CN105428748A - 水冷式电池模块及利用该电池模块的水冷式电池冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水冷式电池模块及利用该水冷式电池模块的水冷式电池冷却装置。本发明的水冷式电池模块及利用该水冷式电池模块的水冷式电池冷却装置包括：多个电池单元，其彼此层积；以及冷却部，其设置于所述电池单元冷却所述电池单元，其中，所述冷却部包括：入口管，其用于流入冷却水；出口管，其与所述入口管相隔，用于排出从所述入口管流入的冷却水；以及冷却通道部，其相互连接所述入口管与所述出口管，内部容纳有从所述入口管流入的冷却水，用于排出所述电池单元发出的热，其中，所述冷却通道部平行地配置在所述多个电池单元之间且与所述电池单元面接触。本发明能够提高电池单元的冷却效率，提高电池模块的寿命。

Description

水冷式电池模块及利用该电池模块的水冷式电池冷却装置

技术领域

本发明涉及水冷式电池冷却装置，尤其涉及一种水冷式电池模块及利用该水冷式电池模块的水冷式电池冷却装置。

背景技术

随着现在越来越重视环保，在使用燃烧式发动机的现有车辆的基础上广泛研究环保、低能耗的多种车辆，如混合动力车辆或燃料电池车辆等。

混合动力车辆是由现有发动机与通过电能驱动的电动机结合起来通过两种动力源驱动的车辆，可以减轻由于尾气引起的环境污染的同时提高燃油效率，因此在美国、日本被视为切实可行的新一代车辆。

混合动力车辆的动力源通常为通过汽油、柴油驱动的发动机与作为辅助动力源的电动机。

即，低速行驶时以所述电动机为动力源行驶，而预定速度以上时则将动力源切换成发动机行驶。

另外，一般将电池作为动力源驱动所述电动机，这种电池对混合动力车辆乃至电动车辆的寿命起到至关重要的作用。

因此，为了有效利用电池，需要对电池切实进行管理。

尤其，用于驱动混合动力车辆及电动车辆的电动机的电源主要是可充电及放电的二次电池(RECHARGEABLEBATTERY)，不同于无法充电的一次电池。

并且，低容量的二次电池可用于手机、笔记本电脑及便携式摄像机等可便携小型电子设备。

但是，现在的电池在长时间使用的情况下电池发热，尤其是大容量电池，在充电或放电时随着电流量的上升产生更多热量，若此时产生的热量得不到有效去除，那么将会降低电池性能，甚至可能会造成起火或爆炸。

因此，必须对电池进行冷却才能够维持和提高电池性能，现有电池冷却装置主要采用的冷却方式是空冷式。

就空冷式的结构而言，在入口升温的空气沿冷却片的设置位置向后流动，因此电池得不到均匀冷却，另外由于采用热传导率低的空气，因此并不适用于大容量电池。

为解决空冷式的缺陷，目前正在广泛研究水冷式冷却装置。

参见韩国公开专利公报10-2013-0062056号，所述水冷式冷却装置如图1所示，包括相隔预定距离整齐排列的多个电池单元10、分别介入密着于所述电池单元10之间且宽度大于所述电池单元10的电极体11的宽度的散热板20、连接于冷媒管21的流入口22且一侧设置有流入管31的入口多支管(manifold)30及连接于所述冷媒管21的排出口23且一侧设置有排出管41的出口多支管40。

在现有的所述水冷式冷却装置中，所述冷媒管21一体形成于分别介入密着在整齐层积的所述多个电池单元10之间的所述散热板20的边缘部位，因此所述散热板20与所述冷媒管21之间的接触部分的热传导性增大，所述电池单元10的冷却效率上升。

但如图1所示，由于上述水冷式冷却装置中所述冷媒管21环绕设置于所述电池单元10的外周，因此所述冷媒管21与所述电池单元10之间的接触面积小。

由于所述冷媒管21的接触面积仅为与所述电池单元10的外周的接触的部分，因此无法有效冷却所述电池单元10，并且无法冷却所述电池单元10中没有与所述冷媒管21接触的面部分。

发明内容

技术问题

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种增大电池单元与冷却装置之间的接触面积，以此提高电池单元冷却效率的水冷式电池模块及利用该水冷式电池模块的水冷式电池冷却装置。

技术方案

用于达成上述目的的本发明的水冷式电池模块及利用该水冷式电池模块的水冷式电池冷却装置包括：多个电池单元，其彼此层积；以及冷却部，其设置于所述电池单元冷却所述电池单元，其中，所述冷却部包括：入口管，其用于流入冷却水；出口管，其与所述入口管相隔，用于排出从所述入口管流入的冷却水；以及冷却通道部，其相互连接所述入口管与所述出口管，内部容纳有从所述入口管流入的冷却水，用于排出所述电池单元发出的热，其中，所述冷却通道部平行地配置在所述多个电池单元之间且与所述电池单元面接触。

根据本发明另一方面的水冷式电池冷却装置包括：水冷式电池模块，其由第一水冷式电池模块及与所述第一水冷式电池模块相互平行地配置的第二水冷式电池模块构成；结合构件，其相互结合所述第一水冷式电池模块与所述第二水冷式电池模块；流入多支管，其用于向所述水冷式电池模块流入冷却水；以及排出多支管，其与所述流入多支管相隔，用于排出所述水冷式电池模块的冷却水，其中，所述水冷式电池模块包括：多个电池单元，其彼此层积；以及冷却部，其设置于所述电池单元冷却所述电池单元，其中，所述冷却部包括：入口管，其用于流入冷却水；出口管，其与所述入口管相隔，用于排出从所述入口管流入的冷却水；以及冷却通道部，其相互连接所述入口管与所述出口管，内部容纳有从所述入口管流入的冷却水，用于排出所述电池单元发出的热，其中，所述冷却通道部平行地配置在所述多个电池单元之间且与所述电池单元面接触。

技术效果

根据本发明，所述冷却通道部平行地配置于多个所述电池单元之间且与所述电池单元面接触，因此所述冷却通道部与所述电池单元的接触面积增大，能够有效吸收所述电池单元发出的热。

因此，能够延长所述电池模块的寿命。

所述冷却通道部包括相互平行地配置于所述电池单元之间的所述直线通道部及相互连接所述直线通道部的所述曲线通道部，因此能够通过相互平行地配置于所述电池单元之间的所述直线通道部有效吸收所述电池单元发出的热。

所述冷却通道部的内部形成有引导冷却水流动的流路引导部，因此所述冷却通道部内部的冷却水能够沿着所述流路引导部均匀流动。

所述入口管(inletpipe)凸出地形成有流入结合部，所述出口管(outletpipe)凸出地形成有排出结合部，因此容易通过所述流入结合部把冷却水流入到所述冷却通道部，容易通过所述排出结合部从所述冷却通道部排出冷却水。

所述电池单元的上部配置有上部外壳，所述电池单元的下部配置有所述下部外壳，因此容易保护所述电池单元及所述冷却部，避免受到外力损坏。

所述结合构件包括与所述第一水冷式电池模块及所述第二水冷式电池模块面接触的一对端板以及相互连接所述一对端板的所述固定构件，因此通过所述一对端板与所述固定构件之间的结合，容易相互固定所述第一水冷式电池模块与所述第二水冷式电池模块。

附图说明

图1为显示现有电池冷却装置的分解立体图；

图2为显示根据本发明一个实施例的水冷式电池模块的立体图；

图3为显示根据本发明一个实施例的水冷式电池模块的分解立体图；

图4为显示根据本发明一个实施例的水冷式电池模块的冷却部的立体图；

图5为显示沿图4所示A-A'线切断的剖面图；

图6为显示沿图4所示B-B'线切断的剖面图；

图7为显示根据本发明一个实施例的冷却通道部的流路引导部的底面立体图；

图8为显示根据本发明一个实施例的水冷式电池冷却装置的立体图；

图9为显示根据本发明一个实施例的水冷式电池冷却装置的侧面图；

图10为显示根据本发明一个实施例的水冷式电池冷却装置的分解立体图。

附图标记说明

100：水冷式电池模块100'：第一水冷式电池模块

100"：第二水冷式电池模块110：电池单元

120：冷却部130：入口管

131：第一流入口132：流入结合部

140：出口管141：第一排出口

142：排出结合部150：冷却通道部

151：直线通道部152：曲线通道部

153：流路引导部154：冷却水流路

160：外壳161：上部外壳

162：下部外壳200：结合构件

210：端板220：固定构件

300：流入多支管310：第二流入口

320：流入管400：排出多支管

410：第二排出口420：排出管

具体实施方式

以下参照附图详细说明本发明的优选实施例。

图2为显示根据本发明一个实施例的水冷式电池模块的立体图，图3为显示根据本发明一个实施例的水冷式电池模块的分解立体图，图4为显示根据本发明一个实施例的水冷式电池模块的冷却部的立体图，图5为显示沿图4所示A-A'线切断的剖面图，图6为显示沿图4所示B-B'线切断的剖面图，图7为显示根据本发明一个实施例的冷却通道部的流路引导部的底面立体图；

如图2至图7所示，本发明的水冷式电池模块100包括电池单元110、冷却部120及外壳160。

所述电池单元110为板形状，多个所述电池单元110沿一端方向层积，并且相邻的面之间彼此面对面。

其中，多个所述电池单元110中一部分配置成彼此相隔，而另外一部分则相互面接触。

因此，容易将所述冷却部120配置在相隔的所述电池单元110之间。

所述冷却部120设置于多个所述电池单元110，用于冷却充电或放电时随着电流量发生的所述电池单元110的热，其包括入口管130、出口管140及冷却通道部150。

优先的是所述入口管130从所述电池单元110的下部向图2及图3所示X轴方向延伸，其一端密闭、另一端形成有与外部连通的第一流入口131。

因此，用于冷却所述电池单元110的冷却水通过所述第一流入口131流入到所述入口管130的内部。

所述入口管130形成有流入结合部132。

所述流入结合部132从所述入口管130的外周面向所述电池单元110方向凸出，优选的是多个所述流入结合部132沿图2、图3及图6所示X轴方向相隔配置，并分别与所述入口管130的内部相互连通。

所述流入结合部132结合于所述冷却通道部150，使从所述第一流入口131流入的冷却水流入到所述冷却通道部150。

优选的是所述出口管140从所述电池单元110的下部以与所述入口管130相隔的状态向图2及图3所示的X轴方向延伸，其一端密闭、另一端形成有与外部连通的第一排出口141。

因此，从所述入口管130流入的冷却水通过所述第一排出口141排出到所述出口管140的外部。

所述出口管140形成有排出结合部142。

所述排出结合部142从所述出口管140的外周面向所述电池单元110方向凸出，优选的是多个所述排出结合部142沿图2、图3及图6所示X轴方向相隔设置，并分别与所述出口管140的内部连通。

所述排出结合部142结合于所述冷却通道部150，向所述出口管140的内部排出所述冷却通道部150的冷却水。

所述冷却通道部150用于吸收所述电池单元110充电或放电时发生的热，所述电池单元110向图2及图3所示X轴方向滑动结合。

所述冷却通道部150的一端与所述入口管130的流入结合部132结合，另一端与所述出口管140的排出结合部142结合，相互连接所述入口管130与所述出口管140。

为此，优选的是所述冷却通道部150的数量对应于分别为多个的所述流入结合部132及排出结合部142的数量。

如上所述，多个所述冷却通道部150平行设置在相隔的所述电池单元110之间且与所述电池单元110面接触。

并且，所述冷却通道部150的内部容纳从所述入口管130流入的冷却水。

如上，容纳冷却水的所述冷却通道部150与所述电池单元110面接触，因此能够有效冷却所述电池单元110充电或放电时发出的热。

其中，所述冷却通道部150优选通过铝合金、铜等热传导性优异的材料形成，确保能够有效吸收所述电池单元110发出的热。

所述冷却通道部150包括直线通道部151、曲线通道部152及流路引导部153。

所述直线通道部151具有多个平板形状，相互平行地配置在相隔配置的所述电池单元110之间，如图4所示，多个所述直线通道部151中的任意一端结合于所述流入结合部132，另一端结合于所述排出结合部142。

为此，所述直线通道部151的断面积等于所述流入结合部132及所述排出结合部142的断面积。

因此，所述冷却通道部150容易与所述流入结合部132及所述排出结合部142结合，从所述流入结合部132流入的冷却水容易贯通所述冷却通道部150并从所述排出结合部142排出。

其中，配置于所述直线通道部151之间的所述电池单元110的优选数量为两个以下。

在两个所述直线通道部151之间配置三个以上所述电池单元110的情况下，其中的两个电池单元110分别与两个所述直线通道部151面接触,另外一个电池单元110配置在分别与所述直线通道部151面接触的所述两个电池单元110之间，不与所述直线通道部151接触。

由于配置在分别与所述直线通道部151面接触的两个电池单元110之间的电池单元110无法直接与所述直线通道部151接触，因此冷却效率下降。

因此，为了提高所述电池单元110的冷却效率，优选的是在两个所述直线通道部151之间配置两个以下的所述电池单元110。

所述曲线通道部152为曲面形状，设置于所述电池单元110的外廓，相互连接相隔的所述直线通道部151。

图中虽未示出，但在所述直线通道部151为两个的情况下，所述曲线通道部152配置在所述直线通道部151中与所述流入结合部132及所述排出结合部142结合的一端的反方向即另一端。

并且，所述曲线通道部152如图4及图5所示，在所述直线通道部151为多个的情况下，交叉地配置在所述直线通道部151的另一端形成凹凸形状。

因此，冷却水均匀容纳在所述冷却通道部150，能够提高所述电池单元110的冷却效率。

所述流路引导部153是配置于所述冷却通道部150内部的隔板，如图6及图7所示，多个所述流路引导部153相隔配置形成用于冷却水流动的冷却水流路154。

所述流路引导部153贯穿形成于从所述直线通道部151的内部至所述曲线通道部152。

因此，冷却水沿着配置在所述电池单元110之间且与所述电池单元110面接触的所述流路引导部153流动，吸收所述电池单元110充电或放电时发生的热。

因此，优选的是将本发明的所述流路引导部153设计成具有最佳冷却效率。

在此，附图示出的是流入结合部132及所述排出结合部142与所述冷却通道部150分别为多个的情况，在能够确保所述冷却通道部150容易与所述入口管130及所述出口管140连接、能够有效冷却所述电池单元110的前提下，所述流入结合部132及所述排出结合部142与所述冷却通道部150分别为一个、图2及图3所示X轴方向的断面长度接近所述入口管130与出口管140的长度也无妨。

由于与所述电池单元110面接触的所述直线通道部151的面积接近所述电池单元110的面积，在所述直线通道部151的内部沿着所述流路引导部153流动的冷却水与所述电池单元110均匀地接触，因此能够有效吸收所述电池单元110充电或放电时发出的热。

所述外壳160的内部形成有容纳空间，用于包围所述电池单元110与所述冷却部120，其包括上部外壳161及下部外壳162。

所述上部外壳161配置在所述电池单元110的上部，包围所述电池单元110的上部及部分侧面，所述下部外壳162配置在所述电池单元110的下部，包围所述电池单元110的下部及部分侧面。

因此，所述外壳160容易保护所述电池单元110及所述冷却部120使得免受外力损坏。

其中，优选的是所述上部外壳161与下部外壳162配置在所述电池单元110的上部与下部，并且分别以滑动方式结合到所述电池单元110，但本发明并不受限于此，结合方法还可以采用其他多种方法。

在此如图2至图7所示，所述水冷式电池模块100可以为一个但不限于此，本发明可以根据车辆大小及车型组装设置多个水冷式电池模块100。

以下参照附图详细说明具有多个所述水冷式电池模块100的水冷式电池冷却装置。

为避免混淆本发明的主题，以下说明所述水冷式电池模块100的过程中省略说明与上述水冷式电池模块100的构件相同的构件。

图8为显示根据本发明一个实施例的水冷式电池冷却装置的立体图，图9为显示根据本发明一个实施例的水冷式电池冷却装置的侧面图，图10为显示根据本发明一个实施例的水冷式电池冷却装置的分解立体图。

参照图8至图10，本发明的水冷式电池冷却装置是优选设置在车辆内部的结构，包括多个所述水冷式电池模块100、结合构件200、流入多支管(Manifold)300及排出多支管400。

所述水冷式电池模块100由第一水冷式电池模块100'与第二水冷式电池模块100"构成，所述第一水冷式电池模块100'与所述第二水冷式电池模块100"平行配置。

更具体来讲如图8所示，所述第一水冷式电池模块100'的一面与所述第二水冷式电池模块100"的另一面相互面接触。

其中，所述第一水冷式电池模块100'与所述第二水冷式电池模块100"的数量不受限制，可根据车辆大小及车型层积多个。

为了便于理解本发明的水冷式电池冷却装置，以下说明所述水冷式电池模块100由所述第一水冷式电池模块100'与所述第二水冷式电池模块100"构成的情况。

并且，所述第一水冷式电池模块100'及所述第二水冷式电池模块100"的构成与上述水冷式电池模块100的构成相同，因此为了避免混淆本发明的主题，省略有关详细说明。

所述结合构件200用于相互结合所述第一水冷式电池模块100'与所述第二水冷式电池模块100"，包括端板210及固定构件220。

所述端板210为一对，所述水冷式电池模块100配置在一对端板210之间。

进一步来讲，一对所述端板210中的其中一个与所述第一水冷式电池模块100'的另一面面接触，另一个与所述第二水冷式电池模块100"的一面面接触。

因此，一对所述端板210配置在所述第一水冷式电池模块与所述第二水冷式电池模块100"相互层积形成的所述水冷式电池模块100的两个末端，能够向内部方向支撑所述水冷式电池模块100。

所述固定构件220相互连接所述一对端板210，向内侧方向支撑配置在一对所述端板210之间的所述第一水冷式电池模块100'与所述第二水冷式电池模块100"，牢牢地固定所述第一水冷式电池模块100'与所述第二水冷式电池模块100"。

因此如图9所示，容易压缩固定所述第一水冷式电池模块100'与所述第二水冷式电池模块100"，防止多个所述电池单元110通过膨胀及收缩进一步向水平方向延长。

其中，优选的是所述端板210与所述固定构件220之间通过螺杆、螺母等构件结合。

所述流入多支管300如图10所示，将从外部流入的冷却水分配到多个所述流入结合部132，其形成有第二流入口310，所述第二流入口310从形成有所述入口管130的第一流入口131的位置向附图10所示Y轴方向延长形成，一端密闭、另一端与外部连通。

并且，用于冷却所述电池单元110的冷却水从所述第二流入口310流入。

上述入口管130形成有流入管320。

多个所述流入管320从所述流入多支管300的外周面凸出，其数量对应于所述流入结合部132的数量。

所述流入管320与所述流入多支管300的内部相连通，其结合于所述流入结合部132，使从所述第二流入口310流入的冷却水流入到所述入口管130。

所述排出多支管400如图10所示，通过一个管将从多个所述排出结合部142排出的冷却水排出到外部，优选的是形成有第二排出口410，所述第二排出口410从与所述流入多支管300相隔的所述出口管140的第一排出口141的位置向附图所示Y轴方向延长形成，一端密闭、另一端与外部连通。

并且，通过所述第二排出口410向外部排出从所述冷却通道部150流入的冷却水。

所述排出多支管400上形成有排出管420。

多个所述排出管420从所述排出多支管400的外周面凸出，其数量对应于所述排出结合部142的数量。

所述排出管420与所述排出多支管400的内部连通，结合于所述排出结合部142，使从所述排出结合部142流入的冷却水排出到所述排出多支管400的内部。

其中，所述出口管140的所述第二流入口310及所述入口管130的所述第二排出口410可以配置在相同的位置，但更优选的是如图8及图10所示，所述入口管130的另一端与所述出口管140的另一端的配置方向彼此相反。

因此，能够防止结合于所述入口管130的第一流入口131的所述流入多支管300与结合于所述出口管140的第一排出口141的排出多支管400的配置位置重叠，能够防止所述流入多支管300及所述排出多支管400的配置结构复杂化。

如上所述，本发明的水冷式电池冷却装置中的所述冷却通道部150平行地配置在多个所述电池单元110之间且与所述电池单元110面接触，因此能够有效吸收所述电池单元110发出的热。

因此，能够延长所述电池模块的寿命。

并且，由于所述入口管130形成有流入结合部132，所述出口管140上形成有排出结合部142，因此容易通过所述流入结合部132把冷却水流入到所述冷却通道部150，容易通过所述排出结合部142从所述冷却通道部150排出冷却水。

并且，所述结合构件200包括与所述第一水冷式电池模块100'及所述第二水冷式电池模块100"面接触的一对端板210，以及相互连接所述一对端板210的所述固定构件220，因此通过所述一对端板210与所述固定构件220的结合，容易相互固定所述第一水冷式电池模块100'与所述第二水冷式电池模块100"。

本发明不限于上述实施例，在本发明的技术思想范围内可做多种变形实施。

Claims (10)

1.一种水冷式电池模块，其特征在于，包括：

多个电池单元，其彼此层积；以及

冷却部，其设置于所述电池单元冷却所述电池单元，

其中，所述冷却部包括：

入口管，其用于流入冷却水；

出口管，其与所述入口管相隔，用于排出从所述入口管流入的冷却水；以及

冷却通道部，其相互连接所述入口管与所述出口管，内部容纳有从所述入口管流入的冷却水，用于排出所述电池单元发出的热，

其中，所述冷却通道部平行地配置在所述多个电池单元之间且与所述电池单元面接触。

2.根据权利要求1所述的水冷式电池模块，其特征在于，所述冷却通道部包括：

直线通道部，其具有平板形状且数量为多个，其相互平行地配置在所述电池单元之间；

曲线通道部，其具有曲面形状，在所述电池单元的外廓相互连接彼此相隔的所述直线通道部。

3.根据权利要求2所述的水冷式电池模块，其特征在于：

所述直线通道部结合于所述入口管或所述出口管。

4.根据权利要求2所述的水冷式电池模块，其特征在于：

所述冷却通道部的内部形成有引导冷却水流动的流路引导部，

多个所述流路引导部相隔形成冷却水流路。

5.根据权利要求3所述的水冷式电池模块，其特征在于：

所述入口管与所述出口管的一端密闭、另一端与外部连通，

所述入口管的外周面凸出有与任意一个所述直线通道部结合，使冷却水流入所述冷却通道部的流入结合部，

所述出口管的外周面凸出有与另一个直线通道部结合，用于排出所述冷却通道部的冷却水的排出结合部。

6.根据权利要求1所述的水冷式电池模块，其特征在于，还包括：

外壳，其内部形成有容纳空间，用于包围所述电池单元与所述冷却部。

7.根据权利要求6所述的水冷式电池模块，其特征在于，所述外壳包括：

上部外壳，其配置于所述电池单元的上部；以及

下部外壳，其配置于所述电池单元的下部，与所述上部外壳相结合。

8.一种水冷式电池冷却装置，其特征在于，包括：

水冷式电池模块，其由第一水冷式电池模块及与所述第一水冷式电池模块相互平行地配置的第二水冷式电池模块构成；

结合构件，其相互结合所述第一水冷式电池模块与所述第二水冷式电池模块；

流入多支管，其用于向所述水冷式电池模块流入冷却水；以及

排出多支管，其与所述流入多支管相隔，用于排出所述水冷式电池模块的冷却水，

其中，所述水冷式电池模块包括：

多个电池单元，其彼此层积；以及

冷却部，其设置于所述电池单元冷却所述电池单元，

其中，所述冷却部包括：

入口管，其用于流入冷却水；

出口管，其与所述入口管相隔，用于排出从所述入口管流入的冷却水；以及

冷却通道部，其相互连接所述入口管与所述出口管，内部容纳有从所述入口管流入的冷却水，用于排出所述电池单元发出的热，

其中，所述冷却通道部平行地配置在所述多个电池单元之间且与所述电池单元面接触。

9.根据权利要求8所述的水冷式电池冷却装置，其特征在于，所述冷却通道部包括：

直线通道部，其具有平板形状且数量为多个，其相互平行地配置在所述电池单元之间；

曲线通道部，其具有曲面形状，在所述电池单元的外廓相互连接彼此相隔的所述直线通道部。

10.根据权利要求8所述的水冷式电池冷却装置，其特征在于，所述水冷式电池模块还包括：

外壳，其内部形成有容纳空间，用于包围所述电池单元与所述冷却部。