。
72.参照图7以及图4至图6，根据本公开的另一实施方式的电池组的接纳部分212的一部分可以打开以暴露电池单元100的接纳在模块壳体210中的一部分。即，接纳部分212可以在电池单元100定位的方向上具有内部空间的壁的开放部分，以使插入的温度传感器230的一部分和电池单元100相互接触。
73.此外，根据本公开的另一实施方式的电池组可以进一步包括配置成填充接纳部分212的凹陷空间的粘合剂240。具体而言，粘合剂240在被馈送到接纳部分212的内部空间后可以固化。粘合剂240可以是透明的且电绝缘的。粘合剂240可以是胶水或热熔树脂。例如，粘合剂240可以包括聚酰胺基树脂、聚酰亚胺基树脂、环氧基树脂或丙烯酸树脂中的至少一种。
74.此外，粘合剂240可以配置成固定温度传感器230和保持器220的位置。即，粘合剂
240可以固定温度传感器230的一部分以及保持器220的一部分。
75.根据本公开的这种配置，本公开包括粘合剂240，以牢固地固定温度传感器230和保持器220的位置，从而防止温度传感器230在之后使用电池组200时由于外部冲击而改变位置或脱出。因此，电池组200可以高度可靠地测量电池单元100的温度，从而有效提高电池组200的安全性。
76.图8是根据本公开的另一实施方式的电池组的保持器的示意性立体图。
77.参照图8以及图4至图7，当与图5的保持器220相比时，根据本公开的另一实施方式的电池组的保持器220a可以进一步包括凹口n。即，以与图5的保持器220相同的方式，图8的保持器220a可以配置成将温度传感器230固定到插入槽h1。
78.此外，凹口n可以与温度传感器230形成间隙，粘合剂240被馈送到其中。凹口n可以形成在插入槽h1的一部分中。凹口n可以沿温度传感器230的本体延伸。即，凹口n在平面上可以具有三角形的形状，并且可以具有沿温度传感器230的本体向内延伸的槽形形状。
79.此外，粘合剂240可以沿凹口n的内部空间被馈送到保持器220中。馈送到凹口n的内部空间中的粘合剂240可以配置成接触温度传感器230的外表面。此外，粘合剂240可以成配置成在以液体状态被馈送到凹口n中后在预定时间内凝固。
80.根据本公开的这种配置，本公开的保持器220a进一步包括凹口n，因此粘合剂240可以沿凹口n被馈送并与温度传感器230接触。即，凹口n可使粘合剂240被馈送到保持器220a中，从而固定温度传感器230的更大面积。
81.因此，本公开可以用粘合剂240固定温度传感器230的插入保持器220a的插入槽h1中的部分，从而防止温度传感器230在之后使用电池组200时由于外部冲击而改变位置或脱开。因此，电池组200可以高度可靠地测量电池单元100的温度，从而有效地提高电池组200的安全性。
82.参照图8以及与图4至图7，当与图5的保持器220相比时，根据本公开的另一实施方式的电池组的保持器220a可进一步包括通孔h2。
83.此外，通孔h2可以配置成将部分粘合剂240馈送到保持器220a中。通孔h2可以具有这样的形状，其中保持器220a的本体的一部分经由该通孔在向内方向(朝向电池组的内部中心)上贯通。即，粘合剂240可以从保持器220a的一个外表面经由通孔h2移动到对面的另一内表面。例如，如图8中所示，保持器220a可以包括两个通孔h2。两个通孔h2中的每一者均可以基于图8中所示的保持器220a从上表面穿到下表面。
84.根据本公开的这种配置，本公开的保持器220a包括通孔h2，粘合剂240可以沿该通孔被馈送到保持器220a中。馈送到保持器220a中的粘合剂240可以固定保持器220a，并且粘合剂240可以被馈送到其难以到达的保持器220a的内部(基于模块壳体210的中心)中，从而稳定地固定保持器220a的位置。
85.因此，能够在之后使用电池组200时防止保持器220a由于外部冲击而改变在接纳部分212中的位置或移出接纳部分212。因此，由于电池组200将温度传感器230稳定地固定在接纳部分212中，因此能够高度可靠地测量电池单元100的温度。
86.返回去参照图5至图7，根据本公开的一个实施方式的电池组200的保持器220可以包括具有展现出足以填充接纳部分212的部分凹陷空间的弹性变形或弹性恢复能力的材料。该材料可以是例如硅酮、聚氨酯、橡胶或海绵中的至少一种。
87.此外，保持器220可以在压缩状态下插入接纳部分212的凹陷空间中。保持器220可以配置成在插入接纳部分212的凹陷空间中后通过弹性恢复而将温度传感器230按压在电池单元100上。例如，保持器220可以包括聚氨酯。保持器220可以通过聚氨酯的弹性恢复使固定到插入槽h1的温度传感器230与电池单元100彼此紧密接触。即，保持器220可以配置成在其插入到接纳部分212时将温度传感器230按压到该电池单元100上。
88.根据本公开的这种配置，本公开的保持器220包括具有展现出弹性恢复能力的材料(即弹性材料)，以在保持器220以压缩状态插入接纳部分212的凹陷空间中后通过弹性恢复将温度以传感器230按压到电池单元100上，从而有效地保持温度传感器230与电池单元100紧密接触。
89.因此，本公开可以有效地减少电池单元100的实际温度与经由温度传感器230测量的温度之间的温差大小。因此，本公开的电池组200可以通过具有快速响应和高可靠性的温度测量有效地提高电池组200的安全性。
90.返回去参照图5至图7，根据本公开的一个实施方式的电池组200的接纳部分212可以包括突出的固定肋r以引导保持器220的位置。固定肋r可以具有从接纳部分212的凹陷空间的一部分朝保持器220突出的形状。固定肋r可以配置成插入保持器220的一部分中以固定保持器220的位置。
91.此外，保持器220可以包括固定槽h3，固定肋r插入该固定槽中。固定槽h3可以具有凹陷的形状，该形状允许保持器220的一部分插入本体中。固定槽h3可以具有与固定肋r相应的尺寸的凹陷空间。
92.此外，固定肋r可以具有突起尺寸随着在接纳部分212的向内方向上延续而逐渐增大的形状。例如，当固定肋r具有楔形形状时，楔形尺寸可以配置成随着在接纳部分212的凹陷空间的向内方向上延续而逐渐增加。因此，由于固定肋r的形状逐渐增大，当保持器220插入接纳部分212中时，保持器220可以由于固定肋r而更有力地压缩温度传感器230。
93.根据本公开的这种配置，本公开包括接纳部分212中的固定肋r以及保持器220中的固定槽h3，从而起到固定插入接纳部分212中的保持器220的位置的作用，并在插入保持器220时引导保持器220插入到位而不旋转保持器220的位置。因此，能够防止在制造多个电池组200的过程中由于保持器220的插入位置的变更而导致温度传感器230的位置变化。因此，电池组200可以通过具有高可靠性的温度测量而有效地提高电池组200的安全性。
94.此外，固定肋r可以配置成按压保持器220的一部分，以使固定到保持器220的温度传感器230与电池单元100紧密接触。即，固定肋r可以具有朝向温度传感器230的突出形状。即，固定肋r的朝向温度传感器230的突出端可以将保持器220压缩到温度传感器230上，并且压缩的保持器220可以使温度传感器230与电池单元100的外表面紧密接触。
95.根据本公开的这种配置，本公开包括朝温度传感器230突出的固定肋r，从而稳定地保持温度传感器230与电池单元100的外表面紧密接触。因此，电池组200可以通过具有高可靠性的温度测量而有效地提高电池组200的安全性。
96.同时，根据本公开的一个实施方式的电池组200可以进一步包括用于控制电池组200的充/放电的各种类型的装置(未示出)，例如，bms 280(图1)、电流传感器、温度传感器230和保险丝。
97.同时，根据本公开的一个实施方式的电子装置(未示出)包括至少一个电池组200。
该电子装置可以进一步包括：装置外壳(未示出)，该装置外壳具有用于接纳电池组200的接纳空间；以及显示单元，该显示单元用于使用户能够看到电池组200的充电状态。
98.此外，根据本公开的一个实施方式的电池组200可以包括在诸如电动车辆或混合电动车辆之类的车辆中。即，根据本公开的一个实施方式的车辆可以包括装设在车体中的至少一个根据本公开的一个实施方式的电池组200。
99.同时，本文所使用的指示方向的术语(如上、下、左、右、前和后)只是为了便于描述，对于本领域的技术人员来说，很明显，术语可以根据所述元件或观察者的位置而改变。
100.下文中，通过实施方式和实验例更详细地描述本公开，但本公开不限于这些实施方式和实验例。根据本公开的实施方式可以以许多不同的形式变型，并且本公开的范围不应解释为仅限于所公开的实施方式。提供本公开的实施方式是为了向本领域的技术人员充分且完整地描述本公开。
101.《比较例1》
102.本公开的电池组包括接纳在模块壳体中的总共84个圆柱形电池单元。该84个圆柱形电池单元被分为六组，每组均包括相互串联电连接的14个圆柱形电池单元，并且六个组并联电连接。在接纳在模块壳体中的电池单元中，使用温度测量机(热耦合器)直接测量布置在模块壳体中心和外围区域的20个电池单元的温度，以测量模块壳体的内部温度。测得温度的最大值和平均值示出在图9的图表中。
103.《比较例2》
104.在固定温度传感器(负温度系数(ntc)热敏电阻)的保持器插入与比较例1相同的电池组的接纳部分中，使得温度传感器与圆柱形电池单元的外表面紧密接触后，经由温度传感器测得的电池单元的温度由bms进行计算。测得的温度示出在图9的图表中。
105.《实施例》
106.在将温度传感器(ntc热敏电阻)固定到与比较例1相同的电池组的接纳部分中的保持器插入成使得温度传感器与圆柱形电池单元的外表面紧密接触后，经由温度传感器测得的电池单元的温度由bms计算。测得的温度示出在图9的图表中。
107.作为测量的结果，在比较例1中使用温度测量机直接测量的20个电池单元中的最高温度值的基础上，没有保持器的比较例2的电池组显示出约4℃的差异。与此相比，本公开的实施例的电池组显示出约2℃的小差异。因此，本公开的电池组可以有效地减少电池单元的实际温度与经由温度传感器测量的温度之间的温差的大小。因此，本公开的电池组可以通过高度可靠的温度测量有效地提高电池组的安全性。
108.虽然上文已经就有限的实施方式和附图描述了本公开，但本公开不限于此，对于本领域的技术人员来说，显然可以在本公开的技术方面和所附权利要求的等同范围内对其进行各种变型和改变。