CN108292789B - 电池组 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及一种电池组，更具体地说，涉及一种包括加热部件或散热部件的电池组，加热部件或散热部件附接到该电池组以维持电池组的温度在一定范围内。

Description

电池组
技术领域
本公开内容涉及一种电池组，更具体地涉及一种电池组，该电池组通过使用附接到该电池组上的加热部件或散热部件将电池组温度保持在一定范围内。
背景技术
通用电池组包括可充电/可放电的二次电池。
因为这种二次电池通过电化学反应进行充电/放电，所以电池组受到周围温度条件环境的影响。当在超低温条件下进行充电/放电时，电池组的内部反应减慢，因此导致电池的使用寿命、稳定性或操作性能下降的问题。
因此，在诸如电动车之类的设备中，使用即使在超低温(-30℃)的环境下也可稳定使用的铅蓄电池来作为电池。但是，这样的铅蓄电池具有随着充电/放电而逐渐劣化并且自放电率高(最多可使用6个月)的性能，因此电池的寿命短。而且，铅蓄电池具有很大的重量(12Kg)，因此具有降低电动车的燃料效率的限制。
相比之下，锂离子电池组具有低自放电率，因此具有电池使用寿命长(最多可使用三年)和重量轻(3千克)的优点。然而，如上所述，锂离子电池组具有在超低温环境下操作性能劣化的限制。因此，为了使用锂离子电池而不是铅蓄电池，应该解决在这样的超低温环境下操作性能劣化的问题。
另外，当长时间使用时，锂离子电池组产生热量。特别是，由于充电或放电期间电流量增加的缘故，大容量电池组包含更多的热量。此时，当产生的热量未被充分去除时，电池组的性能可能劣化或进一步引起起火或爆炸。因此，为了在高温条件下维持和改善电池组的性能，需要降低电池组的内部温度的替代方案。
为了解决这种电池组的内部温度升高或降低的问题，在现有技术中，加热部件或散热部件已经被附接到锂离子电池组的圆柱形电池的侧表面，由此增加或减少电池组的内部温度。
参考图1和图2，将详细描述一种圆柱形电池，其中根据现有技术将加热/散热部件附接到该圆柱形电池的侧表面。
图1是圆柱形电池的内部的透视图。
图2是根据现有技术的圆柱形电池的示例性视图，该圆柱形电池具有附接到该圆柱形电池的侧表面的加热/散热部件。
参考图1，圆柱形电池具有以下结构，其中将阳极基材、阴极基材和隔板配置为能够卷筒状地插入罐内。在这样的圆柱型电池结构中，在根据现有技术电池，将加热部件附接到圆柱形电池的侧表面并施加热量时，所加热量经由阳极基材、阴极基材和隔板传递。因此，出现需要很长时间才能升高内部温度的问题。
另外，参考图2，加热部件或散热部件以Z字形附接到圆柱形电池的侧表面。由于加热/散热部件之间的排斥力，导致难以组装这样的形状，并且出现配置多个圆柱形电池的问题。
因此，为了在高温或超高温条件下保持电池组的操作性能，有必要开发除用于调节电池组的内部温度的加热或散热部件的侧表面附接以外的替代性附接形状。
(现有技术文件)
韩国专利申请公开案No.2016-0024187。
发明内容
技术问题
本公开内容提出一种电池组，当该电池组的内部温度为高温或超高温时，通过允许该电池组的内部温度比现有技术的电池更快地进行调节，该电池组能够实现稳定操作。
技术方案
根据第一示例性实施例，一种电池组，配置为包括用于将热量施加给多个圆柱形电池的加热部件，所述电池组包括：上端盖，设置在所述多个圆柱形电池上方以保护所述电池组内部；第一金属面板，位于所述上端盖下方并接合到所述圆柱形电池的上部；第二金属面板，接合到所述圆柱形电池的下部；保持器，配置为围绕并固定整个圆柱形电池的外侧表面和所述第二金属面板的下部；和下端盖，位于所述第二金属面板和所述保持器下方，以形成所述电池组的下端部分。
所述加热部件可附接在所述第一金属面板与所述上端盖之间或者所述保持器与所述下端盖之间，或者所述加热部件可附接在所述第一金属面板与所述上端盖之间以及所述保持器与所述下端盖之间。
所述第一金属面板和所述第二金属面板可具有高导热性。
所述加热部件可使用加热垫、加热丝、液体加热器或金属加热器。
根据第二示例性实施例，一种电池组，配置为包括用于吸收从多个圆柱形电池产生的热量的散热部件，所述电池组包括：上端盖，设置在所述多个圆柱形电池上方以保护所述电池组内部；第一金属面板，位于所述上端盖下方并接合到所述圆柱形电池的上部；第二金属面板，接合到所述圆柱形电池的下部；保持器，配置为围绕并固定整个圆柱形电池的外侧表面和所述第二金属面板的下部；和下端盖，位于所述第二金属面板和保持器下方，以形成所述电池组的下端部分。
所述散热部件可附接在所述第一金属面板与所述上端盖之间或者所述保持器与所述下端盖之间，或者所述散热部件可附接在所述第一金属面板与所述上端盖之间以及所述保持器与所述下端盖之间。
所述第一金属面板和所述第二金属面板可具有高导热性。
所述散热部件可使用散热垫、散热丝、液体冷却器或金属冷却器。
根据第三示例性实施例，一种电池组，配置为包括用于吸收从多个圆柱形电池产生的热量的散热部件和用于将热量施加到所述多个圆柱形电池的加热部件，所述电池组包括：上端盖，设置在所述多个圆柱形电池上方以保护所述电池组内部；第一金属面板，位于所述上端盖下方并接合到所述圆柱形电池的上部；第二金属面板，接合到所述圆柱形电池的下部；保持器，配置为围绕并固定整个圆柱形电池的外侧表面和所述第二金属面板的下部；和下端盖，位于所述第二金属面板和保持器下方，以形成所述电池组的下端部分。
所述散热部件可附接在所述第一金属面板与所述上端盖之间，并且所述加热部件可附接在所述保持器与所述下端盖之间；或者所述加热部件可附接在所述第一金属面板与所述上端盖之间，并且所述散热部件可附接在所述保持器与所述下端盖之间。
所述第一金属面板和所述第二金属面板可具有高导热性。
所述加热部件可使用加热垫、加热丝、液体加热器或金属加热器，并且所述散热部件可使用散热垫、散热丝、液体冷却器或金属冷却器。
有益效果
根据示例性实施例的电池组具有附接在圆柱形电池上方和下方的加热部件或散热部件，因此，电池组中的热量可以比现有技术的电池组更快地传递，电池组的稳定操作可以持续，并且由于可以稳定地组装包括多个圆柱形电池的电池组，所以可以容易地生产大容量电池。
附图说明
图1是圆柱形电池的内部的透视图。
图2是根据现有技术的圆柱形电池的示例性视图，该圆柱形电池具有附接到该圆柱形电池的侧表面的加热/散热部件。
图3是根据示例性实施例的电池组的透视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图中示出的内容来详细描述示例性实施例。然而，本公开内容不应被解释为限于示例性实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开内容透彻和完整，并且将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
另外，包括诸如第一和第二的序数的术语可用来描述各种部件，但是部件不受术语的限制。这些术语仅用于区分一个部件与其他部件的目的。例如，在本公开内容的范围内可以将第一部件命名为第二部件，并且可以将第二部件命名为第一部件。本公开内容中使用的术语仅用于描述特定实施例，并不用于限制本公开内容。除非在上下文中有明显的不同，否则单数表示包括复数表示。
尽管在考虑到公开内容中的功能时，将目前尽可能广泛使用的普通术语选择为本公开内容中使用的术语，但是可根据本领域技术人员的意图、先例、出现新技术等来改变术语。另外，在具体的情况下，还可以有申请人任意选择的术语，在这种情况下，术语的含义可以在本公开内容的说明书部分中详细描述。因此，本公开内容中使用的术语应该不基于其简单名称而是基于完全在本公开内容的其含义及其内容基础上来定义。
1.根据第一示例性实施例的电池组
根据示例性实施例的电池组包括在圆柱形电池上方和下方按以下顺序的金属面板、加热/散热部件和盖子，并且圆柱形电池设置在电池组的中央部分。
图3是根据示例性实施例的电池组的透视图。
参考图3，根据第一示例性实施例的电池组100是被配置为包括多个圆柱形电池140并且具有当电池组的内部温度是低温时通过将热量施加到圆柱形电池140来维持适当的操作温度的性能的电池组。电池组包括：设置在多个圆柱形电池140上方的上端盖110，上端盖110形成电池组100的外观并保护该电池组100的内部；第一加热部件120，第一加热部件120附接在圆柱形电池140与上端盖110之间，并且当电池组的内部温度低时将热量施加到圆柱形电池140；第一金属面板130，第一金属面板130附接在圆柱形电池140上方并电连接到第一加热部件120；第二金属面板150，第二金属面板150附接在圆柱形电池140下方并通过点焊或激光焊接连接到圆柱形电池140的正电极端子和负电极端子；保持器160，保持器160围绕并固定圆柱形电池140的侧表面和第二金属面板150的下部并防止一系列的起火；第二加热部件170，第二加热部件170在电池组的内部温度低时将热量施加到圆柱形电池140以保持电池组的内部温度并且附接在第二金属面板150和保持器160的下方；以及下端盖180，下端盖180位于第二加热部件170下方并形成电池组的下端部分。
这里，第一金属面板130和第二金属面板150具有高导热性，从而允许从第一加热部件120和第二加热部件170产生的热量快速传递到圆柱形电池140。另外，第一加热部件120和第二加热部件170可附接在第一金属面板130与上端盖110之间或者保持器160与下端盖180之间，或者可以附接在第一金属面板130与上端盖110之间以及保持器160与下端盖180之间。
另外，焊接到圆柱形电池140的第一金属面板130和第二金属面板150不仅电连接到第一加热部件120和第二加热部件170，而且还电连接到控制电池组的操作的BMS(未示出)。该BMS(未示出)测量电池组100的内部温度并且当电池组100的温度等于或低于预设参考温度时，控制第一加热部件120和第二加热部件170被操作。一般来说，因为锂离子电池性能降低的温度为-30℃，因此预设参考温度设定为例如-10℃，以使电池组稳定操作。
另外，第一加热部件120和第二加热部件170被配置成通过使用加热垫、加热丝、液体加热器或者金属加热器以分别附接在圆柱形电池140的上方和下方的形状。在圆柱形电池140的上方和下方附接加热部件120和170的原因是因为加热部件之间的排斥力较弱，传热效率较高，并且附接方法比以Z字形侧表面附接形状的附接方法更简单。
2.根据第二示例性实施例的电池组
在第二示例性实施例中，与上述电池组100附接加热部件不同，将散热部件附接到电池组100。因此，当电池组的内部温度高时，圆柱形电池140的热量消散到外部，并且因为维持适当的操作温度，所以可维持电池组的性能。
这样，电池组100被配置为包括：设置在多个圆柱形电池140上方的上端盖110，上端盖110形成电池组100的外观并保护该电池组100的内部；第一散热部件120，第一散热部件120附接在圆柱形电池140与上端盖110之间，并且当电池组的内部温度高时将圆柱形电池140的热量消散到外部；第一金属面板130，第一金属面板130附接在圆柱形电池140上方并电连接到第一散热部件120；第二金属面板150，第二金属面板150附接在圆柱形电池140下方并通过点焊或激光焊接连接到圆柱形电池140的正电极端子和负电极端子；保持器160，保持器160围绕并固定圆柱形电池140的侧表面和第二金属面板150的下部并防止一系列的起火；第二散热部件170，第二散热部件170在电池组的内部温度高时将圆柱形电池140的热量消散以保持电池组的内部温度并且附接在第二金属面板150和保持器160的下方；以及下端盖180，下端盖180位于第二散热部件170下方并形成电池组的下端部分。
这里，第一金属面板130和第二金属面板150具有高导热性，从而允许从圆柱形电池140产生的热量快速传递到第一散热部件120和第二散热部件170。
另外，第一散热部件120与第二散热部件170可附接在第一金属面板130与上端盖110之间或保持器160与下端盖180之间，或附接在第一金属面板130与上端盖110之间以及保持器160与下端盖180之间。
另外，焊接到圆柱形电池140的第一金属面板130和第二金属面板150不仅电连接到第一散热部件120和第二散热部件170，而且还电连接到控制电池组的操作的BMS(未示出)。该BMS(未示出)测量电池组100的内部温度并且当电池组100的温度等于或高于预设参考温度时，控制第一散热部件120和第二散热部件150被操作。一般来说，因为锂离子电池性能降低的温度为30℃，因此预设参考温度设定为例如20℃，以使电池组稳定操作。
另外，第一散热部件120和第二散热部件150被配置成通过使用散热垫、散热丝、液体冷却器或者金属冷却器以分别附接在圆柱形电池140的上方和下方的形状。在圆柱形电池140的上方和下方附接散热部件120和150的原因是因为散热部件之间的排斥力较弱，传热效率较高，并且附接方法比以Z字形侧表面附接形状的附接方法更简单。
3.根据第三示例性实施例的电池组
在第三示例性实施例中，与上述电池组100分别附接加热部件和散热部件不同，加热部件和散热部件同时附接到电池组100。因此，当电池组的内部温度超出预设参考范围时，热量被施加到圆柱形电池140或圆柱形电池140的热量消散到外部，并且因为维持操作温度，所以可维持电池组的性能。
这样，电池组100被配置为包括：设置在多个圆柱形电池140上方的上端盖110，上端盖110形成电池组100的外观并保护该电池组100的内部；散热部件120，散热部件120附接在圆柱形电池140与上端盖110之间，并且当电池组的内部温度高时将圆柱形电池140的热量消散到外部；第一金属面板130，第一金属面板130附接在圆柱形电池140上方并电连接到第一散热部件120；第二金属面板150，第二金属面板150附接在圆柱形电池140下方并通过点焊或激光焊接连接到圆柱形电池140的正电极端子和负电极端子；保持器160，保持器160围绕并固定圆柱形电池140的侧表面和第二金属面板150的下部并防止一系列的起火；加热部件170，加热部件170在电池组的内部温度低时将热量施加到圆柱形电池140由此保持电池组100的内部温度，并且附接在第二金属面板150和保持器160的下方；以及下端盖180，下端盖180位于加热部件170下方并形成电池组100的下端部分。
这里，第一金属面板130和第二金属面板150具有高导热率，从而允许从圆柱形电池140和加热部件170产生的热量快速传递。
另外，散热部件120可附接在第一金属面板130与上端盖110之间，并且加热部件170可附接在保持器160与下端盖180之间。或者，加热部件120可附接在第一金属面板130与上端盖110之间，并且散热部件120可附接在保持器160与下端盖180之间。
另外，焊接到圆柱形电池140的第一金属面板130和第二金属面板170不仅与散热部件120和加热部件170电连接，而且还与控制电池组的操作的BMS(未示出)电连接。该BMS(未示出)测量电池组100的内部温度并且当电池组100的温度等于或低于第一预设参考温度时，控制加热部件170被操作，当电池组100的温度等于或高于第二预设参考温度时，控制散热部件120被操作。一般来说，因为锂离子电池性能降低的温度低于-30℃或等于或高于30℃，因此第一预设参考温度设定为例如-5℃，并且第二预设参考温度设定为例如15℃，以使电池组稳定操作。
另外，加热部件170使用加热垫、加热丝、液体加热器或金属加热器，并且散热部件120使用散热垫、散热丝、液体冷却器或金属冷却器。散热部件120和加热部件170在圆柱形电池140的上方和下方附接的原因是因为加热部件之间的排斥力较弱，传热效率较高，并且附接方法比以Z字形侧表面附接形状的附接方法更简单。另外，将散热部件120设置在圆柱形电池140上方以及将加热部件170设置在圆形电池140下方的原因是因为电池组应该被配置为使得从圆柱形电池140产生的热量向上移动以通过散热部件120向外部排出，并且加热部件170产生的热量可以施加到圆柱形电池140。
虽然根据上述示例性实施例已经具体描述了本发明的技术构思，但应该理解的是，提供上述实施例并不是为了限制而是描述了这些技术构思。此外，设计本公开内容的技术领域的本领域技术人员可以实现权利要求中阐述的技术内的各种实施例。

Claims (6)

1.一种电池组，包括：
多个圆柱形电池；
上端盖，设置在所述多个圆柱形电池上方以保护所述电池组的内部；
第一金属面板，位于所述上端盖下方并接合到所述圆柱形电池的上部；
第二金属面板，接合到所述圆柱形电池的下部；
保持器，配置为围绕并固定整个圆柱形电池的外侧表面和所述第二金属面板的下部；
下端盖，位于所述第二金属面板和所述保持器下方，以形成所述电池组的下端部分；
第一加热部件，附接在所述第一金属面板与所述上端盖之间并且电连接到所述第一金属面板；
第二加热部件，附接在所述保持器与所述下端盖之间并且电连接到所述第二金属面板；和
BMS，配置用于测量所述电池组的内部温度，
其中在所述电池组的温度等于或低于第一预设参考温度时，所述BMS控制所述第一加热部件和所述第二加热部件以将热量施加给所述多个圆柱形电池。
2.一种电池组，包括：
多个圆柱形电池；
上端盖，设置在所述多个圆柱形电池上方以保护所述电池组的内部；
第一金属面板，位于所述上端盖下方并接合到所述圆柱形电池的上部；
第二金属面板，接合到所述圆柱形电池的下部；
保持器，配置为围绕并固定整个圆柱形电池的外侧表面和所述第二金属面板的下部；
下端盖，位于所述第二金属面板和所述保持器下方，以形成所述电池组的下端部分；
第一加热部件，附接在所述第一金属面板与所述上端盖之间并且电连接到所述第一金属面板；
散热部件，附接在所述保持器与所述下端盖之间并且电连接到所述第二金属面板；和
BMS，配置用于测量所述电池组的内部温度，
其中在所述电池组的温度等于或低于第一预设参考温度时，所述BMS控制所述第一加热部件以将热量施加给所述多个圆柱形电池，
其中在所述电池组的温度等于或高于第二预设参考温度时，所述BMS控制所述散热部件以吸收从所述多个圆柱形电池产生的热量。
3.一种电池组，包括：
多个圆柱形电池；
上端盖，设置在所述多个圆柱形电池上方以保护所述电池组的内部；
第一金属面板，位于所述上端盖下方并接合到所述圆柱形电池的上部；
第二金属面板，接合到所述圆柱形电池的下部；
保持器，配置为围绕并固定整个圆柱形电池的外侧表面和所述第二金属面板的下部；
下端盖，位于所述第二金属面板和所述保持器下方，以形成所述电池组的下端部分；
散热部件，附接在所述第一金属面板与所述上端盖之间并且电连接到所述第一金属面板；
第一加热部件，附接在所述保持器与所述下端盖之间并且电连接到所述第二金属面板；和
BMS，用于测量所述电池组的内部温度，
其中在所述电池组的温度等于或低于第一预设参考温度时，所述BMS控制所述第一加热部件以将热量施加给所述多个圆柱形电池，
其中在所述电池组的温度等于或高于第二预设参考温度时，所述BMS控制所述散热部件以吸收从所述多个圆柱形电池产生的热量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池组，其中所述第一金属面板和所述第二金属面板具有高导热性。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的电池组，其中所述第一加热部件使用加热垫、加热丝、液体加热器或金属加热器。
6.根据权利要求2或3所述的电池组，其中所述散热部件使用散热垫、散热丝、液体冷却器或金属冷却器。
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