CN106469839B - 电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的车辆。所述电池模块包括：电池单元组件，该电池单元组件由相互堆叠的多个电池单元构成；和热沉，该热沉具有制冷剂从中流过以冷却电池单元组件的冷却通道，并且覆盖电池单元组件的两侧且直接接触电池组件。

Description

电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的车辆

技术领域

本公开涉及一种电池模块、一种包括该电池模块的电池组和一种包括该电池组的车辆。

背景技术

二次电池能够良好地应用于各种产品组，并且具有诸如高能量密度这样的良好的电气特性，因此不仅被广泛地应用于便携式装置，而且还应用于由电驱动源驱动的电动车辆(EV)或者混合动力电动车辆(HEV)。这种二次电池的主要优点在于能够显著地减少化石燃料的使用，其次要优点在于能够在使用能源过程中不产生副产品，因此作为用于提高环保和能量效率性能的新能源，二次电池引起人们的关注。

目前，锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等被广泛地用作二次电池。这种单元二次电池，即，单元电池具有约2.5V至4.2V的工作电压。因此，如果要求比这更高的输出电压，则多个电池单元可以串联连接，以构成电池组。另外，根据电池组要求的充电/放电容量，也可以并联连接多个电池单元来构成电池组。因此，可以根据要求的输出电压或者充电/放电容量，在电池组中设置不同数量的电池单元。

同时，在串联/并联连接多个电池单元来构成电池组的情形中，通常的方法是：首先配置由多个电池单元构成的电池模块，然后使用这些个电池模块添加其它的结构元件，以构成电池组。

因为制备具有多电池模块结构的电池组会使得多个二次电池被密集地封装在较小空间中，所以重要的是有利于每个二次电池的散热。如上所述，由于二次电池的充电或者放电过程是通过电化学反应进行的，所以，如果在充电/放电过程中电池模块无法有效散热，则热量可能会集聚，从而造成电池模块劣化，并且在某些情形中，可能会发生着火或者爆炸。

因此，在高输出、高容量电池模块和包括该电池模块的电池组中，需要设置对嵌入其中的电池单元进行冷却的冷却装置。

通常有两种代表类型的冷却装置：空气冷却型和水冷却型。由于诸如漏电和二次电池的防水此类问题，空气冷却型冷却装置比水冷却型冷却装置更加广泛地使用。

因为不能从一个电池单元产生这么多的电力，所以通常在模块外壳内堆叠所需数目的多个电池单元而封装制得商业化的电池模块。此外，为了对每个电池单元中在发电过程中产生的热量进行冷却并且维持二次电池的优化温度，在电池单元之间的不同区域中插入与电池单元的表面积相对应的、作为热辐射构件的多个冷却翼片。用于吸收每个电池单元中的热量的冷却翼片经由冷却板连接到设置在电池模块的基部上的热沉，以传递热量，并且热沉被冷却水或者冷却空气冷却。

然而，传统的电池模块的问题在于：由于所述多个冷却翼片和冷却板被插入并且布置在电池单元之间，所以电池单元的占地面积比率与所述多个冷却翼片和冷却板下降地一样多。

另外，这种传统的电池模块具有另一问题，即，如果在所述多个冷却翼片和冷却板之间的接触不足，则在接触不足的区域中，电池单元无法得到适当冷却，由此使冷却性能劣化。

发明内容

技术问题

本公开设计为解决现有技术的问题，因此本公开涉及提供能够增加电池单元的占地面积比率并且改进冷却性能的电池模块、包括该电池模块的电池组和包括该电池组的车辆。

技术方案

在本公开的一个方面，提供一种电池模块，包括：电池单元组件，所述电池单元组件由相互堆叠的多个电池单元构成；和热沉，所述热沉具有冷却通道，制冷剂流过所述冷却通道以对所述电池单元组件进行冷却，所述热沉覆盖所述电池单元组件的两侧，并且直接接触所述电池组件。

热沉可以包括第一冷却构件和第二冷却构件，所述第一冷却构件覆盖所述电池单元组件的一侧，并且接触每个电池单元的一个侧表面；所述第二冷却构件覆盖所述电池单元组件的另一侧，并且接触每个电池单元的另一个侧表面。

第一冷却构件可以设置有至少一个电池接触部，所述电池接触部与两个彼此面对的所述电池单元的一个侧表面相接触，并且所述第二冷却构件可以设置有至少一个电池接触部，所述电池接触部与两个彼此面对的所述电池单元的另一个侧表面相接触。

每个所述电池单元的一侧表面上均设置有密封部，并且所述第一冷却构件的所述至少一个电池接触部被布置在设置于两个彼此面对的所述电池单元的一侧表面上的所述密封部之间。

第一冷却构件的电池接触部可以设置成多个电池接触部，并且所述多个电池接触部可以沿着所述多个电池单元的堆叠方向彼此间隔开特定距离。

每个所述电池单元的另一侧表面上设置有密封部，并且所述第二冷却构件的所述至少一个电池接触部被布置在设置于两个彼此面对的所述电池单元的另一侧表面上的所述密封部之间。

第二冷却构件的电池接触部可以设置成多个电池接触部，并且所述多个电池接触部可以沿着所述多个电池单元的堆叠方向彼此间隔开特定距离。

冷却通道可以形成在每个第一冷却构件和第二冷却构件中。

每个所述冷却通道可以连接到制冷剂供给部和制冷剂排放部，所述制冷剂供给部用于向所述冷却通道供给制冷剂，所述制冷剂排放部用于从所述冷却通道排放制冷剂。

所述制冷剂供给部可以分别在所述第一冷却构件的一个侧端处和所述第二冷却构件的一个侧端处连接到所述冷却通道，并且所述制冷剂排放部可以分别在所述第一冷却构件的另一个侧端处和所述第二冷却构件的另一个侧端处连接到所述冷却通道。

每个冷却通道可以分支至少一次。

每个电池单元可以包括电极组件；用于容纳该组件的电池外壳；和电极引线，该电极引线突出到电池外壳的外部，并且连接到电极组件，其中，第一冷却构件接触每个电池外壳的一侧表面，第二冷却构件接触每个电池外壳的另一侧表面，并且每个电极引线可以布置在第一冷却构件和第二冷却构件之间。

在本公开另一方面，提供包括根据前述实施例的至少一个电池模块的电池组和用于封装所述至少一个电池模块的电池组外壳。

在本公开另一方面，提供包括根据前述实施例的电池组的车辆。

有利的效果

本公开具有以下效果。根据本公开的一个方面，能够提供能够增加电池单元的占地面积比率并且改进冷却性能的电池模块、包括该电池模块的电池组和包括该电池组的车辆。

附图说明

图1是示出根据本公开实施例的电池模块的立体图。

图2是图1所示电池模块的分解立体图。

图3是图1所示电池模块的A-A′剖面图。

图4是图3所示电池模块的B部放大图。

图5是图3所示电池模块的C部放大图。

图6和7是用于解释根据图1所示电池模块的热沉的各种实施例的电池接触部的视图。

图8是用于解释图1所示电池模块的热沉中的制冷剂的流动情况的视图。

图9是用于解释根据本公开实施例的电池组的视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例，由此进一步阐明本公开。这里提出的说明仅是处于说明目的而给出的优选例，而非旨在限制本公开的范围，从而应该理解，在不偏离本公开范围的情况下，可以对其实现其它等效和修改。此外，为了更好地理解本公开，附图可能包括某些配置元件的放大尺寸，而非其实际比例。

图1是示出根据本公开实施例的电池模块的立体图，图2是图1所示电池模块的分解立体图，图3是图1所示电池模块中的A-A′剖面图，图4是图3所示电池模块的B部放大图，图5是图3所示电池模块的C部放大图，图6和7是用于解释根据图2所示电池模块的热沉的各种实施例的电池接触部的视图，图8是用于解释图1所示电池模块的热沉中制冷剂的流动情况的视图。

参考图1至8，电池模块10包括电池单元组件100和热沉200。

电池单元组件100可以由相互堆叠并且彼此电连接的多个电池单元110构成。这里，所述多个电池单元110可以沿着相互垂直的方向上下堆叠。

每个电池单元110可以被设置为袋形二次电池。袋形二次电池还便于实现所述多个电池单元110的电连接结构。

每个电池单元110可以包括电极组件112、电池外壳114和电极引线116。

电极组件112可以由正电极板、负电极板和分隔物等构成。电极组件112已广为人知，因此下文将省略其详细解释。

电池外壳114可以由包括树脂层和金属层的层压片制成，并且通过对电极组件112嵌入其中的边沿进行热固(thermosetting)，从而使得电极组件112可以被密封。

为了进行这种密封，电池外壳114的边沿的四个角部中的至少三个可以构成密封部115。电池外壳114可以设置有三侧密封或者四侧密封。

在三侧密封的情形中，即，当密封部115设置在电池外壳114的三个角部上时，构成密封部115的这三个角部可以是具有电极引线116的电池外壳114的次轴边沿(minor axisrim)和电池外壳114的主轴边沿(major axis rim)其中之一。这里，如图5所示，一个剩余的角部、即电池外壳114的主轴边沿中的剩余一个可以不设置密封部115。

这里，密封部115中的至少一个可以在电池单元110的至少一侧表面上被折叠至少一次。通过示例，如图4所示，设置在电池单元110的一个主轴边沿上的密封部115可以被折叠两次。同时，如图6所示，可以在不折叠的情况下设置每个电池单元120的密封部125。

在四侧密封的情形中，密封部115可以设置在电池外壳114的所有四个角部上。这里，密封部115的设置在电池单元110的主轴边沿上的密封部可以如三侧密封的情形中那样被折叠至少一次或者根本不被折叠。

电极引线116可以连接到电极组件112，并且可以突出到电池外壳114的外部。电极引线116可以设置成均由负极引线和正极引线构成的成对电极引线。所述成对电极引线116可以设置成使得每个电极引线116分别地设置在电池单元110的每个次轴边沿上，或者使得电极引线116被一起设置在电池单元110的一个特定的次轴边沿上。所述成对电极引线116可以经由汇流条等彼此电连接。

热沉200用于冷却电池单元组件100，因此可以具有用于制冷剂R流通的冷却通道205。这里，制冷剂R可以是气体或者液体，但是在本实施例中，考虑到漏电和防水等问题，制冷剂R可以是在水冷却方法中使用的液体制冷剂。冷却通道205可以连接到用于从外部冷却装置向冷却通道205供给制冷剂R的制冷剂供给部207、和用于从冷却通道205向外部冷却装置排放制冷剂R的制冷剂排放部208。

热沉200可以覆盖电池单元组件100的两侧，具体地，热沉200可以覆盖位于沿着电池单元组件100的每个电池单元110的主轴方向的两侧处的边沿；并且热沉200可以直接接触电池组件100，具体地，热沉200可以接触位于沿着每个电池单元110的主轴方向的两侧处的边沿。

如前所述，在本实施例中，热沉200可以分别接触位于每个电池单元110的主轴方向上的两侧处的边沿。每个电池单元110的热导率在每个电池单元110的次轴方向上较高。因为根据本实施例的热沉200分别地直接接触位于每个电池单元110的主方向上的两侧处的边沿和位于每个电池单元110的次方向上的两端处的边沿，所以更快地吸收每个电池单元110的热量。相应地，根据本实施例的电池模块10可以显著地改进电池模块10的冷却性能。

此外，因为根据本实施例的热沉200直接接触每个电池单元110、而非布置成接触每个电池单元110的独立冷却翼片和冷却板，所以当配置电池单元组件100时，可以省略冷却翼片和冷却板。相应地，根据本实施例的电池模块10可以增加电池单元110的占地面积比率，并且降低配置电池单元组件100时的制造成本。此外，因为根据本实施例的电池模块10未设置冷却翼片和冷却板，所以就不会发生传统的多个冷却翼片和冷却板之间的接触失效问题。

这种热沉200可以包括第一冷却构件210和第二冷却构件220，第一冷却构件210和第二冷却构件220由诸如铝等此类具有高热导率的金属材料制成。

第一冷却构件210可以覆盖电池单元组件100的一侧，具体地，第一冷却构件210可以覆盖位于每个电池单元110的主轴方向上的一侧处的边沿，并且第一冷却构件210可以接触位于电池单元110的主轴方向上的一侧表面。具体地，第一冷却构件210可以直接接触每个电池单元110的每个电池外壳114的一侧表面，并且布置成面对第二冷却构件220，并且使得每个电池单元110的电极引线116被布置在所述第一冷却构件和第二冷却构件之间。

第一冷却构件210可以设置有冷却通道205。这里，制冷剂供给部207可以在第一冷却构件210的一个侧端处连接到冷却通道205，制冷剂排放部208可以在第一冷却构件210的另一个侧端处与冷却通道205连接。相应地，随着通过制冷剂供给部207进入的制冷剂R沿着第一冷却构件210的冷却通道205流动并且通过制冷剂排放部208离开，制冷剂R可以有效地对已经接收来自电池组件100的热量的第一冷却构件210进行冷却。

第一冷却构件210的冷却通道205可以在第一冷却构件210中分支至少一次，以增加流过冷却通道205的制冷剂R的流量。在本实施例中，第一冷却构件210的冷却通道205可以形成为使其可以在第一冷却构件210中分支三次。但是对此没有限制，因此，只要制冷剂R的流量能够增加，冷却通道205便可以形成为以各种次数以及各种形状进行分支。

第一冷却构件210可以包括至少一个电池接触部215。

所述至少一个电池接触部215可以形成为沿着第一冷却构件210的纵向方向从第一冷却构件210的一个表面以长杆形状突出，并且电池接触部215均可接触两个彼此面对电池单元110的、沿着电池单元组件100的主轴方向的一侧方向上的一侧表面。

电池接触部215可以设置为多个。当被设置多个时，所述多个电池接触部215可以布置成使其沿着第一冷却构件210的竖直方向、即沿着堆叠所述多个电池单元110的方向彼此间隔开特定距离。

所述多个电池接触部215可以均被布置在设置于两个彼此面对的所述电池单元110的一侧表面上的密封部115之间。如图4所示，当密封部115被折叠时，每个电池接触部215可以彼此间隔，以防止通过折叠密封部115以与电池单元110光滑接触所占据的空间中发生干涉。如图6所示，如果密封部125不被折叠，则所述多个电池接触部235可以布置在所述多个电池单元120的每个密封部125之间。此外，如图7所示，在密封部未形成在一侧处的边沿上的三侧密封的情形中，所述多个电池接触部215可以设置成接触所有的多个电池单元130的一侧表面。通过所述多个电池接触部215，可以将电池单元110中产生的热量有效地传递到第一冷却构件210。

第二冷却构件220可以覆盖电池单元组件100的另一侧，具体地，第二冷却构件220可以覆盖每个电池单元110的主轴方向上的另一侧处的边沿，并且每个电池单元110的主轴方向直接接触另一侧表面。具体地，第二冷却构件220可以直接接触每个电池单元110的每个电池外壳114的另一侧表面，并且可以布置成面对第一冷却构件210，使每个电池单元110的电极引线116布置在所述第一冷却构件和第二冷却构件之间。

正如第一冷却构件210那样，第二冷却构件220可以设置有冷却通道205。这里，制冷剂供给部207可以在第二冷却构件220的一个侧端处与冷却通道205连接，制冷剂排放部208可以在第二冷却构件220的另一个侧端处与冷却通道205连接。相应地，随着通过制冷剂供给部207进入的制冷剂R沿着第二冷却构件220的冷却通道205流动并且通过制冷剂排放部208离开，制冷剂R可以有效地冷却已经从电池组件100接收热量的第二冷却构件220。

第二冷却构件220的冷却通道205也可以分支至少一次，并且在本实施例中，可以形成为如第一冷却构件210的冷却通道205那样分支三次。此外，只要制冷剂R的流量能够增加，第二冷却构件220的冷却通道205还可以形成为以各种次数以及各种形状进行分支。

正如第一冷却构件210那样，第二冷却构件220也可以包括至少一个电池接触部225。

所述至少一个电池接触部225可以形成为沿着第二冷却构件220的纵向方向从第二冷却构件220的一个表面以长杆形状突出，并且可以均沿着电池单元组件100的主轴方向在另一侧方向上接触两个彼此面对的电池单元110的一侧表面。

正如第一冷却构件210的电池接触部215那样，电池接触部225也可以设置为多个。当被设置多个时，所述多个电池接触部225可以布置成使其沿着第二冷却构件220的竖直方向、即沿着堆叠所述多个电池单元110的方向彼此间隔开特定距离。

这里，如图5所示，所述多个电池接触部225可以彼此间隔开特定距离，或者以如图7所示的结构设置，使得所述多个电池接触部225接触所述多个电池单元的所有的另一侧表面。

同时，在四侧密封的情形中，正如第一冷却构件210的所述多个电池接触部215那样，所述多个电池接触部225可以均设置在被布置于两个彼此面对的电池单元110的另一侧表面上的密封部之间。此外，当这些密封部被折叠时，正如第一冷却构件210的所述多个电池接触部215那样，每个电池接触部225可以彼此间隔，以防止在通过折叠密封部以与电池单元110光滑接触所占据的空间中发生干涉。如果密封部不被折叠，则正如第一冷却构件210的所述多个电池接触部215那样，所述多个电池接触部225可以布置在所述多个电池单元的每个密封部之间。通过这多个电池接触部225，可以将电池单元110中产生的热量有效地传递到第二冷却构件220。

图9是用于解释根据本公开实施例的电池组的视图。

参考图9，电池组P可以包括至少一个电池模块10和用于封装根据前述实施例的所述至少一个电池模块10的电池组外壳50。

这种电池组P可以是车辆的燃料源，并且设置在车辆中。例如，电池组P可以设置在电动车辆、混合动力车辆和以其它方法来将电池组P用作燃料源的车辆中。此外，除了前述车辆之外，电池组P当然还可以设置在诸如使用二次电池的能量存储系统这样的其它类型的装置、设备和设施等中。

由于根据本实施例的电池组P和诸如车辆这样的、设置有电池组P的装置、设备和设施包括前述电池模块10，能够实现具有前述电池模块10的全部优点的电池组P和车辆。

已经详细描述了本公开。然而应该理解，虽然示出了本公开的优选实施例，但是仅是通过说明给出了详细描述和具体实例，因为根据该详细描述，本领域技术人员能够清楚理解本公开的范围内的各种改变和修改。

附图标记列表

10：电池模块

100：电池单元组件

110：电池单元

112：电极组件

114：电池外壳

115：密封部

116：电极引线

200：热沉

205：冷却通道

207：制冷剂供给部

208：制冷剂排放部

210：第一冷却构件

215：电池接触部

220：第二冷却构件

225：电池接触部

Claims (11)

1.一种电池模块，包括：

电池单元组件；和

热沉，所述热沉包括第一冷却构件和第二冷却构件，其中，

所述第一冷却构件覆盖所述电池单元组件的一侧，并且所述第一冷却构件的一侧形成有第一突起，所述第一突起中形成有冷却通道，制冷剂流过所述冷却通道以对所述电池单元组件进行冷却，所述第一冷却构件的另一侧形成有构成至少一个电池接触部的第二突起，所述电池接触部与两个彼此面对的所述电池单元的一个侧表面直接接触，所述第一突起的宽度大于所述第二突起的宽度，

所述第二冷却构件覆盖所述电池单元组件的另一侧，并且所述第二冷却构件的一侧形成有第三突起，所述第三突起中形成有冷却通道，制冷剂流过所述冷却通道以对所述电池单元组件进行冷却，所述第二冷却构件的另一侧形成有构成至少一个电池接触部的第四突起，所述电池接触部与两个彼此面对的所述电池单元的另一个侧表面直接接触，所述第三突起的宽度大于所述第四突起的宽度。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，每个所述电池单元的一侧表面上均设置有密封部，并且

所述第一冷却构件的所述至少一个电池接触部被布置在设置于两个彼此面对的所述电池单元的一侧表面上的所述密封部之间。

3.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述第一冷却构件的所述电池接触部被设置为多个电池接触部，并且

所述多个电池接触部彼此间隔开特定距离。

4.根据权利要求1所述的电池模块，其中，每个所述电池单元的另一侧表面上设置有密封部，并且

所述第二冷却构件的所述至少一个电池接触部被布置在设置于两个彼此面对的所述电池单元的另一侧表面上的所述密封部之间。

5.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述第二冷却构件的所述电池接触部被设置为多个电池接触部，并且

所述多个电池接触部彼此间隔开特定距离。

6.根据权利要求1所述的电池模块，其中，每个所述冷却通道连接到制冷剂供给部和制冷剂排放部，所述制冷剂供给部用于向所述冷却通道供给制冷剂，所述制冷剂排放部用于从所述冷却通道排放制冷剂。

7.根据权利要求6所述的电池模块，其中，所述制冷剂供给部分别在所述第一冷却构件的一个侧端处和所述第二冷却构件的一个侧端处连接到所述冷却通道，并且

所述制冷剂排放部分别在所述第一冷却构件的另一个侧端处和所述第二冷却构件的另一个侧端处连接到所述冷却通道。

8.根据权利要求1所述的电池模块，其中，每个所述冷却通道分支至少一次。

9.根据权利要求1所述的电池模块，其中，每个电池单元包括：

电极组件；

用于容纳所述电极组件的电池外壳；和

电极引线，所述电极引线突出到所述电池外壳的外部，并且连接到所述电极组件，

其中，所述第一冷却构件接触每个所述电池外壳的一侧表面，所述第二冷却构件接触每个所述电池外壳的另一侧表面，并且

每个所述电极引线被布置在所述第一冷却构件和所述第二冷却构件之间。

10.一种电池组，包括根据权利要求1所述的至少一个电池模块和用于封装所述至少一个电池模块的电池组外壳。

11.一种车辆，包括根据权利要求10所述的电池组。