具有外部热管理系统的电池系统技术方案

提供具有外部热管理系统的电池系统与模块。在一个实施方案中，电池模块包括外壳和配置在外壳中的至少一个电化学电池。电池模块还包括具有与至少一个电化学电池接触的第一侧的热界面。电池模块还包括与热界面的第二侧接触的散热器。热界面用于使热量能够从至少一个电化学电池传递到散热器。

【技术实现步骤摘要】
具有外部热管理系统的电池系统本申请是申请日为2012年4月12日、国际申请号为PCT/US2012/033316、申请号为201280029892.7、专利技术名称为“具有外部热管理系统的电池系统”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求2011年4月15日申请的标题为“具有外部热管理系统的电池系统”的美国临时申请序列号61/476,195的优先权和利益，其通过引用合并在此。
本申请主要涉及电池及电池系统领域，更具体地说，本申请涉及具有外部热管理系统的电池及电池系统。
技术介绍
将电力用作其全部或部分原动力的车辆(例如电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、充电式混合动力电动车辆(PHEV)等，统称为“电动车辆”)与使用内燃机的比较常规的燃油车辆相比可以提供多种优点。例如，电动车辆与使用内燃机的车辆相比可以生成更少的不希望的排放物并且可以表现出更高的燃料效率(而且在某些实施方案中，这样的车辆可以完全取消对汽油的使用，例如某些类型的PHEV就是如此)。随着电动车技术的持续发展，需要提供用于此类车辆的改进电源，例如电池系统或模块。例如，希望增加此类车辆无需给电池充电就能行进的距离。还希望改善此类电池的性能和降低电池系统的相关成本。早期的电动车辆系统经常使用镍金属氢化物(NiMH)电池作为动力来源，然而很多当前的系统都采用改进的化学电池(如，锂离子电池)来为相关车辆提供动力。较新的化学电池的使用和对提高电动车辆性能的需求引发了新的设计和工程挑战。例如，锂离子电池比镍金属氢化物电池更容易受到电池温度变化的影响，因此，很多以锂离子为主的电池系统会在车辆运行过程中，利用内部温度调节系统来调节锂离子电池的温度。然而，电池系统中包括温度调节系统，这就造成了各种不利条件，如泄漏、凝结相关的操作挑战等。因此，需要提供在电动车辆中使用的改进的电池模块及/或系统，来解决与这种车辆中使用的电池系统相关的一个或多个问题。
技术实现思路
在一个实施方案中，电池系统包括具有热传递侧壁的外壳和配置在外壳内且具有至少一个电化学电池的电池模块。电池系统还包括与至少一个电化学电池以及热传递侧壁的内表面接触的热界面。另外，电池系统还包括配置在热传递侧壁的外部的散热器。在另一个实施方案中，电池系统包括电池模块。该电池模块包括外壳和配置在外壳内的至少一个电化学电池。电池模块还包括热界面，该热界面具有与至少一个电化学电池接触的第一侧。该电池模块还包括与热界面的第二侧接触的散热器。该热界面用于使热量能够从至少一个电化学电池传递至散热器。在另一个实施方案中，电池系统包括外壳，外壳具有配置在其中的热传递侧壁和开口。电池系统还包括具有至少一个电化学电池的电池模块以及具有与所述至少一个电化学电池接触的内表面的热界面。在热界面的外表面上配置有散热器，该散热器用于通过热界面从电池模块接收热量。散热器、热界面及电池模块用于容纳在外壳的开口中。附图说明图1是具有为车辆提供全部或部分动力的电池系统的车辆的一个实施方案的透视图；图2是以混合动力电动车的形式提供的图1的车辆的一个实施方案的剖面示意图；图3是根据一个实施方案的具有外部热管理系统和歧管的电池系统的透视图；图4是图3的电池系统的一个实施方案的局部部件分解图；图5是根据一个实施方案的用于图3的电池系统中的电池模块的局部部件分解图；图6是图5的电池模块的一个实施方案的端部视图；图7是根据一个实施方案的图3的电池系统的剖视图；图8是能使热量在图7中的电池系统进行传递的热传递界面的一个实施方案；图9是根据一个实施方案的电池系统的一个实施方案的剖视图；图10是根据一个实施方案的流体流动通过图3的电池系统的热管理特征的示意图；图11是根据另一个实施方案的具备热管理装置管的图3的电池系统的透视图；图12是根据另一个实施方案的具有其中配置有通道的热板的图3的电池系统的透视图；图13A是根据一个实施方案的流体流动通过图11和图12的电池系统的热管理特征的实例的示意图；图13B是根据另一个实施方案的流体流动通过图11和图12的电池系统的热管理特征的实例的示意图；以及图13C是根据另一个实施方案的流体流动通过图11和图12的电池系统的热管理特征的实例的示意图。具体实施方案现参看附图，图1是具有为车辆10提供全部或部分动力的电池系统12的形式为汽车(如轿车)的车辆10的透视图。在一些实施方案中，车辆10可以是电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、充电式混合动力电动车辆(PHEV)，或任何使用电力作为推动力的车辆(统称为“电动车辆”)。此外，尽管在图1中示出为轿车，但车辆10的类型可以具体实施，因此，在其他实施方案中会有所不同，所有这些都落入本专利技术披露的范围内。例如，车辆10可以是卡车、公共汽车、工业车辆、摩托车、休闲车、小船，或通过使用电力作为全部或部分推动力而获益的其他类型的车辆。为了目前披露的目的，应该意识到，在此说明和描述的电池模块及系统特别针对为xEV电动车辆提供能源及/或将能源存储在xEV电动车辆中的这些应用。本领域技术人员容易想到将混合动力电动车辆(HEV)与内燃机动力及高电压电池结合以产生牵引力。充电式电动车辆(PEV)是可以从如壁式插座的外部电源充电的任何车辆，存储在充电电池包内的能量来驱动或帮助驱动车轮。PEV是包括全电气化或电池电动车辆(BEV)、充电式混合动力电动车辆(PHEV)以及混合动力电动车辆和传统的内燃机车辆转化而来的电动车辆在内的电动车辆的子类型。电动车辆(EV)是用于驱动一个或多个电能供电的发动机的全电气化车辆。在此定义的术语“xEV”包括上述所有车辆或使用电力作为动力的上述所有车辆的变化或组合。另外，尽管图1所示的电池系统12安装在车辆10的后备箱或尾部，但在其他典型实施方案中，电池系统12的安装位置会有所不同。例如，电池系统12的位置可以根据车辆10内的有效空间、所需的重量平衡、在电池系统中使用的其他组件(如电池管理系统、通风孔、冷却装置等)的位置以及出于各种其他具体实施的考量来选择。图2展示的是根据本专利技术公开的实施方案，以HEV的形式提供的车辆10的剖面示意图。在图示的实施方案中，电池系统12是朝向车辆10的尾部靠近燃料箱14装配的。然而，在其他实施方案中，电池系统12可以与燃料箱14相邻装配，或装配在车辆10的尾部的独立空间内(如后备箱)，也可以装配在车辆10的其他地方。内燃机16在HEV使用汽油动力来推动车辆10的情况下被装配。电动机18、动力分配装置20及发电机22也装配作为车辆驱动系统的一个组成部分。这种HEV可以仅由电池系统12或发动机16来供能或驱动，或同时由电池系统12和发动机16供能或驱动。应该意识到，可以根据其他实施方案来使用车辆电动系统的其他车型和配置，图2的示意图不能被认为是限制本申请中描述的主题的范围。实际上，根据其他各种实施方案，电池系统12的尺寸、形状和位置、车辆10的类型、车辆工艺的类型(如EV、HEV、PHEV等)、电池化学以及其它特性，可能与所显示的或描述的有所不同。根据一个实施方案，电池系统12封装有或包含电化学电池或蓄电池，将电化学电池相互连接及/或与车辆电气系统的其他部件连接，调节电池系统12的电化学电池及其他特性。例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池系统，包括：电池系统外壳；第一电池模块，包括第一多个电化学电池；第一散热器，位于所述电池系统外部并与所述第一电池模块对齐；夹紧系统，包括第一侧夹板和夹紧杆，所述第一侧夹板沿所述第一多个电化学电池的第一侧延伸并接触所述第一多个电化学电池的第一上端，所述夹紧杆与所述第一侧夹板和所述电池系统外壳接合，或与所述第一散热器接合，或与上述两者接合，以使所述第一侧夹板对着所述第一多个电化学电池的第一上端并朝向所述第一散热器施加第一向下的力。

【技术特征摘要】
2011.04.15 US 61/476,1951.一种电池系统，包括：电池系统外壳；第一电池模块，包括第一多个电化学电池；第一散热器，位于所述电池系统外部并与所述第一电池模块对齐；夹紧系统，包括第一侧夹板和夹紧杆，所述第一侧夹板沿所述第一多个电化学电池的第一侧延伸并接触所述第一多个电化学电池的第一上端，所述夹紧杆与所述第一侧夹板和所述电池系统外壳接合，或与所述第一散热器接合，或与上述两者接合，以使所述第一侧夹板对着所述第一多个电化学电池的第一上端并朝向所述第一散热器施加第一向下的力。2.如权利要求1所述的电池系统，包括：第二电池模块，位于所述电池系统外壳内，邻近所述第一电池模块并具有第二多个电化学电池；第二散热器，位于所述电池系统外壳外部并与所述第二电池模块对齐；以及第二侧夹板，沿所述第二多个电化学电池的第二侧延伸并接触所述第二多个电化学电池的第二上端，其中所述夹紧杆与所述第二侧夹板和所述电池系统外壳接合，或与所述第二散热器接合，或与上述两者接合，以使所述第二侧夹板对着所述第二多个电化学电池的第二上端并朝向所述第二散热器施加第二向下的力。3.如权利要求2所述的电池系统，其中所述电池系统外壳包括第一开口，所述第一开口与所述第一多个电化学电池和所述第一散热器对准并位于所述第一多个电化学电池和所述第一散热器之间，并且其中所述电池系统外壳包括第二开口，所述第二开口与所述第二多个电化学电池和所述第二散热器对准并位于所述第二多个电化学电池和所述第二散热器之间。4.如权利要求3所述的电池系统，包括：第一热界面垫，设置在所述第一多个电化学电池和所述第一散热器之间并与所述第一多个电化学电池和所述第一散热器接触；以及第二热界面垫，设置在所述第二多个电化学电池和所述第二散热器之间并与所述第二多个电化学电池和所述第二散热器接触。5.如权利要求2所述的电池系统，其中所述电池系统外壳包括底壁，所述底壁在所述第一电池模...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯姆·奥巴希赫，罗伯特·J·麦克，加里·P·霍钦米勒，理查德·M·伯科斯特，杰森·D·富尔，
申请(专利权)人：约翰逊控制技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US