CN100474690C

CN100474690C - 可再充电电池模块

Info

Publication number: CN100474690C
Application number: CNB2006100679836A
Authority: CN
Inventors: 曹圭雄
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2009-04-01
Anticipated expiration: 2026-03-27
Also published as: CN1838475A; KR20060102853A; JP2006278328A; US7795845B2; US20060214633A1

Abstract

一种可再充电电池模块，包括多个单元电池；和壳体，该单元电池安装在其中，并且在该壳体中用于控制壳体中的温度的冷却剂流通在其中。该单元电池设置在该壳体中相对于该冷却剂的流入方向成预定角度的倾斜上。

Description

可再充电电池模块

技术领域

本发明涉及一种可再充电电池模块。

背景技术

与非可再充电电池不同，可再充电电池可以重复冲、放电。用多个电池单元制成电池组的低能电池，用作各种便携式电子装置的电源，如便携式电话、膝上电脑和可携式摄像机等。通过连接几个至几十个可再充电电池单元形成的大型电池组，可以适合于驱动如混合电动汽车等装置的马达。

可再充电电池可以根据外形分为不同种类，如圆柱形和多棱形。

通过串联连接若干可再充电电池在一起，这样的可再充电电池装配成形成用来驱动要求大电功率的电力交通工具的马达的可再充电电池模块。

该可再充电电池模块典型地由多个可再充电电池(为了方便以下简称为单元电池)串联组成。

因为可再充电电池通过互相连接多个单元电池而构成，所以各单元电池产生的热量需要有效地驱散。特别是，当电池模块用于驱动混合电力交通工具(HEV)的马达时，具有良好的散热性很重要。如果散热不好，单元电池产生的热量导致在单元电池中的温度变化。单元电池产生的热量还可能引起单元电池内部的温度增高，导致其***。

特别是，由于用于HEV的电池模块要在大电流下充、放电，以致由可再充电电池内部作用产生的热量会使性能变坏。

发明内容

本发明的各种实施例提供包括多个单元电池和具有最大化散热效率的可再充电电池模块。

可再充电电池的一个实施例包括：多个单元电池；和该单元电池安装在其中的壳体，并且在该壳体中用于控制温度的冷却剂流通在其中。该单元电池设置在该壳体中相对于该冷却剂的流入方向成预定角度的倾斜上。

该多个单元电池可以以预定的间隔设置，以形成电池系列，其中该电池单元相对于该冷却剂的流入方向倾斜设置。该多个单元电池相对于该冷却剂的流入方向倾斜15-45°角。

该壳体的在其内表面上也可以具有凸出。该凸出可以按预定间隔有或没有规律地形成。该凸出可以呈半球、去顶圆锥、圆锥或多棱锥形，或者为圆柱或多棱柱。

该多个单元电池可以沿直线设置，以形成电池系列，并且该凸出也可以沿该直线设置。

在一个实施例中，该壳体的内壁形成为具有波纹部分的板，并且该波纹部分的截面可以呈选自于由圆弧、三角形和矩形组成的组中的一种形状。

在一个实施例中，该壳体具有附在其内侧的支撑板，并且该支撑板在其表面上具有多个凸出。该凸出可以形成为圆柱状。在另一个实施例中，该支撑板具有连续的波纹部分，其具有圆弧或多边形截面。

该多个单元电池可以以预定间隔设置，以形成多个电池系列，并且带有波纹部分的该支撑板可以安装在该电池系列之间。该支撑板在其表面上也可以具有通孔。该支撑板可以选择性地具有凸出。

在一个实施例中，该电池模块适合于驱动马达。

附图说明

图1为图解根据本发明第一实施例的可再充电电池模块结构的示意性平面截面图。

图2为图解根据本发明第二实施例的可再充电电池模块结构的示意性平面截面图。

图3为图解图2所示壳体内壁的局部透视图。

图4至8为图解根据本发明的可再充电电池模块壳体内壁的各种实施例的局部透视图。

图9至图11为图解根据本发明各种附加实施例的可再充电电池模块壳体内壁的局部透视图。

图12为图解根据本发明实施例的可再充电电池模块的平面截面图。

图13至15为图解安装在根据本发明附加实施例的可再充电电池模块壳体内壁上的支撑板的透视图。

图16为图解根据本发明另一个实施例的可再充电电池模块的平面截面图。

图17为图解安装在根据本发明实施例的可再充电电池模块中的支撑板的透视图。

图18为图解根据本发明另一个实施例的可再充电电池模块的平面截面图。

图19为图解根据本发明实施例的可再充电电池模块与马达连接的方法的示意性方框图。

具体实施方式

在下文将参照附图详细描述本发明的实施例。

根据本发明的一些实施例，电池模块采用气体冷却方法。但是，本发明不局限于此，还可以使用冷却剂流体。

参照该图，可再充电电池模块10包括：多个单元电池11，具有包括正、负电极和设置在其间的分隔件并产生电能的电极组件，以及壳体12，其中安装该单元电池11并且循环作为冷却剂的空气(用箭头表示)。

根据本发明的这一实施例，多棱形可再充电电池被用于每个单元电池11。该多棱形单元电池11以预定的间隔设置在壳体12中，以形成电池系列15。多个电池系列15设置在该壳体12中，并且在每个电池系列15中的该单元电池11都设置成相对于冷却空气进入该壳体12的方向成预定角度(θ)。

另外，具有预定间隔的单元电池11的该电池系列15可以设置成与该冷却空气流动方向成预定角度，使得该电池系列15也与该冷却空气流动方向倾斜预定的角度。

因此，进入该壳体12的冷却空气沿着与该冷却空气流动成预定角度的各单元电池11循环，并受扰产生湍流。该湍流流过该壳体12，覆盖该单元电池11的所有侧面，其可以最大化该单元电池11的冷却作用。

该壳体12在一侧具有用于调节单元电池11温度的空气可以从中流入的入口18，和在其上另一侧流经该单元电池11的空气可以从中散出的出口19。该壳体12对其结构以及入口18和出口19的位置没有特殊的限定，只要在该壳体12内侧的单元电池11相对于该冷却空气流入方向倾斜成预定的角度。对该单元电池11设置成相对于该冷却空气流动入所成的角度(θ)同样没有特殊的限定，不过在某些实施例中，该角度的范围是15°至45°。

该壳体12的结构有利于该冷却空气从入口18流入，以在该壳体与该单元电池11之间和在该单元电池之间流过，并且有利于该冷却空气流向出口19。这样，该单元电池11产生的热量传递给该冷却空气进而加热空气，而被加热的空气通过该壳体的出口19消散。

另外，根据本发明的这个实施例，该壳体12具有以预定间隔形成在其内表面的一侧上的多个凸出17。因此，当进入该壳体12的冷却空气在壳体内壁与该单元电池11之间流经时，会与该凸出17碰撞产生湍流。该湍流在相对于该空气流动方向倾斜的该单元电池中间均匀地形成。因此，该冷却空气沿该湍流被均匀地传递到各单元电池，解决了整个电池模块10中的局部热不平衡问题。

在此，该凸出17可以形成在该壳体12的任何内壁上，无论是其侧面、底部还是顶部，只要它们接触进入该壳体12的冷却空气。另外，如图1所示，根据本发明这一实施例，该凸出17形成为对应于该棱柱形单元电池的分布。换言之，该凸出17只形成在从包括各单元电池11的该电池系列15延伸并相对流入该壳体12的空气流动方向倾斜的直线16上，并与该单元电池11相隔预定的距离。以上结构有利于该单元电池11和该凸出17之间的冷却空气的循环，以形成湍流，并且平稳地保持各单元电池11之间的流动。

图2为图解根据本发明第二实施例的可再充电电池模块的平面截面图。

参照该图，该可再充电电池模块20具有多个电池系列23，其中多个单元电池21平行地设置在壳体22内。该壳体22在其两个相对的侧面上具有冷却空气从中流进的入口22a和冷却空气从中流出的出口22b。该壳体22在其内壁上也具有相距特定间隔的凸出24，其与该单元电池21的分布结构无关。

参照图3，根据本发明这个实施例的该凸出24具有圆柱形状，但其从底到顶的高度可以根据该壳体22与该单元电池21之间的间隔变化。因此，根据该可再充电电池模块20的设计，该凸出24形成为具有适当的高度。

图4至8为图解根据本发明附加实施例的壳体内壁的局部透视图。

该壳体22上的凸出可以选择性地形成为半球形25、直棱柱形26、截圆锥形27、圆锥形28或棱锥形29。

图9至11为图解根据本发明各种实施例的壳体的局部透视图。参照图9，用于安装单元电池的该壳体32具有形成为板并起到该壳体内表面的作用的弧形的波纹部分33。就是说，该弧形波纹部分33连续地形成在该壳体32的内壁上。

因此，进入该壳体32的冷却空气与形成在该壳体32内壁上的弧形波纹部分33相碰撞，并被干扰，其产生在该单元电池11间均匀流动的湍流。在该实施例中，该弧形波纹部分33阻挠该冷却空气流动，使得空气可以与之碰撞。该弧形部分33对其数目没有特殊的限定，并且也无需整齐规则地分布。

该壳体32不局限于如图9所示的形状。就是说，如图10所示，壳体34可以形成为具有三角形的波纹部分35，或者如图11所示，壳体36可以在内壁上具有正方形的波纹部分37。

图12为图解根据本发明另一实施例的可再充电电池模块的平面截面图。根据该图，电池模块40包括作为电产生单元的单元电池41和用于安装该单元电池41的壳体42，其中每个单元电池包括具有正、负电极的电极组件和位于其间的分隔件。该壳体42具有安装其内侧的支撑板47和在该支撑板47的表面上以预定间隔单向形成的多个凸出46。

该支撑板47可以由与该壳体42相同的材料制造。其可以安装在该壳体42的任意侧上，无论是其侧面、底部还是顶部，但是在该实施例中，其安装在接触进入该壳体42的冷却空气的每一面上。

图13展示了根据图12所示的实施例带有凸出46的支撑板47。如图13所示，该凸出46形成为圆柱形。该凸出46根据该支撑板47与该单元电池41之间的距离，可以具有各种高度。因此，根据该可再充电电池模块的设计，该高度可以适当调整。

作为选择，该凸出46可以为半球形、立方体形、圆锥形或多棱柱形，而不是上述的如前面的附图所示的圆柱形，并且对其没有特殊限定。

图14和15为图解根据本发明各种附加实施例的支撑板的透视图。

参照图14，该支撑板60具有弧形波纹部分61，其形成为板状而不为凸出。换言之，该弧形波纹部分61以圆弧形状单侧并连续地形成在该板状支撑板60的前侧面上。

这样，当进入该壳体42的冷却空气经过该壳体42的内壁与该单元电池41间时，将与设置在该壳体42内壁上的该支撑板60表面的弧形波纹部分61发生碰撞，并且其流动被干扰，产生湍流。因此，湍流可以均匀地分布在单元电池41中。

如图15所示，作为选择，支撑板70在表面上可以具有三角形波纹部分71。该波纹部分61和71不局限于上述结构，也可以形成为多边形，如矩形。另外，该波纹部分61和71对数目没有特殊的限定，并且其分布也可以是规则或是不规则的。

图16为图解根据本发明另一个实施例的可再充电电池模块的平面截面图，而图17为图解根据图16所示实施例的该可再充电电池模块的支撑板的透视图。

参照图16和17，该可再充电电池模块80包括单元电池81和用于安装该单元电池81的壳体82。多个单元电池平行地设置以形成电池系列85。这里具有多个该电池系列85。该壳体82具有供冷却空气流进的入口88和供冷却空气散出的出口89。

另外，具有弧形波纹部分84的支撑板83安装在相邻的电池系列85之间。该支撑板83通过连续地连接弧形波纹部分84而形成。然而，该波纹部分84不局限于圆弧形，可以具有各种形状，如三角形或矩形(如前述附图所示)。

根据本发明的这个实施例，进入该壳体82的冷却空气与该支撑板83相碰撞，并且受干扰而产生冷却空气湍流。然后，该湍流在该单元电池81之中均匀流动。

另外，该支撑板83具有多个通孔87，冷却空气可以从中流过。因此，该冷却空气可以通过该通孔在单元电池85中自由流动。

图18为图解本发明的可再充电电池模块80＇的另一个实施例的平面截面图。根据该图，安装在电池系列85之间的支撑板86在其表面上具有多个凸出86a。在此，该凸出86a形成在该支撑板86的两侧面上，但是本发明对它们的尺寸和形状没有特殊限定。

图19为展示图解在附图中的电池模块(10、20、40、80、80＇)与马达90连接的方法的示意性方框图。

根据本发明的各种实施例，通过变换设置在该壳体中的单元电池的排列角度，以便该冷却剂的流动由该单元电池分散，变为湍流，已经可以提高单元电池的冷却效率。另外，通过改善该壳体的内壁结构可以使得该单元电池的冷却更加高效，以便通过该电池模块的冷却剂可以改变其流动。进而，因为冷却剂在单元电池中均匀地流通，所以整个电池模块可以避免局部热不平衡的问题。

尽管结合当前考虑要实践的示范性实施例已经描述了本发明，但是应该理解的是，本发明不局限于所揭示的实施例，而恰恰相反，旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同方案及他们的等同物。

Claims

1、一种可再充电电池模块，包括：

多个单元电池；和

壳体，该单元电池安装在其中，并且用于控制该壳体温度的冷却剂在其中流通，

其中，该单元电池相对于该冷却剂的流入方向成预定角度地倾斜设置在该壳体中，

其中，所述壳体在其内表面上具有凸出，用于在与冷却剂碰撞时产生湍流。

2、如权利要求1所述的可再充电电池模块，其中该多个单元电池相对于该冷却剂的该流入方向倾斜15°至45°角。

3、如权利要求1所述的可再充电电池模块，其中该凸出以预定的间隔规则地形成。

4、如权利要求1所述的可再充电电池模块，其中该凸出以预定的间隔不规则地形成。

5、如权利要求1所述的可再充电电池模块，其中该多个单元电池沿直线设置以形成电池系列，以及该凸出沿该直线设置。

6、如权利要求1所述的可再充电电池模块，其中该凸出具有半球形状。

7、如权利要求1所述的可再充电电池模块，其中该凸出形成为圆柱或棱柱形。

8、如权利要求1所述的可再充电电池模块，其中该凸出形成为选自于由截圆锥、圆锥和棱锥组成的组中的一种形状。

9、如权利要求1所述的可再充电电池模块，其中该电池模块适合于驱动马达。

10、一种可再充电电池模块，包括：

多个单元电池；和

其中该壳体的内壁形成为具有波纹部分的板，用于在与冷却剂碰撞时产生湍流。

11、如权利要求10所述的可再充电电池模块，其中该多个单元电池相对于该冷却剂的该流入方向倾斜15°至45°角。

12、如权利要求10所述的可再充电电池模块，其中该波纹部分具有选自于由圆弧、三角形和矩形组成的组中的一种截面形状。

13、如权利要求10所述的可再充电电池模块，其中该电池模块适合于驱动马达。

14、一种可再充电电池模块，包括：

多个单元电池；和

其中该壳体具有附在其内侧的支撑板，并且该支撑板在其表面上具有多个凸出，用于在与冷却剂碰撞时产生湍流。

15、如权利要求14所述的可再充电电池模块，其中该多个单元电池相对于该冷却剂的该流入方向倾斜15°至45°角。

16、如权利要求14所述的可再充电电池模块，其中该凸出形成为圆柱形。

17、如权利要求14所述的可再充电电池模块，其中该电池模块适合于驱动马达。

18、一种可再充电电池模块，包括：

多个单元电池；和

其中支撑板附在该壳体的内侧上，并且该支撑板具有连续的波纹部分，用于在与冷却剂碰撞时产生湍流。

19、如权利要求18所述的可再充电电池模块，其中该多个单元电池相对于该冷却剂的该流入方向倾斜15°至45°角。

20、如权利要求18所述的可再充电电池模块，其中该波纹部分具有圆弧形或多边形的截面。

21、如权利要求18所述的可再充电电池模块，其中该电池模块适合于驱动马达。

22、一种可再充电电池模块，包括：

多个单元电池；和

其中该多个单元电池按预定的间隔设置以形成多个电池系列，并且该具有该波纹部分的支撑板安装在该电池系列之间，用于在与冷却剂碰撞时产生湍流。

23、如权利要求22所述的可再充电电池模块，其中该支撑板在其表面上包括通孔。

24、如权利要求22所述的可再充电电池模块，其中该电池模块适合于驱动马达。

25、一种可再充电电池模块，包括：

多个单元电池；和

其中该多个单元电池按预定的间隔设置以形成多个电池系列，并且在其表面上带有突出的支撑板安装在该电池系列之间，用于在与冷却剂碰撞时产生湍流。

26、如权利要求25所述的可再充电电池模块，其中该电池模块适合于驱动马达。