專利名稱：二次電池模件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二次電池，尤其涉及用于具有多個單元電池(unitbatteries)的二次電池模件的冷卻結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
和一次電池不同，二次電池可以再充電。由一個單電池(battery cell)組成的小功率二次電池可用作各種便攜式電子裝置例如蜂窩電話、膝上型計算機和錄像攝像機的電源。而由多個單電池連接成組件形狀(pack shape)的大容量按尺寸分組的二次電池(Bulk size secondary batteries)被用作如燃油電子兩用車中的馬達驅(qū)動電源。
二次電池根據(jù)其外部形狀可以分為不同類型，例如方形和圓筒形電池。
將二次電池用于需要大功率電源的機械的馬達驅(qū)動、例如用于電動機車的馬達驅(qū)動時，可將二次電池串聯(lián)連接，以形成電池模件。
通過串聯(lián)連接多個二次電池(下面稱為“單元電池”)來形成電池模件。
每一單元電池包括隔板插入在正極和負極之間的電極組件、具有內(nèi)部容納電極組件的空間的容器、與容器組裝在一起以密封容器的蓋組件以及朝蓋組件突出并且電連接到電極組件的正極和負極的集流器的正極端子和負極端子。
此外，單元電池彼此隔開，所述端子彼此串聯(lián)或并聯(lián)，以形成電池模件。
由于電池模件連接幾個到十幾個單元電池，所以需要有效地散發(fā)由每一單元電池產(chǎn)生的熱量。尤其將二次電池用于燃油電子兩用車時，散熱更為重要。
如果不能適當(dāng)散熱，在單元電池之間將產(chǎn)生溫度差，這將降低充電放電效率。
此外，每一單元電池產(chǎn)生的熱量將使二次電池模件的溫度過度增加，這可能會導(dǎo)致單元電池爆炸。
特別是用于驅(qū)動燃油電子兩用車的馬達的電池模件需要大電流充電和放電，所以二次電池的內(nèi)部反應(yīng)產(chǎn)生熱量，這將降低電池性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以提高冷卻效率的二次電池模件。在一些實施方式中，提供一種可以均勻地冷卻構(gòu)成二次電池模件的每一單元電池的二次電池模件。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，二次電池模件包括多個單元電池、設(shè)置在單元電池之間以傳遞單元電池產(chǎn)生的熱量的電池擋板(cell barrier plate)、設(shè)置成與電池擋板端部接觸的冷卻板、以及設(shè)置在冷卻板附近從冷卻板散發(fā)熱量的散熱組件。
冷卻板可以具有散熱肋。電池擋板至少在一個方向上可延伸超出單元電池。散熱組件可以具有至少一臺冷卻風(fēng)扇，以將空氣吹向冷卻板。散熱組件可以包括設(shè)置在冷卻板上的至少一個熱電元件。冷卻板可以設(shè)置成面對單元電池的側(cè)表面。可將兩塊冷卻板設(shè)置成接觸單元電池的兩個側(cè)表面。
在本發(fā)明的其它實施方式中，電池擋板可以由具有高熱導(dǎo)率的材料例如銅或者鋁制成。冷卻板可以由具有高熱導(dǎo)率的材料例如銅或者鋁制成。此外，單元電池可以是方形電池。電池擋板可以和冷卻板形成為一體，或者可以通過焊接固定到冷卻板上。
散熱組件可以包括支撐在散熱肋的外端上的散熱組件殼體、設(shè)置在散熱組件殼體內(nèi)部將空氣吹向散熱肋的風(fēng)扇以及設(shè)置在散熱組件殼體內(nèi)部并與風(fēng)扇耦連的馬達。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，二次電池模件包括多個單元電池、容納單元電池的外殼、設(shè)置在單元電池之間以傳遞單元電池產(chǎn)生的熱量的電池擋板以及設(shè)置成與電池擋板端部接觸的冷卻板，其中，所述外殼具有可使傳熱介質(zhì)流動的入口和設(shè)置在入口中的冷卻風(fēng)扇。該外殼也可以具有兩個入口和兩臺冷卻風(fēng)扇。在一實施方式中，外殼還包括用于從外殼排出傳熱介質(zhì)的排出口。
這種二次電池模件可適用于驅(qū)動馬達，并用作馬達驅(qū)動裝置的電源，如用作燃油電子兩用車、電動機車、無線真空吸塵器、電動自行車或小型摩托車的電源。


通過以下結(jié)合附圖對一些實施方式進行說明，本發(fā)明實施方式的這些和/或其它方面和特點將更加顯而易見和更容易理解。附圖中圖1是本發(fā)明第一實施方式的二次電池模件的示意性透視圖；圖2是本發(fā)明第一實施方式的二次電池模件的局部側(cè)向橫截面圖；圖3是本發(fā)明第二實施方式的二次電池模件的局部側(cè)向橫截面圖；圖4是本發(fā)明第三實施方式的二次電池模件的局部側(cè)向橫截面圖；圖5是本發(fā)明第三實施方式的二次電池模件的局部縱向橫截面圖；圖6的框圖示意性地說明了由本發(fā)明實施方式的二次電池模件驅(qū)動馬達的情況。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細描述附圖中示出的實例的本發(fā)明的一些實施方式。下面通過參考附圖對實施方式的說明來解釋本發(fā)明。
在以下的說明中，電池模件使用空氣作為冷卻介質(zhì)，當(dāng)然本發(fā)明不限于此。例如，可用冷卻水或其它流體作為冷卻介質(zhì)。
圖1是本發(fā)明第一實施方式的二次電池模件的示意性透視圖。
參考該圖，電池模件10包括多個單元電池11，每一單元電池具有產(chǎn)生電力的電極組件，其中隔板被插在正極和負極之間；被設(shè)置成與單元電池11接觸以傳遞單元電池11產(chǎn)生的熱量的電池擋板30；被設(shè)置成與電池擋板30的側(cè)端接觸的冷卻板20；被設(shè)置在每一冷卻板20外表面并且彼此隔開的散熱肋40；以及將冷卻空氣吸向散熱肋40的冷卻風(fēng)扇50。
冷卻板20具有預(yù)定厚度的板狀結(jié)構(gòu)。每一冷卻板20被設(shè)置成與電池擋板30的一端接觸，并延伸超出多個單元電池11的兩側(cè)端。
現(xiàn)在參考圖2，本實施方式的電池擋板30是由具有高熱導(dǎo)率的材料例如銅或者鋁制成的薄板，該薄板被設(shè)置在相鄰的單元電池11之間，它的兩個表面與每一相鄰的單元電池11緊密接觸。
此外，每一電池擋板30的兩側(cè)端延伸超出每一單元電池11的端部。當(dāng)然，本發(fā)明不限于這種實施方式。例如，電池擋板的可以具有和單元電池11相同的寬度。
冷卻板20被設(shè)置成與電池擋板30的兩端接觸。圖1和2中的電池擋板30具有其兩端通過焊接被固定到冷卻板20的側(cè)表面上的結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，也可選擇成使電池擋板30和冷卻板20形成為一體。
電池擋板30不僅用于通過與單元電池11緊密接觸來傳遞單元電池11產(chǎn)生的熱，還用于保持單元電池11之間的距離，并通過固定到冷卻板20上來支撐單元電池11。
因此，單元電池11產(chǎn)生的熱量可通過設(shè)置在單元電池11和單元電池11之間的電池擋板30而被傳遞到冷卻板20，所述熱量被由冷卻風(fēng)扇50吸向冷卻板20的空氣發(fā)散。
電池擋板30可以由熱管組成。熱管具有有效地傳遞熱量的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過以下步驟形成抽出空氣使熱管內(nèi)部處于真空狀態(tài)、在熱管壁上粘附多孔材料，然后用水、甲醇、丙酮、鈉、水銀等填充熱管內(nèi)部。因此，隨著熱管內(nèi)部液體的溫度變化，在蒸發(fā)和冷凝的過程中熱量以潛熱的形式傳遞。
由于各種熱管是公知技術(shù)，所以省略對其的詳細解釋。
現(xiàn)在將說明主要發(fā)散冷卻板20的熱量的散熱肋40和冷卻風(fēng)扇50的結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，冷卻板20的外表面設(shè)置有多個散熱肋40，它們垂直于冷卻板，并且隔開預(yù)定的距離。
對散熱肋40的長度沒有限制。
冷卻風(fēng)扇50被設(shè)置在散熱肋40的各端，以便在散熱肋40之間吹送冷卻空氣。
冷卻風(fēng)扇50具有吸入空氣的公知結(jié)構(gòu)，該風(fēng)扇具有用于產(chǎn)生驅(qū)動力的馬達51、設(shè)置在馬達51的轉(zhuǎn)軸上的多個風(fēng)扇葉片52以及連接散熱肋40以在內(nèi)部容納馬達51和風(fēng)扇葉片52的散熱組件殼體53。
在本實施方式中示出了兩臺冷卻風(fēng)扇50，當(dāng)然對冷卻風(fēng)扇50的數(shù)量沒有限制。例如，也可以只使用一臺冷卻風(fēng)扇50。
下面將說明本實施方式的電池模件的工作。在電池模件10中，設(shè)置在單元電池11之間的電池擋板30被設(shè)置成與冷卻板20接觸，因而通過電池擋板30和冷卻板20可發(fā)散單元電池11的熱量。
冷卻板20被設(shè)置在由單元電池11組成的電池集合體12的側(cè)端，并且向冷卻板20提供冷卻空氣。
設(shè)置在單元電池11之間的電池擋板30延伸超過單元電池11，以便被固定到冷卻板20的側(cè)表面。
當(dāng)單元電池11設(shè)置在冷卻板20之間時，如果單元電池11產(chǎn)生熱量，產(chǎn)生的熱量被傳遞給電池擋板30，并通過電池擋板30傳輸給冷卻板20。
因此，借助于設(shè)置在冷卻板20附近的散熱肋40和冷卻風(fēng)扇50的運行可減少冷卻板20的熱量。
也就是說，如果冷卻風(fēng)扇50開始運轉(zhuǎn)，通過風(fēng)扇葉片52的旋轉(zhuǎn)將外部空氣通過散熱肋40吸向冷卻板20。因此，傳遞給冷卻板20的熱量被冷卻風(fēng)扇50產(chǎn)生的快速空氣流發(fā)散，借此降低了單元電池11的溫度。
在冷卻板20中設(shè)置有多個散熱肋40，以使散熱面積最大。而且，傳遞給冷卻板20的熱分散在散熱肋40之間，以被流過散熱肋40之間的冷卻空氣迅速發(fā)散。
每一單元電池11通過電池擋板30均勻地與冷卻板20接觸。因此，每一單元電池11可以在相同的條件下進行熱交換，借此，可均勻地散發(fā)每一單元電池11的熱量。也就是說，由于散熱條件相同，所以能均勻地冷卻每一單元電池11。
圖3是本發(fā)明第二實施方式的二次電池模件的局部側(cè)向橫截面圖，其中在冷卻板的外表面上設(shè)置有至少一個熱電元件60。
熱電元件60是一種通過利用非均相金屬(hetero-metal)或半導(dǎo)體而進行放熱反應(yīng)或吸熱反應(yīng)的元件，當(dāng)然不只局限于這些類型。
例如，熱電元件60可以是使用通過組合雙極半導(dǎo)體而產(chǎn)生冷卻效果的元件。
為了排出冷卻板20的熱量，本實施方式的熱電元件60具有可吸收傳遞給冷卻板20的熱量并將熱量傳遞給流過冷卻板20的冷卻空氣的結(jié)構(gòu)。
下面將更詳細地介紹電池模件10’的工作情況。當(dāng)冷卻空氣通過通風(fēng)器(未示出)強制提供給冷卻板20的外部，單元電池11產(chǎn)生的熱量通過電池擋板30傳遞給冷卻板20，并且被流過冷卻板20的空氣冷卻。
熱電元件60的溫度控制電極(未示出)與冷卻板20接觸，并且熱電元件的吸熱/放熱電極(未示出)與流過冷卻板20的空氣接觸。當(dāng)電流在熱電元件60中流動時，熱量從冷卻板20被傳遞到熱電元件60，并且熱電元件60被空氣冷卻。因此，可有效地排出單元電池11產(chǎn)生的熱量。
圖4是本發(fā)明第三實施方式的二次電池模件的橫截面圖。參考該圖，本實施方式的電池模件10”包括容納單元電池11的外殼70。
而且，本實施方式的電池模件10”包括多個單元電池11、設(shè)置在相鄰單元電池11之間的電池擋板32以及設(shè)置在電池擋板32兩端的冷卻板21。冷卻板21具有多個冷卻肋41。
電池擋板32具有與單元電池11的寬度相應(yīng)的寬度，并且被設(shè)置在相鄰單元電池11之間。因此，冷卻板21具有不僅和電池擋板32接觸而且還和單元電池11的側(cè)表面接觸的結(jié)構(gòu)。
外殼70具有敞開的入口72，以使冷卻空氣流向內(nèi)部，入口72被設(shè)置在面對冷卻板21的表面中，以向冷卻肋41提供冷卻空氣。
如圖5所示，入口72形成在外殼70的兩側(cè)，流入外殼70中的空氣對冷卻板21和冷卻肋41進行冷卻，然后通過形成于外殼70中的出口74排向外側(cè)。
因此，單元電池11產(chǎn)生的熱通過單元電池11的側(cè)表面和電池擋板32傳遞給冷卻板21。冷卻板21被外殼70中流動的空氣冷卻，從而有效地發(fā)散單元電池11產(chǎn)生的熱。
圖6的框圖示意地說明了適用于驅(qū)動馬達80的本發(fā)明一實施方式的二次電池模件10。
根據(jù)本發(fā)明的上述實施方式，改進了電池模件的冷卻方式，從而可有效地冷卻單元電池。
而且，冷卻介質(zhì)可以均勻地在單元電池之間循環(huán)，因而可以消除整個電池模件上局部熱量不平衡的現(xiàn)象。
本發(fā)明的二次電池模件的實施方式可以用作馬達驅(qū)動裝置的電源，例如用作燃油電子兩用車、電動機車、無線真空吸塵器、電動自行車或小型摩托車的電源。
盡管上面圖示出并描述了本發(fā)明的一些實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不超出本發(fā)明原理和構(gòu)思的前提下可對這些實施方式進行改型，本發(fā)明的保護范圍被限定于權(quán)利要求及其等同物內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種二次電池模件，包括多個單元電池；被設(shè)置在所述單元電池之間以傳遞所述單元電池產(chǎn)生的熱量的電池擋板；被設(shè)置成與所述電池擋板的端部接觸的冷卻板；及被設(shè)置在所述冷卻板附近從所述冷卻板散發(fā)熱量的散熱組件。
2.如權(quán)利要求1所述的二次電池模件，其中，所述冷卻板具有散熱肋。
3.如權(quán)利要求1所述的二次電池模件，其中，所述電池擋板至少在一個方向上延伸超出所述單元電池。
4.權(quán)利要求1所述的二次電池模件，其中，所述散熱組件具有至少一臺冷卻風(fēng)扇，以將空氣吹向所述冷卻板。
5.如權(quán)利要求1所述的二次電池模件，其中，所述散熱組件包括設(shè)置在所述冷卻板上的至少一個熱電元件。
6.如權(quán)利要求1所述的二次電池模件，其中，所述冷卻板被設(shè)置成面對所述單元電池的側(cè)表面。
7.如權(quán)利要求1所述的二次電池模件，其中，所述冷卻板被設(shè)置成與所述單元電池的第一端表面接觸；所述二次電池模件還包括設(shè)置成與所述單元電池的第二端表面接觸的第二冷卻板。
8.如權(quán)利要求1所述的二次電池模件，其中，所述電池擋板包括銅或者鋁。
9.如權(quán)利要求1所述的二次電池模件，其中，所述冷卻板包括銅或者鋁。
10.如權(quán)利要求1所述的二次電池模件，其中，所述單元電池是方形電池。
11.如權(quán)利要求1所述的二次電池模件，其中，所述電池擋板和所述冷卻板形成為一體。
12.如權(quán)利要求1所述的二次電池模件，其中，所述電池擋板通過焊接被固定到所述冷卻板上。
13.如權(quán)利要求2所述的二次電池模件，其中，所述散熱組件包括支撐在所述散熱肋外端部上的散熱組件殼體、設(shè)置在散熱組件殼體內(nèi)部以將空氣吹向散熱肋的風(fēng)扇，以及被設(shè)置在所述散熱組件殼體內(nèi)部并連接到所述風(fēng)扇的馬達。
14.如權(quán)利要求1所述的二次電池模件，其中，該二次電池模件適用于驅(qū)動馬達。
15.一種二次電池模件，包括多個單元電池；容納所述單元電池的外殼；被設(shè)置在所述單元電池之間以傳遞所述單元電池產(chǎn)生的熱量的電池擋板；設(shè)置成與所述電池擋板端部接觸的冷卻板，其中，所述外殼具有用于流入傳熱介質(zhì)的入口和被設(shè)置在所述入口中的冷卻風(fēng)扇。
16.如權(quán)利要求15所述的二次電池模件，其中，在所述冷卻板上設(shè)置有冷卻肋。
17.如權(quán)利要求16所述的二次電池模件，其中，所述冷卻肋被設(shè)置在面對所述入口的所述冷卻板的表面上。
18.如權(quán)利要求15所述的二次電池模件，其中，所述冷卻板被設(shè)置成與所述單元電池的第一側(cè)表面接觸，所述二次電池模件還包括設(shè)置成與所述單元電池的第二側(cè)表面接觸的第二冷卻板。
19.如權(quán)利要求18所述的二次電池模件，其中，還包括用于流入傳熱介質(zhì)的第二入口和處于所述第二入口中的第二冷卻風(fēng)扇。
20.如權(quán)利要求15所述的二次電池模件，其中，所述外殼還包括用于從該外殼排出傳熱介質(zhì)的排出口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二次電池模件，其包括多個單元電池、容納單元電池的外殼、設(shè)置在單元電池之間以傳遞單元電池產(chǎn)生的熱量的電池擋板、設(shè)置成與電池擋板的端部接觸的冷卻板以及設(shè)置在冷卻板附近從而發(fā)散傳遞給冷卻板的熱量的散熱組件。由于本發(fā)明提供了改進的電池模件冷卻方式，從而可有效地冷卻單元電池。而且，冷卻介質(zhì)可以均勻地在單元電池之間循環(huán)，故可避免出現(xiàn)整個電池模件上局部熱量不平衡的現(xiàn)象。
文檔編號H01M2/10GK1848518SQ200610059189
公開日2006年10月18日 申請日期2006年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者李建求, 金泰容 申請人:三星Sdi株式會社