CN115917839A - 电池组和包括电池组的装置 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一个实施方式的电池组，该电池组包括：电池组框架，该电池组框架包括容纳一个电池单元层叠件的多个容纳单元；多个电池单元层叠件，该多个电池单元层叠件被容纳在多个容纳单元中的每一个中；冷却液，该冷却液填充在容纳单元中；以及热交换器，该热交换器与多个容纳单元连通以使汽化的冷却液直接液化。

Description

电池组和包括电池组的装置

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年12月8日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2020-0170440的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种电池组和包括电池组的装置，并且涉及一种可以防止火灾并有效地传递热量的电池组以及包括该电池组的装置。

背景技术

在现代社会中，随着例如移动电话、笔记本计算机、摄像机和数码相机的便携式装置的使用已经变得普遍，与移动装置相关的技术的发展已经变得活跃。此外，可再充电二次电池是解决使用化石燃料的现有汽油车辆的空气污染的措施，并且被用作电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(P-HEV)等的动力源，使得二次电池的开发需求也在增加。

在小型装置中使用的可再充电电池的情况下，设置2至3个电池单元，但是在例如汽车的中等或大型装置中使用的可再充电电池的情况下，使用多个电池单元电连接的电池模块。

在这种中大型装置中使用的电池模块的情况下，多个电池单元串联电连接以提供比装置所需的特定值大的容量，并且在这种情况下，可再充电电池本身的稳定性根据连接多个电池单元的方法和固定它们的方法而变化。

特别地，在如上所述的具有增大的容量的可再充电电池中，为了防止由于电池过热引起的问题，冷却电池的方法是重要的。需要有效地消散电池内部的热量，并且为了消散可再充电电池的热量，存在一种将热界面材料(TIM)施加到与可再充电电池联接的表面的方法。热界面材料(TIM)也被称为热界面材料，并且在传热路径中，通过填充每个表面之间的材料来调节传热表面的接触面积，并且因此，可以通过控制传热路径来控制热阻。

图1是传统电池组的一部分的截面图。

参照图1，传统电池组1包括通过容纳通过将多个电池单元10层压在模块框架20中形成的电池单元而形成的电池模块，以及支撑电池模块的电池组框架30。在这种情况下，导热粘合剂层40形成在电池单元10与模块框架20之间以用于散热，并且热界面材料层50形成在模块框架20与电池组框架30之间。另外，在电池组框架30中，可以形成制冷剂流过的流动路径31以改进冷却性能。

在这种结构中，在电池单元10中产生的热量通过铝模块框架20通过下部中的下导热粘合剂层40传递到热界面材料层50，并且然后通过电池组框架30排出到外部，由此冷却电池单元10。

然而，在这种情况下，热量通过其排出到外部的路径是复杂的，并且需要可以在电池单元、模块框架与电池组框架之间传递热量的附加传热材料，因此存在如下问题：快速冷却困难，整个电池组的重量增加，并且结构由于配置的增加而变得复杂。

发明内容

技术问题

本发明的实施方式被提出以解决上述问题，并且可以提供一种电池组，该电池组可以通过有效地传递二次电池内部产生的热量并快速冷却二次电池来防止火灾，并且通过排除不必要的传热结构来减少材料成本和重量。

然而，要由本发明的实施方式解决的问题不限于上述问题，并且可以在本发明中包括的技术思想的范围内进行各种扩展。

技术方案

根据本发明的实施方式的电池组包括：电池组框架，该电池组框架包括容纳一个电池单元层压件的多个容纳部分；多个电池单元层压件，该多个电池单元层压件容纳在相应的多个容纳部分中；冷却剂，该冷却剂填充在容纳部分中；以及热交换器，该热交换器通过与多个容纳部分连通而使汽化的冷却剂直接液化。

冷却剂可以是具有绝缘特性的液体。

电池单元层压件可以与冷却剂直接接触。

冷却剂可以被汽化并且与热交换器直接接触。

冷却剂可以被液化并被容纳回到容纳部分中。

热交换器可以通过形成在覆盖多个容纳部分的上板上的通道来与多个容纳部分连通。

热交换器可以是形成在覆盖多个容纳部分的上板与多个容纳部分之间的冷却板。

电池组还可以包括覆盖多个容纳部分的上板，其中，多个容纳部分由分隔壁分离，并且在分隔壁与上板之间存在分离空间。

热交换器可以与分离空间连通。

根据本发明的另一实施方式的装置包括上述电池组。

有益效果

根据本发明的实施方式，可以通过在电池组内部直接容纳冷却剂来冷却电池单元，并且快速冷却是可行的，并且可以通过消除不必要的传热结构来减少整个电池组的材料成本和重量。

附图说明

图1是传统电池组的一部分的截面图。

图2是根据本发明的实施方式的电池组的分解图。

图3示出了图2的电池组在组装状态下的截面。

图4是根据本发明的另一实施方式的电池组的截面图。

具体实施方式

在下文中，参照附图，将详细描述本发明的各种实施方式，使得本领域技术人员可以在本发明所属的技术领域中容易地实践本发明。本发明可以以若干不同的形式来实现，并且不限于本文描述的实施方式。

附图和描述应被视为本质上是例示性的而非限制性的。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。

在附图中，为了便于描述，任意地例示了每个元件的尺寸和厚度，并且本发明不必限于如附图所例示的。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、膜、面板、区域等的厚度。另外，为了便于说明，附图夸大了一些层和区域的厚度。

应当理解，当例如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”时，该元件可以直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。此外，在整个说明书中，词语在目标元件“上”将被理解为定位在目标元件上方或下方，并且将不必被理解为基于与重力方向相反的方向定位在“上侧”。

另外，除非明确地相反描述，否则词语“包括”和例如“包含”或“含有”的变型将被理解为暗示包括所陈述的元件但不排除任何其它元件。

此外，在整个说明书中，短语“在平面上”意指从顶部观察目标部分，并且短语“在截面上”意指从侧面观察通过垂直切割目标部分而形成的截面。

在下文中，参照图2和图3，将描述根据本发明的实施方式的电池组。

图2是根据本发明的实施方式的电池组的分解图。图3示出了图2的电池组在组装状态下的截面。特别地，在图3中，一起示出了与图2的电池组联接的热交换器的配置。

如图2所示，根据本发明的实施方式的电池组100包括：电池组框架200，在该电池组框架中形成有多个容纳单个电池单元层压件110的容纳部分201；多个电池单元层压件110，该多个电池单元层压件分别容纳在容纳部分201中；冷却剂410，该冷却剂填充在容纳部分中；以及热交换器400，该热交换器通过与多个容纳部分连通而使汽化的冷却剂直接液化。

电池单元层压件110可以通过在一个方向上层叠多个电池单元111来形成。在这种情况下，每个电池单元111可以是袋型电池单元，但不限于此。另外，尽管未示出，但是可以包括用于电池单元层压件110与外部配置以及电池单元层压件110之间的电连接的附加构件，并且这里将省略其详细描述。

电池单元层压件110可以在无需例如模块壳体的单独的容纳构件的情况下直接容纳在形成在电池组框架200中的容纳部分201中。在这种情况下，每个容纳部分201可以由分隔壁210分离和分隔。在容纳部分201中，冷却剂410与电池单元层压件110一起填充。冷却剂410可以被填充，使得电池单元层压件110被浸没，如图所示。根据这种配置，快速冷却是可行的，因为整个电池单元层压件110与冷却剂410接触。另外，如稍后所述，当温度升高到高于特定水平以上时，可以主动地执行冷却剂410的汽化，并且因此可以进一步提高冷却效率。

冷却剂410是填充在容纳部分201中的部件，并且可以在没有特别限制的情况下使用，只要其具有优异的冷却性能和绝缘性能即可。例如，可以使用可以由于高潜热而使冷却效率最大化的绝缘冷却水或防冻剂。冷却剂410填充在由分隔壁210分隔的容纳部分210中的每个容纳部分内部。

在这种情况下，分隔壁210的上部形成为不接触形成电池组100的上部的上板300，使得容纳部分201与上板300之间的空间不被容纳部分201分隔开并且可以设置为形成一个空间。因此，当包括在每个容纳部分201中的冷却剂410汽化时，其通过一个热交换器400再次液化以容纳在容纳部分201中。

上板300覆盖电池组100的上部并且可以通过例如焊接的方法与电池组框架200组合。在这种情况下，如图3所示，上板300的一部分设置有与电池组框架200的内部连通的通道310，并且通道310可以形成为连接到热交换器400。也就是说，多个容纳部分201通过上板300下方的分离空间彼此连接，并且热交换器400通过通道310与分离空间连通，使得多个容纳部分201可以形成为与一个热交换器400连接。

在本实施方式中，当在包括在容纳部分201中的电池单元层压件110中产生热量时，热量被传递到与待冷却的电池单元层压件110直接接触的冷却剂410。特别地，传统地，如图1所示，在电池单元10中产生的热量通过模块框架20的底表面通过底部处的导热粘合剂层40传递，并且传递到热界面材料层50和其下方的电池组框架30，使得传热结构和路径复杂并且效率不显著。然而，在本实施方式中，由于电池单元111中产生的热量通过冷却剂410有效地传递，因此可以实现快速且有效的冷却。另外，由于例如导热粘合剂、模块框架和热界面材料层的单独的传热结构都可以被删除，因此可以实现材料成本减少和重量减轻。

另外，当电池单元层压件110的温度快速升高时，冷却剂410沸腾并汽化，并且由于此时的汽化热量，可能抑制电池单元111的快速温度升高。另外，冷却剂410不仅通过汽化抑制电池单元层压件110的温度升高，而且同时阻止向电池单元111供应氧气，并且因此即使电池单元111中的温度快速升高，也可以防止点火和爆炸的风险。

汽化的冷却剂410移动到热交换器400并且通过接触热交换器400而在热交换器400中冷却。在这种情况下，热交换器400本身呈内部包含制冷剂的流动路径的形式，或者可以由冷却翅片形成，并且不受特别限制，只要其可以与汽化的冷却剂410接触而液化即可。通过在热交换器400中冷却而再次液化的冷却剂410再次移动到电池单元侧，也就是说，容纳部分201。利用这种配置，可以在没有单独的循环装置(例如，电池组中的流动路径或用于使流体再次移动的循环驱动单元)的情况下自动实现冷却剂410的循环。

如上所述，根据本实施方式，可以通过消除复杂的传热结构来减少成本和重量，并且可以在没有复杂的传热结构的情况下快速且有效地冷却电池单元层压件。另外，由于冷却剂410可以在没有用于冷却剂410的循环的单独的循环结构的情况下通过冷却剂410的液化和汽化而循环，因此可以实现简单的冷却功能。

接下来，将参照图4描述本发明的另一实施方式。

图4是根据本发明的另一实施方式的电池组的截面图。

除了热交换器的配置之外，根据另一实施方式的电池组100’与上述实施方式的电池组100相同，因此将省略重复的描述。

如图4所示，本实施方式中的热交换器400’以设置在上板300与容纳部分201之间的冷却板的形式形成。也就是说，通过形成具有冷却板的热交换器400’，热交换器400’可以设置并固定到上板300’的下部，该冷却板具有多个冷却翅片。另选地，不限于此，也可以将上板300’本身配置为冷却板。

汽化的冷却剂410的液化可以通过将热交换器400’以冷却板的形式设置在多个容纳部分201的整个上部上方而在宽的区域上方快速地进行，并且相应地，可以提高电池单元层压件110的冷却效率并且还可以提高冷却剂410的循环效率。

如上所述，根据本发明，通过在没有复杂的传热结构的情况下使冷却剂能够快速且有效地将电池单元层压件中产生的热传递到外部，可以减少电池组的材料成本和电池组的总重量。另外，冷却剂的循环可以在不包括用于所使用的冷却剂的循环的单独的循环结构的情况下，通过形成要在电池组中重复的冷却剂的汽化和液化来执行。

电池组可以应用于各种装置。这样的装置可以应用于例如电动自行车、电动车辆、混合动力车辆等的运输设备，但是本发明不限于此并且适用于可以使用电池模块的各种装置，本发明的范围也属于此。

虽然已经结合目前被认为是实际实施方式的内容描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施方式。相反，本发明旨在涵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。

<附图标记的描述>

100：电池组

110：电池单元层压件

111：电池单元

200：电池组框架

201：容纳部分

210：分隔壁

300：上板

310：通道

400、400’：热交换器

410：冷却剂

Claims (10)

1.一种电池组，所述电池组包括：

电池组框架，所述电池组框架包括容纳一个电池单元层压件的多个容纳部分；

多个电池单元层压件，所述多个电池单元层压件被容纳在相应的多个容纳部分中；

冷却剂，所述冷却剂填充在所述容纳部分中；以及

热交换器，所述热交换器通过与所述多个容纳部分连通而使汽化的冷却剂直接液化。

2.根据权利要求1所述的电池组，其中，

所述冷却剂是具有绝缘特性的液体。

3.根据权利要求1所述的电池组，其中，

所述电池单元层压件与所述冷却剂直接接触。

4.根据权利要求1所述的电池组，其中，

所述冷却剂被汽化并与所述热交换器直接接触。

5.根据权利要求1所述的电池组，其中，

所述冷却剂被液化并容纳回到所述容纳部分中。

6.根据权利要求1所述的电池组，其中，

所述热交换器通过形成在覆盖所述多个容纳部分的上板上的通道与所述多个容纳部分连通。

7.根据权利要求1所述的电池组，其中，

所述热交换器是形成在覆盖所述多个容纳部分的上板与所述多个容纳部分之间的冷却板。

8.根据权利要求1所述的电池组，所述电池组还包括覆盖所述多个容纳部分的上板，

其中，所述多个容纳部分由分隔壁分离，并且在所述分隔壁与所述上板之间存在分离空间。

9.根据权利要求8所述的电池组，其中，

所述热交换器与所述分离空间连通。

10.一种包括权利要求1所述的电池组的装置。

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