TWI328302B - Cooling system of battery pack - Google Patents

Description

1328302. _ » 九、發明說明： • 【發明所屬之技術領域】 • 本發明係關於冷卻車輛内電池組之冷卻系統，尤其係 關於冷卻車輛内電池組之冷卻系統，其中電池組固定在車 輛内側下端上，建構成包含交替波谷與波峰的皺折結構 内，構成電池組的電池模組配置成構成每一電池模组的單 元電池垂直固定在車輛的皺折下端上，並且該冷卻系統包 含一冷卻水入口以及一冷卻水出口，其形成於將電池組外 ® 側表面密封起來的外殼之下端構件上。根據本發明，運用 車輛的結構形成該冷卻水入口與冷卻水出口。 【先前技術】 " 使用石化燃料，像是汽油與柴油的車輛所導致之最大 t 問題就是製造空氣污染。使用可充放電的二次電池當成車 輛電源之技術已經列入考量，成為解決上述問題的方法之 φ 一。結杲發展出只使用電池運作的電動車（EV )，以及混 用電池與傳統引擎的油電混合車（HEV)。目前已經有某些 電動車與油電混合車被用於商業用途。目前主要運用鎳氫 (Ni-MH)二次電池當成電動車（EV)以及油電混合車 (HEV)的電源。然而，近幾年來，已經嘗試使用鋰離子 二次電池。 這種二次電池要用來當成電動車（EV)以及油電混合 車（HEV )的電源時需要有高輸出以及高容量。為此，複 ' 數個小型二次電池（單元電池）彼此串聯或並聯在一起以 1328302 構成電池模組，並以複數個電池模組彼此並聯或串聯在一 起，如此構成電池組。 然而，在這種高輸出、高容量二次電池中，於單元電 池充放電期間都會產生大量的熱能。當未有效移除單元電 池充放電期間單元電池所產生的熱量，熱量會累積在單元 電池内，導致單元電池效能退化。因此，需要提供一種用 於冷卻高輸出、高容量二次電池之電池組之冷卻系統。 在此將參閱第一圖來說明一般所使用來冷卻電池組的 冷卻系統原理。 請參閱第一圖，電池組冷卻系統1包含一内含複數個 電池的電池組2、一固定在電池組2下端表面上的冷卻水 入口 3以及一固定在電池組2上端表面上的冷卻水出口 4 。電池組2包含複數個電池模組5。每一電池模組5都包 含複數個單元電池6，這些單元電池彼此電連接在一起。 在每一電池模組5的單元電池之間形成小間隙，讓冷卻水 流過。因此，冷卻水從冷卻水入口 3流過間隙，帶走單元 電池6產生的熱量，然後從固定在電池組2上端表面上的 冷卻水出口 4排出。 不過，如第一圖的電池組冷卻系統1具有下列問題。 第一，因為冷卻水入口 3和冷卻水出口 4分別固定在 電池組2的下端表面以及上端表面上，因此需要提供空間 將每一冷卻水導引構件安裝在電池組2的下端表面以及上 端表面上。結果，電池系統的總尺寸會增加，所以並不適 1328302 . ♦ 第一透過冷卻水人σ 3導人的冷卻水難以均勻供應 至個別電池核組5，因此單元電池6之間的溫度差異會大 幅增加。最近的研究顯示，單元電池6之間較大的溫度差 異為大幅降低電池組2效能的主因。

為了解決上述問題，尤其是電池系統的體積，因此提 出一種技術，其在電池系統的一側上提供冷卻水入口與冷 卻水出口，來降低電池系統的體積，這揭示於日本未審查 專利公開號第2004-152769號、日本未審查專利公開號第 2004-087368號以及日本未審查專利公開號第2〇〇4_〇〇1683 號内。不過，運用車輛結構在電池系統一側上提供冷卻水 入口與冷卻水出口來減少電池系統體積之技術則尚未有人 提出。 另外，在電池組上會固定簡單分隔板來導引冷卻水通 過’藉此降低單元電池之間的溫度差異，如曰本未審查專 利公開號第2004-152769號内所揭示。不過，分隔板並無 法有效降低單元電池之間的溫度差異，更進一步會因為分 隔板而無法供應冷卻水。 【發明内容】 因此’創造本發明來解決上述問題以及尚未解決的其 他技術問題。 尤其是，本發明的目的在於提供一種電池組冷卻系 、、先，其係包含使用車輛結構形成的冷卻水入口與冷卻水出 口，藉此電池組冷卻系統可以穩固地固定在車輛上，充分 利用車内空間並且將電池系統體積縮至最小。 孫勺人發月的另目的在於提供一種電池組冷卻系統，其 固定在電池_料均勻供應冷卻水的分隔板，藉 二•文去除電'也所產生的熱量，並且在冷卻處理期間將 早兀电池之間的溫度差異降至最低。 據轉明’湘钱—種冷㈣絲冷卻固定在車 Γ=’來完成本發明上述與其他目的，其中電池組 折社構内2下端上’賴成包含交錢谷與波峰的敵 折、，、口構内’構成電池組的電池模組配置成構成每一電、、也槿 組的單元電池垂直固定i“ 风稱成母電池核 夺统包含-am 隨折下端上，並且該冷卻 U 水人口以及—冷卻水出口，其形成於將電 池組外側表面密封起來的外殼之下端構件上。 分冷:=發中：用車輛_構當成部 疋冷部水入口與冷卻水出口。因 組的二且讓―。’ 架内部下端。㈣㈣架的車 端，包含波谷與波峰的敏折結構增加車輪下 輛行敗時施加於車輛上的外力。 雜，來抵抗車 如上所述$池模組配置成讓電池模組 辆的皺折下端上。電池模組 直口疋在車 幻的縱向方向垂直，因此個別電 皺折下端__峰連續接觸。結果=表面可與 車輛内部下端之間形成預定間隙，其上則固二= 1328302 這些間隙構成冷卻水入口與冷卻水出口。 • 電池模組可直接配置在車輛的下端上。然而，較佳的 • 是，電池模組可配置在以對應至車輛下端的結構内所建構 之下端構件上。尤其是，冷卻系統的外殼由一種結構構成， 其中外殼的上端構件與側邊構件圍繞電池模組的頂端部分 與側邊部分，並且外殼的下端構件圍繞電池模組的下端， 而外殼的下端構件具有與車輛内部下端皺折結構相同的間 隙。因此，外殼的下端構件建構在包含波谷和波峰對應至 ® 車輛皺折下端的皺折結構内。下端構件的結構幫助電池組 更穩固與安全地固定至車輛上。 當電池模組固定在下端構件上，個別電池模組的下端 表面會與下端構件的波峰接觸，但是個別電池模組的下端 - 表面不會與下端構件的波谷接觸。結果，在電池模組與下 ； 端構件之間就會形成間隙。利用此皺折結構形成冷卻水入 口與冷卻水出口。 Φ 此外，由於上述結構，位於冷卻水入口與冷卻水出口 之間的波峰會將冷卻水入口與冷卻水出口隔開，並且冷卻 水入口與冷卻水出口透過沿著波谷預定間隔排列的電池模 組之間形成之間隙彼此相連。 較佳的是，下端構件的波峰建構在一種結構内，其中 波峰的上端平整，如此可讓電池模組穩固在平波峰上，並 且可用平波峰將冷卻水入口與冷卻水出口彼此分隔。 較佳的是，冷卻系統進一步包含：分隔板，其係固定 ' 在電池模組之間形成的間隙内用於導引冷卻水通過，如此 10 1328302 · 通過冷卻水入口導入冷卻系統的冷卻水會垂直上升至少一 次，然後朝冷卻水出口下降。 較佳的是，分隔板固定在外殼的下端構件以及/或上端 構件之預定位置上，避免導入的冷卻水直接流到冷卻水出 口。另外較佳是，分隔板在與電池模組縱向方向垂直的方 向内沿著外殼的下端構件波峰來固定。根據情況，二或多 個分隔板可交替固定在外殼的上端構件與下端構件上。在 此情況下，冷卻水藉由交替的分隔板交替流過電池模組的 上半部與下半部。因此，可進一步增加冷卻效率。 更進一步，每一分隔板都具有複數個直徑不大的穿透 孔，如此在導入冷卻水之後某些冷卻水可立即流至與冷卻 水出口相鄰的單元電池。穿透孔建構成其内徑會從每一分 隔板的上半部往下半部遞減。因此，會有大量冷卻水流過 電池模組的上半部。 【實施方式】 現在，將參照附圖來詳細說明本發明的較佳具體實施 例。不過吾人應該注意到，本發明範疇並不受限於所說明 的具體實施例。 第二圖為說明具有根據本發明較佳具體實施例冷卻系 統的電池組之透視圖，其中顯示電池模組的配置以及冷卻 水通道並且移除部份冷卻系統外殼。 請參閱第二圖，電池模組200配置在包含波谷112和 波峰113的皺折下端構件111上，如此電池模組200的縱 11 1328302. . · • 向方向（Y軸方向）與下端構件111的波谷112以及/或波 . 峰113之縱向方向（X轴方向）垂直。尤其是，電池模組 - 200沿著波峰113的縱向方向（X軸方向）以預定間隔來配 置，而由於下端構件111的結構特性，所以電池模組200 只與波峰113接觸。 當電池模組200與波谷112相隔，而電池模組200與 外殼下端構件111的波峰113接觸，則在冷卻系統内形成 冷卻水入口 120以及冷卻水出口 130。另外，當電池模組 ® 200沿著波峰113彼此相隔預定距離，則會在電池模組200 之間形成間隙201。 冷卻水入口 120和冷卻水出口 130利用位於冷卻水入 口 120與冷卻水出口 130之間的波峰113彼此相隔。另外， : 冷卻水入口 120和冷卻水出口 130彼此平行配置，並且冷 ； 卻水入口 120和冷卻水出口 130透過電池模組200之間形 成的間隙201彼此相連。 φ 在圖式内，冷卻水流以虛線箭頭來表示。導入冷卻水 入口 120的冷卻水通過冷卻水入口 120側邊上的間隙201 垂直上升，沿著外殼的上端構件（未顯示）流向冷卻水出 口 130側邊，通過冷卻水出口 130側邊上的間隙201垂直 下降，然後從冷卻水出口 130排出。同時，冷卻水的通道 由冷卻系統的外殼110和固定在冷卻系統内的分隔板（未 顯示）所定義。 第三圖為取自第二圖的A-A線之垂直剖面圖。 ' 請參閱第三圖，根據本發明的電池組2包含電池模組 12 1328302. 200以及一冷卻系統1 〇〇，該系統包含圍繞電池模組2⑻外 - 侧表面的外殼，以及形成於外殼110下端構件111上的冷 - 卻水入口 120和冷卻水出口 130。 冷卻系統100進一步包含分隔板140 ’其用於導引冷 卻水流過電池模組200之間形成的間隙2〇丨（請參閱第二 圖），因此，避免流入冷卻水入口 120的冷卻水直接流到冷 卻水出口 130側。 分隔板140用於避免冷卻水直接從冷卻水入口 120流 鲁 到冷卻水出口 130。為此’分隔板140連續固定在下端構 件111的波峰113上，並且分隔板140配置在與電池模組 200縱向方向垂直的方向内。 每一分隔板140都提供複數個内徑不大的穿透孔 - 142’透過這些孔會讓某些冷卻水直接從冷卻水入口 120流 : 向冷卻水出口 130，如此冷卻在冷卻水出口 130附近並且 因為冷卻水通過電池模組200之後溫度已經上升而冷卻效 φ 率不足之電池模組。穿透孔142建構成其内徑會從每一分 隔板140的上半部往下半部遞減，因此有大量冷卻水可以 流過電池模組200的上半部。 雖然為了說明而公佈本發明的較佳具體實施例’不過 精通此技術的人士就會瞭解，在不悖離申請專利範圍内公 佈的本發明領域與精神之下，可進行多種修改、增加以及 取代。 工業上的應用性 從上述說明可以瞭解，根據本發明的冷卻系統包含運 13 U2 用車輛結_叙冷卻水人口與冷卻水出 口。因此，冷卻 系、、先可穩固地固^在車輛上、車輛内部空間可以充分利用 並且電池系統的體積可以縮小。 更進步，依照本發明的冷卻系統包含固定在電池組 内用於均特應冷卻水时隔板。ϋ此，可有效去除電池 所產生的熱量，並且將冷卻處理期間單元電池之間的溫度 差異降至最低。 【圖式簡單說明】 從下列參考附圖的詳細說明令，將會更清楚了解到本 發明的上述與其他目的、特色與其他優點，其中： 第一圖為說明傳統冷卻系統的透視圖； 第二圖為說明具有根據本發明較佳具體實施例冷卻系 統的電池組之透視圖，其中顯示電池模組的配置以及冷卻 水通道並且移除部份冷卻系統外殼；以及 第二圖為取自第二圖的Α_Α線之垂直剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 電池組冷卻系統 2 電池組 3 冷卻水入口 4 冷卻水出口 5 電池模組 6 單元電池

Claims (1)

1328302

睛專利範圍： 正本 修正版修正曰期：2010/3/26 1. 一種用於冷卻一車輛内固定的電池組之冷卻系統，其 中： /、 該電池組固定在該車輛的内部下端上，其建構成包 含交替波谷與波峰的一皺折結構内，構成該電池组的複 數電池模組配置成讓構成每一電池模組的複數單 垂直岐在該車輛的該皺折τ端上，以及該冷卻系统包 含-冷卻水人π以及—冷卻水出口，其共同形成於將該 電池組外側表面密封起來的—外殼之下端構件上，其中 該外殼的下端構件建構在—對應至該車她折下端的结 構内’且該外殼下端構件的賴折結構形成該料 水入口與該冷卻水出口。 2.如申請專利範圍第！項之冷卻系統，進—步包含： 分隔板’其係固定在該些t池模組之㈤，用於導引 冷卻水通過，如此通㈣冷卻水人口導人該冷卻系統的 該冷卻水會垂直上升至少—次，然後朝該冷卻水出口下 降。 =申請專利範圍第2項之冷卻系統，其中該分隔板固定 在該外殼的該下端構件之預定位置上，如此避免大量冷 卻水直接從έ亥冷卻水入口流到該冷卻水出口。 =申料利範圍第2項之冷卻系統，其係由二或多分隔 又替固疋在該外殼的—上端構件與該下端構件上。 .申請專利範圍第2項之冷卻系統，其中該分隔板配置 16 1328302 修正版修正日期：2010/3/26 . 在該冷卻水入口與該冷卻水出口之間與該些電池模組垂 直的方向内。 6. 如申請專利範圍第3至5項任一項之冷卻系統，其中每 一分隔板都具有複數個直徑不大的複數穿透孔。 7. 如申請專利範圍第6項之冷卻系統，其中該些穿透孔建 構成其内徑會從每一分隔板的該上半部往該下半部遞 * 減。

17 1328302 〆 » · 修正版修正日期：2010/3/26

第一圖