电池系统和包括其的电动车辆技术方案

本发明专利技术涉及电池系统和包括其的电动车辆，该电池系统包括多个电池单元，所述多个电池单元布置为在第一方向上彼此间隔开并分别沿第二方向布置，其中所述多个电池单元的每个包括：多个电池模块，包括电极组件并容纳在具有底表面的电池壳体中；以及底板，支撑电池模块并包括与电池壳体的底表面热接触的第一主表面，底板的依据第一方向的热导率大于底板的依据第二方向的热导率。

Battery systems and electric vehicles including them

The invention relates to a battery system and an electric vehicle including the battery system, which comprises a plurality of battery units arranged in a first direction separated from each other and arranged in a second direction respectively. Each of the battery units comprises a plurality of battery modules, including an electrode assembly and accommodated in a battery housing with a bottom surface; and a bottom plate. The first main surface supporting the battery module and including thermal contact with the bottom surface of the battery shell, the thermal conductivity of the bottom in the first direction is greater than that of the bottom in the second direction.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池系统和包括其的电动车辆
本专利技术涉及电池系统和电动车辆，涉及包括提供以防止热逸溃(thermalrunaway)扩散的底板的电池系统以及包括该电池系统的电动车辆。
技术介绍
可再充电电池或二次电池与一次电池不同在于充电和放电是可重复的，并且一次电池仅提供从化学材料到电能的不可逆转换。低容量可再充电电池用作诸如移动电话、笔记本计算机、计算机和便携式摄像机的小型电子装置的电源，大容量可再充电电池用作混合动力车辆等的电源。通常，二次电池包括电极组件、容纳电极组件的壳体以及与电极组件电连接的电极端子，电极组件包括正电极、负电极和插置在正电极与负电极之间的隔板。为了通过正电极、负电极和电解质溶液的电化学反应使电池能够充电和放电，电解质溶液被注入到壳体中。壳体的形状为例如圆柱形或矩形，并且取决于电池的使用而不同。可再充电电池可以例如以电池模块的形式使用，电池模块由串联和/或并联组合的多个单位电池单元形成以便提供用于驱动混合动力车辆等的电动机的高能量密度。也就是，电池模块例如通过以下形成：根据实现用于电动车辆的高功率可再充电电池所需的电量而将多个单位电池单元的电极端子彼此连接。电池模块可以设计成块体型或模块型。在块体型的情况下，每个电池可以被结合到共同的集流体和共同的电池管理系统，并且电池可以设置在共同的外壳中。在模块型的情况下，多个电池单元被连接从而形成子模块，并且若干子模块被连接从而形成电池模块。电池管理功能可以至少在电池模块级或子模块级被部分实现，从而可以提高兼容性。为了配置电池系统，一个或更多个电池模块被机械地且电地组合，被提供有热管理系统，并被连接到一个或更多个耗电装置。电池系统的机械组合要求在单独的部件(例如子模块)之间的适当的机械连接，并且要求与提供耗电装置的系统结构(例如车辆)的适当的机械连接。连接需要被设计为维持用于电池系统平均寿命的功能，并且需要考虑使用过程期间客户提供的负载来设计。此外，移动装置需要满足对安装空间和兼容性的要求。电池模块的机械组合可以通过提供底板并将各个电池单元或子模块置于底板上来实现。电池单元或子模块可以通过安装在承载板中的凹部、机械连接元件(诸如螺栓或螺钉)、或者对单元或子模块的约束来固定。约束可以通过将侧板固定到承载板的侧部、或者在上侧提供另一承载板并将该承载板固定到现有的第一承载板和/或侧板来实现。因此，承载板和/或侧板可以被构造成包括用于冷却单元或子模块的制冷剂管的多级电池模块。子模块的机械组合可以通过以下实现：提供机械上增强的电连接构件、或者除了将电池单元固定到电连接构件之外还将电池单元固定到承载梁或支柱。额外地/可选地，子模块可以设置在覆盖电池子模块的表面的一部分或全部的每个壳体中，并且可以例如与壳体一起设置在承载板上的电池模块内。对于模块设计中电池系统的电结合，包括并联连接的多个单元的子模块被串联连接(XsYp)，或者包括串联连接的多个单元的子模块被并联连接(XpYs)。XpYs型子模块可以产生高电压，但是每个单元的电压水平需要单独控制，使得布线复杂性提高。在XsYp型子模块中，并联连接的单元的电压水平自动均衡。因此，足以控制子模块级的电压并且布线复杂性降低。在并联连接的单元的子模块中，单元的容量被增加，使得XsYp型子模块主要用于低容量单元。电池输出和充电的静态控制不足以满足连接到电池系统的各种耗电装置的动态电力需求。因此，需要在耗电装置的控制器与电池系统之间进行连续的信息交换。信息包括耗电装置的实际或预期电力需求或者剩余电量、以及电池系统的实际充电状态(SoC)、潜在电性能、充电能力和内部电阻。电池系统通常包括用于处理信息的电池管理系统。对于电池系统的热控制，需要热管理系统，其用于通过有效地排出、发射和/或分散从可再充电电池产生的热而安全地使用至少一个电池模块。当热未被充分排出/发射/分散时，各个电池单元之间产生温差，使得至少一个电池模块不能产生所需的电量。此外，内部温度的升高会引起电池内部的异常反应，从而会降低可再充电电池的充电和放电性能，并且会减少可再充电电池的寿命。因此，需要用于有效地排出/发射/分散来自单元的热的冷却装置。异常操作条件的一示例是电池单元的热逸溃，其可能由过度加热或过度充电的锂离子单元引起。发生热逸溃的阈值温度通常为150℃或更高，并且电池单元会由于局部故障、单元的内部短路、归因于不良电接触的热产生、或相邻单元的短路而超过阈值温度。热逸溃是在单元内自动加速直到消耗所有活性材料的化学过程，并且故障单元可以被加热到700℃或更高的单元温度，并且大量高温气体在热逸溃期间会被排出到系统。故障单元在热逸溃期间会将大量的热传递到相邻单元。相邻单元通过与故障单元的直接接触、经由底板的热传导和/或其电连接构件而接收热。因此，相邻单元也容易变成热逸溃状态，并且热逸溃扩散会导致所有电池模块中的电池火灾和/或整个电动车辆的损失。同时，电池系统可以包括提供有用于排出热的主动冷却手段的底板。然而，通常提供主动冷却手段以向附接的电池单元均匀地提供冷却。因此，由故障单元引起的温度梯度所致的热扩散以及产生许多故障单元的风险持续存在。因此，本专利技术的目的是克服或减少现有技术的至少一部分缺陷，并提供具有改善的电池单元冷却以防止非故意的热扩散和热故障的电池系统。在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此它可能包含不构成在本国已被本领域普通技术人员知晓的现有技术的信息。
技术实现思路
技术问题本专利技术致力于提供电池系统和包括该电池系统的电动车辆，该电池系统包括具有用于防止热逸溃扩散的各向异性热导率的底板。技术方案本专利技术的一示例性实施方式提供了一种电池系统，其包括多个电池模块和底板。电池模块可以在沿第一方向彼此间隔开的同时被设置，并且每个电池模块可以包括沿第二方向排列的多个电池单元。第一方向和第二方向可以基本上彼此垂直，并且可以形成约90°的角。每个电池单元可以包括容纳在电池壳体中的电极组件，并且每个电池壳体可以包括底表面。底板可以支撑电池模块并具有第一主表面，第一主表面与多个电池壳体的每个的底表面热接触。底板可以基本上具有平的形状和/或在第一方向与第二方向之间延伸的至少一个表面。底板中在第三方向上的延伸水平远小于在第一方向和第二方向上的延伸水平，并且第三方向可以基本上垂直于第一方向和第二方向。底板在第一方向上的热导率可以大于底板在第二方向上的热导率。因此，在根据本专利技术的电池系统中，由电池单元排出的热在第一方向上比在第二方向上更有效地传递。因此，热在与热排出单元的模块相同的模块中远离紧邻的单元移动，并移动到相邻电池模块的单元。因此，底板的热传导在整个电池系统中引起单方向热扩散。因此，在每个电池单元中，特别是在与故障单元的模块相同的模块的电池单元和与该故障单元相邻的单元中，可以减少热增加的总量，从而降低热逸溃扩散的风险。在根据本专利技术的电池系统的示例性实施方式中，底板可以包括具有第一热导率的第一材料。底板还可以包括多个绝缘部，所述多个绝缘部沿第一方向延伸并具有低于第一热导率的第二热导率。绝缘部可以安装在底板中或者一体地提供在底板中，并且可以穿透底板的第一主表面或者可以设置为在底板内靠近第一主表面。绝缘部可以与第一主表面热接触，或者埋入、插入或附接到第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池系统，包括：多个电池模块，设置为在第一方向上彼此间隔开，并且分别包括沿第二方向设置的多个电池单元，其中所述多个电池单元的每个包括容纳在具有底表面的电池壳体中的电极组件；以及底板，支撑所述电池模块并具有与所述电池壳体的所述底表面热接触的第一主表面，其中所述底板在所述第一方向上的热导率大于所述底板在所述第二方向上的热导率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.26 EP 16195845.9;2017.10.25 KR 10-2017-0131.一种电池系统，包括：多个电池模块，设置为在第一方向上彼此间隔开，并且分别包括沿第二方向设置的多个电池单元，其中所述多个电池单元的每个包括容纳在具有底表面的电池壳体中的电极组件；以及底板，支撑所述电池模块并具有与所述电池壳体的所述底表面热接触的第一主表面，其中所述底板在所述第一方向上的热导率大于所述底板在所述第二方向上的热导率。2.根据权利要求1所述的电池系统，其中：所述底板包括具有第一热导率的第一材料，并且包括多个绝缘部，所述多个绝缘部具有低于所述第一热导率的第二热导率并且沿所述第一方向延伸。3.根据权利要求2所述的电池系统，其中：所述电池壳体的每个垂直连接到所述底表面的每个端部，并且具有布置在所述第一方向上的第一宽侧表面和第二宽侧表面，沿所述第一方向延伸的间隙提供在第一电池单元的第二宽侧表面和基于所述第二方向与所述第一电池单元相邻的第二电池单元的第一宽侧表面之间，以及所述绝缘部的每个在所述第一方向上随所述间隙布置。4.根据权利要求2所述的电池系统，其中：所述绝缘部在沿所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：A戈卢布科夫，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR