CN106099241B

CN106099241B - 用于电池的冷却系统

Info

Publication number: CN106099241B
Application number: CN201610285078.1A
Authority: CN
Inventors: 朴柱勇
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2021-07-09
Anticipated expiration: 2036-04-29
Also published as: KR20160128697A; US10205201B2; US20160322678A1; EP3089257A1; CN106099241A; KR102324346B1; EP3089257B1

Abstract

一种用于电池的冷却系统使用双重管减小了冷却封装空间，并通过在双重管中形成加强肋加强了双重管的机械强度。该冷却系统包括：双重管；以及被连接到双重管并被布置在电池单元的一侧处的内部单一管，内部单一管包括将冷却流体流动到内部单一管内的内部入口和从内部单一管流动冷却流体的内部出口。

Description

用于电池的冷却系统

相关申请的交叉引用

此申请要求2015年4月29日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请10-2015-0060445的优先权和权益，其全部内容通过引用被合并于此。

技术领域

本发明的实施例的方面涉及用于电池的冷却系统。

背景技术

通常，可再充电、可重复使用的电池可以被用作用于移动设备、混合动力车辆或电动车辆的电源。电池通常包括电极组件和用于容纳电极组件的外部壳体，根据所使用的外部壳体的类型可被分为袋型电池、棱柱形电池或圆柱形电池。

另外，通过彼此串联和/或并联连接多个电池可以限定电池模块或电池组。电池模块或电池组可被容纳在外壳或壳体中，然后被电连接到内部或外部的电池监控板。

此外，当电池模块或电池组被用作混合动力车辆或电动车辆的电源时，需要冷却系统来防止或基本上防止电池劣化。

发明内容

根据本发明的实施例的一方面，一种用于电池的冷却系统可以使用双重管(duplex pipe)减小冷却封装空间。

根据本发明的实施例的另一方面，一种用于电池的冷却系统可以通过在双重管中形成加强肋加强双重管的机械强度。

本发明的实施例的以上和其它方面将在下面对一些示例性实施例的描述中进行描述，或者根据描述显而易见。

根据本发明的一个或多个实施例，一种用于电池的冷却系统包括：双重管；以及被连接到双重管并被布置在电池单元的一侧处的内部单一管，内部单一管包括将冷却流体流动到内部单一管内的内部入口和从内部单一管流动冷却流体的内部出口。

双重管可以包括：内管以及在内管外部的外管。内部单一管的内部入口可以被连接到内管，内部单一管的内部出口可以被连接到外管，或者内部单一管的内部出口可以被连接到内管并且内部单一管的内部入口可以被连接到外管。外管可以围绕内管。

双重管可以包括：内管；在内管外部的外管；以及在内管和外管之间的加强肋。

加强肋可以被布置在双重管的纵向方向上。外管可以围绕内管。

双重管可以具有弯曲的形状。

冷却系统可以进一步包括被连接到双重管并引入和排出冷却流体的热交换器。冷却系统可以进一步包括在电池单元的一侧处的冷却板，内部单一管可以被布置在冷却板中。

冷却系统可以进一步包括被连接到双重管并被布置在热交换器中的外部单一管，外部单一管包括流动来自外部单一管的冷却流体的外部出口和将冷却流体流动到外部单一管内的外部入口。

外部单一管的外部出口可以被连接到内管并且外部单一管的外部入口可以被连接到外管，或者外部单一管的外部入口可以被连接到内管并且外部单一管的外部出口可以被连接到外管。

双重管可以包括：内管；在内管的外侧的外管；以及被连接到外管的一侧的内部接头。内部单一管的内部入口可以被连接到内管的一侧并且内部单一管的内部出口可以被连接到内部接头，或者内部单一管的内部出口可以被连接到内管的一侧并且内部单一管的内部入口可以被连接到内部接头。外管可以围绕内管。

冷却系统可以进一步包括被连接到外管的另一侧的外部接头。外部单一管的外部出口可以被连接到内管的另一侧并且外部单一管的外部入口可以被连接到外部接头，或者外部单一管的外部入口可以被连接到内管并且外部单一管的外部出口可以被连接到外部接头。

如上所述，在根据本发明的一个或多个实施例的电池冷却系统中，可以使用双重管最小化或减小冷却封装空间。在本发明的一个或多个示例性实施例中，用于引入冷却流体的单一管和用于排出冷却流体的单一管被合并成双重管，从而最小化或减小用于容纳双重管的冷却封装空间。另外，用于固定双重管的支架的数量也可以减小，从而进一步减小了冷却封装空间。

另外，在根据本发明的一个或多个实施例的电池冷却系统中，通过在双重管中形成加强肋可以保证双重管的机械强度。在本发明的一个或多个示例性实施例中，双重管包括内管和围绕内管的外管。双重管进一步包括在纵向方向上形成在内管与外管之间的多个加强肋，从而提高了双重管的强度。

此外，在根据本发明的一个或多个实施例的电池冷却系统中，类似单一管，双重管可以在挤压管工艺或喷射管工艺中制造，以便在各个方向上被弯曲，从而在具有各种结构的冷却封装空间中容纳双重管。

附图说明

通过参考附图进一步详细地描述本发明一些示例性实施例，本发明的实施例的上述和其它方面和特征将变得更加显而易见，附图中：

图1A和图1B是示出了根据本发明的一个实施例的用于电池的冷却系统的示意图；

图2A和图2B是分别示出了根据本发明的一个实施例的用于电池的冷却系统的双重管的局部剖视图和局部透视图；

图3A和图3B是分别示出了根据本发明的一个实施例的用于电池的冷却系统的双重管的加强肋的局部透视图和剖视图；和

图4是示出了根据本发明的一个实施例的用于电池的冷却系统的弯曲双重管的透视图。

具体实施方式

在下文中将参考附图进一步详细地描述本发明的一些示例实施例。

本发明的实施例的各个方面可以以许多不同的形式体现，不应当被认为限于本文所提出的示例实施例。相反，提供公开的这些示例实施例是为了使得本公开将是充分和完整的，并且将向本领域技术人员传达公开的各个方面。如本领域技术人员将认识到的那样，所描述的实施例可以以各种不同的方式来修改，所有这些都不脱离本发明的精神或范围。因此，附图和描述将被视为在本质上是说明性的，而非限制性的。

在图中，为了清楚，层和区域的厚度可能被夸大。在全文中，相同的附图标记指代相同的元件。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任意和全部组合。另外，将理解的是，当元件“A”被称为“被连接到”元件“B”时，元件“A”可以被直接连接到元件“B”，或者在元件“A”和元件“B”之间可以存在中间元件“C”，使得元件“A”和元件“B”通过中间元件“C”间接地彼此连接。

本文使用的术语仅用于描述特定的实施例，并不旨在限制发明。如本文所用，单数形式旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”或“包含”表明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。

将理解的是，虽然术语“第一”、“第二”等可在本文中用来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应该受这些术语的限制。这些术语仅用来区分一个元件、部件、区域、层和/或部分与另一个元件、部件、区域、层和/或部分。因此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层和/或部分可以被称为“第二”元件、部件、区域、层和/或部分，而不脱离本发明的教导。

另外，在本发明的说明书中描述的电池单元可以是可再充电电池单元，诸如锂离子电池、锂聚合物电池或锂离子聚合物电池，并且可以是大尺寸电池，诸如被用于电动车辆、混合动力车辆、电动自行车和/或电动马达自行车，但本发明的方面不限于此。

另外，在本发明的说明书中描述的双重管可以由热塑性树脂制成，诸如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯树脂(ABS)、丙烯腈苯乙烯树脂(AN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)、聚缩醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二酸酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、变性聚苯醚或氟树脂，或者可以由热固性树脂制成，诸如酚醛树脂(PF)、脲醛树脂(UF)、三聚氰胺树脂(MF)、不饱和聚酯树脂(UP)、环氧树脂(EP)、聚氨酯树脂(PUR)，但本发明的方面不限于此。

另外，在本发明的说明书中，可以描述为冷却流体通过入口引入并且冷却流体通过出口排出，反之亦然。然而，本发明并不旨在被限定，在本发明的实施例中，冷却流体可以简单地流过入口和/或出口。

图1A和图1B是示出了根据本发明的一个实施例的用于电池的冷却系统或电池冷却系统100的示意图。

如图1A和图1B所示，根据本发明的一个实施例的电池冷却系统100包括热交换器110、被安装在热交换器110中的外部单一管120、被连接到外部单一管120的双重管130、被连接到双重管130并被布置在电池单元160的一侧处的内部单一管140以及具有安装在其上或其中的内部单一管140并且在电池单元160的一侧处的冷却板150。

这里，多个电池单元160可以被布置在冷却板150上，以被冷却。在一个实施例中，可以进一步提供用于泵送冷却流体的流体泵101，例如在外部单一管120和双重管130之间。此外，冷却风扇102可以被安装在热交换器110的一侧，以提高热交换效率，并且，在一个实施例中，用于检测电池单元160的温度的温度传感器103可以被安装在电池单元160的一侧。

根据本发明的一个实施例的电池冷却系统100可以进一步包括用于根据由温度传感器103检测的电池单元160的温度来控制流体泵101和/或冷却风扇102的控制器104。

热交换器110容纳冷却流体(例如，水或油)，并且可以包括被提供在其表面上的多个冷却散热片111，以迅速冷却冷却流体。在一个示例性实施例中，热交换器110可以是被安装在车辆(例如机动车辆)中的散热器。也就是说，根据本发明的一个或多个实施例，被供给到双重管130和内部单一管140的冷却流体可以是从机动车辆的散热器获得的冷却后的水或冷却流体。然而，在本发明的其它实施例中，热交换器110和冷却流体的种类不限于此。

在一个实施例中，外部单一管120以曲折型被安装在热交换器110中。外部单一管120包括被分别连接到双重管130的外部出口121和外部入口122。外部单一管120引入或流动来自双重管130的将要由热交换器110热交换的冷却流体，同时加热后的冷却流体通过双重管130从冷却板150排出。

双重管130被安装在外部单一管120和内部单一管140之间。也就是说，双重管130起到将被安装在热交换器110中的外部单一管120和被安装在冷却板150中的内部单一管140彼此机械和/或热连接的作用。换句话说，双重管130并发地(例如，同时)起到引入或流动从热交换器110冷却的冷却流体并将冷却后的冷却流体排出或流动到内部单一管140的作用，并且并发地(例如，同时)起到引入或流动从内部单一管140加热的冷却流体并将加热后的冷却流体排出或流动到外部单一管120和热交换器110的作用。

双重管130并发地(例如，同时)引入和排出冷却流体，从而最小化或减小冷却封装空间。在一个实施例中，双重管130包括内管131、被安装在内管131的外侧(例如，围绕内管131)的外管132、被插置在内管131和外管132之间的加强肋133、被安装在外管132的一侧处的外部接头134以及被安装在外管132的另一侧处的内部接头135。部件的每一个之间的系统连接关系和部件的操作将在下面进一步描述。然而，在其它实施例中，可以不提供外部接头134和内部接头135。

双重管130可以是直的或被弯曲至少一次，或具有至少一个弯曲部的形状，并可以被自由地安装在封装空间(例如，预定封装空间)中。在一个或多个实施例中，双重管130由具有相对低的热传导系数的基于塑料的材料制成，以防止或基本上防止引入的和/或排出的冷却流体被彼此热影响。另外，由于外部单一管120和/或内部单一管140可以具有比双重管130更高的热传导系数，热交换效率可以通过外部单一管120和/或内部单一管140得到提高。

内部单一管140包括被连接到双重管130的内部入口141和内部出口142，以分别引入或流动冷却流体和排出或流动冷却流体。也就是说，内部单一管140的内部入口141和内部出口142在内部接头135处被连接到双重管130。换句话说，冷却流体从内部单一管140的内部入口141被引入或流动，并从内部出口142排出或流动。内部单一管140可以由至少一种具有相对高的热传导效率的材料制成，诸如铝、铝合金、铜、铜合金、不锈钢和它们的等同物；然而，本发明的实施例不限于此。

在一个实施例中，冷却板150被成形为基本上板状六面体，并且具有平的顶表面和平的底表面。多个电池单元160在冷却板150的平的顶表面上被定位成一行，曲折型的内部单一管140被定位在冷却板150的顶表面和底表面之间。冷却板150可以由至少一种具有相对高的热传导效率的材料制成，诸如铝、铝合金、铜、铜合金、不锈钢和它们的等同物；然而，本发明的实施例不限于此。

以上述方式，根据本发明的一个或多个实施例的电池冷却系统100使用一个双重管130并发地(例如，同时)进行冷却流体的引入和/或排出，从而最小化或减小冷却封装空间。另外，双重管130的结构简化了冷却流体引入和/或排出机制。

另外，根据本发明的一个或多个实施例，控制器104使用温度传感器103检测电池单元160的温度，如果电池单元160的温度超过第一基准温度，控制器104操作流体泵101。因此，来自热交换器110和外部单一管120的冷却流体通过双重管130被供给到内部单一管140。因此，从围绕内部单一管140的冷却板150吸收热能，从而冷却电池单元160。另外，在一个实施例中，如果电池单元160的温度超过第二基准温度，控制器104操作冷却风扇102。因此，热交换器110的热交换效率被提高，从而进一步增大电池单元160的冷却效率。这里，第二基准温度可以高于第一基准温度。

如图1B所示，在一个实施例中，汇流条163串联或并联连接电池单元160的端子161和162。

图2A和图2B是分别示出了根据本发明的一个实施例的用于电池的冷却系统的双重管的局部剖视图和局部透视图。

如图2A和图2B所示，双重管130包括内管131和外管132。另外，双重管130可以进一步包括外部接头134和内部接头135。

内管131具有比外管132更小的直径。外部单一管120的外部出口121或外部入口122被连接到内管131的一侧，内部单一管140的内部入口141或内部出口142被连接到内管131的另一侧。以上述方式，内管131允许冷却流体从外部单一管120引入或排出到内部单一管140以及从内部单一管140排出或引入到外部单一管120。

外管132具有比内管131更大的直径，并且被定位在内管131的外侧处。因此，具有尺寸(例如，预定尺寸)的空间或间隙被形成在内管131和外管132之间，冷却流体被允许通过该空间或间隙被引入或排出。另外，外部单一管120的外部入口122或外部出口121被连接到外管132的一侧，内部单一管140的内部出口142或内部入口141被连接到外管132的另一侧。以上述方式，外管132允许冷却流体从内部单一管140被排出或引入到外部单一管120。相反，冷却流体从外部单一管120被引入或排出到内部单一管140。

在一个实施例中，外部接头134被连接到外管132的一侧，同时大体围绕外部单一管120的外部出口121。也就是说，外部单一管120的外部出口121被直接连接到双重管130的内管131，外部接头134被定位在外管132的外侧。外部接头134具有中空的内部，外部单一管120的外部入口122被连接到外部接头134的侧部。

以上述方式，冷却流体通过外部单一管120的外部出口121排出到双重管130的内管131，并通过被联接到外部接头134的外部单一管120的外部入口122从双重管130的外管132引入。

相反，冷却流体可以通过外部单一管120的外部出口121从双重管130的内管131引入，并可以通过被联接到外部接头134的外部单一管120的外部入口122被排出到双重管130的外管132。

内部接头135被连接到外管132的另一侧，同时大体围绕内部单一管140的内部入口141。也就是说，内部单一管140的内部入口141被直接连接到双重管130的内管131。内部接头135被定位在双重管130处，并被连接到外管132的一侧。内部接头135具有中空的内部，内部单一管140的内部出口142被连接到内部接头135的侧部。

以上述方式，冷却流体通过双重管130的内管131被引入到内部单一管140的内部入口141，并通过被联接到内部接头135的内部单一管140的内部出口142被排出到双重管130的外管132。

相反，冷却流体可以从内部单一管140的内部入口141被引入到双重管130的内管131，并通过被联接到内部接头135的内部单一管140的内部出口142被排出到双重管130的外管132。

在所示实施例中，已经示出和描述了外部接头134和内部接头135；然而，在其它实施例中，它们可以不被提供。也就是说，双重管130的外管132可以具有以外部接头134的形式提供的区域和以内部接头135的形式提供的另一区域，外部接头134和内部接头135可以不被提供。

以上述方式，根据本发明的一个实施例的电池冷却系统100可以使用一个双重管130并发地(例如，同时)进行冷却流体的引入和排出，从而最小化或减小冷却封装空间。

图3A和图3B是分别示出了根据本发明的一个实施例的用于电池的冷却系统100的双重管130的加强肋133的局部透视图和剖视图。

如图3A和图3B所示，在根据本发明的一个实施例的电池冷却系统100中，双重管130可以进一步包括被插置在内管131和外管132之间的一个或多个加强肋133。加强肋133被形成在双重管130的纵向方向上，也就是说，在从内管131到外管132的法线方向上。冷却流体可以通过由内管131、外管132和加强肋133限定的空间或间隙被引入或排出。

如上所述，根据本发明的一个实施例的电池冷却系统100进一步包括用于保持双重管130的内管131和外管132之间的空间或间隙的加强肋133，从而保证冷却流体的流体通路并提高双重管130的机械强度。

图4是示出了根据本发明的一个实施例的用于电池的冷却系统100的弯曲双重管130的透视图。

如图4所示，根据本发明的一个实施例的双重管130可以被弯曲至少一次，或具有含有至少一个弯曲部的弯曲形状。也就是说，双重管130可沿纵向方向具有一个或多个弯曲部。像外部单一管120和/或内部单一管140，根据本发明的一个或多个实施例的双重管130可以通过挤压管工艺或注射管工艺来制造。根据本发明的一个或多个实施例的双重管130可以以各种方式被弯曲，从而允许双重管130被安装在各个封装空间中。

下面的表1示出了使用两个单一管和使用单个双重管的情况下所需的封装空间的比较结果。

这里，两个单一管的每一个具有10mm的内径，双重管的内管具有10mm的内径，双重管的外管具有18.5mm的直径。另外，关于流体通路面积，单一管的每一个的入口和出口都是78.5mm²，双重管的入口和出口分别是78.5mm²和82.4mm²。

表1

如从表1证实，在使用两个单一管的情况下，所需的封装空间为420mm²，在使用根据本发明的一个实施例的电池冷却系统中的双重管的情况下，所需的封装空间为268mm²。因此，根据本发明的一个或多个实施例的电池冷却系统具有彼此连接外部单一管和内部单一管所需的显著减小的封装空间。

虽然已经参考其一些示例性实施例特别地示出和描述了根据本发明的电池冷却系统，但是本领域普通技术人员将理解，可以在不脱离由下面的权利要求及其等同方案限定的本发明的精神和范围的情况下对形式和细节进行各种修改。

Claims

1.一种用于电池的冷却系统，包括：

双重管；和

被连接到所述双重管并被布置在电池单元的一侧处的内部单一管，所述内部单一管包括将冷却流体流动到所述内部单一管内的内部入口和从所述内部单一管流动所述冷却流体的内部出口，

其中所述内部单一管具有比所述双重管高的热传导系数。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其中所述双重管包括：

内管；和

在所述内管外部的外管，

其中所述内部单一管的所述内部入口被连接到所述内管，并且所述内部单一管的所述内部出口被连接到所述外管，或者所述内部单一管的所述内部出口被连接到所述内管并且所述内部单一管的所述内部入口被连接到所述外管。

3.根据权利要求2所述的冷却系统，进一步包括被连接到所述双重管并被配置为在其中流动所述冷却流体的热交换器。

4.根据权利要求3所述的冷却系统，进一步包括被连接到所述双重管并被布置在所述热交换器中的外部单一管，所述外部单一管包括流动来自所述外部单一管的所述冷却流体的外部出口和将所述冷却流体流动到所述外部单一管内的外部入口。

5.根据权利要求4所述的冷却系统，其中所述外部单一管的所述外部出口被连接到所述内管并且所述外部单一管的所述外部入口被连接到所述外管，或者所述外部单一管的所述外部入口被连接到所述内管并且所述外部单一管的所述外部出口被连接到所述外管。

6.根据权利要求2所述的冷却系统，其中所述外管围绕所述内管。

7.根据权利要求1所述的冷却系统，其中所述双重管包括：

内管；

在所述内管外部的外管；和

在所述内管和所述外管之间的加强肋。

8.根据权利要求7所述的冷却系统，其中所述加强肋被布置在所述双重管的纵向方向上。

9.根据权利要求7所述的冷却系统，其中所述外管围绕所述内管。

10.根据权利要求1所述的冷却系统，其中所述双重管具有弯曲的形状。

11.根据权利要求1所述的冷却系统，其中所述双重管包括：

内管；

在所述内管的外侧处的外管；和

被连接到所述外管的一侧的内部接头，

其中所述内部单一管的所述内部入口被连接到所述内管的一侧并且所述内部单一管的所述内部出口被连接到所述内部接头，或者所述内部单一管的所述内部出口被连接到所述内管的一侧并且所述内部单一管的所述内部入口被连接到所述内部接头。

12.根据权利要求11所述的冷却系统，进一步包括被连接到所述双重管的外部单一管，所述外部单一管包括流动来自所述外部单一管的所述冷却流体的外部出口和将所述冷却流体流动到所述外部单一管内的外部入口。

13.根据权利要求12所述的冷却系统，进一步包括被连接到所述外管的另一侧的外部接头，其中所述外部单一管的所述外部出口被连接到所述内管的另一侧并且所述外部单一管的所述外部入口被连接到所述外部接头，或者所述外部单一管的所述外部入口被连接到所述内管并且所述外部单一管的所述外部出口被连接到所述外部接头。

14.根据权利要求11所述的冷却系统，其中所述外管围绕所述内管。

15.根据权利要求1所述的冷却系统，进一步包括在所述电池单元的所述一侧处的冷却板，其中所述内部单一管被布置在所述冷却板中。