CN108028447A - 能够均匀地冷却电池模块的间接冷却系统和包括该间接冷却系统的电池组 - Google Patents

能够均匀地冷却电池模块的间接冷却系统和包括该间接冷却系统的电池组 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种冷却系统和包括该冷却系统的电池组，该冷却系统包括：用于引入和排放液体制冷剂的制冷剂进口和制冷剂出口；与制冷剂进口或者制冷剂出口连通的多个制冷剂管道；一个或者多个管道连接部件，其用于连接两个或者更多个制冷剂管道，使得制冷剂管道相互连通，并且在被连接的制冷剂管道之间改变或者划分液体制冷剂的流动；和多个冷却板，其包括与制冷剂管道中的至少一个制冷剂管道连通的中空流动路径，每一个冷却板具有安装在其一个表面上的电池模块，并且允许液体制冷剂通过中空流动路径循环。

Description

能够均匀地冷却电池模块的间接冷却系统和包括该间接冷却 系统的电池组
技术领域
本申请要求在2015年12月4日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2015-0172265的利益，该申请的公开内容通过引用整体并入本文。
本发明涉及一种能够均匀地冷却电池模块的间接冷却系统和包括该间接冷却系统的电池组。
背景技术
近年来，能够充电和放电的二次电池已经广泛地用作无线移动装置的能量源。另外，作为用于已经为解决由使用化石燃料的现有汽油车辆和柴油车辆引起的问题诸如空气污染而开发的电动车辆(EV)、混合电动车辆(HEV)和插电式混合电动车辆(插电式HEV)的动力源，二次电池已经吸引了相当大的关注。
小型移动装置为每一个装置使用一个或者几个电池单体。在另一方面，中型或者大型装置(诸如车辆)使用包括多个模块化电池单体的电池模块，或者使用包括相互电连接的多个电池模块的电池组，因为对于这种中型或者大型装置而言，高输出和大容量是必要的。
优选地，中型或者大型电池模块或者中型或者大型电池组被制造成具有尽可能小的尺寸和重量。因此，能够以高集成度堆叠并且具有小的重量与容量比率的棱形电池或者袋形电池通常被用作中型或者大型电池模块或者中型或者大型电池组的电池单体(即单元单体)。特别地，因为袋形电池是轻质的，袋形电池的制造成本低，并且易于修改袋形电池的形状，所以大量的兴趣当前地聚焦在使用铝层压板作为包覆部件的袋形电池上。
构成中型或者大型电池模块或者中型或者大型电池组的电池单体是能够充电和放电的二次电池。因此，在二次电池充电和放电期间从高输出、大容量二次电池产生大量的热。特别地，袋形电池单体的层压板具有在其表面上涂覆的、呈现低导热率的聚合物材料，结果，难以有效地降低电池单体的总体温度。
如果在电池单体充电和放电期间从电池单体产生的热不被有效地从电池单体移除，则热在电池单体中积聚，结果，电池单体的劣化加速。根据情况，电池单体可能甚至着火或者爆炸。因此，高输出、大容量电池模块或者高输出、大容量电池组需要用于冷却安装在电池模块或者电池组中的电池单体的冷却系统。
同时，通常通过以高集成度堆叠多个电池单体而制造安装在中型或者大型电池组中的至少一个电池模块。在此情形中，在电池单体被以预定间隔布置的状态中堆叠电池单体，从而在电池单体充电和放电期间从电池单体产生的热被移除。例如，电池单体可以在电池单体被以预定间隔布置的状态中不使用附加部件而被顺序地堆叠。可替代地，在电池单体具有低机械强度的情形中，一个或者多个电池单体可以被安装在盒(cartridge)中，并且多个盒可以被堆叠以构成电池模块。在以上结构中，制冷剂流动通道可以被限定在堆叠的电池单体之间或者堆叠的电池模块之间，使得在堆叠的电池单体之间或者在堆叠的电池模块之间积聚的热被有效地移除。
然而，在上述电池组冷却结构中，应该设置多个制冷剂流动通道以对应于多个电池单体或者电池模块，结果，电池组的总体尺寸增加。
另外，如果电池组包括更大数目的电池单体，则更大数目的零部件被添加到冷却结构，结果，电池组的体积增加，制造过程复杂，并且设计该冷却结构所招致的成本大大地增加。
进而，多个零部件被用于构成其中来自电池模块或者电池单体的热被传递到制冷剂流动通道以由此移除热的结构，结果，导热率降低，因此冷却效率减小。
因此，一种能够被设计成在呈现高冷却效率的同时具有紧凑结构的冷却系统是高度必要的。
发明内容
技术问题
已经做出本发明以解决以上问题和尚待解决的其它技术问题。
具体地，本发明的一个目的在于提供一种能够在不使用大数目的部件的情况下均匀地移除从电池模块产生的热的、具有紧凑结构的冷却系统。
本发明的另一个目的在于提供一种被构造为无位置限制地被安设在装置(诸如车辆)中的电池组。
技术方案
根据本发明的一个方面，能够通过提供一种用于冷却多个电池模块的冷却系统而实现以上和其它目的，该冷却系统包括：通过其引入液体制冷剂的制冷剂引入端口；通过其排放液体制冷剂的制冷剂排放端口；多个制冷剂管道，其构造为与制冷剂引入端口或者制冷剂排放端口连通；一个或者多个管道连接部件，其构造为将制冷剂管道中的两个或者更多个相互连接，使得制冷剂管道相互连通，所述管道连接部件被构造为在被连接的制冷剂管道之间划分液体制冷剂或者改变液体制冷剂的流动方向；和多个冷却板，每一个冷却板具有与制冷剂管道中的至少一个连通的中空流动通道，并且每一个冷却板具有安装有电池模块中的相应一个电池模块的一个表面，液体制冷剂被沿着所述中空流动通道循环，其中液体制冷剂被管道连接部件划分，液体制冷剂的划分流被供应到分别的冷却板，并且在被从分别的冷却板排放之后，液体制冷剂的划分流被组合，由此，由于液体制冷剂的划分流的热传导，电池模块被分别的冷却板冷却。
即，在根据本发明的冷却系统中，在安装有电池模块的冷却板中限定冷却剂流动通道。因此，与其中在电池模块之间或者在电池单体之间限定冷却剂流动通道的结构相比较，根据本发明的冷却系统具有紧凑的结构。另外，液体制冷剂的划分流被引入分别的冷却板中以独立地冷却安装在分别的冷却板上的电池模块，由此实现电池模块的冷却的高均匀性。
特别地，在根据本发明的冷却系统中，由于在制冷剂管道之间的系统联接，液体制冷剂在液体制冷剂的温度几乎均匀的状态中被供应到分别的冷却板。在下文中，将通过以下非限制性实例详细描述根据本发明的冷却系统的结构。
在一个具体实例中，制冷剂管道可以包括：连接到制冷剂引入端口的第一制冷剂管道；连接到制冷剂排放端口的第二制冷剂管道；多个第三制冷剂管道，第三制冷剂管道被布置在第一制冷剂管道和第二制冷剂管道之间，处于连接到分别的管道连接部件的状态，使得第三制冷剂管道与第一制冷剂管道和第二制冷剂管道连通；和经由管道连接部件连接到第三制冷剂管道的多个第四制冷剂管道，第四制冷剂管道还被连接到分别的冷却板的流动通道。
更加具体地，在本发明中，第三制冷剂管道可以被连接到管道连接部件从而引导液体制冷剂的总体循环。另外，一些第三制冷剂管道可以被连接到第一制冷剂管道和第二制冷剂管道，结果，制冷剂引入端口和制冷剂排放端口可以与第三制冷剂管道连通。
因此，液体制冷剂可以从制冷剂引入端口流动到第一制冷剂管道，并且可以然后被沿着第三制冷剂管道循环。随后，液体制冷剂可以经由第二制冷剂管道通过制冷剂排放端口被排放。
第四制冷剂管道是被布置在液体制冷剂沿其循环的第三制冷剂管道和用于将第三制冷剂管道和冷却板相互连接的冷却板之间的管道。第四制冷剂管道可以将液体制冷剂从第三制冷剂管道引导到冷却板，或者可以将液体制冷剂从冷却板引导到第三制冷剂管道。
第一制冷剂管道和第二制冷剂管道每一个具有的内径可以大于每一个其它制冷剂管道的内径，使得大量的液体制冷剂能够被引入第一制冷剂管道中，并且大量的液体制冷剂能够被从第二制冷剂管道排放，并且使得当液体制冷剂从具有更大内径的制冷剂管道流动到具有更小内径的制冷剂管道时，液体制冷剂能够被加压并且加速。具体地，第一制冷剂管道和第二制冷剂管道每一个具有的内径可以等于每一个第三制冷剂管道的内径的101％到200％。
如果第一制冷剂管道和第二制冷剂管道每一个具有的内径小于每一个第三制冷剂管道的内径的101％，则被引入和排放的液体制冷剂的数量太小，以至不能在冷却系统中被顺利地循环，并且液体制冷剂不被足够地加压或者加速，这是不理想的。
在另一方面，如果第一制冷剂管道和第二制冷剂管道每一个具有的内径大于每一个第三制冷剂管道的内径的200％，则冷却系统的总体尺寸增加，并且由于过度流体压力，连接到第三制冷剂管道的管道连接部件中的液体制冷剂的移动性降低，这也是不理想的。
同时，至少一个管道连接部件中可以被连接到至少一个第三制冷剂管道和至少一个第四制冷剂管道，使得液体制冷剂被划分并且分配到该至少一个第三制冷剂管道和该至少一个第四制冷剂管道，由此调节液体制冷剂的流动方向。
即，一些液体制冷剂可以通过管道连接部件流动到第四制冷剂管道中，并且其余液体制冷剂可以沿着第三制冷剂管道流动。
随后，其余液体制冷剂可以通过另一个管道连接部件被划分并且分配到另一个第四制冷剂管道和另一个第三制冷剂管道中。
可替代地，至少一个管道连接部件可以被连接到至少一个第三制冷剂管道和至少一个第四制冷剂管道，使得被划分并且分配到该至少一个第三制冷剂管道和该至少一个第四制冷剂管道中的液体制冷剂被组合成液体制冷剂的一个整体，由此调节液体制冷剂的流量。
具体地，液体制冷剂被沿着在冷却板中限定的流动通道循环，流动到第四制冷剂管道中，并且到达管道连接部件。因为第三制冷剂管道被连接到管道连接部件，所以在第四制冷剂管道中流动的液体制冷剂在管道连接部件中被与在第三制冷剂管道中流动的液体制冷剂组合。
每一个管道连接部件可以包括连接到制冷剂管道的多个连接导管，以调节液体制冷剂的流动方向，并且组合液体制冷剂的划分流。
具体地，每一个管道连接部件可以包括用于在连接导管的端部被插入制冷剂管道中的状态中将制冷剂管道相互连接的n(n≥2)个连接导管。当n等于或者大于3时，连接导管中的至少一个具有的内径可以等于每一个其它连接导管的内径的5％到99％。
因此，液体制冷剂可以被划分并且分配到分别的连接导管中，使得液体制冷剂能够被引导到不同的制冷剂管道。
另外，由于连接导管的不同内径，液体制冷剂可以被以不同的流动速度和流量划分并且分配到连接导管中。
通常，冷却速度高度地受到液体制冷剂的循环所影响。因此，液体制冷剂的流动速度是关键性的。结果，有利的是以高流动速度将液体制冷剂供应到在其中实际上执行冷却的冷却板。因此，液体制冷剂通过其被分配到冷却板中的连接导管可以具有相对小的内径。与分别的冷却板连通的第四制冷剂管道可以被连接到通过其将液体制冷剂分配到冷却板中的连接导管。
同时，有利的是，在液体制冷剂被供应到冷却板之前，大量的液体制冷剂尚未经历热交换，即具有的温度与当液体制冷剂通过制冷剂引入端口被引入时的液体制冷剂的温度大致相等的大量液体制冷剂沿着引导液体制冷剂的总体循环的第三制冷剂管道流动，通过分别的管道连接部件被划分和分配。因此，连接到第三制冷剂管道的连接导管可以具有相对大的内径。
即，在根据本发明的冷却系统中，连接到分别的制冷剂管道的连接导管可以具有不同的内径，使得液体制冷剂能够被以不同的流动速度和不同的流量分配到分别的制冷剂管道中。如上所述，连接导管之间的内径的差异可以是5％到99％。
如果在连接导管之间内径的差异小于1％，则当液体制冷剂被划分时，液体制冷剂几乎不被加压和加速，结果，未实现冷却板中的快速循环，这是不理想的。在另一方面，如果在连接导管之间的内径差异大于99％，则液体制冷剂的流动压力增加，而液体制冷剂的流动速度降低，这也是不理想的。
考虑到以上说明，在连接导管之间的内径差异可以具体地是10％到90％，并且更加具体地30％到80％。
如上所述，液体制冷剂的流动速度和流量影响冷却系统的冷却均匀性和效率。因此，在本发明中，还可以考虑到液体制冷剂的流动速度和流量来设计制冷剂管道的内径。因此，在制冷剂管道中流动的液体制冷剂的流动速度和流量可以基于连接导管的内径和连接到连接导管的制冷剂管道的内径设置。
然而，在根据本发明的冷却系统中，在引导液体制冷剂的总体循环的第三制冷剂管道和引导液体制冷剂的仅仅一部分的第四制冷剂管道就液体制冷剂的流动速度和流量而言显著地相互不同的情形中，液体制冷剂的总体移动性可能降低，或者液体制冷剂可能在冷却系统中的特殊点(例如，液体制冷剂通过其被组合的管道连接部件)处停滞，结果，冷却系统的冷却效率可以大大地减低。因此，第四制冷剂管道的内径与第三制冷剂管道的内径的比率可以具有规定值。
在一个具体实例中，每一个第四制冷剂管道具有的内径可以等于每一个第三制冷剂管道的内径的5％到99％。
每一个第四制冷剂管道的内径可以被以与在管道连接部件中相同的方式设置为朝向冷却板加速液体制冷剂。如果在第四制冷剂管道和第三制冷剂管道之间的内径差异小于1％，则液体制冷剂几乎不被加速，结果，未实现冷却板中的快速循环，这是不理想的。在另一方面，如果在第四制冷剂管道和第三制冷剂管道之间的内径差异大于99％，则液体制冷剂的流动压力增加并且流体阻力增加，结果，液体制冷剂的流动速度大大地降低，这也是不理想的。
在本发明中，如在前描述地，第四制冷剂管道可以被分类成用于将液体制冷剂引导到冷却板的第四制冷剂管道和用于将液体制冷剂从冷却板引导到管道连接部件的第四制冷剂管道。就尺寸而言，用于将液体制冷剂引导到冷却板的第四制冷剂管道和用于将液体制冷剂从冷却板引导到管道连接部件的第四制冷剂管道可以是相互不同的。
具体地，用于将液体制冷剂从冷却板引导到管道连接部件的第四制冷剂管道可以具有相对大的内径，这在从冷却板向管道连接部件排放大量液体制冷剂时是有利的。然而，使得第四制冷剂管道的内径等于第三制冷剂管道的内径是不理想的，因为即使在以上结构中仍然有利的是使得液体制冷剂的流动速度是高的。因此，在此情形中，每一个第四制冷剂管道具有的内径可以等于每一个第三制冷剂管道的内径的30％到99％并且具体地60％到99％。
在另一方面，用于将液体制冷剂引导到冷却板的第四制冷剂管道可以具有相对小的内径，以加速液体制冷剂。例如，每一个第四制冷剂管道具有的内径可以等于每一个第三制冷剂管道的内径的30％到99％、具体地10％到90％并且更加具体地50％到80％。
每一个连接导管被以过盈配合方式插入制冷剂管道中的相应的一个中，使得制冷剂管道被连接到连接导管。为了这种过盈配合，每一个制冷剂管道具有的内径可以小于连接导管中的相应的一个的直径。具体地，每一个制冷剂管道具有的内径可以等于连接导管中的相应的一个的直径的70％到100％。另外，在这个结构中，当液体制冷剂通过连接导管流动到制冷剂管道中时，液体制冷剂可以被加速。
如果每一个制冷剂管道具有的内径小于连接导管中的相应的一个的直径的70％，则因为每一个制冷剂管道的内径太小，所以液体制冷剂并不顺利地流动到制冷剂管道。进而，过盈配合是基本不可能的，这是不理想的。如果每一个制冷剂管道具有的内径大于连接导管中的相应的一个的直径的100％，则每一个制冷剂管道和相应的一个连接导管不能被可靠地相互联接，这也是不理想的。
制冷剂管道可以被构造为具有在笔直结构和弯曲结构之间选取的至少一种结构。
例如，被连接到冷却板的每一个第四制冷剂管道可以具有弯曲结构，使得第四制冷剂管道能够与冷却板的位置无关地被柔性地连接到冷却板。引导冷却系统中的液体制冷剂的总体循环的第三制冷剂管道可以具有笔直结构，使得第三制冷剂管道的长度被最小化。
每一个笔直制冷剂管道可以由刚塑性材料制成。例如，刚塑性材料可以是相对于液体制冷剂呈现高机械强度和高隔热性的高强度尼龙或者聚氯乙烯。然而，本发明不限于此。
另外，由于每一个笔直制冷剂管道的端部通过热收缩包裹管道连接部件中的相应的一个管道连接部件，一个笔直制冷剂管道可以被联接到管道连接部件中的该相应的一个管道连接部件。根据情况，每一个笔直制冷剂管道和相应的一个管道连接部件可以使用结合部件诸如夹持部件被更加可靠地相互联接。
每一个弯曲制冷剂管道可以由能够被部分地拉伸或者弯曲的柔性橡胶材料制成，使得弯曲制冷剂管道能够被柔性地连接到冷却板。具体地，每一个弯曲制冷剂管道可以由呈现高弹性和机械强度的乙烯丙烯二烯单体(EPDM)制成。
除了第四制冷剂管道，第一制冷剂管道和第二制冷剂管道可以被弯曲，从而灵活地对应于制冷剂引入端口的位置和制冷剂排放端口的位置。
另外，在弯曲制冷剂管道被插入管道连接部件的连接导管中的相应的一个中的状态中，由于夹持部件包裹弯曲制冷剂管道的端部，每一个弯曲制冷剂管道可以被可靠地联接到管道连接部件中的相应的一个。
同时，在一个具体实例中，每一个冷却板可以被构造为具有如此结构，其中与冷却板中的中空流动通道连通的第一导管和第二导管从冷却板向外突出，每一个冷却板的第一导管可以被连接到第四制冷剂管道中的液体制冷剂被引入其中的相应的一个，并且每一个冷却板的第二导管可以被连接到第四制冷剂管道中的从其排放液体制冷剂的相应的一个。
每一个冷却板可以包括基板和盖板，在基板上形成有多个突起，盖板在与突起紧密接触的状态下联接到基板，以除突起外的、基板的其余空间中限定流动通道。
因此，每一个冷却板可以被构造为具有如此结构，其中液体制冷剂沿其流动的流动通道被限定在由突起限定的基板中的空间中。基板和盖板可以使用机械紧固部件(诸如螺栓和螺母)被相互紧固。另外，由橡胶或者硅制成的防水部件可以被设置在基板和盖板之间，以防止液体制冷剂从基板和盖板之间泄漏。
突起可以包括从基板的一端朝向基板的另一端非连续地突出的第一突起和被布置在第一突起之间的第二突起，第二突起从基板的一端朝向基板的另一端连续地突出。
在非连续地突出的第一突起之间可以在液体制冷剂中产生涡流，由此可以增加液体制冷剂的流动速度。
通常，冷却速度与液体制冷剂在热交换之前的流动速度并且与液体制冷剂被分配在将被冷却的区域之上的速度成比例。因此，有利的是液体制冷剂在限定于每一个冷却板中的流动通道中快速地流动和分配，在冷却板中，通过实际热交换执行冷却。
在本发明中，如上所述，可以在非连续地突出的第一突起之间在液体制冷剂中产生涡流，由此液体制冷剂被非规则地划分，结果，液体制冷剂可以在被更加快速地分配的状态下流动，由此增加每一个冷却板的冷却速度，并且因此提高了每一个冷却板的冷却效率。
每一个第一突起可以通常被构造为具有流线型结构，从而减小对于液体制冷剂的流体阻力。另外，第一突起可以具有不同的尺寸和形状。可替代地，第一突起可以具有相同的尺寸和形状。另外，所分配的液体制冷剂在被连续地突出的第二突起引导的状态下沿着中空流动通道循环。
基板可以在它的与形成有突起的表面相反的表面上设有隔热材料，诸如塑料泡沫或耐热陶瓷，使得除电池模块中的相应的电池模块外，防止热被从外侧引入流动通道中。
盖板可以在其被布置成与电池模块中的相应的一个紧密接触的表面上、具体是在其与面对基板的表面相反的表面上设有热界面材料(TIM)垫片，用于加速热传导，从而在盖板和电池模块之间实现更加有效率的热传导。热界面材料垫片在与电池模块相接触的状态下降低热传导阻力。
热界面材料垫片可以由导热性油脂、导热性环氧基结合剂、导热性硅树脂、导热性胶带或者石墨片材制成。然而，本发明不限于此。可以使用上述材料中的任何一种，或者上述材料中的两种或者更多种可以被组合。
如上所述，每一个冷却板被构造为具有下列结构，其中从电池模块中的相应的一个产生的热被在冷却板中流动的液体制冷剂移除。具体地，每一个冷却板可以被构造为使得电池模块中的相应的一个被安装在盖板上，并且使得每一个冷却板从电池模块中的相应的一个接收热，并将热传递到在中空流动通道中流动的液体制冷剂，由此冷却电池模块。因此，冷却板可以通过上述的过程冷却电池模块。
另外，冷却板中的至少一个可以具有等于每一个其它冷却板的面积的100％到300％的面积，并且冷却板中的该至少一个可以在突起的尺寸和形状方面不同于其它冷却板。
每一个冷却板的面积可以对应于被安装在冷却板上的电池模块中的相应的一个的尺寸。在根据本发明的冷却系统中，具有不同尺寸和形状的多个电池模块可以被安装在具有不同面积的冷却板上，使得电池模块能够被分别的冷却板冷却。
然而，在包括多个电池模块的中型或者大型电池组中，如果一些电池模块的性能降低，则电池组的总体性能降低。引起这种性能非均匀性的主要因素中的一个是在电池模块之间的冷却的非均匀性。因此，冷却系统有必要具有一种能够最小化在电池模块之间的温差的结构。
因此，在根据本发明的冷却系统中，如上所述，液体制冷剂的流动速度和流量可以基于连接导管的内径和连接到连接导管的制冷剂管道的内径设置。因此，液体制冷剂的流动速度和流量可以在具有不同冷却面积的冷却板中改变，由此冷却板中的冷却速度可以维持一致。
另外，可以通过改变突起的尺寸和形状而改变在每一个冷却板中的液体制冷剂的流动速度和流量。
例如，具有相对小的冷却面积的冷却板可以被如此构造，使得设置有小数目的突起，并且突起的形状是相对小的。结果，液体制冷剂可以被以相对低的流动速度和相对低的流量沿着在冷却板中限定的中空流动通道循环。在另一方面，具有相对大的冷却面积的冷却板可以被如此构造，使得设置有大数目的突起，并且突起的形状是相对大的。结果，液体制冷剂可以被以相对高的流动速度和相对高的流量沿着在冷却板中限定的中空流动通道循环。
每一个冷却板的盖板和基板可以由呈现高导热率的材料制成。具体地，每一个冷却板的盖板和基板可以由选自铜、铝、锡、镍、不锈钢和导热性聚合物中的至少一种制成。然而，本发明不限于此。
简言之，根据本发明的冷却系统的冷却结构被如此构造，使得液体制冷剂被沿着第三制冷剂管道循环，第三制冷剂管道中的一些液体制冷剂通过管道连接部件被引入冷却板中，如上所述地，在冷却板中执行冷却，并且液体制冷剂被收集在第三制冷剂管道中。
更加具体地，通过制冷剂引入端口引入第一制冷剂管道中的液体制冷剂可以被划分成经由管道连接部件在第三制冷剂管道中流动的第一液体流，和经由管道连接部件在第四制冷剂管道中流动的第二液体流。
第二液体流可以经由第四制冷剂管道和连接到第四制冷剂管道的第一导管被引入冷却板中的中空流动通道中，可以沿着中空流动通道流动，并且可以经由第二导管和连接到第二导管的第四制冷剂管道被从冷却板排放。
随后，所排放的第二液体流可以经由连接到第二导管的第四制冷剂管道被引导到管道连接部件，并且可以被与在连接到管道连接部件的第三制冷剂管道中流动的第一液体流组合，并且被组合的液体制冷剂可以经由第二制冷剂管道通过制冷剂排放端口被排放。
在一个具体实例中，冷却系统可以被如此构造，使得N-1(N≥3)个冷却板被沿着横向方向并排地布置，以构成冷却板阵列，第一冷却板被布置在冷却板前面从而对应于冷却板阵列的中间部分，并且在制冷剂引入端口和制冷剂排放端口分别地被连接到第一制冷剂管道和第二制冷剂管道的状态中，制冷剂引入端口和制冷剂排放端口在第一冷却板前面被并排地布置。
在此情形中，当从上方观察时，第一冷却板和该N-1(N≥3)个冷却板可以被布置成具有总体T形结构。
制冷剂引入端口和/或制冷剂排放端口中可以设有温度传感器，用于测量通过制冷剂引入端口和/或制冷剂排放端口的液体制冷剂的温度。
一些第三制冷剂管道可以在经由管道连接部件中的相应的管道连接部件连接到第一制冷剂管道和第二制冷剂管道的状态下，被沿着第一冷却板的相反两侧布置，并且其它的第三制冷剂管道可以经由布置在第一冷却板和冷却板阵列之间的管道连接部件中的相应的管道连接部件被连接到被沿着第一冷却板的相反两侧布置的第三制冷剂管道。
第四制冷剂管道可以被进一步连接到管道连接部件，并且冷却板可以在被连接到第四制冷剂管道的状态中与制冷剂引入端口或者制冷剂排放端口连通。
根据本发明的另一个方面，提供一种包括带有上述构造的冷却系统的电池组，该电池组包括：多个电池模块，每一个电池模块包括多个电池单体，并且在与冷却板紧密接触的状态下被安装在冷却系统的冷却板上；底壳，电池模块和冷却系统安装在底壳上；和顶壳，其联接到底壳的外边缘，以将电池模块和冷却系统相对于外部隔离，其中就布置电池的方向而言，电池模块中的至少一个不同于其它的电池模块。
根据本发明的电池组包括被构造为具有不同的电池单体布置结构的电池模块，由此能够构造电池组，使得电池组具有各种尺寸、形状和结构。因此，能够克服在装置(诸如车辆)中安设电池组时的限制，并且最小化电池组的体积与容量比率，由此能够最大化该装置中的空间利用。另外，能够更加易于在有限的空间中修理或者检查电池组。
在一个具体实例中，电池模块可以被分类成第一电池模块组件和第二电池模块组件，并且布置属于第一电池模块组件的电池单体的方向可以不同于布置属于第二电池模块组件的电池单体的方向。
换言之，构成根据本发明的电池组的电池模块可以根据布置构成电池模块的电池单体的方向被分类成第一电池模块组件和第二电池模块组件。
第一电池模块组件可以被安装在第一冷却板和/或位于冷却板阵列的中间部分处的冷却板上，并且第二电池模块组件可以被安装在冷却板阵列中的其它冷却板上。
电池组被构造为具有其中电池模块组件被基本布置成T形状的结构。因此，在电池组被安设在装置(诸如车辆)的中央区域中的情形中，当从上方观察时，重量可以被等同地施加到装置的左侧和右侧，由此能够更容易地考虑到由电池组施加到装置的重量而动态地设计该装置。
在根据本发明的电池组中，每一个电池单体的种类不受特别限制。在一个具体实例中，电池单体可以是呈现高的能量密度、放电电压和输出稳定性的锂二次电池，诸如是锂离子电池或者锂离子聚合物电池。
通常，锂二次电池包括正电极、负电极、隔膜和含锂盐的非水电解溶液。
例如，可以通过将正电极活性材料、导电剂和结合剂的混合物施加到正电极集电器并且干燥该混合物，而制造正电极。可以根据需要，对混合物进一步添加填料。
正电极活性材料可以是但是不限于层状化合物，诸如是锂钴氧化物(LiCoO2)或者锂镍氧化物(LiNiO2)，或者被一种或者多种过渡金属取代的化合物；由化学式Li1+xMn2-xO4(其中x＝0到0.33)表示的锂锰氧化物，或者诸如是LiMnO3、LiMn2O3或者LiMnO2的锂锰氧化物；锂铜氧化物(Li2CuO2)；钒氧化物，诸如是LiV3O8、LiFe3O4、V2O5或者Cu2V2O7；由化学式LiNi1-xMxO2(其中M＝Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或者Ga，并且x＝0.01到0.3)表示的Ni位锂镍氧化物；由化学式LiMn2-xMxO2(其中M＝Co、Ni、Fe、Cr、Zn或者Ta，并且x＝0.01到0.1)或者化学式Li2Mn3MO8(其中M＝Fe、Co、Ni、Cu或者Zn)表示的锂锰复合氧化物；化学式中的Li部分地被碱土金属离子取代的LiMn2O4；二硫化物化合物；或者Fe2(MoO4)3。
通常添加导电剂，使得基于包括正电极活性材料的化合物的总重量，导电剂具有1到30重量％。导电剂不受特别限制，只要导电剂呈现高导电性，同时导电剂在施加有导电剂的电池中不诱发任何化学变化。例如，石墨，诸如天然石墨或者人造石墨；碳黑，诸如碳黑、乙炔黑、科琴黑、槽黑、炉黑、灯黑或夏黑；导电纤维，诸如碳纤维或金属纤维；金属粉末，诸如氟化碳粉末、铝粉或镍粉；导电晶须，诸如氧化锌或钛酸钾；导电金属氧化物，诸如氧化钛；或导电材料，诸如聚亚苯基衍生物可以被用作导电剂。
结合剂是辅助在活性材料和导电剂之间的结合和辅助与集电器的结合的成分。基于包括正电极活性材料的化合物的总重量，结合剂通常被以1到30重量％的数量添加。作为结合剂的实例，可以使用聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、磺化EPDM、苯乙烯丁二烯橡胶、氟橡胶和各种共聚物。
填料是用于抑制正电极膨胀的可选成分。对于填料无任何具体限制，只要它不在被施加有填料的电池中引起化学变化，并且由纤维性材料制成。作为填料的实例，可以使用烯烃聚合物，诸如聚乙烯和聚丙烯；和纤维性材料，诸如玻璃纤维和碳纤维。
可以通过将负电极活性材料施加到负电极集电器并且将其干燥而制造负电极。上述成分可以根据需要被选择性地添加到负电极活性材料。
作为负电极活性材料，例如可以使用碳，诸如非石墨化碳或者石墨基碳；金属复合氧化物，诸如LixFe2O3(0≤x≤1)、LixWO2(0≤x≤1)、SnxMe1-xMe’yOz(Me：Mn、Fe、Pb、Ge；Me’：Al、B、P、Si、周期表的1、2和3族元素，卤素；0≤x≤1；1≤y≤3；1≤z≤8)；锂金属；锂合金；硅基合金；锡基合金；金属氧化物诸如SnO、SnO2、PbO、PbO2、Pb2O3、Pb3O4、Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5、GeO、GeO2、Bi2O3、Bi2O4或者Bi2O5；导电聚合物，诸如聚乙炔；或者Li-Co-Ni基材料。
隔膜被置入正电极和负电极之间。作为隔膜，例如可以使用呈现高离子渗透性和高机械强度的隔热性薄膜。隔膜通常具有0.01到10μm的微孔直径和5到300μm的厚度。作为用于隔膜的材料，例如使用由呈现耐化学性和疏水性的烯烃聚合物诸如聚丙烯、玻璃纤维或者聚乙烯制成的片材或者无纺织物。在固体电解质诸如聚合物被用作电解质的情形中，固体电解质还可以在功能上用作隔膜。
另外，在一个具体实例中，隔膜可以是用于改进电池安全性的有机/无机复合多孔安全性增强隔膜(SRS)。
可以通过将无机颗粒和结合剂聚合物作为活性层成分施加到聚烯烃隔膜基体，而制造SRS隔膜。除了在隔膜基体中包括的多孔结构，由于在作为活性层成分的无机颗粒之间的间隙体积，可以形成均匀的多孔结构。
在使用有机/无机复合多孔隔膜的情形中，如与使用普通隔膜的情形相比较，能够抑制由于在形成时的隆起而引起的电池厚度增加。另外，在能够在浸渍液体电解溶液时凝胶化的聚合物被用作结合剂聚合物的情形中，该聚合物还可以被用作电解质。
另外，通过调节是隔膜中的活性层成分的无机颗粒和结合剂聚合物的含量，有机/无机复合多孔隔膜可以呈现优良粘结特性。因此，可以易于执行电池组装过程。
无机颗粒不受特别限制，只要无机颗粒是电化学稳定的。即，能够在本发明中使用的无机颗粒不受特别限制，只要在应用无机颗粒的电池的操作电压范围(例如，基于Li/Li+为0到5V)内，无机颗粒不被氧化和/或还原。特别地，在使用具有离子传导性的无机颗粒的情形中，能够改进电化学元件中的离子传导性，由此改进电池的性能。因此，优选的是无机颗粒的离子传导性是尽可能高的。另外，在无机颗粒具有高密度的情形中，可能难以在涂覆时分散无机颗粒，并且电池的重量可能增加。由于这些原因，优选的是无机颗粒的密度是尽可能低的。另外地，在无机颗粒具有高介电常数的情形中，液体电解质中的电解质盐(诸如锂盐)的离解度可以增加，由此提高电解溶液的离子传导性。
含锂盐的非水电解溶液由极性有机电解溶液和锂盐构成。作为电解溶液，可以使用非水液体电解溶液、有机固体电解质或者无机固体电解质。
作为非水液体电解溶液的实例，可以提到非质子有机溶剂，诸如N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、1,2-二甲氧基乙烷、四羟基呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲亚砜、1,3-二氧戊环、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二氧戊环、乙腈、硝基甲烷、甲酸甲基、乙酸甲酯、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、二氧戊环衍生物、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、碳酸亚丙酯衍生物、四氢呋喃衍生物、醚、丙酸甲酯、丙酸乙酯。
作为有机固体电解质的实例，可以提到聚乙烯衍生物、聚环氧乙烷衍生物、聚环氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、聚搅拌赖氨酸、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯和包含离子解离基团的聚合物。
作为无机固体电解质的实例，可以提到锂(Li)的氮化物、卤化物和硫酸盐，诸如是Li3N、LiI、Li5NI2、Li3N-LiI-LiOH、LiSiO4、LiSiO4-LiI-LiOH、Li2SiS3、Li4SiO4、Li4SiO4-LiI-LiOH和Li3PO4-Li2S-SiS2。
锂盐是在上述非水电解质中能够易于溶解的材料，并且可以包括例如LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、(CF3SO2)2NLi、氯硼烷锂、低级脂族羧酸锂、四苯基硼酸锂和酰亚胺。
另外，为了改进充电放电特性和阻燃性，例如可以将吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环醚、乙二胺、正甘醇二甲醚、六磷酸三酰胺、硝基苯衍生物、硫磺、醌亚胺染料、N-取代恶唑烷酮、N,N-取代咪唑烷、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、2-甲氧基乙醇、三氯化铝等添加到非水电解溶液。根据情况，为了赋予不燃性，非水电解溶液可以进一步包括含卤素溶剂，诸如是四氯化碳和三氟化乙烯。进而，为了改进高温保持特性，非水电解溶液可以进一步包括二氧化碳气体。
根据本发明进一步的方面，提供一种包括该电池组的装置。该装置可以是选自由电动车辆、混合电动车辆和插电式混合电动车辆组成的组中的任何一个。
附图说明
结合附图并根据以下详细说明，将更清楚理解本发明的以上和其它目的、特征和其它优点，其中：
图1和2是示出根据本发明实施例的冷却系统的透视图；
图3是示出制冷剂引入端口的放大图；
图4是示出在管道连接部件和制冷剂管道之间的连接的放大图；
图5是示出在另一个管道连接部件和其它制冷剂管道之间的连接的放大图；
图6和7是示出冷却板的放大图；
图8和9是示出另一个冷却板的放大图；并且
图10和11是示出根据本发明实施例的电池组的透视图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。然而，应该指出，本发明的范围不受所示意的实施例限制。
图1和2是示出根据本发明实施例的冷却系统的透视图，并且图3是示出制冷剂引入端口的放大图。
参考这些图，由附图标记100表示的冷却系统包括：制冷剂引入端口102，通过制冷剂引入端口102引入液体制冷剂；制冷剂排放端口104，通过制冷剂排放端口104排放液体制冷剂；多个制冷剂管道131、132、140a、140b、142a、142b、150a、150b、152a、152b、154a、154b、156a和156b，所述多个制冷剂管道配置为与制冷剂引入端口102和制冷剂排放端口104连通；管道连接部件160、162、164和166，所述管道连接部件配置为将制冷剂管道中的两个或更多个相互连接，以使制冷剂管道相互连通；和多个冷却板110、122、124和126，每一个冷却板具有安装有相应的电池模块的一个表面。
在制冷剂引入端口102中安装有温度传感器170，用于测量通过制冷剂引入端口102的液体制冷剂的温度。在本发明中，例如，水、R-11、R-12、R-22、R-134A、R-407C或者R-410A可以被用作液体制冷剂。
冷却板110、122、124和126包括：冷却板阵列120，在所述冷却板阵列120中，冷却板122、124和126被沿着横向方向并排布置；和第一冷却板110，其被布置在冷却板122、124和126前面，以对应于冷却板阵列120的中间部分。
因此，冷却板110、122、124和126被布置成具有总体T形结构。
制冷剂管道131、132、140a、140b、142a、142b、150a、150b、152a、152b、154a、154b、156a和156b包括：连接到制冷剂引入端口102的第一制冷剂管道131；连接到制冷剂排放端口104的第二制冷剂管道132；多个第三制冷剂管道140a、140b、142a和142b，其分别连接到管道连接部件160、162、164和166以引导液体制冷剂，使得液体制冷剂从制冷剂引入端口102流动到制冷剂排放端口104；和经由管道连接部件160、162、164和166连接到第三制冷剂管道140a、140b、142a和142b的多个第四制冷剂管道150a、150b、152a、152b、154a、154b、156a和156b，第四制冷剂管道150a、150b、152a、152b、154a、154b、156a和156b还被连接到冷却板110、122、124和126。
在制冷剂引入端口102和制冷剂排放端口104分别地被连接到第一制冷剂管道131和第二制冷剂管道132的状态下，制冷剂引入端口102和制冷剂排放端口104被并排地布置在第一冷却板110前面。
第三制冷剂管道140a经由管道连接部件160被连接到第一制冷剂管道131。第三制冷剂管道140b经由管道连接部件162被连接到第二制冷剂管道132。
第三制冷剂管道140a和140b被沿着第一冷却板110的相反两侧布置。
沿着第一冷却板110的相反两侧布置的第三制冷剂管道140a和140b经由布置在第一冷却板110和冷却板阵列120之间的管道连接部件164和166被分别地连接到第三制冷剂管道142a和142b。
即，在本发明中，第三制冷剂管道140a、140b、142a和142b被连接到管道连接部件160、162、164和166从而引导液体制冷剂的总体循环。
另外，一些第三制冷剂管道、即第三制冷剂管道140a和140B分别地被连接到第一制冷剂管道131和第二制冷剂管道132，结果，制冷剂引入端口102和制冷剂排放端口104与第三制冷剂管道140a、140b、142a和142b连通。
第四制冷剂管道150a、150b、152a、152b、154a、154b、156a和156b是用于在第三制冷剂管道140a、140b、142a和142b与冷却板110、122、124和126之间将第三制冷剂管道140a、140b、142a和142b与冷却板110、122、124和126相互连接的管道，液体制冷剂沿着第三制冷剂管道140a、140b、142a和142b循环。一对第四制冷剂管道被连接到每一个冷却板，并且一对第四制冷剂管道被连接到不同的第三制冷剂管道。
液体制冷剂如下地被引入第一冷却板110中并且被从第一冷却板110排放。选自一对第四制冷剂管道150a和150b之间的第四制冷剂管道、即第四制冷剂管道150a将来自第三制冷剂管道140a的液体制冷剂引导到第一冷却板110，并且选自第四制冷剂管道150a和150b之间的另一第四制冷剂管道、即第四制冷剂管道150b将来自第一冷却板110的液体制冷剂引导到第三制冷剂管道140b。液体制冷剂到其它冷却板122、124和126的流动与液体制冷剂到第一冷却板110的流动相同。
因此，第四制冷剂管道150a和150b与第三制冷剂管道140a、140b、142a和142b连通，结果，第四制冷剂管道150a和150b分别地与制冷剂引入端口102和制冷剂排放端口104连通。
第一制冷剂管道131具有比第三制冷剂管道140a更大的内径，使得大量的液体制冷剂被引入第一制冷剂管道131中，并且使得液体制冷剂在第三制冷剂管道140a中被加速。这一点同样适用于第二制冷剂管道132。
另外，第三制冷剂管道140a、140b、142a和142b具有比第四制冷剂管道150a、150b、152a、152b、154a、154b、156a和156b更大的内径。
图4和5示出管道连接部件的结构。为了方便起见，将举例描述其中管道连接部件被连接到第一制冷剂管道131和第二制冷剂管道132的结构。
首先参考图4，管道连接部件160包括第一连接导管180、第二连接导管182和第三连接导管184，这些连接导管的端部被插入制冷剂管道中以将制冷剂管道相互连接。
第一连接导管180被以过盈配合方式插入第一制冷剂管道131的一端中。
另外，在管道连接部件160的第一连接导管180被插入第一制冷剂管道131的端部中的状态下，第一制冷剂管道131可以被夹持部件192可靠地联接到管道连接部件160，该夹持部件192被布置成包裹第一制冷剂管道131的端部。
第二连接导管182被以过盈配合方式插入第三制冷剂管道140a的一端中。在这种状态中，第三制冷剂管道140a热收缩，使得第三制冷剂管道140a的端部包裹第二连接导管182。虽然在图中没有示出，但是第三制冷剂管道140a可以被结合部件(诸如夹持部件)更加可靠地联接到管道连接部件160。
第三连接导管184被以过盈配合方式插入第四制冷剂管道150a的一端中。
另外，在管道连接部件160的第三连接导管184被插入第四制冷剂管道150a的端部中的状态中，第四制冷剂管道150a可以被夹持部件193可靠地联接到管道连接部件160，该夹持部件193被布置成包裹第四制冷剂管道150a的端部。
当液体制冷剂经由第一制冷剂管道131通过第一连接导管180到达管道连接部件160时，液体制冷剂被划分并且分配到第二连接导管182和第三连接导管184中。具体地，液体制冷剂被划分成在第三制冷剂管道140a中流动的第一液体流191，和在第四制冷剂管道150a中流动的第二液体流192。
另外，连接导管180、182和184具有不同的内径。具体地，第一连接导管180的内径大于第二连接导管182的内径，并且第二连接导管182的内径大于第三连接导管184的内径。
结果，从第一连接导管180流动到第二连接导管182的第一液体流191被加速，并且从第一连接导管180流动到第三连接导管184的第二液体流192被加速。
连接到第二制冷剂管道132的管道连接部件162(见图5)具有与管道连接部件160的结构相同的结构。
然而，液体制冷剂在被连接到第二制冷剂管道132的管道连接部件162中朝向制冷剂排放端口104流动。结果，在第三制冷剂管道140b中流动的第一液体流191a和在第四制冷剂管道150b中流动的第二液体流192a在管道连接部件162中被组合。被组合的液体制冷剂经由第二制冷剂管道132通过制冷剂排放端口104被排放。
除了管道连接部件164和166每一个具有与管道连接部件160和162每一个的连接导管数目不同数目的连接导管，以对应于连接到管道连接部件164和166每一个的制冷剂管道的数目之外，管道连接部件164和166的结构与管道连接部件160和162的结构基本相同。
另外，所有的管道连接部件160、162、164和166具有其中液体制冷剂被划分并且分配到第三制冷剂管道和第四制冷剂管道中的相同结构，和其中在第三制冷剂管道中流动的液体制冷剂和在第四制冷剂管道中流动的液体制冷剂被组合的相同结构。
图6和7示出冷却板124。
参考图6和7，冷却板124包括基板220和盖板210，基板220上形成多个突起222、224和226，该盖板210在与突起222、224和226紧密接触的状态下被联接到基板220，用以在除突起222、224和226外的、基板220的其余空间中限定流动通道230。
即，冷却板124被构造为具有如此结构，其中在由突起222、224和226限定的、基板220中的空间中限定了液体制冷剂沿其流动的流动通道230。
盖板210在其被布置成与相应的电池模块紧密接触的表面上设有用于加速热传导的热界面材料垫片212，以在盖板210和电池模块之间实现更加有效率的热传导。
基板220在它的与形成有突起的表面相反的表面上设有隔热材料228，用于防止除电池模块外，热从外侧引入到流动通道230中。
另外，基板220和盖板210使用螺栓和螺母被相互紧固。
同时，突起222、224和226包括从基板220的一端朝向基板220的另一端突出的第一突起222和224，和被布置在第一突起222、224之间并且从基板220的一端朝向基板220的另一端突出的第二突起226。
第一突起222和224每一个具有的长度小于第二突起226的长度。在本发明中，分开地从基板220突出的第一突起222和224每一个的形状被定义为非连续形状。在另一方面，从基板220的一端延伸的第二突起226的形状被定义为连续形状。
在以上结构中，液体制冷剂被第一突起222和224非规则地划分，结果，液体制冷剂被更加快速地分配，并且同时在其中液体制冷剂被划分的区域中产生涡流，由此液体制冷剂的流动速度增加。
第一突起222和224每一个通常被构造为具有流线型结构，从而减小对于液体制冷剂的流体阻力。
被划分并且分配的液体制冷剂沿着比第一突起222和224每一个更长的第二突起226流动。液体制冷剂的流动方向在第二突起226的端部处被改变大约180度。
以上结构具有优点，因为沿着在冷却板124中限定的中空流动通道230流动的液体制冷剂的流动距离增加，由此提高了冷却效率。
冷却板124被构造为具有其中与中空流动通道230连通的第一导管201和第二导管202从冷却板124向外突出的结构。
液体制冷剂被引入其中的第四制冷剂管道154a被连接到第一导管201，并且从其排放液体制冷剂的第四制冷剂管道154b被连接到第二导管202。
因此，液体制冷剂的第二液体流经由第四制冷剂管道154a通过第一导管201被引入冷却板124的中空流动通道230中，并且在沿着中空流动通道230流动时执行冷却。
随后，第二液体流经由第二导管202和连接到第二导管202的第四制冷剂管道154b被从冷却板124排放。
所排放的第二液体流经由连接到第二导管202的第四制冷剂管道154b被引导到管道连接部件164(见图2)，并且在连接到管道连接部件164的第三制冷剂管道142b(见图1)中被与第一液体流组合。被组合的液体制冷剂可以经由第二制冷剂管道132通过制冷剂排放端口104被排放。
液体制冷剂在冷却板110、122和126每一个中的冷却和流动过程与液体制冷剂在冷却板124中的那些相同。
图8和9示出具有比图6和7所示冷却板更大的冷却面积的冷却板。
参考图8和9，冷却板122具有等于图6和7所示冷却板124的冷却面积的大约200％的冷却面积。
即，冷却板122在基本结构方面类似于图6和7所示冷却板124。然而，冷却板122的尺寸不同于冷却板124的尺寸。另外，如在图9中所示，在基板250上形成的突起251和252的尺寸和形状不同于在图6和7所示的冷却板124的基板上形成的突起的尺寸和形状。
具体地，冷却板122的突起251和252包括从基板250的一端朝向基板250的另一端非连续地突出的第一突起251，和被布置在第一突起251之间并且从基板250的一端朝向基板250的另一端连续地突出的第二突起252。
在以上结构中，液体制冷剂被非连续地突出的第一突起251划分，并且由于液体制冷剂的不规则流动而产生涡流，由此在改进液体制冷剂分配的同时增加了液体制冷剂的流动速度。
在上述根据本发明的冷却系统100中，在安装有电池模块的冷却板中限定冷却剂流动通道。因此，与其中在电池模块之间或者在电池单体之间限定冷却剂流动通道的结构相比较，根据本发明的冷却系统具有紧凑的结构。另外，被划分的液体制冷剂被引入分别的冷却板中以独立地冷却安装在分别的冷却板上的电池模块，由此关于电池模块实现了高度冷却均匀性。
同时，图10是示出包括图1到9所示冷却系统的、根据本发明实施例的电池组的局部透视图，并且图11是根据本发明的实施例的电池组的总体透视图。
参考图10和11，由附图标记300表示的电池组包括冷却系统100；多个电池模块321、322、323和324，电池模块每一个包括多个电池单体，并且在与冷却板110、122、124和126紧密接触的状态中被安装在冷却系统100的冷却板110、122、124和126上；底壳310，电池模块321、322、323和324与冷却系统100安装在底壳310上；和顶壳390，其联接到底壳310的外边缘，以将电池模块321、322、323和324和冷却系统100相对于外部隔离。
底壳310包括被构造为当从上方观察时具有矩形结构的第一底壳311，和被构造为当从上方观察时具有矩形结构的第二底壳312。第二底壳312被连接到第一底壳311的外边缘的更长侧面的中间区域。
在底壳310的外边缘中形成多个第一紧固孔313和多个第二紧固孔314，底壳310使用联接部件通过第一紧固孔313被联接到顶壳390，电池组300通过第二紧固孔被安装并且固定到装置。
电池模块321、322、323和324被分类成第一电池模块组件321、322和第二电池模块组件323、324。布置属于第一电池模块组件321和322的电池单体的方向不同于布置属于第二电池模块组件323和324的电池单体的方向。另外，第一电池模块组件321和322的每一个电池模块的尺寸不同于第二电池模块组件323和324的每一个电池模块的尺寸。
第一电池模块组件321和322的每一个电池模块包括由多个电池单体构成的单一单元模块。第二电池模块组件323和324的一个电池模块包括彼此相邻地布置的三个单元模块323a、323b和323c，并且第二电池模块组件323和324的其它电池模块包括彼此相邻地布置的三个单元模块324a、324b和324c。
参考图11，在电池模块321、322、323和324被安装在顶壳390中的状态中，顶壳390使用多个紧固部件315被联接到底壳310的外边缘。
顶壳390在其外边缘上设有多个凸缘(bead)391，以提高顶壳390的刚度。
因此，在各种装置操作条件中，能够更加有效地并且安全地保护电池组300中的电池模块321、322、323和324，以免受针外部物理冲击或者应力的影响。
顶壳390在其一个侧表面处设有用于从顶壳390排放气体的排气单元393。
排气单元393被构造为具有一种结构：其中微孔气体透过膜393b覆盖形成于顶壳390的一个表面中的每一个通孔393a。
顶壳390在其与手动维修装置341和保险丝盒相对应的区域中设有开口392。手动维修装置341通过顶壳390的开口392向外暴露。
因此，在修理或者检查电池组300时，工人能够使用通过顶壳390的开口392暴露的手动维修装置341和保险丝盒断开电池组300的电连接，而不用从电池组300移除顶壳390。因此，能够有效地防止发生当从电池组300移除顶壳390时可能发生的电气事故。
虽然已经为了示意性的意图公开了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员可以理解，在不偏离如在所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替代都是可能的。
工业适用性
如根据以上说明清楚地，在根据本发明的冷却系统中，冷却剂流动通道被限定在安装有电池模块的冷却板中。因此，与其中在电池模块之间或者在电池单体之间限定冷却剂流动通道的结构相比较，根据本发明的冷却系统具有紧凑的结构。另外，被划分的液体制冷剂被引入分别的冷却板中，以独立地冷却安装在分别的冷却板上的电池模块，由此关于电池模块实现高度的冷却均匀性。
另外，根据本发明的电池组包括被构造为具有不同的电池单体布置结构的电池模块，由此能够构造该电池组，使得电池组具有各种尺寸、形状和结构。因此，可以克服在一种装置诸如车辆中安设电池组时的限制，并且可以最小化电池组的体积与容量比率，由此可以最大化装置中的空间利用。另外，可以更加易于在有限的空间中修理或者检查电池组。

Claims (29)

1.一种用于冷却多个电池模块的冷却系统，所述冷却系统包括：
制冷剂引入端口和制冷剂排放端口，通过所述制冷剂引入端口引入液体制冷剂，并且通过所述制冷剂排放端口排放所述液体制冷剂；
多个制冷剂管道，所述制冷剂管道被构造为与所述制冷剂引入端口或者所述制冷剂排放端口连通；
一个或者多个管道连接部件，所述管道连接部件被构造为将所述制冷剂管道中的两个或者更多个制冷剂管道相互连接使得所述制冷剂管道相互连通，所述管道连接部件被构造为在所连接的制冷剂管道之间划分所述液体制冷剂或者改变所述液体制冷剂的流动方向；和
多个冷却板，每一个所述冷却板具有与所述制冷剂管道中的至少一个制冷剂管道连通的中空流动通道，并且每一个所述冷却板具有安装所述电池模块中的相应的一个电池模块的一个表面，所述液体制冷剂沿着所述中空流动通道循环，其中
所述液体制冷剂被所述管道连接部件划分，被划分的液体制冷剂被供应到分别的冷却板，并且被划分的液体制冷剂在从分别的冷却板排放之后被组合，由此，由于被划分的液体制冷剂的热传导，所述电池模块被分别的冷却板冷却。
2.根据权利要求1所述的冷却系统，其中，所述制冷剂管道包括：
连接到所述制冷剂引入端口的第一制冷剂管道；
连接到所述制冷剂排放端口的第二制冷剂管道；
多个第三制冷剂管道，所述第三制冷剂管道以连接到分别的管道连接部件的状态被布置在所述第一制冷剂管道和所述第二制冷剂管道之间，使得所述第三制冷剂管道与所述第一制冷剂管道和所述第二制冷剂管道连通；和
多个第四制冷剂管道，所述第四制冷剂管道经由所述管道连接部件连接到所述第三制冷剂管道，所述第四制冷剂管道还被连接到在分别的冷却板中限定的所述流动通道。
3.根据权利要求2所述的冷却系统，其中，至少一个所述管道连接部件被连接到至少一个第三制冷剂管道和至少一个第四制冷剂管道，使得所述液体制冷剂被划分并且分配到所述至少一个第三制冷剂管道和所述至少一个第四制冷剂管道中，由此调节所述液体制冷剂的流动方向。
4.根据权利要求2所述的冷却系统，其中，至少一个所述管道连接部件被连接到至少一个第三制冷剂管道和至少一个第四制冷剂管道，使得被划分并且分配到所述至少一个第三制冷剂管道和所述至少一个第四制冷剂管道中的所述液体制冷剂被组合成液体制冷剂的一个整体，由此调节所述液体制冷剂的流量。
5.根据权利要求2所述的冷却系统，其中，每一个所述第四制冷剂管道的内径等于每一个所述第三制冷剂管道的内径的5％到99％。
6.根据权利要求2所述的冷却系统，其中，所述第一制冷剂管道和所述第二制冷剂管道中的每一个的内径等于每一个所述第三制冷剂管道的内径的101％到200％。
7.根据权利要求2所述的冷却系统，其中，每一个所述管道连接部件包括n(n≥2)个连接导管，所述连接导管用于在所述连接导管的端部被插入所述制冷剂管道中的状态下将所述制冷剂管道相互连接，并且其中，当n等于或大于3时，所述连接导管中的至少一个连接导管的内径等于每一个其它连接导管的内径的5％到99％。
8.根据权利要求7所述的冷却系统，其中，基于所述连接导管的内径和连接到所述连接导管的所述制冷剂管道的内径，设置在所述制冷剂管道中流动的所述液体制冷剂的流量。
9.根据权利要求7所述的冷却系统，其中，连接到所述连接导管的每一个所述制冷剂管道的内径等于每一个所述连接导管的直径的70％到100％。
10.根据权利要求1所述的冷却系统，其中，所述制冷剂管道被分类成每一个由刚塑性材料制成的笔直制冷剂管道和每一个由柔性橡胶材料制成的弯曲制冷剂管道。
11.根据权利要求10所述的冷却系统，其中，由于每一个所述笔直制冷剂管道的端部通过热收缩包裹所述管道连接部件中的相应的一个管道连接部件，每一个所述笔直制冷剂管道被联接到所述管道连接部件中的该相应的一个管道连接部件，并且其中，由于夹持部件包裹所述弯曲制冷剂管道的端部，每一个所述弯曲制冷剂管道被联接到所述管道连接部件中的相应的一个管道连接部件。
12.根据权利要求2所述的冷却系统，其中
每一个所述冷却板被构造为具有如下结构，即：与所述冷却板中的所述中空流动通道连通的第一导管和第二导管从所述冷却板向外突出，
每一个所述冷却板的所述第一导管被连接到所述第四制冷剂管道中的引入液体制冷剂的相应的一个第四制冷剂管道，并且
每一个所述冷却板的所述第二导管被连接到所述第四制冷剂管道中的排放液体制冷剂的相应的一个第四制冷剂管道。
13.根据权利要求12所述的冷却系统，其中，通过所述制冷剂引入端口引入所述第一制冷剂管道中的液体制冷剂被划分成第一液体流和第二液体流，所述第一液体流经由所述管道连接部件在所述第三制冷剂管道中流动，而所述第二液体流经由所述管道连接部件在所述第四制冷剂管道中流动。
14.根据权利要求13所述的冷却系统，其中，所述第二液体流经由所述第四制冷剂管道和连接到所述第四制冷剂管道的所述第一导管被引入所述冷却板中的所述中空流动通道中，沿着所述中空流动通道流动，并且经由所述第二导管和连接到所述第二导管的所述第四制冷剂管道从所述冷却板被排放。
15.根据权利要求14所述的冷却系统，其中，所排放的所述第二液体流经由连接到所述第二导管的所述第四制冷剂管道被引导到所述管道连接部件，并且被与在连接到所述管道连接部件的所述第三制冷剂管道中流动的所述第一液体流组合，并且被组合的液体制冷剂经由所述第二制冷剂管道通过所述制冷剂排放端口被排放。
16.根据权利要求2所述的冷却系统，其中，每一个所述冷却板包括：
基板，在所述基板上形成有多个突起；和
盖板，所述盖板在与所述突起紧密接触的状态下被联接到所述基板，以在除所述突起之外的、所述基板的其余空间中限定流动通道。
17.根据权利要求16所述的冷却系统，其中，所述突起包括：
第一突起，所述第一突起从所述基板的一端朝向所述基板的另一端非连续地突出；和
第二突起，所述第二突起被布置在所述第一突起之间，并且所述第二突起从所述基板的一端朝向所述基板的另一端连续地突出，并且其中
在非连续地突出的所述第一突起之间在所述液体制冷剂中产生涡流，由此增加液体制冷剂的流动速度。
18.根据权利要求16所述的冷却系统，其中，在所述基板的与形成有所述突起的表面相反的表面上设有隔热材料。
19.根据权利要求16所述的冷却系统，其中，在所述盖板的与面对所述基板的表面相反的表面上设有热界面材料垫片，用于在与所述电池模块中的相应的一个电池模块相接触的状态下减小热传导阻力。
20.根据权利要求16所述的冷却系统，其中，每一个所述冷却板被构造为使得所述电池模块中的相应的一个电池模块被安装在所述盖板上，并且其中，每一个所述冷却板接收来自所述电池模块中的相应的一个电池模块的热，并且将所述热传递到在所述中空流动通道中流动的液体制冷剂，由此冷却所述电池模块。
21.根据权利要求16所述的冷却系统，其中，所述冷却板中的至少一个冷却板的面积等于每一个其它冷却板的面积的100％到300％，并且其中，所述冷却板中的所述至少一个冷却板在所述突起的尺寸和形状方面不同于其它冷却板。
22.根据权利要求1所述的冷却系统，其中，所述制冷剂引入端口和/或所述制冷剂排放端口中设有温度传感器，用于测量通过所述制冷剂引入端口和/或所述制冷剂排放端口的液体制冷剂的温度。
23.根据权利要求2所述的冷却系统，其中
N-1(N≥3)个冷却板被沿着横向方向并排地布置，以构成冷却板阵列，
第一冷却板被布置在所述冷却板的前部，以对应于所述冷却板阵列的中间部分，并且
在所述制冷剂引入端口和所述制冷剂排放端口分别被连接到所述第一制冷剂管道和所述第二制冷剂管道的状态下，所述制冷剂引入端口和所述制冷剂排放端口在所述第一冷却板的前部被并排地布置。
24.根据权利要求23所述的冷却系统，其中
所述第三制冷剂管道中的一些第三制冷剂管道在经由所述管道连接部件中的相应的管道连接部件被连接到所述第一制冷剂管道和所述第二制冷剂管道的状态下被沿着所述第一冷却板的相反两侧布置，并且
其它的第三制冷剂管道经由布置在所述第一冷却板和所述冷却板阵列之间的所述管道连接部件中的相应的管道连接部件被连接到被沿着所述第一冷却板的相反两侧布置的所述第三制冷剂管道。
25.根据权利要求24所述的冷却系统，其中，所述第四制冷剂管道被进一步连接到所述管道连接部件，并且其中，所述冷却板在被连接到所述第四制冷剂管道的状态下与所述制冷剂引入端口或者所述制冷剂排放端口连通。
26.一种电池组，包括根据权利要求1到25中任一项所述的冷却系统，所述电池组包括：
多个电池模块，每一个所述电池模块包括多个电池单体，并且在与所述冷却板紧密接触的状态下被安装在所述冷却系统的所述冷却板上；
底壳，所述电池模块和所述冷却系统安装在所述底壳上；和
顶壳，所述顶壳被联接到所述底壳的外边缘，以将所述电池模块和所述冷却系统相对于外部隔离，其中
就所述电池布置的方向而言，所述电池模块中的至少一个电池模块不同于其它的电池模块。
27.根据权利要求26所述的电池组，其中，所述电池模块被分类成第一电池模块组件和第二电池模块组件，并且其中，布置属于所述第一电池模块组件的电池单体的方向不同于布置属于所述第二电池模块组件的电池单体的方向。
28.根据权利要求27所述的电池组，其中
所述第一电池模块组件被安装在所述第一冷却板和/或位于所述冷却板阵列的所述中间部分处的冷却板上，并且
所述第二电池模块组件被安装在所述冷却板阵列中的其它的冷却板上。
29.一种包括根据权利要求26所述的电池组的装置。
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