CN101295777B - 电池模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池模块，包括多个单元电池、框架和支撑件。所述框架包括用于承接和支撑所述单元电池的孔。每个所述支撑件均形成为隆起形式并设置在所述孔与所述单元电池之间，以用于支撑所述单元电池。

Description

电池模块

技术领域

本发明涉及一种由多个被连接单元电池组成的电池模块。更具体而言，本发明涉及一种具有用于冷却单元电池的改良结构的电池模块。

背景技术

不同于不可再充电的一次电池，可再充电电池可以重复充电和放电。由单一电池组成的低容量可再充电电池通常用于便携式小型电子器件，例如移动电话、笔记本电脑和可携式摄像机。由以成堆形式连接的多个单元组成的大容量可再充电电池广泛用于驱动混合电动车辆的马达。

这种可再充电电池可制造成各种形式。可再充电电池的代表形式为圆柱形式或者四边形形式。

大容量电池模块由多个串联连接的可再充电电池组成，以驱动需要大量电力的混合电动车辆的马达。一般而言，电池模块由多个串联连接的可再充电电池组成。下文中，为了更好的理解和易于描述，整个说明书中将可再充电电池称为单元电池。

每个单元电池包括：电极组件，其包括阳极和阴极以及介于其间的隔离件；壳体，其包括用于封装电极组件的空间；和连接到壳体以用于关闭和密封壳体的盖组件，其包括电连接到电极组件的电极端子。

一般而言，单元电池在壳体中以规则距离设置，且单元电池的各端子相互连接，从而形成电池模块。

为稳定起见，电池模块具有连接多个单元电池以形成一个模块的结构。

由于数十个单元电池连接以形成一个电池模块，所以电池模块必须有效地驱散由每个单元电池产生的热。电池模块的散热特性非常重要，因为不仅是单元电池，而且是应用电池模块的电子装置，其性能均受散热特性的重要影响。

如果未能正确散热，就会在单元电池之间产生很大的温度偏差，从而使电池模块不能输出足够的动力来驱动马达。如果由于单元电池发热而使内部温度升高，就会在内部发生不正常的反应。结果就使单元电池的放电和充电性能下降。

特别地，当电池模块用作大容量可再充电电池以用于驱动电动清洁器、电动摩托车、电动车辆或者混合电动车辆所用的马达时，单元电池就采用高电流进行充电或放电。因此，单元电池的内部温度根据使用状态升高至高温。因此，电池模块需要平稳地驱散由单元电池产生的热。

在背景技术部分公开的以上信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此，其可能包含并不形成本国本领域技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明致力于提供一种电池模块，其具有通过改良用于支撑单元电池的框架的结构来有效冷却单元电池的优点。

本发明的技术主题是提供一种电池模块，其用于通过改良用于支撑单元电池的框架结构来有效冷却单元电池。

本发明的另一技术主题是提供一种电池模块，用于均匀冷却单元电池。

本发明示意性实施例提供一种电池模块，包括多个单元电池、框架和支撑件。框架包括用于承接和支撑单元电池的孔。每个支撑件形成为隆起形式，并设置在孔与单元电池之间，以用于支撑单元电池。

每个支撑件可从孔的一端到孔的另一端连续形成。

在框架中，孔之间的空间可被堵塞。

每个孔可形成而具有与单元电池相同的长度，其中，0.03≤(R2-R1)/R1≤0.18，其中，R2表示孔的半径，R1表示单元电池的宽度方向的半径，并且0.001≤(R2-R1)/L1≤0.025，其中，R2表示孔的半径，R1表示单元电池的宽度方向的半径，L1表示单元电池的长度。

单元电池可具有圆柱形式，其中，单元电池的长度方向可设置而平行于与单元电池接触的流动冷却剂的方向。

电池模块可进一步包括壳体，其具有用于承接冷却剂的入口和用于排放该冷却剂的出口，其中，该壳体的内部设置有框架。

所述出口形成在与具有所述入口的一侧相面对的那一侧。斜面可形成在具有入口的一侧与侧面交接处的拐角。

孔的内表面与邻近入口的单元电池之间的距离可大于孔的内表面与邻近出口的单元电池之间的距离。

单元电池与孔的内表面之间的距离可从入口到出口逐渐减小。

入口和出口形成在同一侧。

孔的内表面与邻近出口的单元电池之间的距离可小于孔的内表面与远离出口的单元电池之间的距离。

附图说明

结合附图参考下文的详细描述，随着本发明得到更为详尽的理解，本发明将得到更为完整的认知，并且本发明的多个相关优势将变得显而易见，附图中相同的附图标记代表相同或相似的元件，其中：

图1为根据本发明第一示意性实施例的电池模块的透视图。

图2为根据本发明第一示意性实施例的电池模块的局部透视图。

图3为根据本发明第二示意性实施例的电池模块的透视图。

图4为根据本发明第二示意性实施例的电池模块和框架的前视图。

图5为根据本发明第三示意性实施例的电池模块的透视图。

图6为根据本发明第三示意性实施例的电池模块和框架的前视图。

图7为根据本发明第四示意性实施例的电池模块的局部截面透视图。

具体实施方式

下文中，将参考附图对本发明进行更为详尽的描述，在所述附图中示出本发明各示意性实施例。本领域技术人员应该意识到，所述实施例可采用多种不同方式进行修改，只要所有这些修改不脱离本发明的精神和范围。

图1为根据本发明第一示意性实施例的电池模块的透视图，图2为根据本发明第一示意性实施例的电池模块的局部透视图。

参见附图，根据本示意性实施例的电池模块包括：框架100，其具有承接单元电池的孔112；单元电池120，其插入框架100中；和形成在孔112中的支撑件115，其用于支撑单元电池120。

根据本示意性实施例的单元电池120形成为圆柱形。不过本发明并不限于此，因此单元电池120可形成为除圆柱形之外的多种形状。

由于孔112形成在单元电池120中框架100插入之处，所以孔112被排布形成与框架100平行的多行多列。

如图2所示，每个孔112两端均开口。在每个孔112中设置四个支撑件115以支撑单元电池120。每个支撑件115为形成为矩形杆形的隆起。支撑件115将单元电池120与孔112内表面分离。

在本示意性实施例中，在每个孔112中设置四个支撑件115。然而，本发明并不限于此。因此，可根据单元电池120的尺寸和形状设置数目不同的支撑件115。

冷却剂在单元电池120与孔112内表面之间流动。冷却剂的量由单元电池120与孔112内表面之间的距离确定。

优选地，(R2-R1)/R1大于或等于0.03，而(R2-R1)/R1小于或等于0.18，其中，R1表示单元电池120的半径，R2表示孔112的内半径。

也就是说，当(R2-R1)/R1大于0.18时，由于冷却剂的流动速度过于缓慢，使冷却效率下降，而当(R2-R1)/R1小于0.03时，由于流到孔的冷却剂的量太少，也使冷却效率下降。

由于在本示意性实施例中单元电池和孔形成为相同长度，所以优选地，(R2-R1)/L1大于或等于0.001，(R2-R1)/L1小于或等于0.025，其中L1表示单元电池的长度。

当(R2-R1)/L1小于0.001时，由于冷却剂的流入量较之长度而言过少，使冷却效率下降，而当(R2-R1)/L1大于0.025时，由于冷却剂的流动速度较之长度而言太过缓慢，使冷却效率下降。

相邻的孔112之间的空间被阻塞。因此，冷却剂只流动通过孔112，且流入框架100前部的冷却剂的总量均流入孔112。因此，通过增大流入孔112的冷却剂的量，可使冷却效率最大化。

同时，每个支撑件115形成为矩形杆形，且支撑件115被设置为均匀划分孔112的内侧。由于支撑件115设置在孔112的进口与出口之间，孔112与单元电池120之间的内部空间被支撑件115划分。如果孔112与单元电池120之间的内部空间被支撑件115划分，则冷却剂会沿每个划分空间流动，而不会相互混合在一起。因此，流入速度增大，单元电池120可得到有效冷却。

图3为根据本发明第二示意性实施例的电池模块的透视图，图4为根据本发明第二示意性实施例的框架和电池模块的前视图。

参见图3，根据本示意性实施例的单元模块包括形成外部形态的壳体200、具有孔232的框架230、和插入于孔232中的单元电池236。

根据本示意性实施例的壳体200包括形成在中央用于使冷却剂流入壳体200的入口210，和形成在两边缘用于排放冷却剂的两个出口220。在壳体200的中央形成有通道，以使冷却剂从入口210流入，且在壳体200的两边缘形成有通道，以排放经过孔232的冷却剂。因此，来自入口210的冷却剂沿中央通道行进，经过单元电池236之间，并通过形成在两边缘处的通道释放。

根据本示意性实施例的壳体200包括用于连接前部和侧面的斜面240，形成在具有入口210的前部与侧面交接处的拐角。在图3中，斜面240为垂直于x轴的侧面。当在冷却剂冷却了位于前部的单元电池236之后冷却剂流入外侧通道时，斜面240使冷却剂快速地流到出口220。

传统上，当入口210和出口220形成在相反侧时，与出口210相比，流向出口220的冷却剂量较大。因此，相对而言，接近入口210的单元电池236未被正确冷却。然而，如在本示意性实施例中所示，当斜面240形成在邻近入口210的拐角时，冷却剂在经过邻近入口210的单元电池236之间之后，沿斜面240快速流到220。因此，可使单元电池236的温度偏差最小化。

在本示意性实施例中，单元电池236被排布得与经过单元电池236的冷却剂的流动方向平行。也就是说，冷却剂通过形成在壳体200中央的入口210流入壳体200，并沿形成在框架230中的孔232在侧方向(图3的x轴方向)上流动。单元电池236的长度方向被设置得与x轴方向平行。

因此，冷却剂与单元电池236的接触时间增大，从而有效冷却单元电池236。

如图4所示，根据本示意性实施例的框架230包括多个孔232。在孔232中形成有支撑件234以支撑单元电池236。单元电池236与孔252的内表面之间距离由孔232的内直径和支撑件234的高度决定。根据本示意性实施例的支撑件234的高度从入口210到出口220逐渐变短。

因此，由于大量空气流入排布而接近入口210的单元电池236，所以设置接近入口210的单元电池236与设置接近出口220的单元电池236之间的温度偏差可被最小化。

图5为根据本发明第三示意性实施例的电池模块的透视图，图6为根据本发明第三示意性实施例的电池模块和框架的前视图。参见图5，根据本示意性实施例的电池模块包括：形成外部形态的壳体300、设置在壳体300中并具有为承接单元电池236所用之孔342的框架340、和单元电池346。

根据第三示意性实施例的壳体300具有形成在其中央用于使冷却剂流入壳体300的入口310、和形成在两边缘处用于排放冷却剂的两个出口320。在壳体300的中央形成有通道，以使空气来从入口310流至单元电池346之间。另外，在壳体300的两边缘处形成有通道，以在冷却剂经过位于壳体300边缘的单元电池346之后将该冷却剂排放到出口320。

在本示意性实施例中，入口310和出口320形成在相同侧。因此，来自入口310的冷却剂在冷却单元电池346之后，通过形成在边缘的通道排放到出口320。

如图6所示，根据本示意性实施例的框架340包括在孔342中用于支撑单元电池346的支撑件345。支撑件345将单元电池346与孔342的内表面分离，且冷却剂流动通过形成在单元电池346与孔342内表面之间的空间，以冷却单元电池346。

在本示意性实施例中，孔342的内表面与设置接近入口310的单元电池346之间的距离形成而小于孔342的内表面与设置在具有入口310一侧的相反侧处的单元电池346之间的距离。也就是说，孔342的内直径从入口310到其相反侧逐渐增大。

传统上，当入口310和出口320形成在相同侧时，在冷却剂通过入口310流进壳体之后，与形成在入口310的相反侧处的单元电池346相比，更大量的冷却剂流到接近入口310的单元电池346。这是因为形成在具有入口310一侧的压力相对地低于形成在相反侧的压力。

当大量冷却剂流到接近入口310的单元电池346时，在单元电池346之间引发较大的温度偏差。然而，如果孔342的内表面与接近入口310的单元电池346之间的距离形成而小于孔342的内表面与设置在相反侧的单元电池346之间的距离，如在本示意性实施例中所示，则相比距离均一形成的情况，更大量的空气在入口310的相反侧循环。因此，可减小温度偏差。

图7为根据本发明第四示意性实施例的电池模块的局部截面透视图。参见该图，根据本示意性实施例的电池模块包括：具有孔440的框架400、插入在孔440中的导管420、单元电池(未示出)、和设置在导管420与单元电池之间用于支撑单元电池的支撑件430。

除导管420之外，根据第四示意性实施例的电池模块与根据第一示意性实施例的电池模块结构相同。因此，省略对相同结构的描述。

根据本示例性实施例的导管420形成而使两端均开口，并具有与单元电池相同的长度。

由于支撑件430形成为矩形杆形，所以支撑件430形成而与导管420长度相同。如果单元电池插入在导管420中，支撑件430将单元电池与导管420分离，以形成在单元电池与导管420之间的空间。

根据本示意性实施例的导管420和支撑件430由导热材料形成。因此，由单元电池产生的热通过支撑件430传到导管420，导管420和支撑件430被冷却剂冷却。这种结构不仅通过冷却剂来直接冷却单元电池，而且还通过支撑件430和导管420间接冷却单元电池，从而进一步提高冷却效率。

尽管本发明已经结合目前被认为具有实用性的示意性实施例进行描述，不过应该理解的是，本发明并不限于所公开的实施例，相反地，意在涵盖包括在后文权利要求书的精神和范围内的各种修改和等同替换。

根据本发明的实施例，通过在单元电池与孔之间稳定地提供冷却剂，可提高单元电池的冷却效率。根据冷却剂入口和出口的结构，可通过控制单元电池与冷却剂之间的距离使单元电池之间的温度偏差最小化。

Claims (13)

1.一种电池模块框架，包括：

多个孔，每个所述孔具有限定第一内直径的内壁表面；和

支撑件，其形成为隆起形式，且从每个所述孔的内壁表面径向且轴向地伸出，并具有用于限定第二内直径的自由端，以用于容纳单元电池，其中，所述第二内直径小于所述第一内直径，

其中，每个所述孔均形成而具有与所述单元电池相同的长度，并且每个所述孔的每个支撑件均从所述孔的一端到所述孔的另一端连续形成。

2.如权利要求1所述的电池模块框架，其中，在所述框架中，所述孔之间的空间被堵塞。

3.如权利要求1所述的电池模块框架，其中，(R2-R1)/R1满足以下条件：

0.03≤(R2-R1)/R1≤0.18，

其中，R2表示所述第一内直径的二分之一，R1表示所述第二内直径的二分之一。

4.如权利要求1所述的电池模块框架，其中，(R2-R1)/L1满足以下条件：

0.001≤(R2-R1)/L1≤0.025，

其中，R2表示所述第一内直径的二分之一，R1表示所述第二内直径的二分之一，L1表示每个所述孔的轴向长度。

5.如权利要求1所述的电池模块框架，进一步包括壳体，其用于使冷却剂循环通过所述孔，并具有用于承接所述冷却剂的入口和用于排放所述冷却剂的出口，所述出口具有向大气开放的自由端，从而使所述冷却剂能够经过所述孔。

6.如权利要求5所述的电池模块框架，其中，所述出口形成在所述框架中与所述入口相反的一侧。

7.如权利要求6所述的电池模块框架，其中，所述壳体包括斜切拐角，在所述斜切拐角处，所述冷却剂流出远离所述出口而定位的那些孔。

8.如权利要求6所述的电池模块框架，其中，每个所述孔的内表面与邻近所述入口的单元电池之间的距离大于每个所述孔的内表面与邻近所述出口的单元电池之间的距离。

9.如权利要求6所述的电池模块框架，其中，所述单元电池与每个所述孔的内表面之间的距离从所述入口到所述出口逐渐减小。

10.如权利要求5所述的电池模块框架，其中，所述入口和所述出口形成在所述框架的同一侧。

11.如权利要求10所述的电池模块框架，其中，每个所述孔的内表面与邻近所述出口的单元电池之间的距离小于每个所述孔的内表面与远离所述出口的单元电池之间的距离。

12.如权利要求1所述的电池模块框架，进一步包括：

由导热材料制成的导管，其设置在所述孔的内壁表面与所述支撑件之间。

13.一种电池模块框架，包括：

多个孔，每个所述孔具有限定第一内直径的内壁表面；和

支撑件，其形成为隆起形式，且从每个所述孔的内壁表面径向且轴向地伸出，并具有用于限定第二内直径的自由端，以用于容纳单元电池，其中，所述第二内直径小于所述第一内直径，从而提供空间，以便使流动的冷却剂经过所述支撑件之间，从而控制所述单元电池的温度，

其中，每个所述孔均形成而具有与所述单元电池相同的长度，并且每个所述孔的每个支撑件均从所述孔的一端到所述孔的另一端连续形成。

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