CN110462877B - 具有防止泄漏的冷却剂流入的功能的电池组 - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种具有防止泄漏的冷却剂流入的功能的电池组，该电池组包括：其中安装有至少一个电池单元或电池模块的壳体；热交换装置，所述热交换装置设置在所述外壳中，用于冷却所述电池单元或所述电池模块；和流入阻断构件，所述流入阻断构件设置在所述热交换装置与所述外壳的内表面之间，用于防止从所述热交换装置泄漏的冷却剂流入放置所述电池单元或所述电池模块的空间中，由此提高了电池组的稳定性和可靠性。

Description

具有防止泄漏的冷却剂流入的功能的电池组
技术领域
本申请要求于2017年10月17日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2017-0134315的权益，通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。
本发明涉及一种用于电动车辆等的电池组，更具体地，涉及一种包括用于冷却电池的冷却系统的电池组。
背景技术
通常，电池组安装在需要电力的各种装置，诸如电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)和电动自行车中，以便为这些装置供电。
在电池组中安装有多个电池模块，并且在电池组中进一步设置有各种控制和保护系统，诸如电池管理系统(Battery Management System，BMS)和冷却系统。
电池模块包括多个电池单元，每个电池单元是电池的基本单元。通常使用能够进行充电和放电的二次电池作为每个电池单元。
电池组主要通过化学反应将化学能转化为电能。此时，从电池组产生热量。该热量使电池单元劣化，从而降低了电池的性能、寿命和安全性。为了防止电池过热并将电池的温度保持在适当的水平，设置冷却系统。
将描述各自具有冷却系统的常规电池组。
韩国专利申请公开第10-2016-0109679号(下文中，称为“常规技术1”)公开了一种电池组，其配置成具有其中在外壳中设置电池模块和用于冷却电池模块的冷却板的结构。
然而，在常规技术1中公开的冷却板安装在外壳中的情况下，当冷却剂从冷却板泄漏时，从电池组外部不容易确定冷却剂是否从冷却板泄漏。另外，在泄漏的冷却剂累积在电池组中的情况下，冷却剂与电池组中的电子电路，诸如电池单元和印刷电路板(PCB)接触，由此电池的电性能和安全性会严重劣化。
日本专利申请公开第2014-093245号(下文中，称为“常规技术2”)公开了一种电池单元，其配置成具有其中在壳体外部设置水套(温度调节部件)的结构，使得当冷却剂从水套泄漏时，防止冷却剂流入电池中。
然而，在常规技术2中公开的在电池外壳(壳体)外部设置冷却板(水套)的情况下，冷却效率降低，并且冷却板可容易被破坏或损坏。为了解决这个问题，必须提高冷却板的耐用性或者提供额外的保护装置。然而，在这种情况下，电池单元的整体结构变得复杂，并且电池制造成本增加。
发明内容
技术问题
本发明旨在解决上述问题，本发明的目的是提供一种具有防止泄露的冷却剂流入的功能的电池组，当冷却剂从冷却系统的热交换装置泄漏时，该电池组能够防止冷却剂流向电池模块并且能够将冷却剂排出到外部，从而提高电池的稳定性和可靠性。
技术方案
根据本发明的一个方面，可通过提供一种具有防止泄漏的冷却剂流入的功能的电池组实现上述和其他目的，所述电池组包括：其中安装有至少一个电池单元或电池模块的外壳；热交换装置，所述热交换装置设置在所述外壳中，用于冷却所述电池单元或所述电池模块；和流入阻断构件，所述流入阻断构件设置在所述热交换装置与所述外壳的内表面之间，用于防止从所述热交换装置泄漏的冷却剂流入放置所述电池单元或所述电池模块的空间中。
所述外壳可设置有具有凹陷结构的密封部，所述流入阻断构件安装在所述凹陷结构中。
所述外壳可设置有具有阶梯结构的密封部，所述流入阻断构件安装在所述阶梯结构上。
所述外壳可设置有排出开口，泄漏的冷却剂经由所述排出开口排出。
所述外壳可设置有排出通道，所述排出通道连接到所述排出开口。
所述流入阻断构件可将所述外壳的内部空间分成第一空间和第二空间，所述电池单元或所述电池模块与所述热交换装置一起位于所述第一空间中，所述排出开口可位于所述第二空间中。
所述热交换装置可设置有引入冷却剂的冷却剂引入端口部和排出冷却剂的冷却剂排出端口部，所述外壳可设置有孔道，所述冷却剂引入端口部和所述冷却剂排出端口部经由所述孔道延伸，并且所述排出开口可形成在每个孔道中。
所述孔道可形成为具有凹凸结构，使得在所述冷却剂排出端口部和一个孔道之间以及在所述冷却剂引入端口部和另一个孔道之间限定出所述排出开口。
所述热交换装置可配置成使得多个板彼此结合，从而在它们之间限定出使冷却剂流动的空间，并且所述流入阻断构件可安装成将所述多个板之间的结合部与放置所述电池单元或所述电池模块的空间隔离开。
所述热交换装置可包括与所述电池单元或所述电池模块相邻设置的第一板和与所述外壳的底表面或壁表面相邻设置的第二板，所述第一板的边缘和所述第二板的边缘彼此结合，以在所述第一板与所述第二板之间限定出使冷却剂流动的空间，并且所述流入阻断构件可安装在所述第一板与所述外壳的内表面之间。
所述第一板可在其边缘设置有从其边缘弯折的裙部，并且所述外壳可设置有密封部，所述裙部结合到所述密封部。
所述流入阻断构件可位于所述裙部与所述密封部之间。
所述热交换装置可安装在所述外壳的底表面上，并且所述外壳可在其底表面中设置有排出开口，泄漏的冷却剂经由所述排出开口排出。
所述外壳可在其底表面上设置有延伸到所述排出开口的倾斜表面。
所述外壳可在其底表面的所述倾斜表面上设置有用于支撑所述热交换装置的突出支撑肋。
所述支撑肋可向着所述排出开口延伸。
或者，所述热交换装置可安装在所述外壳的壁表面上，从而垂直设置，并且所述外壳可在其底表面上设置有排出开口，泄漏的冷却剂经由所述排出开口排出。
所述流入阻断构件可安装在所述热交换装置的边缘与所述外壳的内表面之间。
所述流入阻断构件可包括用于将所述热交换装置的边缘粘合到所述外壳的内表面的粘合材料。
所述流入阻断构件可以是具有环形结构的封装构件，所述封装构件安装在所述外壳与所述热交换装置之间。
根据本发明的另一方面，提供了一种具有防止泄漏的冷却剂流入的功能的电池组，所述电池组包括：外壳；和热交换装置，所述热交换装置安装在所述外壳的内侧底部，用于冷却电池单元或电池模块，其中所述热交换装置包括彼此结合的上板和下板，所述上板在其边缘设置有向所述外壳的底部弯折的裙部，并且所述外壳设置有密封部，所述热交换装置的所述裙部结合到所述密封部。
所述密封部可配置成具有凹陷结构，所述裙部插入所述凹陷结构中。
以上描述的本发明的主要技术方案将在下面的“具体实施方式”或在附图说明中更具体和更明确地加以描述。除了主要技术方案之外，还将进一步呈现和描述根据本发明的各种其他技术方案。
本发明的效果
当冷却剂从热交换装置泄漏时，根据本发明的具有防止泄漏的冷却剂流入的功能的电池组能够防止冷却剂流向电池模块并且能够将冷却剂排出到外部。因此，可提高电池的稳定性和可靠性并且可容易确定冷却剂是否泄漏。
也就是说，根据本发明的电池组配置成将外壳的内部空间分成电池模块所在的空间以及热交换装置的结合部或部件连接部所在的空间，从而即使冷却剂从热交换装置的结合部或部件连接部泄漏，仍可防止冷却剂流向电池模块并且可将冷却剂排出到外部。因此，即使在冷却剂泄漏的情况下，仍可保持电池的性能并且保证电池的稳定性。此外，可从外壳的外部立即确定冷却剂是否泄漏，从而可快速应对冷却剂的泄漏。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施方式的整个电池组的分解透视图。
图2是示出根据本发明第一实施方式的电池组的主要部分的分解透视图。
图3是示出根据本发明第一实施方式的电池组的底部透视图。
图4是示出根据本发明第一实施方式的电池组的外壳的底表面的平面图。
图5是示出根据本发明第一实施方式的其中热交换装置结合到电池组的外壳的状态的平面图。
图6是沿图5中的A-A线的截面图。
图7是示出图6的部分“B”的详细视图。
图8是示出根据本发明第二实施方式的电池组的下部结构的截面图。
图9是示出根据本发明第三实施方式的电池组的示意性配置图。
图10是示出根据本发明第四实施方式的电池组的下部结构的截面图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的优选实施方式，附图中图解了这些实施方式的一些例子。
在下文中，将描述本发明的四个实施方式，并且将进一步描述每个实施方式的变形。
首先，将参照图1至图7来描述本发明的第一实施方式。
图1至图7是示出根据本发明第一实施方式的电池组的视图。图1是分解透视图，图2是示出主要部分的分解透视图，图3是底部透视图，图4是示出外壳的底表面的平面图，图5是示出其中热交换装置结合到外壳的状态的平面图，图6是沿图5中的A-A线截取的截面图，图7是示出图6的部分“B”的详细视图。
参照图1和图2，热交换装置50安装在构成电池组的外壳10的底部。
外壳10可配置成具有其上部敞开的六面体结构，盖11可结合到外壳10的上部。外壳10的形状和结构不限于图中所示的形状和结构。根据实施条件，可对外壳进行各种修改，只要外壳配置成具有可在其中安装电池单元或电池模块的结构即可。
多个电池模块M安装在外壳10中。例如，如图1中所示，电池模块M可在垂直竖立的状态下连续地排列。
用于控制电池模块M的温度的热交换装置50安装在外壳10的底表面13上。热交换装置50是冷却系统的主要构成元件，并且配置成允许冷却剂通过热交换装置50并调节电池模块M的温度。
如图2中所示，热交换装置50可配置成具有通过将上板51和下板55结合而制得的冷却板型结构，使得冷却剂通过冷却板型结构的内部空间。
上板51配置成经由传热构件与设置在上板51上的电池模块M接触，下板55配置成使得引入冷却剂的引入端口部61和排出冷却剂的排出端口部63连接到下板55。
如图中所示，上板51和下板55中的每一个可形成为具有预定厚度的四边形平面结构。上板51和下板55的边缘彼此结合，使得冷却剂在上板51与下板55之间限定的内部空间中流动。
下板55可形成为具有预定深度的盘(pan)形结构，并且可具有在下板55的边缘水平形成的凸缘部57。
上板51可形成为具有平坦结构，并且上板51的边缘可形成为比下板55的凸缘部57更向外延伸。特别地，可在上板51的边缘处向下弯折形成裙部53。
上板51和下板55彼此结合。具体地说，在上板51放置在下板55上的状态下，下板55的凸缘部57和与凸缘部57接触的上板的底表面彼此结合，从而完成流过冷却剂的热交换装置50。
形成在上板51的边缘处的裙部53配置成插入或结合到外壳10的密封部20，下面将对此进行描述。
接下来，将描述其上设置热交换装置50的外壳10的底部的结构。
参照图4至图6，在外壳10的底表面13上形成有热交换装置50的裙部53插入其中的密封部20。
在热交换装置50的边缘是四边形的情况下，如该实施方式中，密封部20可形成为具有四边形形状。
密封部20可配置成具有凹陷结构，热交换装置50的裙部53插入该凹陷结构中。或者，可去除密封部20的内壁21。
为了防止如上所述在热交换装置50结合到外壳10的状态下泄漏的冷却剂流向电池模块M，在裙部53与密封部20之间安装用于阻断冷却剂流入的流入阻断构件70。
流入阻断构件70基本上安装成将上板51和下板55之间的结合部与放置电池模块M的空间隔离开。在热交换装置50的情况下，冷却剂可容易从上板51和下板55之间的结合部、下板55和引入端口部61之间的连接部以及下板55和排出端口部63之间的连接部泄漏。因此，流入阻断构件70安装在热交换装置50的结合部和连接部上方，使得热交换装置50的结合部和连接部与放置电池模块M的空间分离，以便防止泄漏的冷却剂流向电池模块M。
流入阻断构件70可包括填充材料、粘合材料或封装构件。
填充材料由诸如硅树脂之类的柔软材料制成。当在密封部20填充有填充材料的状态下将裙部53插入密封部20中时，填充材料执行密封功能，由此可防止泄漏的冷却剂向上流动。
粘合材料由粘合剂材料制成。以类似于填充材料的方式，在密封部20填充有粘合材料的状态下，或者在将粘合材料施加到裙部53的状态下，裙部53被结合到密封部20，使得裙部53固定到密封部20，由此可防止泄漏的冷却剂向上流动。
封装构件可配置成具有由橡胶材料制成的环形结构。当在封装构件安装在裙部53的端部的状态下，或者在封装构件插入并安装在密封部20中的状态下，将裙部53插入密封部20中时，封装构件执行密封功能，由此可防止泄漏的冷却剂向上流动。
除了上述材料或构件之外，根据实施条件，可使用各种公知的密封(sealing)构件作为流入阻断构件70，只要流入阻断构件70是设置在裙部53与密封部20之间以阻断冷却剂的流入的材料或结构即可。
如图3和图4中所示，外壳10的下表面14形成为使得其中间部分向下突出。在下表面14的最下部形成有孔道28，使得连接到热交换装置50的引入端口部61和排出端口部63插入到孔道28中。
参照图6，外壳10的底表面13可形成为具有从密封部20向着孔道28向下逐渐倾斜的倾斜表面25，使得泄漏的冷却剂经由孔道28排出。
在这种情况下，可在倾斜表面25上向上突出形成支撑肋26，以便支撑热交换装置50的下表面。如图4中所示，支撑肋26可放射状地布置在孔道28周围，以便促进泄漏的冷却剂的顺畅排出。
如上所述外壳10的底表面13形成为倾斜的原因在于，当冷却剂从热交换装置50泄漏时，冷却剂必须要沿着倾斜的表面流动，然后经由孔道28顺畅地排出外壳10之外。
在该实施方式中，说明了泄漏的冷却剂沿着倾斜表面25向下流动的结构。或者，代替形成倾斜表面，可在外壳10的底表面13中形成用于排出泄漏的冷却剂的排出通道。在这种情况下，排出通道可连接到排出开口30。
可在孔道28与引入端口部61和排出端口部63之间形成间隙或开口，使得在引入端口部61和排出端口部63插入或位于孔道28中的状态下，泄漏的冷却剂经由孔道28顺畅地排出。为此，如图4中所示，每个孔道28的内表面可形成为具有凹凸结构29。或者，代替经由孔道28将泄漏的冷却剂排出外壳10之外，可在外壳10的底表面13中形成额外孔，以便经由该额外孔将泄漏的冷却剂排出外壳10之外。
同时，在以上描述中，参照附图描述了具有冷却板结构的热交换装置50。然而，本发明不限于此。根据本发明的泄漏冷却剂流入阻断结构可应用于任何各种公知的热交换装置，只要可应用的热交换装置配置成具有使冷却剂流动的封装型或圆柱形结构即可。
在根据上述本发明第一实施方式的电池组中，在上板51的裙部53插入并位于密封部20中的状态下，热交换装置50的结合部通过流入阻断构件70与结合部上方的空间隔离。因此，当冷却剂从热交换装置50的结合部泄漏时，防止冷却剂向上流到电池模块M。冷却剂沿着倾斜表面25流向排出开口30，然后被排出外壳10之外。
因此，在根据本发明的电池组中，泄漏的冷却剂不会向上流到电池模块M，而是被排出到外部，由此可防止对电池模块中的电子电路的损坏，并且通过观察冷却剂被排出到外部的状态，可容易地确定冷却剂是否泄漏。
接下来，将参照图8描述本发明的第二实施方式。
图8是示出根据本发明第二实施方式的电池组的下部结构的截面图。
在如上所述的本发明第一实施方式中，热交换装置50的裙部53向下弯曲，从而垂直地结合到其上部敞开的密封部20。然而，在本发明第二实施方式中，热交换装置50的边缘的末端54在近似水平的方向上结合到外壳10的内表面。
也就是说，热交换装置50的边缘的末端54并不弯折而是笔直地延伸，并且在外壳10的内壁中形成密封部22，使得边缘的末端54结合到密封部22。在这种情况下，形成在外壳10中的密封部22可配置成具有阶梯结构，热交换装置50的边缘的末端54放置在该阶梯结构上，如图8中所示。
在该实施方式中，流入阻断构件71可插置在热交换装置50的边缘的末端54与密封部22的阶梯结构之间，并且可包括如上所述的粘合材料或封装构件。
本发明第二实施方式的其他结构可与本发明第一实施方式的结构相同或相似，因此将省略其重复描述和说明。在图8中通过相同的参考标记来表示与本发明第一实施方式相同或相似的本发明第二实施方式的结构。
接下来，将参照图9描述本发明的第三实施方式。
图9是示出根据本发明第三实施方式的电池组的示意性配置图。
在如上所述的本发明第一实施方式和第二实施方式中，热交换装置50安装在外壳10的底表面上。然而，在本发明的第三实施方式中，热交换装置50安装在外壳10的侧表面(或壁表面)上，这将在下面的描述中重点描述。
根据电池模块M设置在外壳10中的结构，热交换装置50可安装在外壳10的侧表面上，从而垂直设置。即使在这种情况下，当热交换装置50被损坏或破坏时，冷却剂仍可能从热交换装置50泄漏。因此，设置用于防止冷却剂流入的结构，以防止冷却剂流入放置电池模块M的空间中。
参照图9，由于热交换装置50垂直地位于外壳10中，所以根据该实施方式的用于防止冷却剂流入的结构设置在外壳10的内表面与热交换装置50的四个侧表面之间或者设置在外壳10的内表面与热交换装置50的除其上部侧表面之外的三个侧表面之间。
也就是说，在热交换装置50包括与电池模块M相邻设置的第一板51a和结合到第一板51a的第二板55a的情况下，第一板51a的边缘进一步延伸，以构成延伸部53a，并且在外壳10中形成延伸部53a插入其中的密封部20a。流入阻断构件70安装在延伸部53a与密封部20a之间，以防止泄漏的冷却剂流入放置电池模块M的空间中。
可在外壳10的下表面14中形成将泄漏的冷却剂排出的排出开口32。
接下来，将参照图10描述本发明的第四实施方式。
图10是示出根据本发明第四实施方式的电池组的下部结构的截面图。
在如上所述的本发明的第一至第三实施方式中，流入阻断构件70或71安装在热交换装置50的边缘的末端与外壳10的密封部20之间。然而，在本发明第四实施方式中，提供了一种在不使用流入阻断构件的情况下能够阻断泄漏的冷却剂流入的结构。
在本发明的第四实施方式中，如图10中所示，热交换装置50的裙部53插入外壳10的密封部20中，未设置流入阻断构件。
密封部20可配置成具有凹陷结构，裙部53插入到该凹陷结构中。
裙部53可通过过盈装配紧密地插入密封部20中。或者，在尽管裙部53没有紧密地插入密封部20中，但裙部53插入并固定在密封部20中的情况下，可使用紧固构件或楔形构件。
可去除密封部20的内壁21或者可在密封部20的壁中形成孔，以便容易排出冷却剂。
除在不设置流入阻断构件的状态下热交换装置的裙部53结合到外壳10的密封部20之外，本发明的第四实施方式可与如上所述的本发明第一实施方式的结构相同或相似。因此，如图10中所示，通过相同的参考标记来表示与根据本发明第一实施方式的电池组相同或相似的根据本发明第四实施方式的电池组的部件，将省略其重复描述。
在上述本发明的各实施方式中，电池模块安装在电池组中。或者，相同或类似的结构也可应用于用于单个电池模块的冷却系统。
在本发明上述实施方式中描述的技术思想可单独实施或以组合的状态实施。此外，参照附图和在本发明的详细描述中呈现的各实施方式描述了本发明，然而，这些仅仅是说明性的。本发明所属领域的技术人员将理解，基于以上描述，可进行各种应用和修改。因此，本发明的技术保护范围仅被权利要求的限制。

Claims (13)

1.一种具有防止泄漏的冷却剂流入的功能的电池组，所述电池组包括：
其中安装有至少一个电池单元或电池模块的外壳；
热交换装置，所述热交换装置设置在所述外壳中，用于冷却所述电池单元或所述电池模块；和
流入阻断构件，所述流入阻断构件设置在所述热交换装置与所述外壳的内表面之间，用于防止从所述热交换装置泄漏的冷却剂流入放置所述电池单元或所述电池模块的空间中，
其中所述热交换装置包括：与所述电池单元或所述电池模块相邻设置的第一板和与所述外壳的底表面或壁表面相邻设置的第二板，所述第一板的边缘和所述第二板的边缘彼此结合，以在所述第一板与所述第二板之间限定出使冷却剂流动的空间，
其中所述第一板在其边缘设置有从其边缘弯折的裙部，并且所述外壳设置有具有凹陷结构的密封部，所述裙部插入所述凹陷结构中，并且
其中所述流入阻断构件安装在所述凹陷结构中并且位于所述裙部与所述密封部之间，
其中所述外壳设置有排出开口，泄漏的冷却剂经由所述排出开口排出。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中所述外壳设置有排出通道，所述排出通道连接到所述排出开口。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中所述热交换装置安装在所述外壳的所述底表面上，并且所述热交换装置设置有引入冷却剂的冷却剂引入端口部和排出冷却剂的冷却剂排出端口部，所述外壳设置有孔道，所述冷却剂引入端口部和所述冷却剂排出端口部经由所述孔道延伸，并且所述排出开口形成在每个孔道中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池组，其中所述流入阻断构件安装成将所述第一板和所述第二板之间的结合部与放置所述电池单元或所述电池模块的空间隔离开。
5.根据权利要求1所述的电池组，其中所述热交换装置安装在所述外壳的所述底表面上，并且所述外壳在其底表面中设置有所述排出开口，泄漏的冷却剂经由所述排出开口排出。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中所述外壳在其底表面上设置有延伸到所述排出开口的倾斜表面。
7.根据权利要求6所述的电池组，其中所述外壳在其底表面的所述倾斜表面上设置有用于支撑所述热交换装置的突出支撑肋。
8.根据权利要求1所述的电池组，其中所述热交换装置安装在所述外壳的所述壁表面上，从而垂直设置，并且所述外壳在其底表面上设置有所述排出开口，泄漏的冷却剂经由所述排出开口排出。
9.根据权利要求1所述的电池组，其中所述流入阻断构件包括用于将所述裙部粘合到所述密封部的粘合材料。
10.根据权利要求1所述的电池组，其中所述流入阻断构件是具有环形结构的封装构件，所述封装构件安装在所述密封部与所述裙部之间。
11.一种具有防止泄漏的冷却剂流入的功能的电池组，所述电池组包括：
外壳；和
热交换装置，所述热交换装置安装在所述外壳中并且安装在所述外壳的底表面或壁表面上，用于冷却电池单元或电池模块，
其中所述热交换装置包括彼此结合的上板和下板，所述上板在其边缘设置有向所述外壳的所述底表面或所述壁表面弯折的裙部，并且所述外壳设置有具有凹陷结构的密封部，所述热交换装置的所述裙部插入所述凹陷结构中而在所述裙部与所述密封部之间未设置流入阻断构件，
其中所述外壳设置有排出开口，泄漏的冷却剂经由所述排出开口排出。
12.根据权利要求11所述的电池组，其中所述裙部通过过盈装配插入所述密封部中。
13.根据权利要求11所述的电池组，其中所述外壳在所述底表面上设置有所述排出开口，泄漏的冷却剂经由所述排出开口排出。
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