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CN115004456B - 电池组和包括该电池组的车辆 - Google Patents

电池组和包括该电池组的车辆

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CN115004456B
CN115004456B CN202180010957.2A CN202180010957A CN115004456B CN 115004456 B CN115004456 B CN 115004456B CN 202180010957 A CN202180010957 A CN 202180010957A CN 115004456 B CN115004456 B CN 115004456B
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battery
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全宝拉
金洞贤
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

根据本公开的电池组包括：第一电池模块；第一顶盖，设置在第一电池模块上；第二电池模块，安装在第一电池模块的顶部上的第一顶盖上；第二顶盖，设置在第二电池模块上；顶盖中间部，作为冷却装置插设在第一顶盖与第二顶盖之间并且包括通过钎焊相互接合以在内部形成冷却水流动空间的顶盖中间部上部构件和顶盖中间部下部构件，以及用于冷却水流入/流出冷却水流动空间的顶盖中间部的端口；下垫圈，设置在第一顶盖与顶盖中间部之间的接触区域；以及上垫圈，设置在第二顶盖与顶盖中间部之间的接触区域。

Description

电池组和包括该电池组的车辆
技术领域
本公开涉及一种电池组和一种包括该电池组的车辆，并且更具体地，涉及一种包括以多层安装的电池模块的电池组和一种包括该电池组的车辆。本申请要求于2020年10月16日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2020-0134585的权益，其公开的内容通过引用全部并入本说明书中。
背景技术
与一次性一次电池不同，二次电池可以再充电并且具有广泛的应用范围，不仅包括移动设备而且包括使用电源工作的电动车辆(EV)和混合电动车辆(HEV)。现在广泛使用的二次电池的类型包括锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。单个二次电池单体，即单个电池单体的工作电压为约2.5V至4.6V。因此，当需要更高的输出电压时，可以串联连接多个电池单体来配置电池组。此外，可以根据电池组需要的充电/放电容量通过并联连接多个电池单体来配置电池组。因此，电池组中包括的电池单体的数目可以根据需要的输出电压或充电/放电容量不同地设置。
当通过串联/并联连接多个电池单体来配置电池组时，配置包括至少一个电池单体的电池模块，优选地，配置包括多个电池单体的电池模块，然后使用至少一个电池模块并添加其它组件来配置电池组。这里，电池模块是指包括多个串联或并联连接的电池单体的组件，电池组是指包括多个串联或并联连接的电池模块以增加容量和输出的组件。
通常，为了保持结构稳定性，车辆电池组包括布置在同一平面上以形成单层结构的多个电池模块或电池模块组件。电池组在充电/放电过程中产生热量，当温度过高时，效率降低，因此在电池模块或电池模块组件下方安装冷却装置以降低热量。然而，在将单层电池组安装在需要高容量/高输出的电动车辆上时需要额外的容量的情况下，则对容量增加存在许多结构上的限制。此外，当容量增加时，难以在结构上对冷却装置进行扩展。
最近，韩国专利公开No.10-2017-0085681提出了一种包括以多层安装的电池模块的电池组。然而，该电池组包括用于冷却电池组内部的多层电池模块的冷却水分配系统。当用于冷却多层电池模块的冷却水分配系统由于故障导致冷却水泄漏时，冷却水直接接触电池组中的电子组件和电池单体，导致电介质击穿和火灾，甚至爆炸。
发明内容
技术问题
本公开旨在解决上述问题，因此，本公开旨在提供一种电池组，该电池组包括以多层安装的电池模块以提供高容量/高输出并且具有改进的冷却结构以提高稳定性。
本公开进一步旨在提供一种包括该电池组的车辆。
本公开的这些和其它目的和优点可以通过以下描述来理解并且将从本公开的实施例中显而易见。此外，将容易理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求中所列的手段及其组合来实现。
技术方案
为了实现上述目的，根据本公开的电池组包括：第一电池模块；第一顶盖，设置在第一电池模块上；第二电池模块，安装在第一电池模块顶部上的第一顶盖上；第二顶盖，设置在第二电池模块上；顶盖中间部，作为冷却装置插设在第一顶盖与第二顶盖之间并且包括通过钎焊相互接合以在内部形成冷却水流动空间的顶盖中间部上部构件和顶盖中间部下部构件，以及用于冷却水流入/流出冷却水流动空间的顶盖中间部的端口；下垫圈，设置在第一顶盖与顶盖中间部之间的接触区；以及上垫圈，设置在第二顶盖与顶盖中间部之间的接触区。
顶盖中间部的端口可以露出到第一顶盖之外。
冷却水可以在平行于地面的冷却水流动空间中流动。
至少一个第一电池模块形成第一电池模块组件，并且将第二电池模块安装在第一电池模块组件的至少一个第一电池模块的顶部上，由此多层安装。
第二顶盖包括覆盖第二电池模块的容纳部和围绕容纳部设置在第一顶盖上的凸缘，并且顶盖中间部上部构件包括围绕冷却水流动空间的与凸缘对应的边缘。
上垫圈可以形成在边缘上。
顶盖中间部下部构件沿着形成冷却水流动空间的区域从钎焊区域向顶盖中间部上部构件突出，并且下垫圈设置在第一顶盖与包括钎焊区域的底部的边缘底部之间。
用于紧固顶盖中间部的紧固构件在第一顶盖的外缘处突出，顶盖中间部的边缘具有供紧固构件插入其中的槽。
此外，根据本公开，可以提供一种包括上述电池组的车辆。车辆可以包括电动车辆(EV)或混合电动车辆(HEV)。
有益效果
根据本公开，可以提供一种空间利用率高的用于安装电池模块的多层安装结构的电池组。
根据本公开，在第一电池组顶盖与第二电池组顶盖之间包括用于冷却安装在顶部的第二电池模块的顶盖中间部。由于其对应于电池组不包括冷却装置的外部冷却方法，因此当冷却水从顶盖中间部泄漏时，泄漏的冷却水不会直接影响电池组中的电池单体。
根据本公开，在顶盖中间部损坏之前，由于顶盖中间部上部构件和顶盖中间部下部构件通过钎焊接合，因此通过顶盖中间部的端口进入的冷却水不会泄漏。即使顶盖中间部损坏，下垫圈和上垫圈也会阻止泄漏的冷却水从顶盖中间部流入电池组中。因此，可以通过改进冷却结构来提高稳定性。
根据本公开，由于冷却水在通过钎焊工艺焊接的冷却水流动空间中流动，因此冷却效率高。因此，在电池组安装在需要高容量/高输出的设备中时需要额外的容量的情况下，可以通过包括第二电池模块来提供额外的容量，并且有效地冷却第二电池模块以顺利地去除在充电/放电过程中产生的大量热量，从而确保在工作期间电池组的安全性。
附图说明
附图示出了本公开的优选实施例，并且与本公开的以下详细描述一起，用于提供对本公开的技术方面的进一步理解，因此本公开不应解释为限于附图。
图1是根据本公开的一个实施例的电池组的透视图。
图2是图1的电池组的局部分解透视图。
图3是在图1的电池组中包括的顶盖中间部的组装图和分解透视图。
图4是图1的电池组的示意性的横截面图。
图5是示出根据本公开的另一实施例的车辆的图。
具体实施方式
本公开将通过参考附图详细描述本公开的优选实施例变得显而易见。应当理解本文中描述的实施例是为了帮助理解本公开以说明的目的而提供的，并且本公开可以以不同于本说明书描述的实施例的其它形式来实现。此外，为了帮助理解本公开，附图没有以实际比例示出，并且一些元件的尺寸可以放大。
即，本说明书中描述的实施例和附图中的图示只是本公开的最优选的实施例，并且没有完全描述本公开的技术特征，因此应当理解在提交本专利申请时已经对其进行了其它的等价改变。
图1是根据本公开的实施例的电池组的透视图。图2是图1的电池组的局部分解透视图。图3是在图1的电池组中包括的顶盖中间部的组装图和分解透视图。图4是图1的电池组的横截面示意图。
参考图1至图4。电池组10包括托盘100、第一电池模块110、第一顶盖120、下垫圈130、顶盖中间部140、上垫圈150、第二电池模块160和第二顶盖170。
第一电池模块110安装在托盘100上。托盘100覆盖第一电池模块110的底部。第一电池模块110可以包括至少一个平板型电池单体的堆叠体以形成为立方体形状。优选地，平板型电池单体是软包型电池单体。至少一个第一电池模块110可以形成第一电池模块组件。例如，第一电池模块110可以以三行和三列的形式安装在托盘100中。可以在托盘100的底部或在托盘100与第一电池模块110之间进一步包括用于冷却第一电池模块110的冷却装置(未示出)。冷却装置可以是包括冷却水在其中流动的导管的冷却板，并且冷却装置可以以与第一电池模块110热接触的方式安装。
第一顶盖120设置在第一电池模块110上，覆盖第一电池模块110的顶部以保护第一电池模块110的上表面，并且与托盘100结合。托盘100和第一顶盖120可以包括平板状部分，该平板状部分的面积大体上大于安装第一电池模块110的部分的面积。托盘100和第一顶盖120可以设置在第一电池模块110的顶部和底部以分别覆盖第一电池模块110的顶部和底部。用于紧固托盘100的紧固构件可以插入第一顶盖120的外缘中。紧固构件可以包括，例如，螺栓或铆钉。托盘100和第一顶盖120通过紧固构件结合。优选地，例如，焊接、钎焊或粘合剂可以用于接合。
第二电池模块160安装在第一电池模块110的顶部上的第一顶盖120上。第二电池模块160可以包括至少一个平板型电池单体的堆叠体以形成为立方体形状。优选地，平板型电池单体是软包型电池单体。第二顶盖170设置在第二电池模块160上并且位于覆盖第二电池模块160的顶部的位置。第二顶盖170保护第二电池模块160并且与第一顶盖120结合。电池组10可以进一步包括各种器件(未示出)，例如，电气组件、电池管理系统(BMS)、电流传感器和保险丝以控制第一电池模块110和第二电池模块160的充电/放电，并且第一顶盖120和第二顶盖170保护这些器件。
第二电池模块160可以安装在一个第一电池模块110上，或者至少两个第一电池模块110上。本实施例示出了在三个第一电池模块110上安装一个第二电池模块160。如上所述，在空间中，第二电池模块160安装在第一电池模块110的顶部以形成多层安装结构。因此，本公开的电池组10可以包括以多层安装的第一电池模块110和第二电池模块160以提供高容量/高输出。
顶盖中间部140是插设在第一顶盖120与第二顶盖170之间的冷却装置。顶盖中间部140在与第二电池模块160的下表面接触的同时冷却第二电池模块160。顶盖中间部140可以是包括冷却水在其中流动的导管的冷却板，并且顶盖中间部140可以安装为与第二电池模块160热接触。
常规电池组内部包括用于冷却电池组的多层电池模块的冷却水分配系统。相反，在本公开的实施例中，对应于冷却装置的顶盖中间部140插设在第一顶盖120与第二顶盖170之间，以使电池组10中的第一电池模块110与第二电池模块160隔开。即使冷却水泄漏，泄漏的冷却水也不会直接接触被第一顶盖120和第二顶盖170保护的电池组10中的电气组件和电池单体，因此降低电介质击穿、火灾和爆炸的风险。
顶盖中间部140包括通过钎焊接合以在内部形成冷却水流动空间S的顶盖中间部上部构件142和顶盖中间部下部构件144以及用于冷却水流入/流出冷却水流动空间S的顶盖中间部的端口146。图3详细示出顶盖中间部140的结构。
顶盖中间部上部构件142可以具有几乎平坦的表面，并且顶盖中间部下部构件144可以具有导管以限定冷却水的流动路径。例如，多个珠或挡板可以从顶盖中间部下部构件144的上表面突出，以引导从顶盖中间部的端口146进入的冷却水在冷却水流动空间S中以“S”形或之字形的形状流动直到冷却水流出顶盖中间部的端口146。顶盖中间部下部构件144沿着形成冷却水流动空间S的区域从钎焊区域向顶盖中间部上部构件142突出。
顶盖中间部上部构件142和顶盖中间部下部构件144通过钎焊接合。因此，从顶盖中间部的端口146进入的冷却水的泄漏风险极低。此外，由于冷却水在通过钎焊工艺焊接的冷却水流动空间S中流动，因此冷却效率高。
顶盖中间部的端口146露出g以第一顶盖120之外。冷却水通过第一顶盖120外部的顶盖中间部的端口146进出。即使顶盖中间部的端口146发生泄漏，冷却水也不可能与电池组10中的第一电池模块110或第二电池模块160直接接触。此外，冷却水在平行于地面的冷却水流动空间S中流动。可以在第二电池模块160的较大的表面上实现高效冷却。可以通过使冷却水从散热器端口146流入冷却水流动空间S中来防止第二电池模块160的温度升高到预设温度以上。
第二顶盖170包括覆盖第二电池模块160的容纳部170a和围绕容纳部170a设置在第一顶盖120上的凸缘170b。此外，顶盖中间部上部构件142包括围绕冷却水流动空间S的与凸缘170b相对应的边缘142a。
用于紧固顶盖中间部140的紧固构件在第一顶盖120的外缘处突出，并且顶盖中间部上部构件142的边缘142a具有供紧固构件插入其中的槽142b。下垫圈130和上垫圈150可以具有供紧固构件插入其中的槽。第二顶盖170的凸缘170b与顶盖中间部上部构件142的边缘142a结合，因此可以与第一顶盖120(第一顶盖120与顶盖中间部上部构件142结合)结合。优选地，例如，焊接、钎焊或粘合剂连接可以用于结合。
下垫圈130设置在第一顶盖120与顶盖中间部140之间的接触区域以进行密封。下垫圈130可以设置在第一顶盖120与包括钎焊区域的底部的边缘142a的底部之间。上垫圈150设置在第二顶盖170与顶盖中间部140之间的接触区域以进行密封。上垫圈150可以形成在边缘142a上。
下垫圈130设置在第一顶盖120与顶盖中间部140之间，上垫圈150设置在顶盖中间部140与第二顶盖170之间。顶盖中间部140和电池组10的内部通过下垫圈130和上垫圈150隔开。因此，即使冷却水从顶盖中间部140泄漏出来，也可以防止泄漏的冷却水流入电池组10中，从而防止损坏电池单体。
也就是说，根据本公开，在顶盖中间部140损坏之前，由于顶盖中间部上部构件142和顶盖中间部下部构件144通过钎焊接合，因此从顶盖中间部的端口146进入的冷却水不会泄漏。即使顶盖中间部140损坏，通过下垫圈130和上垫圈150也会阻止从顶盖中间部140泄漏的冷却水流入电池组10。因此，可以通过改进冷却结构来提高稳定性。
图5是示出根据本公开的另一实施例的车辆的图。
参考图5，车辆200可以包括前述实施例的电池组10。车辆200可以包括电动车辆、混合电动车辆或使用电池组10作为能源的其它车辆。
由于根据本实施例的车辆200包括前一实施例的电池组10，因此车辆200包括前一实施例的电池组10的所有优点。电池组10不仅可以设置在车辆200中，而且可以设置在能量存储系统或使用电池组10作为能源的其它设备或装置中。
尽管本公开的优选实施例已经在上文中进行了说明和描述，但是本公开不限于本文描述的特定的优选实施例，本领域技术人员可以在不脱离本公开要求保护的主题的情况下对其进行各种修改，并且这些修改落入权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种电池组，包括：
第一电池模块；
第一顶盖，设置在所述第一电池模块上；
第二电池模块，安装在所述第一电池模块的顶部上的所述第一顶盖上；
第二顶盖，设置在所述第二电池模块上；
顶盖中间部，作为冷却装置插设在所述第一顶盖与所述第二顶盖之间，并且包括通过钎焊相互接合以在内部形成冷却水流动空间的顶盖中间部上部构件和顶盖中间部下部构件，以及用于冷却水流入/流出所述冷却水流动空间的顶盖中间部的端口；
下垫圈，设置在所述第一顶盖与所述顶盖中间部之间的接触区域；以及
上垫圈，设置在所述第二顶盖与所述顶盖中间部之间的接触区域。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述顶盖中间部的端口露出到所述第一顶盖之外。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述冷却水在平行于地面的所述冷却水流动空间内流动。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中，至少一个第一电池模块形成第一电池模块组件，并且所述第二电池模块安装在所述第一电池模块组件的所述至少一个第一电池模块的顶部上，由此多层安装。
5.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述第二顶盖包括覆盖所述第二电池模块的容纳部和围绕所述容纳部设置在所述第一顶盖上的凸缘，并且所述顶盖中间部上部构件包括围绕所述冷却水流动空间的与所述凸缘对应的边缘。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述上垫圈形成在所述边缘上。
7.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述顶盖中间部下部构件沿着形成所述冷却水流动空间的区域从钎焊区域向所述顶盖中间部上部构件突出，并且所述下垫圈设置在所述第一顶盖与包括所述钎焊区域的底部的边缘的底部之间。
8.根据权利要求1所述的电池组，其中，用于紧固所述顶盖中间部的紧固构件在所述第一顶盖的外缘处突出，并且所述顶盖中间部的边缘具有供所述紧固构件插入其中的槽。
9.一种车辆，包括根据权利要求1至8中的任一项所述的电池组。
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