CN103038919B - 电池系统的热管理 - Google Patents

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Abstract

一种电池模块,包括设置在电池模块内的多块电化学电池和被设置用于为多块电化学电池提供热管理的热管理系统。热管理系统包括邻接电池模块第一侧面设置的第一热板以及邻接与电池模块第一侧面相对的电池模块第二侧面设置的第二热板。第一热板包括从第一热板表面伸出的从电池模块第一侧面延伸至电池模块第二侧面的一系列散热片。第二热板包括从第二热板表面伸出的从电池模块第二侧面延伸至电池模块第一侧面的一系列散热片。

Description

电池系统的热管理
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2010年7月1日提交的申请号为61/360, 756的美国临时专利申请的 权益和优先权,通过引用将其全部公开内容并入本文。
背景技术
[0003] 本申请主要涉及电池和电池系统领域。更具体地,本申请涉及可以在机动车应用 中使用以为机动车提供至少一部分原动力的电池和电池系统。
[0004] 将电力用作其全部或部分原动力的机动车(例如电动车(EV)、混合动力电动车 (HEV)、充电式混合动力电动车(PHEV)等,统称为"电动车")与更加传统的使用内燃机的燃 气动力车相比可以提供多种优点。例如,电动车与使用内燃机的车辆相比可以生成更少的 无用排放物并且可以表现出更高的燃料效率(而且在某些实施例中,这样的车辆可以完全 取消对汽油的使用,例如某些类型的PffiV就是如此)。
[0005] 随着电动车技术的持续发展,需要提供用于此类车辆的改进电源(例如电池系统 或模块)。例如,希望增加此类车辆无需给电池充电就能行进的距离。还希望改善此类电池 的性能和降低电池系统的相关成本。
[0006] -种持续研发的改进领域是电池化学领域。早期的电动车系统使用镍氢(NiMH) 电池作为动力源。后来,不同的添加剂和改良提高了NiMH电池的性能、可靠性和实用性。
[0007] 最近,生产商们已经开始研发可以在电动车中使用的锂离子电池。将锂离子电池 用于机动车应用具有若干相关优点。例如,锂离子电池具有比NiMH电池更高的电荷密度和 功率系数。换句话说,锂离子电池可以小于NiMH电池同时仍存储同样的电荷量,这就可以 允许节约电动车内的重量和空间(或者可选地,该特征可以允许生产商为车辆提供更大量 的功率而不必增加车辆的重量或由电池系统占用的空间)。
[0008] 众所周知的是锂离子电池与NiMH电池的工作方式不同并且会表现出与NiMH电池 技术所不同的设计和加工方面的难题。例如,锂离子电池与可比较的NiMH电池相比可能对 电池温度的变化更加敏感,并且因此可能要有系统用于在车辆运行期间调节锂离子电池的 温度。制造锂离子电池也会表现出这种电池化学所特有的难题,并且正在研发新的方法和 系统来解决这些难题。
[0009] 希望提供一种改进的用于在电动车内使用的电池模块和/或系统以解决与在此 类车辆内使用的NiMH和/或锂离子电池系统相关联的一个或多个难题。还希望提供一种电 池模块和/或系统,其中包括通过研读本公开即可显而易见的任何一项或多项有利特征。
发明内容
[0010] 根据一个示范性实施例,一种电池模块包括设置在电池模块内的多块电化学电池 和被设置用于为多块电化学电池提供热管理的热管理系统。热管理系统包括邻接电池模块 第一侧面设置的第一热板以及邻接与电池模块第一侧面相对的电池模块第二侧面设置的 第二热板。第一热板包括从第一热板表面伸出的从电池模块第一侧面延伸至电池模块第二 侧面的一系列散热片。第二热板包括从第二热板表面伸出的从电池模块第二侧面延伸至电 池模块第一侧面的一系列散热片。
附图说明
[0011] 图1是根据一个示范性实施例包括电池系统的机动车的透视图。
[0012] 图2是根据一个示范性实施例包括电池系统的机动车的剖视示意图。
[0013]图3-4是根据一个示范性实施例的电池系统的局部剖视图。
[0014] 图5-6是根据一个不范性实施例用于在图3-4的电池系统中使用的一部分电池模 块的透视图。
[0015] 图7是图5中电池模块的局部分解图。
[0016] 图8是图5中电池模块的顶视图。
[0017]图9是根据一个示范性实施例的图5中电池模块的局部顶视图,包括具有弯曲散 热片的热管理系统。
[0018]图9A是根据一个示范性实施例的图5中电池模块的局部顶视图,包括具有直散热 片的热管理系统。
[0019] 图10是根据一个示范性实施例的图9中电池模块的局部透视图。
[0020] 图11是根据各种示范性实施例用于在图9-9A的热管理系统中使用的散热片不同 位置的示意图。
[0021] 图12是根据另一个示范性实施例具有热管理系统的电池模块的局部透视图。
[0022] 图13是根据一个示范性实施例的图12中电池模块的局部分解透视图。
[0023] 图14是根据一个示范性实施例的图12中电池模块的局部顶视图。
[0024] 图15是根据一个示范性实施例的图12中电池模块的局部顶视图,其中并未示出 连接元件。
[0025] 图16是根据一个示范性实施例的图12中具有成对冷却片的电池模块的局部分解 透视图。
[0026]图17-18是根据一个示范性实施例用于在热管理系统内使用的各种散热片结构 的局部剖视图。
[0027]图19是根据一个示范性实施例用于在热管理系统内使用的热板的端视图。
具体实施方式
[0028] 图1是形式为汽车(例如轿车)的机动车10的透视图,其中具有用于为机动车10 提供全部或一部分原动力的电池系统20。这样的机动车10可以是电动车(EV)、混合动力 电动车(HEV)、充电式混合动力电动车(PHEV)或其他类型的利用电力来推进的机动车(统 称为"电动车")。
[0029] 尽管机动车10在图1中被示出为轿车,但是机动车类型可以根据其他的示范性实 施例而有所不同,所有的机动车类型都应被认为是落在本公开的范围内。例如,机动车10 可以是卡车、公共汽车、工业用车辆、摩托车、休闲车、船或任意其他类型的可以受益于使用 电力作为其全部或部分推进动力的机动车。
[0030] 尽管电池系统20在图1中被示出为位于机动车的后备箱或后部,但是根据其他的 示范性实施例,电池系统20的位置也可以不同。例如,电池系统20的位置可以根据车辆内 的可用空间、车辆期望的配重平衡、跟电池系统20 -起使用的其他部件(例如电池管理系 统、通风口或冷却设备等)的位置以及各种其他的考量因素来选择。
[0031] 图2根据一个示范性实施例示出了设置为HEV形式的机动车10A的剖视示意图。 电池系统20A朝向机动车10A的后部设置在油箱12附近(电池系统20A可以设置为紧邻 油箱12或者可以设置在机动车10A后部的独立舱室(例如后备箱)内或者可以用其他方 式设置在机动车10A内)。内燃机14被设置用于在机动车10A利用汽油动力推进机动车 10A时使用。电机16、动力分配设备17和发电机18也被设置作为机动车驱动系统的一部 分。
[0032] 这样的机动车10A可以仅由电池系统20A或仅由发动机14或者由电池系统20A 和发动机14提供动力或驱动。应该注意的是根据其他的示范性实施例也可以使用其他类 型的机动车和车辆驱动系统所用的结构,并且图2中的示意图不应被认为是限制本申请中 所述主题的范围。
[0033] 根据各种示范性实施例,电池系统20, 20A的尺寸、形状和位置,机动车10,10A的 类型,机动车的技术类型(例如EV、HEV、PHEV等),以及电池化学等特征均可不同于图示和 说明的内容。
[0034] 现参照图3-4,根据一个示范性实施例示出了电池系统21的局部剖视图。根据一 个示范性实施例,电池系统21负责用于封装和容纳电化学电池或蓄电池24,将电化学电池 24彼此连接和/或连接至机动车电子系统中的其他部件,以及调节电化学电池24和电池系 统21的其他特征。例如,电池系统21可以包括负责用于监测和控制电池系统21的电气性 能、管理电池系统21的热行为、容纳和/或分流流出物(例如可从电池24排出的气体)以 及电池系统21其他方面的特征。
[0035] 根据如图3-4所示的示范性实施例,电池系统21包括封装电池系统21中部件的 封盖或壳体23。电池系统内包括并排置于壳体23内的两个电池模块22。根据另一些示范 性实施例,电池系统21内可以根据电池系统21的期望功率和其他特性包含不同数量的电 池模块22。根据另一些示范性实施例,电池模块22可以设置为不同于并排的结构(例如端 到端等)。
[0036] 如图3-4所示,电池系统21根据一个示范性实施例还包括位于电池系统21 -端 的高压接插件28和位于电池系统21与第一端相对的第二端的维修断开装置30。高压接插 件28将电池系统21连接至机动车10。维修断开装置30在由用户致动时将两个独立的电 池模块彼此断开,由此将电池系统21的总电动势降低一半以允许用户维修电池系统21。
[0037] 根据一个示范性实施例,每一个电池模块22都包括多个电池监督控制器(CSC) 32 以根据需要监测和调节电化学电池24。根据其他的各种示范性实施例,CSC32的数量可以 有所不同。CSC32被安装在图示为布线板34(例如印刷电路板)的元件上。布线板34包 括用于将CSC32连接至各个电化学电池24并且将CSC32连接至电池系统21的电池管理 系统(未示出)的必要线路。布线板34还包括用于使这些连接可行的各种接插件(例如 温度接插件、电气接插件、电压接插件等)。
[0038] 仍然参照图3-4,每一个电池模块22都包括多块电化学电池24 (例如锂离子电池、 镍氢电池、锂聚合物电池等或者其他类型的现在已知或今后研发的电化学电池)。根据一个 示范性实施例,电化学电池24通常是被设置用于存储电荷的圆柱状锂离子电池。根据另一 些示范性实施例,电化学电池24可以具有其他的物理结构(例如椭圆形、方形、多边形等)。 电化学电池24的容量、尺寸、设计和其他特征根据其他的示范性实施例也可以不同于图示 的内容。
[0039] 每一块电化学电池24都利用以汇流条36或类似元件的形式设置的接插件电耦合 至一块或多块其他的电化学电池24或电池系统21中的其他部件。根据一个示范性实施例, 汇流条36被容纳或包含在汇流条固定件37内。根据一个示范性实施例,汇流条36由导电 材料例如铜(或铜合金)、铝(或铝合金)或者其他合适的材料构成。根据一个示范性实施 例,汇流条36可以通过焊接(例如电阻焊接)或者通过使用紧固件40(例如螺栓或螺钉可 以被容纳在汇流条36 -端的孔内并拧入端子38, 39的螺孔内)而耦合至电化学电池24的 端子38, 39。
[0040] 现参照图5-8,根据一个不范性实施例不出了用于在电池系统21内使用的一部分 电池模块22。电池模块22包括设置在第一元件或托盘42 (例如构件、壳体等)内的多块电 化学电池24。尽管如图5所示具有特定数量的电化学电池24(也就是有三排电化学电池 设置为使每一排内都设有14块电化学电池,共有42块电化学电池),但是应该注意的是根 据其他的示范性实施例,在电池模块22内可以根据任意的各种考量因素(例如用于电池模 块22的期望功率,电池模块22内必须满足的可用空间等)使用不同数量和/或不同设置 方式的电化学电池24。
[0041] 根据一个示范性实施例,托盘42以用于组装电池模块22的正确取向容纳个体电 化学电池24。根据一个示范性实施例,托盘42还可以包括用于提供电池与托盘底部和/ 或相邻电池间隔开的间距的特征。例如,根据一个示范性实施例,托盘可以包括图示为插槽 44(例如开口、孔口等)的一系列特征以定位和保持电化学电池24在托盘42的底部就位。
[0042] 如图5-8所示,根据另一个示范性实施例,托盘42也可以包括图示为凸块46的特 征用于帮助固定壳体或封盖(未示出)以封装和/或固定多块电池24。根据另一个示范 性实施例,凸块46也可以帮助将托盘42固定在构件或壳体(例如图3-4示出的壳体23) 内或者固定至机动车。根据一个示范性实施例,托盘42可以由聚合材料或其他合适的材料 (例如电绝缘材料)制成。
[0043] 根据一个示范性实施例,托盘42的插槽44被设置用于容纳(例如固定、保持、定 位等)个体电化学电池24的下端或者一部分。根据一个示范性实施例,插槽44是基本为 圆形的开口,具有被设置用于容纳电化学电池24下部的至少一个台肩或表面48 (正如图11 所示)。根据另一些示范性实施例,插槽44的开口可以具有其他形状以容纳不同形状(例 如方形、椭圆形等)的电池。插槽44的下台肩或下表面48将电化学电池24定位在由托盘 42界定出的空间或腔室50的顶部(例如图11所示)。腔室50被设置用于接收可能由电 化学电池24通过电化学电池24的排放部件或排放设备(例如图11中示出的通风口 52) 排出的气体和/或排放物。
[0044] 参照图7,电池模块22还可以包括图示为垫圈或密封件54的元件。根据一个示 范性实施例,密封件54被设置用于帮助将电化学电池24的下部密封在托盘42内以帮助将 从电化学电池24排出的所有气体保留在腔室50内。根据一个示范性实施例,密封件54被 设置为邻接托盘42的顶面。根据一个示范性实施例,密封件54包括与托盘42的多个插槽 44对齐的多个开口 55。
[0045] 根据一个示范性实施例,密封件54可以由柔韧的非导电材料例如硅树脂构成。根 据另一个示范性实施例,密封件54可以由硅树脂板模切而成或者可以是(例如通过注模成 型过程制成的)模制硅树脂元件。根据其他的示范性实施例,密封件可以是现在已知或将 来研制出的任何密封件。
[0046] 根据一个示范性实施例,图示为夹板56 (例如参见图7)的元件(固定件、器件、薄 板、夹持件等)被设置在密封件54上方以保持密封件54相对于托盘42就位。夹板56例 如可以通过螺接紧固件(未示出)延伸穿过夹板56内的孔58并由托盘42内的螺接孔45 接纳而耦合至托盘42。根据另一个示范性实施例,夹板56可以通过卡扣配合而耦合至托盘 42 〇
[0047] 现参照图9-11,根据一个示范性实施例示出了包括热管理系统60的电池模块22。 热管理系统60包括设置在电池模块22第一侧面上的第一热板或歧管61以及设置在电池 模块22第二侧面上的通常与第一热板61相对的第二热板或歧管62。
[0048] 每一块热板61,62都包括从热板61,62伸入电池模块22中电池24之间的空间 内的多个凸起或散热片64。例如,散热片64从邻接电池模块22的表面(也就是热板61, 62的内表面)伸出。散热片64和热板61,62可以整体成形或者可以是(例如通过焊接譬 如激光焊接)机械耦合在一起的独立部件。散热片64被设置用于(例如通过传导)在电 池24和热板61,62之间来回传热。根据一个示范性实施例,散热片64被设置用于接触电 池24的壳体25的外表面。根据另一个示范性实施例,散热片64并不接触电池24的壳体 25而是靠近电池24的壳体25。根据一个不范性实施例,散热片64可以如图9-10所不具 有恒定的厚度,或者根据另一个示范性实施例,散热片64具有渐缩的厚度以使它们在底部 65 (也就是更靠近热板处)较厚而在尖端66附近较薄。根据一个示范性实施例,散热片64 具有至少1mm的最小厚度。
[0049] 尽管热板61,62被图示为设置在垂直设置的电池24的两个相对侧面上,但是其他 的设置方式也是可行的。例如,热板61,62可以被设置作为容纳电池的上托盘和下托盘,其 中散热片64从上托盘向下延伸和从下托盘向上延伸。根据一个示范性实施例,热板61,62 和/或散热片64由具有高热导率的材料例如铝(或铝合金)、铜(或铜合金)或者其他具 有适当热导率的材料构成以允许跟电池24之间来回传热。
[0050] 根据一个示范性实施例,散热片64具有被成形为与电池24的壳体25的一部分外 表面曲率相匹配的波形轮廓(例如正弦波)(正如图9-10中所示)。通过匹配电池24的曲 率,散热片64和电池24之间的接触面积增大,由此增加散热片64和电池24之间来回传导 的热量。尽管散热片64被图示为相对于热板61,62倾斜或成一定角度,但是根据其他的示 范性实施例,散热片64也可以基本上垂直于热板61,62延伸。散热片64可以如图9-10所 示具有自由端,或者可以在两端都连接至热板61,62之一。根据其他的示范性实施例,散热 片64可以具有另外的形状(例如之字形轮廓、摆线形轮廓等),或者也可以是直线形(正如 图9A示出的散热片64A)。
[0051] 根据一个示范性实施例,每一块电池24的壳体25都是用于该电池24的导电路 径的一部分(也就是外壳25可以导电地耦合至电池的正极或负极之一)。因此,电绝缘层 (例如聚丙烯涂层、陶瓷涂层譬如可从汉高公司购得的Alodine®EC2或其他合适的材料) 可以设置在散热片64上以使散热片64与电池24电绝缘。电绝缘层是导热的,以使其不会 明显减弱散热片64为电池24提供热管理(也就是提供加热/冷却)的能力。根据其他的 示范性实施例,电绝缘层可以设置在电池24上或电池24周围以取代或者附加于在散热片 64上设置。
[0052] 根据一个示范性实施例,热板61,62和/或从热板61,62伸出的散热片64可以至 少部分中空以提高热板61,62和/或散热片64的热效率。根据一个示范性实施例,中空热 板61,62和/或散热片64被设置用于让热管理流体(例如水、水-甘醇的混合物、二氧化 碳、制冷剂等)从中流过。该热管理流体可以通过热板61,62(和散热片64)循环以进一步 提高系统的热导率。例如,风扇或泵(均未示出)可以被设置用于让热管理流体通过热板 61,62循环。应该注意的是中空热板61,62可以结合实心(非中空)散热片64使用,或者 实心(非中空)热板61,62可以结合中空散热片64使用。
[0053] 如图9-10所示,热管理流体的流动可以是逆流的设置方式(也就是传热流体在第 一热板61内的流动相对于在第二热板62内的流动方向相反)。根据其他的示范性实施例, 在两块热板61,62内的流动可以是沿相同的方向流动(例如并行流动)。根据另一个示范 性实施例,热板61,62可以(例如通过图示为连接热板63的连接元件而)彼此连接以使热 管理流体从第一热板61流动至第二热板62。
[0054] 如图10-11所示,根据一个示范性实施例,散热片可以具有小于电池总高度的高 度(例如图10示出的散热片64和图11示出的散热片64B-64D)。根据其他的示范性实施 例,散热片可以具有与电池24的总高度基本相等的高度(例如散热片64E)。如果散热片 的高度小于电池的高度,那么即可将多块热板层叠或以其他方式设置以使层叠热板中的个 体散热片也被层叠或彼此对齐(例如图11示出的层叠散热片64B)从而提供附加的放热能 力。根据其他的示范性实施例,每一块个体热板均可具有彼此层叠或垂直对齐的多个散热 片(也就是如图16-17所示将多个散热片彼此垂直堆叠在一起)以使每一个散热片都具有 小于电池总高度的高度但是层叠散热片组合的高度基本等于电池的总高度。根据另一个示 范性实施例,每一块热板均可具有并未彼此上下对齐的多个散热片(例如图11示出的散热 片64C-64E)。应该注意的是多种不同的散热片结构和翅片设置方式都是可行的,并且本领 域普通技术人员应该轻易地意识到在本申请范围内包括所有这些可行的结构和设置方式。
[0055] 现参照图12-19,根据另一个示范性实施例示出了电池模块122。电池模块122包 括设置在图示为托盘142的构件内的多块电化学电池124。壳体或封盖(未示出)可以被 设置为基本上封装或包围多块电化学电池124。电池模块122被设置用于在机动车(例如 分别在图1-2中示出的机动车10或10A)所用的电池系统中使用。
[0056] 根据一个不范性实施例,托盘142包括多个狭槽或插槽144。每一个插槽144都包 括台肩或侧壁148并且被设置用于容纳一块电化学电池124的下部。插槽144帮助将每一 块电化学电池124保留和定位在电池模块122内。根据一个示范性实施例,托盘142包括 被设置用于容纳一部分热管理系统160的一组狭槽或凹槽147 (例如每一个凹槽147都容 纳热管理系统160中的一部分热板161,162)。
[0057] 根据一个示范性实施例,每一块电化学电池124都包括第一或负极端子138以及 第二或正极端子139。每一块电化学电池124还包括设置在电池124的壳体125的封盖126 内的通风口 152和填料孔塞129。填料孔塞129在电化学电池124已注满电解质后被插入 填料孔内。
[0058] 根据一个示范性实施例,电化学电池124通常是被设置用于存储电荷的方形锂离 子电池。根据另一些示范性实施例,电化学电池124可以具有其他的物理结构(例如椭圆 形、柱形、多边形等)。根据其他的示范性实施例,电化学电池124的容量、尺寸、设计和其 他特征也可以不同于图示的内容。每一块电化学电池124均可利用接插件或汇流条(未示 出)电耦合至一块或多块其他的电化学电池124或者电池模块122的其他部件。
[0059] 根据一个示范性实施例,电池模块122包括被设置用于为电化学电池124提供热 管理的热管理系统160。热管理系统160包括第一热板或歧管161和第二热板或歧管162。 根据一个不范性实施例,每一块热板161,162都包括从每一块热板161,162的表面(也就 是面向电池模块122的表面或者换句话说是内表面)向外伸出的一系列或多个凸起或散热 片164 (例如薄板、元件等)。
[0060] 根据一个示范性实施例,散热片164是实心元件并且为电化学电池124提供传导 性冷却和/或加热。但是,根据另一个示范性实施例,散热片164可以是中空的或者具有被 设置用于输送流体从中流过以加热或冷却电化学电池124的内部腔室或通道。如图12-15 所不,散热片164从每一块热板161,162的表面沿基本垂直于每一块热板161,162该表面 的方向伸出。但是,根据另一个示范性实施例,散热片164也可以用不同的结构(例如成一 定角度地)从热板161,162伸出。散热片164可以具有自由端或尖端166 (如图13所示), 或者可以在两端都连接至热板161,162之一(未示出)。
[0061] 散热片164和热板161,162可以整体成形或者可以是(例如通过焊接譬如激光焊 接)机械耦合在一起的独立部件。根据一个示范性实施例,散热片164被设置用于接触电 池124的壳体125的外表面。根据另一个示范性实施例,散热片164并不接触电池124的 壳体125。
[0062] 根据另一个示范性实施例,散热片164从散热片164的底部165到尖端166都具 有基本相同的厚度。但是,根据另一个示范性实施例,散热片164可以用其他的方式设置。 例如,散热片可以具有小锥度(例如底部165可以具有比尖端166更大的厚度)。根据一个 示范性实施例,散热片164具有至少1_的最小厚度。
[0063] 尽管热板161,162被图示为设置在垂直设置的电池124的两个相对侧面上,但是 其他的设置方式也是可行的。例如,热板161,162可以被设置作为容纳电池的上托盘和下 托盘(例如代替托盘142),其中散热片164从上托盘向下延伸和从下托盘向上延伸。根据 一个示范性实施例,热板161,162和/或散热片164由具有高热导率的材料例如铝(或铝 合金)、铜(或铜合金)或者其他具有适当热导率的材料构成以允许跟电池124之间来回传 热。
[0064] 根据一个示范性实施例,每一块电池124的壳体125都是用于该电池124的导电 路径的一部分(也就是外壳125可以导电地耦合至电池的正极或负极之一)。因此,电绝缘 层(例如聚丙烯涂层、陶瓷涂层譬如可从汉高公司购得的Alodine®EC2或其他合适的材 料)可以设置在散热片164上以使散热片164与电池124电绝缘。电绝缘层是导热的,以 使其不会明显减弱散热片164为电池124提供热管理(也就是提供加热/冷却)的能力。 根据其他的示范性实施例,电绝缘层可以设置在电池124上或电池24周围以取代或者附加 于在散热片164上设置。
[0065] 根据一个示范性实施例,热板161,162和/或从热板161,162伸出的散热片164 可以至少部分中空以提高热板161,162和/或散热片164的热效率。根据一个示范性实施 例,中空热板161,162和/或散热片164被设置用于让热管理流体(例如水、水-甘醇的混 合物、二氧化碳、制冷剂等)从中流过。该热管理流体可以通过热板161,162和/或散热片 164循环以进一步提高系统的热导率。例如,风扇或泵(均未示出)可以被设置用于让热管 理流体通过热板161,162循环。应该注意的是中空热板161,162可以结合实心(非中空) 散热片164使用,或者实心(非中空)热板161,162可以结合中空散热片164使用。
[0066] 根据一个示范性实施例,第一热板161和第二热板162通过图示为连接热板163 的连接元件相连。因此,流过热管理系统160的流体被设置为正如图14所示流入第一热板 161、流过连接热板163并随后流过第二热板162。在该实施例中,热管理流体在电池模块 122的同一端进入和离开热管理系统160。
[0067] 但是,根据其他的示范性实施例,流过热板161,162的流体可以有其他的可选设 置方式。例如图15中所示,流过热管理系统160的流体可以是并行方式以使流体在电池模 块122的第一端进入第一热板161和第二热板162,并随后在电池模块122的第二端离开热 板161,162 (例如用于并行的流体流动)。可选地,可以不使用连接热板163并且因此流过 一块热板(例如第一热板161)的流体可以与流过第二块热板(例如第二热板162)的流体 逆向或者说是方向相反。在上述两个示例的任何一个当中均可不使用连接热板163。
[0068] 如图14-15所示,根据一个示范性实施例,每一块电化学电池124的冷却或加热都 在电化学电池124的所有四个侧面上进行。换句话说,通过来自第一热板161的散热片164 沿电化学电池124的第一侧面提供冷却或加热并且通过第二热板162的散热片164沿电化 学电池124的第二侧面提供冷却或加热。另外,通过第一热板161冷却或加热电化学电池 124的第一端面或边缘并且通过第二热板162冷却或加热电化学电池124的第二端面或边 缘。由此,每一块电化学电池124均可被有效地冷却或加热,其中冷却或加热基本上围绕每 一块个体电化学电池124的整个周边提供。
[0069] 根据一个示范性实施例,每一块热板161,162的一部分都被设置在托盘142的凹 槽147内。例如,托盘142包括被设置用于至少容纳每一块热板161,162下部的U形槽147。 根据另一个示范性实施例,每一块热板161,162都包括被设置用于由托盘142的凹槽147 接纳以准确固定和定位每一块热板161,162的可选底脚或凸起167。
[0070] 根据一个示范性实施例,托盘142包括凸缘或凸起146 (正如图13中所示)。凸缘 146被设置用于帮助将电池模块122固定在壳体(例如图3-4所示壳体23)或机动车(例 如分别在图1-2中示出的机动车10或10A)内。凸缘146也可以被设置用于围绕电池124 固定封盖(未示出)。根据一个示范性实施例,凸缘146可以包括孔或孔口(未示出)以帮 助固定电池模块122。
[0071] 根据一个示范性实施例,电池模块122包括夹持系统。夹持系统被示出为包括被 设置用于将电池124夹持或约束在一起的带条(正如图12所示的金属带条170)。如图12 所不,金属带条170被围绕每一块第一热板161、第二热板162和连接热板163的外表面设 置。带扣或其他的紧固器件(未示出)也可以被设置用于帮助紧固金属带条170。
[0072] 通过紧固金属带条170使得第一和第二热板161,162彼此更加靠近,直到每一块 热板161,162的内表面与电池124的端面或边缘形成接触为止。用这种方式在电池124上 施加夹持力或约束力。根据该实施例,连接热板163可以包括一个或多个柔性部分(例如 在连接热板163的中部或者在连接热板163的端部),或者电池模块122中可以不包括连接 热板163。
[0073] 如图12-15所示,每一块热板161,162的每一个散热片164都是基本扁平的单件 式元件。但是,根据其他的示范性实施例,热板161,162可以包括散热片的子集(例如多块 散热片)来代替单块散热片164。例如图16中所示,热板161包括从热板161的表面向外 伸出的一组或一对散热片264。正如图16中能够看到的那样,成对的散热片264通常占据 与图12-15中所不散热片164相同的地点或位置。根据图16不出的不范性实施例,在成对 的散热片264之间设有间隙。但是,根据其他的示范性实施例,成对的散热片264可以被设 置为彼此接触以使得不存在间隙。
[0074] 根据另一个示范性实施例,热板或歧管如图17所示包括一组三个散热片364而不 是如图16所示的两个散热片264或如图12-15所示的单个散热片164。如图17所示,在相 邻的散热片364之间设有间隙。但是,根据示范性实施例,散热片364可以被设置为彼此接 触以使得不再设有间隙。
[0075] 根据又一个示范性实施例,设置多根杆464以代替所有的单个散热片164(在图 12-15中示出)或多个散热片264, 364 (分别在图16-17中示出)。根据图18所示的示范性 实施例,多根杆464通常是圆柱形的实心元件或杆。根据一个示范性实施例,每一根杆464 都被设置为与相邻的杆464接触以使得在相邻的杆464之间不再设有间隙。但是,根据其 他的示范性实施例,杆464也可以设置为彼此并不直接接触以使得在相邻的杆464之间设 有间隙。
[0076] 应该注意的是任意数量的散热片或杆(或其他元件)均可与热板161,162结合使 用。例如,可以使用具有方形或矩形截面的杆。还应该注意的是图12-18示出的各种散热 片和杆的外部轮廓可以改变。例如,除了图12-18所示散热片和杆的圆形轮廓以外,还可以 使用方形或直角轮廓。
[0077] 根据另一个示范性实施例,用于热管理系统的热板可以包括多个独立元件或管。 例如图19所示,热板或歧管561可以包括基本上彼此并排设置的多根中空管572。多根中 空管572被设置用于帮助引导热管理流体流过热板561。例如,中空管572可以被设置用于 帮助热管理流体线性流动。如图19所示,每一根中空管572都与另一根中空管572接触。 但是,根据另一个示范性实施例,可以在一根或多根中空管572之间留有空隙。
[0078] 同样如图19所不,根据一个不范性实施例,热板561包括被设置为有助于热板561 的结构和刚性的外盖或外层570。换句话说,外层570有助于将每一根个体中空管572在热 板561内固定和親合在一起。根据一个不范性实施例,热板561可以不使用外层570。
[0079] 应该注意的是中空管的具体结构可以改变。例如,管可以具有方形或矩形截面而 不是图19所示的圆形截面。还应该注意的是图12-19示出的各种热板的外部轮廓可以改 变。例如,除了图12-19所示热板的圆形轮廓以外,还可以使用方形或直角轮廓。还应该注 意的是图1-19所示的任何具体实施例均可单独使用或者与图1-19示出的任何其他具体实 施例以不同的组合使用。
[0080] 根据一个示范性实施例,一种电池模块包括设置在电池模块内的多块电化学电池 (例如设置为交错的多排或者单行或单排)。电池模块的其他特征可以包括位于电池模块 一侧的至少一个冷却元件或冷却板,至少一个冷却元件可以是实心的或者可以被设置用于 接收冷却流体。至少一个冷却元件可以具有由此向外伸出的一系列凸起,其中每一个凸起 都延伸穿过一排或多排电池。
[0081] 根据一个示范性实施例,每一个凸起都可以是中空的,用于从冷却元件接收冷却 流体。根据另一个示范性实施例,每一个凸起都可以是实心的。根据一个示范性实施例,每 一个凸起都基本上是直线形。根据另一个示范性实施例,每一个凸起都被成形为与电池的 交错结构相对应。根据另一个示范性实施例,每一个凸起都从冷却元件向凸起的末端减缩。
[0082] 如本文中所用的术语"近似"、"大约"、"基本上"和类似术语应被理解为通常用法 以及本公开主题所涉及领域的普通技术人员所接受的用法相一致的广泛含义。研读本公开 的本领域技术人员应该理解这些术语只是为了允许说明介绍和主张的某些特征而并不是 要将这些特征的范围限制成提供的精确数值范围。因此,这些术语应被解读为指示所介绍 和主张的被认为是落在本发明如所附权利要求所述范围内的主题内容的非实质或不重要 的修改或改变。
[0083] 应该注意如本文中用于描述各种实施例的术语"示范性"是为了表示这些实施例 是可行的示例、表达和/或可行实施例的说明(并且这样的术语并不意味着这些实施例一 定是特殊或最好的不例)。
[0084] 如本文中所用的术语"耦合"、"连接"等是指将两个元件直接或间接地彼此相连。 这样的连接可以是静止的(例如固定连接)或可移动的(例如可拆除或可释放的连接)。 这样的连接可以用彼此整体成形为一个整体的两个元件或两个元件和任意附加的中间元 件实现,或者用彼此相连的两个元件或两个元件和任意附加的中间元件实现。
[0085] 本文中对元件位置的说明(例如"顶部"、"底部"、"上方"、"下方"等)仅仅是用于 描述图中不同元件的取向。应该注意各个元件的取向可以根据其他的示范性实施例而有所 不同,并且这些变形应被认为是由本公开涵盖。
[0086] 重要的是应注意如各种示范性实施例中所示用于电池系统的热管理系统的结构 和设置方式仅仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细介绍了几个实施例,但是研读本公开 的本领域技术人员应该轻易地意识到很多修改(例如各种元件的规格、尺寸、结构、形状和 比例的变化,参数值的变化,安装设置方式的变化,使用的材料、颜色、取向的变化等)都是 可行的而并不实质背离本文中介绍主题的新颖教导和优点。例如,图示为整体成形的元件 可以被构造为多个部件或元件,元件的位置可以颠倒或以其他方式改变,并且离散元件的 性质或数量或位置均可修改或改变。任何过程或方法步骤的顺序或次序可以根据可选实施 例而改变或重新排序。还可以对各种示范性实施例的设计、运行条件和设置方式进行其他 的替换、变形、修改和省略而并不背离本发明的保护范围。

Claims (15)

1. 一种电池模块,包括: 设置在电池模块内的多块电化学电池;和 被设置用于为所述多块电化学电池提供热管理的热管理系统,所述热管理系统包括: 邻接电池模块第一侧面设置的第一热板;以及 邻接与电池模块第一侧面相对的电池模块第二侧面设置的第二热板; 其中第一热板包括多块第一散热片,所述多块第一散热片与第一热板整体成形并从第 一热板朝向电池模块第二侧面延伸以使所述多块第一散热片的自由端被设置为靠近所述 第二热板,并且其中第二热板包括多块第二散热片,所述多块第二散热片与第二热板整体 成形并从第二热板朝向电池模块第一侧面延伸以使所述多块第二散热片的自由端被设置 为靠近所述第一热板。
2. 如权利要求1所述的电池模块,其中第一和第二热板是中空的并且被设置用于使得 热管理流体从中流过以帮助热管理多块电化学电池。
3. 如权利要求2所述的电池模块,其中热管理流体流过第一热板的方向与热管理流体 流过第二热板的方向相同。
4. 如权利要求2所述的电池模块,进一步包括连接元件,所述连接元件设置在第一热 板和第二热板之间以使热管理流体流过第一热板的方向与热管理流体流过第二热板的方 向相反。
5. 如权利要求2所述的电池模块,其中第一和第二热板包括多根中空管,所述多根中 空管被设置用于帮助热管理流体线型流过第一和第二热板。
6. 如权利要求1所述的电池模块,其中所述多块第一散热片中的每一块第一散热片和 所述多块第二散热片中的每一块第二散热片都是扁平的元件。
7. 如权利要求6所述的电池模块,其中所述多块第一散热片中的每一块第一散热片和 所述多块第二散热片中的每一块第二散热片都是实心板。
8. 如权利要求1所述的电池模块,其中所述多块第一散热片中的每一块第一散热片的 高度和所述多块第二散热片中的每一块第二散热片的高度都与所述多块电化学电池的高 度相等。
9. 如权利要求1所述的电池模块,其中所述多块第一散热片中的每一块第一散热片和 所述多块第二散热片中的每一块第二散热片都包括层叠的散热片的子集。
10. 如权利要求1所述的电池模块,其中所述多块第一散热片中的每一块第一散热片 和所述多块第二散热片中的每一块第二散热片都包括多根层叠杆。
11. 如权利要求1所述的电池模块,其中所述多块第一散热片中的每一块第一散热片 和所述多块第二散热片中的每一块第二散热片都从散热片的底部向散热片的尖端渐缩。
12. 如权利要求1所述的电池模块,其中所述多块第一散热片中的每一块第一散热片 和所述多块第二散热片中的每一块第二散热片都是中空的。
13. 如权利要求1所述的电池模块,其中第一热板、第二热板、所述多块第一散热片中 的至少一块第一散热片以及所述多块第二散热片中的至少一块第二散热片的组合围绕所 述多块电化学电池中的至少一块电化学电池以为所述至少一块电化学电池提供热管理。
14. 如权利要求1所述的电池模块,进一步包括托盘,所述托盘包括多个插槽,多个插 槽中的每一个都被设置用于容纳所述多块电化学电池中的一块电化学电池的至少一部分。
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