CN110770966B - 电池组 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个实施例的电池组包括：在第一方向上连续设置的多个单元模块；单元冷却构件，其具有与每个单元模块重叠的贯通通道；以及压力构件，用于挤压单元冷却构件，其中，在第一方向上彼此相邻的单元冷却构件的贯通通道被彼此连接，以形成冷却剂在其中流动的流动通道。

Description

电池组
技术领域
本申请要求2018年1月8日向韩国知识产权局提交的第10-2018-0002354号韩国专利申请的优先权和权益，其全部内容以引用的方式并入本文。
本发明涉及一种电池组。更具体地，本发明涉及一种安装在车辆上的电池组。
背景技术
随着环境污染的增加，对混合动力车辆和电动车辆的需求也在增加，以减少碳排放。因为这种混合动力车辆或电动车辆使用电池组的充电和放电能量来获得车辆驱动力，因此与仅使用可排出污染物质或不减少污染物质的发动机的车辆相比，其更省燃料，从而被许多消费者所接受。
因此，对于作为混合动力车辆或电动车辆的关键部件的车辆电池，需要更多的关注和研究。
车辆电池包括多个单元单体，例如锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池和镍锌电池，并且以其中单元电池被串联或并联联接的电池组类型来使用。
随着电池组包含更多单元单体，体积也随之增加，因此为了使得尺寸最小化，多个单元电池被以紧缩状态布置。在这种情况下，由于单元单体在充电或放电过程中产生热量，因此如果这种热量在紧缩状态下没有快速排出，则可能加速单元单体的劣化，并且可能发生着火或爆炸。
发明内容
【技术问题】
因此，本发明提供一种电池组，其具有能够快速排出电池组所产生热量的冷却结构。
【技术解决方案】
根据本发明示例性实施例的电池组包括：多个单元模块，所述多个单元模块在第一方向上连续设置；单元冷却构件，所述单元冷却构件具有贯通通道，同时与每个所述单元模块重叠；和压力构件，所述压力构件挤压所述单元冷却构件，其中，在所述第一方向上相邻的所述单元冷却构件的贯通通道被连接，使得冷却剂得以流动。
单元模块的下表面和单元冷却构件的上表面可以面接触。
电池组还可以包括设置在单元模块的下表面与单元冷却构件的上表面之间的热界面材料层。
单元冷却构件可以通过焊接而连接到单元模块。
单元模块可以包括壳体，单元冷却构件可以由壳体的底板构成，壳体还可以包括侧板和上板，所述侧板连接到所述单元冷却构件以形成内部空间，所述上板连接到所述侧板以密封所述内部空间，并且可再充电电池单体可以容纳在内部空间中。
单元冷却构件可以比侧板更厚。
单元冷却构件可以与侧板成一体。
压力构件可以包括：第一压力构件，所述第一压力构件连接到所述贯通通道，其具有用于流入和排出所述冷却剂的入口部分和出口部分；和第二压力构件，所述第二压力构件与所述第一压力构件联接，以挤压所述单元冷却构件。
单元冷却构件可以沿第一方向布置，并且可以包括邻近第一压力构件的第一单元冷却构件、邻近第二压力构件的第三单元冷却构件以及设置在第一单元冷却构件与第三单元冷却构件之间的至少一个第二单元冷却构件。
第一单元冷却构件可以具有第一贯通通道，该第一贯通通道具有一对直线状贯通通道和设置在直线状贯通通道之间的弯曲贯通通道，这对直线状贯通通道分别连接到入口部分和出口部分，弯曲贯通通道形成为两端分别在第二单元冷却构件侧开口，第二单元冷却构件可以具有第二贯通通道，第二贯通通道贯穿所述第二单元冷却构件并在第一方向上延伸，第三单元冷却构件可以具有第三弯曲贯通通道，该第三弯曲贯通通道的两端在第二单元冷却构件侧开口，并连接相邻的第二贯通通道。
每个单元冷却构件可以具有在第一方向上延伸的多个贯通通道，并且相邻单元冷却构件的贯通通道可以彼此连接。
贯通通道可以连接到第一压力构件的入口部分和出口部分，并且第二压力构件可以具有将相邻单元冷却构件的贯通通道连接的弯曲贯通通道。
贯通通道可以沿着与第一方向交叉的第二方向以恒定间隔设置。
单元冷却构件可以设置在第一压力构件与第二压力构件之间，并且第一压力构件和第二压力构件可以通过贯穿单元冷却构件的联接构件联接。
还可以包括设置在沿第一方向相邻的单元冷却构件之间的密封构件。
通道可以形成曲折形。
【有利效果】
根据本发明的示例性实施例，如果形成冷却结构，则可以提供安全的电池组，而不增加电池组的尺寸。
此外，通过为每个单元模块形成冷却构件，冷却构件可以容易地安装，而不管电池组的尺寸如何，从而提高电池组的安全性。
附图说明
图1是根据本发明示例性实施例的电池组的示意性立体图。
图2是根据本发明示例性实施例的贯通通道的俯视图。
图3和图5是根据本发明另一示例性实施例的电池组的示意性立体图。
图4和图6是示出了在图3和图5中形成的贯通通道的示意性俯视平面图。
图7是根据本发明另一示例性实施例的电池组的示意性截面图。
具体实施例
下文将参考附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。
为了清楚地解释本发明，将省略与描述无关的部分，并且在整个说明书中，相同的附图标记将用于相同或相似的元件。
此外，在以下详细描述中，具有相同关系的组成部分的名称被分为“第一”、“第二”等，但是以下描述中本发明不限于这种顺序。此外，除非明确相反地描述，否则术语“包括”和诸如“包含”或“含有”等变体将被理解为暗示包含所述元件，但不排除任何其他元件。
此外，说明书中公开的诸如“……构件”这样的术语是指执行功能和操作中至少一种的综合性组成部分的单元。
现在，参照附图描述根据本发明示例性实施例的电池组。
根据本发明示例性实施例的电池组可以作为车辆电源而被设置在车辆中。
电池组可以配备在电动车辆、混合动力车辆或可以将电池组用作电源的任何其他类型的车辆中。电池组也可以设置在其他设备中，例如使用可再充电电池的电能存储系统、装置、设施等。
图1是根据本发明示例性实施例的电池组的示意性立体图，并且图2是根据本发明示例性实施例的贯通通道的俯视平面图。
如图1所示，电池组1000包括被电连接的多个单元模块100和被连接到单元模块的冷却构件400。
每个单元模块100包括壳体和被插入壳体中的可再充电电池单体。
所述单体包括其中堆叠有正电极板、分隔板和负电极板的组件，所述单体可以与电解质一起密封在壳体中，并且壳体的外部可以设置有分别连接到正电极板和负电极板的端子。
在多个单元模块100沿着第一方向X连续设置的情况下，当位于最前侧的单元模块100被称为第一单元模块101并且最后一个单元模块被称为第三单元模块103时，设置在第一单元模块101与第三单元模块103之间的单元模块被称为第二单元模块102。
电池组1000可以包括一个第一单元模块101、一个第三单元模块103和至少一个第二单元模块102。
冷却构件400包括位于每个单元模块100下方的单元冷却构件200和挤压所述单元冷却构件200的压力构件300。
每个单元冷却构件200可以被焊接到单元模块100的下表面，并且单元冷却构件200的上表面和单元模块100的下表面可以通过面接触而连接。此时，可以沿着单元冷却构件200和单元模块100相接触的表面的外周进行焊接。
这样，利用焊接而成的连接提高了单元冷却构件200与单元模块100之间的机械刚性，从而抑制了热界面材料层70的劣化(或塑性变形)，这将在下文中描述，因此，通过减少电池组寿命期间的热阻损失，可以将冷却性能维持很长时间。
参照图1和图2，每个单元冷却构件200包括贯穿单元冷却构件200的贯通通道21。根据形成在内部的贯通通道21的形状，单元冷却构件200可以包括第一单元冷却构件201、第二单元冷却构件202和第三单元冷却构件203。第二单元冷却构件202被设置在第一单元冷却构件201与第三单元冷却构件203之间，并且可以设置至少一个第二单元冷却构件202。
第一单元冷却构件201可以设置在第一单元模块101的下方，第二单元冷却构件202可以设置在第二单元模块102的下方，并且第三单元冷却构件203可以设置在第三单元模块103的下方。冷却剂可以流过贯通通道21，贯通通道21穿过第一单元冷却构件201、第二单元冷却构件202和第三单元冷却构件203。
具体地，形成在第一单元冷却构件201中的第一贯通通道21a包括直线状贯通通道21a1和弯曲贯通通道21a2。直线状贯通通道21a1在一个方向上延伸，并且具有贯穿第一单元冷却构件201并向第一单元冷却构件201两侧开口的孔。
直线状贯通通道21a1成对形成，并且可以分别设置在弯曲贯通通道21a2的两侧。
弯曲贯通通道21a2的两端可以设置在第一单元冷却构件201的一侧，并且弯曲贯通通道21a2的两端可以朝向第二单元冷却构件202开口。
第二单元冷却构件202的第二贯通通道21b可以沿所述第一方向延伸，以贯穿第二单元冷却构件202，并且至少一个第二贯通通道21b可以形成在第二单元冷却构件202处。当形成多个第二贯通通道21b时，第二贯通通道21b可以在与第一方向相交的第二方向Y上以预定间隔平行设置。此时，第二贯通通道21b设置成连接到第一贯通通道21a。
第三单元冷却构件203的第三贯通通道21c是弯曲的贯通通道，其两端设置在第三单元冷却构件203的一侧，并且朝着第二单元冷却构件202开口。第三贯通通道21c被设置成连接到第二贯通通道21b。
因此，整个通道连接到形成于电池组1000一侧的入口部分23和排出部分24，并且可以形成为曲折形。在这种情况下，相邻的直线状贯通通道21a之间的间隔可以是恒定的间隔。
另一方面，当单元冷却构件200彼此连接时，相邻的单元冷却构件200可以被紧缩地布置，使得相邻通道之间不发生泄漏。
压力构件300设置在单元冷却构件200的外周上，并且挤压单元冷却构件200，使得单元冷却构件200可以更紧密地设置。
因此，压力构件300包括被设置在单元冷却构件200的相应侧上的第一压力构件301和第二压力构件302，第一压力构件301被设置成与第一单元冷却构件201紧密接触，并且第二压力构件302被设置成与第三单元冷却构件203紧密接触。因此，在第一压力构件301中，可以形成入口部分23和排出部分24，所述入口部分23和排出部分24连接到第一单元冷却构件201的直线状贯通通道21a1，以便使冷却剂流入和排出。
第一压力构件301和第二压力构件302可以通过联接构件50彼此联接，联接构件50被设置在形成于第一压力构件301和第二压力构件302中的通孔51中。在这种情况下，联接构件50可以是具有螺纹的螺栓，并且例如，可以在联接构件50中形成联接孔，以接纳螺栓，并且可以在螺栓的一端形成用于旋转螺栓的结构。根据联接构件50的拧紧的程度，可以调节单元冷却构件200之间的接触程度。
联接构件50可以成对形成，以基于形成在冷却构件中的通道设置在两侧，但不限于此。为了均匀地对单元冷却构件200施压，可以以预定间隔形成三个或更多联接构件(未示出)，使得可以根据单元模块100的宽度或电池组的长度来施加恒定的压力。
每个通孔51可以设置成通过贯穿第一压力构件301和第二压力构件302的第一孔和贯穿单元冷却构件200的第二孔而形成一个长孔。
在本发明的示例性实施例中，如果单元冷却构件200通过联接构件50而连接，则因为多个单元模块100通过联接构件50连接，所以多个单元模块100可以容易地在一个方向上对准。
另一方面，可以在单元模块100与单元冷却构件200之间形成热界面材料(TIM)层70。由于热界面材料层70通过移除单元模块100与冷却构件400之间的凸起和凹陷来使表面平坦化，所以可以顺利地进行单元模块100与冷却构件400之间的热交换。热界面材料层70可以通过涂覆在冷却构件400或单元模块100的一个表面上而形成，并且例如可以是诸如热油脂或环氧树脂材料等材料。
如本发明所示，如果形成冷却构件400，则形成这样的循环结构：其中，冷却剂从单元模块100的一侧流入，然后与单元模块100的下表面接触，以冷却电池组1000，然后排出到电池组1000的一侧。
根据本发明的示例性实施例，单元模块连接到每个单元模块，从而通过形成冷却构件而快速冷却电池组来提高电池组的安全性，而与单元模块的尺寸和布置无关。
图3和图5是根据本发明另一示例性实施例的电池组的示意性立体图，并且图4和图6是示出在图3和图5中形成的贯通通道的示意性俯视平面图。
图3和图4的电池组1002与图1的电池组的大部分相同，因此仅详细描述不同之处。
如图3和图4所示，根据本发明另一示例性实施例的电池组1002包括多个单元模块100和连接到单元模块100的下部的冷却构件400。冷却构件400包括多个单元冷却构件200和挤压单元冷却构件200的压力构件300。
图3和图4的电池组1002还可以包括密封构件60，用于增加相邻单元模块100之间的附着力。密封构件60可以是具有弹性、耐热性和耐化学性的材料。密封构件60可以形成在单元冷却构件200紧密接触的一侧，或者可以形成为单独的构件，然后在联接单元冷却构件200之前设置在单元冷却构件200之间。
如图5和图6所示，根据本发明的本示例性实施例的电池组1004包括多个单元模块100和连接到单元模块100的下部的冷却构件400。冷却构件400包括多个单元冷却构件200和挤压单元冷却构件200的压力构件300。
图5和图6的每个单元冷却构件200具有相同形状的贯通通道25，并且不管单元模块100的位置如何，都设置具有相同贯通通道25的单元冷却构件200。
第一压力构件301包括：入口部分23和出口部分24，其连接到单元冷却构件200的贯通通道25，从而形成冷却剂在其中移动的整个通道；和弯曲贯通通道28，其用于连接形成在单元冷却构件200中并且彼此相邻的贯通通道25。
第二压力构件302包括弯曲贯通通道28，该弯曲贯通通道28连接形成在单元冷却构件200中并且彼此相邻的贯通通道25。
在图5和图6中，通过在第一压力构件301和第二压力构件302中形成用于连接单元冷却构件200的贯通通道25的弯曲贯通通道28，可以仅在单元冷却构件200中形成相同形状的贯通通道25。
因此，可以省略根据单元模块100的位置选择和设置贯通通道25的过程。
在上述示例性实施例中，描述了冷却构件通过焊接而连接到单元模块，但是不限于此。
图7是根据本发明另一示例性实施例的电池组的示意性截面图。
在图7所示的电池组1006中，单元冷却构件200可以与构成单元模块100的壳体80成一体，并且例如可以是壳体80的底板。
为了形成容纳可再充电电池单体的空间，壳体80包括底板81、封闭所述底板81并形成内部空间的侧板82、以及设置在与底板81相对的位置并密封内部空间的上板83。
上板83、侧板82和底板81可以由相同的材料(例如铝)形成，并且上板83可以在插入单体后通过焊接而联接到侧板82。
由于形成冷却剂移动通过的通道的贯通通道29形成在底板81中，因此底板81的厚度T1可以比侧板82的厚度T2更厚。
由于壳体80通过挤压成型方法形成，所以在挤压成型过程中，可以在根据通道的尺寸选择性地形成底板的厚度之后来加工贯通通道29。
这样，由于通过直接在壳体的底板上形成通道而直接通过底板进行热交换，因此热界面材料层可以不形成在冷却构件与单元模块之间的界面处。此外，可以省略将单元模块与单元冷却构件连接的焊接过程。
虽然已经结合目前被认为是实际示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，相反，旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。
<附图标记说明>
60：密封构件 70：热界面材料
80：壳体 100：单元模块
200：单元冷却构件 300：压力构件
301：第一压力构件 302：第二压力构件
400：冷却构件
1000、1002、1004、1006：电池组

Claims (13)

1.一种电池组，包括：
多个单元模块，所述多个单元模块在第一方向上连续设置；
单元冷却构件，所述单元冷却构件具有贯通通道，同时与每个所述单元模块重叠；和
压力构件，所述压力构件挤压所述单元冷却构件，
其中，在所述第一方向上相邻的所述单元冷却构件的贯通通道被连接，使得冷却剂得以流动，
其中，所述压力构件包括：
第一压力构件，所述第一压力构件连接到所述贯通通道，所述第一压力构件具有用于流入和排出所述冷却剂的入口部分和出口部分；和
第二压力构件，所述第二压力构件与所述第一压力构件联接，以挤压所述单元冷却构件，
其中，所述单元冷却构件沿所述第一方向布置，并且包括邻近所述第一压力构件的第一单元冷却构件、邻近所述第二压力构件的第三单元冷却构件以及布置在所述第一单元冷却构件与所述第三单元冷却构件之间的至少一个第二单元冷却构件，
其中，所述第一单元冷却构件具有第一贯通通道，所述第一贯通通道具有一对直线状贯通通道和弯曲贯通通道，所述一对直线状贯通通道分别连接到所述入口部分和所述出口部分，所述弯曲贯通通道设置在所述直线状贯通通道之间，并且形成有分别在第二单元冷却构件侧开口的两端，
所述第二单元冷却构件具有第二贯通通道，所述第二贯通通道贯穿所述第二单元冷却构件，并在所述第一方向上延伸，并且
所述第三单元冷却构件具有第三弯曲贯通通道，所述第三弯曲贯通通道的两端在第二单元冷却构件侧开口，并且连接相邻的第二贯通通道。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述单元模块的下表面和所述单元冷却构件的上表面进行面接触。
3.根据权利要求1所述的电池组，进一步包括：
热界面材料层，所述热界面材料层设置在所述单元模块的下表面与所述单元冷却构件的上表面之间。
4.根据权利要求2或3所述的电池组，其中，
所述单元冷却构件通过焊接而连接到所述单元模块。
5.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述单元模块包括壳体，
所述单元冷却构件由所述壳体的底板构成，所述壳体还包括侧板和上板，所述侧板连接到所述单元冷却构件以形成内部空间，所述上板连接到所述侧板以密封所述内部空间，并且
所述内部空间中容纳有可再充电电池单体。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中，
所述单元冷却构件比所述侧板更厚。
7.根据权利要求6所述的电池组，其中，
所述单元冷却构件与所述侧板成一体。
8.根据权利要求1所述的电池组，其中，
每个单元冷却构件具有沿所述第一方向延伸的多个贯通通道，并且
相邻的单元冷却构件的所述贯通通道相互连接。
9.根据权利要求8所述的电池组，其中，
所述贯通通道连接到所述第一压力构件的所述入口部分和所述出口部分，并且
所述第二压力构件具有将相邻单元冷却构件的所述贯通通道连接的弯曲贯通通道。
10.根据权利要求8所述的电池组，其中，
所述贯通通道沿着与所述第一方向交叉的第二方向以恒定间隔设置。
11.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述单元冷却构件设置在所述第一压力构件与所述第二压力构件之间，并且
所述第一压力构件和所述第二压力构件通过贯穿所述单元冷却构件的联接构件而被联接。
12.根据权利要求1所述的电池组，进一步包括：
密封构件，所述密封构件设置在沿所述第一方向相邻的单元冷却构件之间。
13.根据权利要求1所述的电池组，其中，
通过连接到所述贯通通道以流入和排出冷却剂的入口部分和出口部分，形成了通道，并且所述通道形成为曲折形。
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