CN101814642B - 用于电池组的冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池组冷却系统，该系统可以减少部件数量，制造成本以及安装空间。该电池组包括：分别连接到电池组正极和负极的高压导电路径。连接到正极的高压导电路径作为冷却构件。连接到正极的该高压导电路径沿着电池组排布以吸收由电池组产生的热量并且在远离电池组的位置处散去吸收的热量。本发明利用高压导电路径的优异导热性的优势来冷却电池组。

Description

用于电池组的冷却系统
技术领域
本发明涉及一种包括多个电池单元的电池组的冷却系统。
背景技术
日本专利公开号2001-57196公开了如图6所示的电池组1。该电池组1包括多个电学串联的电池单元2。如图所示，该多个电池单元2从机械角度讲被并列地绑在一起并且通过连接到设置在电池单元2最外层处的端板3的带4而成为一体。
图6中的附图标记5和6表示连接模块(也叫做母线模块或电池连接板)。该连接模块5和6包括连接夹(母线)以连接邻近电池单元2的电极7，且由在树脂支架中嵌入成型的连接夹形成。该连接模块5还包括电池电压检测终端，而连接模块6仅包括连接夹。引线被连接到电池电压检测终端并连接到电池电压检测单元8。连接到电池组1的每一个正、负极的电线没有示出。
连接模块(母线模块、电池连接板等)的另一个实施例被公开在本申请的申请人的日本专利公开号为2004-31049的申请中。
该电池组供应电力给例如电动车或混合动力电动车的电机。近来，锂离子二次电池被用作电池组。公知的是，在使用中，电池组产生了极大的热量，例如在大电流放电时。为了冷却电池组，如公开在日本专利公开号2006-210245中的冷却系统是公知的。
被公开在日本专利公开号2006-210245中的冷却系统包括具有吸热部件、散热部件、散热片和平板(部分)的热管。这个热管被与电池组一体排布用于冷却电池组。
对于现有技术中的冷却系统，使用专用于冷却的独立元件即上述的热管。这导致了制造成本的增加以及还增加了电池组所需要的元件数量。而且，因为热管包括吸热部件、散热部件、散热片和平板，该热管自身包括数个元件，因此在制造中需要多个步骤。而且，用于热管的安装空间必须被考虑到。
发明内容
鉴于上述的问题，本发明的目的是提供一种用于电池组的冷却系统，其可减少元件的数量、制造成本和安装空间。
为了实现该目的，根据本发明，用于具有多个电池单元的电池组的冷却系统包括分别连接到电池组正极和负极的高压导电路径(诸如高压电线和母线)，其中至少一个高压导电路径沿着电池组排布以作为电池组的冷却部件。
根据本发明的冷却系统不需要安装独立的和专用的冷却部件，而是使用高压电线和母线替代作为冷却部件。因此，用于冷却系统的部件的数量、制造成本和安装空间可被减少。而且，根据本发明的冷却系统使用电线(粗的电线)和母线的优异的导热性。高压导电路径(即粗电线和母线)具有大的表面面积，并且由于与电池组的距离而被冷却，因此具有显著的吸热效率和散热效率。
为了实现该目的，根据本发明的冷却系统是如上所述的冷却系统，其中，电池单元通过具有多个母线和树脂部件的母线模块以串联的方式电连接，其中树脂部件和母线中的至少一个作为电池组的冷却部件(诸如树脂部件是第二冷却部件和母线是第三冷却部件)。
根据本发明，母线模块的该树脂部件和/或母线被用作冷却部件。该母线模块通常体形较大，因为母线模块包括用于连接邻近的电池单元电极的多个母线和用于保持这些母线的树脂部件。因此，这母线模块的树脂部件可作为冷却部件，例如，通过在其一侧的表面上吸收热量和在其另一侧的表面上散发热量来实现。还有，热量的吸收和扩散效应可由进一步使用母线增强。而且，通过使用母线模块的树脂部件和母线作为冷却部件，与使用独立的和专用的冷却元件相比，元件的数量、制造成本和安装空间可被减少。
为了实现该目的，根据本发明的冷却系统是如上所述的冷却系统，其中，在树脂部件处设置有用于高压导电路径的安装部。
根据本发明，因为导电路径和母线模块的树脂部件被设置成彼此接触，吸热效应和散热效应可被增强。
为了实现该目的，根据本发明的冷却系统是如上所述的冷却系统，其中，在介于母线和树脂部件之间的位置以及介于电池单元和母线模块之间的位置中的至少一个处设置有导热部件。
根据本发明，热量向着母线模块和向着母线传导的热传导能力可被提高，因而吸热效应和散热效应可被增强。
为了实现该目的，根据本发明的冷却系统是如上所述的冷却系统，其中，树脂部件是由选自包括硅树脂材料和环氧树脂材料的组中的一种材料形成的。
根据本发明，树脂部分由导热率比通常使用的材料例如聚丙烯大的材料形成，因而吸热效应和散热效应可被增强。
为了实现该目的，根据本发明的冷却系统是如上所述的冷却系统，其中，至少一个高压导电路径被排布在介于电池单元的正极和负极之间来作为电池组的冷却部件。
根据本发明，当介于电池单元的正极和负极之间的位置被布置为热的区域时，该区域或周边区域的热量可直接地或间接地传到用于冷却的高压电传导路径。因而，冷却效率可被增强。
附图说明
图1是根据本发明的用于电池组的冷却系统的一个实施例的透视图；
图2是根据本发明的电池组的分解透视图；
图3A到3F是本发明的导热部件的截面图；
图4是根据本发明的用于电池组的冷却系统的另一个示例性实施例的透视图；
图5A到5C是根据本发明的几个高压导电路径的截面图；以及
图6是现有技术的分解透视图。
具体实施方式
现将参照附图描述根据本发明的用于电池组的冷却系统。图1是示出了根据本发明的用于电池组的冷却系统的一个实施例的电池组的透视图。图2是该电池组的分解透视图。
图1和图2示出了电池组21，电池组21上附连有母线模块22。尽管在该实施例中锂离子二次电池被用作电池组21，但是其它种类的电池也可被使用。该电池组21被应用到例如电动车或混合动力电动车，给其提供电力。
电池组21设置有多个电池单元24，这些电池单元24通过保持件23沿着预定的方向排成一排。电池组21的多个单元24通过母线模块22被以串联的形式电连接。
粗电线27、28(例如具有5到300sq.的线尺寸)被相应连接到电池组21的正极25和负极26。该粗电线27、28相当于权利要求中描述的高压导电路径，高压导电路径的几个实例将被稍后描述。除了其作为电线的本来的功能，该粗电线27还用作冷却部件。也就是说，该粗电线27沿着电池组21布线，以便于吸收电池组21产生的热量并且将吸收的热量在远离电池组的位置处散发(释放)。在这种方式中，通过利用电线的优异的导热性的优点，上述的本发明的冷却系统可冷却电池组21。而且，根据本发明的冷却系统使用粗电线27作为冷却部件不需要额外安装专用于冷却电池组的独立元件。该粗电线27由于其大的表面积，显示出优异的吸热效果和散热效果。除了具有大的表面积的电线之外的其他实施例将被稍后描述。
在这个具体实施例中，连接到负极26的该粗电线28在典型的位置布线。然而，可以沿着电池组21排布粗电线28以使得该粗电线28如上述的粗电线27一样作为冷却部件。
在对与正极25连接的粗电线27的具体布线进行解释说明之前，电池组21和母线模块22的结构将在下面参照图1和2进行描述。
电池单元24是公知的并且形成为盒状。每个电池单元24包括一对电极(电极柱)29和30。电极29是正极，电极30是负极。每个电极29、30设有弯折的金属连接座31。安全阀32被配置在两个电极29、30之间(与各电极同等距离)。该安全阀32包括薄盖。在该实施例中，设置了一列的安全阀32的部分或介于电池单元24的两电极29和30之间的部分对应于电池组21的高温区域(热区)。
在这个实施例中，电池组21包括8个单元24，然而，该数字是可变的。如图1所示，位于最右端的单元24的电极29对应于电池组21的正极25，并且粗电线27被连接到电极29。该粗电线27通过连接终端33被连接。位于最左端的单元24的电极30对应于电池组21的负极26，并且粗电线28被连接到电极30。该粗电线28通过连接终端33被连接。邻近单元24的其它电极29、30(正极和负极)由母线模块22的母线34彼此连接。
保持件23用来将多个单元24沿预定的方向排成一排。保持件23的数量等于电池单元24的数量加一(因而，在该实施例中有9个保持件23)。保持件23包括待要定位于邻近单元24之间的部分和用于连接邻近保持件23的部分。
该母线模块22包括用于连接电池单元24的正、负电极的多个母线34和用于保持母线34的树脂部件35。母线34是长方形的带状金属并且具有供电极29、30贯穿通过的孔36。
绝缘的树脂部件35包括分别保持各母线34的母线安装部37、保持连接终端33的连接终端安装部38以及粗电线27布线并保持于其上的粗电线安装部39(即高压导电路径安装部)。电极27、28连接到连接终端33。母线安装部37沿着通过母线34彼此连接的成列的电极29、30布置。相应的连接终端安装部38的位置对应于粗电线27、28的连接位置。粗电线安装部39沿着成列的安全阀32设置，并且对应于在图2中以“A”示出的范围。
尽管没有示出，该粗电线安装部39被形成用来保持粗电线27，即冷却部件，使得粗电线27与该粗电线安装部39接触。例如，钩子或盖子可被用来保持粗电线27，或粗电线27可被胶水或具有高导热性的金属固定。而且，尽管粗电线安装部39在图2中被示为平板，但是粗电线安装部39也可以是凹槽。在这个具体实施例中，如本文之后所描述的，因为树脂部件35可作为第二冷却部件，所以该粗电线安装部39应当优选地被布置成无空气间隙地与粗电线27接触。
粗电线安装部39和相应的母线安装部37之间的部分(粗电线27和相应的电极29、30的列之间的间隙)对应于用于热敏电阻的细线的布线空间40，热敏电阻(未示出)的细电线被布于该布线空间40。该用于热敏电阻的细线的布线空间40对应于在图2中用“B”示出的范围。该细线可以是用于热敏电阻的细线之外的其它细线，只要它们不易受安全阀32周围的高温热量影响即可。使用热敏电阻的细线的优点在于，由于细线的数量有限，可以减小细线的被覆物熔化的概率。也可以说细线是低压导电路径。
母线安装部37外侧的朝外的部分对应于细引线布线空间41，引线(细线)在该布线空间41布线。该细引线布线空间41由图2中的“C”指示。因为电池电压监测终端(未示出)被相应地连接到每个单元24，所以在组装好的形式下，引线(细线)被布线于该细引线布线空间41。
树脂部件35是使用硅树脂或环氧树脂或与基体树脂混合的硅树脂或环氧树脂模制而成的树脂模制件。树脂部件35与例如通常使用的聚丙烯相比具有较高的导热系数(聚丙烯的导热系数是2.8×10-4cal/cm·sec·℃，而硅和环氧树脂的导热系数分别是3.5～7.5×10-4cal/cm·sec·℃和4.2～5.0×10-4cal/cm·sec·℃，其分别是聚丙烯的1.25到2.7和1.5到1.8倍)。该树脂部件35具有良好的吸热和散热效果，因而用作第二冷却部件。
对于如上所述的结构，除了通过用作冷却部件(第一冷却部件)的粗电线27之外还通过用作第二冷却部件的树脂部件35来防止电池组21的温度的上升。因而，整个电池组21的温度是均衡的。
因此，根据本发明，粗电线27被用作用于电池组21的冷却部件，因而与设置独立的专用于冷却的元件的电池组相比，元件的数量和制造成本减少。而且，因为粗电线27被用作冷却部件，用于安装专用于冷却的部件的安装空间例如现有技术中的热管可以取消。
而且，根据本发明，母线模块22的树脂部件35也用作电池组21的冷却部件，因而相对于独立的专用于冷却的元件的电池组，也减少了元件的数量和制造成本和安装空间。
而且，根据本发明，因为粗电线27是沿着安全阀32的列或沿着电池单元的正极和负极之间的部分(即沿着电池组21的高温区域(热区域))排布的，所以安全阀32的周边区域以及整个电池组21均可被冷却。
当然，在本发明的范围内可以有各种变形和修改。
而且，母线34可被用作第三冷却部件，因为母线34是金属，同时具有优异的吸热和散热效率。
为了提高吸热和散热效率，可以设置如在图3A到3F中所示的导热部件42、43和44。图3A到3F是显示出提供导热部件的几个实施方式的电池组的截面图。
在如图3A中所示的实施例中，导热部分42以图示的方式被设置在母线34和母线安装部37之间。母线安装部37设有板37a来支撑母线34。也是在这个具体实施例中，设置在基底上的电极29’、30’被设置来支撑母线34。如图所示，导热部分42是邻近板37a设置的凹的部分，并且与母线34紧密接触。导热部分42由诸如灌封材料(例如双组分凝胶SE1896FR)或导热材料(例如弹性体SE4485)的包括硅树脂材料或环氧树脂材料的树脂材料形成。可选地，当使用带基底的该实施例的电极29’、30’时，可以设置连接板31。
在如图3B中所示的实施例中，导热部分42以图示的方式被设置在电池单元24和母线模块22之间。用例如弹性材料(比如海绵)形成的框架43a设置于单元42上，并以上述的灌封材料43b填充进框架43a来形成导热部分43。该导热部分43密切接触母线模块22。
在如图3C中所示的实施例中，导热部分42以图示的方式被设置在母线34和布置在两个堆砌基底的电极29”、30”之间。导热部分42与母线34和电极29”、30”密切接触。
在如图3D、3E和3F中所示的实施例中，导热部分44是例如由上述导热材料形成的座，以便于粘贴于电池单元24(如图3D所示)，或粘贴于连接板31(如图3E所示)，或粘贴于树脂部件35(如图3F所示)。该导热部分44被布置成与第二和第三冷却部件密切接触。
高压导电路径的其它实施例将参照图4和图5说明。
除了粗电线51(高压导电路径)之外，如图4中所示的具有母线模块22的电池组21与图1和2中的电池组21相同。如图5A中所示，粗电线51包括长方形导电部分52和覆盖长方形导电部分52的覆层53。该粗电线51不同于图1和图2中的粗电线27，其不包括扭绞缠绕的导电部分，而是包括长方形导电部分52。因此，粗电线51的接触区域具有大的接触表面，并且树脂部件35可以更大，且粗电线的高度还可以下降。在粗电线51的端部处的覆层53被去除预定的长度，以便于暴露长方形导电部分52。连接终端33通过例如闩锁件而被固定到长方形导电部分52的暴露部分。
如果粗电线51的高度没有限制，则粗电线51可具有如图5B所示的圆形截面的导电部分54和覆层55。在另一个实施例中，如图5C所示，可使用母线56来代替粗电线51。图5C示出了这种母线56的一个实施例，其中带状母线体57设有连接终端58。连接终端58起着与连接终端33类似的功能并且被连接到正极25。母线58具有优异的导电性能。
根据本发明，沿着电池组21的高温区域排布高压导电路径是特别有利的。
相关申请的交叉引用
本申请要求在2009年2月24日提出的日本专利申请号为200940116的申请的优先权，其内容完全包含在本文的引用中。

Claims (6)

1.一种用于具有多个电池单元的电池组的冷却系统，包括
分别连接到电池组的正极和负极的具有5到300平方毫米横截面积的线尺寸的粗电线，
其中，所述粗电线中的至少一个沿着电池组被排布，以用作电池组的冷却部件；
其中电池单元通过具有多个母线和树脂部件的母线模块以串联方式被电连接，并且其中树脂部件作为电池组的冷却部件，所述树脂部件由绝缘合成树脂制成，并且所述母线将邻近电池单元的正极和负极彼此连接到一起。
2.根据权利要求1所述的用于电池组的冷却系统，其中，所述母线具有供电极贯穿通过的孔，所述母线也用作电池组的冷却部件，并且是长方形的带状金属。
3.根据权利要求1所述的用于电池组的冷却系统，其中在树脂部件处设置有用于粗电线的安装部。
4.根据权利要求1所述的用于电池组的冷却系统，其中在母线与树脂部件之间的位置以及电池单元与母线模块之间的位置中的至少一个位置处设置有导热部件。
5.根据权利要求2到4中任意一项所述的用于电池组的冷却系统，其中树脂部件由选自包括硅树脂材料和环氧树脂材料的组中的一种材料形成。
6.根据权利要求1到4中任意一项所述的用于电池组的冷却系统，其中所述粗电线中的至少一个被排布在电池单元的正极和负极之间来作为电池组的冷却部件。
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