CN110521054A - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

在本发明的一个实施例中公开了一种电池模块，所述电池模块包括：冷却板，具有壳体、结合到壳体的一端的第一歧管和结合到壳体的另一端的第二歧管；以及至少一个电池组，设置在冷却板上，其中，壳体包括位于其中的从壳体的一端穿过壳体到壳体的另一端的多条流动路径以及多个中空部，并且多条流动路径和多个中空部彼此交替地且平行地布置。

Description

电池模块
技术领域
本公开涉及一种电池模块，更具体地，涉及一种包括冷却板的电池模块。
背景技术
其中安装有多个电池单体的电池组已经被用在各种工业领域中。具体地，近年来，因为已经积极开发了混合动力车辆和电动车辆，所以已经广泛地将电池组用作车辆的动力装置的能量源。
发明内容
技术问题
另外，当电池组运行时，其中的电池单体产生热，并且当电池单体由于这样的发热而长时间地暴露在高温下时，电池组的性能和寿命会劣化。
技术方案
提供了一种包括能够冷却电池组的冷却板的电池模块。
根据本公开的方面，一种电池模块包括：冷却板，包括壳体、结合到壳体的一端的第一歧管和结合到壳体的另一端的第二歧管；以及至少一个电池组，布置在冷却板上，其中，壳体包括位于其中的从所述一端穿过壳体到所述另一端的多条流动路径以及多个中空部，并且多条流动路径和多个中空部彼此交替地且平行地布置。
技术效果
根据本公开的实施例，可以减小用于冷却电池组的冷却板的重量，并且可以改善电池组的冷却效率。然而，本公开的范围不限于这些效果。
附图说明
图1是示意性地示出根据本公开的实施例的电池模块的透视图。
图2是示意性地示出图1的电池模块的冷却板的透视图。
图3是示意性地示出图2的冷却板的一部分的分解透视图。
图4是示意性地示出图2中的I-I'剖面和II-II'剖面的示例的剖视图。
图5至图7是分别示出图2中的III-III'剖面的示例的剖视图。
图8是示出根据图1的冷却板的流动路径形状来测量电池组的平均温度的结果的曲线图。
具体实施方式
根据本公开的方面，一种电池模块包括：冷却板，包括壳体、结合到壳体的一端的第一歧管和结合到壳体的另一端的第二歧管；以及至少一个电池组，布置在冷却板上，其中，壳体包括位于其中的从所述一端穿过壳体到所述另一端的多条流动路径以及多个中空部，并且多条流动路径和多个中空部彼此交替地且平行地布置。
在这里，冷却板还可以包括布置在所述一端与第一歧管之间和所述另一端与第二歧管之间并且密封多个中空部的间隔件。
所述间隔件可以包括布置在所述一端或所述另一端上的板以及从所述板突起的多个块，并且多个块可以插入到多个中空部中以密封多个中空部。
所述板可以包括位于与多条流动路径对应的位置处的多个第一孔。
第一歧管可以包括位于其一侧上的冷却剂入口，并且多个第一孔的尺寸可以朝向冷却剂入口减小。
多个块中的每个可以包括位于其中的空的空间，并且所述板还可以包括连接到所述空的空间的第二孔。
第一歧管可以与壳体的一个端部的边缘叠置，并且彼此叠置的第一歧管和壳体的所述一个端部的边缘可以连接在一起。
第一歧管可以包括沿着第一歧管的向内方向从第一歧管的内表面垂直地突起的限位件，并且限位件可以与所述板的边缘接触。
第一歧管可以具有长方体的形状并且包括第一引导件，第一引导件从所述长方体的侧表面之中的具有较宽面积的两个主侧表面中的至少一个向内突起。
第一歧管可以包括位于其一侧上的冷却剂入口，并且第一引导件的高度可以随着远离冷却剂入口而减小。
第二歧管可以具有长方体的形状并且包括第二引导件，第二引导件从所述长方体的侧表面之中的具有较宽面积的两个主侧表面中的至少一个向内突起。
第二歧管还可以包括相对于冷却剂入口位于对角位置处的冷却剂出口，并且第二引导件的高度可以随着远离冷却剂出口而增大。
多条流动路径中的每条流动路径的剖面可以具有四边形的形状，并且所述四边形的下边的长度可以小于或等于所述四边形的与电池组相邻的上边的长度的大约三倍。
所述下边的长度可以小于或等于所述上边的长度。
多条流动路径中的每条流动路径的剖面可以具有倒三角形的形状，其中，所述倒三角形具有与电池组相邻的底边。
通过本公开的附图、所附权利要求和以下详细描述，这些和/或其他方面、特征和优点将变得明显。
公开的模式
本公开可以包括各种实施例和修改，并且在附图中示出了本公开的一些实施例并且将在这里详细地对其进行描述。然而，将理解的是，本公开不限于所述实施例，并且包括落在本公开的精神和范围内的全部修改、等同物和替代物。在对本公开的以下描述中，当认为现有技术的一些详细描述会不必要地使本公开的主题模糊时，将省略现有技术的一些详细描述。
尽管在这里可以使用诸如“第一”、“第二”的术语来描述各个元件或组件，但这些元件或组件不应受限于这些术语。这些术语仅用于将一个元件或组件与另一元件或组件区分开。
在这里使用的术语仅是为了描述具体实施例的目的，并且不意图限制本公开。如在这里使用的，除非上下文清楚地另外指出，否则单数形式“一”、“一个(种)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，在附图中，为了描述的清楚和方便，夸大了、省略了或示意性地示出了组件，并且每个组件的尺寸可以不去完全地反映真实尺寸。
在每个组件的描述中，在组件被描述为形成“在”另一组件“上”或“下”的情况下，所述组件可以直接形成“在”所述另一组件“上”或“下”，或者可以间接形成“在”所述另一组件“上”或“下”且其间具有一个或更多个其他组件，并且将基于附图来描述对于“在……上”和“在……下”的基准。
在下文中，将参照附图详细地描述本公开的实施例，并且在以下描述中，同样的附图标记将用于表示同样的元件，并且为了简洁，将省略其冗余描述。
图1是示意性地示出根据本公开的实施例的电池模块的透视图，图2是示意性地示出图1的电池模块的冷却板的透视图，图3是示意性地示出图2的冷却板的一部分的分解透视图，并且图4是示意性地示出图2中的I-I'剖面和II-II'剖面的示例的剖视图。
参照图1至图4，根据本公开的实施例的电池模块10可以包括电池组P和用于冷却电池组P的冷却板100。
电池组P可以包括多个电池单体。多个电池单体中的每个可以是可再充电的二次电池。多个电池单体中的每个可以包括位于其中的电极组件。电极组件可以包括涂覆有电极活性物质并具有不同极性的第一电极板和第二电极板以及位于第一电极板和第二电极板之间的隔离件。例如，电极组件可以通过顺序地堆叠第一电极板、隔离件和第二电极板并随后将所得的结构卷绕为卷芯形式来制造，又例如，电极组件可以是其中顺序地堆叠有第一电极板、隔离件和第二电极板的堆叠结构。例如，多个电池单体中的每个可以是锂离子二次电池，但不限于此。
电池组P可以位于冷却板100上以通过冷却板100来冷却。另外，多个电池组P可以位于冷却板100上。例如，图1示出了两个电池组P位于冷却板100上；然而，本公开不限于此。
冷却板100可以包括：壳体110；分别结合到壳体100的两个端部的第一歧管140和第二歧管150；以及分别布置在壳体110与第一歧管140之间和壳体110与第二歧管150之间的一对间隔件120。
壳体110可以由具有优良的机械强度和传热速率的材料形成，并且可以包括位于其中的多条流动路径112和多个中空部114。例如，壳体110可以由诸如SUS、钢或铝的材料形成。
多条流动路径112和多个中空部114可以彼此交替地且平行地布置在壳体110中，并且可以形成为从壳体110的一端穿过壳体110到壳体110的另一端，一对间隔件120分别布置在壳体的一端和另一端处。另外，分隔件可以形成在多条流动路径112与多个中空部114之间，从而防止冷却板100由于位于冷却板100上的电池组P的重量而变形。
多条流动路径112可以是冷却剂流动通过的路径，并且多个中空部114可以被密封以阻挡冷却剂的流入，因此，可以减小壳体110的重量。在可选实施例中，多个中空部114可以填充有传热介质，并且传热介质可以将电池组P中产生的热传递至流动通过多条流动路径112的冷却剂，因此，可以改善冷却板100的冷却效率。
间隔件120可以结合到壳体110的两个端部中的每个以密封多个中空部114以防止冷却剂流动到中空部114中以控制进入多条流动路径112的冷却剂流入速率。间隔件120可以由诸如SUS、钢、铝或塑料的材料形成。
间隔件120可以包括位于壳体110的两个端部中的每个处的板122以及从板122突出的多个块125。多个块125可以分别具有与与其对应的多个中空部114相同的形状的剖面，并且可以分别插入到多个中空部114中。因此，多个中空部114可以被密封，并且间隔件120可以稳定地结合到壳体110的两个端部。
另外，板122可以包括位于对应于多条流动路径112的位置处的多个第一孔123。多个第一孔123可以形成为沿着板122的厚度方向穿过板122，并且可以控制进入多条流动路径112的冷却剂流入速率。例如，第一孔123的尺寸可以朝向第一歧管140的冷却剂入口142减小。因此，通过对远离冷却剂入口142的冷却剂流动速率的减小进行补偿，可以使冷却剂均匀地分布到多条流动路径112。
另外，板122还可以在对应于多个块125的位置处包括多个第二孔126。多个块125中的每个可以呈盒的形式，所述盒具有内部空的空间和用于通过插入到中空部114中来与中空部114结合的外部形状，从而防止冷却板100的重量的增大。另外，第二孔126可以连接到块125的内部空间以将从冷却剂入口142流入的冷却剂引入块125的内部空的空间中以产生冷却剂的涡流，从而防止冷却剂聚集在靠近冷却剂入口142的流动路径112上。
间隔件120可以位于壳体110的一个端部和另一端部上，并且可以通过将多个块125插入到多个中空部114中来结合到壳体110。此外，硅树脂、粘合剂等可以被施加到间隔件120与壳体110之间，以改善间隔件120与壳体110之间的粘合性并且密封多个中空部114。例如，硅树脂、粘合剂等可以被施用到块125的外表面和板122的设置有块125的表面上。
结合到壳体110的一端的第一歧管140可以包括位于其一侧上的用于引入冷却剂的冷却剂入口142，并且可以包括位于其中的用作用于均匀分布冷却剂的管道的结构。
第一歧管140可以由诸如SUS、钢或铝的材料形成，并且可以形成为覆盖壳体110的一个端部的边缘。也就是说，第一歧管140可以与壳体110的一个端部的边缘叠置，并且叠置部分可以被焊接以将第一歧管和壳体110结合在一起。此外，诸如硅树脂的密封构件可以被施用到第一歧管140和壳体110的叠置区域上，以防止冷却剂的泄漏。
第一歧管140可以包括用于设定与壳体110的结合位置的第一限位件144。第一限位件144可以沿着第一歧管140的向内方向从第一歧管140的内表面垂直地突起，因此，当第一歧管140和壳体110结合在一起时，第一限位件144可以连接到板122的边缘。例如，第一限位件144可以形成在第一歧管140的整个内表面之上以接触板122的整个边缘。
另外，第一歧管140还可以包括位于其中的第一引导件146。例如，当第一歧管140具有长方体的形状时，第一引导件146可以是形成在第一歧管140的侧表面之中具有较宽面积的两个主侧表面中的至少一个上的突起部。也就是说，第一引导件146可以形成为从第一歧管140的至少一个主侧表面突起，在这种情况下，第一引导件146的高度可以随着远离冷却剂入口142而减小。因此，通过将流入的冷却剂引入到远离冷却剂入口142的流动路径112中，可以使冷却剂均匀地分布到多条流动路径112。另外，当用于冷却剂的均匀分布的结构形成在第一歧管140中时，第一引导件146可以与该结构分隔开并且可以位于冷却剂入口142与该结构之间。
第二歧管150可以包括位于其一侧上的冷却剂出口152并且可以结合到壳体110的另一端。冷却剂出口152可以相对于冷却剂入口142位于对角位置处。
第二歧管150可以以与第一歧管140相同的方式结合到壳体110。也就是说，第二歧管150可以结合到壳体110以覆盖将壳体110的另一端覆盖的间隔件120以及壳体110的另一端的边缘，并且彼此叠置的第二歧管150和壳体110的另一端部的边缘可以焊接在一起。
此外，第二歧管150可以包括用于设定与壳体110的结合位置的第二限位件154，并且还可以包括用于冷却剂的均匀分布的第二引导件156。与第一引导件146类似，第二引导件156可以形成为从第二歧管150的两个主侧表面中的至少一个突起。在这种情况下，第二引导件156的高度可以随着远离冷却剂出口152而增大。因此，通过在靠近冷却剂入口142的位置处将相对大的阻力施加到流动穿过流动路径112的冷却剂，可以能够防止在靠近冷却剂入口142的位置处将冷却剂过量地引入到流动路径112中。
另外，流动通过多条流动路径112的冷却剂可以使布置在冷却板100上的电池组P冷却，并且为了改善冷却效率，多条流动路径112的剖面不但可以具有圆形形状，而且可以具有三角形形状或多边形形状。
图5至图7是分别示出图2中的III-III'剖面的示例的剖视图。
图5的壳体110B可以包括中空部114和流动路径112B，并且中空部114与图1至图4中描述和示出的中空部114相同，因此，为了简便，将不在这里描述。如图5中所示，流动路径112B可以具有呈四边形形状的剖面。具体地，流动路径112B可以具有呈梯形形状的剖面，该梯形形状具有有着不同长度的上边和下边。在这种情况下，下边的长度L1可以小于或等于上边的长度L2的大约三倍。如下所述，当下边的长度L1大于上边的长度L2的大约三倍时，通过壳体110B的底表面的热交换会变得比电池组(图1的P)的冷却更占优势，因此，冷却板(图1的100)会降低电池组(图1的P)的冷却效率。
图6的壳体110C可以包括具有呈倒梯形形状的剖面的流动路径112C。图6的流动路径112C可以保持与图5的流通路径112B相同的冷却剂流动速率；然而，因为流动路径112C的上边的长度L2大于流动路径112C的下边的长度L1，所以，可以进一步改善电池组(图1的P)的冷却效率。此外，因为下边的长度L1减小，所以与放置冷却板(图1的100)的底的热交换可以减小，因此，可以有效地冷却电池组(图1的P)。
图7的壳体110D可以包括具有呈倒三角形形状的剖面的流动路径112D。也就是说，因为三角形的底边形成为面向上，所以可以将通过壳体110D的底表面的热交换最小化，因此，可以改善电池组(图1的P)的冷却效率。
图8是示出根据图1的冷却板的流动路径形状来测量电池组的平均温度的结果的曲线图。在下文中，将参照图8和图5一起给出描述。
图8示出了根据图5中示出的流动路径112B的剖面形状中的下边的长度(L1)与上边的长度(L2)的比率(L1/L2)来测量电池组(图1的P)的平均温度的结果。这里，平均温度可以意味着在电池组(图1的P)的底部处测量的最小温度和在电池组(图1的P)的顶表面处测量的最大温度的平均值。
如图8中所示，当流动路径112B的下边的长度(L1)与上边的长度(L2)的比率L1/L2大于大约3时，电池组(图1的P)的平均温度会高于大约35℃。当电池组(图1的P)的平均温度高于大约35℃时，会由于发热而使电池组(图1的P)的性能劣化，因此，当流动路径112B的剖面是四边形时，下边的长度(L1)应该小于或等于大约三倍的上边的长度(L2)。
另外，随着下边的长度(L1)与上边的长度(L2)的比率(L1/L2)减小，电池组(图1的P)的平均温度可以减小。具体地，随着下边的长度(L1)与上边的长度(L2)的比率(L1/L2)减小至大约1或更小，电池组(图1的P)的平均温度可以快速地减小。因此，当流动路径112B的剖面是四边形时，下边的长度(L1)与上边的长度(L2)的比率(L1/L2)可以为大约1或更小。如此，当下边的长度(L1)小于或等于上边的长度(L2)时，可以减小冷却剂通过冷却板(图1的100)与外部的热交换，因此，可以更有效地执行与电池组(图1的P)的热交换。
具体地，当下边的长度(L1)与上边的长度(L2)的比率(L1/L2)接近0时，也就是说，当下边的长度(L1)收敛为0并因此其具有与图7中所示的流动路径112D相同的形状时，可以将冷却板(图1的100)的冷却效率最大化。
尽管已经参照附图中示出的实施例描述了本公开，但是这仅是示例，并且本领域普通技术人员将理解的是，可以从其衍生出各种修改和其他的等同实施例。因此，应通过所附权利要求的技术精神来限定本公开的精神与范围。

Claims (15)

1.一种电池模块，所述电池模块包括：
冷却板，包括壳体、结合到壳体的一端的第一歧管和结合到壳体的另一端的第二歧管；以及
至少一个电池组，布置在冷却板上，
其中，壳体包括位于其中的从所述一端穿过壳体到所述另一端的多条流动路径以及多个中空部，并且
所述多条流动路径和所述多个中空部彼此交替地且平行地布置。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
冷却板还包括间隔件，所述间隔件布置在所述一端与第一歧管之间和所述另一端与第二歧管之间，并且密封所述多个中空部。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，
所述间隔件包括布置在所述一端或所述另一端上的板以及从所述板突起的多个块，并且
所述多个块插入到所述多个中空部中以密封所述多个中空部。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中，
所述板包括位于与所述多条流动路径对应的位置处的多个第一孔。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中，
第一歧管包括位于其一侧上的冷却剂入口，并且
所述多个第一孔的尺寸朝向冷却剂入口减小。
6.根据权利要求2所述的电池模块，其中，
所述多个块中的每个包括位于其中的空的空间，并且
所述板还包括连接到所述空的空间的第二孔。
7.根据权利要求2所述的电池模块，其中，
第一歧管与壳体的一个端部的边缘叠置，并且彼此叠置的第一歧管和壳体的所述一个端部的边缘连接在一起。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中，
第一歧管包括沿着第一歧管的向内方向从第一歧管的内表面垂直地突起的限位件，并且
限位件与所述板的边缘接触。
9.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
第一歧管具有长方体的形状并且包括第一引导件，所述第一引导件从所述长方体的侧表面之中的具有较宽面积的两个主侧表面中的至少一个向内突起。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，
第一歧管包括位于其一侧上的冷却剂入口，并且
第一引导件的高度随着远离冷却剂入口而减小。
11.根据权利要求10所述的电池模块，其中，
第二歧管具有长方体的形状并且包括第二引导件，所述第二引导件从所述长方体的侧表面之中的具有较宽面积的两个主侧表面中的至少一个向内突起。
12.根据权利要求11所述的电池模块，其中，
第二歧管还包括相对于冷却剂入口位于对角位置处的冷却剂出口，并且
第二引导件的高度随着远离冷却剂出口而增大。
13.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述多条流动路径中的每条流动路径的剖面具有四边形的形状，并且
所述四边形的下边的长度小于或等于所述四边形的与电池组相邻的上边的长度的三倍。
14.根据权利要求13所述的电池模块，其中，
所述下边的长度小于或等于所述上边的长度。
15.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述多条流动路径中的每条流动路径的剖面具有倒三角形的形状，所述倒三角形具有与电池组相邻的底边。
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