CN104779355A - 整合有与模块的端子相接触的热交换器的电池模块 - Google Patents

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CN104779355A CN201410858536.7A CN201410858536A CN104779355A CN 104779355 A CN104779355 A CN 104779355A CN 201410858536 A CN201410858536 A CN 201410858536A CN 104779355 A CN104779355 A CN 104779355A
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Abstract

本发明主要提供一种用于电动车辆或混合动力车辆的电池模块，包括：柔性电化学单元电池堆，用于每个堆的板都包括至少一个正极端子或负极端子，使得相邻单元电池存在标记相反的端子，这两个端子形成电连接的一对端子。本发明的模块的主要特征在于包括热交换器(12)，其具有至少一流体入口(13a、13b)、至少一流体出口(14)和至少一流体循环管路(15)，该流体循环管路(15)具有设置在每对成对端子(7、8)的两个端子(5、6)之间的预设的热交换部分(19、20)，所述成对端子借助电连接元件(22)电连接，从而向抵靠在所述流体循环管路(15)的热交换部分(19、20)的每个端子(5、6)上施加力。

Description

整合有与模块的端子相接触的热交换器的电池模块
技术领域
本发明主要涉及一种用于混合动力或电动车辆的装配有热交换器的电池模块。
本发明还提供一种由多个这种类型的电池模块组合制造的电池组。
背景技术
本发明的技术领域涉及由多个电化学单元电池串联连接形成的电能存储装置。所述电能存储装置特别是用作电力电池以用于确保电动车辆或混合动力车辆的牵引。
电池由模块组合而成，其中模块由电化学单元电池组合组成。
在所述单元电池中，具有可逆电反应，使得在电池放电时产生电流，或者当电池充电时存储电能。
所述电化学单元电池是圆柱形的、棱柱形的或柔性的。在柔性单元电池的技术中，通常称为“口袋电池(pouch-celles)”，每个单元电池由集成有正极、负极和隔板的金属极板构成。每个单元电池都包括正极端子和负极端子。
单元电池的每个正极端子和负极端子以看起来相邻单元电池的端子标识相反的方式设置，从而形成一对电连接的端子。
电池充电和放电会在支撑放热电化学反应的电极上和模块的端子表面上产生热量，这样可能会引起组合单元电池的这些电极的损坏。
在本文中，本发明涉及一种电池模块，其可以通过模块的单元电池的端子消散多余的热量并在电极的化学变化中保持温度一致。
发明内容
为此，本发明用于电动车辆或混合动力车辆的电池模块，主要特征在于包括：热交换器，所述热交换器具有至少一个流体入口、一个流体出口及至少一个流体循环管路，该流体循环管路预设有在每对成对端子的两个端子之间设置的热交换部分，所述成对端子借助电连接元件进行电连接，并在抵靠在所述流体循环管路相关的热交换部分的每个端子上施加支撑力。
本发明的模块还包括下述单独的或者技术上所有可能组合的可选特征：
-根据第一种设置，每个单元电池包括：在每个相对的板上的端子，使得模块具有位于每一模块相对面上的两排成对端子；热交换器包括位于模块表面上的第一流体循环管路，该模块包括第一排成对端子，其中热交换部分设置在每对成对端子的两个端子之间，以及所述热交换器还包括位于模块的相对面上的第二流体循环管路，该模块包括第二排成对端子，其中热交换器部分设置在每对成对端子的两个端子之间；
-在该设置中，每个第一和第二流体循环管路弯曲延伸通过所述的模块表面上的相邻成对端子的两个端子；
-在同样的设置中，每个第一和第二流体循环管路包括：两个平行的流体集管，通过平行设置在每对成对端子的两个端子之间的热交换部分连接在集管之间；
-根据另一种设置，每个单元电池包括：分别设置在单元电池板上的各个成对的正极端子和负极端子，使得该模块具有在其表面之一上的两排错开的成对端子，以及热交换器，具有至少一个循环管路，其中热交换部分设置在每对成对端子的两个端子之间；
-在所述设置中，所述热交换器包括：第一流体循环管路，其在第一排表面上从一成对端子向相邻的成对端子弯曲延伸，和第二流体循环管路，其在第二排表面上从一成对端子向相邻的成对端子弯曲延伸；
-在同样的设置中，热交换器包括流体循环管路，其在每个第一和第二排成对端子的两个端子之间弯曲延伸，可替换地，从第一排成对端子向最近的第二排成对端子弯曲延伸；
-保持所述设置，所述热交换器包括：第一和第二外集管，连接至各个流体入口的每个，和中央集管连接至流体出口，第一外集管和中央集管通过平行设置在每对第一排成对端子的两个端子之间的热交换部分而连接在它们之间，以及第二外集管和中央集管通过平行设置在每个第二排成对端子的两个端子之间的热交换部分而连接在它们之间；
-每个电连接元件包括通过接合部分连接的两个平行分支，每个平行分支外部抵靠与成对端子有关的端子延伸；
-每个热交换部分电绝缘地插设在两个端子之间；
-所述热交换部分可以由塑料管制成，也可以在金属管上复制塑料模型来制成，还可以在金属管上套装塑料壳来制成。
总之，本发明提供用于电动车辆或混合动力车辆的电池，包括如前所述的电池模块组件。
附图说明
本发明的其他优点和特征可以参考附图清楚地从说明书中获得，所述内容为非限制性的，其中：
附图1是根据第一实施例的本发明模块的分解视图，
附图2是在将电连接元件固定到单元电池端子上之前，第一实施例热交换器模块局部放大视图，
附图3是在将电连接元件固定到单元电池端子上之后，第一实施例热交换器模块局部视图和剖视图，
附图4是附图3的IV-IV线的剖视图，
附图5是根据第二实施例的本发明模块表面之一的透视图，
附图6是根据第三实施例的上述本发明模块的视图，
附图7是根据第四实施例的上述本发明模块的视图，和
附图8是根据第五实施例的上述本发明模块的视图。
具体实施方式
参考附图1-4，示出了本发明的第一实施例，模块1包括通过例如由泡沫制成的绝缘板3隔离并堆叠的多个单元电池2。
每个单元电池2具有在其上部板4上的正极端子5和负极端子6。
单元电池2的正极端子5相对于相邻的第一单元电池2的负极端子6设置，同时第一单元电池2的负极端子6相对于相邻的第二单元电池2的正极端子5设置。所述堆叠的单元电池2的负极端子6和正极端子5组成的可改变或交替的设置在模块1的整个长度上重复。
每个正极端子5与相邻单元电池2的负极端子6组合形成一对端子7、8。
根据前述装置中用于每个单元电池2的端子5、6，模块1包括在其表面之一9上的第一排10成对端子7和第二排11成对端子8。
根据本发明，进一步参考附图1，热交换器12包括两个流体入口13a、13b和流体出口14，通过流体循环管路15将出入口之间连接。
所述流体循环管路15包括连接于第一流体入口13a的第一外集管16，连接于第二流体入口13b的第二外集管17以及连接于流体出口15且在第一外集管16和第二外集管17之间延伸的中央集管18。所述三个集管15、16、17在模块1的表面9上的整个长度上平行延伸，该模块1包括第一排10和第二排11成对端子7、8。
所述第一集管16和第二集管17设置在第一排10和第二排11成对端子的两侧，中央集管18设置第一排10和第二排11成对端子之间。
在第一集管16和中央集管18之间，在每对第一排端子10的成对端子7的两个端子5、6之间设置平行的多个热交换部分19。
对称地，在第二集管17和中央集管18之间，在每对第一排端子11的成对端子8的两个端子5、6之间设置平行的多个热交换部分20。
流体由此从两个关联的流体入口13a、13b进入第一集管16和第二集管17，接着经过热交换部分19、20，在集入中央集管18之前，通过流体出口15排出。
根据本发明，电连接元件22设置在每对成对端子7、8的表面上。
更准确地，参考附图4，每个电连接元件22包括由接合部分23连接的两个平行分支24a、24b。每个平行分支24a、24b外侧抵靠着成对端子8相关的端子5、6。
此外，通过在每个平行分支24a、24b的内表面之间与每对成对端子7、8的各个正极端子5和负极端子6的接触，每个电连接元件22保证了在两个端子5、6之间的电连接。
此外，电元件22设置在每对如前所述的成对端子7、8的端子5、6上，允许包裹抵靠热交换部分19、20的每个端子5、6，可以在端子5、6和热交换部分19、20之间产生热量交换。通常，由端子5、6加热产生的热量向在其中循环有冷却液体例如乙二醇的热交换器12的耗散会成为问题。
参考附图4，每一热交换部分20都由被塑料管26包裹的金属管25制成，可以将模块1的端子5、6与流体循环管路15电隔离。
在未示出的实施例中，通过在流体循环管路15整体上延伸，热交换部分20可以在金属管上或者在塑料管上由塑料模制成。
参考附图5，第一实施例的热交换器12的配置很容易用于模块31，对于每个单元电池32包括在其板34之一上仅一正极端子35或一负极端子(该图中未示出)，而在未示出的相对的板上有相反极性的端子。而且，所述模块31具有在表面39之一上的成对端子37组成的第一排38，以及在未示出的相对表面上，具有成对端子的第二排。
热交换器42包括位于第一表面39平面上的第一流体循环管路45，以及未示出的位于相对表面上的第二流体循环管路。
所述第一流体循环管路45包括连接于流体入口43的第一集管46，连接于流体出口44的第二集管48，两个集管46、48在成对端子38组成的第一排两侧沿着模块31长度平行延伸。
在第一集管46和第二集管48之间，延伸有多个平行的热交换部分50，它们设置在每对第一排端子38的成对端子37的两个端子之间。
对称地，在未示出的相对面上，连接流体循环管路的第一集管和第二集管的多个平行的热交换部分同样设置在每对成对端子的两个端子之间。
如同第一实施例，电连接元件52设置在每对成对端子37的表面上，并与成对端子电连接，确保成对端子分别抵靠热交换部分50。
参考附图7，根据另一个实施例，应用于附图5所示类型的模块31a上。所述热交换器55包括在平面39上的第一流体循环管路56，和未示出的在相对平面上的第二流体循环管路。
如附图7所示，第一流体循环管路56在第一排成对端子38的表面上从流体入口43向流体出口44弯曲延伸，从而经过一成对端子37到达相邻的另一成对端子37，并且形成了一系列引脚57，特别是用于设置在每对成对端子37的这两个端子之间的两个热交换部分58的每一个。不可见的第二流体循环管路在模块31a的相对面上具有同样的设置。
参考附图6，根据另一个实施例，应用于附图1所示类型的模块1a上，热交换器60包括在第一排端子10的平面上弯曲延伸的第一流体循环管路61，经过一成对端子7到相邻的另一成对端子7，形成了一系列引脚64，特别是用于设置在每对成对端子7的两个端子之间的两个平行热交换部分65的每一个。
所述热交换器60以类似的方式存在于模块1a的同一个表面9上，第二流体循环管路62在第二排端子11的平面上弯曲延伸，经过一成对端子8到相邻的另一成对端子8，形成了一系列引脚66，特别是用于设置在每对成对端子7的两个端子之间的两个平行热交换部分67的每一个。
参考附图8，根据本发明最后一个实施例，应用于附图1所示类型的模块1b上，热交换器70包括单一流体循环管路71，其在模块1a整个长度上在流体入口13和流体出口14之间弯曲延伸，经过第一排10成对端子7向最接近的第二排11的对端子8，然后从第二排11成对端子8至最接近的第一排10成对端子7。
所述流体循环管路71也形成一系列引脚75，特别是在两个平行的热交换部分76的每个上，该热交换部分设置在每对形成为第一排10或第二排11的成对端子7、8的两个端子之间。
参考附图1-5所述的热交换器12、42在连接的流体循环管路15、45中获得较好的均匀的温度，较之用于附图6-8的弯曲延伸的热交换器55、60、70时。为了改善弯曲延伸热交换器55、60、70的热均匀性，可能预设一个更大的流体循环流量。
前述模块也可以通过与流体循环管路的每一个成对端子接触对所述单元电池的成对端子有效地冷却。
通过流体冷却较之通过空气冷却可以传递更多热能。此外，同样的流体管路也可以确保所述模块单元电池的冷却或制热。
根据单元电池主平面即在电极附近的端子热交换效率最大原则，通过对端子对单元电池冷却可以确保单元电池整体的冷却效果。
因为没有超出模块的宽度，也没有超出端子的高度，热交换元件及电连接元件占有的空间不大。
根据所述设置，流体的相互连接设置模块外具有一些实际的优点。
此外，单元电池的电连接通过电连接元件实现，无需汇流套，特别是所谓总线。
如前所述，本发明模块的热交换器可以无区别地应用于电极位于同一端的柔性单元电池，也可以应用于电极位于相对端的柔性单元电池。
附图1所示的泡沫板3插入两个相邻的单元电池2之间，处于绝缘考虑可以由同类塑料板替代。
所述泡沫板可以吸收单元电池的膨胀。
本发明的另一个优点是只连接两个相邻的端子的金属连接元件，每个金属元件只承受相邻的两个单元电池的膨胀，对于15-30毫米的单元电池的模块大约为2毫米的变形量。
基于泡沫板的存在，该优点能够冷却单元电池，确保它们的电连接，且不会限制单元电池的膨胀。

Claims (12)

1.一种用于电动车辆或混合动力车辆的电池模块，包括柔性电化学单元电池堆，用于每堆的板都包括至少一个正极端子或负极端子，使得相邻单元电池存在标记相反的端子，这两个端子形成电连接的一对端子，特征在于包括：
热交换器(12、42、55、60、70)，其具有至少一流体入口(13、13a、13b)、至少一流体出口(14、14a、14b)和至少一流体循环管路(15、45、56、61、62、71)，该流体循环管路具有设置在每对成对端子(7、8，37)的两个端子(5、6，35)之间的预设的热交换器部分(19、20；50；58；65、67；71)，所述成对端子借助电连接元件(22、52)电连接，从而向抵靠在所述流体循环管路(15、45、56、61、62、71)的热交换器部分(19、20，50，58，65、67，71)的每个端子(5、6，35)上施加力。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：
每个单元电池(32)包括：在相对的板(34)上的端子(35)，使得所述模块(31、31a)具有位于每一模块(31、31a)相对面(39)上的两排成对端子(38)；
所述热交换器(42，55)包括位于模块(31、31a)表面(39)上的第一流体循环管路(45，56)，该模块包括第一排成对端子(38)，其中所述热交换部分(50，58)设置在每对成对端子(37)的两个端子之间，以及还包括位于所述模块(31、31a)的相对面上的第二流体循环管路，该模块包括第二排成对端子，其中所述热交换部分设置在每对成对端子的两个对端子之间。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于：
每个第一流体循环管路(56)和第二流体循环管路弯曲延伸通过所述模块表面(39)上的相邻成对端子(37)的两个端子(37)。
4.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于：
每个第一流体循环管路(45)和第二流体循环管路包括两个平行的流体集管(46、48)，通过平行设置在每对成对端子(37)的两个端子(37)之间的热交换部分(50)连接在集管之间。
5.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：
每个单元电池(2)包括：分别设置单元电池(2)的板(4)上的各个成对正极端子(5)和负极端子(6)，使得该模块(1，1a，1b)具有在其表面(9)之一上的两排(10、11)错开的成对端子(7、8)；
所述热交换器(12，60、70)具有至少一个循环管路(15；61；62；71)，其中所述热交换部分(19、20，65、67，76)设置在每对成对端子(7、8)的两个端子(5、6)之间。
6.根据权利要求5所述的电池模块，其特征在于：
所述热交换器(60)包括第一流体循环管路(61)，其在第一排(10)表面上从一成对端子(7)向相邻的成对端子(7)弯曲延伸，和第二流体循环管路(62)，其在第二排(11)表面上从一成对端子(8)向相邻的成对端子(8)弯曲延伸。
7.根据权利要求5所述的电池模块，其特征在于：
热交换器(70)包括流体循环管路(71)，其在每个第一排(10)和第二排(11)成对端子的两个端子(7、8)之间弯曲延伸，可替换地，从第一排(10)成对端子(7)向最近的第二排(11)成对端子(8)弯曲延伸。
8.根据权利要求5所述的电池模块，其特征在于：
所述热交换器(15)包括：第一外集管(16)和第二外集管(17)，连接至各个流体入口(13a、13b)的每个，和中央集管(18)，连接至流体出口(14)，第一外集管(16)和中央集管(18)通过平行设置在每对第一排(10)成对端子(7)的两个端子之间的热交换部分(19)而连接在它们之间，以及第二外集管(17)和中央集管(18)通过平行设置在每对第二排(11)成对端子(8)的两个端子之间的热交换部分(20)而连接在它们之间。
9.根据前述任一权利要求所述的电池模块，其特征在于：
每个电连接元件(22)包括通过接合部分(23)连接的两个平行分支(24a、24b)，每个平行分支(24a、24b)外部抵靠与成对端子(7、8；37)相关的端子(5、6；35)延伸。
10.根据前述任一权利要求所述的电池模块，其特征在于：
所述每个热交换部分(19、20；50；58)电绝缘地插设在两个端子(5、6，35)之间。
11.根据权利要求10所述的电池模块，其特征在于：
所述热交换各部分(19、20；50；58)可以由塑料管制成，所述热交换部分(19、20；50；58)也可以在金属管上复制塑料模型制成，以及所述热交换部分(19、20；50；58；65、67；76)还可以是在金属管上套装塑料壳制成。
12.一种用于电动车或混合动力车的电池，特征在于其包括前述任一权利要求所述的电池模块组件(1，1a，1b，31，31a)。
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