包括组合式温度控制系统的电池组技术方案

公开了一种包括多个相互电连接的单元电池的中型或大型电池组，其中该电池组构造为这样一种结构，在该结构中导热介质流动穿过在该单元电池之间限定的间隙，以为了电池组的最佳运行将电池组的整体温度控制在预定温度范围内，以及每个单元电池在其外表面设有包含相变材料的层（“相变层”）以最小化该单元电池之间的个体温差，在所述外表面处，导热介质与每个单元电池形成接触。本发明专利技术具有的效果是控制电池组的整体温度以及单独控制组成电池组的单元电池的温度。本发明专利技术也具有的效果是当电池组不工作或外部环境突然变化时，抑制单元电池温度的突然变化，从而防止单元电池的退化。另外，本发明专利技术具有的效果是当杂质与单元电池形成接触时，最小化由杂质引起的对单元电池的损伤。此外，本发明专利技术具有的效果是减小电池组的整体温差并制造具有紧凑结构的中型或大型电池组。

【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包括双温度控制系统的中型或大型电池组，更具 体地，涉及一种包括如下的双温度控制系统的中型或大型电池组，该 双温度控制系统能够通过使用流过限定在电池组的单元电池之间的间 隙的导热介质来控制电池组的整体温度，并且通过使用附接到每个单元电池的夕卜表面的相变层(phase transformation layer)来控制每 个单元电池的温度。
技术介绍
由使用诸如汽油和柴油的石化燃料的车辆所引起的最大问题之一 就是导致空气污染。使用可以充电和放电的二次电池作为车辆的动力 来源的技术，作为解决上述问题的一种方法已吸引了大量关注。因此， 已开发了仅使用电池来运行的电动车辆(EV)以及共同使用电池和常 规发动机的混合电动车辆(HEV)。如今正在市场上使用其中一些电动 车辆和混合电动车辆。镍-金属氢化物(Ni-固)二次电池已主要用作 电动车辆(EV)和混合电动车辆(HEV)的动力来源。然而，近年来， 已尝试使用锂离子二次电池。对于此类用作电动车辆(EV)和混合电动车辆(HEV)的动力来源 的二次电池来说，需要高输出和大容量。为此目的，多个小型二次电 池(单元电池)相互串联或并联连接以组成电池模块，以及多个电池 模块相互串联或并联连接以组成中型或大型电池组。然而，在此类高输出、大容量的电池组中，在单元电池的充电和 》文电期间从单元电池产生大量的热量。当在单元电池的充电和》丈电期 间从单元电池产生的热量没有有效移除时，热量会积聚在单元电池中， 结果使单元电池退化。另外，当其中一些单元电池在热量在单元电池 中积聚期间因各种原因而过热时，单元电池十分可能着火或爆炸。因 此，需要提供用于冷却具有高输出和大容量的中型或大型电池组的冷 却系统。4通常，中型或大型电池组的冷却是通过冷却剂的流动完成的。例 如，存在已4吏用的一种冷却剂流动冷却系统，该系统构造为诸如空气 的冷却剂通过冷却风扇的运行在电池组的单元电池或电池模块之间强 制流动。然而，该冷却剂流动冷却系统存在若干问题。首先，常规的冷却系统存在的问题在于单元电池之间的温差非常 大。当电池组包括多个单元电池以及单元电池保持在最佳运行时，电 池组也保持在最佳运行。因此，电池组之间的大温差加速了单元电池 的退化，并抑制了电池组的最佳运行。其次，常规的冷却系统增加了电池组的尺寸。例如，由于可以安装在电动车辆(EV)和混合电动车辆(HEV)内的电池组的尺寸受到限内。图1是示出常规的具有代表性的电池组冷却系统的典型视图。电池组冷却系统10包括包括有多个电池的电池组20、安装在 电池组20的顶部的冷却剂入口端口 30以及安装在电池组20的底部的 冷却剂出口端口40。电池组20包括多个相互电连接的电池群50。每 个电池群50包括多个相互电连接的单元电池60。在每个电池群50的 各个单元电池60之间形成有小间隙，冷却剂通过这些小间隙流动。因 此，通过冷却剂入口端口 30引入的冷却剂流过限定在每个电池群50 的各个单元电池60之间的间隙，以移除从各个单元电池60产生的热 量，然后冷却剂通过安装在电池组20的顶部的冷却剂出口端口 40排 出。在上述的结构中，冷却剂入口端口 30和冷却剂出口端口 40分别 安装在电池组20的顶部和底部。因此，需要安装这些设置在电池组 20的顶部和底部的冷却剂导向构件所需的空间。这是增加电池组20 的总尺寸的主要因素。另外，诸如电动车辆(EV)和混合电动车辆(HEV)的车辆会。经常在恶劣的条件下运行。组成电池组的每个单元电池的最佳运行条件会 根据各种因素改变。通常，每个单元电池的最佳运行条件确定在一特定温度范围。另一方面，在冬季时，车辆在低温下运行。因此，需要 将电池组控制在上述的最佳运行温度范围内。在这种情况下，需要停 止冷却系统的运行，以使得电池组可以在最佳运行温度范围内运行。替换地，可能需要增加被引入冷却系统的冷却剂(例如，空气)的温 度，以使得能够将电池组的运行温度控制在最佳运行温度范围内。然 而，当电池组的单元电池具有低温时，电池元件可能受损。另外，因 引入冷却系统的冷却剂温度的突然增加会加速电池元件的退化。同时，虽然通过过滤冷却剂去除杂质，单当其中一些杂质引入电 池组并与电池组的单元电池形成接触时，可能引起另一问题。通常， 组成电池组的单元电池用棱形容器或袋形薄板包装。单元电池的外表 面根据杂质的种类会受到物理或化学损伤。这些发生电化学反应的对 单元电池的损害引起单元电池的燃烧或爆炸。因此，非常需要一种从根本上解决上述问题的技术。
技术实现思路
因此，为解决上述问题以及其他尚未解决的技术问题，作出了本 专利技术。具体地，本专利技术的第一个目的是提供一种中型或大型电池组，其 能够控制电池组的整体温度并单独控制组成电池组的单元电池的温度。本专利技术的第二个目的是提供一种中型或大型电池组，其能够在电 池组不工作或当外部环境突然变化时抑制单元电池温度的突然变化， 从而防止单元电池的退化。本专利技术的第三个目的是提供一种中型或大型电池组，其能够在杂 质与单元电池形成接触时最小化由杂质引起的对单元电池的损伤。本专利技术的第四个目的是提供一种中型或大型电池组，其包括用于 减小电池组整体温差的温度控制系统。本专利技术的第五个目的是提供一种中型或大型电池组，其在实现上 述目的的同时具有最小尺寸。根据本专利技术，可以通过提供一种包括多个相互电连接的单元电池 的中型或大型电池组实现上述和其他目的，其中电池组构造为这样一 种结构，在该结构中导热介质流动穿过在单元电池之间限定的间隙， 以为了电池组的最佳运行将电池组的整体温度控制在预定温度范围 内，以及每个单元电池在其外表面设有包含相变材料的层("相变层")以最小化单元电池之间的个体温差，在所述外表面处，导热介质与每 个单元电池形成接触。因此，在根据本专利技术的电池组中，电池组的整体温度由流动穿过 单元电池之间的间隙的导热介质控制，并且每个单元电池的温度由附 接到每个单元电池的外表面的相变层控制。具体地，在电池组的运行 期间产生的热量传递到附接到每个单元电池的外表面的相变层，因此 每个单元电池一次冷却。相变层由流动穿过单元电池之间的间隙的导 热介质二次冷却。而且，当外部温度突然降低而电池组不工作时，每 个单元电池依靠存储在相变层中热量保持在一预定温度。另外，相变 层用来保护每个单元电池免受与导热介质一起引入电池组的杂质的影 响。相变层可以构造为直接施加到每个单元电池的外表面的薄膜的形 式或附接到每个单元电池的外表面的膜的形式。包含在相变层中的相变材料为在预定温度出现优选从固态到液态 或从液态到固态的相变的材料。具体地，相变材料为在此种相变期间 具有大量潜热的材料。相变材料可以是单一的化合物、混合物或者复 合物。相变包括这些材料在预定温度出现的物理相变，以及由两种或 更多种材料的混合在预定温度的可逆的物理或化学反应实现的相变。相变材料的代表性实施例可以包括石蜡、聚乙烯乙二醇、无机水合物(例如，Na2HP04 12H20、 Na2S04 10H20、 Zn (N03) 2 6H20 )。然而， 相变材料不限于以上给出的材料。优选地，相变材料为石蜡，石蜡具 有相对高的潜热且不贵，以及石蜡的相变温度根据其分子量容易控制。此外，相变层可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括多个相互电连接的单元电池的中型或大型电池组，其中：　该电池组构造为这样一种结构，在该结构中导热介质流动穿过在该单元电池之间限定的间隙，以为了电池组的最佳运行将电池组的整体温度控制在预定温度范围内，以及　每个单元电池在其外 表面设有包含相变材料的层（“相变层”）以最小化该单元电池之间的个体温差，在所述外表面处，导热介质与每个单元电池形成接触。

【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：安宰成，郑道阳，南宫檍，崔丞惇，朴信英，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]