浸没式冷却电池模块和包括其的电池组及车辆的制作方法

本技术要求2022年10月28日在韩国提交的韩国专利申请10-2022-0141140的优先权，其公开内容通过引用并入本文。本公开涉及浸没式冷却电池模块和包括该浸没式冷却电池模块的电池组及车辆，更具体地，涉及用于通过电池电芯与冷却液之间的直接接触来冷却可再充电电池电芯的浸没式冷却电池模块和包括该浸没式冷却电池模块的电池组及车辆。

背景技术：

1、通常，二次电池是指可以重复再充电的电池，并且可以包括例如锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。最基本的二次电池(电池电芯)可以供应约2.5v至4.2v.的输出电压。

2、近来，由于二次电池用于需要高输出电压和高充电容量的装置或系统(诸如电动车辆或能量存储系统(ess))中，因此广泛使用包括密集布置在有限空间中并且串联或并联或串并联连接的电池电芯的电池模块或者包括密集布置并串联或并联或串并联连接的电池模块的电池组。为了使包括密集布置在有限空间中的多个电池电芯的电池模块或电池组正常操作，需要适当地维持电池电芯的温度。

3、然而，如韩国专利公报10-2019-0053574中所公开的，常规技术使用仅接触电池电芯的底部边缘的散热器来冷却电池电芯。因此，常规技术具有低电池电芯冷却性能并且难以防止电池电芯中的热失控。另外，常规技术无法控制在电池电芯中发生热失控的情况下发生的火灾，难以防止热失控传播到发生热失控的电池电芯附近的其它电池电芯或其它电池模块。

4、另外，如韩国专利公报10-2021-0048855中所公开的，常规技术使用绝缘油冷却嵌入在电池模块中的电池电芯，其中每个电池电芯堆均被提供有容纳电池电芯堆100的每个壳体200、300，并且对于每个壳体200、300经由独立的管道500、600、700供应和排放绝缘油。因此，由于常规技术需要大的空间来安装绝缘油管道，因此包括相应电池模块的电池组的制造成本以及电池组的总体积和重量增加，从而导致低能量密度。

技术实现思路

1、技术问题

2、本公开涉及提供一种具有改进的冷却性能以防止包括在电池模块中的电池电芯中的热失控或热失控传播的浸没式冷却电池模块，并且涉及提供包括该浸没式冷却电池模块的电池组和车辆。

3、本公开还涉及通过将电池模块和电池组所占据的体积和重量的增加降低到最小程度来提供具有改进的能量密度的浸没式冷却电池模块以及包括该浸没式电池模块的电池组和车辆。

4、技术方案

5、根据本公开的一个方面的浸没式冷却电池模块是用于通过电池电芯和冷却液之间的直接接触来冷却所述电池电芯的电池模块，并且包括：多个子电池模块，每个子电池模块均包括堆叠有多个电池电芯的电池电芯堆；模块壳体，所述模块壳体在至少一端中具有开口，并且将所述多个子电池模块和所述冷却液容纳在与所述开口连接的内部空间中；气密地覆盖所述开口的密封盖；与所述多个子电池模块相对应的多个电路板，所述多个电路板被接纳在所述内部空间中并且配置为感测与所述多个子电池模块相关的电信号；以及防水连接器，所述防水连接器与所述密封盖联接，并且配置为将所述多个电路板分别感测到的所述电信号传输到所述模块壳体外的外部装置。

6、在一个实施方式中，所述多个电路板可以包括：第一电路板，所述第一电路板配置为感测与所述多个子电池模块中的第一子电池模块相关的第一电信号；以及第二电路板，所述第二电路板配置为感测与所述多个子电池模块中的第二子电池模块相关的第二电信号，并且所述第一电路板可以配置为经由所述防水连接器将所述第一电信号和从所述第二电路板传输的所述第二电信号传输到所述外部装置。

7、在一个实施方式中，所述的浸没式冷却电池模块还可以包括：扁平柔性电缆(ffc)，所述扁平柔性电缆将所述第一电路板电连接到所述第二电路板，以将所述第二电路板感测到的所述第二电信号传输到所述第一电路板。

8、在一个实施方式中，所述多个电路板中的每一者均可以包括柔性印刷电路板(fpcb)。

9、在一个实施方式中，所述密封盖还可以具有通孔，所述防水连接器的至少一部分插入所述通孔中，并且所述防水连接器可以包括：连接器主体，所述连接器主体联接到所述密封盖的第二表面并且覆盖所述通孔的形成在所述第二表面中的第一开口，其中，所述密封盖的第一表面邻近所述内部空间，并且所述第二表面设置成与所述第一表面相对；至少一个接触销，所述至少一个接触销由所述连接器主体支撑并且沿背对所述模块壳体的所述内部空间的方向延伸；以及至少一个连接销，所述至少一个连接销电连接到所述至少一个接触销，穿过所述通孔从所述连接器主体延伸到所述内部空间，并且电连接到所述多个电路板中的第一电路板。

10、在一个实施方式中，所述防水连接器还可以包括密封构件，所述密封构件设置在所述连接件主体与所述密封盖的所述第二表面之间，以在所述通孔的所述第一开口周围密封。

11、在一个实施方式中，所述的浸没式冷却电池模块还可以包括：连接电路板，所述连接电路板联接到所述密封盖的所述第一表面以覆盖所述通孔的形成在所述第一表面中的第二开口，并且电连接到所述至少一个连接销；以及电缆，所述电缆的一端与所述连接电路板电连接，相对端与所述第一电路板电连接。

12、在一个实施方式中，所述浸没式冷却电池模块还可以包括：绝缘块，所述绝缘块由绝缘材料制成，并且设置在所述多个子电池模块中的彼此相邻的第一子电池模块和第二子电池模块之间，并且一端与所述第一子电池模块紧密接触，相对端与所述第二子电池模块紧密接触。

13、在一个实施方式中，所述绝缘块在其边缘处可以具有与所述模块壳体的内表面紧密接触的连通槽，所述连通槽允许所述冷却液从所述第一子电池模块流到所述第二子电池模块。

14、在一个实施方式中，所述连通槽可以从所述第一子电池模块延伸到所述第二子电池模块，并且朝向所述第二子电池模块变窄，以提高穿过所述连通槽的所述冷却液的流速。

15、在一个实施方式中，所述的浸没式冷却电池模块还可以包括：连接构件，所述连接构件将所述第一子电池模块电连接到所述第二子电池模块，并且所述绝缘块可以具有支撑槽，所述连接构件的至少一部分插入并支撑在所述支撑槽中。

16、在一个实施方式中，所述冷却液可以包括绝缘油或介电液体。

17、根据本公开的另一方面的电池组可以包括根据上述实施方式中的任一者的浸没式冷却电池模块。

18、根据本公开的又一方面的车辆可以包括根据上述实施例中的任一者的浸没式冷却电池模块。

19、有益效果

20、根据本公开，由于接纳在电池模块的模块壳体中的电池电芯通过电池电芯与供给到模块壳体中的冷却液之间的直接接触而被冷却，因此可以消除对诸如导热垫或散热器之类的电池电芯冷却装置的需要并且提高电池电芯冷却性能并有效地防止电池电芯中的热失控。另外，当由于电池电芯中的热失控而发生火灾时，填充在模块壳体中的冷却液可以用作灭火剂，因此可以防止热失控传播到发生热失控的电池电芯附近的其它电池电芯或其它电池模块。

21、另外，由于单个模块壳体中接纳各自包括电池电芯堆(其中堆叠有多个电池电芯)的多个子电池模块以形成电池模块，因此可以减少电池组中的电池模块的数量。因此，在包括多个电池模块的电池组中，可以减小每个电池模块的入口和出口所占据的空间以及向每个电池模块供应冷却液并从每个电池模块回收冷却液所需的管道所占据的空间，从而降低电池组的制造成本，减小电池组的总体积和重量，并提高电池组的能量密度。

22、另外，由于与多个子电池模块相对应的多个电路板中的一个电路板经由一个防水连接器将自身感测到的电信号和剩余电路板感测到的电信号传输到外部装置，因此可以容易地建立电池模块与外部电气装置之间的电连接，简化包括多个电池模块的电池组的布线结构，并且针对每个子电池模块监测电池模块的状况。

23、另外，由于防水连接器联接到具有入口或出口的密封盖并且设置在用于将入口或出口连接到管道的空间中，因此可以消除对进行防水连接器在电池组中的电连接操作所用的空间之需要，并且使得容易进行防水连接器的电连接操作。

24、另外，由于设置在多个子电池模块中的彼此相邻的第一子电池模块和第二子电池模块之间的绝缘模块支撑成与第一子电池模块和第二子电池模块中的每一者紧密接触，因此可以确保子电池模块的电气安全并且防止由于物理冲击或振动而损坏子电池模块。

25、另外，由于绝缘块的与模块壳体的内表面紧密接触的边缘具有冷却液穿过的连通槽，因此可以实现冷却液的顺畅流动，从而进一步提高电池模块的冷却性能。

26、另外，由于第一端盖的内边缘插入到第一密封盖的壁部分与模块壳体的开口边缘之间的第一插入槽中，并且模块壳体的开口边缘插入到第一端盖的内边缘与外边缘之间的第二插入槽中以形成曲折形密封结构，因此可以将供给到电池模块中的冷却液的泄漏风险降低到最小程度。

27、另外，施加到电池模块的密封结构的密封带、液体密封剂和结构粘合剂可以三重防止冷却液泄漏，从而提高浸没式冷却电池模块的耐久性和安全性。

28、此外，本领域的普通技术人员将容易理解，本公开的各种实施方式将根据以下描述解决这些和其它技术问题。