确保用于HV端子的气密性的电池模块以及包括该电池模块的电池组的制作方法

确保用于hv端子的气密性的电池模块以及包括该电池模块的电池组
技术领域
1.本技术要求基于2020年1月16日提交的韩国专利申请第10-2020-0005730号的优先权的权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
2.本发明涉及一种具有对高电压(hv)端子提供气密性的电池模块以及一种包括该电池模块的电池组。


背景技术：

3.通常，二次电池是通过允许充电和放电而能够被重复使用的电池。二次电池由一个电池模块组成，并且用于便携式紧凑型电子设备，诸如移动电话、膝上型电脑、计算机、相机、摄像机等，或者二次电池由包含多个单体模块的电池组组成，并且用作用于驱动高功率混合动力电动车辆(hev)、电动车辆(ev)等的马达的电源。
4.特别地，电动车辆使用高输出的电能量，因此每辆车需要多个电池模块。为了构造包括多个单体模块的电池组，需要电池模块之间的电连接。作为连接端子的hv端子被形成在每个电池模块中，并且电池模块之间的电连接通过形成在电池模块的一个外侧上的hv端子之间的连接来执行。
5.图1是示出安装有传统电池模块的hv端子的部分的局部立体图。参考图1，电池模块10经由hv端子12电连接到另一个电池模块。模块汇流条用于所述电池模块10之间的电连接。在传统的电池模块10中，所述hv端子12被形成在所述电池模块壳体11的一侧上，并且具有暴露于外部的结构。具体地，用于紧固螺栓的孔被形成在所述hv端子12的中心，外部湿气等可能通过所述孔渗透到所述电池模块10中。结果，通过所述hv端子12渗透到所述电池模块10中的湿气使得电池模块10的性能劣化。


技术实现要素：

6.技术问题
7.本发明提供了一种具有为hv(高电压)端子提供气密性的电池模块以及一种包括该电池模块的电池组。
8.技术解决方案
9.本发明提供一种对高电压(hv)端子具有气密性的电池模块。在一个示例中，该电池模块包括：电池模块壳体，该电池模块壳体被构造成容纳多个电池单体，并且在一侧处具有开口，该开口具有螺纹；高电压(hv)端子，该高电压(hv)端子具有被电连接到来自所述多个电池单体的电极引线的结构；以及密封部，该密封部被构造成被插入并紧固到所述电池模块壳体的开口，其中，所述密封部允许所述高电压端子被电连接到外侧，所述密封部的一端接触所述高电压端子端子，并且所述密封部的另一端暴露于所述电池模块壳体的外侧，由此接触模块汇流条。
10.在具体示例中，所述密封部具有这样的结构：其暴露于所述外侧的端部的直径大
于所述开口的直径。
11.在具体示例中，所述高电压端子中形成有插入凹槽，并且所述密封部的一端被插入所述插入凹槽中。
12.在本文中，所述密封部具有这样的结构：被插入到所述高电压端子的所述插入凹槽中的部分的直径小于所述开口的直径。
13.在一个示例中，所述模块汇流条被紧固在所述密封部和用于紧固所述模块汇流条的螺栓之间，并且分别通过螺纹紧固方案来执行所述电池模块壳体与所述密封部之间的紧固以及所述密封部与用于紧固所述模块汇流条的螺栓之间的紧固。
14.具体地，用于紧固所述螺栓的凹槽被形成在所述密封部的暴露于外侧的端部处，并且用于紧固所述模块汇流条的螺栓被插入该凹槽中。
15.在具体示例中，在形成于所述密封部的暴露于外侧的所述端部处的所述凹槽处形成有用于螺栓插入的螺纹。
16.模块汇流条被紧固在所述密封部与所述模块汇流条紧固螺栓之间。
17.在具体示例中，所述电池模块壳体和密封部之间的紧固方向与所述密封部和用于紧固所述模块汇流条的螺栓之间的紧固方向一致。
18.在另一个示例中，在所述密封部的暴露于外侧的端部处形成有以规则间距布置的3至5个凹进部。
19.在一个示例中，所述电池模块进一步包括o形环，该o形环位于所述电池模块壳体接触所述密封部的部分处。
20.在具体示例中，所述密封部由导电金属材料制成。
21.在一个示例中，所述高电压端子端子位于所述电池模块壳体中，并且不暴露于外侧。
22.此外，本发明提供了一种包括上述电池模块的电池组。在一个示例中，根据本发明的电池组包括：电池组壳体；和多个电池模块，所述多个电池模块被容纳在电池组壳体中，其中，该电池模块是上述电池模块。
23.在一个示例中，本发明提供了一种包括上述电池组的能量存储设备。
24.在又一个示例中，本发明提供了一种包括上述电池组的车辆。
25.有利效果
26.按照根据本发明的电池模块和电池组，能够通过向高电压(hv)端子提供气密性来阻止外部湿气渗透，能够提高电池组的耐用性。
附图说明
27.图1是示出安装有传统电池模块的hv端子的部分的局部立体图。
28.图2是示出根据一个实施例的电池模块中的、覆盖hv端子的密封部的局部立体图。
29.图3是根据本发明的一个实施例的电池模块中的、形成覆盖所述hv端子的密封部的区域的局部截面图。
30.图4是示出在根据本发明的一个实施例的电池模块中、将密封部紧固到电池模块壳体中的过程的局部立体图。
31.图5是示出在根据本发明的一个实施例的电池模块中、将模块汇流条紧固至覆盖
所述hv端子的密封部的状态的局部截面图。
具体实施方式
32.下文中，将参考附图详细地描述本发明。本说明书和权利要求中使用的术语和词语不应被解释为限于普通术语或字典术语，并且发明人可以适当地定义术语的概念以便最好地描述其发明。术语和词语应被解释为与本发明的技术思想一致的含义和概念。
33.本发明提供了一种电池模块。在一个示例中，所述电池模块包括：电池模块壳体，该电池模块壳体被构造成容纳多个电池单体，并且在一侧处具有开口，该开口具有螺纹；高电压(hv)端子，该高电压(hv)端子具有被电连接到来自多个电池单体的电极引线的结构；以及密封部，该密封部被构造成被插入并紧固到所述电池模块壳体的开口，其中，所述密封部允许所述hv端子被电连接到外侧，所述密封部的一端接触所述hv端子，并且所述密封部的另一端暴露于所述电池模块壳体的外侧，由此接触模块汇流条。
34.所述hv端子是单体汇流条，其通过焊接来自电池单体的电极引线来电连接每个电池单体。传统电池模块具有使得hv端子暴露于电池模块的外部的结构，这导致外部湿气通过hv端子渗透到电池模块中。这导致耐用性问题，诸如内部电池单体的腐蚀，并且可能导致电池模块的性能劣化和起火。
35.在本发明中，所述hv端子被容纳在所述电池模块壳体的内部，并且设置有密封部，用于在阻挡所述hv端子暴露于外部的同时将所述hv端子与外侧电连接。因而，根据本发明的电池模块可以阻断由于形成hv端子而导致的外部湿气渗透路径，并且长时间保持所述电池模块的性能。
36.具体地，所述密封部具有这样的结构：暴露于外部的端部的直径大于开口的直径。因而，所述密封部的截面具有被形成为“凸”状的台阶的结构。通过将所述密封部中的暴露于外部的端部的直径设定成大于与接触所述开口的部分的直径，能够防止所述密封部由于外力而深深地插入所述模块中。另外，能够增加所述模块壳体与所述密封部的接触面积，以进一步提高所述电池模块的气密性。
37.另外，通过形成台阶以允许形成在所述电池模块壳体中的开口的截面对应于所述密封部的截面形状，从而所述密封部能够与所述电池模块壳体稳定地联接。
38.另外，可以在所述hv端子中形成插入凹槽，并且所述密封部的一端可以被插入到该插入凹槽中。此时，可以将所述密封部中的待插入所述插入凹槽的部分的直径设定成小于所述开口的直径。即，由于所述密封部中的暴露于外部的端部、与所述开口接触的部分以及插入到所述插入凹槽中的部分的直径减小，在所述密封部处形成两个台阶。这通过将接触所述hv端子的端部固定在所述密封部中而起到防止所述密封部发生移动的作用。
39.另一方面，所述电池模块的hv端子将被连接到所述模块汇流条，用于所述电池模块之间的电连接。所述模块汇流条被紧固在所述密封部与待用于紧固所述模块汇流条的螺栓之间。进一步，分别通过螺纹紧固方案来执行所述电池模块壳体的开口与所述密封部之间的紧固以及所述密封部与用于紧固所述模块汇流条的螺栓之间的紧固。在本发明中，通过将所述模块汇流条紧固在所述密封部和用于紧固所述汇流条的螺栓之间，从而执行电池模块之间的电连接。根据本发明的电池模块具有如下结构：其中，所述hv端子被密封在所述电池模块的内部，同时，所述密封部与用于电池模块的电连接的模块汇流条直接紧固。
40.具体地，用于紧固所述螺栓的凹槽被形成在所述密封部的暴露于外侧的端部处，并且用于紧固所述模块汇流条的螺栓被插入该凹槽中。具体地，用于所述螺栓插入的螺纹被形成在形成于所述密封部的暴露于外侧的端部处的凹槽处。通过这种方式，所述模块汇流条被紧固在所述密封部和所述模块汇流条紧固螺栓之间。具体地，在所述模块汇流条位于所述密封部和用于紧固所述汇流条的螺栓之间的状态下，通过将用于紧固所述汇流条的螺栓紧固在所述密封部处来固定所述模块汇流条。
41.在具体示例中，螺纹被形成在形成于所述密封部的暴露于外侧的端部处的凹槽处，并且与所述密封部的螺纹相对应的螺纹被形成在用于紧固所述汇流条的螺栓处。所述密封部和用于紧固所述汇流条的螺栓之间的紧固方法可以进行各种修改。例如，还可以施加粘合剂或应用铰链结构。然而，考虑到强度和分离的可能性，采用螺纹紧固方法是有利的。例如，在形成于所述密封部的暴露于外侧的端部处的凹槽处形成母螺纹，并且在用于紧固所述模块汇流条的螺栓处形成与所述密封部的母螺纹相对应的公螺纹。
42.此外，所述电池模块壳体的开口和所述密封部之间的紧固方向与所述密封部和用于紧固所述模块汇流条的螺栓之间的紧固方向一致。因此，在所述模块汇流条位于所述密封部和用于紧固所述模块汇流条的螺栓之间的状态下，如果用于紧固所述模块汇流条的螺栓与所述密封部紧固，则能够防止解除所述电池模块壳体与密封部之间的紧固。
43.在另一个示例中，以规则间距布置的3至5个凹进部被形成在所述密封部的暴露于外侧的端部处。所述密封部具有这样的结构：使得暴露于外部的端部最小化，以便防止外部湿气等被引入电池模块中。在所述密封部处形成有用于紧固所述螺栓的凹槽，所述螺栓用于紧固汇流条，在该凹槽的周围形成以规则间距布置的3至5个凹进部。所述凹进部对应于这样的位置：在将所述密封部紧固在所述电池模块壳体处时，密封部紧固工具接触所述位置。所述密封部紧固工具具有这样的结构：其形成有与所述密封部的暴露于外侧的凹进部相对应的突起。在所述密封部紧固工具的突起已经插入所述密封部的凹进部中的状态下，所述密封部紧固工具可以旋转，由此允许所述密封部被安装在所述电池模块壳体上。
44.在一个示例中，根据本发明的电池模块进一步包括o形环，该o形环位于所述电池模块壳体接触所述密封部的部分处。所述o形环由橡胶材料制成，该橡胶材料可以根据压力而收缩和改形，由此施加气密性。根据本发明的电池模块通过紧固所述密封部来防止所述hv端子暴露于所述电池模块的外侧。然而，外部湿气可能沿着所述电池模块壳体与所述密封部之间的接触部位而渗透。在本发明中，通过将所述o形环定位在所述电池模块壳体与密封部的接触部位处，从而阻断了湿气渗透路径。在本发明中，除了o型环之外，还可以使用硅胶带或聚四氟乙烯(ptfe)带等，以防止水沿着所述电池模块壳体与密封部的接触部位渗透。此外，当在所述密封部上形成台阶时，o形环可以位于通过所述台阶突出的部分和与所述电池模块壳体接触的部分处。
45.在一个实施例中，所述密封部可以由导电金属材料制成。这用于所述模块汇流条与所述hv端子之间的电连接。具体地，构成所述密封部的导电金属材料可以是选自由如下材料组成的组中的一种：铁、铝、铜、金、银、镍、钛、不锈钢或其合金，更具体地，最优选的是铜。另外，所述密封部可以由与所述hv端子的材料同质的材料制成。
46.在一个实施例中，所述密封部的一端接触所述hv端子，并且所述密封部的另一端暴露于所述电池模块壳体的外部。另外，所述hv端子位于所述电池模块壳体中，并且不暴露
于外部。因而，本发明的电池模块能够被形成为使得所述hv端子不暴露于外部，并且能够有效地阻止水等渗透到所述电池模块中。
47.本发明提供了一种包括上述电池模块的电池组。在一个实施例中，根据本发明的电池组包括：电池组壳体；和多个电池模块，所述多个电池模块被容纳在是电池组壳体中。
48.所述电池模块包括多个二次电池、容纳所述多个二次电池的电池模块壳体以及被安装在所述模块周围的电气设备。特别地，所述电池单体可以是袋型电池单体，并且具有包括电极组件、电解质溶液和袋状壳体的结构。这种电池单体的构造对于本发明所属领域的技术人员而言是显而易见的，因而将省略其更详细的描述。另外，在根据本发明的电池组中，可以采用在提交本发明时已知的各种二次电池。另外，所述电气设备包括监测和控制所述电池模块的运行的电池管理系统(bms)、控制所述电池模块的电连接的电池断开单元(bdu)、位于所述电池模块和bms之间并提供阻断过电流功能的保险丝，等等。
49.所述电池组壳体包括：托盘，在该托盘中，所述电池模块被安装在下侧处；和电池组盖，该电池组盖覆盖所述电池模块的侧部和顶部，并且所述托盘和电池组盖可以通过螺栓紧固方式被联接。
50.此外，本发明提供了一种包括所述电池组的能量存储设备。能量存储设备例如是能够储存大量电能的能量存储系统(ess)。此外，本发明提供了一种包括所述电池组的车辆。汽车包括混合动力汽车、插电式轿车或电动车辆等。车辆包括使用上述电池组作为主电源或辅助电源的各种形式的车辆。
51.在下文中，将通过附图等更详细地描述本发明。然而，说明书中所描述的实施例和附图中所描述的构造仅是本发明的最优选实施例，并不代表本发明的全部技术思想。应理解，在提交本技术时可以有各种等效和变体来代替它们。
52.(第一实施例)
53.图2是示出根据一个实施例的电池模块中的、覆盖hv端子的密封部的局部立体图。参考图2，根据本发明的电池模块具有如下结构：其中，所述hv端子被容纳在电池模块壳体中，并且将所述hv端子电连接到外侧的密封部110被插入到形成于所述电池模块壳体101中的开口113中。所述开口中形成有螺纹，使得能够通过螺纹紧固方法来紧固所述密封部。此外，在所述密封部110中的暴露于外部的端部的中心部中形成有用于螺栓紧固的凹槽，用于紧固模块汇流条的螺栓120通过该凹槽被紧固。因此，所述密封部和用于紧固所述模块汇流条的螺栓也通过螺纹紧固方法来进行紧固。
54.根据本发明的电池模块形成有所述密封部110，该密封部110防止所述电池模块的hv端子暴露于外部，并且允许所述模块汇流条被紧固在所述密封部110和用于紧固所述模块汇流条的所述螺栓120之间。在形成于所述密封部110的暴露于外侧的端部处的凹槽处形成有母螺纹，与所述密封部110的母螺纹相对应的公螺纹被形成在用于紧固所述汇流条的螺栓120处。在本发明中，由于螺纹紧固方法被用作所述密封部110与用于紧固所述模块汇流条的螺栓120之间的紧固方法，所以所述紧固牢固可靠，并且能够根据需要进行拆卸。
55.进一步，所述密封部110具有：用于紧固所述螺栓120的凹槽，所述螺栓用于紧固所述模块汇流条；以及等间距布置的三个凹进部112，所述三个凹进部112被形成在所述凹槽的周围。每个所述凹进部112位于这样的位置：当所述密封部110与所述电池模块壳体101联接时，密封部紧固工具在该位置插入。
56.图3是根据本发明的一个实施例的电池模块中的、形成覆盖所述hv端子的密封部的区域的局部截面图。参考图3，根据本发明的电池模块100包括多个电池单体130被容纳在电池模块壳体101中的结构。所述电池单体130的电极引线131具有被电连接到所述hv端子102的结构。所述hv端子102被连接到其它电池模块，用于在所述电池模块100之间的电连接等。
57.所述hv端子102具有被电连接到所述密封部110的结构。所述密封部110由诸如铜或其合金、或铝或其合金的导电金属材料制成，并且由与所述hv端子102的材料相同的材料制成。所述密封部110具有通过螺纹紧固而固定到所述电池模块壳体101的结构。所述密封部110经由稍后描述的密封部紧固工具被紧固到所述电池模块壳体101。o形环111位于所述密封部110和所述电池模块壳体101之间。通过形成o形环111，沿着所述密封部110与所述电池模块壳体101联接的部分阻断了外部湿气所渗透的路径。
58.进一步，在所述密封部110的暴露于外部的端部处存在形成有螺纹的凹槽，并且在该凹槽中，用于紧固所述模块汇流条的螺栓120通过螺纹紧固而紧固。由于所述密封部110和所述模块汇流条紧固螺栓120通过螺纹紧固而紧固，因此能够根据需要进行拆卸。
59.进一步，所述密封部110的一端接触所述hv端子102，并且所述密封部的另一端暴露于所述电池模块壳体的外部，由此接触所述模块汇流条。所述hv端子102具有插入凹槽103，在所述密封部110的一端已经被插入到所述插入凹槽103中的状态下，所述密封部110的所述一端与所述hv端子102相接触。此时，所述密封部中的暴露于外部的部分的直径大于所述开口113的直径，并且被插入到所述插入凹槽103中的部分的直径小于所述开口113的直径。因而，在所述密封部110中形成两个台阶。
60.(第二实施例)
61.图4是示出在根据本发明的一个实施例的电池模块中、将所述密封部紧固至电池模块壳体中的过程的局部立体图。参考图4，所述密封部110具有用于紧固螺栓120的凹槽，所述螺栓120用于紧固所述模块汇流条，并且在该凹槽周围形成有等间距布置的三个凹进部。每个所述凹进部位于这样的位置：当所述密封部110与所述电池模块壳体101联接时，密封部紧固工具210接触所述位置。所述密封部紧固工具210具有形成有在主体部211中延伸的三个突起212的结构。所述密封部紧固工具210的突起212具有与所述密封部110的暴露于外侧的所述凹进部相对应的形状。在所述密封部紧固工具210的突起212已经插入到所述密封部110的凹进部中的状态下，所述密封部紧固工具210被旋转，由此允许将所述密封部110安装在所述电池模块壳体101上。
62.此外，如上所述，分别通过螺纹紧固方案来执行所述电池模块壳体101与所述密封部110之间的紧固以及所述密封部110与用于紧固所述模块汇流条的螺栓120之间的紧固。此外，所述电池模块壳体101的开口和所述密封部101之间的紧固方向与所述密封部110和用于紧固所述模块汇流条的螺栓120之间的紧固方向一致。因此，即使用于紧固所述模块汇流条的螺栓120在收紧方向上转动，也不会解除所述电池模块壳体101和密封部110之间的紧固。
63.(第三实施例)
64.图5是示出根据本发明的一个实施例的电池模块中、模块汇流条被紧固至覆盖所述hv端子的密封部的状态的局部截面图。参考图5，所述hv端子102具有被容纳在所述电池
模块壳体的内部的结构，并且具有被电连接到所述密封部110的结构。所述密封部110通过螺纹紧固而固定在所述电池模块壳体处，并且o形环111位于所述密封部110和所述电池模块壳体101之间的接触部上。通过形成所述o形环111，沿着所述密封部110与所述电池模块壳体101联接的部分阻断了外部湿气所渗透的路径。
65.在所述密封部110的暴露于外部的端部处存在形成有螺纹的凹槽，并且在该凹槽中，用于紧固所述模块汇流条的螺栓120通过螺纹紧固而紧固。因此，能够根据需要拆卸用于紧固所述模块汇流条的螺栓120。
66.所述模块汇流条140被紧固在所述密封部110和用于紧固所述模块汇流条的螺栓120之间。所述模块汇流条140执行电池模块之间的电连接，并且由例如铜或其合金形成。所述模块汇流条140的端部具有这样的结构：其中形成有凹部或孔，使得用于紧固所述模块汇流条的螺栓120的侧表面被包裹。在所述模块汇流条140的凹部与用于紧固所述模块汇流条的螺栓120的侧部相接合的状态下，用于紧固所述模块汇流条的螺栓120被旋转以被固定在所述密封部110处。
67.以上描述仅是对本发明的技术思想的说明，并且本发明所属领域的技术人员可以在不脱离本发明的本质特征的情况下做出各种修改和变化。因此，本发明中公开的附图不旨在限制本发明的技术思想而是用于描述本发明，并且本发明的技术思想的范围不受这些附图的限制。本发明的范围应以所附权利要求来解释，在与其等效范围内的所有技术思想均应被理解为被包含在本发明的范围内。
68.附图标记说明
69.10、100：电池模块
70.11、101：电池模块壳体
71.12、102：hv端子
72.103：插入凹槽
73.110：密封部
74.111：o形环
75.112：凹进部
76.113：开口
77.120：用于紧固模块汇流条的螺栓
78.130：电池单体
79.131：电极片或引线
80.140：模块汇流条
81.210：密封部紧固工具
82.211：主体部
83.212：突起