CN102315500B - 电池组 - Google Patents

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Abstract

一种电池组，包括：至少一个电池单元；邻近所述至少一个电池单元设置并与所述至少一个电池单元热连通的蒸发器，所述蒸发器包括多孔介质和与所述多孔介质连通的收集器；和与所述蒸发器进出流体连通的冷却剂存储单元。

Description

电池组
相关申请的交叉引用
本申请根据美国法典第35章第119条(e)款(35U.S.C.§119(e))要求于2010年7月2日提交的名称为“二次电池”的美国临时申请No.61/344,350的优先权，该美国临时申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
各实施例涉及一种电池组。
背景技术
与一次电池不同，二次电池是可再充电的。低容量二次电池被广泛应用在诸如蜂窝电话、笔记本电脑和可携式摄像机的高科技电子设备中。高容量二次电池被广泛用作电动车辆或混合动力车辆的电机驱动的动力源。二次电池的尺寸由于有限的安装空间而受到限制，然而，要求具有更高容量的二次电池。为此，有必要在电池组中堆叠更多的电池单元以增大电池容量。此外，由于电池单元的寿命和效率受到电池单元产生的热量的影响，因此有必要发展有效的散热方法。
发明内容
因此，各实施例致力于一种电池组，其基本上克服由于所述背景技术的限制和缺点造成的一个或多于一个问题。
各实施例可以提供一种电池组，包括：至少一个电池单元；邻近所述至少一个电池单元设置并与所述至少一个电池单元热连通的蒸发器，所述蒸发器包括多孔介质和与所述多孔介质连通的收集器；和与所述蒸发器进出流体连通的冷却剂存储单元。
所述冷却剂存储单元可以被构造为存储待供应到所述多孔介质的液体冷却剂并从所述收集器接收冷却剂。
所述蒸发器可以邻近所述电池组的至少一侧设置。
所述蒸发器可以包括第一端口和第二端口，冷却剂在所述第一端口处被接收，所述冷却剂通过所述第二端口被排放。
所述冷却剂存储单元可以是冷凝器。
所述收集器可以在邻近所述第二端口处比邻近所述第一端口处宽。
所述蒸发器可以沿着所述至少一个电池单元的底部在第一方向上延伸。
所述第一端口和第二端口可以沿着所述蒸发器在所述第一方向上分隔开。
所述蒸发器可以在与所述第一方向正交的第二方向上延伸。
所述蒸发器可以在所述第二方向上在邻近所述第二端口处比邻近第一端口处长。
所述多孔介质可以沿所述第一方向在所述第二方向上延伸大致相同的长度。
所述收集器可以在所述第二方向上在邻近所述第二端口处比邻近所述第一端口处更向下。
所述电池组可以包括提供从所述第二端口到所述冷凝器的流体连通的收集管线和提供从所述冷凝器到所述第一端口的流体连通的供应管线。
所述收集管线的直径可以大于所述供应管线的直径。所述收集管线的直径可以为所述供应管线的直径的1.5倍到2倍之间。
所述电池组可以包括在所述第二端口和所述收集管线之间的止回阀。
所述收集器可以相对于所述冷凝器处于低压下。
所述电池组可以包括用于所述至少一个电池单元的外壳，其中所述蒸发器设置在所述外壳的至少一侧上并沿着所述外壳在第一方向上延伸。
所述收集器可以包括邻近所述蒸发器的至少一侧的收集区域。
所述冷却剂存储单元可以邻近所述蒸发器的底部。
所述多孔介质可以沿着所述蒸发器在所述第一方向上在所述冷却剂存储单元和所述收集器之间延伸。
所述电池组可以包括邻近所述蒸发器的所述至少一侧的散热装置。
所述散热装置可以包括远离所述蒸发器延伸的散热片。
所述收集区域可以邻近所述蒸发器的顶部。
所述收集器可以进一步包括平行于所述多孔介质延伸的中空导管，所述中空导管与所述存储单元和所述收集区域流体连通。
所述中空导管可以位于所述蒸发器的在与所述第一方向正交的第二方向上的周界处。
所述收集器可以进一步包括在所述中空导管和所述收集区域之间的止回阀。
附图说明
通过参照附图详细描述示例性实施例，以上及其它特征和优点对于本领域普通技术人员来说将变得更加明显，附图中：
图1示出根据一实施例的二次电池的结构的视图；
图2示出根据另一实施例的二次电池的正视图；以及
图3示出根据该另一实施例的二次电池的侧视图。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更充分地描述示例实施例；然而，这些示例实施例可以不同的形式实现，且不应被理解为限于这里所提出的各实施例。相反，这些实施例被提供为使本公开将全面且完整，并将向本领域技术人员充分地传达本公开的范围。
下文中，将根据一实施例描述二次电池的结构。
图1是示出根据一实施例的二次电池100的结构的视图。参照图1，本实施例的二次电池100包括冷凝器110和附接到电池组10的表面的蒸发器120。
冷凝器110具有填充有制冷剂(或冷却剂)的内部空间。冷凝器110中的制冷剂通过供应管线111和在蒸发器120中的第一端口111a被供应到蒸发器120。制冷剂可以是对环境无害的物质，如纯水。冷凝器110通过在蒸发器120中的第二端口112a和收集管线112接收在蒸发器120中蒸发的制冷剂。在冷凝器110中，制冷剂在被压缩时冷却，从而制冷剂冷凝为液相。也就是，冷凝器110可将制冷剂供应到电池组10，以使制冷剂从电池组10带走热并蒸发为气相。然后，冷凝器110可收集气相的制冷剂并将制冷剂冷凝为液相。在一个示例中，冷凝器110与蒸发器120进出流体连通。
收集管线112的直径d2大于供应管线111的直径d1。当制冷剂经过收集管线112时，制冷剂处于气相，因此此时制冷剂的体积大于制冷剂的液相体积。因此，为了制冷剂的平稳流动，收集管线112的直径d2被设定为大于供应管线111的直径d1。例如，收集管线112的直径d2可以以约1.5到约2的因数大于供应管线111的直径d1。如果收集管线112的直径d2是供应管线111的直径d1的1.5倍或多于1.5倍，则气相的制冷剂可平稳地流动到冷凝器110。另外，如果收集管线112的直径d2是供应管线111的直径d1的2倍或少于2倍，则制冷剂能够通过毛细作用而易于被移动。
蒸发器120通过供应管线111连接到冷凝器110。蒸发器120使用通过供应管线111供应的制冷剂冷却电池组10。在一个示例中，蒸发器120邻近电池单元11设置并与电池单元11热连通。在一个示例中，蒸发器120邻近电池组10的至少一侧设置。
蒸发器120包括由多孔介质制成的上芯(wick)121和能够被保持在真空状态的下密集部(dense part)或收集器122。密集部122的真空状态可以通过冷凝器110保持。在一个示例中，密集部122相对于冷凝器110处于低压下。
如果密集部122被保持在真空状态，则制冷剂的沸点在蒸发器120中被降低。另外，制冷剂被从电池组10产生的热加热。因此，制冷剂被电池组10的热蒸发并被存储在芯121的孔中。由于孔起到毛细管的作用，因此制冷剂密集地流入下侧。结果，制冷剂被密集地收集在密集部122中，然后通过收集管线112被供应到冷凝器110。
密集部122的第一端120a的长度11比密集部122的第二端120b的长度l2短，制冷剂从冷凝器110供应到密集部122的第一端120a，并且制冷剂从密集部122的第二端120b排放到冷凝器110。芯121的顶侧和底侧为近似平坦的，从而第一端120a的底侧比第二端120b的底侧高。因此，制冷剂流动到第二端120b并通过连接到第二端120b的收集管线112而易于被收集到冷凝器110。
如上所述，制冷剂通过毛细作用从密集部122传送到冷凝器110。也就是，在本实施例的二次电池100中，制冷剂能够通过毛细作用循环流通，而不需要动力供应。
另外，止回阀123设置在蒸发器120的密集部122和收集管线112之间，从而被蒸发的制冷剂不可以反向流动到蒸发器120。
另外，在蒸发器120的芯121中存储的被蒸发的制冷剂的量根据从电池组10的电池单元11产生的热量而变化。也就是，随着从电池单元11产生的热量的增加，更大量的被蒸发的制冷剂被存储在芯121中。因此，更大量的被蒸发的制冷剂从芯121传送到密集部122。因此，通过使用蒸发器120，电池单元11可根据从电池单元11产生的热量而被冷却。也就是，电池单元11的热能够均匀地散发。
换句话说，蒸发器120沿着电池单元11的底部在第一方向上延伸，第一端口111a和第二端口112a沿着蒸发器在该第一方向上分隔开。蒸发器120在与该第一方向正交的第二方向上延伸，并在该第二方向上在邻近第二端口112a处比邻近第一端口111a处长。因此，蒸发器的与电池单元11相反的底表面120c相对于邻近电池单元11的顶表面120d倾斜。然而，芯121的底表面平行于芯的上表面，即，芯121具有大致均匀的宽度，或者芯121沿第一方向在第二方向上延伸大致相同的长度。
如上所述，本实施例的二次电池100包括在电池单元11的下侧且由多孔介质制成的芯121，并且制冷剂通过芯121的毛细作用循环流通，从而电池单元11能够易于被冷却，而不需要动力供应。此外，在本实施例的二次电池100中，存储在芯121中的被蒸发的制冷剂的量与从电池单元11产生的热量成比例地变化，从而电池单元11能够被均匀地冷却。
下文中，将根据另一实施例描述二次电池的结构。
图2是示出根据另一实施例的二次电池200的正视图。图3是示出根据该另一实施例的二次电池200的侧视图。具有与先前的实施例的元件的结构和功能相同的结构和功能的元件由相同的附图标记表示，并且将主要描述区别。
参照图2和图3，本实施例的二次电池200包括设置在电池组10的一个表面的下侧的存储部210、连接到存储部210的上部并附接到电池组10的表面的蒸发器220和设置在蒸发器220的顶侧的散热装置230。
存储部210设置在电池组10的一个表面的下侧。存储部210包括用于存储制冷剂的内部空间。制冷剂可以是纯水。存储部210将制冷剂供应到蒸发器220以冷却电池组10。
蒸发器220连接到存储部210的上部并附接到电池组10的表面。例如，蒸发器220可以联接到电池组10的外壳12，外壳12围绕电池组10的电池单元11。因此，蒸发器220可以散发来自外壳12的热以冷却设置在外壳12中的电池单元11。在一个示例中，蒸发器220设置在外壳12的至少一侧上并沿着外壳12在第一方向上延伸。
蒸发器220包括收集器222和多个芯221。多个芯由多孔介质制成、联接到存储部210并沿蒸发器220的长度方向，即沿第一方向，延伸。收集器222从芯221接收制冷剂并将制冷剂返回到存储部210。
收集器222可以包括邻近蒸发器220的至少一侧(例如收集器220的顶部)的收集区域222a。收集区域222a从芯221接收制冷剂并可以沿与第一方向正交的第二方向延伸。当收集区域邻近蒸发器220的顶部时，收集器222还可以包括将制冷剂返回到存储部210并沿第一方向延伸的中空导管222b。在一个示例中，中空导管222b位于蒸发器220的在与第一方向正交的第二方向上的周界处。
芯221由多孔介质形成，以通过毛细作用使制冷剂从存储部210向上运动，如图2的箭头所示。因此，制冷剂沿外壳12的表面向上流动。芯221可以被设置在蒸发器220的中心部分，以易于吸收从设置在外壳12的中心部分处的电池单元11产生的热。制冷剂被从外壳12传送的热蒸发，并且被蒸发的制冷剂流动在芯221中。
然后，如果制冷剂被散热装置230冷却并冷凝，则被冷凝的制冷剂沿收集导管222b向下流动，如图2的箭头所示。这样，制冷剂被再次收集在存储部210中。止回阀223设置在收集导管222b处以防止制冷剂反向流动到芯221。
散热装置230设置在蒸发器220的顶侧。在一个示例中，散热装置230邻近蒸发器220的至少一侧。散热装置230通过毛细作用冷却从芯221传送的制冷剂。例如，从散热装置230向上突出的散热片231可以与空气接触并与空气交换热，通过这种方式，制冷剂可被冷却。在一个示例中，散热片231远离蒸发器220延伸。
外壳12的附接有蒸发器220的表面通过制冷剂的循环流通而被冷却。因此，在外壳12中产生对流空气流动，如图3的箭头所示。因此，设置在外壳12中的电池单元11能够通过与该对流空气流动热交换而易于被冷却。为了在外壳12中产生平稳的对流空气流动，电池单元11可以在外壳12中彼此分隔开并与蒸发器220平行布置。
如上所述，在本实施例的二次电池200中，制冷剂通过芯221的毛细作用沿蒸发器220的芯221从设置在电池组10的外壳12的至少一个表面上的存储部210向上流动，然后制冷剂沿收集导管222b向下流动。因此，在外壳12中能够产生对流空气流动，而不需要动力供应，因而设置在外壳12中的电池单元11能够容易且有效地被冷却。此外，在本实施例的二次电池100中，毛细作用的程度根据在电池单元11中产生的热量而变化，因而电池单元11能够被均匀地冷却。
作为总结和回顾，根据各实施例，通过提供包括多孔介质和与多孔介质连通的收集器的蒸发器以及与蒸发器进出流体连通的冷却剂存储单元，并使蒸发器邻近至少一个电池单元，二次电池中的电池单元能够被均匀地冷却，从而提高二次电池的效率和寿命。
如上所述，根据各实施例，二次电池包括由多孔介质制成并设置在电池单元的下侧的芯，并且制冷剂通过芯的毛细作用循环流通，从而电池单元能够易于被冷却，而不需要动力供应。
此外，在各实施例的二次电池中，在芯中存储的被蒸发的制冷剂的量与从电池单元产生的热量成比例地变化，从而电池单元能够被均匀地冷却。因此，在外壳中能够产生对流空气流动，而不需要动力供应。因而，设置在外壳中的电池单元能够有效且容易地被冷却。
这里已经公开了二次电池的各示例实施例，并且尽管采用了特定术语，但是它们仅在广泛和描述的意义上被使用和将被解释，并不出于限制的目的。因此，本领域普通技术人员将理解，在不背离如所附权利要求中阐释的本公开的精神和范围的情况下，可以在形式上和细节上做出各种改变。
【附图的主要部分中的附图标记的说明】

Claims (19)

1.一种电池组，包括：
至少一个电池单元；
邻近所述至少一个电池单元设置并与所述至少一个电池单元热连通的蒸发器，所述蒸发器包括多孔介质和与所述多孔介质连通的收集器；和
与所述蒸发器进出流体连通的冷却剂存储单元，
其中所述蒸发器包括第一端口和第二端口，冷却剂在所述第一端口处被接收，所述冷却剂通过所述第二端口被排放，并且所述冷却剂存储单元是冷凝器，
其中所述收集器包括：第一端，所述冷却剂从所述冷凝器供应到所述第一端；和第二端，所述冷却剂从所述第二端排放到所述冷凝器。
2.如权利要求1所述的电池组，其中所述冷却剂存储单元被构造为存储待供应到所述多孔介质的液体冷却剂并从所述收集器接收冷却剂。
3.如权利要求1所述的电池组，其中所述蒸发器邻近所述电池组的至少一侧设置。
4.如权利要求1所述的电池组，其中所述收集器的所述第一端的长度比所述收集器的所述第二端的长度短。
5.如权利要求1所述的电池组，其中：
所述蒸发器沿着所述至少一个电池单元的底部在第一方向上延伸，
所述第一端口和第二端口沿着所述蒸发器在所述第一方向上分隔开，并且
所述蒸发器在与所述第一方向正交的第二方向上延伸，所述蒸发器在所述第二方向上在邻近所述第二端口处比邻近所述第一端口处长。
6.如权利要求5所述的电池组，其中所述多孔介质沿所述第一方向在所述第二方向上延伸相同的长度。
7.如权利要求5所述的电池组，其中所述收集器在所述第二方向上在邻近所述第二端口处比邻近所述第一端口处更向下。
8.如权利要求5所述的电池组，进一步包括：
收集管线，提供从所述第二端口到所述冷凝器的流体连通，和
供应管线，提供从所述冷凝器到所述第一端口的流体连通。
9.如权利要求8所述的电池组，其中所述收集管线的直径(d2)大于所述供应管线的直径(d1)。
10.如权利要求9所述的电池组，其中所述收集管线的直径(d2)为所述供应管线的直径(d1)的1.5倍到2倍之间。
11.如权利要求9所述的电池组，进一步包括在所述第二端口和所述收集管线之间的止回阀。
12.如权利要求5所述的电池组，其中所述收集器相对于所述冷凝器处于低压下。
13.如权利要求1所述的电池组，进一步包括：
用于所述至少一个电池单元的外壳，其中所述蒸发器设置在所述外壳的至少一侧上并沿着所述外壳在第一方向延伸。
14.如权利要求13所述的电池组，其中：
所述收集器包括邻近所述蒸发器的至少一侧的收集区域，
所述冷却剂存储单元邻近所述蒸发器的底部，并且
所述多孔介质沿着所述蒸发器在所述第一方向上在所述冷却剂存储单元和所述收集器之间延伸。
15.如权利要求14所述的电池组，进一步包括邻近所述蒸发器的所述至少一侧的散热装置。
16.如权利要求15所述的电池组，其中所述散热装置包括远离所述蒸发器延伸的散热片。
17.如权利要求14所述的电池组，其中所述收集区域邻近所述蒸发器的顶部，并且所述收集器进一步包括平行于所述多孔介质延伸的中空导管，所述中空导管与所述存储单元和所述收集区域流体连通。
18.如权利要求17所述的电池组，其中所述中空导管位于所述蒸发器的在与所述第一方向正交的第二方向上的周界处。
19.如权利要求17所述的电池组，其中所述收集器进一步包括在所述中空导管和所述收集区域之间的止回阀。
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