CN100495808C - 二次电池模件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二次电池模件,其包括多个单元电池、容纳单元电池的外壳、设置在单元电池之间以传递单元电池产生的热量的电池挡板、设置成与电池挡板的端部接触的冷却板以及设置在冷却板附近从而发散传递给冷却板的热量的散热组件。由于本发明提供了改进的电池模件冷却方式,从而可有效地冷却单元电池。而且,冷却介质可以均匀地在单元电池之间循环,故可避免出现整个电池模件上局部热量不平衡的现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种二次电池,尤其涉及用于具有多个单元电池(unitbatteries)的二次电池模件的冷却结构。
背景技术
和一次电池不同,二次电池可以再充电。由一个单电池(battery cell)组成的小功率二次电池可用作各种便携式电子装置例如蜂窝电话、膝上型计算机和录像摄像机的电源。而由多个单电池连接成组件形状(pack shape)的大容量按尺寸分组的二次电池(Bulk size secondary batteries)被用作如燃油电子两用车中的马达驱动电源。
二次电池根据其外部形状可以分为不同类型,例如方形和圆筒形电池。
将二次电池用于需要大功率电源的机械的马达驱动、例如用于电动机车的马达驱动时,可将二次电池串联连接,以形成电池模件。
通过串联连接多个二次电池(下面称为“单元电池”)来形成电池模件。
每一单元电池包括隔板插入在正极和负极之间的电极组件、具有内部容纳电极组件的空间的容器、与容器组装在一起以密封容器的盖组件以及朝盖组件突出并且电连接到电极组件的正极和负极的集流器的正极端子和负极端子。
此外,单元电池彼此隔开,所述端子彼此串联或并联,以形成电池模件。
由于电池模件连接几个到十几个单元电池,所以需要有效地散发由每一单元电池产生的热量。尤其将二次电池用于燃油电子两用车时,散热更为重要。
如果不能适当散热,在单元电池之间将产生温度差,这将降低充电放电效率。
此外,每一单元电池产生的热量将使二次电池模件的温度过度增加,这可能会导致单元电池爆炸。
特别是用于驱动燃油电子两用车的马达的电池模件需要大电流充电和放电,所以二次电池的内部反应产生热量,这将降低电池性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以提高冷却效率的二次电池模件。在一些实施方式中,提供一种可以均匀地冷却构成二次电池模件的每一单元电池的二次电池模件。
根据本发明的一个方面,二次电池模件包括多个单元电池、设置在单元电池之间以传递单元电池产生的热量的电池挡板(cell barrier plate)、设置成与电池挡板端部接触的冷却板、以及设置在冷却板附近从冷却板散发热量的散热组件,其中电池挡板的两个侧面与相邻的单元电池紧密接触。
冷却板可以具有散热肋。电池挡板至少在一个方向上可延伸超出单元电池。散热组件可以具有至少一台冷却风扇,以将空气吹向冷却板。散热组件可以包括设置在冷却板上的至少一个热电元件。冷却板可以设置成面对单元电池的侧表面。可将两块冷却板设置成接触单元电池的两个侧表面。
在本发明的其它实施方式中,电池挡板可以由具有高热导率的材料例如铜或者铝制成。冷却板可以由具有高热导率的材料例如铜或者铝制成。此外,单元电池可以是方形电池。电池挡板可以和冷却板形成为一体,或者可以通过焊接固定到冷却板上。
散热组件可以包括支撑在散热肋的外端上的散热组件壳体、设置在散热组件壳体内部将空气吹向散热肋的风扇以及设置在散热组件壳体内部并与风扇耦连的马达。
根据本发明的另一方面,二次电池模件包括多个单元电池、容纳单元电池的外壳、设置在单元电池之间以传递单元电池产生的热量的电池挡板以及设置成与电池挡板端部接触的冷却板,其中,所述外壳具有可使传热介质流动的入口和设置在入口中的冷却风扇。该外壳也可以具有两个入口和两台冷却风扇。在一实施方式中,外壳还包括用于从外壳排出传热介质的排出口,其中电池挡板的两个侧面与相邻的单元电池紧密接触。
这种二次电池模件可适用于驱动马达,并用作马达驱动装置的电源,如用作燃油电子两用车、电动机车、无线真空吸尘器、电动自行车或小型摩托车的电源。
附图说明
通过以下结合附图对一些实施方式进行说明,本发明实施方式的这些和/或其它方面和特点将更加显而易见和更容易理解。附图中:
图1是本发明第一实施方式的二次电池模件的示意性透视图;
图2是本发明第一实施方式的二次电池模件的局部侧向横截面图;
图3是本发明第二实施方式的二次电池模件的局部侧向横截面图;
图4是本发明第三实施方式的二次电池模件的局部侧向横截面图;
图5是本发明第三实施方式的二次电池模件的局部纵向横截面图;
图6的框图示意性地说明了由本发明实施方式的二次电池模件驱动马达的情况。
具体实施方式
现在将详细描述附图中示出的实例的本发明的一些实施方式。下面通过参考附图对实施方式的说明来解释本发明。
在以下的说明中,电池模件使用空气作为冷却介质,当然本发明不限于此。例如,可用冷却水或其它流体作为冷却介质。
图1是本发明第一实施方式的二次电池模件的示意性透视图。
参考该图,电池模件10包括:多个单元电池11,每一单元电池具有产生电力的电极组件,其中隔板被插在正极和负极之间;被设置成与单元电池11接触以传递单元电池11产生的热量的电池挡板30;被设置成与电池挡板30的侧端接触的冷却板20;被设置在每一冷却板20外表面并且彼此隔开的散热肋40;以及将冷却空气吸向散热肋40的冷却风扇50。
冷却板20具有预定厚度的板状结构。每一冷却板20被设置成与电池挡板30的一端接触,并延伸超出多个单元电池11的两侧端。
现在参考图2,本实施方式的电池挡板30是由具有高热导率的材料例如铜或者铝制成的薄板,该薄板被设置在相邻的单元电池11之间,它的两个表面与每一相邻的单元电池11紧密接触。
此外,每一电池挡板30的两侧端延伸超出每一单元电池11的端部。当然,本发明不限于这种实施方式。例如,电池挡板的可以具有和单元电池11相同的宽度。
冷却板20被设置成与电池挡板30的两端接触。图1和2中的电池挡板30具有其两端通过焊接被固定到冷却板20的侧表面上的结构。当然,也可选择成使电池挡板30和冷却板20形成为一体。
电池挡板30不仅用于通过与单元电池11紧密接触来传递单元电池11产生的热,还用于保持单元电池11之间的距离,并通过固定到冷却板20上来支撑单元电池11。
因此,单元电池11产生的热量可通过设置在单元电池11和单元电池11之间的电池挡板30而被传递到冷却板20,所述热量被由冷却风扇50吸向冷却板20的空气发散。
电池挡板30可以由热管组成。热管具有有效地传递热量的结构,该结构通过以下步骤形成:抽出空气使热管内部处于真空状态、在热管壁上粘附多孔材料,然后用水、甲醇、丙酮、钠、水银等填充热管内部。因此,随着热管内部液体的温度变化,在蒸发和冷凝的过程中热量以潜热的形式传递。
由于各种热管是公知技术,所以省略对其的详细解释。
现在将说明主要发散冷却板20的热量的散热肋40和冷却风扇50的结构。
如图2所示,冷却板20的外表面设置有多个散热肋40,它们垂直于冷却板,并且隔开预定的距离。
对散热肋40的长度没有限制。
冷却风扇50被设置在散热肋40的各端,以便在散热肋40之间吹送冷却空气。
冷却风扇50具有吸入空气的公知结构,该风扇具有用于产生驱动力的马达51、设置在马达51的转轴上的多个风扇叶片52以及连接散热肋40以在内部容纳马达51和风扇叶片52的散热组件壳体53。
在本实施方式中示出了两台冷却风扇50,当然对冷却风扇50的数量没有限制。例如,也可以只使用一台冷却风扇50。
下面将说明本实施方式的电池模件的工作。在电池模件10中,设置在单元电池11之间的电池挡板30被设置成与冷却板20接触,因而通过电池挡板30和冷却板20可发散单元电池11的热量。
冷却板20被设置在由单元电池11组成的电池集合体12的侧端,并且向冷却板20提供冷却空气。
设置在单元电池11之间的电池挡板30延伸超过单元电池11,以便被固定到冷却板20的侧表面。
当单元电池11设置在冷却板20之间时,如果单元电池11产生热量,产生的热量被传递给电池挡板30,并通过电池挡板30传输给冷却板20。
因此,借助于设置在冷却板20附近的散热肋40和冷却风扇50的运行可减少冷却板20的热量。
也就是说,如果冷却风扇50开始运转,通过风扇叶片52的旋转将外部空气通过散热肋40吸向冷却板20。因此,传递给冷却板20的热量被冷却风扇50产生的快速空气流发散,借此降低了单元电池11的温度。
在冷却板20中设置有多个散热肋40,以使散热面积最大。而且,传递给冷却板20的热分散在散热肋40之间,以被流过散热肋40之间的冷却空气迅速发散。
每一单元电池11通过电池挡板30均匀地与冷却板20接触。因此,每一单元电池11可以在相同的条件下进行热交换,借此,可均匀地散发每一单元电池11的热量。也就是说,由于散热条件相同,所以能均匀地冷却每一单元电池11。
图3是本发明第二实施方式的二次电池模件的局部侧向横截面图,其中在冷却板的外表面上设置有至少一个热电元件60。
热电元件60是一种通过利用非均相金属(hetero-metal)或半导体而进行放热反应或吸热反应的元件,当然不只局限于这些类型。
例如,热电元件60可以是使用通过组合双极半导体而产生冷却效果的元件。
为了排出冷却板20的热量,本实施方式的热电元件60具有可吸收传递给冷却板20的热量并将热量传递给流过冷却板20的冷却空气的结构。
下面将更详细地介绍电池模件10’的工作情况。当冷却空气通过通风器(未示出)强制提供给冷却板20的外部,单元电池11产生的热量通过电池挡板30传递给冷却板20,并且被流过冷却板20的空气冷却。
热电元件60的温度控制电极(未示出)与冷却板20接触,并且热电元件的吸热/放热电极(未示出)与流过冷却板20的空气接触。当电流在热电元件60中流动时,热量从冷却板20被传递到热电元件60,并且热电元件60被空气冷却。因此,可有效地排出单元电池11产生的热量。
图4是本发明第三实施方式的二次电池模件的横截面图。参考该图,本实施方式的电池模件10”包括容纳单元电池11的外壳70。
而且,本实施方式的电池模件10”包括多个单元电池11、设置在相邻单元电池11之间的电池挡板32以及设置在电池挡板32两端的冷却板21。冷却板21具有多个冷却肋41。
电池挡板32具有与单元电池11的宽度相应的宽度,并且被设置在相邻单元电池11之间。因此,冷却板21具有不仅和电池挡板32接触而且还和单元电池11的侧表面接触的结构。
外壳70具有敞开的入口72,以使冷却空气流向内部,入口72被设置在面对冷却板21的表面中,以向冷却肋41提供冷却空气。
如图5所示,入口72形成在外壳70的两侧,流入外壳70中的空气对冷却板21和冷却肋41进行冷却,然后通过形成于外壳70中的出口74排向外侧。
因此,单元电池11产生的热通过单元电池11的侧表面和电池挡板32传递给冷却板21。冷却板21被外壳70中流动的空气冷却,从而有效地发散单元电池11产生的热。
图6的框图示意地说明了适用于驱动马达80的本发明一实施方式的二次电池模件10。
根据本发明的上述实施方式,改进了电池模件的冷却方式,从而可有效地冷却单元电池。
而且,冷却介质可以均匀地在单元电池之间循环,因而可以消除整个电池模件上局部热量不平衡的现象。
本发明的二次电池模件的实施方式可以用作马达驱动装置的电源,例如用作燃油电子两用车、电动机车、无线真空吸尘器、电动自行车或小型摩托车的电源。
尽管上面图示出并描述了本发明的一些实施方式,但是本领域技术人员应当理解,在不超出本发明原理和构思的前提下可对这些实施方式进行改型,本发明的保护范围被限定于权利要求及其等同物内。
Claims (20)
1.一种二次电池模件,包括:
多个单元电池;
被设置在所述单元电池之间以传递所述单元电池产生的热量的电池挡板,电池挡板的两个侧面与相邻的单元电池紧密接触;
被设置成与所述电池挡板的端部接触的冷却板;及
被设置在所述冷却板附近从所述冷却板散发热量的散热组件。
2.如权利要求1所述的二次电池模件,其中,所述冷却板具有散热肋。
3.如权利要求1所述的二次电池模件,其中,所述电池挡板至少在一个方向上延伸超出所述单元电池。
4.权利要求1所述的二次电池模件,其中,所述散热组件具有至少一台冷却风扇,以将空气吹向所述冷却板。
5.如权利要求1所述的二次电池模件,其中,所述散热组件包括设置在所述冷却板上的至少一个热电元件。
6.如权利要求1所述的二次电池模件,其中,所述冷却板被设置成面对所述单元电池的侧表面。
7.如权利要求1所述的二次电池模件,其中,所述冷却板被设置成与所述单元电池的第一端表面接触;所述二次电池模件还包括设置成与所述单元电池的第二端表面接触的第二冷却板。
8.如权利要求1所述的二次电池模件,其中,所述电池挡板由铜或者铝制成。
9.如权利要求1所述的二次电池模件,其中,所述冷却板由铜或者铝制成。
10.如权利要求1所述的二次电池模件,其中,所述单元电池是方形电池。
11.如权利要求1所述的二次电池模件,其中,所述电池挡板和所述冷却板形成为一体。
12.如权利要求1所述的二次电池模件,其中,所述电池挡板通过焊接被固定到所述冷却板上。
13.如权利要求2所述的二次电池模件,其中,所述散热组件包括支撑在所述散热肋外端部上的散热组件壳体、设置在散热组件壳体内部以将空气吹向散热肋的风扇,以及被设置在所述散热组件壳体内部并连接到所述风扇的马达。
14.如权利要求1所述的二次电池模件,其中,该二次电池模件适用于驱动马达。
15.一种二次电池模件,包括:
多个单元电池;
容纳所述单元电池的外壳;
被设置在所述单元电池之间以传递所述单元电池产生的热量的电池挡板,电池挡板的两个侧面与相邻的单元电池紧密接触;
设置成与所述电池挡板端部接触的冷却板,
其中,所述外壳具有用于流入传热介质的入口和被设置在所述入口中的冷却风扇。
16.如权利要求15所述的二次电池模件,其中,在所述冷却板上设置有冷却肋。
17.如权利要求16所述的二次电池模件,其中,所述冷却肋被设置在面对所述入口的所述冷却板的表面上。
18.如权利要求15所述的二次电池模件,其中,所述冷却板被设置成与所述单元电池的第一侧表面接触,所述二次电池模件还包括设置成与所述单元电池的第二侧表面接触的第二冷却板。
19.如权利要求18所述的二次电池模件,其中,还包括用于流入传热介质的第二入口和处于所述第二入口中的第二冷却风扇。
20.如权利要求15所述的二次电池模件,其中,所述外壳还包括用于从该外壳排出传热介质的排出口。
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