具有优异的绝缘和散热性能的汇流条和包括该汇流条的电池模块

文档序号:328286 发布日期:2021-11-30 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 具有优异的绝缘和散热性能的汇流条和包括该汇流条的电池模块 (Bus bar having excellent insulation and heat dissipation properties and battery module including the same ) 是由 尹善禹 金珉儁 于 2020-07-20 设计创作,主要内容包括:根据本发明的铝汇流条可以包括:绝缘部,该绝缘部包括氧化物膜绝缘层;和导电部,该导电部具有导电性,绝缘部介于导电部之间。此外,根据本发明的电池模块包括:铝汇流条;单体组件,该单体组件包括电池单体;电气部件,该电气部件通过铝汇流条电连接到单体组件;和散热器,该散热器被设置在单体组件的一侧上并且与单体组件交换热量,其中,铝汇流条的绝缘部可以被设置成与散热器的一个表面接触。(The aluminum bus bar according to the present invention may include: an insulating portion including an oxide film insulating layer; and a conductive portion having conductivity, the insulating portion being interposed between the conductive portions. Further, the battery module according to the present invention includes: an aluminum bus bar; a cell assembly including a battery cell; an electrical component electrically connected to the cell assembly through the aluminum bus bar; and a heat sink that is provided on one side of the cell assembly and exchanges heat with the cell assembly, wherein the insulating portion of the aluminum bus bar may be provided in contact with one surface of the heat sink.)

具有优异的绝缘和散热性能的汇流条和包括该汇流条的电池 模块

技术领域

本公开涉及一种汇流条和一种包括该汇流条的电池模块,并且更特别地,涉及一种使用具有优异的绝缘和散热性能的汇流条作为电连接装置的电池模块。

本申请要求在2019年8月12日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2019-0098321的优先权,其公开内容通过引用并入本文中。

背景技术

当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,与镍基二次电池相比,锂二次电池由于诸如由大致没有记忆效应引起的自由充电和放电、非常低的自放电率和高能量密度的优点而更加突出。

近来,二次电池被广泛地不仅用于诸如便携式电子装置的小型装置中,而且还用于诸如车辆和能量存储装置(ESS)的中型或大型装置中。当在这样的中型或大型装置中使用时,大量的二次电池被电连接以形成电池模块或电池组,以增加容量和输出。

同时,汇流条被广泛用作用于电池模块或电池组的大电流连接的电连接装置。

汇流条通常具有由具有良好的导电性的一定宽度、厚度和长度的金属制成的条形形状,并且即使当其被施加大电流时也具有安全性和低能量损耗。由于大电流通常在汇流条中流动,因此,在不绝缘或覆盖地使用汇流条的情况下,当组装、维修或更换汇流条时,如果工人不小心,则存在触电的危险。因此,如图1所示,汇流条1由管2或塑料套包裹以确保绝缘。

然而,如果流过汇流条1的电流具有非常强的强度,则管2或塑料套可能由于汇流条的自发热而熔化,从而无法正常工作。此外,汇流条的热量可能导致管2或塑料套着火并将破坏性传播到周围环境。

为了预先防止这种现象,有必要冷却汇流条1,使得其温度被管控为低于一定温度。然而,即使传统汇流条1与诸如散热器的冷却介质直接接触以对其进行冷却,由于汇流条1的接触区域具有绝缘性并且由具有小于1W/mK的低热导率的管或塑料包裹,所以热量也未被良好地传递。

发明内容

技术问题

本公开旨在有效地管控汇流条的绝缘和散热并进一步确保电池模块的安全性。

本公开的其它目的和优点将在下文描述,并且将通过本公开的实施例而得到理解。另外,本公开的目的和优点能够通过在权利要求中限定的部件及其组合来实现。

技术方案

在本公开的一个方面,提供了一种铝汇流条,该铝汇流条包括:绝缘部,该绝缘部具有氧化物膜绝缘层;和导电部,该导电部具有导电性,并且该导电部在绝缘部介于该导电部之间的情况下被设置。

绝缘部可以具有氧化铝(Al2O3)层,该氧化铝(Al2O3)层被形成在绝缘部的表面上以作为氧化物膜绝缘层。

在本公开的另一个方面,还提供了一种电池模块,该电池模块包括:铝汇流条;单体组件,该单体组件具有电池单体;电气部件,该电气部件借助于铝汇流条电连接到单体组件;和散热器,该散热器被设置在单体组件的一侧处,以与单体组件交换热量,其中,铝汇流条的绝缘部被设置成与散热器的一个表面接触。

电池模块可以进一步包括电气部件外罩,电气部件被安设在该电气部件外罩中,铝汇流条的导电部中的一个导电部可以被安装到电气部件外罩,并且电气部件外罩可以被安装到散热器。

电气部件外罩可以包括基板,该基板与散热器形成表面接触,该基板可以具有通道部,该通道部被形成为凸形而不是被形成为基板的另一个部分,并且该通道部从基板的边缘朝向基板的中心延伸,并且绝缘部的一部分可以被介于并保持在通道部中。

绝缘部的一部分可以被设置成与散热器的一个表面接触并且由基板覆盖。

汇流条通过孔可以穿过基板的板表面被形成在通道部的端部的前方,并且导电部可以穿过汇流条通过孔并且被弯曲至少一次以被连接到电气部件的电极端子。

单体组件可以进一步包括单体壳体,该单体壳体被构造成在其中容纳电池单体,并且单体壳体与散热器的另一个表面接触。

电池模块可以进一步包括硅凝胶型导热垫,该硅凝胶型导热垫介于铝汇流条的绝缘部和散热器之间。

在本公开的再一个方面,还提供了一种电池组,该电池组包括上述电池模块。

有利效果

根据本公开的一个方面,可以提供具有优异的绝缘性和散热性的汇流条。

根据本公开的另一个方面,汇流条和电池单体的温度可以被管控,从而为电池模块提供提高的安全性。

特别地,由于电池模块利用一个散热器同时冷却汇流条和电池单体,所以可以减少冷却部件的数目并提高空间效率。

本公开的效果不限于上文,并且本领域技术人员可以从本说明书和附图中清楚地理解本文中未提及的效果。

附图说明

图1是示出传统汇流条的透视图;

图2是用于示出制造根据本公开的铝汇流条的过程的图;

图3是示出安设有图2的铝汇流条以进行冷却的示例的图;

图4是示意性地示出根据本公开的实施例的电池模块的局部透视图;

图5是沿着图4的线I-I’截取的截面视图;

图6是示意性地示出根据本公开的实施例的电池模块的电气部件外罩的一部分的平面视图;并且

图7是示出铝汇流条被连接到图6的电气部件的平面视图。

具体实施方式

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,应该理解,在说明书和所附权利要求书中使用的术语不应被解释为限于一般的和词典的含义,而是基于允许发明人为了最佳解释而适当定义术语的原则,基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释所述术语。因此,本文中所提出的描述仅是出于示意目的的优选示例,而非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,能够对其做出其它等同方案和修改。

提供本文中所公开的实施例是为了更完美地解释本公开,并且因此为了更好的理解,在附图中可能夸大、省略或简化了部件的形状、尺寸等。因此,附图中的部件的尺寸和比例并不完全反映实际的尺寸和比例。

图2是用于示出制造根据本公开的铝汇流条的过程的图,并且图3是示出安设有图2的铝汇流条以进行冷却的示例的图。

参考这些图,根据本公开的汇流条是铝汇流条100,其包括:绝缘部110,该绝缘部110具有氧化物膜绝缘层;和导电部120,该导电部120具有导电性,并且该导电部120在绝缘部110介于该导电部120之间的情况下被设置。

绝缘部110是除了导电部120之外的区域,并且绝缘部110的表面可以被形成为氧化铝(Al2O3)层。可以通过对铝汇流条100的表面进行阳极氧化来形成氧化铝层。这里,阳极氧化是对铝的表面进行的后处理方法,并且使用电化学反应人工地进行当铝与氧接触时发生的自然氧化过程,以在铝的表面上施加氧化物涂层。例如,如果电极被连接到铝并被浸入电解质中,则可以均匀地涂覆氧化铝膜。

参考图2,以下将简要描述制造根据本公开的铝汇流条100的过程。

首先,如图2的(a)所示,使用铝来制造具有一定厚度、宽度和长度的汇流条100a。导电部120是与铝汇流条100的两端对应的部分,并且分别具有孔101。当汇流条被连接到外部装置的端子或另一个汇流条时,孔101可以用于插入螺栓B。

在该实施例中,作为示例,制造笔直的汇流条,但是取决于要使用汇流条的位置,可以通过弯曲、扭曲等将汇流条制造成具有各种路径。

此后,如图2的(b)所示,遮蔽胶带M被附接到导电部120,或者使用化学遮蔽剂来遮蔽导电部120,并且汇流条的其它区域的表面被阳极氧化。

此后,如图2的(c)所示,遮蔽胶带被移除,由此完成用于制造铝汇流条的过程。

氧化铝呈现耐腐蚀性、耐磨性和电绝缘性,并且具有约20W/mk的高热导率。在根据本公开的铝汇流条100中,绝缘部110通过氧化铝被表面处理,因此,即使绝缘部110的表面与金属形成接触,绝缘部110也不被电连接到金属。另外,当铝汇流条100自身加热时,热量可以通过绝缘部110的氧化铝层被平稳地散发到外部。

将参考图3描述使用铝汇流条100的示例。

由于绝缘或涂覆问题,允许典型的铝或铜汇流条与冷却板或散热器300形成直接接触是非常困难或不可能的。然而,如上所述,根据本公开的阳极氧化铝汇流条100具有优异的绝缘和散热,因此,根据本公开的铝汇流条100可以直接接触冷却板或散热器300。

例如,如图3所示,本公开的铝汇流条100可以通过紧固螺栓B而被连接到电气部件400的电极端子或其它汇流条T1、T2。

作为参考,由于上述氧化铝层被设置在绝缘部110的表面上,因此如图3所示的电流流动线那样,通过铝汇流条100的电连接没有任何问题。

作为散发由流过铝汇流条100的大电流引起的热量的汇流条冷却构造,铝汇流条100可以被安装到部分地敞开的电气部件外罩500,并且铝汇流条100的绝缘部110可以通过敞开的空间与散热器300接触。另外,为了进一步增加在绝缘部110和散热器300之间的导热性,导热垫600可以进一步介于绝缘部110和散热器300之间。

散热器300不受特别限制,只要它能够接触铝汇流条100并从铝汇流条100吸收热量即可,并且在该实施例中,具有多个流动路径310的冷却板被用作散热器300。

图4是示意性地示出根据本公开的实施例的电池模块的局部透视图,图5是沿着图4的线I-I’截取的截面视图,图6是示意性地示出根据本公开的实施例的电池模块的电气部件外罩的一部分的平面视图,并且图7是示出铝汇流条被连接到图6的电气部件的平面视图。

在下文中,将参考特征更详细地描述应用了上述铝汇流条100的电池模块10。

参考图4,根据本公开的实施例的电池模块10可以包括至少一个铝汇流条100、单体组件200、散热器300、电气部件400和电气部件外罩500。

单体组件200可以包括多个电池单体210以及用于将电池单体210容纳在其内部空间中的单体壳体220。

作为电池单体210,可以采用袋型二次电池。袋型二次电池单体可以被堆叠并布置在单体壳体220的内部空间中,这在增加能量密度方面是有利的。

另外,袋型二次电池单体可以被容纳为使得每一个单体的边缘与单体壳体220接触,因此每一个单体的热量可以通过单体壳体220散发到散热器300。这里,电池单体210不限于袋型电池单体210。例如,也可以采用筒形二次电池单体或方形二次电池单体。

单体壳体220起到容纳电池单体210并保护它们免受外部冲击的作用。单体壳体220可以优选地由金属材料制成,从而具有耐冲击性并且平稳地散发来自电池单体210的热量。

散热器300被设置在单体组件200的一侧处,以与单体组件200交换热量。该实施例的散热器300可以具有冷却剂流过的流动路径,从而吸收周围的热量。作为冷却剂,具有高潜热的水是优选的,但是可以使用能够在沿着流动路径流动的同时吸收热量的任何材料。

电气部件400是用于控制电池单体210的操作的部件,并且可以是例如用于控制电池模块10的电流的继电器或用于检测电流的大小的电流传感器。电气部件400可以被容纳或安设在电气部件外罩500中,并且电气部件外罩500可以被联接到单体壳体220或散热器300。

电气部件400可以借助于铝汇流条100被电连接到单体组件200。例如,单体组件200的电极端子(未示出)和继电器的电极端子410可以通过铝汇流条100连接。即,铝汇流条100用于在单体组件200的电极端子(未示出)和继电器的电极端子410之间形成电流路径。

特别地,如图4和图5所示,在根据本公开的电池模块10中,铝汇流条100的绝缘部110与散热器300的一个表面接触,并且单体壳体220与散热器300的另一个表面接触,使得铝汇流条100和电池单体210可以同时地由一个散热器300冷却。

以下将详细描述用于冷却铝汇流条100的电池模块10与用于冷却电池单体210的散热器300的组装结构。

如图6所示,电气部件外罩500包括板形基板510,该板形基板510与散热器300形成表面接触。诸如继电器的电气部件400可以被安设在基板510的中心处。虽然为了绘图方便未被示出,但是基板510设置有较大的面积,并且可以进一步安设另外的电气部件400。另外,电气部件外罩500可以进一步包括外罩盖(未示出),该外罩盖覆盖基板510的上部。

该实施例的基板510具有通道部511,该通道部511用于有效地固定和连接铝汇流条100。通道部511是从基板510的边缘朝向中心凸形地形成的部分而不是基板510的另一个部分。换言之,通道部511可以被视为基板510上的具有非平坦结构的部分。在通道部511的端部的前方,汇流条通过孔513被设置成穿过基板510的板表面。

如图7所示,在铝汇流条100中,绝缘部110的一部分可以介于通道部511中,并且导电部120可以在绝缘部110处以直角弯曲、穿过汇流条通过孔513并且然后被再次弯曲,从而被设置在电气部件400的电极端子的上表面上。

根据该构造,铝汇流条100可以在如下结构中与电气部件外罩500组装,在该结构中,绝缘部110的一部分介于通道部511中并且被放置成保持基板510的后表面的状态,并且导电部120在基板510的前表面处由螺栓B固定到电气部件400的电极端子。

如上所述地组装的铝汇流条100、电气部件400和电气部件外罩500可以被一体地固定到附接有散热器300的单体组件200。例如,可以采用使基板510的螺栓紧固孔512与散热器300的用于固定电气部件外罩500的孔(未示出)相匹配并然后紧固螺栓B的方法。

再次参考图4和图5,绝缘部110的介于通道部511中的部分在被基板510覆盖并挤压的状态下与散热器300的一个表面形成接触,因此将理解,可以充分地确保在铝汇流条100的绝缘部110和散热器300之间的接触和可固定性。

另外,硅凝胶型导热垫600可以进一步介于铝汇流条100的绝缘部110和散热器300之间,以进一步提高接触、可固定性和导热性。

具有以上构造的本公开的电池模块10不仅可以适当地管控电池单体210的温度,而且可以通过使用阳极氧化的铝汇流条100来冷却与散热器300直接接触的铝汇流条100,从而进一步提高电气安全性。

特别地,由于本公开的电池模块10利用一个散热器300同时地冷却汇流条和电池单体210,因此能够减少冷却件的数目并相应地提高空间效率。

同时,根据本公开的电池组可以被构造成包括至少一个上述根据本公开的电池模块10。电池组可以进一步包括用于控制每一个电池模块10的充电和放电的各种装置,例如BMS、电流传感器、保险丝等。

电池组可以被应用于诸如电动车辆或混合电动车辆的车辆。而且,电池组可以被应用于能量存储系统或其它IT产品。

已经详细描述了本公开。然而,应该理解,详细说明和具体示例虽然指示了本公开的优选实施例,但是仅以示意的方式给出,因为根据该详细描述,对于本领域技术人员而言,在本公开的范围内的各种改变和修改将变得显而易见。

同时,即使在说明书中使用了诸如“上”、“下”、“左”和“右”的表达方向的术语,它们也只是为了便于描述,并且对于本领域技术人员来说显而易见的是,可以取决于观察者或对象的位置而不同地表达这些术语。

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