CN102356505B - 具有优良散热特性的电池模块和中型到大型电池组 - Google Patents

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Abstract

在这里公开了一种包括多个板形电池单元的电池模块，在其中板形电池单元被顺序地堆叠的状态下，板形电池单元被安装在模块壳体中，其中板形电池单元中的每一个均包括被安装在由包括树脂层和金属层的层压片形成的电池壳体中的、具有阴极/隔板/阳极结构的电极组件，并且多个散热部件被置于在各板形电池单元之间的两个或者更多界面中，从而利用通过散热部件的热传导移除在板形电池单元的充电和放电期间从板形电池单元产生的热量。

Description

具有优良散热特性的电池模块和中型到大型电池组
技术领域
本申请要求2009年4月1日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2009-0027936的优先权和利益，其公开内容通过引用并入于此。
本发明涉及一种具有优良散热能力的电池模块和一种包括该电池模块的中型或者大型电池组，并且更加具体地，涉及一种包括多个板形电池单元的电池模块，在其中板形电池单元被顺序地堆叠的状态下，板形电池单元被安装在模块壳体中，其中板形电池单元中的每一个均包括被安装在由包括树脂层和金属层的层压片形成的电池壳体中的阴极/隔板/阳极结构的电极组件，并且多个散热部件被布置于在各板形电池单元之间的两个或者更多个界面中从而通过经由散热部件的热传导移除在板形电池单元的充电和放电期间从板形电池单元产生的热量。
背景技术
近来，能够被充电和放电的二次电池已经被广泛地用作用于无线移动装置的能量源。而且，作为用于电动车辆(EV)、混合电动车辆(HEV)和插电式混合电动车辆(Plug-in HEV)的电源，二次电池已经吸引了相当的关注，所述车辆已经得以研制以解决由使用化石燃料的现有汽油和柴油车辆引起的问题诸如空气污染。
小型移动装置使用一个或者几个电池单元以用于每一个装置。另一方面，因为高功率和大容量对于中型或者大型装置而言是有必要的，所以中型或者大型装置例如车辆使用具有被相互电连接的多个电池单元的中型或者大型电池模块。
优选地，中型或者大型电池模块被制造成具有尽可能小的尺寸和重量。因此，能够被以高集成度堆叠并且具有小的重量容量比率的方型电池或者袋形电池通常被用作中型或者大型电池模块的电池单元(单元电池)。特别地，很多的兴趣目前集中于使用铝制层压片作为护罩部件的袋形电池，这是因为，袋形电池的重量是较小的，袋形电池的制造成本是低的，并且易于修改袋形电池的形状。
构成这种中型或者大型电池模块的电池单元是能够被充电和放电的二次电池。因此，在电池的充电和放电期间，从高功率、大容量二次电池产生大量的热。特别地，在电池模块中广泛使用的每一个袋形电池的层压片具有在其表面上涂覆的、表现低导热率的聚合物材料，结果难以有效地降低电池单元的总体温度。
如果在电池模块的充电和放电期间从电池模块产生的热量未被有效地移除，则热量在电池模块中积聚，结果电池模块的退化加速。根据情况，电池模块可能着火或者***。因此，在作为一种高功率、大容量电池的用于车辆的电池组中需要冷却***，以冷却被安装在电池组中的电池单元。
通常通过以高集成度堆叠多个电池单元制造被安装在中型或者大型电池组中的每一个电池模块。在该情形中，电池单元在电池单元被以预定间隔布置的状态下堆叠，使得在电池单元的充电和放电期间产生的热量被移除。例如，在不使用另外的部件的情况下，可以在电池单元被以预定间隔布置的状态下顺序地堆叠电池单元。可替代地，在电池单元具有低的机械强度的情形中，一个或者多个电池单元被安装在盒中，并且多个盒被堆叠以构成电池模块。为了有效地移除在所堆叠的电池单元之间或者在所堆叠的电池模块之间积聚的热量，可以在所堆叠的电池单元之间或者在所堆叠的电池模块之间限定冷却剂通道。
然而，在该结构中，有必要设置与电池单元的数目对应的多个冷却剂通道，结果电池模块的总体尺寸增加。
而且，考虑到电池模块的尺寸，在其中多个电池单元被堆叠的情形中设置具有较小间隔的冷却剂通道。结果，冷却结构的设计是复杂的。即，如与冷却剂进口端口相比较，冷却剂通道具有较小间隔，结果引起高的压损失。因此，非常难以设计冷却剂进口端口和冷却剂出口端口的形状和位置。而且，可以进一步设置风扇以防止这种压力损失。然而，在该情形中，设计可能在功耗、风扇噪声、空间等方面受到限制。
进而，由于在用于构造冷却结构的部件之间的热传导阻力，不可能获得预期的冷却效率。
因此，这样一种电池模块是非常有必要的，该电池模块提供高功率和大容量，能够被以简单和紧凑的结构制造，并且提供优良的寿命和安全性。
发明内容
技术问题
因此，已经做出本发明以解决以上问题和尚待解决的其它技术问题。
本发明的一个目的在于提供一种电池模块，其中通过经由空气冷却型热传导移除热量，电池模块的总体温度被一致地维持，由此在约束电池模块的尺寸增加的同时减小电池模块的温度偏差。
本发明的另一个目的在于提供一种电池模块，其中在用于构造电池模块的部件之间的热传导阻力被最小化，由此使得在所述结构中的冷却效率最大化。
技术方案
根据本发明的一方面，能够通过提供一种电池模块实现以上和其它目的，该电池模块包括多个板形电池单元，所述多个板形电池单元在板形电池单元被顺序地堆叠的状态下被安装在模块壳体中，其中板形电池单元中的每一个均包括被安装在由包括树脂层和金属层的层压片形成的电池壳体中的阴极/隔板/阳极结构的电极组件，并且多个散热部件被布置于在各板形电池单元之间的两个或者更多个界面中，从而通过经由散热部件的热传导移除在板形电池单元的充电和放电期间从板形电池单元产生的热量。
通常，电池模块被构造成如下结构，其中电池单元在被以预定间隔布置的同时被堆叠以形成冷却剂通道，从而空气通过冷却剂通道流动(在空气冷却型中)以防止电池单元过热。然而，这种类型的电池模块并不提供足够的散热效果。
在根据本发明的具有上述构造的电池模块中，另一方面，多个散热部件被布置于在电池单元之间的两个或者更多个界面中。因此，在不在各电池单元之间提供空间或者虽然在各电池单元之间提供了小的空间的情况下，能够以比传统冷却***更高的冷却效率冷却电池单元堆，并且因此，能够增大电池模块的散热效率并且以高集成度堆叠电池单元。
在一个优选实例中，电池模块可以被构造成如下结构，其中空气冷却型热交换部件被安装在电池单元堆的一侧处以将散热部件一体地相互连接，从而经由散热部件利用通过空气冷却型热交换部件的热传导移除在板形电池单元的充电和放电期间从板形电池单元产生的热量。
因此，在具有上述构造的电池模块中，多个散热部件被布置于在电池单元之间的两个或者更多个界面中，并且空气冷却型热交换部件被安装在电池单元堆的一侧处以将散热部件一体地相互连接。因此，能够通过热传导更加有效地移除从电池单元产生的热量。
优选地，电池单元中的每一个均是包括被安装在由层压片形成的电池壳体中的电极组件的轻质袋形电池，该层压片包括可热焊接的内部树脂层、隔离金属层和表现优良耐久性的外部树脂层。
优选地，电池单元中的每一个均被安装在被以框架结构构造的电池盒中。该结构优选地被应用于具有通过热焊接在电池的外周边处形成的密封部分的电池。
在以上结构中，电池盒包括至少一对板形框架，该至少一对板形框架用于在其中在电池单元中的相应一个电池单元的至少一个主表面被暴露的状态下固定电池单元中的该相应一个电池单元的外周边，并且框架在其外侧处设置有弹性挤压部件，该弹性挤压部件用于以紧密接触方式将散热部件固定到电池单元中的该相应一个电池单元的暴露主表面。
因此，在安装有电池单元的多个盒被堆叠并且散热部件被布置在各盒之间的情形中，被设置在框架的外侧处的弹性挤压部件增加了盒堆的结构稳定性并且使得散热部件能够被有效地固定到盒堆。
因为盒中的每一个均包括至少一对板形框架，所以不仅一个电池单元，而且两个或者更多个电池单元也可以被安装在盒中的每一个之中。例如，在其中在盒中的每一个之中安装两个电池单元的结构中，中间框架被设置在电池单元之间从而电池单元之一被布置在上框架和中间框架之间，并且另一个电池单元被布置在中间框架和下框架之间。即使在该结构中，散热部件也被以紧密接触方式布置在各电池单元的外侧处，并且因此，能够通过热传导提供散热效果。
弹性挤压部件的结构不受特别限制，只要在组装电池模块时，弹性挤压部件被安装到框架以固定散热部件。例如，弹性挤压部件可以被设置在框架的上端和下端和/或左侧和右侧处。
因此，被安装到框架外侧的弹性挤压部件以紧密接触方式有效地朝着框架挤压散热部件以增加用以将散热部件固定到框架的程度，结果使用另外的部件来固定散热部件是不必要的。
根据情况，弹性挤压部件可以进一步被安装在框架的与电池单元的密封部分接触的内侧处。
在一个优选实例中，电池单元中的每一个均可以在其中电池单元中的每一个的暴露主表面从框架中的相应一个向外突出的状态下被安装在框架之间，并且弹性挤压部件可以在弹性挤压部件的高度比在其暴露主表面处电池单元中的每一个的突出高度高的状态下被设置在框架的外侧处。
即，比电池单元的高度更低地形成的框架仅仅固定电池单元的外周边，并且因此，能够通过电池单元的、突出的暴露主表面实现有效的散热。而且，在应用散热部件时，比在电池单元的、突出的暴露主表面处电池单元的高度更高地安装的弹性挤压部件以紧密接触方式有效地将散热部件挤压到电池单元的暴露主表面，并且因此，在不增加使用散热部件的电池模块的尺寸的情况下，能够增加电池模块的总体机械强度。
用于在框架的外侧处安装的弹性挤压部件的材料不受特别限制，只要当弹性挤压部件被挤压时，该弹性挤压部件能够表现高弹性挤压力。优选地，弹性挤压部件中的每一个均包括表现高弹性挤压力的聚合树脂。这种聚合树脂可以是能够表现高弹性力的材料或者可以具有能够表现高弹性力的结构或者形状。前者的代表性实例可以是橡胶，并且后者的代表性实例可以是泡沫聚合树脂。
弹性挤压部件可以被以各种方式安装到框架。为了更加有效率地将弹性挤压部件安装到框架，在框架的外侧处可以设置有可以在其中安装弹性挤压部件的槽。
弹性挤压部件中的每一个的宽度均可以等于框架中的每一个的宽度的10％或者更大。如果如与框架中的每一个宽度相比较，弹性挤压部件中的每一个的宽度太小，则可以表现通过将弹性挤压部件安装到框架获得的效果。另一方面，如果如与框架中的每一个的宽度相比较弹性挤压部件中的每一个的宽度太大，则当弹性挤压部件被挤压时弹性地变形的弹性挤压部件覆盖散热部件的、大的部分，结果可降低散热效果。进而，当弹性挤压部件被挤压时，弹性挤压部件可以从框架突出，这不是优选的。因此，当然除非引起以上问题，否则弹性挤压部件中的每一个的宽度可超过以上限定的范围。
同时，用于散热部件的材料不受特别限制，只要散热部件表现高导热率。例如，散热部件可以由具有20到500W/(m.K)的导热率的片材形成。这种片材的实例可以包括铝、铜和聚合物，然而，本发明不限于此。
散热部件可以被布置于在电池单元之间的全部界面中或者在电池单元之间的某些界面中。例如，在散热部件被布置于在电池单元之间的全部界面中的情形中，各电池单元在其相对侧处与不同的散热部件接触。另一方面，在散热部件被置于在电池单元之间的某些界面中的情形中，某些电池单元可能仅仅在其一侧处与散热部件接触。
而且，用于空气冷却型热交换部件的材料不受特别限制，只要该空气冷却型热交换部件表现高导热率。优选地，空气冷却型热交换部件由具有20到500W/(m.K)的导热率的材料制成。散热部件被连接到空气冷却型热交换部件，并且因此，能够有效地实现热传递。
优选地，在其中散热部件中的每一个的至少一部分均被从堆叠的电池单元向外暴露的状态下，散热部件被布置于在电池单元之间的界面中，并且散热部件的向外暴露部分被沿着电池单元的横向方向弯曲。即，被布置于在电池单元之间的界面中的散热部件接收从电池单元产生的热量并且容易地通过其弯曲部分向空气冷却型热交换部件传递所接收的热量，由此有效地从电池单元实现热量耗散。
空气冷却型热交换部件可以被以各种方式诸如焊接和机械联接安装在散热部件的弯曲部分的顶部处。因此，从电池单元产生的热量被传递到被布置在电池单元之间的散热部件并且然后经由在电池单元堆的一侧处安装的空气冷却型热交换部件而被有效地排放。
在以上结构中，优选地在散热部件的弯曲部分的顶部和空气冷却型热交换部件之间设置热界面材料，从而更加有效地实现在散热部件和空气冷却型热交换部件之间的热传递。热界面材料是一种具有热传导功能的界面材料。热界面材料用于减小热阻。热界面材料的实例可以包括热传导油脂、热传导环氧基粘结剂、热传导硅树脂垫、热传导粘合带和石墨片，然而，本发明不限于此。而且，以上材料可以被单独地或者其中的两种或者更多种相组合地使用。
因为如上所述减小通过在金属之间的接触引起的热阻的热界面材料被布置在散热部件的弯曲部分的顶部和具有大的热对流面积的空气冷却型热交换部件之间，所以能够更加有效地实现热量到空气冷却型热交换部件的传递。
进而，添加提供高的热传导效率的这种热界面材料，使得空气冷却型热交换部件的结构能够被设计成各种形状。
依赖于热界面材料的种类，热界面材料可以通过涂覆而被设置在散热部件和/或空气冷却型热交换部件处或者可以被以另外的片材形式设置。
例如，空气冷却型热交换部件可以被构造成如下结构，该结构包括底部部分和从该底部部分向上延伸的多个散热片，在底部部分的下端表面处以紧密接触方式布置散热部件。
因此，被从电池单元传递到散热部件的热量经由底部部分的下端表面传导，并且然后通过在热量和每一个均具有大的表面积的散热片之间的热对流而被排放到外侧，由此从电池单元实现有效的热量耗散。
因为从电池单元产生的热量经由热界面材料而被从散热部件有效地传递到空气冷却型热交换部件，所以如在前描述地能够更加灵活地构造空气冷却型热交换部件、特别地散热片。
具体地，空气冷却型热交换部件的散热片可以沿着空气冷却型热交换部件的纵向方向从底部部分向上延伸。可替代地，空气冷却型热交换部件的散热片可以沿着空气冷却型热交换部件的横向方向从底部部分向上延伸。
空气冷却型热交换部件的散热效率高度地依赖于空气冷却型热交换部件的表面积。空气冷却型热交换部件的表面积是底部部分的表面积和从底部部分向上延伸的散热片的暴露表面积之和。例如，可以基于底部部分的宽度和散热片的高度以及在散热片之间的间隔决定空气冷却型热交换部件的表面积。因此，当底部部分的宽度是大的，散热片的高度是大的，并且在散热片之间的间隔是小的时，空气冷却型热交换部件的表面积增加。
当空气冷却型热交换部件的表面积增加时，散热效率也增加。然而，如果在散热片之间的间隔被过小地设定以确保更大的表面积，则冷却剂流阻增加，并且因此，冷却效率降低，结果根据尺寸的增加散热效率降低，并且电池模块的总体尺寸增加，这不是优选的。
考虑到以上说明，优选的是，使得空气冷却型热交换部件的表面积等于电池单元中的每一个的表面积的7到15倍。
同时，可以在其中在空气冷却型热交换部件具有最小长度、宽度和高度的同时空气冷却型热交换部件具有最大散热效率的范围内根据需要选择空气冷却型热交换部件的长度、宽度和高度。例如，空气冷却型热交换部件的长度可以等于电池单元堆的长度的30％到70％。而且，空气冷却型热交换部件的宽度可以等于电池单元堆的宽度的50％到120％。另外，空气冷却型热交换部件的高度可以等于电池单元堆的高度的20％到50％。
同时，空气冷却型热交换部件的位置不受特别限制，只要空气冷却型热交换部件被安装到电池单元堆的一侧从而容易地移除从电池单元产生的热量。优选地，空气冷却型热交换部件被安装到模块壳体的顶部或者底部。更加优选地，空气冷却型热交换部件被安装到模块壳体的顶部。因此，从电池单元产生的热量被以高的效率从模块壳体耗散出去。
根据情况，模块壳体可以在其上端或者下端处设置有凹部，该凹部具有足以接纳空气冷却型热交换部件的尺寸，并且当空气冷却型热交换部件被安装在该凹部中时，空气冷却型热交换部件的高度可以等于或者小于模块壳体的顶部或者底部的高度。在该结构中，即使在其中多个电池模块被沿着沿其安装空气冷却型热交换部件的方向堆叠的情形中，也不会由于空气冷却型热交换部件而在堆叠电池模块时存在困难，并且因此，在制造具有高功率和大容量的中型或者大型电池组时，以上结构是优选的。
即，因为如在前描述地根据本发明的电池模块被构造成使用散热部件的间接冷却类型结构，所以能够基于电池模块的特性和构造沿着纵向方向或者沿着横向方向灵活地构造空气冷却型热交换部件。另外，相对于与冷却风扇和流动结构的安装位置有关的因素，这种灵活构造使得能够实现各种设计，这是非常优选的。
当然，除了包括在前描述的袋形电池单元作为板形电池单元的电池模块之外，根据本发明的、具有以上特殊结构的散热部件可以被应用于包括方型电池单元的电池模块。
因此，根据本发明的另一方面，提供一种包括多个方型电池单元的电池模块，在方型电池单元被顺序地堆叠的状态下，该方型电池单元被安装在模块壳体中。
具体地，该电池模块被构造成如下结构，其中方型电池单元中的每一个均包括以密封方式与电解质一起地被布置在方型容器中的、具有阴极/隔板/阳极结构的电极组件，并且多个散热部件被布置于在各方型电池单元之间的两个或者更多个界面中从而利用通过散热部件的热传导移除在方型电池单元的充电和放电期间从方型电池单元产生的热量。
因此，在根据本发明的电池模块中，多个散热部件被置于在各方型电池单元之间的两个或者更多个界面中，结果在不在各方型电池单元之间设置空间或者虽然在各方型电池单元之间设置小的空间的情况下，能够以比传统冷却***更高的冷却效率冷却电池单元堆，由此能够增加电池模块的散热效率并且以高集成度堆叠方型电池单元。
当然，能够进一步将如在前描述地构造的空气冷却型热交换部件安装到包括方型电池单元的电池模块。
即，空气冷却型热交换部件可以被安装在电池单元堆的一侧处以将散热部件一体地相互连接，从而经由散热部件通过经由空气冷却型热交换部件的热传导移除在方型电池单元的充电和放电期间从方型电池单元产生的热量。
根据本发明的另一方面，提供一种冷却装置，该冷却装置包括被布置于在电池单元之间的界面中的两个或者更多个散热部件和被安装到散热部件的相应侧以移除从散热部件传递的热量的空气冷却型热交换部件。
该冷却装置是一种新颖的部件并且提供如在前描述的各种优点。
在一个优选实例中，如在前描述地，该空气冷却型热交换部件可以被构造成如下结构，该结构包括底部部分和从该底部部分向上延伸的多个散热片，散热部件以紧密接触方式布置在底部部分的下端表面处。
同时，一种中型或者大型电池组使用多个电池单元从而提供高功率和大容量。在构成这种电池组的电池模块中，需要更高的散热效率来确保电池组的安全性。
因此，根据本发明的进一步的方面，提供一种通过基于所期功率和容量将电池模块组合而制造的电池组。
根据本发明的电池组包括多个电池单元从而提供高功率和大容量。因此，根据本发明的电池组优选地被用作用于其中在电池单元的充电和放电期间产生的高温热量是严重的安全性顾虑的电动车辆、混合电动车辆或者插电式混合电动车辆的电源。
特别地在长时期地从电池组要求高功率的电动车辆和插电式混合电动车辆中，需要高散热性质。因此，根据本发明的电池组更加优选地被用作用于电动车辆或者插电式混合电动车辆的电源。
附图说明
与附图相结合，根据以下详细说明，将更加清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征和其它优点，在附图中：
图1是示意板形电池单元的典型视图；
图2是示意具有在其中安装的、图1的电池单元的电池盒的透视图；
图3是示意当沿着方向A观察时图2的电池盒的竖直截面视图；
图4是示意包括两个电池单元的电池盒的分解视图；
图5是示意图4的电池盒的透视图；
图6是示意其中散热部件被布置在各电池盒之间的电池模块的典型视图，电池盒之一在图2中示出；
图7是示意图6的散热部件的典型视图；
图8是示意沿着纵向方向延伸的热交换部件的放大典型视图；
图9是示意沿着横向方向延伸的热交换部件的放大典型视图；
图10是示意在热交换部件被安装到电池模块的一侧之前根据本发明的一个实施例的电池模块的典型视图；
图11是示意根据本发明的一个实施例其中热交换部件被安装到电池模块的一侧的结构的典型视图；
图12是示意根据本发明的另一个实施例其中热交换部件被安装到模块壳体的一侧的结构的典型视图；并且
图13和图14是示意根据本发明的其它实施例的电池模块的典型视图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。然而，应该指出，本发明的范围不受所示意的实施例限制。
图1是示意板形电池单元的典型视图。
参考图1，板形电池单元100包括被安装在由包括树脂层和金属层的层压片形成的电池壳体110中的、具有阴极/隔板/阳极结构的电极组件(未示出)。被电连接到电极组件的阴极端子120和阳极端子130从电池壳体110的上端和下端突出。
图2是典型地示意具有在其中安装的、图1的电池单元的电池盒的透视图，并且图3是典型地示意当沿着方向A观察时图2的电池盒的竖直截面视图。
参考这些附图，电池盒200中安装有板形电池单元100。板形电池单元100的电极120和130从电池盒200向外突出。电池盒200包括用于在电池单元100的相对的主表面被暴露的状态下固定电池单元100的外周边的一对板形框架300和302。
弹性挤压部件310、320、312和322沿框架300和302的纵向方向平行地设置在框架300和302的外侧、特别地左侧和右侧处。
而且，在其中电池单元100的暴露的主表面从框架300和302向外突出的状态下，电池单元100被安装在框架300和302之间。在其中弹性挤压部件310、320、312和322的高度H比电池单元100在其暴露的主表面处的突出高度h高的状态下，弹性挤压部件310、320、312和322被设置在框架300和302的外侧处。因此，在应用散热部件(未示出)时，能够使得弹性挤压部件310、320、312和322相对于散热部件(未示出)提供弹性挤压力。而且，所应用的散热部件(未示出)被弹性挤压部件310、320、312和322以紧密接触方式有效地挤压到电池单元100的暴露的主表面，并且因此，在不增加使用散热部件的电池模块的尺寸的情况下，实现有效的散热是可能的。
图4是典型地示意包括两个电池单元的电池盒的分解视图，并且图5是典型地示意图4的电池盒的透视图。
参考这些附图，除了在所述状态下在电池盒200a中安装两个板形电池单元100和102之外，电池盒200a与图2的电池盒相同，并且中间框架301进一步被设置在电池单元100和102之间，并且因此，将不给出其详细说明。
在该结构中，即使在其中散热部件(未示出)被设置在电池单元100和102的主表面处的情形中，通过热传导实现优良的散热效果也是可能的。因此，如与图2的结构相比较，散热部件被在一对框架300和302和中间框架301处设置的弹性挤压部件310和320以紧密接触方式挤压到电池单元100和102的主表面，并且因此，在最小化电池模块的尺寸增加的同时实现有效的散热是可能的。
图6是典型地示意其中散热部件被布置在各电池盒之间的电池模块400的典型视图，电池盒之一在图2中示出，并且图7是典型地示意图6的散热部件的典型视图。
参考这些附图，电池模块400包括被顺序地堆叠的八个盒200，并且四个散热部件500被置于在盒200之间的某些界面中从而从盒200产生的热量(具体地，从被安装在各盒中的电池单元产生的热量)被传导到散热部件从而实现高的散热效果。
被设置在该八个盒200的框架300的外侧处的弹性挤压部件310和320有助于散热部件500被稳定地安装并且固定到框架300。
同时，各散热部件510、520、530和540由表现高导热率的铜片制成。散热部件510、520、530和540的向外暴露部分511、521、531和541被沿着盒200的横向方向弯曲。
图8是示意根据本发明的一个实施例的空气冷却型热交换部件的典型视图。
参考图8，空气冷却型热交换部件600被构造成如下结构，该结构包括底部部分610和从底部部分610向上延伸的多个散热片620，散热部件500以紧密接触方式布置在底部部分610的下端表面处。
空气冷却型热交换部件600由表现高导热率的铝材制成。散热片620沿着空气冷却型热交换部件600的纵向方向l从底部部分610向上延伸。
图9是示意根据本发明的另一个实施例的空气冷却型热交换部件的典型视图。
除了空气冷却型热交换部件601的散热片630沿着空气冷却型热交换部件601的横向方向w从底部部分612向上延伸之外，图9的空气冷却型热交换部件601与图8的空气冷却型热交换部件600相同，并且因此，将不给出其详细说明。
图10是示意根据本发明的一个实施例的电池模块和空气冷却型热交换部件的典型视图，并且图11是示意其中热交换部件被安装到图10的电池模块一侧的结构的典型视图。
参考这些附图，电池模块400被构造成如下结构，其中空气冷却型热交换部件600被安装在通过顺序地堆叠其中安装有电池单元100的多个盒200而获得的电池单元堆的顶部处。
而且，热界面材料550诸如热传导油脂被设置在空气冷却型热交换部件600和散热部件500的弯曲部分的顶部之间，从而实现更加有效的热传递。因此，能够灵活地构造空气冷却型热交换部件600。
即，在电池单元100的充电和放电期间从电池单元100产生的热量被传递到在盒200之间布置的散热部件500，并且然后经由热界面材料550通过空气冷却型热交换部件600被排放到外部。因此，能过在电池模块的整体被构造成紧凑结构的同时实现高的散热效率。
而且，空气冷却型热交换部件600具有等于电池单元堆的长度L的大致60％的长度l、等于电池单元堆的宽度W的大致100％的宽度w和等于电池单元堆的高度T的大致30％的高度t。另外，空气冷却型热交换部件600具有等于电池单元100中的每一个的表面积的大致10倍的表面积。
图12是示意根据本发明另一个实施例的其中热交换部件被安装到模块壳体一侧的结构的典型视图。
与图9一起地参考图12，被安装在模块壳体410中的电池模块400被构造成如下结构，其中空气冷却型热交换部件601被安装在通过顺序地堆叠其中安装有电池单元100的八个盒200而获得的电池单元堆的顶部处。
除了其多个散热片630沿着空气冷却型热交换部件601的横向方向w从底部部分612向上延伸的空气冷却型热交换部件601被安装在模块壳体410的顶部处之外，图12的结构与图11的结构相同，并且因此，将不给出其详细说明。
即，空气冷却型热交换部件601的散热片630被以实现空气流动而必要的预定间隔d布置，并且因此，能够以高可靠性和优良冷却效率通过传导移除从散热部件500传递的热量。
图13和图14是示意根据本发明的其它实施例的电池模块的典型视图。
参考这些附图，图13的电池模块400a被构造成如下结构，其中电池单元104的阴极端子120和阳极端子130从电池单元104的上端向外突出。因此，除了其阴极端子120和阳极端子130沿着相反方向突出的、图6的电池单元100之外，散热部件500可以被应用于其阴极端子120和阳极端子130沿着相同方向突出的电池单元104。在其余结构方面，图13的电池模块400a与图6的电池模块400相同，并且因此，将不给出其详细说明。
另一方面，在图14的电池模块400b中，散热部件502被布置在电池单元堆的一侧处。因此，散热部件502可以如在图13的电池模块400a中那样位于电池单元堆的顶部处或者如在图14的电池模块400b中那样位于电池单元堆的一侧处。在其余结构方面，图14的电池模块400b与图13的电池模块400a相同，并且因此，将不给出其详细说明。
虽然已经为了示意性的意图公开了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员可以理解，在不偏离如在所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替代都是可能的。
工业实用性
如根据以上说明清楚地，根据本发明的电池模块被构造成如下结构，其中散热部件被置于在电池单元之间的界面中以加速热量从电池单元的耗散，并且因此，能够在最小化电池模块的尺寸增加的同时有效地向外侧排放从电池单元产生的热量。

Claims (28)

1.一种电池模块，所述电池模块包括多个板形电池单元，所述多个板形电池单元在所述板形电池单元被顺序地堆叠的状态下被安装在模块壳体中，其中所述板形电池单元中的每一个均包括被安装在由包括树脂层和金属层的层压片形成的电池壳体中的阴极/隔板/阳极结构的电极组件，并且多个散热部件被布置于在各板形电池单元之间的两个或者更多个界面中，从而利用通过所述散热部件的热传导来移除在所述板形电池单元的充电和放电期间从所述板形电池单元产生的热量，
其中所述电池单元中的每一个均被安装在构造成框架结构的电池盒中，并且
其中所述电池盒包括至少一对板形框架，所述至少一对板形框架用于在所述电池单元中的相应一个电池单元的至少一个主表面暴露的状态下固定所述电池单元中的所述相应一个电池单元的外周边，并且在所述框架的外侧处设置有弹性挤压部件，所述弹性挤压部件用于弹性地挤压所述散热部件从而以与所述散热部件紧密接触的方式将所述散热部件固定到所述电池单元中的所述相应一个电池单元的暴露的主表面。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，空气冷却型热交换部件被安装在所述电池单元堆的一侧处，以用于将所述散热部件一体地相互连接，从而经由所述散热部件利用通过所述空气冷却型热交换部件的热传导移除在所述板形电池单元的充电和放电期间从所述板形电池单元产生的热量。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述层压片被构造成如下结构，所述结构包括可热焊接的内部树脂层、隔离金属层和外部树脂层。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述弹性挤压部件被设置在所述框架的上端和下端处和/或左侧和右侧处。
5.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述电池单元中的每一个均在所述电池单元中的每一个的暴露的主表面从所述框架中的相应一个向外突出的状态下被安装在所述框架之间，并且所述弹性挤压部件在所述弹性挤压部件的高度比每一个所述电池单元在其暴露的主表面处的突出高度高的状态下被设置在所述框架的外侧处。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述弹性挤压部件中的每一个均包括聚合树脂，所述聚合树脂在被挤压时表现出高的弹性挤压力。
7.根据权利要求1所述的电池模块，其中在所述框架的外侧处设置有槽，所述弹性挤压部件安装在所述槽中。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述散热部件具有20到500W/(m.K)的导热率。
9.根据权利要求2所述的电池模块，其中所述空气冷却型热交换部件具有20到500W/(m.K)的导热率。
10.根据权利要求2所述的电池模块，其中所述散热部件在所述散热部件中的每一个的至少一部分均被从堆叠的电池单元向外暴露的状态下被布置于在所述电池单元之间的界面中，并且所述散热部件的向外暴露部分在所述电池单元的横向方向上弯曲。
11.根据权利要求10所述的电池模块，其中所述空气冷却型热交换部件被安装在所述散热部件的所述弯曲部分的顶部处。
12.根据权利要求11所述的电池模块，其中在所述散热部件的所述弯曲部分的顶部和所述空气冷却型热交换部件之间设置有热界面材料。
13.根据权利要求12所述的电池模块，其中所述热界面材料包括选自以下组中的至少一种：热传导油脂、热传导的环氧基粘结剂、热传导的硅树脂垫以及石墨片。
14.根据权利要求10所述的电池模块，其中所述空气冷却型热交换部件包括底部部分和从所述底部部分向上延伸的多个散热片，所述散热部件以紧密接触方式布置在所述底部部分的下端表面处。
15.根据权利要求14所述的电池模块，其中所述空气冷却型热交换部件的所述散热片在所述空气冷却型热交换部件的纵向方向上从所述底部部分向上延伸。
16.根据权利要求14所述的电池模块，其中所述空气冷却型热交换部件的所述散热片在所述空气冷却型热交换部件的横向方向上从所述底部部分向上延伸。
17.根据权利要求14所述的电池模块，其中所述空气冷却型热交换部件的表面积等于所述电池单元中的每一个的表面积的7倍到15倍。
18.根据权利要求14所述的电池模块，其中所述空气冷却型热交换部件的长度等于所述电池单元堆的长度的30％到70％。
19.根据权利要求14所述的电池模块，其中所述空气冷却型热交换部件的宽度等于所述电池单元堆的宽度的50％到120％。
20.根据权利要求14所述的电池模块，其中所述空气冷却型热交换部件的高度等于所述电池单元堆的高度的20％到50％。
21.根据权利要求2所述的电池模块，其中所述空气冷却型热交换部件被安装到所述模块壳体的顶部或者底部。
22.根据权利要求2所述的电池模块，其中在所述模块壳体的上端处设置有凹部，所述凹部具有足以接纳所述空气冷却型热交换部件的尺寸，并且当所述空气冷却型热交换部件被安装在所述凹部中时，所述空气冷却型热交换部件的高度等于或者小于所述模块壳体的顶部的高度。
23.一种电池模块，所述电池模块包括多个方型电池单元，所述多个方型电池单元在所述方型电池单元被顺序地堆叠的状态下被安装在模块壳体中，其中所述方型电池单元中的每一个均包括以密封方式与电解质一起地布置在方型容器中的阴极/隔板/阳极结构的电极组件，并且多个散热部件被布置于在各方型电池单元之间的两个或者更多个界面中，从而利用通过所述散热部件的热传导移除在所述方型电池单元的充电和放电期间从所述方型电池单元产生的热量，
其中所述电池单元中的每一个均被安装在构造成框架结构的电池盒中，并且
其中所述电池盒包括至少一对板形框架，所述至少一对板形框架用于在所述电池单元中的相应一个电池单元的至少一个主表面暴露的状态下固定所述电池单元中的所述相应一个电池单元的外周边，并且在所述框架的外侧处设置有弹性挤压部件，所述弹性挤压部件用于弹性地挤压所述散热部件从而以与所述散热部件紧密接触的方式将所述散热部件固定到所述电池单元中的所述相应一个电池单元的暴露的主表面。
24.根据权利要求23所述的电池模块，其中空气冷却型热交换部件被安装在所述电池单元堆的一侧处，以用于将所述散热部件一体地相互连接，从而经由所述散热部件利用通过所述空气冷却型热交换部件的热传导移除在所述方型电池单元的充电和放电期间从所述方型电池单元产生的热量。
25.一种电池组，包括两个或者更多个根据权利要求1到24中任一项所述的电池模块。
26.根据权利要求25所述的电池组，其中所述电池组被用作用于电动车辆的电源。
27.根据权利要求25所述的电池组，其中所述电池组被用作用于插电式混合电动车辆的电源。
28.根据权利要求26所述的电池组，其中所述电动车辆是混合电动车辆。
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