高冷却效率的电池模块制造技术

本发明专利技术公开了一种电池模块，其包括以一个在另一个上的方式被堆叠的多个单元电池。该电池模块具有冷却系统，该冷却系统通过流经限定于单元电池之间的间隙（流动通道）的冷却剂来完成接触式冷却，并且，限定于单元电池之间的流动通道在流动通道的入口端口处与冷却剂的流动方向具有预设角度。通过改变冷却剂流经的流动通道，冷却剂与电池模块中单元电池的接触率增加了并且形成了大量的湍流。因此，防止限定于单元电池间的流动通道中的冷却剂的速度梯度的发生，也因此，改善了电池模块的冷却效率。更进一步，虽然电池组的整体结构并无大幅改变或并未使用大型冷却风扇或强力驱动单元，但包含该电池模块的电池组仍具有高冷却效率。因此，电池组优选用作电动车辆或混合动力电动车的电源。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电池模块，其具有高冷却效率，且更具体而言， 涉及一种具有冷却系统的电池模块，该冷却系统通过流经多个单元电 池之间的冷却剂来冷却多个单元电池，其中，用于使得冷却液在单元 电池间流过的流动通道与流动通道的入口端口具有预设角度，由此增 加了冷却剂与单元电池表面的接触率，增加了冷却剂流动通道中的湍 流产生率，因此，在相同条件下该电池模块具有高冷却效率。
技术介绍
使用诸如汽油或柴油等石化燃料的交通工具所造成最大的问题是 产生空气污染。作为解决上述问题的一种方法，使用可充电及放电的 二次电池作为交通工具动力源的技术已引起相当的重视。因此，已经研发出仅使用电池而运行的电动车辆(EV)以及结合地使用电池和传统 发动机的混合动力电动汽车(HEV)。现在许多电动车辆及混合动力电动 车己被商业化使用。 一种镍氢金属(Ni-MH)二次电池已经被主要用作电 动车辆(EV)及混合动力电动车(HEV)的动力来源。然而，近几年 来，亦己经尝试使用锂离子二次电池。对于待被用作电动车辆(EV)和混合动力电动车(HEV)的动力源的 这种二次电池，需要高输出及告电容量。基于此原因，多个小型二次 电池(单元电池)被彼此串联或并联连接，以构成中型或大型的电池组。然而，当电池组进行充电及放电时，会从中型或大型电池组产生 大量的热。大部分的热是从作为中型或大型电池组的单元电池的二次 电池产生的。在电池组的充电及放电期间从单元电池产生的热没有被 有效去除时，热会在电池组中累积，其结果是导致单元电池衰退。根4据情况，单元电池可能着火或爆炸。因此，需要提供一种冷却系统以 防止单元电池的着火或爆炸。该冷却系统被构造成如下结构在该结构中，冷却剂被强制经由 电池组内部而循环，以从单元电池去除热，即，被构造成接触式冷却 结构，其中，使得冷却剂与构成电池组的单元电池的表面接触。主要 使用空气作为冷却剂。因此，冷却系统通常被构造成接触式空气冷却 结构。其间，可通过一个在另一个上的方式堆叠以减少死腔大小的棱柱 电池或囊袋型电池被用作单元电池。为了易于完成单元电池间的机械 联结及电性连接，使用其中设置有一个或多个单元电池的电池匣。其 中设置有单元电池的多个电池匣通过一个在另一个上的方式堆叠以构 成电池组。该电池匣可具有各种形状。此外，该电池匣可以被构造成如下结 构，其中，单元电池固定至框架构件，同时单元电池的大部分外表面是开放状态的。这样的电池匣的实例揭示于韩国专利申请No. 2004-111699，其是以本申请的申请人的名义被提交的。图l示出了揭 示于上述申请的电池匣。首先参考图1，电池匣100包含一对框架构件120及122，其彼此 联结。单元电池200及201位于框架构件120及122的电池分隔部130 中，同时框架构件120及122彼此互相分离，且在框架构件120及122 彼此互相联结后，单元电池200及201牢固地固定于框架构件120及 122的电池分隔部130。该单元电池200具电极导线(并未显示)，其经 由位于电池匣100上部的汇流条140电性连接至邻接单元电池201的 电极导线。如图1所示，单元电池200及201彼此互相串联连接。然 而，根据情况，单元电池可彼此互相并联连接。单元电池电性连接至 阴极端子150及阳极端子160，其分别自该电池匣100上端的相对侧而突出。图2是示出了电池模块的立体图，其中，通过将多个电池匣以一 个在另一个上的方式堆叠成交替方向的结构而构造该电池模块。参考图2，多个电池匣101、 102、 103...沿其厚度方向以一个在另 一个上的方式堆叠以构成电池模块300。为了易于完成电池匣端子间的 电性连接，第二电池匣102被堆叠于第一电池匣101上，同时第二电 池匣102被定向在相反于第一电池匣101方向的方向上。具体而言， 第一电池匣101及第二电池匣102被布置成，使得第二电池匣102的 阴极端子152及阳极端子162相反于第一电池匣101的阴极端子151 及阳极端子161。类似地，第二电池匣102及第三电池匣103被布置成， 使得第三电池匣103的阴极端子153及阳极端子163相反于第二电池 匣102的阴极端子152及阳极端子162。也就是说，第三电池匣103沿 与第一电池匣101相同的方向被布置。如图1所示，电池匣100的上端框架110及下端框架112的高度 小于该电池匣的侧框架114高度。因此，当电池匣IOI、 102、 103...如 图2所示地以一个在另一个上的方式被堆叠时，流动通道170、 171、 172及173形成在电池匣101、 102、 103...的上端与邻接电池匣的下端 之间所限定的空间内。其结果是，冷却剂沿箭头所示的方向流动。图3为一代表图，其示出了冷却剂经由图2所示的电池模块的电 池匣之间所限定的流动通道的流动，以及图4为一放大图，其示出了 图3的A部分。参考图3，参照图2所描述的流动通道170形成于第一电池匣101 与该第二电池匣102之间。各电池匣101及102以框架结构被构成， 其中，单元电池的外表面如图1所示几乎完全暴露。其结果是，使得 流经流动通道170的冷却剂与单元电池(并未显示)的外表面直接接触。因此，冷却剂在流经流动通道170的同时带走由单元电池所产生的热， 然后将热量从电池模块排出。然而，如图4所示，当以微观观点观察时，流经流动通道170的 冷却剂在流体力学方面具有一速度梯度。具体而言，流经流动通道的 冷却剂在接近单元电池200的表面时的流动速度小于流经该流动通道 的冷却剂在与单元电池200的表面距离较远时的流动速度。当热从单 元电池200的外表面去除时，该速度梯度是大幅降低效率的一个因素， 亦即，热去除效率。因此，考虑到冷却剂循环冷却系统主要基于一种接触式冷却反应 机制的事实，非常需要的一种技术是通过解决速度梯度来改进冷却效 率。改进冷却效率的一种方法可以是一种提高冷却剂流动速率以提高 临接于单元电池的冷却剂的每小时流动速率的方法。然而，在需要较大冷却风扇或较强的风扇驱动单元的情况下，这种方法并非优选的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于解决上述问题，及其它尚未解决的技术 问题。具体而言，本专利技术的一目的是提供一种电池模块，该电池模块使 用冷却剂接触式冷却系统，其中，冷却剂与单元电池表面的接触率增 加了，且在冷却剂流动通道中的湍流产生率增加了，从而在相同条件 下电池模块具有高冷却效率。根据本专利技术的一方面，上述及其它目的可通过提供如下电池模块 来完成，该电池模块包括以一个在另一个上的方式被堆叠的多个单元 电池，其中，电池模块具有冷却系统，该冷却系统通过流经限定于单元电池间的间隙(流动通道)的冷却剂来完成接触式冷却，且限定于单元 电池间的流动通道在冷却通道的入口端口处与冷却剂的流动方向具有 预设角度。如上所述，在根据本专利技术的接触式冷却系统中，冷却剂在流经限 定于单元电池间的流动通道的同时带走由单元电池所产生的热。基于 单元电池彼此互相间隔的形状来决定冷却剂流动通道。根据本专利技术， 限定于单元电池间的流动通道在流动通道的入口端口处与冷却剂的流动方向具有预设角度。因此，当冷却剂被引入流过流动通道入口端口 之后，在冷却剂沿着限定于单元电池间的流动通道流动的同时冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池模块，其包括以一个在另一个上的方式被堆叠的多个单元电池，其中，所述电池模块具有冷却系统，所述冷却系统通过流经限定于所述单元电池之间的间隙（流动通道）的冷却剂而完成接触式冷却，并且，限定于所述单元电池之间的所述流动通道在所述流动通道的入口端口处与所述冷却剂的流动方向具有预设角度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨在勋，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]