具有使用绝缘油的冷却结构的电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆的制作方法

1.本公开涉及一种具有使用绝缘油的冷却结构的电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆，更具体地，涉及一种具有被引入到模块壳体中并且冷却电池单体的绝缘油可以流过汇流条框架的内部空间流入电池单体堆组件中的结构的电池模块，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11月12日在韩国提交的韩国专利申请第10-2020-0151349号的优先权，该申请的公开内容通过引用并入本文。


背景技术：

3.在采用使用冷却水的间接水冷方法的电池模块的情况下，因为冷却水不直接接触电池单体而是通过容纳电池单体的模块壳体间接接触电池单体，其冷却性能受到限制。另外，因为应该在模块壳体外部设置例如单独散热器的冷却装置以形成用于冷却的通道，所以不可避免地增大电池模块的体积，这可能导致能量密度方面的损失。
4.为了解决间接水冷方法的问题，需要开发一种具有可以直接将用于冷却并且可以直接接触电池单体的绝缘油引入模块壳体中的冷却结构的电池模块。
5.在具有使用绝缘油的直接冷却结构的电池模块的情况下，开发一种用于高效冷却的流体通道结构是重要的，但保持气密性以使绝缘油不会泄漏到模块壳体和端板的外部非常重要。
6.在电池模块具有引入模块壳体的绝缘油直接接触电池单体的结构的情况下，气密结构应被应用于各个位置以防止填充在模块壳体中的绝缘油泄漏到模块壳体的外部。
7.例如，在应用了在纵向上具有两个开口侧的单框架的电池模块的情况下，应当应用气密结构以防止绝缘油在单框架与绝缘板/或覆盖单框架两个开口部分的端板之间的连接部分处泄漏。另外，高电位端子通常暴露于端板和/或绝缘板的外部，因为高电位端子通过其暴露于外部的孔对应于可能发生绝缘油泄漏的位置，也应当在该位置处应用气密结构。
8.因此，将气密结构应用于各个位置使制造电池模块的工艺复杂化，导致制造成本增加。因此，为了省略在模块壳体中应用气密结构或简化模块壳体的气密结构，需要开发一种气密结构应用于容纳在模块壳体中的部件的电池模块。


技术实现要素：

9.技术问题
10.本公开被设计为解决现有技术中的问题，因此本公开旨在使用于冷却电池模块的绝缘油直接接触电池单体的主体，以最大化冷却效率并有效防止在这样的绝缘油直接接触结构中可能发生的绝缘油泄漏。
11.然而，本公开所要解决的技术目的不限于上述，本领域普通技术人员将从以下公
开内容中清楚地理解本文未提及的其他目的。
12.技术方案
13.本公开的一个方面提供了一种电池模块，包括：电池单体堆组件，该电池单体堆组件包括多个电池单体和位于相邻的电池单体之间的多个流体通道间隔件；前汇流条框架组件，该前汇流条框架组件包括模块入口，用于冷却多个电池单体的绝缘油通过模块入口供应到多个流体通道间隔件，前汇流条框架组件与电池单体堆组件的在电池单体堆组件的纵向上的一侧结合以电连接多个电池单体；以及后汇流条框架组件，该后汇流条框架组件包括模块出口，流过模块入口和多个流体通道间隔件的绝缘油通过模块出口流出到外部，后汇流条框架组件与电池单体堆组件的在电池单体堆组件的纵向上的另一侧结合以电连接多个电池单体。
14.多个流体通道间隔件中的每一个可以包括：间隔件主体，具有开放的中部，使得在流体通道间隔件内部流动的绝缘油接触电池单体；间隔件入口，形成在间隔件主体的在间隔件主体的纵向上的一侧并且紧固到前汇流条框架组件；以及间隔件出口，形成在间隔件主体的在间隔件主体的纵向上的另一侧并且紧固到后汇流条框架组件。
15.第一垫圈可以位于间隔件主体与电池单体之间的接触界面处。
16.流体通道间隔件还可包括多个绝缘油引导件，多个绝缘油引导件被配置为连接间隔件主体的上端与间隔件主体的下端，并且多个绝缘油引导件在间隔件主体的纵向上彼此间隔开。
17.前汇流条框架组件可以包括：前汇流条框架，形成在与模块入口相对的表面上并且包括紧固到间隔件入口的前框架紧固部；以及前汇流条，设置在前汇流条框架上并且与多个电池单体的电极引线结合。
18.后汇流条框架组件可以包括：后汇流条框架，形成在与模块出口相对的表面上并且包括紧固到间隔件出口的后框架紧固部；以及后汇流条，设置在后汇流条框架上并且与多个电池单体的电极引线结合。
19.第二垫圈可以位于前框架紧固部与间隔件入口的结合表面并且位于后框架紧固部与间隔件出口的结合表面之间。
20.电池模块还可以包括一对侧板，该一对侧板分别覆盖位于电池单体堆组件的堆叠方向上的两个最外侧位置处的一对电池单体。
21.该一对侧板中的每一个可以包括绝缘油可以在其中流动的空间，并且侧板的在侧板的纵向上的两个端部可以分别与前框架紧固部和后框架紧固部结合。
22.本公开的另一方面还提供了一种包括该电池模块的电池组和车辆。
23.有益效果
24.根据本公开的一方面，用于冷却电池模块的绝缘油可以直接接触电池单体的主体，从而最大化冷却效率。
25.此外，根据本公开的另一方面，可以在使用绝缘油直接接触结构的同时有效地防止在模块壳体内流动的绝缘油泄漏。
附图说明
26.附图示出了本公开的优选实施例，并且与前述公开内容一起用于提供对本公开的
技术特征的进一步理解，因此，本公开不被解释为限于附图。
27.图1是示出根据本公开的实施例的电池模块的组装透视图。
28.图2是示出根据本公开的实施例的电池模块的分解透视图。
29.图3和图4是沿图1的线y-y
′
截取的示出用于冷却的绝缘油的流动的横截面图。
30.图5是示出根据本公开的电池单体堆组件的局部放大图。
31.图6是沿图1的线x-x
′
截取的局部横截面图。
32.图7是示出根据本公开的前汇流条框架组件(后汇流条框架组件)的图。
33.图8是示出根据本公开的前汇流条框架组件的内部流体通道的横截面图。
具体实施方式
34.在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应当理解，在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，而应基于发明人可以适当地定义术语以进行最佳解释的原则，根据与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。因此，本文中提出的描述仅是仅出于说明的目的的优选示例，并不意图限制本公开的范围，因此应当理解，在不偏离本公开的范围的情况下，可以对本公开进行其他等同物和修改例。
35.首先，参照图1至图5，根据本公开的实施例的电池模块包括电池单体堆组件100、前汇流条框架组件200和后汇流条框架组件300。此外，除了上述元件之外，根据本公开的实施例的电池模块还可以包括一对侧板400。
36.电池单体堆组件100包括多个电池单体110以及位于相邻的电池单体之间的多个流体通道间隔件120。
37.电池单体110可以是软包型电池单体，其包括电池单体主体111和在电池单体主体111的纵向(平行于x轴的方向)上沿相反方向引出的一对电极引线112。
38.流体通道间隔件120紧固到前汇流条框架组件200，并且包括与形成在前汇流条框架组件200内部的流体通道连通的流体通道。流体通道间隔件120包括间隔件主体121、间隔件入口122a和间隔件出口122b。此外，除了上述元件之外，流体通道间隔件120还可包括多个绝缘油引导件123。
39.间隔件主体121具有开放的中部，使得在流体通道间隔件主体120中流动的绝缘油接触电池单体110的电池单体主体111。间隔件入口122a在间隔件主体121的纵向上形成在间隔件主体121的一侧上并且紧固到前汇流条框架组件200。间隔件出口122b在间隔件主体121的纵向上形成在间隔件主体121的另一侧上并且紧固到后汇流条框架组件300。由于这种结构，流过形成在前汇流条框架组件200内部的流体通道的绝缘油经由间隔件入口122a被引入间隔件主体121中。引入间隔件主体121的绝缘油接触电池单体主体111以执行冷却功能，然后流经间隔件主体出口122b进入形成在后汇流条框架组件300内的流体通道中。
40.参照图5和图6，绝缘油引导件123连接间隔件主体121的上端和间隔件主体121的下端，并且多个绝缘油引导件123在间隔件主体121的长度方向上(平行于x轴的方向)彼此间隔开。
41.绝缘油引导件123位于形成在间隔件主体121的中部的开放空间中。绝缘油引导件123在流体通道间隔件120的宽度方向(平行于z轴的方向)上弯曲多次，并且由于这种弯曲
形状，绝缘油引导件123包括与位于流体通道间隔件120的一侧的第一电池单体110a接触的第一接触区域123a和与位于流体通道间隔件120的另一侧的第二电池单体110b接触的第二接触区域123b。第一接触区域123a和第二接触区域123b交替地位于流体通道间隔件120的宽度方向(平行于z轴的方向)上。
42.在第一接触区域123a与第二电池单体110b之间形成有绝缘油可以在其中流动的第一引导流体通道120a，在第二接触区域123b与第一电池单体110a之间形成有绝缘油可以在其中流动的第二引导流体通道120b。第一引导流体通道120a和第二引导流体通道120b在流体通道间隔件120的宽度方向(平行于z轴的方向)上交替形成。
43.绝缘油引导件123将形成在间隔件主体121的中部的开放空间的一部分分隔开以形成第一引导流体通道120a和第二引导流体通道120b。因此，绝缘油可以在流体通道间隔件120的整个宽度方向(平行于z轴的方向)上以均匀量的流动，并且可以引导绝缘油的流动使得绝缘油的流动速率保持在一定水平以上。
44.为了防止在形成于间隔件主体121的中部并接触电池单体110的开放空间中流动的绝缘油泄漏到电池单体110与间隔件主体121之间的间隙中，第一垫圈g1可以位于间隔件主体121与电池单体110的电池单体主体111之间的接触界面处。
45.参照图1至图4以及图7和图8，前汇流条框架组件200在电池单体堆组件100的纵向(平行于x轴的方向)上与电池单体堆组件100的一侧结合以电连接多个电池单体110。
46.前汇流条框架组件200包括前汇流条框架210和多个前汇流条220。此外，前汇流条框架组件200还可以包括一对模块端子230。
47.前汇流条框架210包括：模块入口p1，与前汇流条框架210的外表面连接并且绝缘油通过模块入口p1流入；以及多个前框架紧固部211，形成在与模块入口p21相对的表面上并且紧固到流体通道间隔件120的间隔件入口122a。
48.在前汇流条框架210的内部形成有绝缘油可以在其中流动的流体通道，并且该流体通道与模块入口p1连通。此外，形成在前汇流条框架210内部的流体通道与形成在前框架紧固部211中的孔连通。因此，经由模块入口p1引入前汇流条框架210中的绝缘油流过形成在前汇流条框架210内部的流体通道并且流入流体通道间隔件120中。也就是说，前框架紧固部211用作将绝缘油从前汇流条框架210供应到流体通道间隔件120的供应端口。
49.前框架紧固部211从前汇流条框架210朝向电池单体堆组件100突出，并且多个前框架紧固部211在电池模块的宽度方向(平行于y轴的方向)上彼此间隔开。多个前框架紧固部211与多个流体通道间隔件120以一一对应的方式结合。
50.用于防止绝缘油泄漏的第二垫圈g2可以位于前框架紧固部211与间隔件入口122a的结合表面之间。此外，为了增加前框架紧固部211与间隔件入口122a之间的紧固力并提高气密性，可以在前框架紧固部211上设置朝向电池单体堆组件100突出并插入间隔件入口122a中的前插入部211a。当一起应用前插入部211a和第二垫圈g2时，可以最大化防泄漏效果。
51.前汇流条220设置在前汇流条框架210上并且与多个电池单体110的电极引线112结合以电连接电池单体110。电极引线112穿过形成在前汇流条框架210中的狭缝和/或孔并且与前汇流条220结合。
52.一对模块端子230设置在前汇流条框架210上并且在前汇流条框架210的纵向(平
行于y轴的方向)上位于前汇流条框架210的两侧。一对模块端子230通过与构成电池单体堆组件100的电池单体110中位于最外侧位置的电池单体110的电极引线112连接而用作高电位端子。
53.后汇流条框架组件300在外观上具有与前汇流条框架组件200的结构非常相似的结构。然而，当与前汇流条框架组件200相比时，后汇流条框架组件300的不同之处在于：后汇流条框架组件300设置于在电池模块的后部，后汇流条框架组件300设置有模块出口p2而不是模块入口p1，并且未设置模块端子230，其他元件基本相同。
54.因此，在描述后汇流条框架组件300时，将不再重复提供与对前汇流条框架组件200的描述相同的描述，并且将主要描述不同之处。
55.后汇流条框架组件300包括后汇流条框架310和多个后汇流条(未示出)。后汇流条的安装位置不同，但在形状和功能方面与前汇流条220基本相同。
56.后汇流条框架310包括：模块出口p2，与后汇流条框架310的外表面连接并且绝缘油通过模块出口p2流出；以及多个后框架紧固部311，形成在与模块出口p2相对的表面上并且紧固到流体通道间隔件120的间隔件出口122b。
57.在后汇流条框架310的内部形成有绝缘油可以在其中流动的流体通道，并且该流体通道与模块出口p2连通。此外，形成在后汇流条框架310内部的流体通道与形成在后框架紧固部311中的孔连通。因此，经由绝缘油间隔件120的间隔件出口122b引入到后汇流条框架310中的绝缘油流过形成在后汇流条框架310内部的流体通道并且经由模块出口p2流出到电池模块的外部。也就是说，后框架紧固部311用作容纳流过流体通道间隔件120进入后汇流条框架310的绝缘油的容纳端口。
58.后框架紧固部311从后汇流条框架310朝向电池单体堆组件100突出，并且多个后框架紧固部311在电池模块的宽度方向(平行于y轴的方向)上彼此间隔开。多个后框架紧固部311与多个流体通道间隔件120以一一对应的方式结合。
59.用于防止绝缘油泄漏的第二垫圈g2可以位于后框架紧固部311与间隔件出口122b的结合表面之间。此外，为了增加后框架紧固部311与间隔件出口122b之间的紧固力并提高气密性，可以在后框架紧固部311上设置朝向电池单体堆组件100突出并插入间隔件出口122b中的后插入部311a。当一起应用后插入部311a和第二垫圈g2时，可以最大化防泄漏效果。
60.一对侧板400覆盖电池单体堆组件100的在电池单体堆组件100的堆叠方向(平行于y轴的方向)上位于两个最外侧位置的一对电池单体110。侧板400的在侧板400的纵向(平行于x轴的方向)上的两个端部可以分别紧固到前汇流条框架组件200和后汇流条框架组件300。
61.侧板400可以具有绝缘油可以在其中流动的空间，并且为了与模块入口p1和模块出口p2连通，侧板400的在侧板400的纵向(平行于x轴的方向)上的一侧可以紧固到流体通道间隔件120的间隔件入口122a，侧板400的在侧板400的纵向(平行于x轴的方向)上的另一侧可以紧固到流体通道间隔件120的间隔件出口122b上。在这种情况下，侧板400可以用作在电池单体堆组件100的堆叠方向(平行于y轴的方向)上从两侧支撑电池单体堆组件100的支撑板，并且可以执行冷却位于电池单体堆组件100的堆叠方向上的最外侧位置的电池单体110的功能。
62.如上所述，根据本公开的实施例的电池模块可以使用于冷却电池模块的绝缘油能够直接接触电池主体，从而最大化冷却效率并有效地防止在该绝缘油直接接触结构中可能发生的绝缘油泄漏。
63.根据本公开的实施例的电池组包括至少一个如上所述的根据本公开的实施例的电池模块。根据本公开的实施例的车辆包括如上所述的根据本公开的实施例的电池模块或电池组。
64.尽管以上已经例示和描述了本公开的实施例，但是本公开不限于上述具体实施例。在不偏离如权利要求所要求保护的本公开的范围的情况下，本领域普通技术人员可以对本公开做出各种修改实施例。