CN100449862C

CN100449862C - 电池模块

Info

Publication number: CN100449862C
Application number: CNB2006101089910A
Authority: CN
Inventors: 李建求; 金泰容; 全伦哲
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2026-07-31
Also published as: KR20070014662A; KR100684770B1; CN1905268A

Abstract

一种电池模块，包括：电池组件，具有多个单元电池；壳体，用于容纳所述电池组件，并具有围绕所述电池组件形成的冷却剂流动路径；隔离件，安装在所述冷却剂流动路径中，用于将所述冷却剂流动路径分成多个冷却剂流动支路。

Description

电池模块

技术领域

本发明涉及一种电池模块，在所述电池模块中，单元电池的冷却效率提高了。

背景技术

与一次电池不同，可再充电电池可被再次充电。低功率电池用于各种便携式电子装置，例如，用于电话、便携式计算机和可携式摄像机。大号(bulk size)电池被用作驱动电机的电源，例如，被用作混合动力车中的电源。

二次电池根据它们的外观可被分为不同类型，例如，棱柱形电池和圆柱形电池。当它们被用来驱动需要高电源的机器的电机，例如驱动混合动力车的电机时，二次电池可被形成为高功率可再充电电池模块。

通过连续地连接几个二次电池(在下文中，“单元电池”)形成可再充电电池模块。

单元电池的每个包括电极组件，在电极组件中，隔板介于正电极和负电极之间。电极组件插入蓄电槽内部，帽组件与蓄电槽装配以密封蓄电槽。帽组件可包括从蓄电槽的内部延伸到外部的端子，并且所述端子可电连接到正电极和负电极。

如果单元电池是棱柱型电池，则单元电池排列成使得一个单元电池的正端子和负端子与相邻单元电池的正端子和负端子交替。典型地，电导体转换器(adaptor)安装在负端子和正端子上，使得它们电连接以形成电池模块。负端子和正端子部分地带螺纹，从而通过螺帽将电导体转换器固定。

由于电池模块包括几个至几十个单元电池，所以从单元电池产生的热必须被有效地消散。具体地，重要的是，不管电池模块的单元电池的位置如何，必须使电池模块的单元电池之间的温差最小化。电池模块的热消散特性对电池模块的性能来说是非常重要的因素。

当不完全实现热消散时，在单元电池之间产生的温差可降低充电/放电效率。此外，电池模块的温度可被过渡地升高，从而降低电池模块的性能，或者最严重的情形是，引起电池模块爆炸。

更具体地讲，当电池模块用作驱动电机的高容量二次电池时，充电和放电通过大容量电流完成，所述电机是例如，真空吸尘器的电机、电动滑板车的电机或者混合动力车的电机。因此电池模块的内部温度过渡地升高。这就降低了电池模块的固有性能。因此，将电池模块的过量的热有效地消散到外部非常重要。

发明内容

本发明提供一种电池模块，所述电池模块通过改进冷却剂流动结构可均匀地冷却单元电池，从而使所述单元电池之间的温差最小化。

根据本发明的示例性实施例，提供一种电池模块，所述电池模块包括：电池组件，具有多个单元电池；壳体，用于容纳所述电池组件，并具有围绕所述电池组件形成的冷却剂流动路径；隔离件，安装在所述冷却剂流动路径中，用于将所述冷却剂流动路径分成多个冷却剂流动支路。

所述隔离件可包括沿着所述冷却剂流动路径的长度设置的隔离板和从所述隔离板的最远端向着所述电池组件延伸的延伸板。所述延伸板可从所述隔离板弯曲预定角度，优选地，弯曲直角。

所述隔离板与所述电池组件平行地排列或者向着所述电池组件倾斜。

所述壳体可包括：冷却剂吸入路径，冷却剂通过所述冷却剂吸入路径被引入到所述壳体中；冷却剂排放路径，所述冷却剂通过所述冷却剂排放路径排放到所述壳体外部，隔离件与所述冷却剂吸入路径紧靠地安装。一对电池组件可设在所述冷却剂流动路径的两侧。所述冷却剂流动路径可包括在所述冷却剂流动路径的纵向中部形成的第一支路和在所述第一支路的两侧形成的第二支路。所述第一支路的横截面积可与所述第二支路的横截面积相等。所述隔离件可从所述电池组件的最外端延伸到所述电池组件的中部。所述一对电池组件在所述壳体中可设在同一平面上。

在所述单元电池之间可设置障肋。

所述壳体可具有：冷却剂入口和冷却剂出口，互相相对地设置；冷却剂吸入路径和冷却剂排放路径，分别形成在所述电池组件的中部和两侧，分别与所述冷却剂入口和冷却剂出口连通。一对电池组件互相面对地设在所述壳体中，所述冷却剂入口和冷却剂流动路径形成在所述壳体中部，位于所述电池组件之间，所述冷却剂出口和冷却剂排放路径形成在所述壳体的两侧。所述冷却剂流动路径可连接到所述冷却剂吸入路径，所述隔离件从所述电池组件的最外端延伸到所述电池组件的中部。

所述壳体可包括冷却剂入口，冷却剂通过所述冷却剂入口被引入到所述壳体中，所述隔离件具有向着所述冷却剂入口延伸的楔部分。

所述隔离件的厚度可以在所述冷却剂流动路径宽度的25％-35％范围内。所述壳体包括冷却剂入口，冷却剂通过所述冷却剂入口被引入到所述壳体中，所述隔离件包括沿着所述冷却剂流动路径的长度安装的平板部分和从所述平板部分向着所述冷却剂入口延伸的楔部分。所述平板部分可从所述电池组件的最外端延伸到所述电池组件的中部。所述楔部分可从所述电池组件的中部向着所述冷却剂入口延伸。

所述隔离件的侧表面可以是倾斜的，所述隔离件的长度等于或者小于所述电池组件的长度。

附图说明

图1是根据本发明示例性实施例的电池模块的示意性透视图；

图2是图1的电池模块的剖视俯视图；

图3是图1的电池模块的隔离件的修改的示例的视图；

图4是根据本发明另一实施例的电池模块的剖视俯视图；

图5是根据本发明另一实施例的电池模块的透视图；

图6是图5的电池模块的剖视俯视图；

图7是根据本发明另一实施例的电池模块的剖视俯视图。

具体实施方式

在下面的描述中，虽然空气用作电池模块的冷却介质(冷却剂)的示例，但是本发明不限于此，例如，水或者其它流体可用作冷却介质。

参照图1，本实施例的电池模块10包括：电池组件11，具有按照预定间隔排列的多个单元电池12；壳体20，容纳电池组件11，并允许冷却空气在单元电池12之间流动。

单元电池12的每个是用于充入和放出预定电功率的传统的可再充电电池。也就是说，单元电池12包括电极组件，所述电极组件具有正电极和负电极以及介于它们之间的隔板。

电池组件11是由在一条直线上互相隔开的多个单元电池12形成的结构。

根据本实施例，电池组件11最好通过堆叠多个棱柱形单元电池12形成。

此外，最好在壳体20中设置一对电池组件11。在这种情况下，电池组件11设在同一平面上并互相隔开。

通过将所述一对电池组件11设在同一平面上，可使电池模块10的整体高度最小化。

在电池组件11的每个中，多个障肋13设在单元电池12之间以及最外面的单元电池12的外侧。障肋13用来保持单元电池12之间的间隙，允许温度控制空气在单元电池12之间流动，并支撑单元电池12的侧表面。

为了使温度控制空气流动，障肋13的每个设有通道14，冷却空气沿着所述通道14流动以控制单元电池12的温度。

在本实施例中，如图1中的虚线所示，通道14穿过障肋13而形成。然而，本发明不限于这种结构。只要空气可流动，任何结构均可以。

在上述电池模块10中，壳体20用来固定电池组件11，并且通过允许温度控制空气通过电池组件11的单元电池之间的通道14而消散从单元电池12产生的热。

为了实现上述目的，壳体20包括：固定部分25，用于固定电池组件11；空气路径26和23，形成在所述一对电池组件11之间，位于壳体20中部；空气路径24，形成在壳体20的两侧。

空气吸入路径26和空气排放路径24连接到空气入口21和空气出口22上。

在本实施例中，空气路径23从空气吸入路径26延伸。此外，根据电池模块10的冷却剂流动类型(吹风类型或者吸风类型)，路径26和24可以是用于引入空气或者排放空气的路径。

在下面的描述中，将以吹风类型为例进行描述，其中，空气路径26和23形成在壳体20的中部，分别用作空气吸入路径26和空气流动路径23，空气排放路径24形成在壳体20的两侧，用作空气排放路径24。

固定部分25限定用于容纳和固定电池组件11的容纳空间。容纳空间形成于在壳体的中部形成的空气流动路径23的两侧。所述一对电池组件11容纳并固定在固定部分25的容纳空间中。

也就是说，空气流动路径23形成在壳体20的中部，所述一对电池组件11设在空气流动路径23的两侧。此外，空气排放路径24形成在壳体20的两侧。空气排放路径24与空气出口22连通，所述空气出口22沿着温度控制空气流动的方向形成。

因此，温度控制空气通过空气入口21被引入到空气吸入路径26中，通过障肋13进入空气排放路径24中，并通过空气出口22被排放，所述障肋13设在沿着空气流动路径23排列的单元电池12之间。

隔离件30安装在空气流动路径23中以分隔空气流动路径23。隔离件30设成可将通过空气吸入路径26吸入到空气流动路径23中的空气选择性地供应给电池组件11的特定部分。

隔离件30包括设在空气流动路径23中并且按照预定间隔互相隔开的多个隔离板31。隔离板31与电池组件11平行地排列。也就是说，隔离板31沿着空气流动路径23的纵向延伸。隔离件31还包括从各个隔离板31向着电池组件11延伸的延伸板32。

如图2所示，延伸板32可从隔离板31向着电池组件11按照钝角弯曲。另一种方式是，如图3所示，延伸板32可从隔离板31按照直角弯曲。

隔离件30的上下表面可接触壳体20的内壁。当壳体20被分隔以容纳所述一对电池组件11时，隔离件30可适应壳体20的间隔适当地分隔。

隔离板31可向着空气入口21延伸，至少到达空气流动路径23的开始部分，优选地，到达空气入口21。

此外，延伸板32的最外端最好与电池组件11靠近地设置。

如上所述，电池组件11设在形成在壳体20中部的空气流动路径23的两侧。因此，当两个隔离板31设在空气流动路径23中时，第一空气流动支路230形成在隔离板31之间，第二空气流动支路232形成在隔离板31中的一个和电池组件11中的一个之间，以及隔离板31中的另一个和电池组件11中的另一个之间。

因此，通过空气入口21引入的温度控制空气被隔离板31隔离以沿着第一空气流动支路230和第二空气流动支路232流动。

这里，在空气流动路径23中设置隔离件30的区域大约是电池组件11的整体长度的50％。也就是说，隔离件30从空气入口21的下游延伸到电池组件11的中点。

与D1部分对应地设置的单元电池12接受通过第二空气流动支路232引入的温度控制空气。

空气流动路径23的剩余部分D2大约是电池组件11的整体长度的50％。与D2部分对应地设置的单元电池12接受通过第一空气流动支路230引入的温度控制空气。

同时，布置隔离件30的D1部分的长度不限于上述情形。D1部分的长度可根据由隔离件30分隔的空气流动支路的横截面积或者空气流动支路的宽度适当地调节。

在本实施例中，第一空气流动支路230的宽度W1与第二空气流动支路232的宽度W2和W3的和相等。也就是说，第一空气流动支路230的横截面积与第二空气流动支路232的横截面积的和相等。

通过第一空气流动支路230和第二空气流动支路232的上述结构，从空气吸入路径26到空气流动路径23引入的温度控制空气的50％沿着第一空气流动支路230流动，剩余的温度控制空气沿着第二空气流动支路232流动。

图4表示根据本发明另一实施例的电池模块。除隔离件的结构以外，该实施例的电池模块与图1的电池模块相同。因此，在该实施例中，仅描述隔离件。

参照图4，根据该实施例的电池模块10A的隔离件40包括向着电池组件42倾斜的多个隔离板44。也就是说，隔离板44设在空气流动路径46中，并且按照预定间隔互相隔开。与空气入口靠近的隔离板44的第一端与电池组件42隔开，远离空气入口的隔离板44的第二端与电池组件42紧密接触。

上述隔离件40将空气流动路径46分成第一空气流动支路460和第二空气流动支路462。

这里，隔离板44的倾斜角不限于特定值。

现在将更详细地描述图1和图2的电池模块的操作。

再参照图1和图2，通过空气入口21引入到壳体20中的温度控制空气被隔离件30分隔，并直接进入第一空气流动支路230和第二空气流动支路232中。直接进入第一空气流动支路230和第二空气流动支路232中的温度控制空气通过电池组件11，然后经空气排放路径24通过空气出口22排放到壳体20的外部。

进入到第二空气流动路径232中的空气用作与在空气流动路径23中设置隔离件30的区域对应的单元电池12的冷却剂。

也就是说，引入到第二空气流动支路232中的温度控制空气被向着单元电池12引导以冷却单元电池12，所述单元电池12更靠近空气入口21。

类似地，被引入壳体中的冷却剂的一部分根据电池组件11的位置强制地进入特定单元电池12中以冷却特定单元电池12。

因此，可将足够量的温度控制空气供应给即使与壳体20的空气入口21靠近地设置的单元电池12，从而电池组件11的所有单元电池12可被均匀地冷却。

这里，通过隔离件30的结构，进到电池组件11的所述部分的温度控制空气的量可相等。因此可更加均匀地冷却电池组件11的单元电池12。

图5和图6表示根据本发明另一实施例的电池模块。

除隔离件的结构以外，该实施例的电池模块与图1的电池模块相同。因此，在该实施例中，仅描述隔离件。

参照图5和图6，电池模块10C的隔离件50由沿着空气流动路径52的纵向中心线设置的板结构形成。也就是说，隔离件50包括平板部分54和从平板部分54延伸的楔部分58。也就是说，楔部分58的厚度逐渐减小。

平板部分54与壳体60的内表面紧密接触，平板部分54对应于空气流动路径52的内端，楔部分58向着空气入口56延伸。

因此，空气流动路径52分成多个空气流动支路520。通过楔部分58，空气流动支路520在形成楔部分58的区域的横截面积(沿着与空气流动路径的纵向垂直的方向)随着其远离空气入口56而逐渐减小。

因此，通过空气入口56引入到壳体60中的温度控制空气在流过楔部分58的同时被分隔，并且被供应给设在空气流动路径52两侧的电池组件62。这里，更靠近空气入口56设置的单元电池64通过隔离件50的结构被供应足够量的温度控制空气，从而被冷却。结果，如期望的一样，电池组件62被均匀地冷却。

在该实施例中，平板部分54的厚度可在空气流动路径52的宽度的约25％-35％范围内。

也就是说，当平板部分54的厚度小于空气流动路径52宽度的25％时，难以将温度控制空气引导到与空气入口56紧靠地设置的单元电池64中。当平板部分54的厚度大于空气流动路径52宽度的35％时，难以将温度控制空气引导到远离空气入口56设置的单元电池64中。

同时，平板部分54和楔部分58之间的边缘的厚度可以与平板部分54的厚度相等，从而平板部分54可被平滑地连接到楔部分58。

在该实施例中，布置平板部分54的区域从空气流动路径52的内端延伸到电池组件62的中部。

例如，当电池组件62的单元电池64的数量为20时，布置平板部分54的区域从空气流动路径52的内端延伸到第十个单元电池64。

结果，在空气流动路径52中布置楔部分58的区域可从电池组件62的中部向着空气入口56延伸。

这里，楔部分58的最外端可以与电池组件62的最外端对齐，或者可以不到达电池组件62的最外端。

图7表示根据本发明另一实施例的电池模块。除隔离件的结构以外，该实施例的电池模块与图1的电池模块相同。因此，在该实施例中，仅描述隔离件。

参照图7，电池模块10D的隔离件70是楔形的。也就是说，隔离件70的厚度随着其从空气流动路径72的内端向着空气入口74减小。

也就是说，在该实施例中，面对各个电池组件76的隔离件70的两侧表面倾斜相同的角度。

隔离件70沿着空气流动路径72的中间长度设置。隔离件70的最外端可以与电池组件76的最外端对齐，或者可以不到达电池组件76的最外端。

根据本发明，通过改进在壳体中用于温度控制空气流动的空气流动路径的结构，电池模块的所有单元电池可被均匀地冷却，从而提高了电池模块的性能。

虽然已经表示和描述了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1、一种电池模块，包括：

电池组件，具有多个单元电池；

壳体，用于容纳所述电池组件，并具有围绕所述电池组件形成的冷却剂流动路径；

隔离件，安装在所述冷却剂流动路径中，用于将所述冷却剂流动路径分成多个冷却剂流动支路，

其中，所述壳体包括：冷却剂吸入路径，冷却剂通过所述冷却剂吸入路径被引入到所述壳体中；冷却剂排放路径，所述冷却剂通过所述冷却剂排放路径排放到所述壳体外部，在所述冷却剂流动路径的两侧设有一对所述电池组件，所述冷却剂流动路径包括在所述冷却剂流动路径的纵向中部形成的第一支路和在所述第一支路的两侧形成的第二支路。

2、如权利要求1所述的电池模块，其中，所述隔离件包括沿着所述冷却剂流动路径的长度设置的隔离板。

3、如权利要求2所述的电池模块，其中，所述隔离件还包括从所述隔离板的最远端向着所述电池组件延伸的延伸板。

4、如权利要求3所述的电池模块，其中，所述延伸板从所述隔离板弯曲预定角度。

5、如权利要求3所述的电池模块，其中，所述延伸板从所述隔离板弯曲直角。

6、如权利要求2所述的电池模块，其中，所述隔离板与所述电池组件平行地排列。

7、如权利要求2所述的电池模块，其中，所述隔离板向着所述电池模块倾斜。

8、如权利要求1所述的电池模块，其中，所述壳体包括：冷却剂吸入路径，冷却剂通过所述冷却剂吸入路径被引入到所述壳体中；冷却剂排放路径，所述冷却剂通过所述冷却剂排放路径排放到所述壳体外部，隔离件与所述冷却剂吸入路径紧靠地安装。

9、如权利要求1所述的电池模块，其中，所述第一支路的横截面积与所述第二支路的横截面积相等。

10、如权利要求1所述的电池模块，其中，所述隔离件从所述电池组件的最外端延伸到所述电池组件的中部。

11、如权利要求1所述的电池模块，其中，所述一对电池组件在所述壳体中设在同一平面上。

12、如权利要求1所述的电池模块，其中，在所述单元电池之间设有障肋。

13、如权利要求1所述的电池模块，其中，所述壳体具有：冷却剂入口和冷却剂出口，互相相对地设置；冷却剂吸入路径和冷却剂排放路径，分别形成在所述电池组件的中部和两侧，分别与所述冷却剂入口和冷却剂出口连通。

14、如权利要求13所述的电池模块，其中，一对所述电池组件互相面对地设在所述壳体中，所述冷却剂入口和冷却剂流动路径形成在所述壳体中部，在所述电池组件之间，所述冷却剂出口和冷却剂排放路径形成在所述壳体的两侧。

15、如权利要求14所述的电池模块，其中，所述冷却剂流动路径连接到所述冷却剂吸入路径，所述隔离件从所述电池组件的最外端延伸到所述电池组件的中部。

16、如权利要求1所述的电池模块，其中，所述壳体包括冷却剂入口，冷却剂通过所述冷却剂入口被引入到所述壳体中，所述隔离件具有向着所述冷却剂入口延伸的楔部分。

17、如权利要求1所述的电池模块，其中，所述隔离件的厚度在所述冷却剂流动路径宽度的25％-35％范围内。

18、如权利要求1所述的电池模块，其中，所述壳体包括冷却剂入口，冷却剂通过所述冷却剂入口被引入到所述壳体中，所述隔离件包括沿着所述冷却剂流动路径的长度安装的平板部分和从所述平板部分向着所述冷却剂入口延伸的楔部分。

19、如权利要求18所述的电池模块，其中，所述平板部分从所述电池组件的最远端延伸到所述电池组件的中部。

20、如权利要求18所述的电池模块，其中，所述楔部分从所述电池组件的中部向着所述冷却剂入口延伸。

21、如权利要求16所述的电池模块，其中，所述隔离件的侧表面是倾斜的。

22、如权利要求21所述的电池模块，其中，所述隔离件的长度等于或者小于所述电池组件的长度。

23、一种用于控制堆叠的单元电池的热消散的均匀性的方法，所述堆叠的单元电池具有设在所述单元电池之间的障肋以形成电池组件，所述障肋具有各障肋冷却剂流动路径，所述路径提供冷却剂流过所述电池组件的路径，所述方法包括：

将所述电池组件安装在壳体中，所述壳体具有用于提供冷却剂流入和流出所述电池组件的冷却剂流动路径；

在所述冷却剂流动路径中安装隔离件，用于将所述冷却剂流动路径分成多个冷却剂流动支路，以控制冷却剂流动到所述障肋冷却剂流动路径中的预定的几个中；

提供冷却剂吸入路径和冷却剂排放路径，冷却剂通过所述冷却剂吸入路径进入到所述壳体中，冷却剂通过所述冷却剂排放路径排放到所述壳体的外部；

将所述电池组件分成一对电池组件，所述一对电池组件设在所述冷却剂流动路径的相对的长侧；

将所述冷却剂流动路径分成第一支路和第二支路，所述第一支路形成在所述冷却剂流动路径的纵向中间，所述第二支路形成在所述第一支路的两侧。