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CN112470334B - 电池模块、其制造方法及包括电池模块的电池组 - Google Patents

电池模块、其制造方法及包括电池模块的电池组 Download PDF

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CN112470334B CN202080002942.7A CN202080002942A CN112470334B CN 112470334 B CN112470334 B CN 112470334B CN 202080002942 A CN202080002942 A CN 202080002942A CN 112470334 B CN112470334 B CN 112470334B
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Abstract

本公开涉及具有用于连接柔性印刷电路板的连接器的电池模块及其制造方法，并且所述电池模块包括：层叠有多个电池单元的电池单元堆；分别形成在所述电池单元堆的前表面和后表面上的第一汇流条框架和第二汇流条框架；以及连接所述第一汇流条框架和所述第二汇流条框架的柔性印刷电路板，其中，所述柔性印刷电路板包括彼此分离的第一柔性印刷电路板部分和第二柔性印刷电路板部分，并且所述第一柔性印刷电路板部分和所述第二柔性印刷电路板部分经由连接器彼此连接。

Description

电池模块、其制造方法及包括电池模块的电池组
技术领域
本发明涉及电池模块及其制造方法，更具体地涉及具有用于连接柔性印刷电路板的连接器的电池模块及其制造方法。
背景技术
二次电池作为诸如移动设备和电动车辆的各种产品中的能源已经吸引了很多关注。二次电池是可以代替使用化石燃料的现有产品的有效能源，并且作为环境友好的能源受到关注，因为其不会由于能量使用而产生副产物。
近来，随着对大容量二次电池结构的需求的不断增加，包括利用二次电池作为储能源，对多模块结构的电池组的需求不断增长，该多模块结构是其中多个二次电池串联/并联连接的电池模块的组件。
同时，当多个电池单元串联/并联连接以配置电池组时，通常配置由至少一个电池单元组成的电池模块，并通过使用至少一个电池模块和添加其他部件来配置电池组。
该电池模块包括其中层叠有多个电池单元的电池单元堆，形成在电池单元堆的两端中的每一端处的汇流条框架以及连接两端处的汇流条框架的柔性印刷电路板(FPCB)。
图1是示出在传统电池模块中设置的框架、电池单元堆和柔性印刷电路板的状态的视图。图2是传统电池模块中的柔性印刷电路板盖和柔性印刷电路板的分解立体图。
参照图1和图2，通常电池单元堆10、汇流条框架30和柔性印刷电路板(FPCB)40插入并安装在具有敞开的前表面和后表面的六面体形框架20内，并且框架20的前表面和后表面由端板60覆盖。在这种情况下，柔性印刷电路板40所附接的柔性印刷电路板盖50与连接到柔性印刷电路板盖50两端的每个汇流条框架30铰接组装，并且铰接组装的汇流条框架30和柔性印刷电路板盖50安置在电池单元堆10上，然后与电池单元堆10一起插入并安装在框架20中。
然而，如图1和图2所示，由于当柔性印刷电路板40插入框架20时可能被损坏，因此柔性印刷电路板40必须在附接到柔性印刷电路板盖50的状态下插入并安装在框架20内部，并且存在由于柔性印刷电路板盖50而使得电池模块的高度增加1.0mm到1.2mm的问题。
另外，当通过铰链结构组装电池单元堆10和汇流条框架30时，柔性印刷电路板盖50安置在电池单元堆10的上部，然后可以安装两端的汇流条框架30，以便围绕铰链旋转并与电池单元堆10的前表面和后表面接触。在这种情况下，当旋转汇流条框架30时，存在从电池单元堆10的前表面和后表面突出的电极引线的端部与通过旋转进入的汇流条框架30之间可能发生干涉的问题。
此外，当层叠电池单元堆10时，如果由于形成在电池单元侧面上的折叠部分的重叠而出现累积公差，则存在由于柔性印刷电路板盖50的体积导致的狭窄空间而在电池单元之间可能出现干涉现象的问题。
发明内容
技术问题
因此，本公开的一个目的是提供一种电池模块及其制造方法，该电池模块具有能够通过移除柔性印刷电路板盖来确保模块中的预定空间的结构，并且同时防止安装柔性印刷电路板时的损坏。
本公开要解决的技术问题不限于上述技术问题，并且本公开所属领域的技术人员可以从以下描述中清楚地理解上面未提及的其他技术问题。
技术方案
根据用于实现上述目的的本公开的一个实施方式，提供了一种电池模块，所述电池模块包括：层叠有多个电池单元的电池单元堆；分别形成在所述电池单元堆的前表面和后表面上的第一汇流条框架和第二汇流条框架；以及连接所述第一汇流条框架和所述第二汇流条框架的柔性印刷电路板，其中，所述柔性印刷电路板包括彼此分离的第一柔性印刷电路板部分和第二柔性印刷电路板部分，并且所述第一柔性印刷电路板部分和所述第二柔性印刷电路板部分经由连接器彼此连接。
根据用于实现上述目的的本公开的另一实施方式，提供了一种制造电池模块的方法，该方法包括以下步骤：将第一汇流条框架与第一柔性印刷电路板部分联接并且将第二汇流条框架与第二柔性印刷电路板部分联接；将所述第一汇流条框架和所述第二汇流条框架分别联接到电池单元堆的前表面和后表面；以及经由连接器连接所述第一柔性印刷电路板部分和所述第二柔性印刷电路板部分。
所述连接器可以形成在所述柔性印刷电路板的中央处，以连接所述第一柔性印刷电路板部分和所述第二柔性印刷电路板部分。
所述连接器可以形成在所述柔性印刷电路板的两端中的任一端处，以连接所述第一柔性印刷电路板部分和所述第二柔性印刷电路板部分。
所述电池单元堆可以包括电池单元固定部，所述电池单元固定部用于在所述电池单元堆的中央和两端处在垂直方向上固定所述多个电池单元。
所述连接器可以位于所述电池单元固定部上。
所述连接器可以形成在所述第一柔性印刷电路板部分和所述第二柔性印刷电路板部分的对置端部中的每一者上，以连接所述第一柔性印刷电路板部分和所述第二柔性印刷电路板部分。
在将所述第一汇流条框架和所述第二汇流条框架联接到所述电池单元堆的步骤中，所述第一汇流条框架和所述第二汇流条框架可以分别沿垂直方向联接到所述电池单元堆的前表面和后表面。
在将所述第一汇流条框架和所述第二汇流条框架分别与所述第一柔性印刷电路板部分和所述第二柔性印刷电路板部分联接的步骤中，所述第一汇流条框架和所述第二汇流条框架可以分别在垂直方向上与所述第一柔性印刷电路板部分和所述第二柔性印刷电路板部分联接。
本公开的另一实施方式的电池组包括电池模块。
有利效果
在根据本公开的一个实施方式的电池模块及其制造方法中，通过将连接器应用到柔性印刷电路板的中间或边缘，可以移除柔性印刷电路板盖，并且可以防止在运输半成品和在线工作期间损坏柔性印刷电路板。
此外，在根据本公开的一个实施方式的电池模块及其制造方法中，当组装汇流条框架时，其不是通过铰链可旋转地组装，而是在垂直于电池单元堆的前表面和后表面的方向上组装和安装，由此使得可以解决在组装期间可能发生的电极引线和汇流条框架之间的干涉问题。
此外，在根据本公开的一个实施方式的电池模块及其制造方法中，由于不应用铰链结构而消除了铰链的变形和分离现象，因此可以改善制造工艺的可作业性。
此外，在根据本公开的一个实施方式的电池模块及其制造方法中，由于柔性印刷电路板盖的安装和铰链的组装过程是不必要的，因此有效地降低了产品的制造成本。
此外，在根据本公开的一个实施方式的电池模块及其制造方法中，由于移除柔性印刷电路板盖可降低电池模块的高度，因此具有可确保空间效率并可提高模块本身的能量密度的优点。
本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员根据权利要求的描述将清楚地理解上面没有描述的其他效果。
附图说明
图1是示出在传统电池模块中设置框架、电池单元堆和柔性印刷电路板的状态的分解立体图。
图2是图1中的柔性印刷电路板盖和柔性印刷电路板的分解立体图。
图3是示出根据本公开的一个实施方式的电池模块的立体图。
图4是示出在组装图3的汇流条框架和柔性印刷电路板之前的状态的立体图。
图5是示出根据本公开的另一实施方式的电池模块的立体图。
具体实施方式
应当理解，在此公开的实施方式是说明性的，仅为了更好地理解本公开，并且本公开可以以各种方式修改。然而，在描述本公开时，当确定已知功能和配置的具体描述不必要地模糊了本公开的主题时，将省略其详细描述。另外，为了帮助理解本公开，附图没有基于实际比例示出，而是部分组成元件在尺寸上可能被放大。
如在此所使用的，诸如第一、第二等的术语可以用于描述各种部件，并且这些术语仅用于将一个组成元件与另一个部件区分开。
此外，这里使用的术语仅用于描述示例性实施方式，而不旨在限制本公开。单数表达包括复数表达，除非它们在上下文中具有明确相反的含义。应当理解，这里使用的术语“包括”、“包含”和“具有”旨在表示存在所述特征、数字、步骤、构成元件或其组合，但是应当理解它们不排除存在或添加一个或多个其他特征、数字、步骤、构成元件或其组合的可能性。
在下文中，将参照图3和4描述根据本公开的一个实施方式的电池模块。
图3是示出根据本公开的一个实施方式的电池模块的立体图。图4是示出在组装图3的汇流条框架和柔性印刷电路板之前的状态的立体图。
参照图3和图4，根据本公开的一个实施方式的电池模块包括其中层叠有多个电池单元100的电池单元堆、分别形成在电池单元堆的两侧的汇流条框架200、以及连接汇流条框架的柔性印刷电路板300。
电池单元100是二次电池，并且可以由袋型二次电池构成。这样的电池单元100可以由多个电池构成，并且多个电池单元100可以彼此层叠，使得它们可以彼此电连接以形成电池单元堆。多个电池单元中的每一个可包括电极组件、电池壳体和从电极组件突出的电极引线。
电池单元堆可以包括电池单元固定部110，用于在电池单元堆的中央和两端在垂直方向上固定多个电池单元100，如图3所示。
汇流条框架200可以分别形成在电池单元堆的前表面和后表面上。汇流条框架200包括汇流条和电池连接板，并且可以形成为覆盖电池单元堆的前表面和后表面，使得多个电池单元100的电极引线可以电连接。
汇流条框架200由形成在电池单元堆的一侧上的第一汇流条框架210和形成在电池单元堆的另一侧上的第二汇流条框架220形成，并且因此可以分别电连接电池单元堆的两侧上的电极引线。
柔性印刷电路板(FPCB)300被形成为将第一汇流条框架210和第二汇流条框架220彼此连接，并且沿着电池单元100的纵向方向设置在电池单元堆的上侧。这种柔性印刷电路板300被配置为电连接到设置在第一汇流条框架210和第二汇流条框架220的每一者中的汇流条以感测多个电池单元100。以这种方式通过柔性印刷电路板300感测的关于电池单元100的信息可以被传送到电池管理系统(BMS)以管理和控制多个电池单元100。
根据本公开的一个实施方式的电池模块形成为没有传统用于保护柔性印刷电路板的柔性印刷电路板盖。通过移除柔性印刷电路板盖，可以将电池模块的高度减小大约1.0mm至1.2mm，这包括柔性印刷电路板盖的厚度和公差。因此，可以通过电池模块的紧凑性提高模块的能量密度，并进一步降低制造柔性印刷电路板盖所需的成本。
然而，如果如上所述移除柔性印刷电路板盖，则柔性印刷电路板暴露于外部，因此，存在柔性印刷电路板在运输半成品和批量生产的在线过程中被外部物体损坏的风险。
为了解决上述问题，根据本公开的一个实施方式，采用一种组装方法，其中将柔性印刷电路板分成两个，首先将汇流条框架焊接到电池单元堆，然后通过连接器连接彼此分开的两个柔性印刷电路板。
更具体地，根据本公开的一个实施方式的柔性印刷电路板300包括彼此分离的第一柔性印刷电路板部分310和第二柔性印刷电路板部分320，并且第一柔性印刷电路板部分310和第二柔性印刷电路板部分320可以经由连接器400彼此连接。连接器400可以形成在柔性印刷电路板300的中央，以使形成为相同长度的第一柔性印刷电路板部分310和第二柔性印刷电路板部分320相互连接。
通常，柔性印刷电路板和两侧的汇流条框架通过铰链结构联接，因此当柔性印刷电路板和汇流条框架安装在电池单元堆上时，首先将柔性印刷电路板安置在电池单元堆的上表面上，然后以通过铰链旋转将汇流条框架连接到电池单元堆的两侧的方式安装汇流条框架和柔性印刷电路板。然而，当通过铰链结构组装时，在旋转安装过程中旋转的汇流条框架和电极引线的端部在其安装过程中相遇并相互干涉，因此存在电极引线可能损坏的问题。此外，还存在一个问题，即由于铰链结构本身的变形和分离而不能正确地进行组装。
然而，根据本公开的实施方式，第一汇流条框架210和第二汇流条框架220分别垂直联接到电池单元堆的前表面和后表面，由此在组装时可以防止电极引线和汇流条框架之间的干涉现象；由于不采用铰链结构，可以防止铰链结构引起的变形和分离现象；并且通过取消铰链结构的组装工艺，可以实现降低成本的效果。
如上所述，在第一汇流条框架210和第二汇流条框架210垂直联接到电池单元堆之后，第一柔性印刷电路板部分310可以联接到第一汇流条框架210，并且第二柔性印刷电路板部分320可以联接到第二汇流条框架220，并且第一柔性印刷电路板部分310和第二柔性印刷电路板部分320可以经由连接器400将彼此连接。
连接器400联接第一柔性印刷电路板部分310和第二柔性印刷电路板部分320，并且可以形成为具有最小尺寸以便不损坏电池单元100。根据本公开的一个实施方式，连接器400被定位在用于在垂直方向上固定多个电池单元的电池单元固定部110上，借此可以形成为使连接器400和多个电池单元100之间的物理冲击最小化。
在下文中，将参照图5描述根据本公开的另一实施方式的电池模块。
图5是示出根据本公开的另一实施方式的电池模块的立体图。
参照图5，在根据本公开的另一实施方式的电池模块中，连接器400′形成在柔性印刷电路板300′的两端中的任一端处，以连接柔性印刷电路板的两个部分。
然而，连接器的位置不限于如上所述的中央或两端，并且也可以是这样的结构，其中连接器形成在柔性印刷电路板的一部分上而与连接器的位置无关，并且连接以连接器居间而向两侧分开的两个柔性印刷电路板部分。
对于除了连接器400'的安装位置之外的内容，如上所述的根据本公开的所述一个实施方式的电池模块的内容同样适用。
如上所述的电池模块可以包括在电池组中。电池组可具有通过聚集一个或多个根据本实施方式的电池模块并添加管理电池的温度或电压等的电池管理系统(BMS)和冷却装置等而封装的结构。
包括所述电池模块的电池组可应用于各种装置。这样的装置可以应用于诸如电动自行车、电动车辆或混合动力车辆的车辆，但是本公开不限于此，并且可以应用于可以使用电池模块的各种装置，这也属于本公开的范围。
尽管已经参考优选实施方式示出和描述了本发明，但是本公开的范围不限于此，并且本领域技术人员可以设计出落入所附权利要求中描述的本发明的原理的精神和范围内的许多其他变型和实施方式。此外，不应当脱离本公开的技术思想或观点来理解这些变型的实施方式。
附图标记说明：
100：电池单元
110：电池单元固定部
200：汇流条框架
210：第一汇流条框架
220：第二汇流条框架
300：柔性印刷电路板
310：第一柔性印刷电路板部分
320：第二柔性印刷电路板部分
400：连接器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年6月11日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2019-0068577的权益，通过引用将其公开内容整体合并于此。

Claims (10)

1.一种电池模块，所述电池模块包括：
层叠有多个电池单元的电池单元堆；
分别焊接在所述电池单元堆的前表面和后表面上的第一汇流条框架和第二汇流条框架；以及
连接焊接在所述电池单元堆上的所述第一汇流条框架和所述第二汇流条框架的柔性印刷电路板，
其中，所述柔性印刷电路板包括彼此分离的第一柔性印刷电路板部分和第二柔性印刷电路板部分，并且所述第一柔性印刷电路板部分和所述第二柔性印刷电路板部分经由连接器彼此连接。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述连接器形成在所述柔性印刷电路板的中央处，以连接所述第一柔性印刷电路板部分和所述第二柔性印刷电路板部分。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述连接器形成在所述柔性印刷电路板的两端中的任一端处，以连接所述第一柔性印刷电路板部分和所述第二柔性印刷电路板部分。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池单元堆包括电池单元固定部，所述电池单元固定部用于在所述电池单元堆的中央和两端处在与所述电池单元的长度方向垂直的方向上固定所述多个电池单元。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中，所述连接器位于所述电池单元固定部上。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述连接器形成在所述第一柔性印刷电路板部分和所述第二柔性印刷电路板部分的对置端部中的每一者上，以连接所述第一柔性印刷电路板部分和所述第二柔性印刷电路板部分。
7.一种制造电池模块的方法，所述制造电池模块的方法包括以下步骤：
将第一汇流条框架和第二汇流条框架分别焊接到电池单元堆的前表面和后表面；
将第一柔性印刷电路板部分联接到焊接在所述电池单元堆上的所述第一汇流条框架并且将第二柔性印刷电路板部分联接到焊接在所述电池单元堆上的所述第二汇流条框架；以及
经由连接器连接所述第一柔性印刷电路板部分和所述第二柔性印刷电路板部分。
8.根据权利要求7所述的制造电池模块的方法，其中，在将所述第一汇流条框架和所述第二汇流条框架联接到所述电池单元堆的步骤中，所述第一汇流条框架和所述第二汇流条框架分别沿与所述电池单元堆的前表面和后表面垂直的方向联接到所述电池单元堆的前表面和后表面。
9.根据权利要求7所述的制造电池模块的方法，其中，在将所述第一汇流条框架和所述第二汇流条框架分别与所述第一柔性印刷电路板部分和所述第二柔性印刷电路板部分联接的步骤中，所述第一汇流条框架和所述第二汇流条框架分别沿与所述第一柔性印刷电路板部分和所述第二柔性印刷电路板部分垂直的方向与所述第一柔性印刷电路板部分和所述第二柔性印刷电路板部分联接。
10.一种电池组，所述电池组包括根据权利要求1至6中的任一项所述的电池模块。
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