CN111033879B - 具有双向冷却结构的电池组 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种具有双向冷却结构的电池组，并且更具体地说，涉及这样一种具有双向冷却结构的电池组，该电池组均匀地向设置为彼此交叠的电池模块供应热量或从设置为彼此交叠的电池模块中排出热量。

Description

具有双向冷却结构的电池组
技术领域
本公开涉及一种具有双向冷却结构的电池组，并且更具体地说，涉及这样一种具有双向冷却结构的电池组，该电池组均匀地向设置为彼此交叠的电池模块供应热量或从设置为彼此交叠的电池模块中排出热量。
背景技术
作为构成电池组的单元电芯的锂二次电池具有柔性并且还具有相对自由的形状，重量轻，并且具有优异的安全性，因此，用于诸如移动电话、便携式摄像机和笔记本电脑的便携式电子装置的需求日益增加。
而且，根据电池壳体的形状对电池组的形状分类。当电极组件内置在圆柱形或棱形金属罐中时，电池组被分类为圆柱形电池组或棱形电池组。当电极组件内置在作为铝层压片设置的袋型壳体中时，电池组被分类为袋型电池组。
而且，内置在电池壳体中的电极组件包括正极、负极和插置于正极与负极之间的隔膜。因此，电极组件可以是可充电和可放电的。圆柱形电极组件可以以果冻卷型设置，其中各自具有涂覆了电极活性材料的长片状的正极、隔膜和负极依次层压以卷绕。
通常，当电池组长时间使用时，在电池组中可能会产生热量。特别地，随着在充电或放电期间电流量的增加，层叠的大容量电池组伴随着更多热量。这里，如果产生的热量没有充分消散，则电池组的性能可能会恶化，甚至可能会起火或爆炸。
为了解决上述限制，电池组包括冷却构件。将参照图1详细描述包括冷却构件的电池组。
图1是例示根据现有技术的电池组的结构的图。
参照图1，图1中的(a)是例示根据现有技术的电池组的结构的图，在该电池组中，多个圆柱形电池单元的正(+)极设置在上侧，负(-)极设置在下侧，并且冷却构件设置在设置了电池单元的负(-)极的位置的下侧。
而且，图1中的(b)是例示根据现有技术的冷却构件设置在多个圆柱形电池单元的每两行的侧表面上的结构的图。
在图1中的(a)的电池组的结构中，由于电池单元仅设置在上侧，所以没有与电池单元接触的表面的冷却效果可能会恶化。
而且，在图1中的(b)的电池组的结构中，当设置了多个冷却构件时，电池组的内部空间可能由于冷却构件而减小从而增加了成本。另外，当驱动圆形电池时，由于每个电池的负(-)极可以产生比电池侧表面更多的热量，因此使侧表面冷却的结构的效率可能会恶化。
因此，需要一种能够降低由于多个冷却构件导致的成本并增加电池单元的冷却效果的方法。
[现有技术文件]
[专利文件]
(专利文件1)KR2017-0022460A
发明内容
技术问题
本公开提供了一种具有双向冷却结构的电池组，该电池组在多个电池单元被驱动时减少从电池单元产生的热量并且设置有最少数量的冷却构件以增加冷却构件的效率。
技术方案
根据示例性实施方式，一种具有双向冷却结构的电池组，该电池组包括：左侧电池模块(110)，其由多个圆形电池构成并且在左侧电池模块中多个圆形电池沿宽度方向连续设置；左侧传热框架(120)，其设置为与左侧电池模块的右侧相邻，以传递圆形电池中产生的热量；冷却构件(130)，其设置为与左侧传热框架的右侧相邻，以冷却从左侧传热框架传递的热量；右侧传热框架(140)，其设置为与冷却构件的右侧相邻，以将热量传递到冷却构件；以及右侧电池模块(150)，其由与右侧传热框架的右侧相邻设置的多个圆形电池构成，并且在右侧电池模块中多个圆形电池沿宽度方向连续设置。
在左侧电池模块的多个圆形电池中，设置在左侧的正(+)极和设置在右侧的负(-)极可以沿一个方向布置。
在右侧电池模块的多个圆形电池中，设置在左侧的负(-)极和设置在右侧的正(+)极可以沿一个方向布置。
所述电池组可以包括：下板，其设置在左侧电池模块、左侧传热框架、冷却构件、右侧传热框架和右侧电池模块的下方；以及上盖，其设置在左侧电池模块、左侧传热框架、冷却构件、右侧传热框架和右侧电池模块的上方并且与下板联接。
上盖可以包括防过压突出部，该防过压突出部设置在与左侧传热框架、冷却构件和右侧传热框架中的每一个相对应的位置处。
根据另一示例性实施方式，一种具有双向冷却结构的电池组，该电池组包括：第一电池模块，在该第一电池模块中多个圆形电池单元沿宽度方向连续设置，并且正(+)极和负(-)极沿同一方向设置；第二电池模块，在该第二电池模块中多个圆形电池单元沿宽度方向连续设置，并且正(+)极和负(-)极沿同一方向设置；以及冷却模块，其设置在第一电池模块与第二电池模块之间，以冷却圆形电池单元中产生的热量，其中，在第一电池模块和第二电池模块中，圆形电池单元的负(-)极彼此相邻设置以彼此面对。
冷却模块可以设置有第一传热框架和第二传热框架，该第一传热框架和该第二传热框架分别设置为与第一电池模块和第二电池模块相邻，被配置为冷却从第一传热框架和第二传热框架传递的热量的冷却构件可以设置在第一传热框架和第二传热框架之间，并且第一传热框架和第二传热框架可以将电池单元中产生的热量传递到冷却构件。
电池组可包括：下板，其设置在第一电池模块、第二电池模块和冷却模块下方；以及上盖，其设置在第一电池模块、第二电池模块和冷却模块上方并且与下板联接。
上盖可以包括防过压突出部，该防过压突出部设置在与冷却模块相对应的位置处。
冷却构件可以以板的形式设置并且使用液体冷却器或金属冷却器。
冷却构件可以由导热材料制成。
在电池组中，可以在冷却构件的左侧或右侧附加设置加热构件。
加热构件可以以板的形式设置并且使用液体加热器或金属加热器。
加热构件可以由导热材料制成。
技术效果
在根据示例性实施方式的电池组中，由多个电池单元构成的电池模块可以设置在两侧，并且在其两个侧面上设置有传热框架的冷却构件可以设置在电池模块之间，以快速且均匀地冷却电池单元，从而防止电池组性能恶化或爆炸。
附图说明
图1是例示根据现有技术的电池组的结构的图；
图2是根据示例性实施方式的电池组的立体图；
图3是根据示例性实施方式的电池组的结构的剖视图；以及
图4是例示根据又一实施方式的电池组的结构的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式。然而，本发明不限于以下实施方式。相反，提供这些实施方式是为了使本公开将是彻底的和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。
而且，将理解的是，尽管这里使用诸如第一和第二的序数来描述各种元件，但是这些元件不应受这些序数的限制。这些术语仅用于将一个部件与其他部件区分开来。例如，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，在一个实施方式中被称为第一元件的第一元件在另一实施方式中能够被称为第二元件。在以下描述中，技术术语仅用于解释特定的示例性实施方式，而并非限制本发明。除非另有相反说明，否则单数形式的术语可以包括复数形式。
虽然考虑到本发明的功能，在本发明中使用的术语选择了，目前广泛使用的通用术语，但是要理解的是，这可以依据本领域技术人员的意图或情况、新技术的出现等而变化。此外，在一些情况下，可能存在申请人任意选择的术语，并且在这种情况下，该术语含义将在相应发明的描述中详细描述。因此，本发明中使用的术语应该基于术语的含义来定义，不是基于简单术语的名称来定义，而是基于本发明的全部内容来定义。
<实施方式1>
在下文中，将描述根据示例性实施方式的电池组。
在根据示例性实施方式的电池组中，可以在由多个电池单元构成的电池模块之间设置上面设置有传热构件以接触其两侧的冷却构件，以有效地冷却从电池单元产生的热量，从而保持电池组内的温度恒定。
图2是根据示例性实施方式的电池组的立体图。
参照图2，根据示例性实施方式的电池组100包括：左侧电池模块110，其由多个圆形电池构成并且在左侧电池模块中多个圆形电池沿宽度方向连续设置；左侧传热框架120，其设置为与左侧电池模块110的右侧相邻以传递在圆形电池中产生的热量；冷却构件130，其设置为与左侧传热框架120相邻以冷却从左侧传热框架传递的热量；右侧传热框架140，其设置为与冷却构件130的右侧相邻以将热量传递到冷却构件130；以及右侧电池模块150，其由设置为与右侧传热框架140的右侧相邻的多个圆形电池构成并且在右侧电池模块中多个圆形单元沿宽度方向连续设置。
下面将更详细地描述电池组100的配置。
而且，左侧电池模块110和右侧电池模块150中的每一个可包括多个圆形电池。所述多个圆形单元以沿宽度方向层叠的方式连续设置。
而且，预定数量的圆形电池可以作为一个电池模块设置并且设置在单独的壳体中。这里，单独的壳体可以由具有高导热率的材料制成。
而且，在左侧电池模块110的多个圆形电池中，设置在左侧的正(+)极和设置在右侧的负(-)极沿一个方向布置。在右侧电池模块150的多个圆形电池中，设置在左侧的负(-)极和设置在右侧的正(+)极沿一个方向布置。
这样做是因为在电池单元的负(-)极中产生的热量大于在正(+)极中产生的热量。因此，电池单元的负(-)极沿设置了冷却构件130的方向来设置，以便快速地降低电池组的温度。
而且，左侧传热框架120、冷却构件130和右侧传热框架140可以设置为一个冷却模块。这将参照图3进行详细描述。
图3是例示根据示例性实施方式的电池组的结构的剖视图。
参照图3，左侧传热框架120设置为与左侧电池模块110的右侧相邻，右侧传热框架140设置为与右侧电池模块150的左侧相邻。
而且，左侧传热框架120设置为与冷却构件130左的侧相邻，右侧传热框架140设置为与冷却构件130的右侧相邻。因此，左侧电池模块110和右侧电池模块150内的多个圆形电池所产生的热量被传递到冷却构件。当冷却构件130与多个电池单元直接接触时，左侧传热框架120和右侧传热框架140防止电池组的寿命、稳定性和驱动性能由于电池单元冻结而恶化，并且防止冷却构件130受到多种因素的损坏。
而且，左侧传热框架120和右侧传热框架140中的每一个可以以板的形式设置，左侧传热框架120和右侧传热框架140的宽阔部分的一个表面接触多个电池单元的负(-)极，而另一表面接触冷却构件130。因此，多个电池单元可以由一个冷却模块来冷却。
而且，左侧传热框架120和右侧传热框架140中的每一个可以由具有高导热特性的材料制成。在根据示例性实施方式中，左侧传热框架120和右侧传热框架140中的每一个由铝材料制成，但不限于此。
而且，冷却构件130设置为与左侧传热框架120和右侧传热框架140相邻，以冷却从左侧传热框架120和右侧传热框架140传递的热量。
而且，冷却构件130可以以板的形式设置。冷却构件130可以使用液体冷却器或金属冷却器，并且冷却构件130的外部可以由导热材料制成，使得热量从外部快速进入。
而且，冷却构件130可以电连接到用于控制电池组的BMS。因此，当电池组的温度超过预定温度时，可以通过BMS来驱动冷却构件130。
此外，电池组还包括：下板160，该下板160设置在左侧电池模块110、左侧传热框架120、冷却构件130、右侧传热框架140和右侧电池模块150的下方；以及上盖170，该上盖170设置在左侧电池模块110、左侧传热框架120、冷却构件130、右侧传热框架140和右侧电池模块150的上方并且与下板160联接。
更详细地说，左侧传热框架120、冷却构件130和右侧传热框架140设置在下板160的中央，以执行对电池组的冷却。上盖170还包括防过压突出部171，该防过压突出部171设置在与左侧传热框架120、冷却构件130和右侧传热框架140中的每一个对应的位置处。
防过压突出部171可以保护冷却部件120、130和140免受外部冲击。
<实施方式2>
在下文中，将描述根据另一示例性实施方式的电池组。
在根据另一示例性实施方式的电池组中，可以在由多个电池单元构成的电池模块之间布置上面设置了传热构件以接触两侧的冷却构件和加热构件，以冷却从电池单元产生的热量或向电池单元施加热量，以便根据电池组内的温度恒定地保持电池组的温度。
图4是例示根据又一实施方式的电池组的结构的剖视图。
参照图4，根据又一实施方式的电池组200包括：第一电池模块210和第二电池模块260，在第一电池模块210和第二电池模块260中，多个圆形电池单元沿宽度方向连续设置，并且正(+)极和负极(-)电极沿同一方向设置；以及温度控制模块220至250，其设置在第一电池模块210和第二电池模块260之间，以冷却从圆形电池单元产生的热量或向圆形电池单元施加热量。这里，在第一电池模块210和第二电池模块260中，圆形电池单元的负(-)极彼此相邻地设置以彼此面对。
下面将更加详细地描述电池组200的配置。
而且，第一电池模块210和第二电池模块260中的每一个均可包括多个圆形电池。多个圆形单元以沿宽度方向层叠的方式连续设置。
而且，预定数量的圆形电池可以作为一个电池模块设置并且设置在单独的壳体中。这里，单独的壳体可以由具有高导热率的材料制成。
而且，第一电池模块210和第二电池模块260中的电池的电极可以沿同一方向布置，使得整个电池单元被控制为具有均匀温度。
此外，温度控制模块220至250包括分别设置为与第一电池模块210和第二电池模块260相邻的第一传热框架220和第二传热框架250。用于使从第一传热框架和第二传热框架传递的热量冷却的冷却构件230和用于向第一传热框架和第二传热框架施加热量的加热构件240设置在第一传热框架220和第二传热框架250之间。第一传热框架和第二传热框架可以将电池单元中产生的热量传递到冷却构件230，并且还将加热构件240中产生的热量传递到电池单元。
而且，当仅执行冷却时，可以在第一电池模块210和第二电池模块260之间仅设置用于使圆形电池单元中产生的热量冷却的冷却模块而不设置温度控制模块220至250。
冷却模块包括分别设置为与第一电池模块和第二电池模块相邻的第一传热框架和第二传热框架。用于使从第一传热框架和第二传热框架传递的热量冷却的冷却构件可以设置在第一传热框架和第二传热框架之间，并且第一传热框架和第二传热框架可以将电池单元中产生的热量传递到冷却构件。
在温度控制模块220至250的更多细节中，第一传热框架220和第二传热框架250中的每一个的宽的一个表面可以设置为与第一电池模块210或第二电池模块260相邻，而另一表面可以设置为与冷却构件230或加热构件240相邻。因此，可以通过使用一个温度控制模块来冷却或加热多个电池单元。
而且，第一传热框架220和第二传热框架250中的每一个以板的形式设置，以与第一电池模块210或第二电池模块260内的多个电池单元的负(-)极接触。
而且，第一传热框架220和第二传热框架250中的每一个可以由具有高导热特性的材料制成。在根据示例性实施方式中，第一传热框架220和第二传热框架250中的每一个由铝材料制成，但不限于此。
而且，冷却构件230可以设置为与第一传热框架220或第二传热框架250相邻，以将加热构件240中产生的热量传递到第一传热框架220或第二传热框架250，或者冷却从第一传热框架220或第二传热框架250传递的热量。
而且，冷却构件230可以以板的形式设置。冷却构件230可以使用液体冷却器或金属冷却器，并且冷却构件230的外部可以由导热材料制成，使得热量快速从外部进入或传递到外部。
此外，冷却构件230可以电连接到用于控制电池组的BMS。因此，当电池组的温度超过预定温度时，可以通过BMS来驱动冷却构件230。
而且，加热构件240可以设置为与冷却构件230的左侧或右侧相邻，以将热量施加到冷却构件230和第一传热框架220或第二传热框架250，或者将从第一传热框架220或第二传热框架250传递的热量传递到冷却构件230。
而且，加热构件240可以以板的形式设置。加热构件240可以使用液体加热器或金属加热器，并且加热构件240的外部可以由导热材料制成，使得热量快速排出或传递到外部。
而且，加热构件240可以电连接到用于控制电池组的BMS。因此，当电池组的温度低于预定温度时，可以通过BMS来驱动加热构件240。
也就是说，当驱动冷却构件230时，加热构件240可以用作传热部件。当驱动加热构件240时，冷却构件230可以用作传热部件。
此外，电池组还包括：下板270，该下板270设置在第一电池模块210、第二电池模块260以及温度控制模块220至250的下方；以及上盖280，该上盖280设置在第一电池模块210、第二电池模块260以及温度控制模块220至250的上方并与下板270联接。
更详细地说，温度控制模块220至250可以设置在下板270的中央，以根据电池组的温度执行冷却或加热。被设置在与设置在下板270的中央的温度控制模块220至250中的每一个相对应的位置处的防过压突出部281可以设置在上盖280上。
防过压突出部281可以保护温度控制模块220至250免受外部冲击。
如上所述，已经参照以上实施方式具体描述了本发明的技术构思，但是应该注意，提供前述实施方式仅用于示例而并非限制本发明。可以提供各种实施方式以使本领域技术人员理解本发明的范围，但是本发明不限于此。
[附图标记的描述]
100：电池组
110：左侧电池模块
120：左侧传热框架
130：冷却构件
140：右侧传热框架
150：右侧电池模块
160：下板
170：上盖
171：防过压突出部

Claims (8)

1.一种具有双向冷却结构的电池组，该电池组包括：
左侧电池模块，所述左侧电池模块由多个圆形电池构成并且所述左侧电池模块的多个圆形电池沿宽度方向连续设置；
左侧传热框架，所述左侧传热框架设置为与所述左侧电池模块的右侧相邻，以传递所述左侧电池模块的多个圆形电池中产生的热量；
冷却构件，所述冷却构件设置为与所述左侧传热框架的右侧相邻，以使从所述左侧传热框架传递的热量冷却；
右侧传热框架，所述右侧传热框架设置为与所述冷却构件的右侧相邻，以将热量传递到所述冷却构件；以及
右侧电池模块，所述右侧电池模块由与所述右侧传热框架的右侧相邻设置的多个圆形电池构成，并且所述右侧电池模块的多个圆形电池沿宽度方向连续设置，
其中，所述电池组包括：
下板，所述下板设置在所述左侧电池模块和所述右侧电池模块的下方；
上盖，所述上盖设置在所述左侧电池模块和所述右侧电池模块的上方并且与所述下板联接；以及
加热构件，所述加热构件设置成与所述冷却构件的左侧或右侧相邻，
其中，所述上盖还包括防过压突出部，所述防过压突出部设置在与所述左侧传热框架、所述冷却构件和所述右侧传热框架中的每一个相对应的位置处，从而在所述多个圆形电池在所述左侧电池模块和所述右侧电池模块中的层叠方向上位于所述左侧传热框架、所述冷却构件和所述右侧传热框架的顶部上，
其中，当所述电池组的温度超过预定的第一温度时所述冷却构件被驱动，并且所述冷却构件冷却通过所述左侧传热框架和所述右侧传热框架以及所述加热构件从所述左侧电池模块和所述右侧电池模块的所述多个圆形电池传递的热量，并且
其中，当所述电池组的温度低于预定的第二温度时所述加热构件被驱动，并且所述加热构件通过所述左侧传热框架和所述右侧传热框架以及所述冷却构件将热量传递至所述左侧电池模块和所述右侧电池模块的所述多个圆形电池，所述预定的第二温度低于所述预定的第一温度。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，在所述左侧电池模块的多个圆形电池中，设置在左侧的正(+)极和设置在右侧的负(-)极沿一个方向布置。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中，在所述右侧电池模块的多个圆形电池中，设置在左侧的负(-)极和设置在右侧的正(+)极沿一个方向布置。
4.一种具有双向冷却结构的电池组，该电池组包括：
第一电池模块，在该第一电池模块中多个圆形电池单元沿宽度方向连续设置，并且正(+)极和负(-)极沿同一方向设置；
第二电池模块，在该第二电池模块中多个圆形电池单元沿宽度方向连续设置，并且正(+)极和负(-)极沿同一方向设置；以及
冷却模块，该冷却模块设置在所述第一电池模块与所述第二电池模块之间，以使所述第一电池模块的圆形电池单元和所述第二电池模块的圆形电池单元中产生的热量冷却，
其中，所述第一电池模块的圆形电池单元的负(-)极和所述第二电池模块的圆形电池单元的负(-)极彼此相邻设置以彼此面对，
其中，所述电池组包括：
下板，所述下板设置在所述第一电池模块和所述第二电池模块的下方；以及
上盖，所述上盖设置在所述第一电池模块和所述第二电池模块的上方并且与所述下板联接，并且
其中，所述上盖还包括防过压突出部，所述防过压突出部设置在与所述冷却模块相对应的位置处，从而在所述多个圆形电池在所述第一电池模块和所述第二电池模块中的层叠方向上位于所述冷却模块的顶部上，
其中，所述冷却模块设置有第一传热框架和第二传热框架，所述第一传热框架和所述第二传热框架与所述第一电池模块和所述第二电池模块分别相邻设置，
被配置为使从所述第一传热框架和所述第二传热框架传递的热量冷却的冷却构件被设置在所述第一传热框架与所述第二传热框架之间，并且
所述第一传热框架和所述第二传热框架将所述电池单元中产生的热量传递到所述冷却构件，
其中，所述电池组包括附加地设置在所述冷却构件的左侧或右侧的加热构件，
其中，当所述电池组的温度超过预定的第一温度时所述冷却构件被驱动，并且所述冷却构件冷却通过所述第一传热框架和所述第二传热框架以及所述加热构件从所述第一电池模块和所述第二电池模块的所述多个圆形电池传递的热量，并且
其中，当所述电池组的温度低于预定的第二温度时所述加热构件被驱动，并且所述加热构件通过所述第一传热框架和所述第二传热框架以及所述冷却构件将热量传递至所述第一电池模块和所述第二电池模块的所述多个圆形电池，所述预定的第二温度低于所述预定的第一温度。
5.根据权利要求4所述的电池组，其中，所述冷却构件以板的形式设置并且使用液体冷却器或金属冷却器。
6.根据权利要求4所述的电池组，其中，所述冷却构件由导热材料制成。
7.根据权利要求4所述的电池组，其中，所述加热构件以板的形式设置并且使用液体加热器或金属加热器。
8.根据权利要求4所述的电池组，其中，所述加热构件由导热材料制成。
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