CN109478700A - 电池模块 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种具有改进结构的电池模块，其中电池单元横向安装，使其总高度降低并且冷却性能得到改善。根据本发明的一方面的一种电池模块包括电池单元以及散热器，该散热器以冷却片为媒介连接到电池单元并为电池单元散热，该电池模块包括：多个电池单元，其前表面的水平长度长于竖直长度并竖直堆叠；冷却片，其具有接触相邻电池单元的上表面和下表面的第一冷却部以及从第一冷却部的两个侧表面延伸并接触与第一冷却部接触的电池单元的两个侧表面的第二冷却部；以及侧冷却片，其具有与冷却片的第二冷却部的侧表面接触并与位于下部的散热器接触的接地部。

Description

电池模块

技术领域

本发明涉及一种降低总高度并改善冷却性能的电池模块。

背景技术

随着电子技术的不断发展，存储电荷的电池模块的技术也在不断发展，而作为这一技术发展的一部分，电动车辆等技术也随着驱动源的发展在不断发展。

在这种电动车辆中，正在尝试提高电池性能和容量以便能够在单次充电的情况下行驶很长的距离，并且正在进一步研究通过在电池模块上应用低高度来提高稳定性。

在安装在相关技术的电动车辆上的电池模块中，电池系统的可靠性和稳定性是决定电动车辆商业性的最重要因素。因此，提供了一种用于冷却电池单元的冷却装置，以防止由于各种外部温度变化导致的电池性能的劣化。作为冷却装置的示例，包括与电池单元接触进行散热的散热器，并且水冷式冷却装置可以进一步连接到散热器或设置在散热器的内部。

散热器位于电池单元的下部，并且这种布置结构广泛用于避免由于诸如循环冷却水的管道等设施的干扰，以便稳定方便地安装和组装等。

如图1所示，在相关技术的电池模块1中，电池单元10竖直地设置在散热器30的上部，并且设置冷却片20，冷却片20具有在相邻的电池单元10之间并与相邻电池单元10接触的第一冷却部22，以及在第一冷却部22的下部并与每个电池单元10的下部接触的第二冷却部24。冷却片20设置在冷却片20与散热器30接触的结构中，以将电池单元10中产生的热量传递到散热器30进行散热。

然而，相关技术中的电池模块1与散热器30一起以直立的状态布置，根据这种布置结构，在降低电池模块1的高度方面存在限制。

另外，尽管在现有技术的电池模块1中，已经尝试增加电池单元10的厚度而不是降低电池单元10的高度以降低总高度，并且也尝试了一种增加电池单元10的厚度的方法，但是由于电池单元10的厚度增加引起的散热效果的恶化等这种方法还没有被广泛使用。

发明内容

为解决相关技术的问题，本公开的一方面是提供一种具有改进结构的电池模块，其中电池单元横向安装，使得其总高度降低并且冷却性能得到改善。

根据本公开的一方面的一种电池模块是一种包括电池单元以及以冷却片为媒介连接到电池单元并且为电池单元散热的散热器的电池模块，该电池模块包括：多个电池单元，其前表面的水平长度形成为长于竖直长度，并且多个电池单元竖直堆叠；冷却片，其具有接触相邻电池单元的上表面和下表面的第一冷却部以及从第一冷却部的两个侧表面延伸并接触与第一冷却部接触的电池单元的两个侧表面的第二冷却部；以及侧冷却片，其具有与冷却片的侧表面接触并与位于下部的散热器接触的接地部。

进一步，还可以包括设置在与散热器相邻的电池单元的下部中的隔热构件。

进一步，还可以包括设置在冷却片和侧冷却片之间的传导构件。

优选地，从上部到下部设置的传导构件的面积可以减小。

进一步，还可以包括设置在侧冷却片的接地部和散热器之间的传导构件。

进一步，侧冷却片可以包括凹槽，凹槽对应于各个电池单元在与冷却片接触的表面上形成并随着与散热器邻近而增大，以减小与冷却片的接触面积。

进一步，侧冷却片可包括形成在面向凹槽的表面上的突出部，以补偿侧冷却片的传热截面面积。

进一步，随着侧冷却片与散热器邻近，侧冷却片的厚度可以减小，使得传热截面面积减小。

进一步，冷却片可以通过分割第一冷却部的一部分来形成。

根据本公开的示例性实施例，可以降低电池模块的总高度，并且根据结构的改进，可以降低安装有电池模块的车辆的重心，并且可以提高车辆的设计自由度。

另外，由于本公开中的电池模块在电池单元的两侧均进行冷却，因此可以更快更均匀地冷却电池模块，从而提高总体的冷却性能，从而有助于电池模块的改进。

附图说明

图1是根据相关技术的电池模块的截面图。

图2是根据本公开的示例性实施例的电池模块的截面图。

图3是根据本公开另一示例性实施例的电池模块的截面图。

图4是根据本公开另一示例性实施例的电池模块的截面图。

图5是根据本公开另一示例性实施例的电池模块的截面图。

图6是根据本公开另一示例性实施例的电池模块的截面图。

图7(a)和7(b)是示出根据本公开另一示例性实施例的电池模块的冷却片的侧视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。在以下描述中，当详细描述实施例时，将仅描述理解根据本公开中的实施例的功能和配置所需的实施例，并且可省略其它实施例，以免模糊本公开的主题。另外，在整个附图中将使用相同的附图标记表示具有相同或相似功能和操作的元件。

图2是根据本公开另一示例性实施例的电池模块的截面图。

参照图2，本示例性实施例的电池模块100可包括电池单元110、冷却片120、侧冷却片130和散热器140。

电池单元110可以形成为使得其前表面的水平长度长于其竖直长度，并且可以总体上形成为六面体形状。

电池单元110可以被设置为单个单元，但是优选地，可以被设置为多个单元，用于供应稳定的功率并提供足够的容量。在本示例性实施例中，电池单元110可以由多个电池单元形成，并且可以以较大表面朝向下部横向进行安装的状态上下堆叠布置。

另外，根据本示例性实施例的电池模块100可以设置有用于冷却电池单元110的冷却结构。利用为此目的而设置的冷却结构，可以设置冷却电池单元110的冷却片。

冷却片120可以被配置为包括设置在相邻电池单元110之间并接触该电池单元110的上表面和下表面的第一冷却部122，以及从第一冷却部122的两个侧表面延伸并接触与第一冷却部122接触的电池单元110的两个侧表面的第二冷却部124。例如，冷却片120可以形成为“H”形，并且电池单元110可以插入上部和下部的开口中并与之接触。

另外，侧冷却片130可以以与冷却片120的第二冷却部124的侧表面接触的形式安装。由于与第二冷却部124接触，侧冷却片130可以将通过冷却片120传递的电池单元110的热量传递到位于下部的散热器140。

可以在侧冷却片130的下部形成弯曲以接触散热器140的上表面的接地部132，以增大与散热器140的接触面积。

另一方面，在设置在侧冷却片130的下部中的散热器140中，可以进一步连接或可以在其中设置水冷式冷却装置。

另外，在本示例性实施例中，冷却片120和侧冷却片130可以由具有优异导热性的材料形成，并且可以由例如铜、铝或其合金形成。

另外，在冷却片120和侧冷却片130之间，可以设置传导构件126以提高传热效率。

另外，可以在侧冷却片130的接地部132和散热器140之间设置用于提高传热效率的传导构件134。

本文中，传导构件126和传导构件134可以以糊状物(paste)的形式提供，并且可以包括在传热效率方面优异的铜、铝、银等。

另一方面，在本示例性实施例的附图中，出于说明的目的，传导构件126和传导构件134可被放大，并且可以具有相当薄的厚度。另外，虽然除了附图中的上述部分之外没有公开传导构件，但是传导构件可以设置在产生电热的连接部分中，例如电池单元、冷却片等。在其它附图中，省略了传导构件。

另一方面，在电池模块100中，与散热器140相邻的电池单元110，例如位于最下部的电池单元110与其它电池单元110相比可以是过冷的，因为它与散热器140相邻。

如上所述，当多个电池单元110中的一个电池单元110过热或过冷并产生温度偏差时，发生与其它电池单元110的性能上的差异，从而导致故障，因此应用用于限制其中已经发生温度偏差的电池单元110和其它电池单元110的性能的保护电路，这是总体性能劣化的原因。

因此，在本示例性实施例中，可以设置隔热构件150，隔热构件150阻挡过多的热量传递到与散热器140相邻的电池单元110，换言之，可以阻挡过多的热量传递到位于最下部的电池单元110的下部(具体地，散热器)。

隔热构件150可以设置为隔热PAD，并且可以防止位于最下端的电池单元110过冷，以提高电池的总体性能。

另一方面，位于最下部的电池单元和散热器140之间可以形成空间，以阻挡位于最下部的电池单元与散热器140之间的直接接触。此外，即使当如上所述设置隔热构件150时，也可以在隔热构件150和散热器140之间形成空间。

在如上所述配置的电池模块100中，在每个电池单元110中产生的热量可以通过第一冷却部122传递到第二冷却部124，或者可以直接传递到第二冷却部124并且可以传递到位于侧表面上的侧冷却片130。并且，侧冷却片130可以将热量传递到位于下部的散热器140，最后热量可以在散热器140中消散并冷却。

如上所述，当电池单元110以横向状态布置时，本示例性实施例的电池模块可以降低总高度。进一步，电池模块100可以设置有这样的结构，其中在电池单元110中产生的热量通过两侧排出，从而提高冷却速率并在冷却过程期间实现更均匀的冷却。

图3是根据本公开另一示例性实施例的电池模块100的截面图。

参照图3，本示例性实施例的电池模块100可包括冷却片120，冷却片120被配置为包括第一冷却部122，其接触相邻电池单元110的前表面和后表面，以及第二冷却部124，其从第一冷却部122的两侧延伸并接触与第一冷却部122接触的电池单元110的侧表面。

另外，将热量传递到位于下部的散热器140的侧冷却片130可以安装成与冷却片120的侧表面接触。

另外，电池模块100可以设置有隔热构件150，该隔热构件150阻挡热量传递到与散热器140相邻的电池单元110，具体地，阻挡热量传递到位于最下部的电池单元110的下部。

隔热构件150可以设置为隔热PAD，并且可以防止位于最下端的电池单元110过冷，从而提高电池的总体性能。

另一方面，侧冷却片130的冷却速率在邻近散热器140的下部可以比在上部更快。因此，侧冷却片130可以包括对应于各个电池单元110在与冷却片120接触的表面上形成的凹槽136，以显著减小侧冷却片130的上部和下部之间的温度偏差。本文中，凹槽136的尺寸可以随着凹槽136与散热器140邻近而增加，并且通过凹槽136侧散热片130与冷却片120的接触面积随着侧冷却片130与散热器140邻近而减小。

如上所述，在本示例性实施例中，为了解决侧冷却片130的下部的冷却速率比侧冷却片130的上部的冷却速率快的问题，通过对应于电池单元110在与冷却片120接触的表面上形成且在下部中增大的凹槽136，上部与下部之间的温度偏差总体上可以显著减小。

考虑到接触面积的减小和通过凹槽136之间的空气量等，优选地适当地设计凹槽136的尺寸和深度。

进一步，在本示例性实施例中，可以通过各种修改来显著减小电池单元110之间的温度偏差，可以通过改变凹槽136的形状、数量和布置方式来改变接触面积和接触电阻，进一步可以不同地制造传导构件的应用面积、组件、形状等。

进一步，在本示例性实施例中，散热器140可以根据电池模块100的总发热量等来设计，例如可以根据电池模块100的发热量以单一结构来设置，并且可以以分开的结构来设置。

在本示例性实施例中，侧冷却片130的形状可以不受限制，并且形状和结构可以进行各种改变以改善性能。

例如，参照图4，为根据本公开另一示例性实施例的电池模块100的截面图，侧冷却片130可包括对应于各个电池单元110在与冷却片120接触的表面上形成并随着与散热器140邻近而增大以减小与冷却片120的接触面积的凹槽136。

进一步，由于凹槽136，侧冷却片130可以具有减小的从上部传递到下部的热传递面积，从而导致凹槽136中的热凝结或散热。

因此，在本示例性实施例中，可以形成用于增大传热截面面积的突出部138，以补偿侧冷却片130在面向侧冷却片130中凹槽136的表面上的减小的传热截面面积。

尽管在本示例性实施例中突出部138被公开为形成与凹槽136对应的形状，但是突出部138的形状可以不受限制并且可以被修改为半圆形、半椭圆形状等。

进一步，参照图5，为根据本公开另一示例性实施例的电池模块100的截面图，随着侧冷却片130与散热器140的邻近，侧冷却片130的厚度可以减小，使传热截面面积减小。

换句话说，侧冷却片130在邻近散热器140的下部可以具有比在上部更高的冷却速率。因此，为了显著减小侧冷却片130的上部和下部之间的温度偏差，根据本示例性实施例的侧冷却片130的远离散热器140的上部的厚度可以大于其下部的厚度并且侧冷却片130的厚度可以朝下部而减小。换句话说，侧冷却片130的上端厚度d1可以大于下端厚度d2。

根据该结构，侧冷却片130的传热速率可以在上部增加，并且侧冷却片130的传热速率可以在下部减小。

如上所述，为了解决下部冷却速率比上部冷却速率快的问题，侧冷却片130的厚度从上部向下部减小，从而总体上显著减小上部和下部之间的温度偏差。

另外，尽管本示例性实施例中的冷却片120被描述为形成有单个单元结构的第一冷却部122，但是包括第一冷却部122的冷却片120的结构可以不限于此，并且可以进行各种修改。

例如，参照图6，为根据本公开另一示例性实施例的电池模块的截面图，冷却片120可以根据电池单元110的温度变化而膨胀或收缩，并且可以被分开地设置，以防止电池单元110响应于温度的变化而变形。

优选地，第一冷却部122可以以相对于例如中间部分A的部分的分割的结构设置。第一冷却部122的中间部分A可以在电池单元是低温的状态下被分割，并且可以设置与对应于电池单元110的允许温升的最大膨胀对应的长度。

另外，优选地，第一冷却部122可以形成为中央分割截面是倾斜的形状，从而防止分割部分的温度急剧变化。

另外，图7(a)和7(b)是根据本公开另一示例性实施例的电池模块的截面图，其示出了对应于图2的I-I'的截面。

如图2所示的电池模块100，在本示例性实施例的电池模块100中，可以设置用于提高冷却片120和侧冷却片(图2中的130)之间的传热效率的传导构件126。

本文中，在各个电池单元110中产生的热量可以通过冷却片120传递到侧冷却片130。

另一方面，侧冷却片130在与散热器(图2中的140)相邻的下部可以比在上部具有更快的冷却速率。因此，与上部电池单元(图2中的110)接触的冷却片120和与下部电池单元110接触的冷却片120在通过侧冷却片130的冷却速度方面可以不同。

为了防止这种偏差，如图7所示，在本示例性实施例中，可以使设置在第二冷却部124和侧冷却片130之间的传导构件126的形状不同。

例如，如图7(a)和7(b)所示，传导构件126可以形成为使得应用到上部冷却片120的面积大于应用到下部冷却片120的面积。

因此，通过传导构件126可以提高上部冷却片120的冷却效率，与下部相比传导构件126更广泛地应用于上部。

如上所述，在本示例性实施例中，为了解决下部的冷却速率比上部的冷却速率快的问题，设置在与冷却片120接触的表面上的传导构件126的应用面积可以形成为从上部到下部逐渐减小，从而使得上部和下部之间的温度偏差总体上可以显著减小。

所应用的传导构件126的形状可以形成为具有从外部到内部的变得较小的应用面积，如图7A所示，并且如图7B所示，它可以形成为从中部到外部具有变得较小的应用面积。

另外，传导构件126可以分为多个段，或者可以设置为圆形形状，并且可以在上部具有高的分配比，在下部具有较低分配比。

另外，传导构件126可以形成为在上部和下部具有相同的应用面积，但是应用到上部和下部的组件的比例不同。换句话说，传导构件126可以通过将高导热的组件应用到上部并且朝向下部增加具有较低导热性的组件来形成。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是本公开不限于此，而是可以在本公开的技术构思内进行各种修改。

Claims (9)

1.一种电池模块，包括电池单元和散热器，所述散热器以冷却片为媒介连接到所述电池单元并为所述电池单元散热，

所述电池模块包括：

多个电池单元，所述多个电池单元的前表面的水平长度形成为长于竖直长度，并且所述多个电池单元竖直堆叠；

冷却片，所述冷却片包括：第一冷却部，在相邻电池单元的上表面和下表面之间并与所述相邻电池单元的所述上表面和所述下表面接触；以及第二冷却部，从所述第一冷却部的两个侧表面延伸并接触与所述第一冷却部接触的所述电池单元的两个侧表面；以及

侧冷却片，所述侧冷却片包括接地部，所述接地部与所述冷却的所述第二冷却部的侧表面接触，并与位于下部的散热器接触。

2.根据权利要求1所述的电池模块，进一步包括隔热构件，所述隔热构件设置在与所述散热器相邻的所述电池单元的下部中。

3.根据权利要求1所述的电池模块，进一步包括传导构件，所述传导构件设置在所述冷却片和所述侧冷却片之间。

4.根据权利要求3所述的电池模块，其中所述传导构件的面积从上部到下部减小。

5.根据权利要求1所述的电池模块，进一步包括传导构件，所述传导构件设置在所述侧冷却片的接地部和所述散热器之间。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池模块，其中所述侧冷却片包括至少一个凹槽，所述凹槽对应于每个电池单元在与所述冷却片接触的表面上形成，并随着与所述散热器邻近而增大。

7.根据权利要求6所述的电池模块，其中所述侧冷却片包括形成在面向所述凹槽的表面上以补偿所述侧冷却片的传热截面面积的突出部。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的电池模块，其中随着所述侧冷却片与所述散热器邻近，所述侧冷却片的厚度减小，使得所述传热截面面积减小。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的电池模块，其中所述冷却片通过分割所述第一冷却部的一部分而形成。