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CN102356504B - 具有改进的安全性的电池模块 - Google Patents

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CN102356504B
CN102356504B CN201080012722.9A CN201080012722A CN102356504B CN 102356504 B CN102356504 B CN 102356504B CN 201080012722 A CN201080012722 A CN 201080012722A CN 102356504 B CN102356504 B CN 102356504B
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尹熙琇
李汎炫
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LG Chemical Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种电池模块，其中多个电池单元或者单元模块(“单元电池”)被堆叠，并且用于吸收由单元电池产生的热量的热沉被安装在单元电池的电连接部分上和/或被安装到与电连接部分连接的电池模块连接部件的外侧。

Description

具有改进的安全性的电池模块
技术领域
本申请要求2009年4月1日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2009-0027934的优先权和利益，其公开内容通过引用并入于此。
本发明涉及一种具有改进的安全性的电池模块，并且更加具体地涉及一种被构造成如下结构的电池模块，其中多个电池单元(battery cell)或者单元模块(“单元电池”)被堆叠，并且热沉被安装到在单元电池之间的电连接区域和/或被安装到与电连接区域连接的电池模块连接部件的外侧。
背景技术
近来，能够被充电和放电的二次电池已经被广泛地用作用于无线移动装置的能量源。而且，作为用于电动车辆(EV)、混合电动车辆(HEV)和插电式混合电动车辆(Plug-in HEV)的电源，二次电池已经吸引了相当的关注，所述车辆已经得以研制以解决由使用化石燃料的现有汽油和柴油车辆引起的问题诸如空气污染。
小型移动装置使用一个或者几个电池单元以用于每一个装置。另一方面，因为高功率和大容量对于中型或者大型装置而言是有必要的，所以中型或者大型装置例如车辆使用具有被相互电连接的多个电池单元的中型或者大型电池模块。
优选地，中型或者大型电池模块被制造成具有尽可能小的尺寸和重量。因此，能够被以高集成度堆叠并且具有小的重量容量比率的方型电池或者袋形电池通常被用作中型或者大型电池模块的电池单元(单元电池)。特别地，很多的兴趣目前集中于使用铝制层压片作为护罩部件的袋形电池，这是因为，袋形电池的重量是较小的，袋形电池的制造成本是低的，并且易于修改袋形电池的形状。
构成这种中型或者大型电池模块的电池单元是能够被充电和放电的二次电池。因此，在电池的充电和放电期间，从高功率、大容量二次电池产生大量的热。特别地，在电池模块中广泛使用的每一个袋形电池的层压片具有在其表面上涂覆的、表现低导热率的聚合物材料，结果难以有效地降低电池单元的总体温度。
如果在电池模块的充电和放电期间从电池模块产生的热量未被有效地移除，则热量在电池模块中积聚，结果电池模块的退化加速。根据情况，电池模块可能着火或者爆炸。因此，在作为一种高功率、大容量电池的用于车辆的电池组中需要冷却系统，以冷却被安装在电池组中的电池单元。
通常通过以高集成度堆叠多个电池单元制造被安装在中型或者大型电池组中的每一个电池模块。在该情形中，电池单元在电池单元被以预定间隔布置的状态下堆叠，使得在电池单元的充电和放电期间产生的热量被移除。例如，在不使用另外的部件的情况下，可以在电池单元被以预定间隔布置的状态下顺序地堆叠电池单元。可替代地，在电池单元具有低的机械强度的情形中，一个或者多个电池单元被安装在盒中，并且多个盒被堆叠以构成电池模块。为了有效地移除在所堆叠的电池单元之间或者在所堆叠的电池模块之间积聚的热量，可以在所堆叠的电池单元之间或者在所堆叠的电池模块之间限定冷却剂通道。
然而，在该结构中，有必要设置与电池单元的数目对应的多个冷却剂通道，结果电池模块的总体尺寸增加。
而且，考虑到电池模块的尺寸，在其中多个电池单元被堆叠的情形中设置具有较小间隔的冷却剂通道。结果，冷却结构的设计是复杂的。即，如与冷却剂进口端口相比较，冷却剂通道具有较小间隔，结果引起高的压损失。因此，非常难以设计冷却剂进口端口和冷却剂出口端口的形状和位置。而且，可以进一步设置风扇以防止这种压力损失。然而，在该情形中，设计可能在功耗、风扇噪声、空间等方面受到限制。
同时，对于近来已经成为关注焦点的插电式混合电动车辆或者电动车辆，电池组要求对应于由内燃机产生的加速性能的功率。结果，非常高的电流可以在电池组中流动几分钟。在该情形中，从在电池单元之间的电相互联接区域产生高温热量，并且这种热量通过热传导而影响电池单元。因此，有必要将电池模块构造成其中这种热量受到控制的结构。
而且，在其中由于高电流从电相互联接区域产生高温热量的情形中，有必要控制电相互联接区域。然而，使用冷却电池单元或者提供主动冷却装置以控制电相互联接区域的温度的方法在空间或者成本方面不是有效的。
另外，被用作混合电动车辆的电源的传统的中型或者大型电池模块短暂地使用高电流。然而，内燃机是主动力源，并且电池模块是辅助动力源，结果在高电流下的使用时间是非常短的，并且因此并不产生足以影响电池单元的热量。因此，不考虑用于冷却电相互联接区域的另外的结构或者方法。
因此，这样一种电池模块是非常有必要的，该电池模块提供高功率和大容量并且能够有效地减少从在单元电池之间的电相互联接区域产生的热量，由此提供优良的寿命和安全性。
发明内容
技术问题
因此，已经实现了本发明以解决以上问题和尚待解决的其它技术问题。
具体地，本发明的一个目的在于提供一种电池模块，该电池模块能够有效地吸收从在单元电池之间的电相互联接区域和/或电池模块连接部件产生的高温热量，以在预定水平或者更低水平下维持部件的温度，由此表现优良的寿命和安全性。
技术方案
根据本发明的一个方面，能够通过提供一种被构造成如下结构的电池模块实现以上和其它目的，其中多个电池单元或者单元模块(“单元电池”)被堆叠，并且热沉被安装到在单元电池之间的电连接区域和/或被安装到与电连接区域连接的电池模块连接部件的外侧。
电池单元的种类或者构成单元模块中的每一个的电池单元的种类不受特别限制，只要电池单元在操作期间产生热量。例如，电池单元可以是二次电池。当然，另一方面，可以包括燃料电池。
因此，在根据本发明的电池模块中，例如在单元电池的充电和放电期间，特别地，在单元电池的高电流放电期间，从在单元电池之间的电连接区域或者电池模块连接部件产生的高温热量被热沉吸收，以抑制在单元电池之间的电连接区域或者电池模块连接部件处的温度的突然增加，由此有效地防止由于高温热量在单元电池之间的电连接区域或者电池模块连接部件的物理和/或化学变形引起的、电池模块的电阻变化。
例如，当电池模块的总体温度降低时，例如在非操作状态下或者在低电流放电状态下，如上所述被热沉吸收的热量被排放。因此，根据本发明的电池模块具有温度自动控制功能。而且，在电池模块或者电池模块的相应的连接部件的结构并不极大变形的情况下，能够使得热沉提供所期效果。
在电池模块中，根据要求单元电池的电池模块的规格，可以在单元电池之间的电连接区域处或者在电池模块连接部件处安装一个或者两个热沉。
电池模块的在此处安装热沉的相应的区域是被与在此处产生较大的热量的区域诸如在单元电池之间的电连接区域直接接触或者邻近于此地布置的电池模块连接部件的外侧。例如，电池模块连接部件可以是用于将单元电池的电极端子连接到外部输入和输出端子的汇流条。
热沉的结构不受特别限制，只要热沉能够有效地吸收被施加到在单元电池之间的电连接区域的热量。在一个优选实例中，热沉可以包括被构造为与在单元电池之间的电连接区域的外侧紧密接触的多个条型接触部和被构造为一体地连接接触部的相应端部的连接部，并且热沉可以被以如下方式安装到电池模块，使得在单元电池之间的电连接区域被插入在接触部之间限定的狭缝中。
因此，在被构造成上述结构的热沉中，在接触部之间限定了狭缝，并且单元电池的电极端子被插入狭缝中，结果能够固定单元电池的电极端子，由此在实现容易的组装时实现所期的散热效果。
在另一个优选实例中，热沉可以被形成为与电池模块连接部件的外侧对应的形状，并且热沉可以被安装到除了被连接到电连接区域的区域之外的、电池模块连接部件的内侧或者外侧。
因为如上所述热沉被形成为与电池模块连接部件的外侧对应的形状，所以能够使得热沉均匀地吸收被施加到电池模块连接部件的热量。
根据情况，热沉可以被选择性地安装到电池模块的在此处产生高温热量的区域。例如，热沉可以位于用于检测电压和/或电流的感测部件的顶部处。
同时，热沉的结构不受特别限制，只要热沉能够容易地耗散热量。例如，热沉可以被构造成如下结构，其中在密封部件中包含吸热材料。
根据情况，热沉可以被构造成如下结构，其中，吸热材料在吸热材料被非活性材料囊支撑的状态下包含在片材部件中，并且片材部件可以包括具有高导热率的纤维形部件。即，由于其高比表面积，所封装的吸热材料对于热量表现更高的响应。而且，片材部件包括具有高导热率的纤维形部件，诸如金属线或者石墨线。因此，能够进一步增加片材部件的导热率。纤维形部件可以以各种形式包括在片材部件中。例如，纤维形部件可以以网形形式包括在片材部件中。
吸热材料的种类不受特别限制，只要吸热材料能够吸收在电池单元的充电和放电期间产生的热量。优选地，吸热材料是当吸热材料的相在给定温度下改变时具有潜热的相变材料。
相变材料的相变是在给定温度下进行的，优选地从固相到液相或者从固相到气相。为了实现这种相变，每单位温度相变材料至少具有比电池模块连接部件的热容量更高的潜热。相变材料可以是单一化合物、混合物或者复合物。可以通过在给定温度下的物理反应执行相变材料的相变。另外，可以通过在给定温度下的可逆物理或者化学反应执行相变材料的相变。
相变材料的代表性实例可以包括石蜡、聚乙二醇和无机氢氧化物(例如，Na2HPO4·12H2O、Na2SO4·10H2O、Zn(NO3)2·6H2O，等)，然而，相变材料不限制于此。在这些之中，优选地使用石蜡，因为石蜡具有较高潜热，石蜡是较低廉的，并且能够依赖于其分子量容易地控制石蜡的相变温度。
而且，可以包括表现高导热率的材料从而增加相变材料的导热率。用于增加导热率的材料的实例可以包括金属粉末和石墨粉末，然而，用于增加导热率的材料不限于此。
以上“给定温度”意味着使得电池组的性能或者寿命降低或者电池组的安全性受到威胁的温度。可以依赖于电池模块的结构或者种类决定给定温度。特别地，给定温度可以是使得可以直接地引起电池模块连接部件的物理和/或化学变形的温度，或者给定温度可以是使得可以由于连续热积聚而引起材料时效的温度。可以在优选地50℃到150℃、更加优选地60℃到120℃的温度范围中决定该给定温度。
在该情形中，在以上温度范围中设定其临界温度的相变材料优选地被用作用于防止电池模块的温度突然地增加到给定温度或者更高温度的吸热材料。
根据本发明的另一个方面，提供一种包括作为单元电池的多个电池单元或者单元模块(“单元电池”)的电池模块。
如在以上定义地，在本说明书中构成单元电池堆的电池单元或者单元模块被称作单元电池。
在一个优选实例中，该电池模块可以包括：(a)单元电池堆，所述单元电池堆包括在所述单元电池沿着横向方向堆叠的状态下被相互串联连接的多个电池单元或者单元模块(“单元电池”)；(b)上壳体，所述上壳体被构造成包围所述单元模块堆的一侧并且包围所述单元模块堆的上端的一部分和下端的一部分，所述上壳体在其前部处设置有外部输入和输出端子；(c)联接到所述上壳体的下壳体，所述下壳体被构造成包围所述单元模块堆的另一侧并且包围所述单元模块堆的上端的一部分和下端的一部分，在所述上壳体的前部处设置有用于将所述单元电池的电极端子连接到所述外部输入和输出端子的汇流条；(d)感测部件，所述感测部件包括被安装于在所述下壳体的前部和后部处限定的空间中的感测框架、被布置在各感测框架中的感测部和用于将所述感测部相互连接的传导部；和(e)由绝缘材料制成的前盖，所述前盖被安装到所述下壳体的前部以从外侧保护在所述单元电池的电极端子和所述汇流条之间的连接区域。
在具有上述构造的电池模块中，电池单元堆通过在上壳体和下壳体之间联接而被固定，并且感测部件被安装到下壳体。因此，总体组装过程得以简化，并且电池模块被构造成紧凑的并且稳定的结构。
如上所述，在其中电池单元或者单元模块沿着横向方向堆叠的状态下，单元电池堆被安装在壳体中。在本说明书中，电池单元或者单元模块的、电极端子从其突出的区域沿着前后方向定位，并且电池单元或者单元模块的相对侧沿着横向方向定位。因此，单元电池堆堆叠从而电池单元或者单元模块的电极端子沿着电池模块的前后方向指向，并且电池单元或者单元模块中的每一个的一侧均指向底部。
优选地，单元电池堆包括多个单元模块，每一个单元模块均包括板形电池单元，每一个板形电池单元均具有在其上端和下端处形成的电极端子，并且单元模块中的每一个均包括被构造成如下结构的两个或者更多个电池单元，其中电池单元的电极端子被相互串联连接并且在电极端子之间的连接部被弯曲，电池单元被堆叠，并且一对高强度电池盖被相互联接从而包围除了电池单元的电极端子之外的、电池单元的外侧。
板形电池单元中的每一个均可以是具有当板形电池单元被堆叠以构成电池模块时足以最小化总体尺寸的小的厚度和比较大的宽度和长度的二次电池。在一个优选实例中，板形电池单元中的每一个均可以是被构造成如下结构的二次电池，其中电极组件被安装在由包括树脂层和金属层的层压片形成的电池壳体中，并且电极端子从电池壳体的上端和下端向外突出。具体地，板形电池单元中的每一个均可以被构造成如下结构，其中电极组件被安装在由铝制层压片形成的袋形电池壳体中。具有这种结构的二次电池可以被称作袋形电池单元。
袋形电池单元的壳体可以被构造成各种结构。例如，壳体可以包括两个部件。电极组件可以被安装于在壳体的上部和/或下部的内侧处形成的接收部中，并且上和下接触部分可以被以密封方式相互联接。
该电极组件包括电池单元能够通过其被充电和放电的阴极和阳极。例如，电极组件可以被构造成使得以果冻蛋卷类型结构、以堆叠类型结构或者以堆叠/折叠类型结构在隔板被布置在阴极和阳极之间时，阴极和阳极被堆叠。电极组件的阴极和阳极可以被构造成如下结构，其中阴极和阳极的电极突片从电池直接地向外突出，或者被构造成如下结构，其中在电极突片被连接到另外的引线的状态下，阴极和阳极的电极突片从电池向外突出。
电池单元构成被以如下结构构造的单元模块，在该结构中一个或者多个电池单元被由合成树脂或者金属材料制成的高强度电池盖包围。高强度电池盖保护电池单元，电池单元的机械强度是低的，并且抑制在电池单元的充电和放电期间由于电池单元的反复膨胀和收缩而引起的电池单元变形以防止各电池单元的密封部分相互分离。因此，能够制造具有更加优良的安全性的电池模块。
在单元模块中的电池单元或者一个单元模块的电池单元和另一个相邻单元模块的另一个电池单元被相互串联和/或并联连接。例如，电池单元的电极端子可以在其中电极端子沿着电池单元的纵向方向串联布置的状态下被相互联接从而电极端子被彼此相邻地连续地布置，两个或者更多个电池单元被以堆叠结构折叠，并且被折叠的电池单元被电池盖包围，以制造多个单元模块。
可以使用各种方法诸如焊接、软焊和机械联接将电池单元的电极端子相互联接。优选地，通过焊接将电池单元的电极端子相互联接。
其中单元电池的电极端子被相互连接并且其中单元电池被以高集成度堆叠的单元电池堆被竖直地安装在上壳体和下壳体中，该上壳体和下壳体被以组件结构相互联接。
上壳体和下壳体被构造成如下结构，其中上壳体和下壳体仅仅包围单元电池堆的外周边，并且因此，优选地，单元电池堆的外侧的大部分被暴露于外侧，从而实现了在其中上壳体和下壳体被相互联接的状态下易于从单元电池堆耗散热量。因此，如在前描述地，上壳体被构造为包围单元电池堆的一侧并且包围单元电池堆的上端的一部分和下端的一部分，并且下壳体被构造成包围单元电池堆的另一侧并且包围单元电池堆的上端的一部分和下端的一部分。
优选地，下壳体在其前部和后部的内侧处设置有固定槽，在单元电池的电极端子之间的、被弯曲的串联连接部被牢固地插入固定槽中。因此，能够防止单元电池堆沿着前后方向移动并且维持在电极端子的相邻连接之间的稳定绝缘状态。
优选地，下壳体在其前部处设置有一对狭缝，通过该狭缝插入单元电池堆的最外电极端子。当单元电池堆被安装在下壳体中时，最外电极端子通过该狭缝而被暴露于外侧，并且然后最外电极端子的暴露部分与下壳体的前部形成紧密接触。因此，能够使得最外电极端子被更加容易地连接到在下壳体的前部处设置的汇流条。
同时，汇流条优选地被构造成使得汇流条的上端被形成为凹槽的形状，当上壳体和下壳体被相互联接时，在上壳体的前部处设置的外部输入和输出端子被插入该凹槽中。因此，能够在外部输入和输出端子与汇流条之间实现容易的联接。
优选地，前盖被以组件方式联接到下壳体。而且，前盖可以进一步设置有用于固定电缆的孔。被联接到电缆的相应部分的绝缘联接部件可以被插入该孔中以固定电缆。
上壳体和下壳体被以如下方式相互联接，使得单元电池堆被安装到一个壳体(例如，下壳体)，该壳体然后被以组件方式联接到另一个壳体(例如，上壳体)。壳体可以被以各种方式相互联接。例如，壳体可以被以如下结构相互联接，其中螺钉被螺纹接合到在壳体的相对侧处形成的螺纹槽中，或者被以如下结构相互联接，其中在壳体之一处形成钩子并且在另一个壳体处形成对应于钩子的联接孔从而能够在不使用另外的部件的情况下将壳体相互联接。
下壳体可以在其前部和/或后部的下端处设置有从下壳体突出的联接部，从而该联接部被固定到外部装置，该联接部具有在其中心形成的通孔。
根据情况，被连接到感测部件以监视并且控制电池模块的操作的电池管理系统(BMS)可以被安装到下壳体的后部。
根据本发明的另一个方面，提供一种表现优良的散热性质的中型或者大型电池模块。
具体地，该中型或者大型电池模块包括在电池单元被顺序地堆叠的状态下被安装在模块壳体中的多个板形电池单元，板形电池单元中的每一个均包括被安装在由包括树脂层和金属层的层压片形成的电池壳体中的阴极/隔板/阴极结构的电极组件，并且被布置于在电池单元和热交换部件之间的两个或者更多个界面中以将散热部件一体地相互连接的多个散热部件被安装在电池单元堆的一侧处，由此通过热交换部件移除在电池单元的充电和放电期间从电池单元产生的热量。
通常，电池模块被构造成如下结构，其中电池单元在被以预定间隔布置的同时被堆叠以形成冷却剂通道，使得空气通过冷却剂通道流动(在空气冷却类型中)以防止电池单元过热。然而，这种类型的电池模块并不提供足够的散热效果。
在根据本发明的具有上述构造的电池模块中，另一方面，多个散热部件被布置于在电池单元之间的两个或者更多个界面中，并且用于将散热部件一体地相互连接的热交换部件被安装在电池单元堆的一侧处。因此，在不在各电池单元之间提供空间或者虽然在各电池单元之间提供了小的空间的情况下，能够以比传统冷却系统更高的冷却效率冷却电池单元堆，并且因此，能够增大电池模块的散热效率并且以高集成度堆叠电池单元。
结果，能够使得具有上述构造的电池模块基于具有如上所述的给定结构的散热部件和热交换部件通过热传导有效地向外侧排放从电池单元产生的热量。
同时，用于散热部件的材料不受特别限制，只要散热部件中的每一个均表现高的导热率。例如，散热部件中的每一个均可以由表现高导热率的金属片材制成。散热部件可以被置于在电池单元之间的全部界面中或者在电池单元之间的某些界面中。在其中散热部件被置于在电池单元之间的全部界面中的情形中，各电池单元在其相对侧处与不同的散热部件接触。另一方面，在散热部件被置于在电池单元之间的某些界面中的情形中，某些电池单元可能仅仅在其一侧处与散热部件接触。
而且，用于热交换部件的材料不受特别限制，只要热交换部件表现高的导热率。优选地，热交换部件由表现比其它材料更高的导热率和更高的机械强度的金属材料制成。散热部件被连接到热交换部件，并且因此，能够有效率地实现热传递。
优选地，在散热部件至少部分地被从堆叠的电池单元向外暴露的状态下，散热部件被置于在电池单元之间的界面中，并且散热部件的暴露部分被沿着电池单元的横向方向弯曲。即，被置于在电池单元之间的界面中的散热部件接收从电池单元产生的热量并且容易地通过弯曲部分向热交换部件传递所接收的热量，由此有效地实现从电池单元耗散热量。
热交换部件可以被以各种方式诸如焊接和机械联接安装在散热部件的弯曲部分上。因此，从电池单元产生的热量被传递到被布置在电池单元之间的散热部件并且然后经由在电池单元堆的一侧处安装的热交换部件而被有效地排放。
同时，中型或者大型电池组使用多个电池单元从而提供高功率和大容量。在构成这种电池组的电池模块中，需要更高的散热效率以确保电池组的安全性。
因此，根据本发明的进一步的方面，提供一种通过使用电池模块作为单元体而基于所期功率和容量来组合电池模块所制造的电池组。
根据本发明的电池组包括多个电池单元从而提供高功率和大容量。因此，根据本发明的电池组优选地被用作用于电动车辆、混合电动车辆或者插电式混合电动车辆的电源，在这些车辆中在电池单元的充电和放电期间产生的高温热量是严重的安全性顾虑。
特别地在长时期地从电池组要求高功率的电动车辆和插电式混合电动车辆中，需要高的散热性质。因此，根据本发明的电池组更加优选地被用作用于电动车辆或者插电式混合电动车辆的电源。
有利的效果
如根据以上说明清楚地，根据本发明的电池模块被构造成如下结构，其中热沉被安装到在单元电池之间的电连接区域和/或被安装到与电连接区域连接的电池模块连接部件的外侧。因此，能够使得热沉吸收从电连接区域和/或电池模块连接部件产生的高温热量并且在预定或者更低水平下维持电池模块的温度，由此防止电池模块的爆炸。
而且，能够有效地防止由于高温热量的产生或者热量积累引起的、在单元电池之间的电连接区域和电池模块连接部件的物理和化学变形并且最终抑制电池模块的总电阻的变化，由此维持电池模块的最佳操作。
特别地，在电池模块的结构未被极大改变的同时，热沉能够被容易地应用于电池模块的相应区域。因此，热沉表现高导热率，并且因此，热沉对于在电池模块的相应区域处的热变化表现优良的响应。
附图说明
与附图相结合，根据以下详细说明，将更加清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征和其它优点，在附图中：
图1是示意根据本发明的一个实施例的电池模块的透视图；
图2是示意图1的热沉的典型视图；
图3是示意其中上壳体和下壳体被安装到图1的电池模块的结构的透视图；
图4是示意除了热沉之外的、图3的电池模块的分解视图；
图5是示意根据本发明的另一个实施例的单元模块堆的透视图；
图6是示意根据本发明的另一个实施例的中型或者大型电池模块的局部结构的透视图；
图7是示意图6的散热部件的典型视图；
图8是示意其中热交换部件被安装到图6的中型或者大型电池模块的一侧的结构的典型视图；
图9是示意图8的热交换部件的典型视图；并且
图10是示意在热沉被应用于电池模块之前和之后电池模块的变化的曲线图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。然而，应该指出，本发明的范围不受所示意的实施例限制。
图1是示意根据本发明的一个实施例的电池模块的透视图，并且图2是示意图1的热沉的典型视图。
参考这些附图，电池模块100包括单元模块堆120，单元模块堆120包括被沿其横向方向堆叠的、能够被充电和放电的四个单元模块122和被连接到在单元模块122之间的电连接区域130以吸收在单元模块122的充电和放电期间从单元模块122产生的热量的热沉110。
热沉110包括被构造为与在单元模块122之间的电连接区域130的外侧紧密接触的三个条型接触部112和被构造为一体地连接接触部112的相应的端部的连接部114。在该结构中，热沉110被以如下方式安装到电池模块100，使得单元模块122的电极端子在此处被相互电连接的电连接区域130被插入在热沉110的接触部112之间限定的狭缝116中。
而且，热沉110在由该三个条型接触部112和连接部114构成的密封部件中包含高度吸热材料，诸如石蜡，以更加有效地吸收被施加到在单元模块122之间的电连接区域130的热量。
图3是典型地示意其中上壳体和下壳体被安装到图1的电池模块的结构的透视图。
与图1一起地参考图3，电池模块200包括单元模块堆120、用于部分地包围单元模块堆120的上壳体210和下壳体220、感测部件(未示出)以及前盖230。将参考图4详细描述各构造元件。
热沉240被形成为与汇流条250的外侧对应的形状。热沉240被安装到除了被连接到在单元模块之间的电连接区域的区域之外的、汇流条250的内侧。根据情况，热沉240可以被安装在汇流条250的外侧处。
在前盖230处形成用于固定电缆的孔232。被联接到电缆的相应部分的绝缘联接部件(未示出)被插入孔232中以固定电缆。
图4是典型地示意除了热沉之外的、图3的电池模块的分解视图。
参考图4，如在前描述地，电池模块200a包括单元模块堆120、用于部分地包围单元模块堆120的上壳体210和下壳体220、感测部件260以及前盖230。
下壳体220被联接到上壳体210以包围单元模块堆120的另一侧并且包围单元模块堆120的上端的一部分和下端的一部分。在下壳体的前部处设置用于将单元模块堆120的电极端子连接到在上壳体210的前部处设置的外部输入和输出端子270的一对汇流条250。即，上壳体210和下壳体220被构造成如下结构，其中上壳体210和下壳体220仅仅包围单元模块堆120的外周边，并且因此，单元模块堆120的外侧的大部分被暴露于外侧从而在其中上壳体210和下壳体220被相互联接的状态下实现从单元模块堆120的容易的热量耗散。
汇流条250的上端被形成为凹槽的形状，当上壳体210和下壳体220被相互联接时，在上壳体210的前部处设置的外部输入和输出端子270被插入该凹槽中。
在上壳体210和下壳体220的内侧处形成电池单元或者单元模块的外周边被插入其中的多个安装槽222。
而且，冷却剂(主要地，空气)通过其流动的多个通孔212在上壳体210和下壳体220中形成以在其中单元模块堆120得以安装的状态下实现有效的冷却。
由绝缘材料制成的前盖230被安装到下壳体220的前部，以从外侧保护在单元模块堆120的电极端子130和汇流条250之间的连接区域。
在下壳体220的前部的左侧和右侧处形成通过其插入单元模块堆120的最外电极端子的一对狭缝。当单元模块堆120被安装到下壳体220时，单元模块堆120的最外电极端子通过狭缝而被暴露，并且然后单元模块堆120的最外电极端子被弯曲从而单元模块堆120的最外电极端子与下壳体220的前部形成接触。结果，单元模块堆120的最外电极端子更加容易地与在下壳体220的前部处设置的汇流条250形成接触。
感测部件260包括被安装于在下壳体220的前部和后部处限定的空间中的感测框架266、被布置在各感测框架266中的感测部262以及用于将感测部262相互连接的导线类型传导部264。根据情况，用于监视和控制电池模块的操作的、未示出的电池管理系统(BMS)可以被安装到下壳体220的后部从而BMS被连接到感测部件260。
图5是典型地示意根据本发明的另一个实施例的单元模块堆的透视图。
参考图5，单元模块堆300包括四个单元模块200和201。单元模块200中的每一个均具有在其中安装的两个电池单元(未示出)。因此，单元模块堆300包括总共八个电池单元。在各电池单元之间的电极端子被相互串联连接，并且在各单元模块之间的电极端子也被相互串联连接。电极端子连接310在截面中被以‘[’形状弯曲以构造单元模块堆。在其中外侧电极端子320和321比其它电极端子连接310稍微地更加突出的状态下，最外单元模块200和201的外侧电极端子320和321在截面中被以形状向内弯曲。
图6是典型地示意根据本发明的另一个实施例的中型或者大型电池模块的局部结构的透视图，并且图7是示意图6的散热部件的典型视图。
参考这些附图，在被构造成其中八个盒410被顺序地堆叠的结构的电池模块400中，四个散热部件420部分地被置于在各盒410之间的界面中从而从盒410产生的热量(具体地，从被安装在各盒中的电池单元产生的热量)被传导到散热部件420。结果，高散热效果得以实现。
弹性挤压部件430和440被安装到该八个盒410的框架460的外侧，以帮助散热部件420被稳定地安装和固定到盒410的框架460。
同时，散热部件422、424、426和428中的每一个均由表现高导热率的金属片材制成。散热部件422、424、426和428的暴露部分432、434、436和438被沿着盒410的横向方向弯曲。
因此，在电池单元450的充电和放电期间从电池单元450产生的热量被传递到在各盒410之间布置的散热部件420，并且然后经由热交换部件(未示出)而被排放到外部，结果即使电池模块被以紧凑结构构造也能够实现高的散热效率。
图8是示意其中热交换部件被安装到图6的中型或者大型电池模块的一侧的结构的典型视图，并且图9是示意图8的热交换部件的典型视图。
与图6一起地参考这些附图，在模块壳体510中安装的电池模块500被构造成如下结构，其中热交换部件520被安装到通过顺序地堆叠多个盒410而构成的堆的顶部。
热交换部件520包括：底部522，底部522被安装到模块壳体510的顶部从而散热部件420与底部522紧密接触；被连接到底部522的侧部528和529，侧部528和529设置有在侧部528和529的纵向方向上延伸的冷却剂通道524和526；和多个散热片523，在其中散热片523从底部522向上延伸的状态下，散热片523被布置在侧部528和529之间。
即，设置了冷却剂通道524和526从而冷却剂诸如水能够通过冷却剂通道524和526流动，并且散热片523被以预定间隔D布置以实现空气流动。因此，能够以高可靠性和优良的冷却效率移除从散热部件420传递的热量。
图10是示意在热沉被应用于电池模块之前和之后电池模块的变化的曲线图。
参考图10，如与无任何热沉被应用于此的电池模块相比较，在具有被应用于此的热沉的电池模块中，热沉吸收由于高电流而从电连接区域产生的大量的高温热量以在42℃或者更低温度下将电池模块的温度维持大致一个小时，由此防止电池模块爆炸。
虽然已经为了示意性的意图公开了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员可以理解，在不偏离如在所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替代都是可能的。

Claims (24)

1.一种电池模块，所述电池模块被构造成如下结构，在该结构中，多个单元电池被堆叠，并且热沉被安装到在所述单元电池之间的电连接区域，
其中所述热沉包括多个条型接触部以及连接部，所述多个条型接触部被构造成与在所述单元电池之间的所述电连接区域的外侧紧密接触，所述连接部被构造成将所述接触部的相应端部一体地连接，所述热沉被以如下方式安装到所述电池模块，所述方式使得在所述单元电池之间的电连接区域被插入在相应的所述接触部中限定的狭缝中。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述热沉被形成为与电池模块连接部件的外侧对应的形状，所述电池模块连接部件与所述电连接区域连接，并且所述热沉被安装到所述电池模块连接部件的除了与所述电连接区域连接的区域之外的内侧或者外侧。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中所述电池模块连接部件是用于将所述单元电池的电极端子连接到外部输入和输出端子的汇流条。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述热沉位于用于检测电压和/或电流的感测部件的顶部处。
5.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述热沉被构造成在由所述条型接触部和所述连接部构成的密封部件中包含吸热材料的结构。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述热沉被构造成如下结构，在该结构中，吸热材料在所述吸热材料被非活性材料囊支撑的状态下包含在片材部件中，并且所述片材部件包括具有高导热率的纤维形部件。
7.根据权利要求5所述的电池模块，其中所述吸热材料是当所述吸热材料的相在给定温度下改变时具有潜热的相变材料。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中所述相变材料选自石蜡、聚乙二醇和无机氢氧化物或它们的组合。
9.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述电池模块包括作为单体电池的多个单元电池。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其中所述电池模块包括：
（a）单元电池堆，所述单元电池堆包括在所述单元电池沿着横向方向堆叠的状态下被相互串联连接的多个单元电池，
（b）上壳体，所述上壳体被构造成包围所述单元电池堆的一侧并且包围所述单元电池堆的上端的一部分和下端的一部分，在所述上壳体的前部处设置有外部输入和输出端子，
（c）联接到所述上壳体的下壳体，所述下壳体被构造成包围所述单元电池堆的另一侧并且包围所述单元电池堆的上端的一部分和下端的一部分，在所述上壳体的前部处设置有用于将所述单元电池的电极端子连接到所述外部输入和输出端子的汇流条，
（d）感测部件，所述感测部件包括被安装于在所述下壳体的前部和后部处限定的空间中的感测框架、被布置在各感测框架中的感测部和用于将所述感测部相互连接的传导部，和
（e）由绝缘材料制成的前盖，所述前盖被安装到所述下壳体的前部以从外侧保护在所述单元电池的电极端子和所述汇流条之间的连接区域。
11.根据权利要求10所述的电池模块，其中
所述单元电池堆包括多个单元模块，每一个所述单元模块均包括板形电池单元，在每一个所述板形电池单元的上端和下端处均形成有电极端子，并且
所述单元模块中的每一个均包括构造成如下结构的两个或者更多个电池单元，在该结构中，所述电池单元的电极端子被相互串联连接并且在所述电极端子之间的连接部被弯曲，所述电池单元被堆叠，并且一对高强度电池盖被相互联接以包围除了所述电池单元的电极端子之外的、所述电池单元的外侧。
12.根据权利要求10所述的电池模块，其中在所述下壳体的前部和后部的内侧处设置有固定槽，在所述电极端子之间的连接部被牢固地插入所述固定槽中。
13.根据权利要求10所述的电池模块，其中在所述下壳体的前部处设置有一对狭缝，通过所述狭缝插入所述单元电池堆的最外电极端子。
14.根据权利要求13所述的电池模块，其中在通过各狭缝插入之后，所述最外电极端子被弯曲，使得所述最外电极端子被连接到在所述下壳体的前部处设置的所述汇流条。
15.根据权利要求10所述的电池模块，其中所述汇流条被构造成使得所述汇流条的上端被形成为凹槽的形状，当所述上壳体和下壳体被相互联接时，在所述上壳体的前部处设置的所述外部输入和输出端子被插入所述凹槽中。
16.根据权利要求10所述的电池模块，其中所述前盖被以组件的方式联接到所述下壳体。
17.根据权利要求10所述的电池模块，其中所述前盖设置有用于固定电缆的槽。
18.根据权利要求10所述的电池模块，其中在所述下壳体的前部和/或后部的下端处设置有从所述下壳体突出的联接部，使得所述联接部被固定到外部装置，在所述联接部的中心形成有通孔。
19.根据权利要求9所述的电池模块，其中所述电池模块包括多个板形电池单元，所述多个板形电池单元在所述电池单元被顺序地堆叠的状态下被安装在模块壳体中，所述板形电池单元中的每一个均包括被安装在由包括树脂层和金属层的层压片形成的电池壳体中的阴极/隔板/阴极结构的电极组件，并且布置于在所述电池单元之间的两个或者更多个界面中的多个散热部件和用于将所述散热部件一体地相互连接的热交换部件被安装在所述堆叠的电池单元的一侧处，由此在所述电池单元的充电和放电期间从所述电池单元产生的热量被所述热交换部件移除。
20.根据权利要求19所述的电池模块，其中所述散热部件中的每一个均由表现高导热率的金属片材制成。
21.根据权利要求19所述的电池模块，其中所述热交换部件由表现高导热率的金属材料制成。
22.根据权利要求19所述的电池模块，其中，所述散热部件在所述散热部件被至少部分地从所述堆叠的电池单元向外暴露的状态下被布置于在所述电池单元之间的界面中，并且所述散热部件的暴露部分被沿着所述电池单元的横向方向弯曲。
23.一种电池组，包括作为单元体的根据权利要求1所述的电池模块。
24.根据权利要求23所述的电池组，其中所述电池组被用作用于电动车辆、混合电动车辆或者插电式混合电动车辆的电源。
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