技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有提高的組裝效率的冷卻構(gòu)件和采用該冷卻構(gòu)件的電池模塊，并且更加具體地，涉及一種冷卻構(gòu)件，所述冷卻構(gòu)件被安裝在電池模塊或電池組的頂部或底部處，以移除在電池單元的充電和放電期間從電池單元產(chǎn)生的熱，所述電池模塊被構(gòu)造成具有以下結(jié)構(gòu)，即：多個(gè)單元模塊沿橫向方向布置，所述多個(gè)單元模塊中的每一個(gè)單元模塊均包括一個(gè)或多個(gè)電池單元，所述電池組被構(gòu)造成具有以下結(jié)構(gòu)，即：多個(gè)電池模塊沿橫向方向布置，所述冷卻構(gòu)件包括：導(dǎo)熱構(gòu)件，該導(dǎo)熱構(gòu)件被設(shè)置在電池模塊或電池組的頂部或底部處，該導(dǎo)熱構(gòu)件包括彼此分離的上板和下板；和冷卻劑導(dǎo)管，該冷卻劑導(dǎo)管包括第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管，所述第一導(dǎo)管和所述第二導(dǎo)管被構(gòu)造成具有冷卻劑在其中流動(dòng)的中空結(jié)構(gòu)，所述第一導(dǎo)管被設(shè)置在所述上板和所述下板之間，所述第二導(dǎo)管被一體地連接到所述第一導(dǎo)管，所述第二導(dǎo)管被布置在電池模塊或電池組的前方和/或后方處。

背景技術(shù)：

近來，能夠充電和放電的二次電池已廣泛用作無線移動(dòng)裝置的能量源。另外，作為電動(dòng)車輛（EV）、混合動(dòng)力電動(dòng)車輛（HEV）和外接插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛（Plug-inHEV）的動(dòng)力源，二次電池已引起了相當(dāng)大的關(guān)注，上述這些車輛已經(jīng)被開發(fā)用以解決由現(xiàn)有的使用化石燃料的汽油和柴油車輛所引起的問題，諸如空氣污染。

小型移動(dòng)裝置對(duì)每個(gè)裝置使用一個(gè)或若干電池單元。另一方面，由于諸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，所述中大型電池模塊具有彼此電連接的多個(gè)電池單元。

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形電池來作為中大型電池模塊的電池單元。特別地，目前很多興趣都集中在使用鋁層壓片作為包覆構(gòu)件的袋形電池，這是因?yàn)榇坞姵氐闹亓枯p，袋形電池的制造成本低，并且能夠容易改變袋形電池的形狀。

構(gòu)成這種中大型電池模塊的電池單元可以是能夠充電和放電的二次電池。因此，在這樣的高功率、大容量二次電池的充放電期間，這些電池會(huì)產(chǎn)生大量的熱。特別地，在電池模塊中廣泛使用的每個(gè)袋形電池的層壓片在其表面上涂覆有呈現(xiàn)低導(dǎo)熱性的聚合物材料，結(jié)果，難以有效降低電池單元的總體溫度。

如果不能從電池模塊中有效移除在電池模塊的充放電期間由該電池模塊產(chǎn)生的熱量，則熱量將積聚在該電池模塊中，從而導(dǎo)致加速該電池模塊的惡化。根據(jù)情形，該電池模塊可能著火或爆炸。為此，在車輛用中大型電池組中，所述車輛用中大型電池組是包括多個(gè)中大型電池模塊的高功率大容量電池，需要冷卻系統(tǒng)來對(duì)安裝在該電池組中的電池單元進(jìn)行冷卻。

通常，通過以高的集成度堆疊多個(gè)電池單元來制造安裝在中大型電池組中的每個(gè)電池模塊。在這種情況下，電池單元在這些電池單元彼此以預(yù)定間隔布置的狀態(tài)下進(jìn)行堆疊，使得能夠移除在電池單元的充放電期間產(chǎn)生的熱量。例如，在不使用額外構(gòu)件的情況下，可以在電池單元彼此以預(yù)定間隔布置的狀態(tài)下依次堆疊這些電池單元。替代地，在這些電池單元具有低機(jī)械強(qiáng)度的情況下，也可以將一個(gè)或多個(gè)電池單元安裝在電池盒中以構(gòu)成單元模塊，并且可以將多個(gè)單元模塊堆疊起來以構(gòu)成電池模塊。電池盒提高了電池單元的機(jī)械強(qiáng)度，然而，電池盒也增大了電池模塊的總體尺寸。

另外，在堆疊的電池單元之間或堆疊的電池模塊之間限定有冷卻劑流動(dòng)通道，使得有效移除在堆疊的電池單元之間或堆疊的電池模塊之間積聚的熱量。

特別地，在該冷卻結(jié)構(gòu)基于水冷式冷卻系統(tǒng)的情況下，冷卻劑導(dǎo)管延伸通過一體化的導(dǎo)熱構(gòu)件。

具體地，使用一種具有如下結(jié)構(gòu)的冷卻構(gòu)件，即：被連接到管道的熱沉連接部被形成為突出形狀，以將冷卻劑注入到在熱沉中限定的流動(dòng)通道，并且通過力配合將熱沉連接部插入到管道中。

然而，在具有上述構(gòu)造的冷卻構(gòu)件具有多個(gè)管道的情況下，難以通過力配合將熱沉連接部插入到相應(yīng)的管道。此外，冷卻劑可能從熱沉連接部和相應(yīng)的管道之間的緊固區(qū)域泄漏。

因此，存在對(duì)有效地防止冷卻劑的泄漏，確保長(zhǎng)期的耐用性并且能夠以提高的組裝效率被制造的冷卻構(gòu)件和使用該冷卻構(gòu)件的具有優(yōu)異安全性的電池模塊的高度需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

因此，為了解決上述問題，已經(jīng)做出了本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種冷卻構(gòu)件，該冷卻構(gòu)件被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)，即：導(dǎo)熱構(gòu)件被劃分為上板和下板，第一導(dǎo)管被安裝在上板和下板之間，并且第二導(dǎo)管被布置在電池組的前方和/或后方處。

本發(fā)明的另一目的是提供一種冷卻構(gòu)件，該冷卻構(gòu)件被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)，即：第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管一體地彼此連接，使得第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管之間不需要額外的聯(lián)接，從而提高組裝效率和組裝可靠性，并且其中防止冷卻劑從第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管之間的連接區(qū)域泄漏。

技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，能夠通過提供這樣冷卻構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)上述及其它目的，該冷卻構(gòu)件被安裝在電池模塊或電池組的頂部或底部處，以移除在電池單元的充電和放電期間從電池單元產(chǎn)生的熱，所述電池模塊被構(gòu)造成具有以下結(jié)構(gòu)，即：多個(gè)單元模塊沿橫向方向布置，所述單元模塊中的每個(gè)單元模塊均包括一個(gè)或多個(gè)電池單元，所述電池組被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)，即：多個(gè)電池模塊沿橫向方向布置，所述冷卻構(gòu)件包括：導(dǎo)熱構(gòu)件，該導(dǎo)熱構(gòu)件被設(shè)置在電池模塊或電池組的頂部或底部處，該導(dǎo)熱構(gòu)件包括彼此分離的上板和下板；和冷卻劑導(dǎo)管，所述冷卻劑導(dǎo)管包括第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管，所述第一導(dǎo)管和所述第二導(dǎo)管被構(gòu)造成具有冷卻劑在其中流動(dòng)的中空結(jié)構(gòu)，第一導(dǎo)管被設(shè)置在上板和下板之間，第二導(dǎo)管被一體地連接到第一導(dǎo)管，第二導(dǎo)管被設(shè)置在電池模塊或電池組的前方和/或后方處。

在根據(jù)本發(fā)明的冷卻構(gòu)件中，導(dǎo)熱構(gòu)件被劃分為上板和下板。另外，第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管一體地彼此連接。如先前所描述的，因此，能夠有效地防止冷卻劑從第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管之間的連接區(qū)域泄漏。

另外，不同于常規(guī)的冷卻構(gòu)件，沒有必要在導(dǎo)熱構(gòu)件的部分處形成額外的緊固部來將第一導(dǎo)管連接到導(dǎo)熱構(gòu)件。因此，能夠大大地提高冷卻構(gòu)件的組裝效率和組裝可靠性。

在優(yōu)選示例中，第一導(dǎo)管可以包括兩個(gè)或更多個(gè)管。因此，與第一導(dǎo)管包括一個(gè)管的結(jié)構(gòu)相比較，能夠提高電池模塊或電池組的冷卻效率。

在另一示例中，可以在電池模塊或電池組的前方和后方處設(shè)置第二導(dǎo)管。在該結(jié)構(gòu)中，被引入到第二導(dǎo)管中的一個(gè)的冷卻劑對(duì)導(dǎo)熱構(gòu)件進(jìn)行冷卻同時(shí)沿著第一導(dǎo)管流動(dòng)并且然后移動(dòng)到所述第二導(dǎo)管中的另一個(gè)第二導(dǎo)管。結(jié)果，導(dǎo)熱構(gòu)件冷卻了電池模塊。

優(yōu)選地，第二導(dǎo)管與第一導(dǎo)管相比具有更大的直徑。因此，當(dāng)被引入到第二導(dǎo)管的冷卻劑沿著第一導(dǎo)管流動(dòng)時(shí)，在第一導(dǎo)管中的冷卻劑的流速比第二導(dǎo)管中的冷卻劑的流速高。因此，能夠提高電池模塊或電池組的冷卻效率。

在具體示例中，第二導(dǎo)管的直徑可能是第一導(dǎo)管的直徑的兩至五倍。如果第二導(dǎo)管的直徑小于第一導(dǎo)管的直徑的兩倍，則可能難以將第二導(dǎo)管中的冷卻劑的流速增加到期望水平，這不是優(yōu)選的。另一方面，如果第二導(dǎo)管的直徑大于第一導(dǎo)管的直徑的五倍，則電池模塊或電池組的整體尺寸被增加，這也不是優(yōu)選的。然而，只要能夠禁止上述效果，就能夠從上述尺寸范圍偏離。

第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管的形狀不被特別地限制，只要冷卻劑能夠在第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管中有效地流動(dòng)即可。例如，在流體力學(xué)方面，第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管被優(yōu)選地在垂直截面中形成為圓形。

同時(shí)，冷卻劑導(dǎo)管優(yōu)選地由導(dǎo)熱耐腐蝕材料形成。因此，當(dāng)冷卻劑在冷卻劑導(dǎo)管中流動(dòng)時(shí)，防止冷卻劑導(dǎo)管被冷卻劑腐蝕。

導(dǎo)熱構(gòu)件可以是熱沉。熱沉是通過熱接觸從另一物體吸收熱并且向外散逸所吸收的熱的物體。

在優(yōu)選示例中，具有與第一導(dǎo)管相對(duì)應(yīng)的形狀的凹槽可以被形成在上板和下板的特定部分處，第一導(dǎo)管沿導(dǎo)熱構(gòu)件的縱向方向安裝在該部分處。因此，第一導(dǎo)管可以容易地安裝在形成在上板和下板處的凹槽中。

導(dǎo)熱構(gòu)件可以布置成各種形式。例如，可以對(duì)一個(gè)電池模塊或電池組設(shè)置一個(gè)導(dǎo)熱構(gòu)件。即，可以為相應(yīng)的電池模塊設(shè)置分開的導(dǎo)熱構(gòu)件或可以為電池組提供一體化的導(dǎo)熱構(gòu)件。

同時(shí)，冷卻構(gòu)件還可以包括冷卻片，所述冷卻片在所述冷卻片中的每個(gè)冷卻片的相反兩側(cè)與單元模塊中的相對(duì)應(yīng)的單元模塊緊密接觸的狀態(tài)下設(shè)置在相應(yīng)的單元模塊之間。在這樣的情況下，冷卻劑在第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管中流動(dòng)的同時(shí)將冷卻熱（coolingheat）順序地傳遞到導(dǎo)熱構(gòu)件和冷卻片。冷卻熱可以有效地對(duì)相應(yīng)的單元模塊進(jìn)行冷卻。

在上述結(jié)構(gòu)的優(yōu)選示例中，冷卻片可以被彎曲，使得冷卻片以表面接觸方式接觸導(dǎo)熱構(gòu)件。

即，在冷卻片被設(shè)置在各個(gè)單元模塊之間的情況下，能夠最大化基于導(dǎo)熱的散熱，這是因?yàn)槔鋮s片以表面接觸方式接觸導(dǎo)熱構(gòu)件。

在上述結(jié)構(gòu)的另一優(yōu)選示例中，每個(gè)冷卻片的形狀不被特別地限制，只要冷卻片能夠被設(shè)置成緊密接觸單元模塊即可。例如，在每個(gè)冷卻片均可以在垂直截面中被形成為“”形或“T”形。在這樣的情況下，能夠?qū)碜杂趯?dǎo)熱構(gòu)件的冷卻熱有效地傳遞到單元模塊。

具體地，“T”形結(jié)構(gòu)可以包括“I”形和“T”形的組合。

用于冷卻片的材料不被特別地限制，只要冷卻片呈現(xiàn)有必要實(shí)現(xiàn)高的冷卻效率的優(yōu)異導(dǎo)熱性即可。例如，每個(gè)冷卻片均可以由呈現(xiàn)高導(dǎo)熱性的金屬板形成。

優(yōu)選地，每個(gè)電池單元均是板形二次電池，所述板形電池具有小的厚度和相對(duì)大的寬度和長(zhǎng)度，使得當(dāng)電池單元被堆疊以組成電池模塊時(shí)最小化電池模塊的總尺寸。這樣的板形二次電池的優(yōu)選示例可以是棱柱狀二次電池或袋形二次電池。特別地，優(yōu)選地使用被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)的袋形二次電池，其中，電極組件被安裝在形成在由包括樹脂層和金屬層的層壓片形成的電池殼體處的電極組裝容納部中，并且通過熱焊接密封的密封部（“外邊緣密封部”）被形成在電極組件容納部的外邊緣處。

同時(shí)，冷卻劑不被特別地限制，只要冷卻劑呈現(xiàn)高的冷卻效率同時(shí)在冷卻劑導(dǎo)管中容易地流動(dòng)即可。例如，冷卻劑可以是具有高的潛熱的水，從而最大化冷卻效率。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種電池模塊，其包括具有上述構(gòu)造的冷卻構(gòu)件。

根據(jù)本發(fā)明的電池模塊被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)，其中，多個(gè)單元模塊沿橫向方向中布置，并且冷卻構(gòu)件被安裝在該電池模塊的頂部或底部處，所述單元模塊中的每個(gè)單元模塊均包括一個(gè)或多個(gè)電池單元。因此，能夠構(gòu)造這樣的電池模塊，在該電池模塊中通過和冷卻構(gòu)件的導(dǎo)熱構(gòu)件和冷卻劑導(dǎo)管大大地提高冷卻效率，并且同時(shí)提高組裝效率。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種電池組，該電池組包括沿橫向方向布置的多個(gè)電池模塊。

電池組包括多個(gè)電池模塊，以提供高功率和大容量。因此，該電池組優(yōu)選用作其中在電池模塊的充放電期間產(chǎn)生的高溫?zé)崃渴菄?yán)重安全問題的電動(dòng)車輛、混合動(dòng)力電動(dòng)車輛和外接插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的動(dòng)力源，或用作電力儲(chǔ)存裝置。

附圖說明

根據(jù)以下與附圖相結(jié)合的詳細(xì)說明，將更加清楚地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特征和其它優(yōu)點(diǎn)，其中：

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電池模塊的透視圖；

圖2是示出圖1的電池模塊中的其中上板被安裝到下板的結(jié)構(gòu)的透視圖；

圖3是示出圖1的電池模塊中的冷卻構(gòu)件的放大視圖；

圖4是沿著圖2的電池模塊的線A-A’截取的典型截面圖；

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的冷卻片的典型截面圖；

圖6和圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例的電池組的透視圖；

圖8是示出圖6的冷卻構(gòu)件的透視圖；并且

圖9是示出安裝在根據(jù)本發(fā)明的電池模塊中的示例性的板形電池單元的透視圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在，將參考附圖來詳細(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)明的范圍不限于所圖示的實(shí)施例。

圖1是典型地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電池模塊的透視圖，并且圖2是典型地示出圖1的電池模塊中的其中上板被安裝到下板的結(jié)構(gòu)的透視圖。

另外，圖3是典型地示出圖1的電池模塊中的冷卻構(gòu)件的放大視圖，并且圖4是當(dāng)從電池模塊的前方觀看時(shí)的圖2的電池模塊的典型截面圖。在這些附圖中，為了方便起見，沒有示出電池單元的電極端子。

參考這些附圖，電池模塊80被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)，即：三個(gè)單元模塊12被沿著橫向方向布置，所述三個(gè)單元模塊12中的每一個(gè)單元模塊均包括一對(duì)電池單元10，并且冷卻構(gòu)件62被安裝在電池模塊10的頂部處。

冷卻構(gòu)件62包括：布置在電池模塊80的頂部處的導(dǎo)熱構(gòu)件，該導(dǎo)熱構(gòu)件包括彼此分離的上板60和下板50；和第一導(dǎo)管40和第二導(dǎo)管30，該第一導(dǎo)管40和第二導(dǎo)管30被構(gòu)造成具有冷卻劑在其中流動(dòng)的中空結(jié)構(gòu)。

第一導(dǎo)管40被設(shè)置在上板60和下板50之間。第二導(dǎo)管30被一體地連接到第一導(dǎo)管40。第二導(dǎo)管30被設(shè)置在電池模塊80的前方和后方處。

第一導(dǎo)管40包括兩個(gè)管。第二導(dǎo)管30具有大于第一導(dǎo)管40的直徑。例如，第二導(dǎo)管30的直徑大約是第一導(dǎo)管40的直徑的三倍。

在垂直截面中第一導(dǎo)管40和第二導(dǎo)管30被形成為圓形。第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管由耐腐蝕材料形成，使得防止第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管被冷卻劑腐蝕。

另外，具有與第一導(dǎo)管40對(duì)應(yīng)的形狀的凹槽52被形成在上板60和下板50的第一導(dǎo)管40沿導(dǎo)熱構(gòu)件的縱向方向L安裝的部分處。因此，在上板60在第一導(dǎo)管40被安裝在下板50的凹槽52中的狀態(tài)下覆蓋下板50時(shí)，實(shí)現(xiàn)了上板60和下板50之間的聯(lián)接。

同時(shí)，冷卻片20在如下狀態(tài)下設(shè)置在相應(yīng)的單元模塊12之間：所述冷卻片20中的每一個(gè)冷卻片的相反側(cè)均與所述單元模塊中的對(duì)應(yīng)的單元模塊緊密接觸。另外，冷卻片20被彎曲，使得冷卻片20以表面接觸方式接觸導(dǎo)熱構(gòu)件。

所述冷卻片20中的每一個(gè)冷卻片均在垂直截面中被形成為“”形，并且由導(dǎo)熱金屬板形成。

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的冷卻片的典型截面圖。

除了于冷卻片在垂直截面中被形成為“T”形24和“I”形22之外，圖5的冷卻片在結(jié)構(gòu)上與圖4的冷卻片相同，因此，將會(huì)省略詳細(xì)描述。

圖6和圖7是典型地示出根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例的電池組的透視圖，并且圖8是典型地示出圖6的冷卻構(gòu)件的透視圖。

參考這些附圖，圖6的電池組200被構(gòu)造成具有以下結(jié)構(gòu)，其中，在圖1中示出其中的一個(gè)的四個(gè)電池模塊被布置在橫向方向中，并且在每個(gè)電池模塊上，冷卻構(gòu)件90安裝在各個(gè)電池模塊的頂部處，以移除在電池單元的充電和放電期間從電池單元產(chǎn)生的熱。

冷卻構(gòu)件90包括導(dǎo)熱構(gòu)件，該導(dǎo)熱構(gòu)件包括四個(gè)上板92和四個(gè)下板94、八個(gè)第一導(dǎo)管98以及一對(duì)第二導(dǎo)管96。

除了導(dǎo)熱構(gòu)件包括一個(gè)上板90a和一個(gè)下板94a之外，圖7的電池組200a與圖6的電池組200相同，并且因此，將會(huì)省略詳細(xì)描述。

圖9是典型地示出被安裝在根據(jù)本發(fā)明的電池模塊中的示例性板形二次電池的透視圖。

參考圖9，板形二次電池100被構(gòu)造成具有以下結(jié)構(gòu)，即：兩個(gè)電極引線110和120在電極引線110和120彼此相對(duì)的狀態(tài)下從電池殼體130的上端和下端突出。

電池殼體130由包括金屬層和樹脂層的層壓片形成。電池殼體130包括上殼體和下殼體。在具有陰極/隔板/陽極結(jié)構(gòu)的電極組件（未示出）被安裝在形成在電池殼體130中的電極組件容納部140中的狀態(tài)下，電極組件容納部140的外邊緣，即，橫向側(cè)150b、上端150a以及下端150c通過熱焊接來密封，以形成密封部150。結(jié)果，制造了二次電池100。

電極引線110和120分別從上端150a和下端150c突出。為此，考慮電極引線110和120的厚度以及在電極引線110和120和電池殼體130之間的材料中的不同，在膜型密封構(gòu)件160介于電極引線110和120與電池殼體130之間的狀態(tài)下，上端150a和下端150c被熱焊接到彼此，以增加電池殼體130的密封性。

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)人員將會(huì)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)行各種變型、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)明的冷卻構(gòu)件被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)，即：導(dǎo)熱構(gòu)件被劃分為上板和下板，并且安裝在上板和下板之間的第一導(dǎo)管被一體地連接到設(shè)置在電池模塊或電池組的前方和/或后方處的第二導(dǎo)管。因此，能夠提供這樣的電池模塊或電池組，其能夠防止冷卻劑從第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管之間的連接區(qū)域泄漏并且具有提高的組裝效率和組裝可靠性。

此外，僅對(duì)于構(gòu)成冷卻構(gòu)件的冷卻劑導(dǎo)管要求抵抗冷卻劑的耐腐蝕性，從而減少制造成本。