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CN113678311B - 包括高压线组件的电池组和用于制造该电池组的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括HV线组件的电池组和一种用于制造该电池组的方法，本发明能够提高电池组的组装过程的效率，并且能够提高电池组的安全性。

Description

包括高压线组件的电池组和用于制造该电池组的方法
技术领域
本申请要求基于在2020年1月7日提交的韩国专利申请10-2020-0002138号的优先权的权益，并且该韩国专利申请的全部内容通过引用被并入本文中。
本发明涉及一种包括高压(HV)线组件的电池组和一种用于制造该电池组的方法。
背景技术
通常，二次电池是通过允许充电和放电而能够重复使用的电池。二次电池由一个电池模块组成，并且被用于便携式紧凑型电子装置，诸如移动电话、笔记本电脑、计算机、照相机、便携式摄像机等，或者由包含多个单体模块的电池组组成，并且被用作用于驱动大功率混合动力电动车辆(HEV)、电动车辆(EV)等的马达的电源。
特别地，电动车辆使用高输出电能，因此它们每辆车辆均需要多个电池模块。因此，电池模块在托盘上对准并且被安装在壳体中，从而形成电池组。安装在托盘上的电池模块通过连接布线(诸如线束)电互连，并且还被连接到控制电路和电力供应电路。
图1是传统电池组的分解透视图。参考图1，现有电池组通过以下过程制造。首先，将冷却板30和电池模块40安装在托盘10上，然后形成包括LV线和HV线的线束50，并且然后组装电池组盖60。然而，这样的方案被设计成使得线束50位于电池模块40上。因此，要求单独的固定结构，并且布线工作不容易。
发明内容
技术问题
已经为了解决以上问题而做出了本发明，并且本发明的目的在于通过当制造电池组时断开HV线和LV线的连接而使HV线部分的组装模块化来提供一种具有提高的生产率的电池组及其制造方法。
技术方案
本发明提供了一种电池组。在一个示例中，根据本发明的一种电池组包括：托盘；多个电池模块，所述多个电池模块被安装在托盘上；电池组盖，该电池组盖被构造成覆盖电池模块；高压(HV)线组件，该高压(HV)线组件被形成在电池模块和托盘之间；和低压(LV)布线，该低压(LV)布线被形成在电池模块的上表面上，其中，HV线组件包括绝缘基板以及用于电连接所述多个电池模块的汇流条。
在一个示例中，根据本发明的电池组进一步包括冷却板，该冷却板被形成在电池模块和HV线组件之间。
在另一个示例中，HV线组件具有用于布线的所述汇流条被附接到绝缘基板的下表面的结构。
在另一个示例中，HV线组件具有用于布线的所述汇流条凹进在绝缘基板中的结构。
在具体示例中，绝缘基板具有形成多个通孔的结构。
此外，用于将电池模块与用于布线的汇流条电连接的竖直汇流条被插入通孔中。
竖直汇流条的一端与电池模块的高压(HV)端子形成接触，并且竖直汇流条的另一端在该另一端已经被插入通孔中的状态中与用于布线的汇流条形成接触。
在另一个具体示例中，电池组进一步包括以下中的至少一个：输出端子，该输出端子被构造成将存储在电池模块中的电能或控制信号传输到外侧；输入端子，该输入端子被构造成将外部电能或控制信号传输到电池模块；以及输入和输出端子，该输入和输出端子被构造成将存储在电池模块中的电能或控制信号传输到外侧或者将外部电能传输到电池模块。
这里，HV线组件将电池模块与电池组的输入端子、输出端子和输入和输出端子中的一个或多个电连接。
在另一个示例中，LV布线将电池模块与电气装置电连接。
在一个示例中，电池组盖同时覆盖电池模块的上部和侧表面。
本发明提供了一种包括上述电池组的车辆。
本发明还提供一种用于制造上述电池组的方法。在一个示例中，根据本发明的一种用于制造电池组的方法包括：制造高压(HV)线组件的步骤，该高压线组件包括绝缘基板以及用于电连接多个电池模块的汇流条；将HV线组件安装在托盘上的步骤；将电池模块安装在HV线组件上的步骤；和将低压(LV)布线安装在电池模块上的步骤。
在一个示例中，制造HV线组件的步骤包括将用于布线的汇流条附接到绝缘基板的下表面。
在另一个示例中，制造HV线组件的步骤包括一体地形成绝缘基板和用于布线的汇流条，以允许用于布线的汇流条凹进在绝缘基板中。
在具体示例中，该方法进一步包括如下步骤：在将电池模块安装在HV线组件上的步骤之后，将竖直汇流条插入在绝缘基板上形成的通孔中并将竖直汇流条固定在绝缘基板和电池模块处。
在具体示例中，该方法进一步包括如下步骤：在将HV线组件安装在托盘上的步骤之后，将冷却板安装在HV线组件上。
在具体示例中，HV线组件被电连接到电池模块并且被电连接到电池组的输入端子、输出端子以及输入和输出端子中的一个或多个，并且在将LV布线形成在电池模块上的步骤之后，LV布线被电连接到电气装置。
有利效果
根据本发明的电池组和用于制造电池组的方法，能够通过HV线的组装过程的模块化来使电池组生产自动化，并且能够通过减少用于该过程的时间和成本来提高生产率。
附图说明
图1是传统电池组的分解透视图。
图2是根据本发明的一个实施例的电池组的分解透视图。
图3是根据本发明的一个实施例的应用于电池组的高压(HV)线组件的分解透视图。
图4是根据本发明的一个实施例的HV线组件的竖直截面视图。
图5是根据本发明的另一个实施例的应用于电池组的HV线组件的分解透视图。
图6是示出根据本发明的另一个实施例的用于布线的汇流条已经凹进在HV线组件中的竖直截面视图。
图7是示出根据本发明的另一个实施例的竖直汇流条已经插入在HV线组件中的竖直截面视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明。在本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应被解释为限于一般术语或词典术语，并且发明人可以适当地定义术语的概念以最好地描述其发明。术语和词语应被解释为与本发明的技术构思一致的含义和概念。
本发明提供了一种电池组。根据本发明的电池组包括：托盘；多个电池模块，所述多个电池模块被安装在托盘上；电池组盖，该电池组盖被构造成覆盖电池模块；高压(HV)线组件，该高压(HV)线组件被形成在电池模块和托盘之间；和低压(LV)布线，该低压(LV)布线被形成在电池模块的上表面上，其中，HV线组件包括绝缘基板以及用于电连接多个电池模块的汇流条。
在根据本发明的电池组中，当制造电池组时，HV线组件被安装在托盘上，并且然后电池模块被安装在其上。LV布线被形成在所安装的电池模块上。即，通过HV线组件执行如电池模块的输入/输出端子那样相对地要求高压的电连接。此外，通过LV布线执行如电池电气装置那样相对地要求低压的电连接。通过在电池组中分开地执行高压和低压电连接，能够提高电池组的安全性。
另一方面，在根据本发明的电池组中，通过将托盘上的HV线组件模块化和部件化，在不在电池模块上组装线束的情况下通过单独的过程来制造HV线组件，并且然后将该HV线组件安装在托盘上，并且可以仅仅需要在电池模块上形成LV布线。由此，能够减少用于组装线束的产距时间(takt time)，并且能够降低制造单位成本。
电池模块在其中具有多个电池单体。特别地，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，因此将省略其更详细的描述。另外，在提交本发明时已知的各种二次电池可以在根据本发明的电池组中采用。此外，负电极引线和正电极引线分别被形成在设置在内侧处的电池单体的负电极和正电极上，并且它们均通过焊接等连接，从而形成HV端子。
在一个实施例中，根据本发明的电池组进一步包括冷却板，该冷却板被形成在电池模块和HV线组件之间。冷却板用于防止电池模块发热。在电池组中，冷却板被形成在电池模块的下端处，并且HV线组件被形成在冷却板的底部处。当制造电池组时，通过在电池模块和HV线组件之间形成冷却板，提高了用于电池模块的冷却效果，并且高压电流在其上流动的HV线组件可以从电池模块分离。
冷却板允许制冷剂穿过冷却板进入内部制冷剂流动路径中，以通过热接触从电池模块吸收热量，从而用作用于执行间接冷却的部件。穿过冷却板的制冷剂能够容易地在制冷剂流动路径中流动，并且可以使用冷却性能优异的流体。由于冷却板被安装在电池模块的下部(托盘方向)上，所以即使流体从冷却板泄漏，也能够通过防止电池模块的短路来提高电池组的安全性。
在一个实施例中，HV线组件具有用于布线的汇流条被附接到绝缘基板的下表面的结构。通过将绝缘基板应用于HV线组件，本发明能够提高电池组的安全性。此外，通过将用于布线的汇流条形成到绝缘基板的下表面，能够最小化用于汇流条形成所要求的必要空间，并且能够增加汇流条的机械强度和耐久性。
在另一个示例中，HV线组件具有用于布线的汇流条凹进在绝缘基板中的结构。在这种情况下，可以通过嵌件模制来形成HV线组件。在这种情况下，用于插入用于布线的汇流条的凹槽被形成在绝缘基板上，并且用于布线的汇流条可以被插入其中。由此，优点在于，提高了HV线组件的安全性，并且不要求用于汇流条的单独的组装过程。
另外，为了在绝缘基板之间的位置处形成用于布线的汇流条，可以制备两个绝缘基板，并且HV线组件可以具有汇流条介于绝缘基板之间的结构。
在一个实施例中，绝缘基板具有形成多个通孔的结构。另外，用于将电池模块与用于布线的汇流条电连接的竖直汇流条能够被插入通孔中。如上所述，电池组具有冷却板被形成在电池模块和HV线组件之间的结构。在这种情况下，由于冷却板的形成，在电池模块和HV线组件之间的直接连接受到干扰。在本发明中，电池模块和HV线组件通过竖直汇流条以旁路方式电连接。通孔可以被形成在绝缘基板的边缘上，以防止竖直汇流条与冷却板接触，并且单独的通孔可以被形成在冷却板中的制冷剂流动路径不穿过的部分中，并且竖直汇流条能够被插入通孔中。
竖直汇流条的一端可以被连接到电池模块的高压(HV)端子，并且另一端可以在该另一端已经被插入通孔中的状态中与用于布线的汇流条接触。另外，竖直汇流条可以通过HV端子和用于布线和焊接等的汇流条被固定。在根据本发明的电池组中，基于电池模块，HV线组件和LV布线位于不同的平面上。在这种情况下，HV线组件被连接到外侧或执行要求相对高压的电连接。
在一个示例中，电池组进一步包括以下中的至少一个：输出端子，该输出端子被构造成将存储在电池模块中的电能或控制信号传输到外侧；输入端子，该输入端子被构造成将外部电能或控制信号传输到电池模块；以及输入和输出端子，该输入和输出端子被构造成将存储在电池模块中的电能或控制信号传输到外侧或者将外部电能传输到电池模块。在这种情况下，例如，HV线组件将电池模块与电池组的输入端子、输出端子以及输入和输出端子中的一个或多个电连接。
在另一个实施例中，LV布线具有用于电连接在电池模块和电气装置之间的部分的结构。例如，电气装置包括监视和控制电池模块的操作的电池管理系统(BMS)、控制电池模块的电连接的电池断开单元(BDU)、位于电池模块和BMS之间并且提供阻止过电流的功能的保险丝等。换言之，LV线布线执行要求相对低压的电连接，诸如电池组内部的连接。
在一个实施例中，托盘具有安装有多个电池模块的结构，并且电池组盖具有同时覆盖电池模块的上部和侧表面的结构。然而，这样的托盘和电池组盖的结构对应于一个示例，并且电池组的外部结构和形状等可以取决于相关领域或公司的要求而变化。
本发明提供了一种包括上述电池组的车辆。该车辆例如是电动车辆或混合动力车辆。
本发明还提供一种用于制造上述电池组的方法。在一个示例中，根据本发明的一种用于制造电池组的方法包括：制造高压(HV)线组件的步骤，该高压线组件包括绝缘基板以及用于电连接多个电池模块的汇流条；将高压线组件安装在托盘上的步骤；将电池模块安装在HV线组件上的步骤；以及将低压(LW)布线安装在电池模块上的步骤。
按照根据本发明的用于制造电池组的方法，当制造电池组时，在托盘上形成HV线组件，然后安装电池模块，并且然后在所安装的电池模块上形成LV布线。在本发明中，通过预先在托盘上形成HV线组件，可以在电池模块上仅仅形成LV布线。即，在本发明中，通过分开地将HV线组件模块化和部件化，可以减少为了组装线束而花费的产距时间，并且可以降低制造单位成本。此外，根据用于制造电池组的方法，因为分开地执行高压的电连接和低压的电连接，所以能够提高电池组的安全性。
在一个示例中，制造HV线组件的步骤包括将用于布线的汇流条附接到绝缘基板的下表面。根据本发明，通过形成包括绝缘基板的HV线组件，能够确保电池组的安全性，并且能够提高用于布线的汇流条的机械强度和耐久性。此时，可以在诸如粘结剂和钎焊的已知技术中适当地选择将绝缘基板和用于布线的汇流条附接的方法。
在另一个示例中，制造HV线组件的步骤包括一体地形成绝缘基板和用于布线的汇流条，以允许用于布线的汇流条凹进在绝缘基板中。在这种情况下，用于布线的汇流条不被暴露于绝缘基板的下部，并且具体地，可以通过嵌件模制来形成HV线组件。由此，优点在于，提高了HV线组件的安全性，并且不要求用于布线的汇流条的单独的组装过程。而且，通过在附接有用于布线的汇流条的绝缘基板的下部上安装另外的绝缘基板，用于布线的汇流条被置放在绝缘基板之间，并且防止了用于布线的汇流条受到损坏。可替代地，用于布线的汇流条可以被插入HV线组件的凹槽中。
在另一个实施例中，根据本发明的制造方法进一步包括在将HV线组件安装在托盘上的步骤之后在HV线组件上形成冷却板的步骤。在将冷却板形成在HV线组件上之后，在其上形成电池模块。冷却板用于防止电池模块发热。在本发明中，当制造电池组时，通过在电池模块和HV线组件之间形成冷却板，提高了用于电池模块的冷却效果，并且高压电流在其上流动的HV线组件可以从电池模块分离。
在又一个实施例中，根据本发明的制造方法进一步包括在将电池模块安装在HV线组件上的步骤之后将竖直汇流条插入在绝缘基板上形成的通孔中的步骤。竖直汇流条旨在将HV线组件和电池模块电连接。在本发明中，电池模块和HV线组件通过竖直汇流条以旁路方式电连接。
在又一个实施例中，HV线组件被电连接到电池模块以及电池组的输入端子、输出端子以及输入/输出端子中的一个或多个，并且LV布线被电连接到电池模块和电气装置。在本发明中，基于电池模块，HV线组件和LV布线位于不同的平面上。特别地，由于在本发明中位于电池模块上的线束仅仅是LV布线，所以能够简化电池组的组装过程。
在下文中，将通过附图等更详细地描述本发明。然而，说明书中描述的实施例和附图中描述的构造仅是本发明的最优选实施例，而不代表本发明的所有技术构思。应当理解，在提交本申请时，可能存在替代它们的各种等同形式和变型。
第一实施例
图2是根据本发明的一个实施例的电池组的分解透视图。参考图2，根据本发明的电池组具有托盘100、高压(HV)线组件200、冷却板300、多个电池模块400、低压(LV)布线500和电池组盖600被依次地形成的结构。此外，HV线组件200包括绝缘基板210和用于布线的汇流条212，该用于布线的汇流条212被形成在绝缘基板210的下表面上。为了组装电池组，HV线需要与LV线一起紧固。通常，执行将所安装的电池模块上的HV和LV线与电池模块连接的组装过程。然而，这种复杂的线连接过程降低了过程效率，并且在某些情况下，由于在要求不同的电压的线之间的电压差而存在产生火花的风险。
在本发明中，HV线组件200和LV布线500是分开形成的。具体地，HV线组件200将电池模块400与电池组的输入/输出端子(未示出)电连接。HV线组件200是与电池组的输出有关的布线，其要求相对高的电压。在本发明中，通过以模块化和部件化的方式安装HV线组件200并且然后将其安装在托盘上，能够减少为组装线束的过程花费的产距时间，并且能够降低制造单位成本。此外，在HV线组件中，通过用于布线的汇流条212而不是简单的线来执行电连接，并且通过在绝缘基板210的下表面上形成用于布线的汇流条212来确保电池组的安全性。此外，LV布线500将电池模块400与电气装置电连接。例如，电气装置包括电池管理系统(BMS)、电池断开单元(BDU)、保险丝等。
在本发明中，冷却板300位于电池模块400和HV线组件200之间。通过将冷却板300形成在紧密地附接到电池模块400的位置上，能够提高电池模块400的冷却效率。此外，由于冷却板300位于电池模块的下部处，所以即使当制冷剂泄漏时，也能够防止电池模块的短路，并且冷却板300还起到了阻止在电池模块400和HV线组件200之间的接触的作用。
图3是根据本发明的一个实施例的应用于电池组的高压(HV)线组件的分解透视图，并且图4是根据本发明的一个实施例的HV线组件的竖直截面视图。参考图3和图4，HV线组件200包括绝缘基板210和用于布线的汇流条212，该用于布线的汇流条212被形成在绝缘基板210的下表面上。此外，多个通孔211被形成在绝缘基板210的边缘上。竖直汇流条213被插入在绝缘基板上形成的通孔中，并且通过接触用于布线的汇流条而被电连接到电池模块。
第二实施例
图5是根据本发明的另一个实施例的应用于电池组的HV线组件的分解透视图，图6是示出根据本发明的另一个实施例的用于布线的汇流条已经凹进在HV线组件中的竖直截面视图，并且图7是示出根据本发明的另一个实施例的竖直汇流条已经插入在HV线组件中的竖直截面视图。参考图5到图7，HV线组件201包括绝缘基板220和用于布线的汇流条222，该用于布线的汇流条222凹进在绝缘基板220中。具体地，存在凹进在绝缘基板220的下部上的凹槽，并且用于布线的汇流条222与凹槽联接。此外，多个通孔221被形成在绝缘基板220上。此外，竖直汇流条223将电池模块与HV线组件201电连接。竖直汇流条223的一端被插入通孔221中，从而与用于布线的汇流条222形成接触。
以上描述仅说明本发明的技术构思，并且本发明所属领域的技术人员可以在不脱离本发明的基本特征的情况下作出各种修改和改变。因此，本发明中公开的附图不旨在限制本发明的技术构思，而是用于描述本发明，并且本发明的技术构思的范围不受这些附图限制。本发明的保护范围应该由所附的权利要求书来解释，并且在与之等效的范围内的所有技术构思都应当被解释为被包括在本发明的范围中。
附图标记的说明
10、100：托盘
30、300：冷却板
40、400：电池模块
50：线束
60、600：电池组盖
200、201：HV线组件
210、220：绝缘基板
211、221：通孔
212、222：用于布线的汇流条
213、223：竖直汇流条
500：LV布线

Claims (17)

1.一种电池组，包括：
托盘；
多个电池模块，所述多个电池模块被安装在所述托盘上；
电池组盖，所述电池组盖被构造成覆盖所述电池模块；
高压(HV)线组件，所述高压(HV)线组件被形成在所述电池模块和所述托盘之间；和
低压(LV)布线，所述低压(LV)布线被形成在所述电池模块的上表面上，
其中，所述高压(HV)线组件包括绝缘基板以及用于电连接所述多个电池模块的汇流条。
2.根据权利要求1所述的电池组，进一步包括冷却板，所述冷却板被形成在所述电池模块和所述高压(HV)线组件之间。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中，用于布线的所述汇流条被附接到所述绝缘基板的下表面。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述高压(HV)线组件具有用于布线的所述汇流条凹进在所述绝缘基板中的结构。
5.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述绝缘基板具有形成多个通孔的结构。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中，用于将所述电池模块与用于布线的所述汇流条电连接的竖直汇流条被插入所述通孔中。
7.根据权利要求6所述的电池组，其中，所述竖直汇流条的一端与所述电池模块的高压(HV)端子形成接触，并且所述竖直汇流条的另一端在所述另一端已经被插入所述通孔中的状态中与用于布线的所述汇流条形成接触。
8.根据权利要求1所述的电池组，进一步包括以下中的至少一个：
输出端子，所述输出端子被构造成将存储在所述电池模块中的电能或控制信号传输到外侧；
输入端子，所述输入端子被构造成将外部电能或控制信号传输到所述电池模块；以及
输入和输出端子，所述输入和输出端子被构造成将存储在所述电池模块中的电能或控制信号传输到外侧或者将外部电能传输到所述电池模块，
其中，所述高压(HV)线组件将所述电池模块与所述电池组的输入端子、输出端子以及输入和输出端子中的一个或多个电连接。
9.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述低压(LV)布线将所述电池模块与电气装置电连接。
10.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述电池组盖同时覆盖所述电池模块的上部和侧表面。
11.一种车辆，包括根据权利要求1所述的电池组。
12.一种用于制造电池组的方法，所述方法包括：
制造高压(HV)线组件的步骤，所述高压线组件包括绝缘基板以及用于电连接多个电池模块的汇流条；
将所述高压(HV)线组件安装在托盘上的步骤；
将所述电池模块安装在所述高压(HV)线组件上的步骤；以及
将低压(LV)布线安装在所述电池模块上的步骤。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，制造所述高压(HV)线组件的步骤包括将用于布线的所述汇流条附接到所述绝缘基板的下表面。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，制造所述高压(HV)线组件的步骤包括：一体地形成所述绝缘基板和用于布线的所述汇流条，以允许用于布线的所述汇流条凹进在所述绝缘基板中。
15.根据权利要求12所述的方法，进一步包括如下步骤：在将所述电池模块安装在所述高压(HV)线组件上的步骤之后，将竖直汇流条插入在所述绝缘基板上形成的通孔中并将所述竖直汇流条固定在所述绝缘基板和所述电池模块处。
16.根据权利要求12所述的方法，进一步包括如下步骤：在将所述高压(HV)线组件安装在所述托盘上的步骤之后，将冷却板安装在所述高压(HV)线组件上。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述高压(HV)线组件被电连接到所述电池模块并且被电连接到所述电池组的输入端子、输出端子以及输入和输出端子中的一个或多个，并且所述低压(LV)布线被电连接到电气装置。
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