CN104051813B - 液体冷却的蓄电池模块 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及液体冷却的蓄电池模块。提供了具有由两个不相邻的冷却板制造的冷却板组件的蓄电池模块。每个冷却板具有与基板相邻的侧板，并且冷却板被设置为彼此相对使得基板共面并分离开一定间隙。入口管道沿着每个侧板的上边缘延伸，并且在每个侧板内定位具有与入口管道流体连通的多个冷却剂通路的歧管。基板具有与歧管流体连通的出口管道。冷却板被设计为在冷却剂流过入口管道、歧管和出口管道时减少摩擦损失，并且歧管内的冷却剂通路被设计为维持横过歧管的均匀的流动速率。单独的单格电池被设置在组件内使得单格电池侧板和底部与冷却板的侧板和基板分别传热接触。蓄电池模块的设计减少了横过蓄电池模块的单格电池内的和在每个蓄电池单格电池内的操作温度变化。还提供了用于减少冷却剂流摩擦损失，从而建立了更加均匀的冷却剂流动速率，以及用于减少温度变化的方法。
Description
技术领域
本公开涉及用于锂离子和相关蓄电池的模块，并且更具体地说，涉及用于蓄电池模块的冷却板系统，该冷却板系统减少了横跨模块的以及在各个蓄电池单格电池内的温度变化。
背景技术
锂离子和相关的蓄电池，统称为可再充电能量存储系统（RESS），一直被认为是用于电动车辆和各种其它应用的清洁的、高效的、和环境负责的动力源。具体来说，RESS技术正被应用在汽车应用中，以作为在混合动力电动车辆（HEV）情况下补充，或者在纯电动车辆（EV）情况下取代传统的内燃发动机（ICE）。被动地存储来自静止的和便携的来源的，以及来自由车辆及其部件提供的回收动能的能量的能力使得蓄电池理想地作为用于轿车、卡车、公共汽车、摩托车和相关车辆平台的推进系统的一部分。在目前的背景下，单格电池是单个电化学单元，而蓄电池组由串联、并联或串并联连接的一个或多个单格电池构成，这取决于期望的输出电压和电容。
蓄电池温度在不同的驾驶条件下显著地影响混合动力车辆中的锂离子蓄电池的性能、安全性和寿命。蓄电池组内的不均匀的温度分布可导致电失衡的模块，并且最终导致更低的性能和更短的蓄电池寿命。结果，对锂离子蓄电池的热管理受到汽车制造商和蓄电池供应商的越来越多的关注。蓄电池组的令人担心的主要热问题是在操作充电/放电循环期间在每个单独的蓄电池单格电池内的以及横跨整个蓄电池组的过热和不均匀的加热，这可导致蓄电池快速降级以及蓄电池单格电池的电容减少。在蓄电池单格电池内维持一致的温度是困难的，这是因为在蓄电池单格电池内的不一致的热产生。而且，加热和冷却系统可产生不一致的传热，这是因为它们的内部热阻。期望一种其中蓄电池单格电池在受控温度范围内工作的蓄电池组设计。
蓄电池冷却板表面的对流传热率和蓄电池热产生率是影响蓄电池单格电池温度的两个主要参数。来自RESS的推进动力的生成也产生显著的热负荷。如此，基于RESS的系统优选地包括冷却系统以避免不可接受的高水平的热被施加到蓄电池和辅助装备。保持过量的热远离这些以及其它的热敏感部件有助于促进它们的正确运行和长寿命。在一种特定的形式中，这种冷却系统可包括液体冷却剂在蓄电池或其它生热部件中、周围或以其它热邻接方式被动或主动地循环。
锂离子高性能蓄电池被用在表现出超高驱动力的混合动力动力系中。在瞬时峰值负荷时，例如，在制动（制动能的回收（恢复））和加速（辅助加速（助力））时，蓄电池必须在非常短的时间内产生高输出。这些瞬时峰值负荷期间产生了大功率电流，这因内阻而产生了锂离子单格电池的显著升温。在95％附近，充电和放电效率是非常高的；不过，不能忽视所产生的废热。加上尤其在更暖的天气和更暖的气候中车辆内部的温度可升高到远超过的事实，在没有冷却的情况下操作锂离子蓄电池不是一种选择。
对任何蓄电池模块冷却系统的一个主要挑战是提供从单格电池的均匀传热，使得横跨蓄电池组的以及在单格电池内的温度变化被保持到最小。本领域中已知依赖于循环通过冷却板中的冷却剂通路的冷却剂的各种冷却系统，冷却板与蓄电池单格电池接触。冷却系统的当前生产依赖于多个单独的板，这些板以U形流的方式循环冷却剂，并且在该板的同一侧具有入口和出口端口。不过，当冷却剂横穿该板时，从单格电池传来的热减少了冷却剂的传热率因此传热是不均匀的。另外，在入口管道和出口管道中的摩擦损失、以及由在约90度冷却板弯曲处的流动分离引起的水头损失致使在前端或入口/出口侧的冷却剂通路的流动速率高于在后端的冷却剂通路的流动速率，这导致了从前到后的不均匀的传热率。
在单独的单格电池内不可接受的高温可能因基于冷却板接触的温度变化而发生，在和冷却板接触中冷却是不足够的或者是不均匀的。在高温下，蓄电池单格电池更快速地降级并且它们的性能和电容都减少。结果，单格电池可能不能实现规定的十年寿命期限。可能的替代是在温度超过设置极限时停用蓄电池。但是，混合动力车辆的全部优点——电助力或制动能的恢复——将消失。对于仅以电能运行的车辆来说，这甚至是不可能的，因为锂离子蓄电池是惟一的能量源。
因此，期望生产一种蓄电池模块冷却系统，其减少了压降和摩擦损失，并且其维持了横跨该模块的基本上均匀的冷却剂流动速率，并且其因此减少了横跨蓄电池组的以及在单独的蓄电池单格电池内的温度变化。
发明内容
因此，本发明提供了一种蓄电池模块冷却系统，其减少了在蓄电池单格电池内的温度变化和横跨该模块的最大蓄电池单格电池温度，减少了在单独的单格电池内的温度变化，并且其减少了蓄电池冷却系统的总压降。
一个实施例涉及蓄电池模块，其具有设置在冷却板组件内的多个互连的电化学单格电池。冷却板组件包括两个不相邻的冷却板并且每个冷却板都包括与基板相邻的侧板。冷却板被设置成彼此相对，使得基板是共面的且分离开一定的间隙。每个侧板包括从前到后地沿着侧板的上边缘延伸横过蓄电池模块的入口管道，和包括与入口管道流体连通的多个冷却剂通路的歧管。每个基板包括与歧管流体连通的出口管道；每个单格电池具有顶部部分、底部部分、和两个侧部分，单格电池在冷却板组件内并排地对齐使得侧部分与歧管处于传热接触，底部部分与出口管道传热接触，并且侧板的上边缘延伸到单格电池的顶部部分之上；每个入口管道包括在前面的至少一个入口端口，并且每个出口管道部分包括在前面的至少一个出口端口，其中冷却剂通路和管道被构造成减少从前到后横跨蓄电池模块的单格电池内的以及在从顶部到底部的每个蓄电池单格电池内的操作温度变化。根据具体的实施例，通路和管道可被构造成减少在入口和出口管道中的摩擦损失以及在冷却板弯曲处的水头损失，由此维持横跨该模块的以及在单独的单格电池内的更加均匀的冷却剂流动速率和更加均匀的传热率。在特定实施例中，冷却板包括三个铝薄板，一个内薄板、一个外薄板、和设置在内薄板和外薄板之间的波纹铝薄板，其中波纹形成了歧管内的冷却剂流动通路。冷却剂通路和管道可通过调节入口管道、歧管和出口管道的相对横截面面积、以及通过调节在冷却剂通路内的逐渐变窄或其它方式成形的波纹来构造，以相对于前端给位于歧管的后端附近的冷却剂通路的顶部提供更大的横截面面积。
另一实施例涉及蓄电池模块的冷却板组件。冷却板组件包括安置在金属框架内的两个不相邻的冷却板，并且每个冷却板都包括与基板相邻的侧板。这两个冷却板被设置成彼此相对，使得基板是共面的且分离开一定的间隙。每个侧板包括从前端到后端地沿着侧板的上边缘延伸横过蓄电池模块的入口管道，和包括与入口管道流体连通的多个冷却剂通路的歧管。每个基板包括与歧管流体连通的出口管道；每个入口管道在前端包括至少一个入口端口，并且每个出口管道在前端包括至少一个出口端口。冷却板每一个都包括三个铝薄板，一个内薄板，一个外薄板，和设置在内薄板和外薄板之间的波纹铝薄板，其中波纹形成了歧管中的冷却剂流动通路，并且其中波纹是锥形的或者是弯曲的使得在后端处的一个或多个冷却剂通路的顶部的横截面面积大于在前端的一个或多个冷却剂通路的顶部的横截面面积。
其它的实施例涉及用于通过根据本发明的实施例构造和/或实施蓄电池模块和冷却板系统来减少横跨蓄电池组/模块的以及在该组/模块的单独的单格电池内的温度变化。
本申请还提供了如下方案：
方案1. 一种蓄电池模块，其具有设置在冷却板组件内的多个互连的电化学单格电池，该冷却板包括两个不相邻的冷却板，每个冷却板包括与基板相邻的侧板，冷却板设置成彼此相对使得基板共面且分离开一定的间隙，每个侧板包括沿着侧板的上边缘从前到后横过蓄电池模块地延伸的入口管道，和包括与入口管道流体连通的多个冷却剂通路的歧管，并且每个基板包括与歧管流体连通的出口管道；每个单格电池具有顶部部分、底部部分、和两个侧部部分，单格电池在冷却板组件内并排对齐使得侧部部分与歧管传热接触，底部部分与出口管道传热接触，并且侧板的上边缘延伸到单格电池的顶部部分之上；每个入口管道包括在前面的至少一个入口端口，并且每个出口管道包括在前面的至少一个出口端口；其中冷却剂通路和管道被构造成减少在从前到后横过蓄电池模块的单格电池中的以及在从顶部到底部的每个蓄电池单格电池内的操作温度变化。
方案2. 如方案1所述的蓄电池模块，其中每个冷却板包括三个铝薄板，一个内薄板、一个外薄板、和设置在内薄板和外薄板之间的波纹铝薄板，其中波纹形成了歧管内的冷却剂流动通路。
方案3. 如方案2所述的蓄电池模块，其中通过构造冷却通路和管道来减少温度变化以提供从前到后横过蓄电池模块的从单格电池的侧部部分和底部部分到冷却板的基本上均匀的传热，以及提供从每个蓄电池单格电池到冷却板的基本上均匀的传热。
方案4. 如方案1所述的蓄电池模块，其中冷却剂包括液体。
方案5. 如方案3所述的蓄电池模块，其中冷却剂通路和管道被构造成调节冷却剂流速以减少在入口管道和出口管道处的摩擦损失以及在冷却板弯曲处的水头损失，并且基本上均衡通过横过模块的单独的通路的冷却剂流动速率。
方案6. 如方案5所述的蓄电池模块，其中出口管道的横向横截面面积大于歧管的横向横截面面积，使得冷却剂流从歧管到出口管道减速。
方案7. 如方案6所述的蓄电池模块，其中入口管道的横向横截面面积大于歧管的横向横截面面积，使得冷却剂流从入口管道到歧管加速。
方案8. 如方案2所述的蓄电池模块，其中波纹是锥形的或弯曲的，使得在后端的一个或多个冷却剂通路的顶部的横截面面积大于在前端的一个或多个冷却剂通路的顶部的横截面面积。
方案9. 如方案8所述的蓄电池模块，其中波纹是锥形的或弯曲的以减少在后端的一个或多个冷却剂通路的顶部的摩擦损失，并且进一步均衡通过横过模块的单独的通路的冷却剂流动速率。
方案10. 如方案9所述的蓄电池模块，其中冷却通路的中间部分的横截面面积和冷却通路的底部部分的横截面面积在从前端横过到达歧管的后端的每个通路中都是相同的。
方案11. 如方案1所述的蓄电池模块，其中所述间隙可被变窄或变宽以实现在冷却板和蓄电池单格电池之间的合适的接触压力。
方案12. 如方案11所述的蓄电池模块，其中冷却板组件被安置在可调的金属框架内。
方案13. 一种用于蓄电池模块的冷却板组件，包括安置在金属框架内的两个不相邻的冷却板，每个冷却板包括与基板相邻的侧板，冷却板设置成彼此相对以使得基板共面且分离开一定的间隙，每个侧板包括沿着侧板的上边缘从前端到后端地横过蓄电池模块延伸的入口管道，和包括与入口管道流体连通的多个冷却剂通路的歧管，并且每个基板包括与歧管流体连通的出口管道；每个入口管道包括在前端的至少一个入口端口，并且每个出口管道包括在前端的至少一个出口端口；其中每个冷却板包括三个铝薄板，一个内薄板，一个外薄板，和设置在内薄板和外薄板之间的波纹铝薄板，其中波纹形成了歧管内的冷却剂流动通路，并且其中波纹是锥形的或弯曲的，使得在后端的一个或多个冷却剂通路的顶部的横截面面积大于在前端的一个或多个冷却剂通路的顶部的横截面面积。
方案14. 如方案13所述的冷却板，其中出口管道的横向横截面面积大于歧管的横向横截面面积。
方案15. 如方案14所述的冷却板，其中入口管道的横向横截面面积大于歧管的横向横截面面积。
方案16. 一种减少横过沿蓄电池模块的从前到后地并排对齐的多个电化学单格电池的操作温度变化的方法，该方法包括将所述蓄电池模块构造为带有根据方案13的冷却板组件。
方案17. 一种减少横过沿蓄电池模块的从前到后地并排对齐的多个电化学单格电池的操作温度变化的方法，该方法包括将所述蓄电池模块构造为带有根据方案15的冷却板组件。
方案18. 一种减少在包括多个电化学单格电池的蓄电池模块内的从顶部到底部的每个蓄电池单格电池内的操作温度变化的方法，该方法包括将该蓄电池模块构造为带有根据方案13的冷却板组件。
方案19. 一种减少在包括多个电化学单格电池的蓄电池模块内的从顶部到底部的每个蓄电池单格电池内的操作温度变化的方法，该方法包括将该蓄电池模块构造为带有根据方案14的冷却板组件。
方案20. 一种减少横向通过冷却板的冷却剂的总压降的方法，该方法包括将蓄电池模块构造为带有根据方案13的冷却板组件。
方案21. 一种减少横向通过冷却板的冷却剂的总压降的方法，该方法包括将蓄电池模块构造为带有根据方案15的冷却板组件。
参照附图和下面公开的具体描述来更容易地理解这些和其它的优点、实施例和细节。
附图说明
虽然说明书以具体指出并清楚地要求保护了本发明的实施例的权利要求作为结论，但是应该认为，可从下面的对某些示例的描述并结合附图来更好地理解本发明。在附图中，在各附图中同样的附图标记代表同样的元件，并且附图中的各个部件不一定是按比例绘制的。
图1A描述了蓄电池模块的示意的示例性实施例。图1B是在金属框架内安置的蓄电池模块的示意描述。
图2A说明了单独的冷却板实施例，其示出了前-后取向的管道、端口和歧管冷却通路的相对位置。图2B描绘了单独的单格电池的示意图，以说明顶部、侧面和底部部分的相对于在蓄电池模块中的位置的定位。
图3A公开了内层、外侧和波纹层的示意横截面视图，它们构成了冷却板和其中的通路。图3B描绘了更靠近歧管的前端定位的单独的冷却通路的横截面，和更靠近歧管的后端定位的单独的冷却通路的横截面，以说明可如何使波纹逐渐变窄以在更靠近后端的通路的顶部提供更大的横截面面积。
图4描绘了根据某些实施例的冷却板系统内的两个单独的冷却板的取向，以及入口管道、歧管、和出口管道的相对横截面面积的横截面视图。
具体实施方式
现在将参照附图更加全面地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。不过，本发明可被以许多不同的形式实施，并且不应被解释为局限于本文公开的实施例。换句话说，本发明可被使用等同方式或替代物改变或改进，而不脱离本发明的范围和精神。在下面的描述中，应该指出，当传统的元件的功能和与本发明相关的元件的具体描述可能使本发明的要旨不清楚时，可忽略对这些元件的具体描述。
应该理解，尽管术语“第一”、“第二”等可在本文中被用于描述不同的元件，但这些元件不应该受这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。
另外，应该指出，本文使用的术语仅是用于描述特定实施例的目的，而不是用来限制本发明。在本文中使用时，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。还应该理解的是，术语“包括”和/或“包含”或者“含有”和/或“包括有”，当在说明书中被使用时，具体说明了所述特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或添加。
本发明提供了基本上克服可横跨蓄电池模块的以及在单独的蓄电池单格电池内的不可接受的操作温度变化的公知问题的蓄电池模块，冷却板组件，和方法。
现在更具体地参照根据本发明的实施例的蓄电池模块，其示例性实施例被图示在附图中。在全部附图和文字描述中相同的附图标记将被用于指示相同或相似的部分，并且对相同或相似的部分的重复的描述可能被省略。
参照图1和2，描述了具有设置在冷却板组件2内的多个互连电化学单格电池4的蓄电池模块1，冷却板组件2包括两个不相邻的冷却板6、8。本发明的发明人发现使用两个不相邻的冷却板代替单个冷却板，使在单格电池和冷却板之间的接触压力能被调整适应变化的容差。在单格电池的蓄电池组的每一侧的合适的接触压力对均匀的传热来说是必要的。在固定尺寸的板内，难以容纳容差。作为非限定性示例，必要时，可在冷却板和蓄电池单格电池之间放置一薄层带有高导热性的软硅树脂箔以确保完全接触。每个冷却板6、8包括与基板12相邻的侧板10。基板提供了在单格电池的底部部分处的额外的传热，这也促进了均匀传热并因此促进了每个单格电池内的温度的均匀性。冷却板6、8设置成彼此相对使得基板12是共面的且分开一定的间隙14。该间隙可在调节冷却板组件以在单格电池的每一侧提供均匀传热接触时被变窄或变宽。每个侧板10包括从前到后沿着侧板10的上边缘18延伸横过蓄电池模块1的入口管道16，以及包括与入口管道16流体连通的多个冷却剂通路22的歧管20。每个基板12包括与歧管20流体连通的出口管道24。每个单独的单格电池4具有顶部部分26、底部部分28、和两个侧部部分30，并且单格电池在冷却板组件2内被布置成并排对齐使得侧部部分30与歧管20传热接触，并且底部部分28与出口管道24传热接触。侧板10的上边缘18延伸到单格电池4的顶部部分26之上。每个入口管道16包括在前面的至少一个入口端口32，并且每个出口管道24包括在前面的至少一个出口端口34；其中冷却剂通路22和管道16、24构造成减少从前到后横跨蓄电池模块1的单格电池4中的以及在从顶部26到底部28的每个蓄电池单格电池4内的操作温度变化。
一般而言，可再充电蓄电池单格电池类型包括圆形单格电池，方形单格电池和小袋或咖啡包单格电池。方形单格电池的几何形状通常是矩形的并且该单格电池可被扁平包装，例如在矩形铝壳体内。在小袋或咖啡包单格电池中，各层的活性材料被堆叠或折叠且被包装在例如柔韧的铝复合薄膜中。实际上，就冷却效率而言，方形或小袋单格电池最适合用在车辆中。根据本发明的实施例的优选蓄电池单格电池类型是方形单格电池。设置在单格电池周围的金属罐在单格电池侧面和底部部分给冷却板提供了接触表面，这提供了更大的热管理机会。
本发明的蓄电池模块被独特地设计以提供整体上均匀的传热。传统的设计缺少从前到后地（沿着并排对齐的单格电池）横跨模块的均匀性，并且还缺少在每个单独的单格电池内的均匀性，其中传热通常是从单格电池的顶部部分到底部部分逐渐减少。为了实现横跨该模块的基本上均匀的传热，重要的是实现从前端到后端的冷却剂通路的基本上均匀的冷却剂流动速率。
由于在入口管道和出口管道处的摩擦损失和在冷却板弯曲处的水头损失，流速逐渐减慢使得在更接近前端的通路内的流速大于更接近后端的冷却剂通路内的冷却剂流速。
水头损失被定义为每单位质量的总能量损失。其在流体高度恒定的情况下等于总压降乘以流体密度。由摩擦引起的水头损失被具体称为摩擦损失。水头损失还在经过成一定角度的管或管道的流动中，或者流动突然膨胀/收缩时发生。
每个冷却板6、8包括三个铝薄板，内薄板35，外薄板36，和设置在内薄板35和外薄板36之间的波纹铝薄板38，其中波纹40形成了歧管20中的冷却剂流动通路22。歧管可例如使用铝波纹和两个铝板形成以减少成本。波纹的存在、形状和/或厚度可被操纵以影响通过通路的流动速率。根据优选的实施例，波纹可存在于歧管的冷却通路中，但是不存在于入口或出口管道内。可通过构造冷却通路22和管道16、24来减少温度变化以提供从前到后地横跨蓄电池模块1的从单格电池4的侧部部分30到冷却板6、8的基本上均匀的传热，并且提供从顶部部分26到底部部分28，和从侧部部分30到侧部部分30的从每个蓄电池单格电池4到冷却板6、8的基本上均匀的传热。优选的冷却剂包括液体。
在本领域已知的典型的蓄电池模块中，冷却板可被设置成沿着对齐的蓄电池单格电池的每一侧，其中每个板歧管具有单格电池通路，这些通路主要引导从前顶部的入口端口到前底部的出口端口的流动。结果，在入口管道和出口管道内的摩擦损失，和在90度冷却板弯曲处的流动分离引起的水头损失导致了更接近端口（前端）的通路内的冷却剂流动速率大于更接近后端的通路内的流动速率。
根据本发明的实施例，可对通路进行构造以减少在入口管道和出口管道内的摩擦损失和在（90度）冷却板弯曲处的水头损失。在出口管道处的摩擦损失与其流速的平方成正比。冷却剂流动速率等于流速乘以横截面面积。如果控制了在出口管道处的流动速率，那么相对于歧管冷却通路增加出口管道的横截面会减少在出口管道处的流速，这导致了在出口管道处的摩擦损失的显著减小。因此，减少了模块的从前到后的冷却剂通路的流动速率的变化。在90度冷却板弯曲处的水头损失与各个冷却剂通路的流速的平方的和成正比。因此，冷却剂通路的流动速率的均匀性减少了在90度冷却板弯曲处的水头损失。另一方面，在90度冷却板弯曲处的水头损失的减少进一步降低了通过模块的冷却剂通路的流动速率的变化。
在具体实施例中，冷却剂通路22可被构造成大大减少在入口管道16处的摩擦损失，在出口管道24处的摩擦损失，和在90度冷却板弯曲处的水头损失。具体而言，可减少从前端54到后端56横跨歧管的多个通路中的一个通路的顶部50和底部52处的压力差。在具体实施例中，冷却剂通路22可被构造成减少在歧管20的后端56处的冷却剂通路的底部52处的压力。
特别参照图3，在另外的实施例中，冷却通路22的中间薄板38包括波纹40并且波纹可被用于改变流动通路22的竖直横截面面积。具体来说，波纹可被用来增加在位于相对于前端54更接近后端56的流动通路的顶部处的横截面面积。在优选的实施例中，波纹仅被安装在歧管20内并且不延伸进入入口管道和出口管道。锥形的、弯曲的、或成形的波纹可被用于在相对于前端更接近后端的流动通路的顶部处增加横截面面积或降低流速，这导致了在更接近后端的流动通路的顶部的摩擦损失的降低和在更接近后端的通路中的冷却剂流动速率的增加的净效果。因此，通过横过模块的各个通路的流动速率基本上是一致的并且整个冷却系统的总压降被进一步减小。具体来说，提供的实施例中波纹40是锥形的或弯曲的使得在后端56的一个或多个单独的冷却剂通路的顶部50的横截面面积大于在前端54的一个或多个单独的冷却剂通路的顶部50的横截面面积，并且更具体地说，波纹40可以是锥形的或弯曲的以减少在后端56的一个或多个冷却剂通路的顶部的摩擦损失并进一步均衡通过横过模块的单独的通路22的冷却剂流动速率。冷却通路22的中间部分51的横截面面积和冷却通路的底部部分52的横截面面积可在从前端54横过到达歧管20的后端56的每个通路中都是相同的。
冷却剂通路22和管道16、24可被构造成调节冷却剂流速以减少在入口管道16和出口管道24处的摩擦损失，以及由在90度冷却板弯曲处的流动分离引起的水头损失，这基本上均衡了通过横过模块的单独的通路的冷却剂流动速率，并且基本上减少了冷却系统的总压降。根据一些实施例，出口管道24的横向横截面面积大于歧管20的横向横截面面积，使得冷却剂流从歧管20到出口管道24减速。在一些实施例中，入口管道16的横向横截面面积大于歧管20的横向横截面面积，使得冷却剂流从入口管道16到歧管20加速。
冷却板组件2被安置在金属框架60内，金属框架通常由钢构造，其包括了用于调节该板的定位以优化与单格电池4的传热接触，尤其是在单格电池侧面的传热接触的机构。在冷却板组件的两个板之间的距离可通过将基板12的边缘之间的间隙14变窄或变宽来调节。金属框架60可包括用于定位冷却板的调节机构。通过采用两个冷却板6、8，有更高的能力来调节与单格电池侧面的接触点，因为每个侧面可被独立于另一个地被调节。
其它的实施例具体涉及如上描述的冷却板组件，或者甚至更具体地涉及冷却板部件中的其中一个。
另外的实施例提供了用于减少横过沿蓄电池模块1从前到后地并排对齐的多个电化学单格电池4的操作温度变化，和/或用于减少沿蓄电池模块1从顶部到底部的每个蓄电池单格电池4内的操作温度的方法，其包括多个电化学单格电池4。特别地，该方法包括将蓄电池模块与所述的冷却板组件一起建造或安装，并且在非常具体的实施例中，该方法包括将蓄电池模块的实施例与混合动力或电动车辆中的冷却组件一起安装。
尽管已经出于说明目的描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员应该意识到，在不脱离如所述权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、添加和替换都是可能的。
Claims (21)
1.一种蓄电池模块，其具有设置在冷却板组件内的多个互连的电化学单格电池，该冷却板组件包括两个不相邻的冷却板，每个冷却板包括与基板相连的侧板，冷却板设置成彼此相对使得基板共面且分离开一定的间隙，每个侧板包括沿着侧板的上边缘从前到后横过蓄电池模块地延伸的入口管道，和包括与入口管道流体连通的多个冷却剂通路的歧管，并且每个基板包括与歧管流体连通的出口管道；每个单格电池具有顶部部分、底部部分、和两个侧部部分，单格电池在冷却板组件内并排对齐使得侧部部分与歧管传热接触，底部部分与出口管道传热接触，并且侧板的上边缘延伸到单格电池的顶部部分之上；每个入口管道包括在前面的至少一个入口端口，并且每个出口管道包括在前面的至少一个出口端口；其中冷却剂通路和管道被构造成减少在从前到后横过蓄电池模块的单格电池中的以及在从顶部到底部的每个蓄电池单格电池内的操作温度变化。
2.如权利要求1所述的蓄电池模块，其中每个冷却板包括三个铝薄板，这三个铝薄板包括一个内薄板、一个外薄板、和设置在内薄板和外薄板之间的波纹铝薄板，其中波纹形成了歧管内的冷却剂流动通路。
3.如权利要求2所述的蓄电池模块，其中通过构造冷却通路和管道来减少温度变化以提供从前到后横过蓄电池模块的从单格电池的侧部部分和底部部分到冷却板的基本上均匀的传热，以及提供从每个蓄电池单格电池到冷却板的基本上均匀的传热。
4.如权利要求1所述的蓄电池模块，其中冷却剂包括液体。
5.如权利要求3所述的蓄电池模块，其中冷却剂通路和管道被构造成调节冷却剂流速以减少在入口管道和出口管道处的摩擦损失以及在冷却板弯曲处的水头损失，并且基本上均衡通过横过模块的单独的通路的冷却剂流动速率。
6.如权利要求5所述的蓄电池模块，其中出口管道的横向横截面面积大于歧管的横向横截面面积，使得冷却剂流从歧管到出口管道减速。
7.如权利要求6所述的蓄电池模块，其中入口管道的横向横截面面积大于歧管的横向横截面面积，使得冷却剂流从入口管道到歧管加速。
8.如权利要求2所述的蓄电池模块，其中波纹是锥形的或弯曲的，使得在后端的一个或多个冷却剂通路的顶部的横截面面积大于在前端的一个或多个冷却剂通路的顶部的横截面面积。
9.如权利要求8所述的蓄电池模块，其中波纹是锥形的或弯曲的以减少在后端的一个或多个冷却剂通路的顶部的摩擦损失，并且进一步均衡通过横过模块的单独的通路的冷却剂流动速率。
10.如权利要求9所述的蓄电池模块，其中冷却通路的中间部分的横截面面积和冷却通路的底部部分的横截面面积在从前端横过到达歧管的后端的每个通路中都是相同的。
11.如权利要求1所述的蓄电池模块，其中所述间隙可被变窄或变宽以实现在冷却板和蓄电池单格电池之间的合适的接触压力。
12.如权利要求11所述的蓄电池模块，其中冷却板组件被安置在可调的金属框架内。
13.一种用于蓄电池模块的冷却板组件，包括安置在金属框架内的两个不相邻的冷却板，每个冷却板包括与基板相连的侧板，冷却板设置成彼此相对以使得基板共面且分离开一定的间隙，每个侧板包括沿着侧板的上边缘从前端到后端地横过蓄电池模块延伸的入口管道，和包括与入口管道流体连通的多个冷却剂通路的歧管，并且每个基板包括与歧管流体连通的出口管道；每个入口管道包括在前端的至少一个入口端口，并且每个出口管道包括在前端的至少一个出口端口；其中每个冷却板包括三个铝薄板，这三个铝薄板包括一个内薄板，一个外薄板，和设置在内薄板和外薄板之间的波纹铝薄板，其中波纹形成了歧管内的冷却剂流动通路，并且其中波纹是锥形的或弯曲的，使得在后端的一个或多个冷却剂通路的顶部的横截面面积大于在前端的一个或多个冷却剂通路的顶部的横截面面积。
14.如权利要求13所述的冷却板，其中出口管道的横向横截面面积大于歧管的横向横截面面积。
15.如权利要求14所述的冷却板，其中入口管道的横向横截面面积大于歧管的横向横截面面积。
16.一种减少横过沿蓄电池模块的从前到后地并排对齐的多个电化学单格电池的操作温度变化的方法，该方法包括将所述蓄电池模块构造为带有根据权利要求13的冷却板组件。
17.一种减少横过沿蓄电池模块的从前到后地并排对齐的多个电化学单格电池的操作温度变化的方法，该方法包括将所述蓄电池模块构造为带有根据权利要求15的冷却板组件。
18.一种减少在包括多个电化学单格电池的蓄电池模块内的从顶部到底部的每个蓄电池单格电池内的操作温度变化的方法，该方法包括将该蓄电池模块构造为带有根据权利要求13的冷却板组件。
19.一种减少在包括多个电化学单格电池的蓄电池模块内的从顶部到底部的每个蓄电池单格电池内的操作温度变化的方法，该方法包括将该蓄电池模块构造为带有根据权利要求14的冷却板组件。
20.一种减少横向通过冷却板的冷却剂的总压降的方法，该方法包括将蓄电池模块构造为带有根据权利要求13的冷却板组件。
21.一种减少横向通过冷却板的冷却剂的总压降的方法，该方法包括将蓄电池模块构造为带有根据权利要求15的冷却板组件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160824 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |