CN208448654U - 具有提高的冷却效率的电池单体组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有提高的冷却效率的电池单体组件。根据本实用新型的电池单体组件包括：具有在其中形成的管的冷却片，制冷剂流动通过该管；一个或者多个框架部件；与冷却片相对的一个或者多个电池单体；焊接到形成在冷却片的管的一个端部处的进口的第一冷却端口；和焊接到形成在冷却片的管的另一个端部处的出口的第二冷却端口。第一冷却端口和第二冷却端口由与管相同的材料制成。

Description

具有提高的冷却效率的电池单体组件

技术领域

本申请要求于2015年6月26日在韩国提交的韩国专利申请 No.10-2015-0091381的优先权，该专利申请的公开内容通过引用而并入本文。

本公开涉及一种电池单体组件，并且更加具体地，涉及一种具有提高的冷却效率的电池单体组件。

背景技术

能够易于适用于各种产品群并且具有良好的电学特性诸如高能量密度的二次电池普遍地不仅被应用于便携式装置，而且还被应用于由电源驱动的电动车辆(EV)、混合电动车辆(HEV)、能量存储系统等。二次电池具有大大地减少化石燃料的使用的主要优点以及在使用能量之后不产生任何副产品的次要优点，并且因此作为一种环境-友好的并且促进能量效率的、新的能源，二次电池受到关注。

应用于电动车辆等的电池组包括串联连接的多个单体组件，每一个单体组件具有多个单元单体，以便获得高输出。另外，单元单体包括正电极和负电极集电器、分隔物、活性材料、电解质等，并且能够借助于在构件之间的电化学反应被反复地充电和放电。

除了这种基本结构，电池组可以另外地包括电池管理系统(BMS)，用于通过应用用于控制被供应到驱动负载诸如马达的电力的算法、测量电流或者电压的电学特征值、控制充电/放电、控制电压均衡、估算荷电状态(SOC)等来监视并控制二次电池的状态。

同时，近来，因为对于将被作为储能器利用的大容量结构的需要正在增加，所以对于具有多模块结构的电池组的需求也在增加，在该多模块结构中，每一个具有串联和/或并联连接的多个二次电池的多个模块被聚集。

在多模块结构的电池组中，多个二次电池被密集地布置在窄的空间中，并且因此易于散发从每一个二次电池产生的热是重要的。作为用于散发从二次电池产生的热的各种方法中的一种，日本未审定专利公报No.2009-301877公开了一种间接冷却方法。

在该间接冷却方法中，借助于冷却剂来冷却与二次电池的封装材料接触的冷却片。从二次电池产生的热通过冷却片被传递，并且冷却片将热再次传递到冷却剂，由此防止二次电池被加热。冷却片被联接到框架并且被设置在电池系统处。

然而，如果冷却片和框架由不同的材料制成，则在冷却片和框架之间的联接区域可能引起泄漏，这可以引起冷却剂的一部分泄漏，并且因此结果二次电池可能被加热。

发明内容

技术问题

设计了本公开以解决相关技术的问题，并且因此本公开涉及提供一种在电池系统处采用的电池单体组件，其通过消除当管和框架联接时发生的泄漏现象而带有提高的冷却效率。

这些和其它目的和本公开的优点可以根据以下详细描述得到理解，并且根据本公开的示例性实施例将变得更充分地显而易见。而且，将易于理解的是，本公开的目的和优点可以借助于在所附权利要求中示出的手段及其组合而得以实现。

技术方案

在本公开的一个方面，提供了一种电池单体组件，包括：冷却片，冷却片具有管，冷却剂流动通过该管；至少一个框架部件；至少一个电池单体，所述电池单体被设置成面对冷却片；第一冷却端口，第一冷却端口被焊接到形成在冷却片的管的一个端部处的进口；和第二冷却端口，第二冷却端口被焊接到形成在冷却片的管的另一个端部处的出口，其中，第一冷却端口和第二冷却端口由与管相同的材料制成。

冷却片可以具有第一通孔和第二通孔，第一冷却端口被容纳在第一通孔中并且进口通过第一通孔暴露，第二冷却端口被容纳在第二通孔中并且出口通过第二通孔暴露。

而且，通过第一通孔暴露的进口可以插入到形成在第一冷却端口中的孔中并且被焊接到该孔，并且通过第二通孔暴露的出口可以插入到形成在第二冷却端口中的孔中并且被焊接到该孔。

第一冷却端口和第二冷却端口中的每一个可以包括端头部分和本体部分，第一冷却端口的本体部分可以被容纳在第一通孔中，使得进口被插入到形成在本体部分中的孔中并且被焊接到该孔，并且第二冷却端口的本体部分可以被容纳在第二通孔中，使得出口被插入到形成在本体部分中的孔中并且被焊接到该孔。

同时，第一冷却端口的端头部分可以被焊接到冷却片，并且第二冷却端口的端头部分可以被焊接到冷却片。

第一冷却端口的端头部分的直径可以大于第一通孔的直径，并且第二冷却端口的端头部分的直径可以大于第二通孔的直径。

进口和第一冷却端口可以借助于钎焊来焊接，并且出口和第二冷却端口可以借助于钎焊来焊接。

另外，冷却片可以通过借助于钎焊来焊接第一冷却片和第二冷却片而形成，第一冷却片和第二冷却片每一个具有半圆柱形管。

第一冷却端口、第二冷却端口和管可以由铝制成。

有利的效果

在本公开中，因为由与管相同的材料制成的冷却端口借助于钎焊被焊接到冷却片，并且被焊接的冷却片被联接到框架部件，所以能够防止在不同材料的边界处发生剥离现象并且因此阻止冷却剂的泄漏。

另外，在本公开中，因为在现有的电池系统处发生的冷却剂泄漏现象被完美地消除，所以电池系统可以被稳定地维系。

此外，在本公开中，因为冷却片和冷却端口借助于钎焊来焊接，所以冷却片和冷却端口可以被更加有效率地密封。

附图说明

附图示意了本公开的优选实施例，并且与前面的公开内容一起用于提供对于本公开的技术精神的进一步理解，并且因此本公开不被理解为限于绘图。

图1是示出现有的电池单体组件的图，冷却片和框架部件被联接到该电池单体组件。

图2是示出现有的电池单体组件的分解视图。

图3是示出被二次成型的框架部件和管的截面视图。

图4是示出根据本公开的实施例的电池单体组件的图。

图5是示出根据本公开的实施例的电池单体组件的分解视图。

图6是示出根据本公开的实施例的借助于钎焊焊接的冷却片的图。

图7(a)图7(b)是示出根据本公开的实施例的冷却端口的透视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应该理解，在说明书和所附权利要求中使用的术语不应该被理解为限于通常的和词典的含义，而是在本发明人被允许为了最好地解释而适当地定义术语的原则的基础上基于与本公开的技术方面对应的含义和概念来解释。

因此，在这里给出的描述只是仅仅用于示意的目的的优选示例，而非旨在限制本公开的范围，所以应该理解的是，能够在不偏离本公开的范围的情况下对其实现其它的等价形式和改型。

图1是示出现有的电池单体组件100的图，冷却片和框架部件被联接到该电池单体组件100。

图2是示出现有的电池单体组件100的分解视图。

参考图1和2，电池单体120被设置在冷却片130和框架部件110 之间。

冷却片130具有冷却剂通过其流动的管131。冷却剂在此处流入的进口131a和冷却剂在此处流出的出口131b形成在管131处。管131 由铝制成，并且框架部件110由塑料制成。

冷却片130借助于二次成型(over molding)联接到框架部件110。换言之，冷却片130的进口131a被二次成型到框架部件110的第一模制部分111，并且冷却片130的出口131b被二次成型到框架部件110 的第二模制部分112。

然而，如果由铝制成的管131被二次成型到由塑料制成的框架部件110，则由于管131和框架部件110具有不同的热膨胀系数，可能在管131和框架部件110的边界处发生泄漏。如果如上发生泄漏，则冷却剂可以部分地流动通过泄漏部位，并且结果二次电池可以被加热。

图3是示出被二次成型的框架部件110和管131的截面视图。

如在图3中所示，由铝制成的管131被二次成型到由塑料制成的框架部件110。然而，由于管131和框架部件110具有不同的热膨胀系数，在管131和框架部件110的边界140处可能发生泄漏。如果如上发生泄漏，则冷却剂可以在边界140处部分地流出。

图4是示出根据本公开的实施例的电池单体组件的图。

图5是示出根据本公开的实施例的电池单体组件的分解视图。

图6是示出根据本公开的实施例的借助于钎焊焊接的冷却片的图。

参考图4到6，电池单体组件200包括框架部件210，220、电池单体230，240、冷却片250，260、和借助于钎焊焊接到冷却片250， 260的多个冷却端口270a，270b。

框架部件210，220将电池单体230，240和冷却片250，260彼此联接和固定。第一框架部件210和第二框架部件220借助于装配件相互联接并且可以将冷却片250，260固定到设置在第一框架部件210和第二框架部件220之间的电池单体230，240。

在本公开的实施例中，框架部件210，220由塑料制成。然而，在另一个实施例中，框架部件210，220还可以由在本技术领域中已知的其它材料制成。

电池单体230，240中的每一个产生操作电压。在本公开的实施例中，电池单体230，240中的每一个是袋型锂离子电池单体。还可以使用在本技术领域中已知的其它类型的电池单体。电池单体230，240可以彼此串联电连接。电池单体230，240中的每一个包括矩形袋和从袋延伸的电极。电池单体230，240中的每一个被设置在电池单体组件200 中以面对第一冷却片250或者第二冷却片260。换言之，第一电池单体 230位于第一框架部件210和第一冷却片250之间，并且第二电池单体 240位于第二框架部件220和第二冷却片260之间。

即使已经描述了在这个实施例中在电池单体组件200中包括两个电池单体230，240，但是可以在电池单体组件200中包括单个电池单体，并且还可以在电池单体组件200中包括三个或者更多个电池单体。

冷却片250，260将电池单体230，240的热能传递到冷却剂以冷却电池单体230，240。

冷却片250，260包括矩形的铝板和半圆柱形管251，261。另外，冷却片250，260中的至少一个可以包括热传导薄板。换言之，热传导薄板可以被设置到第一冷却片250和第二冷却片260中的任意一个，或者热传导薄板还可以被设置到第一冷却片250和第二冷却片260中的每一个。热传导薄板形成在冷却片的不形成有管的一个表面处，以吸收电池单体230，240的热。换言之，半圆柱形管251被附着到第一冷却片250的下表面，并且热传导薄板被附着到第一冷却片250的上表面。另外，如果半圆柱形管261形成在第二冷却片260的上表面处，则热传导薄板被附着到第一冷却片260的下表面。热传导薄板具有传递从电池单体230，240产生的热能的优异热学特性。

分别形成在冷却片250，260处的半圆柱形管251、261由铝制成并且位于冷却片250，260的边沿处。

另外，通孔形成在第一冷却片250和第二冷却片260中的每一个中。换言之，管251的进口251a和用作在此处借助于钎焊来焊接第一冷却端口270a的空间的通孔252a形成在第一冷却片250中。半圆柱形管251的始端，即进口251a，在通孔252a的内周处暴露。另外，管251 的出口251b和用作在此处借助于钎焊焊接来焊接第二冷却端口270b 的空间的通孔252b形成在第一冷却片250中，并且半圆柱形管251的末端，即出口251b，在通孔252b的内周处暴露。

类似地，管261的进口261a和用作在此处借助于钎焊来焊接第一冷却端口270a的空间的通孔262a形成在第二冷却片260中。半圆柱形管261的始端，即进口262a，在通孔262a的内周处暴露。另外，出口 262a和允许借助于钎焊来焊接第二冷却端口270b的通孔262b形成在第二冷却片260中，并且半圆柱形管261的末端，即出口262b，在通孔262b的内周处暴露。

如果第一冷却片250和第二冷却片260借助于钎焊来焊接，则第一半圆柱形管251和第二半圆柱形管261被联接，使得在完全地焊接的冷却片处形成具有柱形形状并且用作冷却剂在此处流动的空间的管 280。此外，在完全地焊接的冷却片处形成柱形进口281a和柱形出口 281a。

参考图6，因为第一冷却片250的下表面和第二冷却片260的上表面借助于钎焊来焊接，所以第一半圆柱形管251和第二半圆柱形管 261被联接以形成用作冷却剂通过其流动的通道的柱形管280。另外，因为第一冷却片250的下表面和第二冷却片260的上表面借助于钎焊来焊接，所以柱形进口281a在被焊接的通孔282a处暴露，并且柱形出口281b在被焊接的通孔282b处暴露。换言之，在完全地焊接的柱形管280处，冷却剂在此处流入的进口281a在通孔282a处暴露，并且冷却剂在此处流出的出口281b在通孔282b处暴露。流出柱形管280的冷却剂被存储在预定的存储单元中。

借助于钎焊形成的柱形进口281a和柱形出口282b分别借助于钎焊来焊接到第一冷却端口270a和第二冷却端口270b。

图7(a)图7(b)是示出根据本公开的实施例的冷却端口的透视图。

如在中所示图7(a)图7(b)，冷却端口270a，270b分别由端头部分271a，271b 和本体部分272a，272b构成，并且端头部分271a，271b具有比本体部分272a，272b的外径大的外径。另外，本体部分272a，272b的外径等于或者小于通孔281a，281b的内径。

而且，冷却端口270a，270b中的每一个具有形成在其中的通道，从而冷却剂可以流过该通道。另外，冷却端口270a，270b中的每一个的一个端部敞开，使得冷却剂可以通过该端部流入或者流出，并且另一个端部封闭，使得冷却剂不流出。

由于冷却端口270a，270b的以上结构，冷却端口270a，270b的本体部分272a，272b分别被容纳在完全地焊接的通孔282a，282b中，但是端头部分271a，271b分别位于通孔282a，282b上。

第一冷却端口270a的本体部分272a具有被钎焊的柱形进口281a 可以插入其中的孔273a，并且第二冷却端口270b的本体部分272b具有被钎焊的柱形出口281b可以插入其中的孔273b。孔273a，273b被形成为与柱形管280的尺寸对应。换言之，孔273a，273b具有与柱形管280的直径基本相同的直径。

与管相同，第一冷却端口270a和第二冷却端口270b由铝制成。然而，在另一个实施例中，冷却端口270a，270b可以由在本技术领域中众所周知的其它材料制成。例如，如果管250，260由铝以外的任意材料制成，则冷却端口270a，270b也可以由与管250，260相同的材料制成。另外，在图7(a)图7(b)中描绘的冷却端口270a，270b的形状只是本公开的示例，并且本领域技术人员可以根据需要改变冷却端口270a，270b 的形状和孔273a，273b的位置。

如果第一冷却片250和第二冷却片260借助于钎焊完全地焊接，则第一冷却端口270a的本体部分272a被容纳在被焊接的柱形通孔 282a中，并且在柱形进口281a被插入到第一冷却端口270a的孔273a 中的状态下，借助于钎焊将第一冷却端口270a的孔273a的内周焊接到柱形进口281a。

另外，第二冷却端口270b的本体部分272b被容纳在柱形通孔282b 中，并且在柱形出口281b被插入到第二冷却端口270b的孔273b中的状态下，借助于钎焊将第二冷却端口270b的孔272b的内周焊接到柱形出口281b的外周。

为了更加稳固地固定冷却端口270a，270b，可以借助于钎焊将第一冷却端口270a的端头部分271a的下表面焊接到第一冷却片250的上表面，此外，还可以借助于钎焊将第二冷却端口270b的端头部分271b 的下表面焊接到第一冷却片250的上表面。

借助于这种钎焊焊接形成的柱形管280通过使用通过第一冷却端口270a引入的冷却剂来吸收电池单体230，240的热能，使冷却剂循环并且通过第二冷却端口270b将冷却剂排放到指定区域。换言之，流动通过柱形管280的冷却剂从电池单体230，240吸收热能，以降低电池单体230，240的温度。

在这个实施例中，因为冷却端口270a，270b和管250，260由相同的材料制成，所以借助于钎焊焊接的管250，260和冷却端口270a， 270b的联接部分具有相同的热膨胀系数。因此，可以防止由于不同的热膨胀系数而引起的泄漏。

同时，即使已经在这个实施例中示意了第一冷却片250和第二冷却片260首先借助于钎焊来焊接，并且然后借助于钎焊来焊接到冷却端口270a，270b，第一冷却片250、第二冷却片260和多个冷却端口 270a，270b仍然可以同时地借助于钎焊来焊接。

另外，即使已经在这个实施例中示意了管具有柱形形状，但是在本公开中，管的形状可以被修改，并且由于管的修改形状，冷却端口中的孔的形状也可以改变。

同时，如果如在图6中所示的冷却片被预先制备，则可以不执行借助于钎焊来焊接第一冷却片250和第二冷却片260的过程。换言之，如果包括柱形管而非半圆柱形管的冷却片被预先制造，则可以不执行借助于钎焊来焊接第一冷却片250和第二冷却片260的过程。

已经详细描述了本公开。然而，应该理解，虽然指示了本公开的优选实施例，但是详细描述和具体示例仅仅是通过示意给出的，这是因为根据这个详细描述，对于本领域技术人员而言，在本公开的范围内的各种改变和改型将变得清楚。

Claims (9)

1.一种电池单体组件，包括：

冷却片，所述冷却片具有管，冷却剂流动通过所述管；

至少一个框架部件；

至少一个电池单体，所述电池单体被设置成面对所述冷却片；

第一冷却端口，所述第一冷却端口被焊接到形成在所述冷却片的所述管的一个端部处的进口；和

第二冷却端口，所述第二冷却端口被焊接到形成在所述冷却片的所述管的另一个端部处的出口，

其中，所述第一冷却端口和所述第二冷却端口由与所述管相同的材料制成。

2.根据权利要求1所述的电池单体组件，

其中，所述冷却片具有第一通孔和第二通孔，所述第一冷却端口被容纳在所述第一通孔中并且所述进口通过所述第一通孔暴露，所述第二冷却端口被容纳在所述第二通孔中并且所述出口通过所述第二通孔暴露，并且

其中，通过所述第一通孔暴露的所述进口被插入到形成在所述第一冷却端口中的孔中并且被焊接到该孔，并且通过所述第二通孔暴露的所述出口被插入到形成在所述第二冷却端口中的孔中并且被焊接到该孔。

3.根据权利要求2所述的电池单体组件，

其中，所述第一冷却端口和所述第二冷却端口中的每一个包括端头部分和本体部分，所述第一冷却端口的所述本体部分被容纳在所述第一通孔中，使得所述进口被插入到形成在所述本体部分中的孔中并且被焊接到该孔，并且所述第二冷却端口的所述本体部分被容纳在所述第二通孔中，使得所述出口被插入到形成在所述本体部分中的孔中并且被焊接到该孔。

4.根据权利要求3所述的电池单体组件，

其中，所述第一冷却端口的所述端头部分被焊接到所述冷却片，并且所述第二冷却端口的所述端头部分被焊接到所述冷却片。

5.根据权利要求3所述的电池单体组件，

其中，所述第一冷却端口的所述端头部分的直径大于所述第一通孔的直径，并且所述第二冷却端口的所述端头部分的直径大于所述第二通孔的直径。

6.根据权利要求1所述的电池单体组件，

其中，所述进口和所述第一冷却端口借助于钎焊来焊接，并且所述出口和所述第二冷却端口借助于钎焊来焊接。

7.根据权利要求1所述的电池单体组件，

其中，所述冷却片是通过借助于钎焊来焊接第一冷却片和第二冷却片而形成的，所述第一冷却片和所述第二冷却片中每一个具有半圆柱形管。

8.根据权利要求1所述的电池单体组件，

其中，所述第一冷却端口、所述第二冷却端口和所述管由铝制成。

9.根据权利要求1所述的电池单体组件，

其中，所述管被构造为将在电池单体处产生的热能传递到所述冷却剂。