CN1855596A - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池模块，其包括多个相互隔开的单元电池和设置在单元电池之间的电池挡板，其中，电池挡板根据其在电池模块中的位置具有不同的强度和传热性能。电池挡板可以包括与多个单元电池的最外侧的单元电池接触的第一电池挡板和与两个单元电池接触的第二电池挡板，使第一电池挡板的强度比第二电池挡板的强度高，使第二电池挡板的用于流过冷却介质的空间比第一电池挡板的用于流过冷却介质的空间大。因此，本电池模块可以解决传统电池模块存在的压力和散热性能等问题。

Description

电池模块
技术领域
本发明涉及一种电池模块，更具体地说，本发明涉及一种适用于二次电池的电池模块，其包括多个单元电池(unit batteries)，其中设置在单元电池中的电池挡板根据它们在电池模块中的位置具有不同性能。
背景技术
正如本领域所公知的那样，一次电池是单次使用的电池。反之，通常公知为可再充电电池的二次电池是可反复充电和放电的。根据二次电池的外形通常可将二次电池分为不同的类型。常用的二次电池的类型包括如方形之类的棱柱形和圆柱形电池。低能量电池可以用于多种便携式电子设备，例如蜂窝电话、膝上型计算机、录像摄像机等，大容量按尺寸分组的电池(bulk size batteries)可用作驱动电机、如驱动燃油电力两用车(HEVs)中的电机的电源。
为了提供如驱动电机、HEVs等之类的高功率或大容量的应用，可将多个电池组装成电池模块的形式。可以通过如串联之类的连接由多个独立的电池形成电池模块。为了清楚起见，本申请文件中所提到的独立的电池被称为“单元电池”，而以串联、并联或串联并联的组合的方式连接的单元电池组件被称为“电池模块”。
在电池模块中，每一独立的单元电池可以包括电极组件，在电极组件中，隔膜被夹设在正电极和负电极之间。电极组件可以插在外壳内侧，可将盖组件附着在外壳上以密封外壳。盖组件可以包括设置成从外壳的内侧延伸到外侧的端子，这些端子被电连接到正电极和负电极。
可将单元电池设置成正极和负极端子交替，使得第一单元电池的正极端子邻接毗邻的第二单元电池的负极端子。可在设有螺纹的正极和负极端子上安装导体，以电连接毗邻的单元电池，从而形成电池模块。
电池模块可以包括几个至十几个单元电池。由于单元电池会产生热量，因此在包括多个单元电池的模块中需要有效地发散出由每一单元电池产生的热量。尤其是，当电池模块是用于如驱动电机、HEVs、电动机车、电动摩托车、可充电真空吸尘器等的大容量按尺寸分组的二次电池模块时，有效地排出热量是非常重要的。
如果不能适当控制电池模块散出的热量，电池模块的温度将过度升高，由于每一单元电池产生的热量，电池模块及与之连接的机器可能出现故障。
此外，如果由于过热或其它因素、例如由于单元电池内部的化学反应而引起单元电池内部压力升高，将导致单元电池的外部尺寸变形。这些变形将对单元电池的性能以及整个电池模块产生不利影响。
发明内容
据此，本发明的目的是提供一种电池模块，其基本上克服了由于现有技术中的限制和缺点引起的一个或多个问题。
所以，本发明一实施方式的特征是提供一种电池模块，其包括设置在单元电池周围和单元电池之间的电池挡板，其中，电池模块最外端的电池挡板的强度比电池模块中心附近的电池挡板的强度高。
此外，本发明一实施方式的另一特征是提供一种电池模块，其包括设置在单元电池周围和单元电池之间的电池挡板，其中，设置在电池模块中心附近的电池挡板被构造成比电池模块最外端处的电池挡板的传热性能好。
本发明的至少一个上述和其它特征及优点将通过提供一种电池模块而实现，该电池模块包括彼此隔开的多个单元电池和夹设在这些单元电池之间的电池挡板，其中，所述电池挡板根据其在电池模块中的位置具有不同的强度。
设置在邻近电池模块端部的电池挡板比设置在邻近电池模块中央的电池挡板的强度高。可将单元电池堆叠，并且电池模块还可以包括设置在单元电池堆叠体的端部的端板，这些端板被构造成支撑单元电池。
电池挡板可以包括与多个单元电池的最外层的单元电池接触的第一电池挡板，第一电池挡板可以具有通过第一电池挡板的冷却介质通道。冷却介质通道可以包括沿第一电池挡板的长度方向穿过第一电池挡板内部的孔。第一电池挡板可以包括在板的表面上彼此隔开的肋，冷却介质通道可以部分地由这些肋和板限定。第一电池挡板具有波状结构，冷却介质通道可以部分地由这些波状部分限定。可以将单元电池堆叠，电池模块还包括设置在单元电池堆叠体端部处的端板，这些端板被构成为支撑单元电池，第一电池挡板可以被设置在端板和单元电池之间。
电池挡板可以包括与两个单元电池接触的第二电池挡板，第二电池挡板可以具有一板，该板具有形成于板的一个表面上的多个凸起，所述凸起彼此隔开。第二电池挡板可以包括一对板，每一板都具有凸起，将该对板设置成使得凸起彼此接触。这些凸起可以呈切掉顶点的圆锥形。
电池挡板可以包括与多个单元电池的最外侧的单元电池接触的第一电池挡板和与两个单元电池接触的第二电池挡板。第一电池挡板的强度可比第二电池挡板的强度高。每一第一电池挡板和第二电池挡板具有用于流过冷却介质的空间，每一第二电池挡板的空间比每一第一电池挡板的空间大。
本发明的至少一个上述和其它特征及优点将通过提供一种电池模块而实现，该电池模块包括彼此隔开的多个单元电池和设置在单元电池之间的电池挡板，其中，所述电池挡板根据其在电池模块中的位置具有不同的形状。
附图说明
通过结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述，本领域技术人员将能更清楚地理解本发明的上述和其它特征及优点。附图中：
图1为本发明一实施方式的电池模块的示意性透视图；
图2和图3为本发明其它一些实施方式的第一电池挡板的透视图；
图4为本发明一实施方式的第二电池挡板的透视图；
图5为本发明另一实施方式的第二电池挡板的透视图。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述本发明，这些附图示出了本发明的一些示例性实施方式。当然，本发明可以有不同的实施方式，而且不应解释为受在此提到的一些实施方式的限制。更准确地说，提供这些实施方式是为了使公开充分和完整，并将本发明的构思全面地告知本领域技术人员。在这些附图中，为了清楚地说明，夸大了层和区域的尺寸。还应懂得，当描述一层在另一层“上”时，该层可以直接处于另一层上，或者也可以存在一些中间层。此外，还应懂得，当描述一层在另一层“下”时，该层可以直接在另一层下面，也可以存在一或更多的中间层。再者，还应理解，当描述一层在两层“之间”时，可以只有该层处于两层之间，或者也可以存在一或多个中间层。所有附图中相同的附图标记代表相同的元件。
本发明的电池模块可以包括设置在单元电池周围和单元电池之间的一或多块电池挡板。电池挡板可以为单元电池提供物理支撑。此外，可以将电池挡板构造成使冷却介质在相邻单元电池之间的空间中循环。因此，电池挡板可以支撑单元电池，即，通过提供物理反向约束力来实现支撑，否则单元电池将变形，电池挡板也可以减少或阻止单元电池中热量过度积聚，否则将引起电池爆炸或变形。
此外，在本发明的电池模块中，可以将电池挡板设计成用来提供强度，以及用来有效地散发电池模块中的热量。在电池模块中包括有多块电池挡板的场合中，这些电池挡板可以具有不同的强度和/或散热性能。
详细地说，电池模块可以形成为在单元电池之间和单元电池周围设置有多个电池挡板的单元电池集合体。电池挡板可以设置在端板和单元电池之间、成对的相邻单元电池之间或按其它图案设置，以适合特殊电池模块设计的需要。电池挡板的强度、散热特性以及位置在电池模块中可以改变。也就是说，如果电池模块的第一部分跟电池模块的第二部分相比处于不同的压力和热性能，电池挡板的设计和布置可以在电池模块的第一和第二部分之间变化。
因此，根据本发明，电池模块可以包括相对于在电池模块中的位置具有不同结构的电池挡板。由于电池挡板可以根据在电池模块中的位置设计成具有不同结构，本发明的电池模块的结构稳定性提高，并能提高冷却效率，因此，能提高电池模块的整体稳定性。
反之，传统的电池挡板具有相同的结构，无论处在电池模块的哪个部位，所设计的电池挡板是相同的。也就是说，在传统的电池中，电池挡板相对于电池模块中的局部特征是独立设置的。因此，传统的电池挡板结构在强度和/或散热方面是有缺陷的，所以传统的电池模块的质量不能令人满意。
本发明的电池模块可用作例如高能量设备，它可以是适用于高配置设备，例如装有电动机的设备，如燃油电力两用车、电动机车、摩托车、电动自行车、便携式真空吸尘器等的二次或可充电电池模块。
图1为本发明一实施方式的电池模块的示意性透视图。参照图1，本发明的电池模块10可以包括多个彼此以预定距离隔开的单元电池11，即，单元电池111...11n。单元电池11可以是如方形之类的二次电池。每一单元电池11可以包括外壳；设置在外壳中的包括正电极、负电极和隔膜的电极组件；设置成覆盖外壳的盖组件。
电池模块10可包括设于单元电池11之间和其周围的一或多块电池挡板。电池模块10可以包括两种电池挡板20、30。在电池模块10中可包括每种类型的一或多块电池挡板20、30。电池挡板20，30可以设置在相邻单元电池11的周围和其之间，并与之接触以支撑单元电池。可将电池挡板20、30构造成可在单元电池11之间流动如空气之类的冷却介质。
可将单元电池11和电池挡板20、30夹设在设置于电池模块10的相对端的端板13之间。可将如螺杆或螺栓之类的固定件14对准并限制端板13，于是单元电池11和电池挡板20、30的组件被固定就绪。该组件可以安装在壳体(未示出)中。为了通过热交换冷却单元电池11，该壳体可以包括如用于接受和排出空气的入口和出口之类的冷却介质流动通道。
在电池模块10中不同位置可设置两类电池挡板20、30，并可将它们设计成具有不同强度和/或传热性能。第一电池挡板20可以通过端板13被设置在电池模块10的两个最外端上或最外端的附近。第二电池挡板30可被设置在电池模块10的中央部分，即除最外端之外的部位，并且可以具有与第一电池挡板20不同的结构。
第一电池挡板20可以具有比第二电池挡板30强度高的结构，以使它们能承受比第二电池挡板30更大的压力。明确地说，第一电池挡板20在宽度方向上能承受比第二电池挡板30更大的压力，即，承受平行地施加于固定件14的压力。据此，由于存在的压力可使单元电池11变形，即，使单元电池隆起或发生其它变形，第一电池挡板20可以比第二电池挡板30更不易变形。
具体而言，通过热流分析可以确定，在工作期间设置在端板13附近的单元电池111和11n比处于电池模块10更中央的其它电池挡板11更冷，这也许是因为它们与其它单元电池相比更接近外部空气。因此，可将第一电池挡板20设置为与第二电池挡板30相比具有增加强度的结构而在传热方面效果较差。
在这点上，再次参照图1，第一电池挡板20可以设置在电池模块10中使其一侧的表面分别与相邻单元电池111或11n接触，而另一侧面与各端板13接触。此外，为使冷却介质流过，可以在每一第一电池挡板20中形成多条通道21。通道21可以是流过第一电池挡板20长度的孔或管形，这些形状包括矩形横截面。通道21可以具有仅由电池挡板20限定的侧壁，也就是说，它们可以是形成于第一电池挡板20内部的通道。
在另一实施方式中，通道21的侧面可以部分地由相邻单元电池11或端板13限定。图2和3示出了本发明另外一些实施方式的第一电池挡板的透视图。参照图2，根据本发明一实施方式，第一电池挡板220包括多条通道221，它们部分地由相邻的单元电池11或端板13限定。
明确地说，第一电池挡板220可以包括与单元电池11或相对设置的端板13的侧表面尺寸相对应的尺寸的板225。在板225的表面上可设置多个肋223。肋223可以具有相同的或不同的宽度，并且彼此间隔相同或不同的距离，以适合具体应用的需求。对肋223的形状不受任何具体形状的限制。可将第一电池挡板220设置在电池模块10中，使板225与端板13相邻，在这种情况下，用于冷却介质的通道221由板225、肋223和相邻单元电池111(或11n)限定。或者可将第一电池挡板220颠倒，使板225与单元电池111(或11n)相邻。在这种情况下，第一电池挡板220的板225和肋223协同端板13限定出用于冷却介质的通道221。第一电池挡板220还可以具有形成在板225(未示出)的两侧上的肋223。
参照图3，在另一实施方式中，第一电池挡板320可以为具有波峰和波谷的波纹状或褶皱结构。通道321可以由第一电池挡板320的两侧面限定，根据具体情况冷却介质可在第一电池挡板320和邻接的端板13之间流动，也可以在第一电池挡板320和单元电池11之间流动。第一电池挡板320可以包括用于在一侧限定通道321A和在另一侧上限定通道321B的板325。板325上的波纹可以沿电池模块10的高度或宽度方向延伸，并且可以形成不同的尺寸。波纹不一定一样，因此流道321A和321B的宽度可以沿横过第一电池挡板320的方向改变。第一电池挡板320可以具有与相邻单元电池11的一侧表面面积的尺寸相对应的尺寸。
图4示出了本发明一实施方式的第二电池挡板的透视图。参照图4，第二电池挡板30与第一电池挡板20相比其具有提高传热性能而不是增加强度的结构。第二电池挡板30可以包括多个从板425的表面延伸出来的凸起33。可将凸起33排列为规则图案，并且彼此间隔预定距离。在第二电池挡板30中，凸起33可以具有切掉顶点的圆锥形，致使底部或板侧宽，而顶部窄。可根据电池模块10的设计调整它们的高度。凸起33可以具有支撑功能，还可限定用于流过相邻单元电池11的冷却介质的流动通道。
从板425的表面延伸出来的凸起33可以与相邻单元电池11接触，并且板425的背面可以与另一相邻单元电池11接触，也就是说，可将第二电池挡板30设置在一对单元电池11之间并与它们接触。在凸起33中，冷却介质可以流过由单元电池11和板425的表面之间限定的空间。
谈到第一电池挡板20，用于流过第二电池挡板30的冷却介质的空间可以较大。与此相应，对于第二电池挡板30，第一电池挡板20可以具有更重强度更高的结构，以阻止单元电池11的隆起/变形。
图5示出了本发明另一实施方式的第二电池挡板的透视图。参照图5，在此实施方式中，电池挡板530可以形成一对在图4中示出的电池挡板30。具体而言，凸起533可以彼此面对，并且可以设置在一对板525之间。面对的凸起533可以相互接触，并且通过凸起533将板525结合在一起。
如在此所说明的那样，根据本发明，可将第一电池挡板20和第二电池挡板30设置在电池模块10的单元电池11之间，并且可以根据物理压力和其中的局部温度设置在电池模板10的预定位置。第一电池挡板20可以被设计成增加它们的强度，并且可以设置在电池模块10的外部位置上。当第一电池挡板20比第二电池挡板30强度更高/更重时，可将第一电池挡板设置在电池模块10中压力最大的端板13上。据此，当它从外部接受能量时，第一电池挡板20具有较低的应力分布，借此可提高电池模块10的压力特性。
可将第二电池挡板30设计为能提高其传热性能，致使当冷却单元电池11时，供给电池模块10中的冷却介质流过第二电池挡板30的效率可以比流过第一电池挡板20更有效。因此，为了提高冷却效果，从热量的角度处于较不利位置的单元电池11可以与第二电池挡板30成对设置。
于是，通过对第一和第二电池挡板20、30的特殊设计和安排，本电池模块10可以解决传统电池模块的压力和散热性能的问题。
上面已公开了本发明的示例性实施方式，尽管使用了专门词语，但它们被用于和被解释为仅是一般性和说明性的，而不是对本发明的限制。此外，还应理解，在不超出本发明所附权利要求的构思和范围的前提下，本领域技术人员可以对其进行形式上和细节上的多种变换。

Claims (15)

1.一种电池模块，包括：
多个彼此隔开设置的单元电池；及
设置在所述单元电池之间的电池挡板，其中，所述电池挡板根据其在电池模块中的位置具有不同的强度。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，被设置在所述电池模块端部附近的电池挡板比被设置在接近所述电池模块中央的电池挡板的强度高。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其中，将所述单元电池堆叠，所述电池模块还包括设置在单元电池的所述堆叠体端部处的端板，这些端板被构造成用于支撑所述单元电池。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池挡板包括与所述多个单元电池的最外部的单元电池接触的第一电池挡板，所述第一电池挡板具有通过所述第一电池挡板的冷却介质通道。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中，所述冷却介质通道包括沿所述第一电池挡板的长度方向通过所述第一电池挡板内部的孔。
6.根据权利要求4所述的电池模块，其中，所述第一电池挡板包括在一板的表面上彼此隔开的肋；及
所述冷却介质通道部分地由所述肋和所述板限定。
7.根据权利要求4所述的电池模块，其中，所述第一电池挡板具有波纹状结构，所述冷却介质通道部分地由所述波纹部分限定。
8.根据权利要求4所述的电池模块，其中，堆叠所述单元电池，所述电池模块还包括设置在所述单元电池堆叠体的端部处的端板，所述端板被构造成支撑所述单元电池，及
所述第一电池挡板被设置在端板和单元电池之间。
9.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池挡板包括与两个单元电池接触的第二电池挡板，及
该第二电池挡板具有一板，在所述板的一个表面上具有多个凸起，这些凸起彼此隔开。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，所述第二电池挡板包括一对所述板，每一板都具有凸起，该对板被设置成使得这些凸起相互接触。
11.根据权利要求9所述的电池模块，其中，所述凸起具有切掉顶点的圆锥形形状。
12.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池挡板包括：
与所述多个单元电池的最外部的单元电池接触的第一电池挡板，及
与两个单元电池接触的第二电池挡板。
13.根据权利要求12所述的电池模块，其中，所述第一电池挡板比所述第二电池挡板的强度更高。
14.根据权利要求12所述的电池模块，其中，每一所述第一电池挡板和第二电池挡板具有供冷却介质流过的空间，每一第二电池挡板的所述空间大于每一第一电池挡板的所述空间。
15.一种电池模块，包括：
多个相互隔开的单元电池；及
被设置在所述单元电池之间的电池挡板，其中，所述电池挡板根据其在电池模块中的位置具有不同的形状。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20061101