專利名稱：具有新型冷卻結(jié)構(gòu)的電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有新型冷卻結(jié)構(gòu)的電池組，更具體地，涉及一種具有多個(gè)電池單體或單元模塊(“單元電池”)的電池組，所述多個(gè)電池單體或單元模塊(“單元電池”) 能夠充電和放電并安裝在電池組殼體中，其中，這些單元電池在各個(gè)單元電池之間設(shè)有用于冷卻劑流動(dòng)的間隔距離的狀態(tài)下、沿著所述單元電池與地面平行地相繼堆疊的方向(Z 方向)堆疊，以構(gòu)成一個(gè)電池模塊；兩個(gè)或更多個(gè)所述電池模塊在這些電池組模塊之間的冷卻劑流動(dòng)受限的狀態(tài)下沿著關(guān)于冷卻劑引入方向的、平面上的水平方向(X方向)布置， 以構(gòu)成電池模塊組，冷卻劑經(jīng)由冷卻劑入流端口、沿著所述冷卻劑引入方向被引入，該電池組殼體設(shè)置有從冷卻劑入流端口延伸到電池模塊組的一個(gè)流動(dòng)空間(“冷卻劑引入部”)以及從電池模塊組延伸到冷卻劑出流端口的另一個(gè)流動(dòng)空間(“冷卻劑排出部”)，并且，在冷卻劑引入部與冷卻劑排出部之間限定的冷卻劑流動(dòng)通道被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)即，經(jīng)由冷卻劑引入部引入的冷卻劑在沿平面上的豎直方向(Y方向)穿過特定電池模塊的同時(shí)冷卻這些電池模塊，然后經(jīng)由冷卻劑排出部排出。
背景技術(shù)：
近來(lái)，能夠充電和放電的二次電池已廣泛用作無(wú)線移動(dòng)設(shè)備的能量源。而且，作為電動(dòng)汽車(EV)和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)的動(dòng)力源，二次電池已經(jīng)引起了相當(dāng)大的關(guān)注， 已經(jīng)開發(fā)了上述這些車輛來(lái)解決現(xiàn)有的使用化石燃料的汽油車和柴油車引起的問題，例如空氣污染。小型移動(dòng)設(shè)備為每個(gè)設(shè)備使用一個(gè)或數(shù)個(gè)電池單體。另一方面，因?yàn)橹T如車輛等的中大型設(shè)備需要高功率和大容量，所以這些中大型設(shè)備使用中大型電池模塊，該中大型電池模塊具有彼此電連接的多個(gè)電池單體。優(yōu)選地，中大型電池模塊被制造成具有盡可能小的尺寸和重量。因此，通常使用能夠以高的集成度進(jìn)行堆疊并具有小的重量/容量比的棱形電池或袋狀電池來(lái)作為該中大型電池模塊的電池單體。特別地，目前對(duì)使用鋁層壓片作為包覆構(gòu)件(sheathing member) 的袋狀電池產(chǎn)生了濃厚興趣，這是因?yàn)榇鼱铍姵氐闹亓枯p，袋狀電池的制造成本低，并且袋狀電池的形狀容易改變。為了使中大型電池模塊提供預(yù)定的設(shè)備或裝置所需的功率和容量，需要將中大型電池模塊構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)即，多個(gè)電池單體彼此串聯(lián)地電連接并且這些電池單體能夠穩(wěn)定地對(duì)抗外力。此外，構(gòu)成該中大型電池模塊的各個(gè)電池單體是能夠充電和放電的二次電池。因此，在二次電池的充放電期間，高功率大容量的二次電池會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。如果不能有效去除在單元電池的充放電期間由單元電池產(chǎn)生的熱量，則熱量在各個(gè)單元電池中積聚，結(jié)果，加速了單元電池的退化。根據(jù)情形，這些單元電池可能著火或爆炸。為此，在作為高功率大容量電池的車輛用電池組中，需要冷卻系統(tǒng)來(lái)冷卻電池組中安裝的電池單體。同時(shí)，常規(guī)的電池組被構(gòu)造成具有使多個(gè)電池單體以一個(gè)方向或橫向方向堆疊的結(jié)構(gòu)，從而這些電池單體在堆疊方向上布置。電池組通常形成為長(zhǎng)方體形狀，它可以適當(dāng)?shù)匕惭b在車輛的行李箱中，或安裝在車輛座椅下方的空間中。然而，由于常規(guī)電池組的結(jié)構(gòu)通常形成為長(zhǎng)方體形狀，因此，當(dāng)電池組要安裝在車輛的下部時(shí)，電池組的安裝比較困難。因此，非常需要這樣一種電池組即使在電池組的安裝空間是車輛的下部時(shí)，該電池組也能夠容易地安裝，并且它具有冷卻結(jié)構(gòu)以使電池組的內(nèi)部溫度維持均勻。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題因此，已經(jīng)做出了本發(fā)明，以解決上述問題和其它尚未解決的技術(shù)問題。作為對(duì)中大型電池組的案例進(jìn)行各種廣泛而深入的研究和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，本申請(qǐng)的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)電池組總體上形成為具有板狀結(jié)構(gòu)時(shí)，該電池組能夠安裝在車輛的下部，由此提高安裝的便利性，同時(shí)增大了車輛的內(nèi)部空間。而且，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)限定在冷卻劑引入部和冷卻劑排出部之間的冷卻劑流動(dòng)通道被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)時(shí)，能夠使在電池單體之間限定的流動(dòng)通道中流動(dòng)的冷卻劑均勻分布，從而有效去除在電池單體之間積聚的熱量，并大大提高電池單體的性能和使用壽命，上述結(jié)構(gòu)即經(jīng)由冷卻劑引入部引入的冷卻劑在沿平面上的豎直方向(Y方向)穿過特定電池模塊的同時(shí)冷卻這些電池模塊，然后經(jīng)由冷卻劑排出部排出?；谏鲜鲞@些發(fā)現(xiàn)，完成了本發(fā)明。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，上述及其它目的能夠通過提供如下一種電池組來(lái)實(shí)現(xiàn)， 該電池組具有多個(gè)電池單體或單元模塊(“單元電池”)，所述多個(gè)電池單體或單元模塊(“單元電池，，)能夠充電和放電并安裝在電池組殼體中，其中，這些單元電池在各個(gè)單元電池之間設(shè)有用于冷卻劑流動(dòng)的間隔距離的狀態(tài)下、沿著所述單元電池與地面平行地相繼堆疊的方向(Z方向)堆疊，以構(gòu)成一個(gè)電池模塊；兩個(gè)或更多個(gè)所述電池模塊在這些電池組模塊之間的冷卻劑流動(dòng)受限的狀態(tài)下沿著關(guān)于冷卻劑引入方向的、平面上的水平方向(X方向) 布置，以構(gòu)成電池模塊組，冷卻劑經(jīng)由冷卻劑入流端口、沿著所述冷卻劑引入方向被引入， 該電池組殼體設(shè)置有從冷卻劑入流端口延伸到電池模塊組的一個(gè)流動(dòng)空間(“冷卻劑引入部”)以及從電池模塊組延伸到冷卻劑出流端口的另一個(gè)流動(dòng)空間(“冷卻劑排出部”)，并且，在冷卻劑引入部與冷卻劑排出部之間限定的冷卻劑流動(dòng)通道被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu) 艮口，經(jīng)由冷卻劑引入部引入的冷卻劑在沿平面上的豎直方向(Y方向)穿過特定電池模塊的同時(shí)冷卻這些電池模塊，然后經(jīng)由冷卻劑排出部排出。S卩，與常規(guī)電池組的結(jié)構(gòu)不同的是，在根據(jù)本發(fā)明的電池組中，這些單元電池在各個(gè)單元電池之間設(shè)有用于冷卻劑流動(dòng)的間隔距離的狀態(tài)下、沿著所述單元電池與地面平行地相繼堆疊的方向(Z方向)堆疊，以構(gòu)成電池模塊。因此，盡管冷卻劑未被均勻地引入到冷卻劑引入部的最外側(cè)部分，但各個(gè)單元電池的溫度偏差較低。而且，兩個(gè)或更多個(gè)電池模塊在這些電池組模塊之間的冷卻劑流動(dòng)受限的狀態(tài)下沿著關(guān)于冷卻劑引入方向的、平面上的水平方向(X方向)布置，以構(gòu)成電池模塊組，冷卻劑經(jīng)由冷卻劑入流端口、沿著所述冷卻劑引入方向被引入。因此，能夠?qū)⒃撾姵亟M構(gòu)造成具有板狀結(jié)構(gòu)，并因此能夠?qū)⒃撾姵亟M安裝在車輛的下部，由此增大了車輛的內(nèi)部空間。此外，在冷卻劑引入部和冷卻劑排出部之間限定的冷卻劑流動(dòng)通道被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)即，經(jīng)由冷卻劑引入部引入的冷卻劑在沿平面上的豎直方向(Y方向)穿過特定電池模塊的同時(shí)冷卻這些電池模塊，然后經(jīng)由冷卻劑排出部排出。結(jié)果，能夠使在電池單體 (單元電池或單元模塊)之間限定的流動(dòng)通道中流動(dòng)的冷卻劑均勻分布。因此，通過冷卻劑的均勻流動(dòng)，能夠有效去除在電池單體的充放電期間產(chǎn)生的熱量，從而提高冷卻效率并提高單元電池的性能。作為基準(zhǔn)，在本說明書中描述的方向是基于經(jīng)由冷卻劑入流端口引入冷卻劑時(shí)的冷卻劑引入方向來(lái)定義的。例如，“平面上的水平方向”被解釋為等于X方向，而“平面上的豎直方向”被解釋為等于Y方向。而且，所述電池單體與地面平行地相繼堆疊的方向被解釋為等于Z方向。通過將多個(gè)單元電池以高密度堆疊在一起來(lái)制造構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的電池組的每個(gè)電池模塊。每個(gè)電池模塊均構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)即，這些單元電池在相鄰的單元電池彼此隔開預(yù)定距離的狀態(tài)下、沿著所述單元電池與地面平行地相繼堆疊的方向(Z方向)堆疊，以移除在這些單元電池的充放電期間產(chǎn)生的熱量。例如，這些電池單體被相繼堆疊成 在不使用額外構(gòu)件的情況下，這些電池單體彼此隔開預(yù)定距離。另一方面，對(duì)于具有低機(jī)械強(qiáng)度的電池單體來(lái)說，一個(gè)或多個(gè)電池單體被安裝在預(yù)定的安裝構(gòu)件中，并且多個(gè)安裝構(gòu)件堆疊在一起以構(gòu)成電池模塊。在本發(fā)明中，后者被稱為“單元模塊”。在多個(gè)單元模塊堆疊在一起以構(gòu)成電池模塊的情形中，在電池單體之間和/或單元模塊之間形成冷卻劑流動(dòng)通道，以有效去除在所堆疊的電池單體之間積聚的熱量。作為參考，在本說明書中使用的術(shù)語(yǔ)“電池模塊”廣義上是指被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)的電池系統(tǒng)即，兩個(gè)或更多個(gè)能夠充電和放電的電池單體或單元模塊彼此機(jī)械聯(lián)接，同時(shí)又彼此電連接，以便提供高功率和大容量。因此，電池模塊本身可以構(gòu)成整個(gè)裝置或構(gòu)成大型裝置的一部分。例如，大量的小型電池模塊可以彼此連接以構(gòu)成大型電池模塊，或者， 各包括少量電池單體的多個(gè)單元模塊可以彼此連接。在上文中，各個(gè)單元電池之間的、用于冷卻劑流動(dòng)的間隔距離可以基于各種因素來(lái)設(shè)定，例如每個(gè)單元電池的尺寸、每單位時(shí)間內(nèi)的冷卻劑流量、以及冷卻劑引入部的尺寸。例如，該間隔距離可以等于每個(gè)單元電池厚度的0. 1至1倍。同時(shí)，每個(gè)單元模塊可以構(gòu)造成具有各種結(jié)構(gòu)。稍后將描述一個(gè)優(yōu)選實(shí)例。每個(gè)單元模塊均構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，板狀電池單體彼此串聯(lián)連接， 每個(gè)板狀電池單體均具有在其上端和下端形成的電極端子。每個(gè)單元模塊均可以包括兩個(gè)或更多個(gè)電池單體；連接其電極端子的連接部，該連接部被彎曲以便將各個(gè)電池單體堆疊起來(lái)；以及高強(qiáng)度電池蓋，這些高強(qiáng)度電池蓋被構(gòu)造成彼此聯(lián)接，以覆蓋各個(gè)電池單體的外側(cè)面的、除了電極端子以外的部分。每個(gè)板狀電池單體均是具有小厚度和較大寬度及長(zhǎng)度的電池單體，以便在多個(gè)電池單體堆疊起來(lái)以構(gòu)成電池模塊時(shí)，使該電池模塊的總體尺寸最小。在一優(yōu)選實(shí)例中，每個(gè)電池單體均可以是構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)的二次電池即，電極組件安裝在由包括樹脂層和金屬層的層壓片形成的電池殼體中，并且電極端子從該電池殼體的上端和下端突出。具體地，該電極組件可以安裝在由鋁層壓片形成的袋狀殼體中。具有上述結(jié)構(gòu)的二次電池也可以稱為袋狀電池單體。兩個(gè)或更多個(gè)電池單體可以被由合成樹脂或金屬材料制成的高強(qiáng)度電池蓋覆蓋， 從而構(gòu)成一個(gè)單元模塊。該高強(qiáng)度電池蓋對(duì)呈現(xiàn)低機(jī)械強(qiáng)度的電池單體進(jìn)行保護(hù)，并抑制各個(gè)電池單體在充放電期間的反復(fù)膨脹和收縮波動(dòng)，以防止電池單體的密封部分之間的分離。因此，能夠制造出呈現(xiàn)更高安全性的中大型電池模塊。在每個(gè)單元模塊中或相鄰的單元模塊之間，電池單體彼此串聯(lián)和/或并聯(lián)連接。 在一優(yōu)選實(shí)例中，電池單體沿縱向方向串聯(lián)布置，以使電池單體的電極端子相繼地彼此相鄰，電池單體的相鄰電極端子彼此聯(lián)接，兩個(gè)或更多個(gè)電池單體彼此交疊，并且，預(yù)定數(shù)量的、相互交疊的電池單體被電池蓋覆蓋，以制造出多個(gè)單元模塊。可以使用各種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)電極端子之間的聯(lián)接，例如焊接、錫焊和機(jī)械緊固。優(yōu)選地，通過焊接來(lái)實(shí)現(xiàn)電極端子之間的聯(lián)接。電池組被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)S卩，電池組的寬度(豎向?qū)挾?是電池組的高度的兩倍以上。因此，能夠制造出具有板狀結(jié)構(gòu)的電池組，并因此能夠?qū)⒃撾姵亟M容易地安裝在具有較小高度和較大寬度的空間內(nèi)，例如車輛的下部空間內(nèi)。冷卻劑入流端口和冷卻劑出流端口分別是通過其引入和排出冷卻劑的部分，所述冷卻劑用于有效去除在電池單體的充放電期間由各個(gè)電池單體產(chǎn)生的熱量。在一優(yōu)選實(shí)例中，冷卻劑入流端口和冷卻劑出流端口可以位于電池組殼體的同一側(cè)或兩個(gè)相反側(cè)。即，基于車輛內(nèi)的、用于安裝該電池組的安裝空間，冷卻劑入流端口和冷卻劑出流端口可以位于電池組殼體的同一側(cè)或兩個(gè)相反側(cè)。在另一優(yōu)選實(shí)例中，基于車輛的安裝空間，冷卻劑入流端口和冷卻劑出流端口可以沿平面上的水平方向(X方向)、以對(duì)稱或非對(duì)稱的方式形成。優(yōu)選地，所述冷卻劑引入部的、與電池模塊組的一個(gè)側(cè)面相面對(duì)的一側(cè)內(nèi)表面 (inside of one side)被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)S卩，冷卻劑引入部的所述一側(cè)內(nèi)表面與電池模塊組的所述一個(gè)側(cè)面之間的距離朝著與冷卻劑入流端口相反的一端減小。冷卻劑引入部的所述一側(cè)內(nèi)表面與電池模塊組的所述一個(gè)側(cè)面之間的距離可以朝著與冷卻劑入流端口相反的一端連續(xù)或不連續(xù)地減小。這里，該表述“不連續(xù)地減小”是指在冷卻劑引入部的所述一側(cè)內(nèi)表面的、與電池模塊組的所述一個(gè)側(cè)面鄰接的區(qū)域處，設(shè)置有基本具有0度傾角的區(qū)域。例如，在冷卻劑引入部的所述一側(cè)內(nèi)表面與電池模塊組的所述一個(gè)側(cè)面之間，可以部分地形成有相對(duì)于電池模塊組的所述一個(gè)側(cè)面具有0度傾角的區(qū)域。對(duì)于冷卻劑引入部的所述一側(cè)內(nèi)表面與電池模塊組的所述一個(gè)側(cè)面之間的距離朝著與冷卻劑入流端口相反的一端減小的結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行各種修改。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)例中，冷卻劑引入部的所述一側(cè)內(nèi)表面可以構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu) 艮口，冷卻劑引入部的所述一側(cè)內(nèi)表面與電池模塊組的所述一個(gè)側(cè)面之間的距離朝著與冷卻劑入流端口相反的一端、以階梯狀的方式減小。在這種結(jié)構(gòu)中，在該電池組的沒有流動(dòng)通道延伸穿過的內(nèi)部空間中可以有效安裝有諸如電子零件等的部件。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)例中，冷卻劑引入部的所述一側(cè)內(nèi)表面可以構(gòu)造成具有包括兩個(gè)或更多個(gè)連續(xù)斜面的結(jié)構(gòu)。具體地，冷卻劑引入部的所述一側(cè)內(nèi)表面的斜面可以包括第一斜面，該第一斜面起始于與冷卻劑入流端口相反的一端；以及第二斜面，該第二斜面設(shè)置在第一斜面與冷卻劑入流端口之間，使得第二斜面的傾角大于第一斜面的傾角。根據(jù)情形，該電池組可以構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)即，所述電池模塊組包括在從冷卻劑引入部起的平面上的兩個(gè)相反側(cè)布置的電池模塊組(左側(cè)電池模塊組和右側(cè)電池模塊組)，并且冷卻劑流動(dòng)通道沿平面上的水平方向(X方向)W分叉，從而冷卻劑能夠引入到左側(cè)電池模塊組和右側(cè)電池模塊組中。而且，基于所需的電池組容量，該電池組可以構(gòu)造成使得兩個(gè)或更多個(gè)電池模塊沿平面上的豎直方向(Y方向)布置。在具有上述結(jié)構(gòu)的實(shí)例中，電池模塊能夠在與各個(gè)電池模塊對(duì)應(yīng)的冷卻劑流動(dòng)通道彼此連通的狀態(tài)下連續(xù)布置。因此，冷卻劑穿過冷卻劑流動(dòng)通道時(shí)的方向不是彎曲的，因此冷卻劑能夠有效冷卻電池模塊。冷卻劑引入部的結(jié)構(gòu)不受特別限制，只要冷卻劑引入部能夠提高電池模塊的冷卻效率即可。例如，冷卻劑引入部可以包括沿平面上的豎直方向(Y方向)形成的兩個(gè)或更多個(gè)冷卻劑引入部。因此，與僅具有一個(gè)冷卻劑引入部的冷卻結(jié)構(gòu)相比，能夠進(jìn)一步提高冷卻效率。在上述結(jié)構(gòu)中，冷卻劑引入部的冷卻劑流動(dòng)通道從冷卻劑入流端口分叉。因此，能夠通過各個(gè)冷卻劑引入部來(lái)均勻地冷卻電池模塊。在另一個(gè)實(shí)例中，冷卻劑引入部可以包括在沿平面上的豎直方向(Y方向)布置的相應(yīng)電池模塊處形成的冷卻劑引入部。因此，能夠最大化對(duì)電池模塊的冷卻效率。根據(jù)情形，在電池組殼體的、由冷卻劑引入部的所述一側(cè)內(nèi)表面的傾斜結(jié)構(gòu)限定的內(nèi)部空間中，可進(jìn)一步安裝有電子構(gòu)件。因此，能夠最大化該電池組殼體的內(nèi)部空間的利用率。每個(gè)電池單體不受特別限制，只要每個(gè)電池單體是能夠充電和放電的電池即可。 例如，每個(gè)電池單體可以是二次電池，其具有內(nèi)置在氣密容器中的電解質(zhì)、陰極、陽(yáng)極和隔板，從而該二次電池能夠充電和放電。在本發(fā)明中，優(yōu)選的單元電池可以是鋰離子二次電池、鋰離子聚合物二次電池或鎳金屬氫化物二次電池。如前所述，各個(gè)電池單體彼此隔開，以便冷卻劑可以流過在電池單體之間限定的間隙。根據(jù)情況，這些單元電池可以構(gòu)造成具有特定的間隔或布置結(jié)構(gòu)，使得冷卻劑能夠有效流動(dòng)。冷卻劑流過這樣的間隔部分(間隙)，以去除由電池單體產(chǎn)生的熱量。在本發(fā)明中，冷卻劑不受特別限制，只要該冷卻劑是能夠冷卻電池單體的流體即可。冷卻劑可以是空氣或水。優(yōu)選地，冷卻劑是空氣。冷卻劑可以由額外的裝置(例如風(fēng)扇)供應(yīng)，并引入到根據(jù)本發(fā)明的電池組的冷卻劑入流端口中。然而，用于驅(qū)動(dòng)冷卻劑的裝置不限于風(fēng)扇。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種車輛，其包括具有上述構(gòu)造的電池組以作為動(dòng)力源。該車輛可以是電動(dòng)車、混合動(dòng)力電動(dòng)車或插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車，該車輛包括多個(gè)電池單體以獲得高功率和大容量，因此，在該車輛中，在電池單體的充放電期間產(chǎn)生的高溫?zé)崃渴侵匾陌踩詥栴}。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種車輛，其中安裝了具有特定結(jié)構(gòu)的電池組。
具體地，該車輛包括具有如下結(jié)構(gòu)的電池組以作為動(dòng)力源。該電池組被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)即，其數(shù)量與車輛中的電池組安裝空間的面積相對(duì)應(yīng)的多個(gè)六面體電池模塊在這些電池模塊彼此隔開以便在這些電池模塊之間形成冷卻劑流動(dòng)通道的狀態(tài)下、沿平面上的水平方向(X方向)和平面上的豎直方向(Y方向)布置；電池組殼體被形成為對(duì)應(yīng)于車輛中的電池組安裝空間的形狀，這些電池模塊布置成對(duì)應(yīng)于所述電池組殼體的內(nèi)部空間， 并且，用于去除由這些電池模塊產(chǎn)生的熱量的冷卻劑經(jīng)由電池組殼體的至少一側(cè)被引入， 沿平面上的豎直方向(Y方向)穿過電池模塊，沿平面上的水平方向(X方向)流動(dòng)，然后經(jīng)由電池組殼體的另一側(cè)排出。因此，呈現(xiàn)高冷卻效率的該電池組能夠安裝在車輛的下部中，從而最大化對(duì)車輛內(nèi)部空間的利用率，并呈現(xiàn)出高的安全性。


從以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述中，將能更清楚地理解本發(fā)明的上述及其它目的、特征和其它優(yōu)點(diǎn)，在這些附圖中圖1是平面圖，典型地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池組；圖2是前視圖，典型地示出了圖1的電池模塊；圖3是透視圖，示出了圖1的電池模塊組；圖4至8是平面圖，典型地示出了根據(jù)本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的電池組；并且圖9是圖8的透視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在，將參考附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的范圍不限于所例舉的實(shí)施例。圖1是平面視圖，典型地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池組，圖2是前視圖，典型地示出了圖1的電池模塊，而圖3是透視圖，典型地示出了圖1的電池模塊組。為了便于理解，在圖3中，該電池模塊組被示出為相對(duì)于地面是直立的。參考這些圖，電池組100包括電池模塊組30和40，該電池模塊組30和40相對(duì)于經(jīng)由冷卻劑入流端口 20引入冷卻劑的冷卻劑引入方向、沿平面上的水平方向(X方向)W布置，并且電池組殼體70具有從冷卻劑入流端口 20延伸到電池模塊組30、40的流動(dòng)空間(即冷卻劑引入部50)以及從電池模塊組30、40延伸到冷卻劑出流端口 22的流動(dòng)空間(即冷卻劑排出部60)。具體地，在從冷卻劑引入部50起的平面上的兩個(gè)相反側(cè)，16個(gè)電池模塊10在冷卻劑流動(dòng)受限的狀態(tài)下沿著平面上的水平方向(X方向)w構(gòu)成左側(cè)電池模塊組30和右側(cè)電池模塊組40。冷卻劑流動(dòng)通道沿平面上的水平方向(X方向)W從冷卻劑引入部50分叉，從而冷卻劑能夠引入到左側(cè)電池模塊組30和右側(cè)電池模塊組40中。而且，每個(gè)電池模塊組30和40均構(gòu)造成使得電池模塊10在冷卻劑流動(dòng)通道彼此連通的狀態(tài)下沿平面上的豎直方向(Y方向)L成對(duì)地連續(xù)布置。因此，電池組100同城構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)即，電池組100的寬度L是電池組100 的高度H的兩倍以上。
9
冷卻劑引入部50與冷卻劑排出部60之間的冷卻劑流動(dòng)通道被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)即，經(jīng)由冷卻劑引入部50引入的冷卻劑在沿平面上的豎直方向(Y方向)L穿過電池模塊10的同時(shí)冷卻這些電池模塊10，然后經(jīng)由冷卻劑排出部60排出。冷卻劑引入部50的冷卻劑流動(dòng)通道從冷卻劑入流端口 20分叉，因此，冷卻劑引入部50基本相對(duì)于沿平面上的豎直方向(Y方向)L布置的電池模塊10而形成。冷卻劑入流端口 20和冷卻劑出流端口 22設(shè)置在電池組殼體70的兩個(gè)相反側(cè)。冷卻劑入流端口 20和冷卻劑出流端口 22沿平面上的水平方向(X方向)W、以對(duì)稱的方式形成。冷卻劑引入部50的、與每個(gè)電池模塊組30、40的一個(gè)側(cè)面相面對(duì)的一側(cè)內(nèi)表面被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)即，冷卻劑引入部50的所述一側(cè)內(nèi)表面與每個(gè)電池模塊組30、40的所述一個(gè)側(cè)面之間的距離d朝著與冷卻劑入流端口 20相反的一端減小。每個(gè)電池模塊10均構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)即，單元電池12在各個(gè)單元電池12之間設(shè)有用于冷卻劑流動(dòng)的間隔距離D的狀態(tài)下、沿著這些單元電池12與地面平行地相繼堆疊的方向(Z方向)H堆疊(參見圖2)。S卩，各個(gè)單元電池12之間的間隔空間平行于流動(dòng)通道延伸的方向。因此，盡管冷卻劑未沿著平面上的水平方向(X方向)w均勻地引入到最外側(cè)的電池模塊11中，但至少一個(gè)電池模塊10中的單元電池12的溫度偏差是均勻的。圖4至圖8是平面圖，典型地示出了根據(jù)本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的電池組。參考圖4，電池組101被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)即，兩個(gè)冷卻劑引入部52和53沿平面上的豎直方向(Y方向)L形成，并且，冷卻劑從冷卻劑引入部52和53被引入到布置在冷卻劑引入部52和53的兩個(gè)相反側(cè)(左側(cè)和右側(cè))的電池模塊組中。通常，冷卻劑引入部52和53相對(duì)于電池模塊10、沿平面上的豎直方向(Y方向)L 而形成，并且，設(shè)置在該電池組的中間區(qū)域處的冷卻劑排出部彼此鄰接。在圖5的電池組102中，冷卻劑引入部M的所述一側(cè)內(nèi)表面包括兩個(gè)連續(xù)斜面。 該冷卻劑引入部的所述一側(cè)內(nèi)表面的斜面包括第一斜面56a，該第一斜面56a起始于與冷卻劑入流端口 21相反的一端；以及第二斜面56b，該第二斜面56b設(shè)置在第一斜面56a與冷卻劑入流端口 21之間，使得該第二斜面56b的傾角大于第一斜面56a的傾角。此外，在電池組殼體72的、由冷卻劑引入部M的所述一側(cè)內(nèi)表面的傾斜結(jié)構(gòu)限定的內(nèi)部空間中，進(jìn)一步安裝有電子構(gòu)件80。因此，該電池組能夠發(fā)揮高的空間利用率。圖6的電池組103在結(jié)構(gòu)上與圖4的電池組101基本相同，差別僅在于冷卻劑引入部陽(yáng)的所述一側(cè)內(nèi)表面被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)即，冷卻劑引入部陽(yáng)的所述一側(cè)內(nèi)表面與電池模塊組32的所述一個(gè)側(cè)面之間的距離朝著與冷卻劑入流端口 22相反的一端、以階梯狀的方式34減小。在圖7的電池組104中，冷卻劑入流端口 23和冷卻劑出流端口 M沿平面上的水平方向(X方向)W、以非對(duì)稱的方式形成。即，冷卻劑引入部57并未分叉，從而，冷卻劑只能經(jīng)由冷卻劑引入部57供應(yīng)到特定的電池模塊組。圖8是平面圖，典型地示出了根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的電池組，而圖9是圖8的透視圖。參考這兩幅圖，冷卻劑入流端口 25和冷卻劑出流端口沈位于電池組殼體74的同一側(cè)。即，冷卻劑在冷卻劑排出部68中流動(dòng)的方向與冷卻劑在冷卻劑引入部58中流動(dòng)的方向相反，從而，從冷卻劑引入部58引入的冷卻劑能夠穿過電池模塊100并沿箭頭所示的方向移動(dòng)。因此，如上所述，根據(jù)本發(fā)明的電池組被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)S卩，可以基于該電池組的尺寸來(lái)多樣化地改變電池模塊的數(shù)量，從而這些電池模塊能夠布置成矩陣形式，并且電池模塊沿著每一種布置結(jié)構(gòu)成對(duì)地連接，以形成流動(dòng)通道，或者，可以分別構(gòu)造出成排的電池模塊以便容易形成流動(dòng)通道。盡管已出于說明性目的而公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離所附權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以進(jìn)行各種修改、添加和替換。工業(yè)實(shí)用性從上文的描述中明顯可見，根據(jù)本發(fā)明的電池組被構(gòu)造成具有板狀結(jié)構(gòu)，其中，該電池組的寬度大于電池組的高度，因此，能夠?qū)⒃撾姵亟M安裝在車輛的下部。結(jié)果，增大了車輛的內(nèi)部空間，因此提高了將該電池組安裝在車輛中時(shí)的便利性。而且，冷卻劑引入部與冷卻劑排出部之間的冷卻劑流動(dòng)通道被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)即，經(jīng)由冷卻劑引入部引入的冷卻劑在沿平面上的豎直方向(Y方向)穿過特定電池模塊的同時(shí)冷卻這些電池模塊，然后經(jīng)由冷卻劑排出部排出。因此，在電池單體之間限定的流動(dòng)通道中流動(dòng)的冷卻劑能夠均勻分布，從而有效去除在電池單體之間積聚的熱量，并大大提高電池單體的性能和使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種電池組，所述電池組具有能夠充電和放電并安裝在電池組殼體中的多個(gè)電池單體或單元模塊(“單元電池”)，其中所述單元電池在各個(gè)單元電池之間設(shè)有用于冷卻劑流動(dòng)的間隔距離的狀態(tài)下、沿著所述單元電池與地面平行地相繼堆疊的方向(Z方向)堆疊，以構(gòu)成一個(gè)電池模塊，兩個(gè)或更多個(gè)所述電池模塊在所述電池模塊之間的冷卻劑流動(dòng)受限的狀態(tài)下沿著關(guān)于冷卻劑引入方向的、平面上的水平方向(X方向)布置，以構(gòu)成電池模塊組，冷卻劑經(jīng)由冷卻劑入流端口、沿著所述冷卻劑引入方向被引入，所述電池組殼體設(shè)置有從所述冷卻劑入流端口延伸到所述電池模塊組的一個(gè)流動(dòng)空間(“冷卻劑引入部”)以及從所述電池模塊組延伸到冷卻劑出流端口的另一個(gè)流動(dòng)空間 (“冷卻劑排出部”)，并且在所述冷卻劑引入部和所述冷卻劑排出部之間限定的冷卻劑流動(dòng)通道被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)經(jīng)由所述冷卻劑引入部引入的冷卻劑在沿所述平面上的豎直方向(Y方向)穿過特定電池模塊的同時(shí)冷卻所述電池模塊，然后經(jīng)由所述冷卻劑排出部排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，所述電池組被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)所述電池組的寬度(豎向?qū)挾?是所述電池組的高度的兩倍以上。
3.根 據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，所述冷卻劑入流端口和所述冷卻劑出流端口位于所述電池組殼體的同一側(cè)或兩個(gè)相反側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，所述冷卻劑入流端口和所述冷卻劑出流端口沿所述平面上的水平方向(X方向)、以對(duì)稱或非對(duì)稱的方式形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，所述冷卻劑引入部的、與所述電池模塊組的一個(gè)側(cè)面相面對(duì)的一側(cè)內(nèi)表面被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)所述冷卻劑引入部的所述一側(cè)內(nèi)表面與所述電池模塊組的所述一個(gè)側(cè)面之間的距離朝著與所述冷卻劑入流端口相反的一端減小。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池組，其中，所述冷卻劑引入部的所述一側(cè)內(nèi)表面被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)所述冷卻劑引入部的所述一側(cè)內(nèi)表面與所述電池模塊組的所述一個(gè)側(cè)面之間的距離朝著與所述冷卻劑入流端口相反的一端、以階梯狀的方式減小。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池組，其中，所述冷卻劑引入部的所述一側(cè)內(nèi)表面被構(gòu)造成具有包括兩個(gè)或更多個(gè)連續(xù)斜面的結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池組，其中，所述冷卻劑引入部的所述一側(cè)內(nèi)表面的斜面包括第一斜面，所述第一斜面起始于與所述冷卻劑入流端口相反的一端；以及第二斜面， 所述第二斜面設(shè)置在所述第一斜面與所述冷卻劑入流端口之間，使得所述第二斜面的傾角大于所述第一斜面的傾角。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，所述電池模塊組包括在從所述冷卻劑引入部起的平面上的兩個(gè)相反側(cè)布置的電池模塊組(左側(cè)電池模塊組和右側(cè)電池模塊組)，并且所述冷卻劑流動(dòng)通道沿所述平面上的水平方向(X方向)分叉，從而所述冷卻劑能夠引入到所述左側(cè)電池模塊組和所述右側(cè)電池模塊組中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，兩個(gè)或更多個(gè)所述電池模塊沿所述平面上的豎直方向(Y方向)布置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池組，其中，所述電池模塊在與各個(gè)電池模塊對(duì)應(yīng)的所述冷卻劑流動(dòng)通道彼此連通的狀態(tài)下連續(xù)布置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池組，其中，所述冷卻劑引入部包括沿所述平面上的豎直方向(Y方向)形成的兩個(gè)或更多個(gè)冷卻劑引入部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電池組，其中，所述冷卻劑引入部的冷卻劑流動(dòng)通道從所述冷卻劑入流端口分叉。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池組，其中，所述冷卻劑引入部包括在沿所述平面上的豎直方向(Y方向)布置的相應(yīng)電池模塊處形成的冷卻劑引入部。
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池組，其中，在所述電池組殼體的、由所述冷卻劑引入部的所述一側(cè)內(nèi)表面的傾斜結(jié)構(gòu)限定的內(nèi)部空間中，進(jìn)一步安裝有電子構(gòu)件。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，所述電池單體中的每一個(gè)均是鋰離子二次電池、鋰離子聚合物二次電池、或鎳金屬氫化物二次電池。
17.根據(jù)權(quán)利要求所述1的電池組，其中，所述冷卻劑是空氣。
18.—種車輛，所述車輛包括根據(jù)權(quán)利要求1至17中的任一項(xiàng)所述的電池組，以作為動(dòng)力源。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的車輛，其中，所述車輛是電動(dòng)車、混合動(dòng)力電動(dòng)車或插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車。
20.一種車輛，所述車輛包括作為動(dòng)力源的電池組，其中，所述電池組被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)其數(shù)量與車輛中的電池組安裝空間的面積相對(duì)應(yīng)的多個(gè)六面體電池模塊在所述電池模塊彼此隔開以便在所述電池模塊之間形成冷卻劑流動(dòng)通道的狀態(tài)下、沿平面上的水平方向(X方向)和豎直方向(Y方向)布置，電池組殼體被形成為對(duì)應(yīng)于車輛中的所述電池組安裝空間的形狀，所述電池模塊布置成對(duì)應(yīng)于所述電池組殼體的內(nèi)部空間，并且用于去除由所述電池模塊產(chǎn)生的熱量的冷卻劑經(jīng)由所述電池組殼體的至少一側(cè)被引入，沿所述平面上的豎直方向(Y方向)穿過所述電池模塊，沿所述平面上的水平方向(X方向)流動(dòng)，然后經(jīng)由所述電池組殼體的另一側(cè)排出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池組，其中，多個(gè)可充電/可放電的電池單體或單元模塊(“單元電池”)內(nèi)置在電池組殼體中。這些單元電池沿著與地面平行的方向(Z方向)相繼堆疊以形成單個(gè)電池模塊，從而在這些單元電池之間提供用于冷卻劑的流動(dòng)空間。在電池模塊之間的冷卻劑流動(dòng)受阻的狀態(tài)下，兩個(gè)或更多個(gè)所述電池模塊關(guān)于冷卻劑入口的冷卻劑入口方向、沿平面上的水平方向(X方向)布置，以形成電池模塊組。在該電池組殼體中，形成有從冷卻劑入口延伸到電池模塊組的冷卻劑流動(dòng)空間(“冷卻劑入口部”)以及從電池模塊組延伸到冷卻劑出口的冷卻劑流動(dòng)空間(“冷卻劑出口部”)。在冷卻劑入口部與冷卻劑出口部之間的冷卻劑流動(dòng)通道被構(gòu)造成使得經(jīng)由冷卻劑入口部供給的冷卻劑沿平面上的豎直方向(Y方向)穿過特定電池模塊中的每一個(gè)，以冷卻這些特定的電池模塊，然后，冷卻劑經(jīng)由冷卻劑出口部排出。
文檔編號(hào)H01M10/50GK102484297SQ201080036893
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日
發(fā)明者姜達(dá)模, 揚(yáng)在勛, 林藝勛, 鄭在皓 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Lg 化學(xué)