CN102498610B - 包括结构新颖的散热构件的、电池模块及中大型电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池模块，其具有内置并堆叠在模块外壳中的多个板状电池单体，其中，所述板状电池单体被构造成：电极组件内置于由层压片形成的电池外壳中，多个散热构件介于两个或更多个电池单体之间的界面处，并且，与散热构件一体地连接的热交换构件安装在所堆叠的电池单体的一侧，并且，由这些电池单体在充放电期间产生的热量经由散热构件传递并经由热交换构件散发出去。该散热构件包括：主体部，该主体部介于电池单体之间的界面处；连接部，该连接部串联地设置在所述主体部上并暴露于所堆叠的电池单体的外部；以及顶表面部分，该顶表面部分接触所述热交换构件，同时，该顶表面部分沿着以所述连接部为中心的两个相反方向垂直延伸，其中，所述连接部形成得比所述主体部厚。

Description

包括结构新颖的散热构件的、电池模块及中大型电池组
技术领域
本发明涉及一种具有结构新颖的散热构件的电池模块及包括该电池模块的中大型电池组，更具体地，涉及如下一种电池模块，该电池模块包括在堆叠状态下安装在模块外壳中的多个板状电池单体，其中，该电池模块被构造成如下结构：在电池单体之间的两个或更多个界面处设置有多个散热构件，并且，与这些散热构件一体地互连的热交换构件安装在电池单体堆的一侧，并且，在电池单体的充放电期间从这些电池单体产生的热量由该热交换构件去除，并且每个散热构件均包括主体部、连接部和顶端部分。
背景技术
近来，能够充电和放电的二次电池已广泛用作无线移动设备的能量源。而且，作为电动车(EV)、混合动力电动车(HEV)和外接充电式混合动力电动车(Plug-in HEV)的动力源，二次电池已经引起了相当大的关注，已经开发了上述这些车辆来解决现有的使用化石燃料的汽油车和柴油车引起的问题，例如空气污染。
小型移动设备为每个设备使用一个或数个电池单体。另一方面，因为诸如车辆等的中大型设备需要高功率和大容量，所以这些中大型设备使用中大型电池模块，该中大型电池模块具有彼此电连接的多个电池单体。
优选地，中大型电池模块被制造成具有尽可能小的尺寸和重量。因此，通常使用能够以高的集成度进行堆叠并具有小的重量/容量比的棱形电池或袋状电池来作为该中大型电池模块的电池单体(单元电池)。特别地，目前很多兴趣都集中在使用铝制层压片作为包覆构件(sheathing member)的袋状电池，这是因为：袋状电池的重量轻，袋状电池的制造成本低，并且袋状电池的形状容易改变。
构成这种中大型电池模块的电池单体是能够充电和放电的二次电池。因此，在这些电池的充放电期间，高功率大容量的二次电池会产生大量的热量。特别地，在这种电池模块中普遍使用的每个袋状电池的层压片在其表面上涂覆有呈现低导热率的聚合物材料，结果，难以有效降低这些电池单体的总体温度。
也就是说，如果不能从电池模块中有效去除在电池模块的充放电期间由该电池模块产生的热量，则该热量将积聚在电池模块中，结果，加速了该电池模块的退化。根据情形，该电池模块可能着火或爆炸。为此，在作为高功率大容量电池的车辆用电池组中，需要冷却系统来冷却该电池组中安装的电池单体。
通常，通过以高的集成度堆叠多个电池单体来制造要安装在中大型电池组中的每个电池模块。在此情况下，这些电池单体在它们彼此以预定间隔隔开的状态下进行堆叠，以便除去在这些电池单体的充放电期间产生的热量。例如，在不使用额外构件的情况下，可以在电池单体彼此以预定间隔隔开的状态下依次堆叠这些电池单体。替代地，在电池单体具有低机械强度的情形中，一个或多个电池单体安装在一个电池盒(battery cartridge)中，并且多个电池盒彼此堆叠以构成电池模块。在所堆叠的电池单体之间或所堆叠的电池模块之间，可以限定有冷却剂通道，以便可以有效去除在所堆叠的电池单体之间或所堆叠的电池模块之间积聚的热量。
然而，在这种结构中，必须设置有与电池单体的数目相对应的多个冷却剂通道，结果，该电池模块的总体尺寸增加了。
而且，在多个电池单体彼此堆叠的情况下，考虑到电池模块的尺寸，各个冷却剂通道之间的间隔也相对窄。结果，该冷却结构的设计很复杂。即，以比冷却剂入流端口更窄的间隔布置的冷却剂通道导致了高的压力损失，结果，难以设计该冷却剂入流端口和冷却剂出流端口的形状和位置。而且，可以进一步设置有风扇以防止这种压力损失，因此，由于功耗、风扇噪声、空间等，其设计可能受到限制。
此外，由于在设计该冷却结构的过程中使用的构件的厚度相同或者由于这些构件之间限定的空间，可能无法实现所期望的冷却效率。
因此，对于如下这种电池模块存在着高度需求：该电池模块提供了高功率和大容量，能够以简单而紧凑的结构来制造，并具有优良的使用寿命和安全性。
发明内容
技术问题
因此，已经做出了本发明，以解决上述问题和其它尚未解决的技术问题。
具体地，本发明的目的是提供一种电池模块，该电池模块被构造成如下结构：即，冷却剂通道被最小程度地形成，并且通过特殊结构的散热构件来实现高的导热率，从而在限制该电池模块的尺寸增大的同时实现该电池模块的均一温度，并因此减少温度偏差。
技术方案
根据本发明的一个方面，可通过提供如下一种电池模块来实现上述及其他目的，该电池模块包括在堆叠状态下安装在模块外壳中的多个板状电池单体，其中，每个所述板状电池单体均构造成在由层压片形成的电池外壳中安装有电极组件的结构，所述电池模块被构造成如下结构：在所述电池单体之间的两个或更多个界面处设置有多个散热构件，并且，与这些散热构件一体地互连的热交换构件安装在电池单体堆的一侧，并且，在电池单体的充放电期间从这些电池单体产生的热量经由所述散热构件、通过该热交换构件来去除，并且所述散热构件中的每一个均包括：主体部，该主体部设置在相应的电池单体之间的界面处；连接部，在该连接部从所堆叠的电池单体向外暴露的状态下，该连接部连接到所述主体部；以及顶端部分，该顶端部分沿着两个相反方向从所述连接部垂直延伸，使得该顶端部分接触所述热交换构件，所述连接部的厚度大于所述主体部的厚度。
通常，电池模块被构造成如下结构：多个电池单体在彼此以预定间隔隔开的同时进行堆叠以形成冷却剂通道，从而空气在各个电池单体之间限定的空间内流动(空气冷却式)，以防止这些电池单体过热。然而，这种类型的电池模块无法提供足够的散热效果。
另一方面，在本发明的电池模块中，在电池单体之间的两个或更多个界面处设置有多个散热构件，并且，与这些散热构件一体地互连的热交换构件安装在电池单体堆的一侧。因此，由于在各个电池单体之间未设有任何空间或仅在各个电池单体之间设有很小的空间，所以，能够以比常规冷却系统更高的冷却效率来冷却该电池单体堆，因此能够最大化该电池模块的散热效率并能够以高的集成度来堆叠这些电池单体。
而且，在根据本发明的电池模块中，每个散热构件的连接部的厚度大于每个散热构件的主体部的厚度，以提高从电池单体到热交换构件的热传导率。因此，通过利用特殊设计的散热构件与该热交换构件之间的联接而实现的热传导，由电池单体产生的热量被传递到热交换构件，因此能够有效去除从这些电池单体产生的热量。
每个散热构件的材料不受特别限制，只要每个散热构件由导热材料形成即可。例如，每个散热构件可以由呈现高导热率的金属片形成。这种散热构件可以设置在电池单体之间的所有界面处或设置在电池单体之间的某些界面处。例如，在这种散热构件设置在电池单体之间的所有界面处的情形中，各个电池单体可以在其两个相反侧面处与不同的散热构件接触。另一方面，在这种散热构件设置在电池单体之间的某些界面处的情形中，某些电池单体可以仅在其一个侧面处与散热构件接触。
该热交换构件的材料不受特别限制，只要该热交换构件由呈现高导热率的材料形成即可。优选地，该热交换构件由比其它材料呈现更高导热率和机械强度的金属材料形成。该散热构件和热交换构件可以彼此连接以实现有效的热传递。
每个散热构件的散热效率受到每个散热构件的表面积的影响。在此，每个散热构件的表面积是指：主体部的面积、连接部的面积和顶端部分的面积之和。就此而言，设置在各个电池单体之间的界面处的每个散热构件的主体部的尺寸可以等于每个电池单体的一个主表面的面积的70％至120％。
如果该主体部的尺寸过小，则难以容易地传递从电池单体产生的热量。另一方面，如果该主体部的尺寸过大，则电池模块的总体尺寸将增加，这不是优选的。
此外，每个散热构件的表面积受到所述连接部的厚度和所述顶端部分的宽度的影响。
本申请的发明人通过各种实验已经发现：在具有本发明的结构的电池模块中，经由模块外壳将每个散热构件的主体部与热交换构件相连的连接部在热传递过程中起到了瓶颈部分的作用，因此，从主体部向热交换构件的热传导率可能随着连接部的结构而极大地变化。
特别地，已经证实：在上文所述的、连接部的厚度大于主体部的厚度的情况下，有效解决了热量向热交换构件传递时导致的问题。
在一优选示例中，每个散热构件的连接部的厚度可以等于每个散热构件的主体部的厚度的1.2倍至8.0倍。如果该厚度差小于上述限定范围，则难以获得所期望的效果。另一方面，如果该厚度差大于上述限定范围，则电池模块的设计相当受限，并且，热传导率随着厚度的增加而增加的程度不明显。每个散热构件的连接部的厚度优选可以等于每个散热构件的主体部的厚度的1.2倍至5.0倍、更优选为1.2倍至3.5倍。
在各种结构中，所述连接部的厚度可以大于所述主体部的厚度。
作为一个示例，每个散热构件的连接部均可以构造成如下结构：在每个散热构件的连接部具有上述限定的厚度范围的同时，该连接部的在所述主体部侧的厚度等于该连接部的在所述顶端部分侧的厚度。
作为另一个示例，每个散热构件的连接部均可以构造成如下结构：该连接部具有从其主体部侧到其顶端部分侧而增加的厚度。例如，每个散热构件的连接部均可以构造成在竖直剖面中对称的拱形结构，但其不限于此。
当然，所述连接部与主体部之间的厚度关系不限于上述示例。
同时，所述热交换构件能够以例如焊接或机械联接的各种不同方式安装在所述散热构件的顶部处。
优选地，所述热交换构件具有至少一个冷却剂通道，冷却剂从所述至少一个冷却剂通道中流过。例如，在该热交换构件中可以形成有用于诸如水的液体冷却剂从中流过的冷却剂通道，由此，与常规的空气冷却式冷却结构相比，实现了具有高可靠性的优异冷却效果。
具体地，所述热交换构件可以构造成如下结构，即该热交换构件包括：底部部分，散热构件以紧密接触的方式设置在该底部部分的底表面处；与所述底部部分相连的两个相反的侧面部分，所述两个相反的侧面部分具有沿着纵向方向、贯穿所述两个相反的侧面部分而形成的冷却剂通道；以及多个散热鳍片，所述多个散热鳍片设置在所述两个相反的侧面部分之间，使得所述散热鳍片从所述底部部分向上延伸。
因此，从电池单体传递到该散热构件的热量被传导到所述热交换构件的底部部分的底表面，并传递到在所述热交换构件的两个相反的侧面部分中形成的冷却剂通道内流过的冷却剂(即，以水冷的方式)，并且传递到所述热交换构件的散热鳍片(即，以空气冷却的方式)，从而有效实现了从各个电池单体的热量散发。
所述热交换构件的结构不受特别限制，只要该热交换构件安装在电池单体堆的一侧以容易地去除由电池单体产生的热量即可。优选地，所述热交换构件安装在模块外壳的顶部处。
根据情形，该模块外壳可以在其顶部处设置有凹陷部，该凹陷部具有足以收容所述热交换构件的尺寸，并且，安装在该凹陷部中的所述热交换构件的高度可以小于或等于所述模块外壳的顶部的高度。在此结构中，即使在多个电池模块沿着所述热交换构件安装的方向进行堆叠的情况下，在堆叠这些电池模块时也不存在由于该热交换构件而引起的任何困难，因此，在制造具有高功率和大容量的中大型电池组时，上述结构可以是优选的。
在一优选示例中，每个电池单体均可以是轻质的袋状电池，该袋状电池包括安装在由层压片形成的电池外壳中的电极组件，该层压片包括：能够热焊接的内侧树脂层、隔离金属层、以及呈现优异耐久性的外侧树脂层。
每个电池单体均可以安装在例如以框架结构构造而成的电池盒中。这种结构优选适用于通过热焊接而在电池的边缘处形成有密封部的电池。
在上述结构中，该电池盒包括至少一对板状框架，以在相应一个电池单体的至少一个主表面暴露的状态下固定该相应一个电池单体的边缘，并且，所述框架中的每一个均在其外表面处设置有弹性挤压构件，以便将相应一个散热构件以紧密接触的方式固定到所述相应一个电池单体的暴露主表面。
因此，在其内安装有电池单体的多个电池盒相互堆叠并且在各个电池盒之间设置有散热构件的情况下，设置在所述框架的外表面处的弹性挤压构件提高了该电池盒堆的结构稳定性，并且使散热构件能够有效固定到该电池盒堆。
由于每个电池盒均包括至少一对板状框架，所以在每个电池盒中，不仅可以安装有一个电池单体，而且可以安装有两个或更多个电池单体。例如，在每个电池盒中安装有两个电池单体的结构中，在这两个电池单体之间设置有中间框架，从而，这两个电池单体中的一个电池单体设置在上框架和该中间框架之间，而另一个电池单体设置在该中间框架和下框架之间。即使在这种结构中，散热构件也以紧密接触的方式设置在各个电池单体的外表面处，因此，能够通过热传导来提供散热效果。
该弹性挤压构件的结构不受特别限制，只要在组装电池模块时、该弹性挤压构件安装到所述框架以固定该散热构件即可。例如，该弹性挤压构件可以设置在所述框架的上端及下端和/或左侧及右侧。
因此，安装到所述框架的外表面处的该弹性挤压构件将散热构件以紧密接触的方式有效压靠在所述框架上，以增加该散热构件与所述框架的固定程度，结果，不必使用另外的构件来固定该散热构件。
根据情形，该弹性挤压构件还可以安装在所述框架的、与电池单体的密封部接触的内表面处。
在一优选示例中，在每个电池单体的暴露主表面均从所述框架中的相应一个框架向外突出的状态下，每个电池单体可以安装在所述框架之间，并且，在弹性挤压构件的高度大于每个电池单体的暴露主表面处的突出高度的状态下，该弹性挤压构件可以设置在所述框架的外表面处。
即，形成得比电池单体的高度低的所述框架仅仅固定各个电池单体的边缘，因此，能够通过电池单体的、突出的暴露主表面来实现有效散热。而且，在加装这些散热构件时，安装得比电池单体的、其突出的暴露主表面处的高度更高的所述弹性挤压构件将该散热构件以紧密接触的方式有效挤压到电池单体的暴露主表面，因此，能够在不增加使用该散热构件的电池模块的尺寸的情况下、提高该电池模块的整体机械强度。
安装在所述框架的外表面处的弹性挤压构件的材料不受特别限制，只要在该弹性挤压构件受到挤压时，该弹性挤压构件呈现出高的弹性挤压力即可。优选地，每个弹性挤压构件均由弹性聚合物树脂形成。这种聚合物树脂可以是能够呈现高弹性力的材料或者可以具有能够呈现高弹性力的结构或形状。前者的代表性示例可以是橡胶，而后者的代表性示例可以是发泡聚合物树脂。
该弹性挤压构件能够以各种方式安装到所述框架。为了更有效地将该弹性挤压构件安装到所述框架，所述框架可以在其外表面处设置有凹槽，该弹性挤压构件可以安装在这些凹槽中。
每个弹性挤压构件的宽度可以等于每个所述框架的宽度的10％或更大。如果每个弹性挤压构件的宽度相比于每个所述框架的宽度来说太小，则可能无法发挥通过将该弹性挤压构件安装到所述框架而获得的效果。另一方面，如果每个弹性挤压构件的宽度相比于每个所述框架的宽度来说太大，那么，在其受到挤压时会弹性变形的该弹性挤压构件覆盖了所述散热构件的大部分，结果，散热效果可能降低。此外，当该弹性挤压构件受到挤压时，该弹性挤压构件可能从所述框架中突出出来，这不是优选的。因此，当然，只要不引起上述问题，每个弹性挤压构件的宽度均可以超过上述限定的范围。
同时，中大型电池组使用多个电池单体以提供高功率和大容量。在构成这种电池组的电池模块中，需要更高的散热效率来确保该电池组的安全性。
因此，根据本发明的另一方面，提供了一种通过基于所期望的功率和容量来组合两个或更多个电池模块而制造的中大型电池组。
根据本发明的电池组包括多个电池单体以提供高功率和大容量。因此，根据本发明的电池组优选用作电动车、混合动力电动车、或外接充电式混合动力电动车的动力源，在这些车辆中，在电池单体的充放电期间产生的高温热量是严重的安全问题。
尤其对于需要在长时间内从电池组获得高功率的电动车和外接插电式混合动力电动车来说，需要有高的散热性。在此方面，根据本发明的电池组更优选用在电动车和外接插电式混合动力电动车中。
附图说明
从以下结合附图进行的详细描述中，将能更清楚地理解本发明的上述及其它目的、特征和其它优点，在这些附图中：
图1是示出了板状电池单体的典型视图；
图2是示出了电池盒的典型平面图；
图3是示出了图2的电池盒的、沿着A方向观察到的竖直剖视图；
图4是分解图，示出了包括两个电池单体的电池盒；
图5是示出了图4的电池盒的典型平面图；
图6是示出了在电池盒之间设置有散热构件的电池模块的透视图，图2中示出了该电池盒之一；
图7是示出了图6的散热构件的典型视图；
图8是示出了图7的散热构件的正视图，包括该散热构件的局部放大图；
图9是示出了包括多个电池盒的电池模块的典型视图，图6中示出了两个这种电池盒；
图10是示出了根据本发明实施例的电池模块的典型视图，在该电池模块的一侧安装有热交换构件；
图11是示出了图10的热交换构件的典型放大图；并且
图12至14的视图和曲线示出了针对按照示例1制造的电池模块和按照比较例1制造的电池模块而进行的、根据实验例1的发热实验结果。
具体实施方式
现在，将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。然而，应当注意，本发明的范围不限于所例示的实施例。
图1是示出了板状电池单体的典型视图。
参考图1，板状电池单体100包括安装在电池外壳110中的、具有阴极/隔板/阳极结构的电极组件(未示出)，该电池外壳110由包括树脂层和金属层的层压片形成。电连接到该电极组件的阴极端子120和阳极端子130分别从电池外壳110的上端和下端向外突出。为了图示的简洁起见，未示出通过热焊接而形成在电池外壳110的边缘处的密封部。
由于电池外壳110包括树脂层，所以与金属外壳相比，不容易从该电池单体散发热量。特别地，在包括多个彼此堆叠的电池单体100的电池模块中，由于散热率低，该电池模块的性能和安全性可能恶化。
图2是示出了根据本发明实施例的电池盒的典型平面图，图3是示出了图2的电池盒的、沿着A方向观察到的竖直剖视图。
参考这两幅图，电池盒200被构造成如下结构：板状电池单体100安装在电池盒200中，并且该电池单体100的电极端子120和130从电池盒200向外突出。
电池盒200包括一对板状框架300和300’，这一对板状框架300和300’被构造成用于：在电池单体100的两个主表面暴露的状态下固定该电池单体100的边缘处的两个相反侧面(例如密封部)。
各个框架300和300’在其外表面的左侧部分和右侧部分处设置有沿着各个框架300和300’的纵向方向平行地延伸的弹性挤压构件310、320和310’、320’。
而且，在电池单体100的暴露主表面从各个框架300和300’突出的状态下，该电池单体100安装在各个框架300和300’之间。在弹性挤压构件310、320和310’、320’高度L大于电池单体100的暴露主表面处的突出高度l的状态下，弹性挤压构件310、320和310’、320’安装在各个框架300和300’的外表面处。因此，在加装散热构件(未示出)时，弹性挤压构件310、320和310’、320’能够对该散热构件(未示出)提供弹性挤压力。而且，所加装的散热构件(未示出)被弹性挤压构件310、320和310’、320’以紧密接触的方式有效挤压到电池单体100的暴露主表面，因此，能够在不增加使用该散热构件的电池模块的尺寸的情况下实现有效的散热。
图4是分解图，典型地示出了包括两个电池单体的电池盒，图5是示出了图4的电池盒的典型平面图。
参考这两幅图，除了两个板状电池单体100和100’以堆叠状态安装在电池盒200’中并且在电池单体100和100’之间还设置有中间框架301之外，电池盒200’与图4的电池盒相同，因此，将不再给出其详细说明。
在此结构中，即使在散热构件(未示出)设置在电池单体100和100’的主表面处的情形中，也能通过热传导来实现优异的散热效果。因此，与图2的结构相比，设置在中间框架301和一对框架300和300’处的弹性挤压构件310和320将这些散热构件以紧密接触的方式挤压到电池单体100和100’的主表面，因此，能够在最小化电池模块的尺寸增加的同时、实现有效的散热。
图6是示出了在电池盒之间设置有散热构件的电池模块的透视图，图2中示出了该电池盒之一；图7是示出了图6的散热构件的典型视图，而图8是示出了图7的散热构件的正视图，包括该散热构件的局部放大图。
参考这三幅图，在两个电池盒200之间设置有散热构件500。
散热构件500由呈现出高导热率的金属片形成。散热构件500包括：主体部510，该主体部510设置在电池盒200之间的界面处；连接部520，在该连接部520从所堆叠的电池盒200向外暴露的状态下，该连接部520连接到主体部510；以及顶端部分530，该顶端部分530沿着两个相反方向从所述连接部520垂直延伸，使得该顶端部分530接触热交换构件(未示出)。
连接部520的厚度T1大于主体部510的厚度T2。主体部510的尺寸约等于每个电池盒200的一个主表面的面积的100％。而且，顶端部分520的宽度W2约等于每个电池盒200的宽度W1。替代地，顶端部分520的宽度W2可以小于每个电池盒200的宽度W1。
如上所述，该散热构件被设计成具有最佳的散热效率，由此提高该电池模块的冷却效率。
图9是透视图，典型地示出了被构造成如下结构的电池模块：即，在电池盒之间设置有散热构件，图6中示出了两个这种电池盒。
与图6一起来参考图9，电池模块400包括依次堆叠的八个电池盒200，并且在这些电池盒200之间的某些界面处设置有四个散热构件500，从而，由这些电池盒200产生的热量(具体地，由安装在各个电池盒中的电池单体产生的热量)被传导到散热构件500，以便实现高的散热效果。
设置在八个电池盒200的框架300的外表面处的弹性挤压构件310和320有助于散热构件500稳定地安装并固定到框架300。
因此，在电池单体100的充放电期间由电池单体100产生的热量被传递到在各个电池盒200之间设置的散热构件500，然后通过热交换构件(未示出)排放到外部，由此，在该电池模块被构造成紧凑结构的同时，实现了高的散热效率。
图10是示出了根据本发明实施例的电池模块的典型视图，在该电池模块的一侧安装有热交换构件，而图11是示出了图10的热交换构件的典型视图。
与图9一起来参考这两幅图，安装在模块外壳410中的电池模块400被构造成如下结构：在通过依次堆叠多个电池盒200而构成的电池盒堆的顶部处安装有热交换构件600。
该热交换构件600包括：底部部分610，该底部部分610安装在模块外壳410的顶部处，从而散热构件500a以紧密接触的方式设置在该底部部分610的底表面处；与该底部部分610相连的两个相反的侧面部分620和620’，这两个相反的侧面部分620和620’具有沿着纵向方向贯穿这两个相反的侧面部分620和620’而形成的冷却剂通道621和622；以及多个散热鳍片630，这些散热鳍片630设置在所述两个相反的侧面部分620和620’之间，使得散热鳍片630从底部部分610向上延伸。
即，诸如水的冷却剂从冷却剂通道621和622中流过，并且，这些散热鳍片630彼此以预定的间隔D布置，从而空气在各个散热鳍片630之间流动。因此，以高的可靠性和良好的冷却效率有效去除了从散热构件500a传递来的热量。
下面，将基于本发明的一个示例来更详细地描述根据本发明的散热构件的出色性能。然而，应当注意，本发明的范围不限于所示出的示例。
[示例1]
如下所述地制造电池模块。
1-1电池单体的制造
把具有阴极/隔板/阳极结构的电极组件安装在电池外壳中，以制造出板状电池单体，该电池外壳由包括树脂层和金属层的层压片形成。
1-2散热构件的制造
如图7所示，使用具有0.1mm厚度的铝片来形成主体部和顶端部分，并将散热构件制造成使得其主体部的尺寸等于电池单体的一个主表面的尺寸，并且使其连接部具有0.2mm的厚度。
1-3包括散热构件的电池模块的制造
如图6所示，把如1-2部分中所述地制造的散热构件设置在如1-1部分中所述地制造的两个电池单体之间的界面处，以制造出电池模块。
[比较例1]
以与示例1基本相同的方式来制造电池模块，区别在于：在制造该散热构件时，其连接部的厚度为0.1mm，该厚度等于主体部的厚度。
[实验例1]
先制备出按照示例1制造的电池模块和按照比较例1制造的电池模块，然后测量由于从各个电池模块的电池单体产生的热量而引起的、电池模块的温度变化。图12、13和14(曲线)中示出了其结果。此实验在包括散热构件的电池模块在室温下发热5分钟的条件下进行。
如图12可见，在对根据本发明示例1的电池模块进行的温度变化实验中，散热构件以蓝色显示。特别地，与该散热构件的连接部相邻的电池单体的上侧部分比这些电池单体的下侧部分具有更低温度。作为参照，蓝色表示低温，而红色表示高温。
也就是说，当该散热构件的连接部的厚度大时，从电池单体产生的热量减少了。另一方面，如图13所示，证实了比较例1的电池模块的每个电池单体的主要部分被示出为红色。也就是说，电池单体的温度高。
具体来说，如图14的曲线可见，根据本发明示例1的电池模块的最高温度约为43℃，而比较例1的电池模块的最高温度约为45℃。也就是说，示例1的电池模块和比较例1的电池模块之间的最大温度差约为17％。
因此，在示例1的电池模块中，在最高温度之前的温度分布相对低，结果，对温度敏感的电池单体所经受的总体温度也降低了，从而增加了电池单体的使用寿命。
结果，根据本发明的电池模块可以包括如下的散热构件，该散热构件能够通过基于电池单体的发热特性调整设计参数来进行优化。
工业实用性
从上文的描述中清楚可见，根据本发明的电池模块被构造成如下结构：用于加速从电池单体的热量散发的散热构件设置在电池单体之间的界面处，并且，与该散热构件一体地连接的、呈现高导热率的热交换构件安装在电池单体堆的一侧。因此，能够将电池单体产生的热量有效排放到外部，同时使电池模块的尺寸增大降到最小。
而且，在该热交换构件中还形成有水冷式冷却结构，因此，能够以高的可靠性进一步改善从电池单体的热量散发。基于这种高的散热效率，能够均一地控制电池单体的内部温度，由此大幅提高这些电池单体的寿命和安全性。
虽然已经出于示意性目的公开了本发明的优选实施例，但本领域技术人员将会理解，在不偏离所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替代。

Claims (22)

1.一种电池模块，包括在堆叠状态下安装在模块外壳中的多个板状电池单体，其中，
每个所述板状电池单体均构造成在由层压片形成的电池外壳中安装有电极组件的结构；所述电池模块被构造成如下结构：在所述电池单体之间的两个或更多个界面处设置有多个散热构件，并且，与所述散热构件一体地互连的热交换构件安装在电池单体堆的一侧，在所述电池单体的充放电期间从所述电池单体产生的热量经由所述散热构件、通过所述热交换构件而去除，并且
每个所述散热构件均包括：主体部，所述主体部设置在相应的电池单体之间的界面处；连接部，在所述连接部从所堆叠的电池单体向外暴露的状态下，所述连接部连接到所述主体部；以及顶端部分，所述顶端部分沿着两个相反方向从所述连接部垂直延伸，使得所述顶端部分接触所述热交换构件，所述连接部的厚度大于所述主体部的厚度，
其中，至少一个所述电池单体安装在以框架结构构造而成的电池盒中，并且
其中，所述电池盒包括至少一对板状框架，以在至少一个电池单体的至少一个主表面暴露的状态下固定所述至少一个电池单体的边缘，并且，每个所述框架均在其外表面处设置有弹性挤压构件，以便将相应一个散热构件以紧密接触的方式固定到所述至少一个电池单体的暴露主表面。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，每个所述散热构件均由导热材料形成。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述热交换构件由导热材料形成。
4.根据权利要求2所述的电池模块，其中，每个所述散热构件均由金属片形成。
5.根据权利要求3所述的电池模块，其中，所述热交换构件由金属片形成。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中，每个所述散热构件的主体部的尺寸等于每个所述电池单体的一个主表面的面积的70%至120%。
7.根据权利要求1所述的电池模块，其中，每个所述散热构件的连接部的厚度等于每个所述散热构件的主体部的厚度的1.2倍至8.0倍。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其中，每个所述散热构件的连接部均构造成如下结构：所述连接部的在所述主体部侧的厚度等于所述连接部的在所述顶端部分侧的厚度。
9.根据权利要求1所述的电池模块，其中，每个所述散热构件的连接部均构造成如下结构：所述连接部具有从所述连接部的主体部侧到所述连接部的顶端部分侧而增加的厚度。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，每个所述散热构件的连接部均构造成在竖直剖面中对称的拱形结构。
11.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述热交换构件具有至少一个冷却剂通道，冷却剂从所述至少一个冷却剂通道中流过。
12.根据权利要求11所述的电池模块，其中，所述热交换构件包括：底部部分，所述底部部分以紧密接触的方式设置在所述散热构件的顶部处；与所述底部部分相连的两个相反的侧面部分，所述两个相反的侧面部分具有沿着纵向方向、贯穿所述两个相反的侧面部分而形成的冷却剂通道；以及多个散热鳍片，所述多个散热鳍片设置在所述两个相反的侧面部分之间，使得所述散热鳍片从所述底部部分向上延伸。
13.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述热交换构件安装在所述模块外壳的顶部处。
14.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述模块外壳在其顶部处设置有凹陷部，所述凹陷部具有足以收容所述热交换构件的尺寸，并且，安装在所述凹陷部中的所述热交换构件的高度小于或等于所述模块外壳的顶部的高度。
15.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述层压片包括：能够热焊接的内侧树脂层、隔离金属层、以及呈现耐久性的外侧树脂层。
16.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述弹性挤压构件设置在每个所述框架的上端及下端和/或左侧及右侧。
17.根据权利要求1所述的电池模块，其中，在每个所述电池单体的暴露主表面均从所述框架中的相应一个框架向外突出的状态下，每个所述电池单体安装在相应的所述框架之间，并且，在所述弹性挤压构件的高度大于每个所述电池单体的暴露主表面处的突出高度的状态下，所述弹性挤压构件设置在每个所述框架的外表面处。
18.根据权利要求1所述的电池模块，其中，每个所述弹性挤压构件均由聚合物树脂形成，当每个所述弹性挤压构件受到挤压时，所述聚合物树脂呈现出弹性挤压力。
19.根据权利要求1所述的电池模块，其中，每个所述框架均在其外表面处设置有凹槽，所述弹性挤压构件安装在所述凹槽中。
20.一种中大型电池组，其包括根据权利要求1至19中的任一项所述的两个或更多个电池模块，所述电池模块的数目是基于所述电池组的功率和容量而设定的。
21.根据权利要求20所述的中大型电池组，其中，所述电池组用作电动车或混合动力电动车的动力源。
22.根据权利要求21所述的中大型电池组，其中，所述混合动力电动车是外接插电式混合动力电动车。
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