CN100452517C - 二次电池模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二次电池模块，其包括具有用于流动冷却介质的通道的主体和安装在主体上的多个接收部分，其中单元电池被插在多个接收部分内。由于本发明对冷却介质通道和二次电池模块的单元电池的设置进行了改进，因而可有效提高单元电池的冷却效率。

Description

二次电池模块

技术领域

本发明涉及一种具有多个单元电池(unit batteries)的二次电池模块。

背景技术

与一次电池不同，二次电池可以再充电。小功率电池用于各种便携式电子设备如电话、膝上型电脑和摄像放像机。大容量按尺寸分组(bulk size)的电池用作驱动电机的电源，比如用于驱动燃油电子两用车中的电机。

按照外形可将二次电池分为不同类型，比如，棱柱型和圆柱型电池。当用于驱动如燃油电子两用车之类的需要大功率电源的机械的电机时，可将二次电池形成为大功率的二次电池模块。

二次电池模块由多个串连连接的二次电池(下文称为“单元电池”)构成。每一单元电池包括电极组件，其中隔板插在正极和负极之间。电极组件插入容器内部，而盖组件与容器组装在一起以密封容器。盖组件可以包括从容器内部向外部延伸的端子，端子使正极和负极电性连接。

如果单元电池是棱柱型电池，可将单元电池设置成使得一个单元电池的正极端子和负极端子与相邻单元电池的正极端子和负极端子交替。通常将导体转接器(electric conductor adaptor)安装在负极端子和正极端子上，以使它们电性连接而形成电池模块。此外，正极端子和负极端子的外周表面的一部分可以带有螺纹。

因为电池模块连接几个至十几个单元电池而形成一个电池模块，所以需要有效发散各单元电池产生的热量。尤其是当单元电池组装成用于驱动如电动机车、燃油电力两用车、小型摩托车和真空吸尘器中的电机的大容量按尺寸分组的二次电池时，热量发散是十分重要的。

如果在电池模块内不能适当散热，电池模块的温度可能会过度升高。因此，电池模块和由电池模块提供动力的设备都可能出现故障。

如果二次电池模块的单元电池是圆柱型的，这些单元电池以预定图形设置，比如在矩形壳内部排成两行。然而，在这种结构中，单元电池的外形与外壳的外形不一致，因而在外壳内部存在未被利用的空间，并且限制了设置在外壳内部的圆柱型单元电池的数量。

二次电池模块的这种结构限制是使二次电池模块容量最大化的障碍。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种使单元电池的冷却效率最大化的二次电池模块。

根据本发明的一实施方式，二次电池模块包括具有冷却介质通道的主体和安装在主体上的多个接收部分，其中，单元电池被插入多个接收部分中。多个接收部分沿径向被设置在主体上并通过如焊接之类的方式被固定在主体上。

主体可以是圆柱形，或者它可以具有多边形横截面。接收部分可以具有与单元电池的外形一致的形状。单元电池可以通过螺钉固定方式或用力插入的方式与接收部分结合在一起。主体和接收部分可以由铝或铜制成。此外，在接收部分和单元电池之间可以设置绝缘部件。

二次电池模块还可以包括包围主体和接收部分的外壳，外壳由接收部分支撑。外壳可以具有六边形横截面。

可将多个二次电池模块按预定形状安装在容器内。二次电池模块可以排列成蜂窝状结构。容器可以具有四方形或圆形横截面。

附图说明

图1是本发明一示例性实施例的二次电池模块的示意性部分分解透视图；

图2是图1所示的二次电池模块的横截面前视图；

图3是图1所示的二次电池模块的电池接收部分的截面透视图；

图4是图1所示的二次电池模块的横截面侧视图；

图5是本发明第一实施方式的另一示例性实施例的二次电池模块的横截面前视图。

图6是本发明再一示例性实施例的二次电池模块的示意性部分分解透视图；

图7是图5所示的二次电池模块的前视图；

图8是图6所示的二次电池模块的横截面侧视图；

图9是本发明又一示例性实施例的二次电池模块的前视图；

图10是本发明第二实施方式的另一示例性实施例的二次电池的前视图；

图11的框图示意地示出了本发明一实施方式的可充电电池驱动电机的情况。

具体实施方式

参见图1，二次电池模块10包括多个单元电池11、具有用于冷却单元电池的冷却介质通道12a的主体12和至少一个电池接收部分13(此后称为“接收部分”)，电池接受部分13被安装在主体12的外周表面上并与主体12的纵向轴线平行。可以通过焊接将接收部分13固定在主体12上。

如图2所示，主体12具有圆形横截面，并且接收部分13以彼此间隔的方式设置在主体12的外周表面上。也就是说，接收部分13沿径向被设置在主体12上。

在本实施方式中，单元电池11为圆柱形，接收部分13与单元电池11的外形和尺寸一致。

在单元电池11的容器11a的外周表面上设有外螺纹14(图1)，在接收部分13的内周表面上设有内螺纹15(图3)。

因此，单元电池11可以通过螺纹固定方式与接收部分13结合在一起。当然，本实施方式仅是一个例子，并不一定只有通过上述螺纹方式将单元电池与接收部分结合在一起。

如图3所示，接收部分13是两端部具有开口的圆筒状。如图4所示，当通过螺纹固定方式将单元电池11插入时，单元电池11的正极端子16暴露于第一端部17处，单元电池11的负极端子18暴露于第二端部19处。

单元电池11的正极端子可以是单元电池盖组件的盖板，单元电池11的负极端子可以是单元电池的容器。安装在主体12上的多个单元电池11可以串联连接或并联连接。

引入主体12内的冷却介质可以是空气。当然，也可以使用如水或者其它流体作为冷却介质。

此外，对主体12的尺寸没有限制，其可以根据安装在外周上的单元电池的数量而定。

主体12和接收部分13可以由如铝或铜之类的高导热系数的材料制成，以加大单元电池11产生的热量的发散速率。在这种情况下，可将绝缘部件(未示出)设置在单元电池11和接收部分13之间，从而使这些单元电池绝缘。

图5示出具有矩形管状横截面的主体12’。在该实施方式中，主体12’、单元电池11’和二次电池模块10’的接收单元13’具有与上述实施方式中相同的基本结构，所不同的仅仅是主体12’具有矩形横截面。由于这样的结构，接收部分13’被设置在主体12’的侧面上。主体也可以具有五角形、六角形或多边形横截面。

以下将描述图1-5所示的二次电池模块的功能。二次电池模块10、10’具有设置在主体12、12’上的多个单元电池11、11’。作为冷却介质的空气通过主体12的通道12a循环，以导出单元电池11产生的热量。

因为单元电池11、11’沿径向设置在具有流过冷却介质的通道的主体12、12’上，每一单元电池11、11’可以具有与冷却介质相同的接触距离。因此，可均匀冷却单元电池11、11’。

图6-8示出了本发明另一实施方式的二次电池模块。二次电池模块20基本上具有如上所述的二次电池模块相同的基本结构。也就是说，二次电池模块20具有沿径向设置在具有通道22a的主体22上的接收部分26，且可将单元电池24插入并固定到接收部分26中。

可以通过用力插入的方式如压配将单元电池24插入接收部分26中。当然，也可以通过如上所述的螺纹固定方式固定单元电池。

在二次电池模块20中，单元电池24可以并联连接，并且转接器28(图7中虚线所示)连接单元电池24的各端子24a，以将它们电性连接。

绝缘部件30可以设置在单元电池24和接收部分26之间，以使它们充分绝缘。绝缘部件30可以包括普通的合成聚合物材料，如酚醛树脂、聚氨基甲酸酯、聚酯树脂、聚酰胺、丙烯、脲/三聚氰胺树脂、硅树脂等。或者，绝缘部件可以包括清漆类的绝缘材料，如绝缘清漆等。

二次电池模块20还可以包括包围主体22和接收部分26的外壳32，其中，外壳与接收部分26接触，以支撑接收部分。外壳32还可以具有管状六边形横截面。外壳32起用作二次电池20的外套的作用，并且支撑多个接收部分26，以加强固定状态和加强二次电池模块20的整体强度。

此外，当冷却介质通过主体22的通道22a时，外壳32也可以起将冷却介质引入接收部分26之间的空间29的作用。

以下将描述图6-8示出的二次电池模块20的作用。每一单元电池24被设置在主体22的外周表面上。单元电池24插入固定在主体22上的接收部分26中，以相对于主体22呈径向安装。因此，它们彼此以预定距离间隔开。

而且，由于接收部分26通过外壳32增强了它的安装状态和固定状态，因此，二次电池模块20的整体强度也增强了，所插入的单元电池24可确保接收部分26的固定状态。

当冷却介质通过主体22的通道22a循环时，因为每一单元电池24均匀地接触主体22，即，每一单元电池24与主体22具有相同的接触面积，单元电池24产生的热量可以被均匀地排出。因此，每一单元电池24与通过主体22的冷却空气的热交换可以在相同的条件下进行。此外，由于主体22设置在单元电池24的中部，通过主体22的冷却空气可以对所有的单元电池24提供相同的冷却效果，而对任何指定的单元电池24都没有偏差。

冷却过程中，从二次电池模块20的外侧提供给主体22的通道22a的一些冷却空气可以流进外壳32和主体22之间的空间29。这样，由于冷却空气流过主体22的通道22a，冷却空气分别冷却单元电池24，提高了单元电池24的冷却效率。

参见图9，二次电池模块40具有多个作为子模块而被封装在预定形状的容器42内的二次电池模块。

在该实施方式中，在容器42内至少设置两行子模块44，并且它们的六角形外壳46紧密接触，以形成六角形结构。

此外，在一可供选择的实施方式中，起外套作用的容器42具有四方形横截面，以封装多个子模块44。

在这样的二次电池模块40内，由于子模块44相互紧密接触，并且与容器42的内壁紧密接触，因而在容器42的内部空间内的子模块44之间没有空间。此外，在容器42的有限内部空间内，可以达到单元电池的有效冷却和空间的最理想的利用。

图10示出了另一实施方式中的二次电池模块50，其具有与图9的实施方式相同的基本结构，但是容器52具有圆形横截面。

也就是说，在二次电池模块50内，一个子模块56被设置在容器52内部的中间，而几个子模块56’与子模块56的外壳56a的每一壁都紧密接触。

几个子模块56’与容器52的内壁紧密接触，以使得在容器52的内部空间内的这些子模块56和56’之间没有缝隙或空间。

本发明的二次电池模块可以用作驱动如燃油电力两用车、电动机车、无线真空吸尘器、电动自行车或小型摩托车之类的设备的电机的电源。图11的框图示意地示出了包括驱动电机60的可再充电电池的电池模块1。

本发明改进了冷却介质通道和二次电池模块的单元电池的设置，因而可有效地提高单元电池的冷却效率。

此外，由于冷却介质均匀地在单元电池之间循环，因此可以避免整个二次电池模块的局部热量不平衡。

再者，由于多个单元电池可以紧凑地设置在有限空间内，因此整个二次电池模块的性能可以最优。

尽管上面已经示出和描述了本发明的一些示例性实施方式，应该理解，本领域技术人员在不超出所附权利要求及其等同技术方案限定的本发明的构思和范围的前提下，可对这些实施方式进行各种变换。

Claims (17)

1.一种二次电池模块，包括：

具有用于流动冷却介质的通道的主体；

安装在所述主体上的多个接收部分，每个接收部分围绕单元电池的外表面，其中所述单元电池被插入所述多个接收部分内；以及

包围所述主体和所述多个接收部分的外壳，该外壳由所述多个接收部分支撑。

2.如权利要求1所述的二次电池模块，其中，所述多个接收部分沿径向被设置在所述主体上并被固定于其上。

3.如权利要求2所述的二次电池模块，其中，通过焊接将所述多个接收部分固定在所述主体的外表面上。

4.如权利要求1所述的二次电池模块，其中，所述主体是圆筒状。

5.如权利要求1所述的二次电池模块，其中，所述主体具有多边形横截面。

6.如权利要求1所述的二次电池模块，其中，单元电池通过螺纹固定方式与接收部分结合在一起。

7.如权利要求1所述的二次电池模块，其中，单元电池通过用力插入的方式与接收部分结合在一起。

8.如权利要求1所述的二次电池模块，其中，每一接收部分具有与单元电池的外形一致的外形。

9.如权利要求1所述的二次电池模块，其中，所述主体和所述多个接收部分由铝或铜制成。

10.如权利要求1所述的二次电池模块，其中，在每一接收部分和插入所述接收部分内部的单元电池之间设有绝缘部件。

11.如权利要求1所述的二次电池模块，其中，所述外壳具有六边形横截面。

12.如权利要求1所述的二次电池模块，其中，多个二次电池模块被安装在容器内。

13.如权利要求12所述的二次电池模块，其中，所述二次电池模块被排列成蜂窝状结构。

14.如权利要求12所述的二次电池模块，其中，所述容器具有四方形或圆形横截面。

15.如权利要求1所述的二次电池模块，其中，所述单元电池具有圆柱形状。

16.如权利要求1所述的二次电池模块，其中，所述二次电池模块驱动电机。

17.如权利要求1所述的二次电池模块，其中，将每一单元电池插入接收部分内，使得每一正极连接到用于并联连接每一单元电池的共用转接器上。

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