電池模塊、包括電池模塊的電池組和包括電池組的車輛的制作方法

文檔序號：12160559閱讀：269來源：國知局

本公開涉及一種電池模塊、一種包括該電池模塊的電池組和一種包括該電池組的車輛。

背景技術：

二次電池能夠良好地應用于各種產(chǎn)品組，并且具有諸如高能量密度這樣的良好的電氣特性，因此不僅被廣泛地應用于便攜式裝置，而且還應用于由電驅(qū)動源驅(qū)動的電動車輛(EV)或者混合動力電動車輛(HEV)。這種二次電池的主要優(yōu)點在于能夠顯著地減少化石燃料的使用，其次要優(yōu)點在于能夠在使用能源過程中不產(chǎn)生副產(chǎn)品，因此作為用于提高環(huán)保和能量效率性能的新能源，二次電池引起人們的關注。

目前，鋰離子電池、鋰聚合物電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鎳鋅電池等被廣泛地用作二次電池。這種單元二次電池，即，單元電池具有約2.5V至4.2V的工作電壓。因此，如果要求比這更高的輸出電壓，則多個電池單元可以串聯(lián)連接，以構(gòu)成電池組。另外，根據(jù)電池組要求的充電/放電容量，也可以并聯(lián)連接多個電池單元來構(gòu)成電池組。因此，可以根據(jù)要求的輸出電壓或者充電/放電容量，在電池組中設置不同數(shù)量的電池單元。

同時，在串聯(lián)/并聯(lián)連接多個電池單元來構(gòu)成電池組的情形中，通常的方法是：首先配置由多個電池單元構(gòu)成的電池模塊，然后使用這些個電池模塊添加其它的結(jié)構(gòu)元件，以構(gòu)成電池組。

因為制備具有多電池模塊結(jié)構(gòu)的電池組會使得多個二次電池被密集地封裝在較小空間中，所以重要的是有利于每個二次電池的散熱。如上所述，由于二次電池的充電或者放電過程是通過電化學反應進行的，所以，如果在充電/放電過程中電池模塊無法有效散熱，則熱量可能會集聚，從而造成電池模塊劣化，并且在某些情形中，可能會發(fā)生著火或者爆炸。

因此，在高輸出、高容量電池模塊和包括該電池模塊的電池組中，需要設置對嵌入其中的電池單元進行冷卻的冷卻裝置。

通常有兩種代表類型的冷卻裝置：空氣冷卻型和水冷卻型。由于諸如漏電和二次電池的防水此類問題，空氣冷卻型冷卻裝置比水冷卻型冷卻裝置更加廣泛地使用。

因為不能從一個電池單元產(chǎn)生這么多的電力，所以通常在模塊外殼內(nèi)堆疊所需數(shù)目的多個電池單元而封裝制得商業(yè)化的電池模塊。此外，為了對每個電池單元中在發(fā)電過程中產(chǎn)生的熱量進行冷卻并且維持二次電池的優(yōu)化溫度，在電池單元之間的不同區(qū)域中插入與電池單元的表面積相對應的、作為熱輻射構(gòu)件的多個冷卻翼片。用于吸收每個電池單元中的熱量的冷卻翼片經(jīng)由冷卻板連接到設置在電池模塊的基部上的熱沉，以傳遞熱量，并且熱沉被冷卻水或者冷卻空氣冷卻。

然而，傳統(tǒng)的電池模塊的問題在于：由于所述多個冷卻翼片和冷卻板被插入并且布置在電池單元之間，所以電池單元的占地面積比率與所述多個冷卻翼片和冷卻板下降地一樣多。

另外，這種傳統(tǒng)的電池模塊具有另一問題，即，如果在所述多個冷卻翼片和冷卻板之間的接觸不足，則在接觸不足的區(qū)域中，電池單元無法得到適當冷卻，由此使冷卻性能劣化。

技術實現(xiàn)要素：

技術問題

本公開設計為解決現(xiàn)有技術的問題，因此本公開涉及提供能夠增加電池單元的占地面積比率并且改進冷卻性能的電池模塊、包括該電池模塊的電池組和包括該電池組的車輛。

技術方案

在本公開的一個方面，提供一種電池模塊，包括：電池單元組件，所述電池單元組件由相互堆疊的多個電池單元構(gòu)成；和熱沉，所述熱沉具有冷卻通道，制冷劑流過所述冷卻通道以對所述電池單元組件進行冷卻，所述熱沉覆蓋所述電池單元組件的兩側(cè)，并且直接接觸所述電池組件。

熱沉可以包括第一冷卻構(gòu)件和第二冷卻構(gòu)件，所述第一冷卻構(gòu)件覆蓋所述電池單元組件的一側(cè)，并且接觸每個電池單元的一個側(cè)表面；所述第二冷卻構(gòu)件覆蓋所述電池單元組件的另一側(cè)，并且接觸每個電池單元的另一個側(cè)表面。

第一冷卻構(gòu)件可以設置有至少一個電池接觸部，所述電池接觸部與兩個彼此面對的所述電池單元的一個側(cè)表面相接觸，并且所述第二冷卻構(gòu)件可以設置有至少一個電池接觸部，所述電池接觸部與兩個彼此面對的所述電池單元的另一個側(cè)表面相接觸。

每個所述電池單元的一側(cè)表面上均設置有密封部，并且所述第一冷卻構(gòu)件的所述至少一個電池接觸部被布置在設置于兩個彼此面對的所述電池單元的一側(cè)表面上的所述密封部之間。

第一冷卻構(gòu)件的電池接觸部可以設置成多個電池接觸部，并且所述多個電池接觸部可以沿著所述多個電池單元的堆疊方向彼此間隔開特定距離。

每個所述電池單元的另一側(cè)表面上設置有密封部，并且所述第二冷卻構(gòu)件的所述至少一個電池接觸部被布置在設置于兩個彼此面對的所述電池單元的另一側(cè)表面上的所述密封部之間。

第二冷卻構(gòu)件的電池接觸部可以設置成多個電池接觸部，并且所述多個電池接觸部可以沿著所述多個電池單元的堆疊方向彼此間隔開特定距離。

冷卻通道可以形成在每個第一冷卻構(gòu)件和第二冷卻構(gòu)件中。

每個所述冷卻通道可以連接到制冷劑供給部和制冷劑排放部，所述制冷劑供給部用于向所述冷卻通道供給制冷劑，所述制冷劑排放部用于從所述冷卻通道排放制冷劑。

所述制冷劑供給部可以分別在所述第一冷卻構(gòu)件的一個側(cè)端處和所述第二冷卻構(gòu)件的一個側(cè)端處連接到所述冷卻通道，并且所述制冷劑排放部可以分別在所述第一冷卻構(gòu)件的另一個側(cè)端處和所述第二冷卻構(gòu)件的另一個側(cè)端處連接到所述冷卻通道。

每個冷卻通道可以分支至少一次。

每個電池單元可以包括電極組件；用于容納該組件的電池外殼；和電極引線，該電極引線突出到電池外殼的外部，并且連接到電極組件，其中，第一冷卻構(gòu)件接觸每個電池外殼的一側(cè)表面，第二冷卻構(gòu)件接觸每個電池外殼的另一側(cè)表面，并且每個電極引線可以布置在第一冷卻構(gòu)件和第二冷卻構(gòu)件之間。

在本公開另一方面，提供包括根據(jù)前述實施例的至少一個電池模塊的電池組和用于封裝所述至少一個電池模塊的電池組外殼。

在本公開另一方面，提供包括根據(jù)前述實施例的電池組的車輛。

有利的效果

本公開具有以下效果。根據(jù)本公開的一個方面，能夠提供能夠增加電池單元的占地面積比率并且改進冷卻性能的電池模塊、包括該電池模塊的電池組和包括該電池組的車輛。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)本公開實施例的電池模塊的立體圖。

圖2是圖1所示電池模塊的分解立體圖。

圖3是圖1所示電池模塊的A-A′剖面圖。

圖4是圖3所示電池模塊的B部放大圖。

圖5是圖3所示電池模塊的C部放大圖。

圖6和7是用于解釋根據(jù)圖1所示電池模塊的熱沉的各種實施例的電池接觸部的視圖。

圖8是用于解釋圖1所示電池模塊的熱沉中的制冷劑的流動情況的視圖。

圖9是用于解釋根據(jù)本公開實施例的電池組的視圖。

具體實施方式

在下文中，將參考附圖詳細描述本公開的優(yōu)選實施例，由此進一步闡明本公開。這里提出的說明僅是處于說明目的而給出的優(yōu)選例，而非旨在限制本公開的范圍，從而應該理解，在不偏離本公開范圍的情況下，可以對其實現(xiàn)其它等效和修改。此外，為了更好地理解本公開，附圖可能包括某些配置元件的放大尺寸，而非其實際比例。

圖1是示出根據(jù)本公開實施例的電池模塊的立體圖，圖2是圖1所示電池模塊的分解立體圖，圖3是圖1所示電池模塊中的A-A′剖面圖，圖4是圖3所示電池模塊的B部放大圖，圖5是圖3所示電池模塊的C部放大圖，圖6和7是用于解釋根據(jù)圖2所示電池模塊的熱沉的各種實施例的電池接觸部的視圖，圖8是用于解釋圖1所示電池模塊的熱沉中制冷劑的流動情況的視圖。

參考圖1至8，電池模塊10包括電池單元組件100和熱沉200。

電池單元組件100可以由相互堆疊并且彼此電連接的多個電池單元110構(gòu)成。這里，所述多個電池單元110可以沿著相互垂直的方向上下堆疊。

每個電池單元110可以被設置為袋形二次電池。袋形二次電池還便于實現(xiàn)所述多個電池單元110的電連接結(jié)構(gòu)。

每個電池單元110可以包括電極組件112、電池外殼114和電極引線116。

電極組件112可以由正電極板、負電極板和分隔物等構(gòu)成。電極組件112已廣為人知，因此下文將省略其詳細解釋。

電池外殼114可以由包括樹脂層和金屬層的層壓片制成，并且通過對電極組件112嵌入其中的邊沿進行熱固(thermosetting)，從而使得電極組件112可以被密封。

為了進行這種密封，電池外殼114的邊沿的四個角部中的至少三個可以構(gòu)成密封部115。電池外殼114可以設置有三側(cè)密封或者四側(cè)密封。

在三側(cè)密封的情形中，即，當密封部115設置在電池外殼114的三個角部上時，構(gòu)成密封部115的這三個角部可以是具有電極引線116的電池外殼114的次軸邊沿(minor axis rim)和電池外殼114的主軸邊沿(major axis rim)其中之一。這里，如圖5所示，一個剩余的角部、即電池外殼114的主軸邊沿中的剩余一個可以不設置密封部115。

這里，密封部115中的至少一個可以在電池單元110的至少一側(cè)表面上被折疊至少一次。通過示例，如圖4所示，設置在電池單元110的一個主軸邊沿上的密封部115可以被折疊兩次。同時，如圖6所示，可以在不折疊的情況下設置每個電池單元120的密封部125。

在四側(cè)密封的情形中，密封部115可以設置在電池外殼114的所有四個角部上。這里，密封部115的設置在電池單元110的主軸邊沿上的密封部可以如三側(cè)密封的情形中那樣被折疊至少一次或者根本不被折疊。

電極引線116可以連接到電極組件112，并且可以突出到電池外殼114的外部。電極引線116可以設置成均由負極引線和正極引線構(gòu)成的成對電極引線。所述成對電極引線116可以設置成使得每個電極引線116分別地設置在電池單元110的每個次軸邊沿上，或者使得電極引線116被一起設置在電池單元110的一個特定的次軸邊沿上。所述成對電極引線116可以經(jīng)由匯流條等彼此電連接。

熱沉200用于冷卻電池單元組件100，因此可以具有用于制冷劑R流通的冷卻通道205。這里，制冷劑R可以是氣體或者液體，但是在本實施例中，考慮到漏電和防水等問題，制冷劑R可以是在水冷卻方法中使用的液體制冷劑。冷卻通道205可以連接到用于從外部冷卻裝置向冷卻通道205供給制冷劑R的制冷劑供給部207、和用于從冷卻通道205向外部冷卻裝置排放制冷劑R的制冷劑排放部208。

熱沉200可以覆蓋電池單元組件100的兩側(cè)，具體地，熱沉200可以覆蓋位于沿著電池單元組件100的每個電池單元110的主軸方向的兩側(cè)處的邊沿；并且熱沉200可以直接接觸電池組件100，具體地，熱沉200可以接觸位于沿著每個電池單元110的主軸方向的兩側(cè)處的邊沿。

如前所述，在本實施例中，熱沉200可以分別接觸位于每個電池單元110的主軸方向上的兩側(cè)處的邊沿。每個電池單元110的熱導率在每個電池單元110的次軸方向上較高。因為根據(jù)本實施例的熱沉200分別地直接接觸位于每個電池單元110的主方向上的兩側(cè)處的邊沿和位于每個電池單元110的次方向上的兩端處的邊沿，所以更快地吸收每個電池單元110的熱量。相應地，根據(jù)本實施例的電池模塊10可以顯著地改進電池模塊10的冷卻性能。

此外，因為根據(jù)本實施例的熱沉200直接接觸每個電池單元110、而非布置成接觸每個電池單元110的獨立冷卻翼片和冷卻板，所以當配置電池單元組件100時，可以省略冷卻翼片和冷卻板。相應地，根據(jù)本實施例的電池模塊10可以增加電池單元110的占地面積比率，并且降低配置電池單元組件100時的制造成本。此外，因為根據(jù)本實施例的電池模塊10未設置冷卻翼片和冷卻板，所以就不會發(fā)生傳統(tǒng)的多個冷卻翼片和冷卻板之間的接觸失效問題。

這種熱沉200可以包括第一冷卻構(gòu)件210和第二冷卻構(gòu)件220，第一冷卻構(gòu)件210和第二冷卻構(gòu)件220由諸如鋁等此類具有高熱導率的金屬材料制成。

第一冷卻構(gòu)件210可以覆蓋電池單元組件100的一側(cè)，具體地，第一冷卻構(gòu)件210可以覆蓋位于每個電池單元110的主軸方向上的一側(cè)處的邊沿，并且第一冷卻構(gòu)件210可以接觸位于電池單元110的主軸方向上的一側(cè)表面。具體地，第一冷卻構(gòu)件210可以直接接觸每個電池單元110的每個電池外殼114的一側(cè)表面，并且布置成面對第二冷卻構(gòu)件220，并且使得每個電池單元110的電極引線116被布置在所述第一冷卻構(gòu)件和第二冷卻構(gòu)件之間。

第一冷卻構(gòu)件210可以設置有冷卻通道205。這里，制冷劑供給部207可以在第一冷卻構(gòu)件210的一個側(cè)端處連接到冷卻通道205，制冷劑排放部208可以在第一冷卻構(gòu)件210的另一個側(cè)端處與冷卻通道205連接。相應地，隨著通過制冷劑供給部207進入的制冷劑R沿著第一冷卻構(gòu)件210的冷卻通道205流動并且通過制冷劑排放部208離開，制冷劑R可以有效地對已經(jīng)接收來自電池組件100的熱量的第一冷卻構(gòu)件210進行冷卻。

第一冷卻構(gòu)件210的冷卻通道205可以在第一冷卻構(gòu)件210中分支至少一次，以增加流過冷卻通道205的制冷劑R的流量。在本實施例中，第一冷卻構(gòu)件210的冷卻通道205可以形成為使其可以在第一冷卻構(gòu)件210中分支三次。但是對此沒有限制，因此，只要制冷劑R的流量能夠增加，冷卻通道205便可以形成為以各種次數(shù)以及各種形狀進行分支。

第一冷卻構(gòu)件210可以包括至少一個電池接觸部215。

所述至少一個電池接觸部215可以形成為沿著第一冷卻構(gòu)件210的縱向方向從第一冷卻構(gòu)件210的一個表面以長桿形狀突出，并且電池接觸部215均可接觸兩個彼此面對電池單元110的、沿著電池單元組件100的主軸方向的一側(cè)方向上的一側(cè)表面。

電池接觸部215可以設置為多個。當被設置多個時，所述多個電池接觸部215可以布置成使其沿著第一冷卻構(gòu)件210的豎直方向、即沿著堆疊所述多個電池單元110的方向彼此間隔開特定距離。

所述多個電池接觸部215可以均被布置在設置于兩個彼此面對的所述電池單元110的一側(cè)表面上的密封部115之間。如圖4所示，當密封部115被折疊時，每個電池接觸部215可以彼此間隔，以防止通過折疊密封部115以與電池單元110光滑接觸所占據(jù)的空間中發(fā)生干涉。如圖6所示，如果密封部125不被折疊，則所述多個電池接觸部235可以布置在所述多個電池單元120的每個密封部125之間。此外，如圖7所示，在密封部未形成在一側(cè)處的邊沿上的三側(cè)密封的情形中，所述多個電池接觸部215可以設置成接觸所有的多個電池單元130的一側(cè)表面。通過所述多個電池接觸部215，可以將電池單元110中產(chǎn)生的熱量有效地傳遞到第一冷卻構(gòu)件210。

第二冷卻構(gòu)件220可以覆蓋電池單元組件100的另一側(cè)，具體地，第二冷卻構(gòu)件220可以覆蓋每個電池單元110的主軸方向上的另一側(cè)處的邊沿，并且每個電池單元110的主軸方向直接接觸另一側(cè)表面。具體地，第二冷卻構(gòu)件220可以直接接觸每個電池單元110的每個電池外殼114的另一側(cè)表面，并且可以布置成面對第一冷卻構(gòu)件210，使每個電池單元110的電極引線116布置在所述第一冷卻構(gòu)件和第二冷卻構(gòu)件之間。

正如第一冷卻構(gòu)件210那樣，第二冷卻構(gòu)件220可以設置有冷卻通道205。這里，制冷劑供給部207可以在第二冷卻構(gòu)件220的一個側(cè)端處與冷卻通道205連接，制冷劑排放部208可以在第二冷卻構(gòu)件220的另一個側(cè)端處與冷卻通道205連接。相應地，隨著通過制冷劑供給部207進入的制冷劑R沿著第二冷卻構(gòu)件220的冷卻通道205流動并且通過制冷劑排放部208離開，制冷劑R可以有效地冷卻已經(jīng)從電池組件100接收熱量的第二冷卻構(gòu)件220。

第二冷卻構(gòu)件220的冷卻通道205也可以分支至少一次，并且在本實施例中，可以形成為如第一冷卻構(gòu)件210的冷卻通道205那樣分支三次。此外，只要制冷劑R的流量能夠增加，第二冷卻構(gòu)件220的冷卻通道205還可以形成為以各種次數(shù)以及各種形狀進行分支。

正如第一冷卻構(gòu)件210那樣，第二冷卻構(gòu)件220也可以包括至少一個電池接觸部225。

所述至少一個電池接觸部225可以形成為沿著第二冷卻構(gòu)件220的縱向方向從第二冷卻構(gòu)件220的一個表面以長桿形狀突出，并且可以均沿著電池單元組件100的主軸方向在另一側(cè)方向上接觸兩個彼此面對的電池單元110的一側(cè)表面。

正如第一冷卻構(gòu)件210的電池接觸部215那樣，電池接觸部225也可以設置為多個。當被設置多個時，所述多個電池接觸部225可以布置成使其沿著第二冷卻構(gòu)件220的豎直方向、即沿著堆疊所述多個電池單元110的方向彼此間隔開特定距離。

這里，如圖5所示，所述多個電池接觸部225可以彼此間隔開特定距離，或者以如圖7所示的結(jié)構(gòu)設置，使得所述多個電池接觸部225接觸所述多個電池單元的所有的另一側(cè)表面。

同時，在四側(cè)密封的情形中，正如第一冷卻構(gòu)件210的所述多個電池接觸部215那樣，所述多個電池接觸部225可以均設置在被布置于兩個彼此面對的電池單元110的另一側(cè)表面上的密封部之間。此外，當這些密封部被折疊時，正如第一冷卻構(gòu)件210的所述多個電池接觸部215那樣，每個電池接觸部225可以彼此間隔，以防止在通過折疊密封部以與電池單元110光滑接觸所占據(jù)的空間中發(fā)生干涉。如果密封部不被折疊，則正如第一冷卻構(gòu)件210的所述多個電池接觸部215那樣，所述多個電池接觸部225可以布置在所述多個電池單元的每個密封部之間。通過這多個電池接觸部225，可以將電池單元110中產(chǎn)生的熱量有效地傳遞到第二冷卻構(gòu)件220。

圖9是用于解釋根據(jù)本公開實施例的電池組的視圖。

參考圖9，電池組P可以包括至少一個電池模塊10和用于封裝根據(jù)前述實施例的所述至少一個電池模塊10的電池組外殼50。

這種電池組P可以是車輛的燃料源，并且設置在車輛中。例如，電池組P可以設置在電動車輛、混合動力車輛和以其它方法來將電池組P用作燃料源的車輛中。此外，除了前述車輛之外，電池組P當然還可以設置在諸如使用二次電池的能量存儲系統(tǒng)這樣的其它類型的裝置、設備和設施等中。

由于根據(jù)本實施例的電池組P和諸如車輛這樣的、設置有電池組P的裝置、設備和設施包括前述電池模塊10，能夠?qū)崿F(xiàn)具有前述電池模塊10的全部優(yōu)點的電池組P和車輛。

已經(jīng)詳細描述了本公開。然而應該理解，雖然示出了本公開的優(yōu)選實施例，但是僅是通過說明給出了詳細描述和具體實例，因為根據(jù)該詳細描述，本領域技術人員能夠清楚理解本公開的范圍內(nèi)的各種改變和修改。

附圖標記列表

10：電池模塊

100：電池單元組件

110：電池單元

112：電極組件

114：電池外殼

115：密封部