專利名稱：電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池組，尤其涉及電池組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電池在充放電過程中會產(chǎn)生大量的熱量，該熱量不僅會影響電池的性能，更嚴重 地，當熱量積聚到一定程度后，很可能會引起熱失控而爆炸。對于汽車用的鋰離子電池組 來說，散熱是非常必要的。現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用外循環(huán)的方式對電池組散熱，例如通過向 電池組吹送來自電池組模塊外部的冷空氣，并將流經(jīng)電池組后的空氣排放到電池組模塊外 部，也就是與外部形成大循環(huán)。這種散熱方式通常會將外部空氣中的濕氣帶入電池組模塊， 不利于電池組的穩(wěn)定工作。 此外，一些電池，尤其是動力電池，根據(jù)需要可能會在低溫環(huán)境下工作。在低溫環(huán) 境下工作時，電池在低溫環(huán)境中的工作性能較差，例如，鋰電池的最佳工作溫度在15_35°C。 電池組低于ot:工作時，由于電解液的粘度增大使得離子運動受到較大阻力，擴散能力也降 低，因此電池的充放電性能及循環(huán)壽命會受到很大的影響，特別是電池的充電性能，如電池 在-2(TC時只能充50_60%容量。因此，低溫下工作時，需要對電池組進行低溫加熱。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，需要一種在考慮電池組散熱的同時還需要考慮對電池組低溫加 熱的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 本發(fā)明提供一種電池組模塊，該模塊包括溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及多個單體電池或多個 電池組，所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括泵、溫度調(diào)節(jié)器、流通通道和流體介質(zhì)，所述流體介質(zhì)填充 于所述流通通道中，所述流通通道與所述泵的流入口連接，并與所述泵的流出口連接，從而 形成所述流體介質(zhì)的循環(huán)回路，所述溫度調(diào)節(jié)器用于使所述流通通道中的所述流體介質(zhì)加 熱或冷卻，以對設(shè)置在所述循環(huán)回路周圍的所述單體電池或電池組加熱或者散熱。
所述溫度調(diào)節(jié)器可以根據(jù)需要而選擇性地對所述流體介質(zhì)加熱或冷卻，以調(diào)節(jié)電 池組的溫度。所述流體介質(zhì)可以采用液體或氣體，由于本發(fā)明是內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)，不會將外部的 濕氣帶進電池，保證電池在恒定的環(huán)境下工作。此外，本發(fā)明的所述泵既是循環(huán)的入口也是 循環(huán)的出口 ，可以有效提高熱量的利用率。


圖1為本發(fā)明的電池組模塊的一種實施方式的示意圖；
圖2為本發(fā)明的電池組模塊的另一種實施方式的示意圖。
具體實施例方式
圖1所示為本發(fā)明的一種電池組模塊的實施方式，其中，本發(fā)明的電池組模塊包 括多個單體電池6和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括泵1、溫度調(diào)節(jié)器2、流通通道3和流體介質(zhì)。流體介質(zhì)填充在流通通道3中，流通通道3的一端與泵1連接于流入口 4，并延 伸穿過溫度調(diào)節(jié)器2，流通通道3的另一端與泵1連接于流出口 5，流體介質(zhì)在流通通道3 內(nèi)沿箭頭所示方向流動，從而形成流體介質(zhì)的內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)，流體介質(zhì)被泵1加壓擠出，經(jīng)溫 度調(diào)節(jié)器2進行溫度調(diào)節(jié)后通過流通通道3，溫度調(diào)節(jié)器2用于使流通通道3中的流體介質(zhì) 加熱或冷卻，以對設(shè)置在所述循環(huán)回路周圍的單體電池6加熱或者散熱。
如圖1所示，單體電池6設(shè)置在流通通道3周圍，優(yōu)選地設(shè)置在流通通道3構(gòu)成的 循環(huán)回路所包圍的區(qū)域內(nèi)，并使各單體電池6之間的空隙保持電絕緣，以得到最佳的溫度 調(diào)節(jié)效果。本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，在動力電池等大型電池中，在充電和放電時，電池的充放電 電流很大，容易引起整個電池的溫度變化。并且，電路由電池中間部位向電池兩端流動是一 個電流集中的過程，即越靠近電池兩端的方向，電流密度越高，溫度也就越高。尤其在電極 端子上，由于電極端子的面積相對較小，而且是容易發(fā)熱的金屬材質(zhì)，因此電極端子上溫度 最高，是電池散熱的關(guān)鍵部位，也是電池安全性的重要環(huán)節(jié)。另外電極的極耳連接處、電極 端子連接處都是物理連接，其阻抗比電化學反應(yīng)的阻抗較大，這也是電極端子溫度很高的 一個主要原因。因此，可以在單體電池6的電極端設(shè)置熱傳導(dǎo)部件(如傳導(dǎo)電極附近熱量的 電極散熱片或者電極端子本身)，并將該熱傳導(dǎo)部件引出并使其至少一部分密封設(shè)置(如 注塑)在流通通道3內(nèi)部，使得流體介質(zhì)對該部件直接冷卻或加熱。 此外，流通通道3可以形成多個循環(huán)回路，如圖l所示的實施方式中，泵l包括一 個流入口 4和多個流出口 5，流通通道3包括一個流體介質(zhì)流入方向和多個流體介質(zhì)流出方 向(圖1中的箭頭方向)，從而構(gòu)成多個循環(huán)回路；如圖2所示的實施方式中，泵1包括多 個流入口 4和多個流出口 5，流通通道3包括多個流體介質(zhì)流入方向和多個流體介質(zhì)流出方 向，從而構(gòu)成多個循環(huán)回路。 此外，流體介質(zhì)可以選擇液體或氣體，使用液體流體介質(zhì)時要求液體絕緣、無腐蝕 性，優(yōu)選使用硅油等液態(tài)流體介質(zhì)。氣體可以選擇熱存儲量較高的氣體或摻雜有吸熱泡沫 顆粒的空氣。 根據(jù)不同的工作環(huán)境，使溫度調(diào)節(jié)器2可以用于電池組的散熱或低溫加熱。溫度 調(diào)節(jié)器2可以設(shè)置在流通通道3構(gòu)成的循環(huán)回路中，并包括冷卻組件和加熱組件。優(yōu)選地， 所述冷卻組件和加熱組件為可控恒溫冷卻組件和加熱組件，以對電池組提供恒定的工作溫 度。此外，冷卻組件和加熱組件可以設(shè)置在流通通道3中，還可以分別設(shè)置在流通通道3的 管道的內(nèi)部和外壁，或者分別設(shè)置在流通通道3的管道的外壁上，以對流通通道3內(nèi)流過的 流體介質(zhì)冷卻或加熱。在本實施方式中，溫度調(diào)節(jié)器2設(shè)置在泵1的流入口附近，冷卻組件 可以為冷凝器8(如空調(diào)的冷凝器)，加熱組件可以為線圈加熱件或陶瓷加熱件9。
可以通過手動選擇加熱組件或冷卻組件工作。此外，所述電池組模塊還可以包括 溫度傳感器和控制起動器(未示出)，溫度傳感器(可設(shè)置在單體電池的電極端子上)測得 電池組模塊的溫度而向控制起動器傳送信號，控制起動器根據(jù)接收到的信號控制所述溫度 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，選擇冷卻組件或加熱組件工作，從而自動對電池組散熱或加熱。優(yōu)選地， 溫度傳感器可以是熱敏電阻式傳感器，控制起動器可以是微處理器或PLC，可以將控制起動 器設(shè)置在溫度調(diào)節(jié)器2上。 下面將詳細介紹本發(fā)明的電池組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作過程。 當溫度傳感器測得的電池組模塊的充放電或工作溫度高于預(yù)定溫度如55t:時，控制起動器使所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)起動，并使溫度調(diào)節(jié)器2中的冷凝器8工作。所述溫度調(diào)節(jié) 系統(tǒng)用于電池組的散熱。流體介質(zhì)經(jīng)泵1的加壓而進入流入口 4，并沿流通通道3流入溫度 調(diào)節(jié)器2中，冷凝器8的運轉(zhuǎn)使流體介質(zhì)的溫度降低。低溫流體介質(zhì)從溫度調(diào)節(jié)器2流出 后，沿流通通道3流動，并與設(shè)置在流通通道3周圍的單體電池6進行熱交換(單體電池6 的電極散熱片設(shè)置在流通通道3內(nèi)時，流體介質(zhì)還可以直接與電極散熱片進行熱交換)，帶 走電池散發(fā)的熱量。經(jīng)過熱交換并吸收了多余的熱量以后，流體介質(zhì)沿流通通道3經(jīng)流出 口 5流回泵1形成內(nèi)循環(huán)。隨后，流體介質(zhì)被泵1再次加壓而流入溫度調(diào)節(jié)器2，經(jīng)冷凝器 8冷卻，沿流通通道3流動而繼續(xù)散熱循環(huán)。 同樣地，當溫度傳感器測得的電池組模塊的工作溫度低于預(yù)定溫度如-l(TC時，控 制起動器使所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)起動，并使溫度調(diào)節(jié)器2中的陶瓷加熱件9工作，所述溫度調(diào) 節(jié)系統(tǒng)用于電池組的低溫加熱。流體介質(zhì)經(jīng)泵1的加壓而進入流入口 4并沿流通通道3流 入溫度調(diào)節(jié)器2中，陶瓷加熱件9的運轉(zhuǎn)加熱流體介質(zhì)。加熱的流體介質(zhì)從溫度調(diào)節(jié)器2 流出后，沿流通通道3流動，并與設(shè)置在流通通道3周圍的單體電池6進行熱交換，對低溫 下工作的電池組進行低溫加熱。經(jīng)過熱交換的流體介質(zhì)沿流通通道3經(jīng)流出口 5流回泵1 形成內(nèi)循環(huán)。隨后，流體介質(zhì)被泵1再次加壓而流入溫度調(diào)節(jié)器2，經(jīng)陶瓷加熱件9加熱，沿 流通通道3流動而繼續(xù)加熱循環(huán)。 由于所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)形成了內(nèi)循環(huán)，所有部件都封裝在電池組模塊內(nèi)，當流體
介質(zhì)為氣體時，可以避免將外部的濕氣帶進電池組模塊，因此，可以保持電池組在恒定的環(huán)
境下工作。此外，將一個循環(huán)的流體介質(zhì)直接用于下一個循環(huán)，可以減少下一個循環(huán)時對流
體介質(zhì)的加熱或冷卻，使得所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)模式能效更高。 為了進一步提高能量的循環(huán)利用，可以通過優(yōu)化參數(shù)以盡可能地保證內(nèi)循環(huán)的溫
度場分布均勻。優(yōu)選地，可以通過增加流體介質(zhì)的流速，以減少單次循環(huán)時流體介質(zhì)與電池
組的熱交換量。使用氣體流體介質(zhì)時，還可以優(yōu)選地通過使用熱存儲量大的氣體或摻雜泡
沫顆粒的方式來提高氣體的熱存儲量，從而保證循環(huán)的溫度場分布均勻。更優(yōu)選地，可以將
流入口 4和流出口 5處的溫度差控制在2 3°C ，以使流體介質(zhì)與每個單體電池6之間的熱
交換量基本一致，從而達到對電池組的最佳的溫度調(diào)整。 流通通道3可以是整體，該通道的尺寸可以根據(jù)散熱或低溫加熱的需求進行設(shè) 計。其中，流通通道3所用的材料絕緣，當電極散熱片設(shè)置在流通通道3內(nèi)時，熱交換主要 在流通通道3內(nèi)進行，因此可以選擇如PPS(聚苯硫醚)、PPO(聚苯醚)、PEEK(聚醚醚酮) 等熱的不良導(dǎo)體材料。優(yōu)選地，這些材料具有微發(fā)泡結(jié)構(gòu)，從而可以更好地阻止低溫加熱時 的熱量或散熱時的冷氣不必要的損失。 此外，流通通道3還可以如圖2所示那樣設(shè)置在多個電池組之間形成整個電池包 10的流通通道。在這種實施方式中，各部件的連接與單個電池組的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的連接方 式形似，區(qū)別僅在于，將多個電池組設(shè)置在流通通道3周圍。也就是說，該溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包 括多個電池組7。流體介質(zhì)經(jīng)泵l(未示出)加壓流出，經(jīng)溫度調(diào)節(jié)器2(未示出)進行溫度 調(diào)節(jié)而通過流通通道3，以調(diào)節(jié)設(shè)置在流通通道3周圍的電池組7的溫度。如圖2所示，流 通通道3包括多個循環(huán)回路，每個循環(huán)回路的兩端分別與泵1連接，從而形成流體介質(zhì)的循 環(huán)結(jié)構(gòu)。各電池組7設(shè)置在流通通道3形成的循環(huán)回路所包圍的區(qū)域內(nèi)，且保持各電池組 7之間的空隙電絕緣。
可以通過本發(fā)明的電池組模塊的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，根據(jù)不同需要而對電池組模塊進 行散熱或低溫加熱，并且有效地利用能量、節(jié)省了空間，對于動力電池來說，同時滿足了高 能效和空間利用率的要求。
權(quán)利要求
一種電池組模塊，該模塊包括溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及多個單體電池或多個電池組，所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括泵、溫度調(diào)節(jié)器、流通通道和流體介質(zhì)，所述流體介質(zhì)填充于所述流通通道中，所述流通通道與所述泵的流入口連接，并與所述泵的流出口連接，從而形成所述流體介質(zhì)的循環(huán)回路，所述溫度調(diào)節(jié)器用于使所述流通通道中的所述流體介質(zhì)加熱或冷卻，以對設(shè)置在所述循環(huán)回路周圍的所述單體電池或電池組加熱或者散熱。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所示的電池組模塊，其中，所述泵設(shè)置有至少一個流入口和至少一 個流出口 ，所述流通通道可以形成多個循環(huán)回路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組模塊，其中，所述單體電池或電池組設(shè)置在被所述循 環(huán)回路包圍的區(qū)域內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池組模塊，其中，所述單體電池或電池組的電極端設(shè)置有 熱傳導(dǎo)部件，該熱傳導(dǎo)部件的至少一部分位于所述流通通道內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組模塊，其中，所述溫度調(diào)節(jié)器包括加熱組件和冷卻組件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池組模塊，其中，所述加熱組件為陶瓷加熱件，所述冷卻組 件為冷凝器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池組模塊，其中，所述加熱組件和冷卻組件分別設(shè)置在所 述流通通道中和/或所述流通通道外壁上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池組模塊，其中，所述電池組模塊還包括溫度傳感器和控 制起動器，所述控制起動器根據(jù)所述溫度傳感器測得的所述電池組模塊的溫度而控制所述 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組模塊，其中，所述流體介質(zhì)為液體或氣體。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池組模塊，其中，所述流體介質(zhì)為硅油。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池組模塊，其中，所述流體介質(zhì)可以為熱存儲量大的氣體或者摻雜有吸熱泡沫顆粒的空氣。
12. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池組模塊，其中，所述流通通道由絕緣的熱的不良導(dǎo)體形成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電池組模塊，其中，所述流通通道的材料具有微發(fā)泡結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種電池組模塊，該模塊包括溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及多個單體電池或多個電池組，所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括泵、溫度調(diào)節(jié)器、流通通道和流體介質(zhì)，所述流體介質(zhì)填充于所述流通通道中，所述流通通道與所述泵的流入口連接，并與所述泵的流出口連接，從而形成所述流體介質(zhì)的循環(huán)回路，所述溫度調(diào)節(jié)器用于使所述流通通道中的所述流體介質(zhì)加熱或冷卻，以對設(shè)置在所述循環(huán)回路周圍的所述單體電池或電池組加熱或者散熱。所述電池組溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以向電池組提供恒定、高效能的溫度調(diào)節(jié)。
文檔編號H01M10/50GK101728595SQ20081016781
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月10日
發(fā)明者鄭衛(wèi)鑫 申請人:比亞迪股份有限公司