CN102055043B - 电池和电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池,包括壳体、电池主体和冷却水通道,冷却水通道和电池主体位于所述壳体内,壳体包括进水口和出水口,冷却水通道包括分别连接所述壳体的进水口和出水口的进水端和出水端。本发明提供一种包括多个由本发明的电池组成的电池组的电池模块。本发明的电池模块包括冷却系统,该冷却系统包括水箱、加水管、电池模块进水管、电池模块出水管、电池模块排气管、水泵供水管、水泵、散热器、散热器出水管,冷却液通过由电池模块、电池模块进水管、电池模块出水管、水泵和散热器、散热器出水管和水泵供水管构成的冷却液循环通道进行循环流动并对电池模块进行制冷。

Description

电池和电池模块
技术领域
[0001] 本发明涉及电池和电池模块。
背景技术
[0002] 随着世界环保要求日渐提高及能源紧缺带来的压力,目前新能源汽车得到了大力发展,尤其是电动汽车。随着电动汽车的发展,其核心部件电池的散热问题也成为了行业内关注的一项主要技术问题,目前电动汽车的电池大部分采用风冷系统进行散热,即通过对电池吹送空气以达到散热目的。由于风冷系统的制冷效果主要取决于风道设计,而风道设计对设计人员的能力要求较高,并需要考虑流体动力学且需要结合大量的实验进行验证,设计过程繁琐、复杂。另外,使用风冷系统冷却的电池模块的温度场分布不均匀,温差大,而且风冷系统的进出风道降低了电池防尘防水的安全性能,风扇还会带来一定的噪声影响。
发明内容
[0003] 本发明提供一种通过冷却水进行冷却的电池和电池模块。
[0004] 本发明的电池包括壳体、电池主体和冷却水通道,所述冷却水通道和电池主体位于所述壳体内,所述壳体包括进水口和出水口,所述冷却水通道包括进水端和出水端,所述冷却水通道的进水端和出水端分别连接所述壳体的进水口和出水口。
[0005] 本发明的电池模块包括多个电池组和多个冷却水连接管,每个电池组包括多个电池,所述电池为本发明的电池,每个电池组的多个电池的冷却水通道通过冷却水连接管串联形成电池组冷却水通道,所述电池模块的多个电池组的电池组冷却水通道通过冷却水连接管串联形成电池模块冷却水通道,所述电池模块冷却水通道的两端分别为电池模块进水口和电池模块出水口。
[0006] 本发明的电池模块还包括冷却系统,该冷却系统水箱、加水管、电池模块进水管、电池模块出水管、电池模块排气管、水泵供水管、水泵、散热器、散热器出水管,所述电池模块的电池模块进水口和电池模块出水口分别通过电池模块进水管和电池模块出水管与所述水泵和所述散热器连通,所述电池模块出水口还通过所述电池模块排气管与所述水箱的顶部连通,所述水泵通过所述水泵供水管与所述加水管连接并通过所述加水管与所述水箱的底部连通,所述加水管还通过所述散热器出水管与所述散热器连通。
[0007] 本发明的电池模块可以方便地通过冷却水冷却电池模块,避免了风扇对电池的影响并使电池模块的温度分布均匀、工作稳定。
附图说明
[0008] 图1是本发明的电池的一种实施方式的内部结构示意图;
[0009] 图2是本发明的电池模块的一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式[0010] 本发明的电池I包括壳体la、电池主体和冷却水通道lb,冷却水通道Ib和电池主体位于壳体I内,壳体Ia包括进水口 Ic和出水口 ld,冷却水通道Ib包括进水端和出水端,冷却水通道Ib的进水端和出水端分别连接壳体I的进水口 Ic和出水口 Id。
[0011 ] 冷却水或其它冷却液体可以通过壳体I的进水口 Ic进入电池I,冷却水在沿冷却水通道Ib流动的过程中吸收电池主体产生的热量,然后通过壳体I的出水口流Id出电池
Io
[0012] 在本发明的电池的一种实施方式中,如图1所示,本发明的电池I的冷却水通道Ib呈蛇形延伸,也就是形成迂回弯曲的形状。这种布置有利于充分利用壳体Ia的空间,并均匀冷却电池主体。优选地,如图1所示,当电池I和电池主体为片状时,可以使冷却水通道Ib位于电池主体的一侧。在这种情况下,当多个电池I依次叠放布置时,位于中间的各电池I的电池主体可以通过该电池I的冷却水通道Ib和与之相邻的另一个电池I的冷却水通道Ib冷却。
[0013] 其中,冷却水管道Ib可以由本领域公知的导热性良好的材料制成,例如铝合金等材料。
[0014] 本发明的电池模块2包括多个电池组和多个冷却水连接管2a,每个电池组包括多个电池,所述多个电池均为本发明的电池1,每个电池组的多个电池I的冷却水通道Ic通过冷却水连接管2a串联形成电池组冷却水通道,电池模块2的多个电池组的电池组冷却水通道通过电池组冷却水连接管2a串联形成电池模块冷却水通道,所述电池模块水冷却通道的两端分别为电池模块进水口和电池模块出水口。
[0015] 如上所述,电池组的多个电池I可以为片状并依次叠放布置,每个电池组的电池组冷却水通道的两端分别位于第一个电池I和最后一个电池I上,电池模块冷却水通道的电池模块进水口和电池模块出水口分别位于第一个电池组和最后一个电池组上。多个电池I可以串联或并联以形成电池组,`电池组也可以串联或并联以形成电池模块2。如图2所示,电池模块2的电池模块进水口位于最右侧的电池组上,电池模块出水口位于最左侧的电池组上。
[0016] 如图2所示,本发明的电池模块包括冷却系统,该冷却系统包括水箱3、加水管4、电池模块进水管5、电池模块出水管6、电池模块排气管7、水泵供水管8、水泵9、散热器10、散热器出水管11,电池模块2的电池模块进水口和电池模块出水口分别通过电池模块进水管5和电池模块出水管6与水泵9和散热器10连通,所述电池模块出水口还通过电池模块排气管7与水箱3的顶部连通,水泵9通过水泵供水管8与加水管4连接并通过加水管4与水箱3的底部连通,加水管4还通过散热器出水管11与散热器10连通。
[0017] 散热器10可以是本领域各种公知的散热器,冷却水或其它冷却液流经电池模块2并吸收热量后流至散热器10进行散热并在冷却后再进入电池模块2以进行循环冷却。优选地,散热器10包括散热管和风扇,散热管的两端分别与电池模块出水管6和散热器出水管11连接,所述风扇对所述散热管送风制冷。
[0018] 由于电池模块出水口要与电池模块排气管7和电池模块出水口 6连接,可以使电池模块排气管7、电池模块出水管6和所述电池模块出水口通过三通连接件连接。可选择地,可以使电池模块出水管6和电池模块排气管7形成一体,即作为三通管的两个支管并通过三通管的另一个支管与电池模块出水口连接。[0019] 同样地,可以使加水管4、水泵供水管8和散热器出水管11 一体形成,S卩加水管4、水泵供水管8和散热器出水管11作为三通管的三个支管;或者可以使加水管4、水泵供水管8和散热器出水管11通过三通连接件连接。
[0020] 优选地,水箱3可以包括具有泄压功能的压力盖,从而使水箱3内保持在预定的压力下,当水箱3内的压力超过预定的压力值时,所述压力盖打开以释放压力。这将在下文中结合本发明的电池模块的冷却系统的工作具体说明。
[0021] 优选地,所述电池模块的冷却系统还包括控制装置和设置在所述电池模块内的温度传感器,所述温度传感器检测所述电池模块的温度并将该温度转换为电信号发送给所述控制装置,所述控制装置根据所述温度传感器发送的电信号控制水泵9和散热器10风扇的工作。其中,所述控制装置可以是电池管理系统(BMS)或其它控制元件,所述温度传感器可以是热敏传感器或其它本领域公知的温度传感器。例如,可以使BMS与水泵9的继电器开关和散热器10风扇的开关电连接,从而控制冷却效果的强弱,这将在下文对冷却过程的说明中详细描述。
[0022] 下面说明使用本发明的电池冷却模块前的准备工作。
[0023] 首先,向水箱3中加注冷却液,冷却液将从水箱3的底部进入加水管4,然后冷却液分为两部分,一部分通过水泵供水管8流至水泵9,另一部分通过散热器出水管11流至散热器10。流至水泵9的冷却液继而通过电池模块进水管5流入电池模块2的冷却水通道(电池模块2的各电池组通过电池组冷却通道连接管2a连通),从电池模块2的冷却水通道流出的冷却液通过电池模块出水管6流至散热器10,继而与从散热器出水管11流到散热器10的冷却液汇合。实际上,冷却液同时从散热器出水管11和水泵供水管8加注到由电池模块2、电池模块进水管5、电池模块出水管6、水泵9和散热器10、散热器出水管11和水泵供水管8构成的冷却液循环通道中。在加注冷却液的过程中,原本存在于所述冷却液循环通道中的空气将受到冷却液的挤压并通过电池模块排气管7排放到水箱3中,从而对水箱3中的冷却液施加压力,使得在水箱3中加注冷却液时在所述冷却液循环通道中保持适当的量和压力的冷却液。
[0024] 根据需要,可以设计不同规格的水箱3并在水箱3中标注最高和最低刻度线,冷却液加注至最低刻度线和最高刻度线之间即完成加注。加注完冷却液后,本发明的电池模块的冷却系统就可以使用了。另外,如上所述,水箱3可以包括具有泄压功能的压力盖。当加注的冷却液超过最高刻度线或从电池模块排气管7排放到水箱3中的空气过多使得水箱3内的压力达到预定的压力值时,所述压力盖开启并释放多余的冷却液或空气,从而保证所述冷却液循环通道中的冷却液保持适当的量和压力。
[0025] 本发明的电池模块的冷却系统可以根据不同的需要,提高可控的冷却效果,节约能源。下面说明本发明的电池模块的冷却过程。
[0026] 当电池模块2工作且温度升高需要散热时,电池模块2内的温度传感器会将检测到的温度转换为电信号并发送至BMS。当BMS根据该电信号确定电池模块2的温度已达到需要冷却的情况时,BMS控制水泵9的继电器开关打开,使得冷却液在所述冷却水循环通道中循环流动。冷却液流经电池模块2时与各电池I发生热交换,从而对电池I进行散热冷却。升温后的冷却液通过流动到散热器10进行散热,然后再流到电池模块2进行循环冷却。与此同时,温度传感器始终检测电池模块2的温度并向BMS发送电信号。[0027] 当电池模块2的温度过高,散热器10对冷却液的散热效果不足以使电池模块2通过冷却液在所述冷却水循环通道中的循环流动得到有效冷却时,温度传感器检测的温度会继续上升。BMS根据温度传感器的电信号确定需要加强冷却效果并控制散热器10的风扇开关打开,从而使流动到散热器10的冷却液通过风扇吹送的空气进一步散热,最终使冷却液通过散热器10迅速散热,以提高冷却能力。
[0028] 另外,风扇可以设置多个档位,BMS可以根据温度传感器的电信号确定风扇对散热器10吹送的风量,以满足电池模块2的不同工作状态的需要。
[0029] 如上所述,电池I在所述电池模块内的连接方式根据电池I的数量及规格大小确定,但电池I的冷却水通道Ib全部串联,这样冷却液在电池模块2中均匀、快速地通过以达到迅速吸收热量、均匀降温的效果,使得电池模块2中的温度场均衡。
[0030] 另外,由于冷却液流动到散热器10进行集中散热,避免了对直接对电池I进行风冷,从而不会因吹送空气导致电池I被灰尘或其它杂质干扰。

Claims (8)

1. 一种电池模块,其特征在于,所述电池模块包括多个电池组和多个冷却水连接管 (2a),每个电池组包括多个电池(1),所述电池(I)包括壳体(la)、电池主体和冷却水通道 (Ib),所述冷却水通道(Ib)和电池主体位于所述壳体(Ia)内,所述壳体(Ia)包括进水口 (Ic)和出水口( ld),所述冷却水通道(lb)包括进水端和出水端,所述冷却水通道(Ib)的进水端和出水端分别连接所述壳体(Ia)的进水口(Ic)和出水口(ld),每个电池组的多个电池(I)的冷却水通道(Ib)通过所述冷却水连接管(2a)串联形成电池组冷却水通道,所述电池模块(2)的多个电池组的电池组冷却水通道通过冷却水连接管(2a)串联形成电池模块冷却水通道,所述电池模块冷却水通道的两端分别为电池模块进水口和电池模块出水口,所述电池模块(2)包括冷却系统,该冷却系统包括水箱(3)、加水管(4)、电池模块进水管(5)、电池模块出水管(6)、电池模块排气管(7)、水泵供水管(8)、水泵(9)、散热器(10)、 散热器出水管(11),所述电池模块(2 )的电池模块进水口和电池模块出水口分别通过电池模块进水管(5)和电池模块出水管(6)与所述水泵(9)和所述散热器(10)连通,所述电池模块出水口还通过所述电池模块排气管(7 )与所述水箱(3 )的顶部连通,所述水泵(9 )通过所述水泵供水管(8)与所述加水管(4)连接并通过所述加水管(4)与所述水箱(3)的底部连通,所述加水管(4)还通过所述散热器出水管(11)与所述散热器(10)连通。
2.根据权利要求1所述的电池模块,其中,所述冷却水通道(Ib)呈蛇形延伸。
3.根据权利要求2所述的电池模块,其中,所述电池主体为片状,所述冷却水通道(Ib) 位于所述电池主体的一侧。
4.根据权利要求1所述的电池模块,其中,所述电池模块排气管(7)、所述电池模块出水管(6 )和所述电池模块出水口通过三通连接件连接。
5.根据权利要求1所述的电池模块,其中,所述加水管(4)、水泵供水管(8)和散热器出水管(11) 一体形成,或者所述加水管(4)、水泵供水管(8)和散热器出水管(11)通过三通连接件连接。
6.根据权利要求1所述的电池模块,其中,所述水箱(3)包括具有泄压功能的压力盖。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的电池模块,其中,所述系统还包括控制装置和设置在所述电池模块内的温度传感器,所述温度传感器检测所述电池模块的温度并将该温度转换为电信号发送给所述控制装置,所述控制装置根据所述温度传感器发送的电信号控制所述水泵(9)的工作。
8.根据权利要求7所述的电池模块,其中,所述散热器(10)包括散热管和风扇,所述散热管的两端分别与所述电池模块出水管(6)和散热器出水管(11)连接,所述风扇对所述散热管送风制冷,所述控制装置根据所述温度传感器发送的电信号控制所述风扇的工作。
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