專利名稱：帶有液冷系統(tǒng)的動(dòng)力電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池，具體涉及用于電動(dòng)車輛和混合動(dòng)力車輛的動(dòng)力電池模塊。
技術(shù)背景
對于被用來作為電動(dòng)車(EV)及混合電動(dòng)車(HEV)電源的二次電池，必須具有高輸出和大容量的特性，因此，將多個(gè)小型二次電池彼此串聯(lián)或并聯(lián)在一起構(gòu)成電池模塊，并且多個(gè)電池模塊彼此串聯(lián)或并聯(lián)在一起構(gòu)成電池組。由于二次電池芯儲存的能量密度很高， 并且組成模塊時(shí)需要緊湊排列，所以工作過程中產(chǎn)生了大量的不易散失的熱量，導(dǎo)致電池性能衰減及安全性降低，因此需要提供一種用于冷卻高輸出高容量電池組的冷卻系統(tǒng)。
近年來，電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池組廣泛使用風(fēng)冷散熱方式，但是風(fēng)冷的散熱效率低， 噪聲大，散熱不均勻，因此并不適用于鋰離子動(dòng)力電池組的冷卻。
韓國專利申請200580032124. 7公開了一種電池組冷卻系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中制冷劑的引入部分和制冷劑的排放部分定位于該電池組冷卻系統(tǒng)的相同側(cè)，且多個(gè)電池模塊中的每一個(gè)均具有單獨(dú)的制冷劑通道，從而使制冷劑以恒定的流速經(jīng)過電池的多個(gè)電芯，降低了電池芯之間的溫度變化，并且減小了整個(gè)電池系統(tǒng)的尺寸。但是，該系統(tǒng)的制冷劑通道結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本較高。
日本專利申請200880003138. X公開了一種電池冷卻裝置，通過流體流動(dòng)單元使與發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣和排氣不同的流體流動(dòng)并直接或間接地與電池接觸，因此即使電池產(chǎn)生大量的熱量，也能夠用流體冷卻該電池。并且利用發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣排氣引起的氣壓變化使流體流動(dòng)或汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)泵使制冷劑流動(dòng)，無需額外設(shè)置用于流體流動(dòng)的能源。該技術(shù)方案同樣存在工藝復(fù)雜、成本高的問題。
上述現(xiàn)有技術(shù)使用的液冷方案基本上都要設(shè)計(jì)流道，工藝復(fù)雜，成本增加，冷卻效果不明顯。尤其是鋼殼或鋁殼的鋰離子二次電池，因?yàn)橛杏坞x態(tài)的電解液存在，所以金屬殼體帶電，組成模塊以后單體電池之間必須充分絕緣，如對電池組整體冷卻則要通過一層絕緣層，大大降低了冷卻效果；如對單個(gè)電池冷卻，則需特殊流道設(shè)計(jì)，其工藝復(fù)雜，成本大大增加，并且增加了尺寸空間。發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的電動(dòng)汽車用電池組存在的工藝復(fù)雜、制造成本高、冷卻效果不明顯等問題，本發(fā)明的目的在于提供一種帶有液冷系統(tǒng)的動(dòng)力電池模塊。利用本發(fā)明，將液體冷卻系統(tǒng)引入到電池組模塊中，可以有效散熱，極大地提高了冷卻效率；并且使得電池單體之間的溫度差異性較小，從而增強(qiáng)了電池組的循環(huán)一致性，提高了電池組循環(huán)的壽命。
為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種帶有液冷系統(tǒng)的動(dòng)力電池模塊，該裝置包括
電池模塊外殼內(nèi)安裝有電池組，在電池組的一側(cè)具有冷卻劑流入管道和冷卻劑流出管道；冷卻劑流入管道通過安裝在機(jī)殼外的冷卻劑入口與壓力泵相連；冷卻劑流出管道通過安裝在機(jī)殼外的冷卻劑出口與換熱器相連。上述電池組由若干個(gè)單體電池通過金屬連接片和緊固螺釘電連接組成；電池組的外部包覆有一層絕緣層，通過結(jié)構(gòu)件固定在外殼內(nèi)；每個(gè)單體電池上安裝有散熱片，散熱片上安裝有液冷部件；液冷部件具有散熱流道入口和散熱流道出口，散熱流道入口和散熱流道出口通過散熱片內(nèi)部的散熱流道連接。上述冷卻劑流入管道通過子入口與散熱流道入口連接。上述冷卻劑流出管道通過子出口與散熱流道出口連接。本發(fā)明一種帶有液冷系統(tǒng)的動(dòng)力電池模塊，由于采取上述的技術(shù)方案，電池模塊具有冷卻裝置，包含散熱流道入口以及散熱流道出口，通過流動(dòng)的冷卻劑帶走電池組工作過程中產(chǎn)生的熱量，冷卻劑在模塊內(nèi)部通過冷卻管道的分流作用分別流經(jīng)單體電池散熱片上的液冷部件，電池的熱量通過散熱片傳遞到液冷部件，液冷部件與冷卻劑再進(jìn)行熱量交換，由于冷卻劑通過多通冷卻管道的并聯(lián)作用，其流經(jīng)每個(gè)單體電池的散熱片上的液冷部件時(shí)流速與溫度相同，可以起到均衡溫度的效果。因此，本發(fā)明取得了以下有益效果1、電池模塊中的液冷部件結(jié)構(gòu)簡單，降低了電池組尺寸，簡化了電池組液冷系統(tǒng)中的流道設(shè)計(jì)，節(jié)省了設(shè)計(jì)和加工成本；2、電池模塊中的冷卻管道具有多通并聯(lián)設(shè)計(jì)，通過液冷部件組成冷卻子系統(tǒng)，冷卻劑流經(jīng)每個(gè)單體電池的流速與溫度的一致性良好，可以有效避免溫度不均衡造成電池組性能上的衰減，提高了電池組的循環(huán)壽命和安全性；3、電池模塊中的絕緣隔板具有尺寸和數(shù)量可調(diào)的凸臺，為電池膨脹預(yù)留了空間， 進(jìn)一步提高了電池組的安全性和循環(huán)壽命；4、采用液體冷卻，散熱效果好，搭配轉(zhuǎn)速較低的風(fēng)扇，工作噪聲大大降低；5、電池模塊結(jié)構(gòu)簡單，散熱效率高，適合大功率大容量放電需求，因此，本發(fā)明的電池組模塊可以用作電動(dòng)車輛和混合電動(dòng)車輛的電源。


圖1為本發(fā)明一種帶有液冷系統(tǒng)的動(dòng)力電池模塊的結(jié)構(gòu)圖；圖加為電池組結(jié)構(gòu)圖；圖2b為電池組分解圖；圖3為散熱片的簡圖；圖4為絕緣隔板的簡圖；圖5為冷卻劑流入管道和流出管道的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例.圖1為本發(fā)明一種帶有液冷系統(tǒng)的動(dòng)力電池模塊的結(jié)構(gòu)圖，如圖1的實(shí)施例所示， 該裝置包括電池模塊外殼1內(nèi)安裝有相互電連接的電池組2，在電池組2的一側(cè)具有冷卻劑流入管道3和冷卻劑流出管道4，上述冷卻劑流入管道3與安裝在機(jī)殼外與壓力泵相連的冷卻劑入口 5連接；上述冷卻劑流出管道4與安裝在機(jī)殼外的冷卻劑出口 6連接；冷卻劑出口 6 與換熱器相連。
圖加為電池組2的結(jié)構(gòu)圖，如圖加所示，單體電池8通過金屬連接片9和緊固螺釘10進(jìn)行電連接組成電池組2，電池組2的外部包覆有一層耐高溫耐腐蝕的絕緣層11，通過結(jié)構(gòu)件7固定在外殼1內(nèi)；電池組的一側(cè)具有并列的液冷部件12，液冷部件12具有散熱流道入口 13和散熱流道出口 14。圖2b為電池組2的分解圖，如圖2b所示，單體電池8之間由帶有凸臺17的絕緣隔板15隔開以達(dá)到絕緣的效果，每個(gè)單體電池8上安裝有散熱片16，散熱片16上安裝有液冷部件12 ；單體電池8的熱量通過散熱片16傳導(dǎo)給液冷部件12。圖3為散熱片16的簡圖，如圖3所示，具有液冷部件12的散熱片16安裝在單體電池8外殼的一側(cè)，液冷部件12可以通過鉚接、焊接或其他連接方式與散熱片16緊密固定。 液冷部件12具有散熱流道入口 13和散熱流道出口 14 ；散熱流道入口 13和散熱流道出口 14通過散熱片16內(nèi)部的散熱流道連接。上述散熱片為側(cè)面封閉的L型導(dǎo)熱板半包覆于單體電池8表面，散熱片16由具有高熱傳導(dǎo)系數(shù)的金屬制成，如鋁、銅等。液冷部件12可以在單體電池制作時(shí)直接焊接或其他機(jī)械連接方式安裝在單體電池的表面上；也可以鉚接或焊接在散熱片16上，液冷部件可根據(jù)模塊尺寸需要及單體電池?zé)崃糠植颊{(diào)整位置，當(dāng)液冷部件直接安裝在單體電池表面時(shí)，則模塊可以省略散熱片。圖4為絕緣隔板15的簡圖，該隔板優(yōu)選環(huán)氧板或PET等具有高強(qiáng)度耐腐蝕的絕緣材料，絕緣隔板表面具有一定數(shù)量的凸臺17，凸臺17的高度、大小和數(shù)量可隨單體電池8的型號不同而調(diào)整。該絕緣隔板既可以起到絕緣的效果又可以在凸臺的作用下為電池膨脹預(yù)留空間，提高了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。圖5為冷卻劑流入管道3和冷卻劑流出管道4的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5的實(shí)施例所示，該管道包括一個(gè)主入口或主出口 18，在與每個(gè)單體電池8上的散熱片16的對應(yīng)處設(shè)置有子出口或子入口 19。冷卻劑流入管道3通過主入口 18與冷卻劑入口 5連接；另通過子入口 19與散熱流道入口 13連接。冷卻劑流出管道4通過主出口 18與冷卻劑流出管道4連接；另通過子出口 19與散熱流道出口 14連接。通過該管道，冷卻劑可以分流和匯流，與每個(gè)單體電池組成一個(gè)個(gè)的冷卻子系統(tǒng)。管道與冷卻劑出入口經(jīng)螺母固定后還要涂覆防水密封膠以保證工作過程中無冷卻劑滲漏現(xiàn)象。下面進(jìn)一步對本發(fā)明的工作過程進(jìn)行描述。冷卻劑在壓力泵的作用下，從電池模塊外殼1上的冷卻劑入口 5、主入口 18進(jìn)入冷卻劑流入管道3，流入管道3具有若干子出口 19，與單體電池8的數(shù)量一一對應(yīng)。單體電池 8將熱量經(jīng)散熱片16傳導(dǎo)給液冷部件12，冷卻劑從流入管道3的子入口 19流入到相應(yīng)的液冷部件12的散熱流道入口 13，通過液冷部件12內(nèi)部的流道進(jìn)行熱量交換，然后升溫后的冷卻劑從液冷部件12的散熱流道出口 14流出到冷卻劑流出管道4的子出口 19，從各個(gè)單體電池8流出的升溫后的冷卻劑經(jīng)匯流后從冷卻劑流出管道4的主出口 18流經(jīng)機(jī)構(gòu)外殼 1上的冷卻劑出口 6進(jìn)入到換熱器。通過換熱器的作用，冷卻劑的溫度迅速下降，在水泵的作用下再次進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)冷卻。冷卻劑的流速可以通過電池組工作過程中的溫度控制CAN 通信到水泵壓力控制系統(tǒng)。如上所述，本發(fā)明的電池組冷卻系統(tǒng)在內(nèi)部分成了若干并聯(lián)的冷卻子系統(tǒng)，可以有效的控制冷卻過程中的溫度差異。液冷散熱片的應(yīng)用可以使冷卻過程直接作用于電池表面，大大提升了散熱效果。
本發(fā)明實(shí)施例所述的電池組由多個(gè)單體電池串聯(lián)或并聯(lián)組成，所述電池沒有具體限制，可從可充電的二次電池中自由選取。本發(fā)明的電池優(yōu)選鋰離子二次電池，鋰聚合物二次電池，或鎳金屬二次電池。本發(fā)明實(shí)施例所述的單體電池通過兩端封閉的L型散熱片傳導(dǎo)熱量，散熱片與單體電池直接接觸，導(dǎo)熱效果良好，優(yōu)選薄鋁板。散熱片側(cè)壁與液冷部件的連接采用鉚接、或焊接方式，液冷部件具有一個(gè)散熱流道入口和一個(gè)散熱流道出口，通過內(nèi)部的冷卻劑流通管道連接，可以起到熱量傳導(dǎo)的作用。為了起到絕緣作用，本發(fā)明實(shí)施例所述的散熱片外側(cè)與相鄰單體電池之間由具有凸臺的絕緣隔板隔開，凸臺的大小和高度可隨單體電池的型號不同調(diào)整，絕緣隔板由耐高溫耐腐蝕的絕緣材料制成，優(yōu)選環(huán)氧板或PET材質(zhì)。既可以起到一定的強(qiáng)度作用，也可以保證絕緣，凸臺的設(shè)計(jì)又為電池預(yù)留了膨脹空間，并且加工成本低廉。本發(fā)明實(shí)施例中的制冷劑可以從各種冷卻流體中自由選取，例如絕緣油、純水、不凍液等，優(yōu)選純水作為制冷劑。本發(fā)明實(shí)施例所述的冷卻劑流入或流出管道為多通道的軟管，具體可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)通道數(shù)量，也就是電池組內(nèi)的單體電池個(gè)數(shù)，優(yōu)選樹脂材質(zhì)。本發(fā)明實(shí)施例所述的冷卻系統(tǒng)經(jīng)過冷卻通道與液冷部件的作用在內(nèi)部分成若干的冷卻子系統(tǒng)對單體電池進(jìn)行冷卻，這種一對一的方式可以極大地提高冷卻效果，子系統(tǒng)內(nèi)部流道是并聯(lián)形式，不會影響冷卻劑流速，因此電池溫度均一性良好，不會因?yàn)闇囟炔痪庠斐呻姵亟M性能上的衰減。本發(fā)明實(shí)施例所述的冷卻系統(tǒng)由于換熱器的表面積很大，所以只需要低轉(zhuǎn)速的風(fēng)扇對其進(jìn)行散熱就能起到不錯(cuò)的效果，因此水冷大多搭配轉(zhuǎn)速較低的風(fēng)扇，此外，水泵的工作噪聲一般也不會很明顯，這樣整體的散熱系統(tǒng)與風(fēng)冷系統(tǒng)相比就非常的安靜了。本發(fā)明的范圍不受所述具體實(shí)施方案限制，所述實(shí)施方案只作為闡明本發(fā)明各方面的單個(gè)例子，本發(fā)明范圍內(nèi)還包括功能等同的方法和組分。實(shí)際上，本領(lǐng)域技術(shù)人員參照上文的描述和附圖可以容易地掌握對本發(fā)明的多種改進(jìn)，所述改進(jìn)也落入所附權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種帶有液冷系統(tǒng)的動(dòng)力電池模塊，其特征在于，該裝置包括電池模塊外殼[1]內(nèi)安裝有電池組[2]，在電池組[2]的一側(cè)具有冷卻劑流入管道[3] 和冷卻劑流出管道W]，冷卻劑流入管道[3]通過安裝在機(jī)殼[1]外的冷卻劑入口 [5]與壓力泵相連；冷卻劑流出管道[4]通過安裝在機(jī)殼[1]外的冷卻劑出口 [6]與換熱器相連；所述的電池組[2]由若干個(gè)單體電池[8]通過金屬連接片[9]和緊固螺釘[10]電連接組成；電池組[2]的外部包覆有一層絕緣層[11]，通過結(jié)構(gòu)件[7]固定在外殼[1]內(nèi)；每個(gè)單體電池[8]上安裝有散熱片[16]，散熱片[16]上安裝有液冷部件[12]；液冷部件[12] 具有散熱流道入口 [13]和散熱流道出口 [14]，散熱流道入口 [13]和散熱流道出口 [14]通過散熱片[16]內(nèi)部的散熱流道連接；所述的冷卻劑流入管道[3]通過子入口與所述的散熱流道入口 [13]連接；所述的冷卻劑流出管道[4]通過子出口與所述的散熱流道出口 [14]連接。
2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池模塊，其特征在于所述的單體電池[8]之間由帶有凸臺[17]的絕緣隔板[15]隔開；絕緣隔板[15]優(yōu)選環(huán)氧板或PET材料。
3.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池模塊，其特征在于所述的冷卻劑流入管道[3]和冷卻劑流出管道[4]為多通道的軟管，包括一個(gè)主入口或主出口 [18]，分別與冷卻劑入口 [5] 或冷卻劑出口 [6]連接；在與每個(gè)單體電池[8]上的散熱片[16]的對應(yīng)處設(shè)置有子入口或子出口 [19]，分別與散熱流道入口 [13]或散熱流道出口 [14]連接；所述的冷卻劑流入管道[3]和冷卻劑流出管道[4]優(yōu)選樹脂材質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池模塊，其特征在于所述的液冷部件[12]可以在單體電池[8]制作時(shí)直接焊接或其他機(jī)械連接方式安裝在單體電池[8]的表面上；也可以通過鉚接、焊接或其他連接方式與散熱片[16]緊密固定。
5.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池模塊，其特征在于所述的制冷劑可以是各種冷卻流體，包括絕緣油、純水、不凍液，優(yōu)選純水作為制冷劑。
6.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池模塊，其特征在于所述的單體電池[8]優(yōu)選鋰離子二次電池，鋰聚合物二次電池，或鎳金屬二次電池。
7.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池模塊，其特征在于所述的散熱片[16]為側(cè)面封閉的 L型導(dǎo)熱板，半包覆于單體電池[8]的表面；所述的散熱片[16]采用鋁、銅，或其它具有高熱傳導(dǎo)系數(shù)的金屬材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及電池，公開了一種帶有液冷系統(tǒng)的動(dòng)力電池模塊，包括電池模塊外殼[1]內(nèi)安裝有電池組[2]，在電池組[2]的一側(cè)具有冷卻劑流入管道[3]和流出管道[4]，冷卻劑流入管道[3]通過冷卻劑入口[5]與壓力泵連接；冷卻劑流出管道[4]通過冷卻劑出口[6]與換熱器相連；電池組[2]的每個(gè)單體電池上安裝有散熱片，散熱片內(nèi)具有散熱流道，通過液冷部件與冷卻劑流入管道[3]和流出管道[4]連接。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的工藝復(fù)雜、制造成本高、冷卻效果不明顯等問題，取得了減小電池組尺寸、簡化制作工藝、節(jié)省加工成本，以及散熱效率高等有益效果。
文檔編號H01M10/50GK102544567SQ20101061924
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者侯敏, 曹輝, 王東, 趙文鵬 申請人:上海航天電源技術(shù)有限責(zé)任公司