CN201126849Y - 用于电动车辆的电池单元组件 - Google Patents

Abstract

一种用于电动车辆的电池组件包括一个具有多个单元电池的单元电池组和一个内部装有所述单元电池组的壳体，所述多个单元电池彼此以预定的间隔排列。一种为控制多个单元电池温度而在壳体中流动的热传导介质。一个固定安放于所述壳体中与单元电池组相邻以便根据需要将热传导介质分配于多个单元电池之间的第一流量分配板。一个可滑动地安装在第一分配板上以便根据需要将热传导介质分配于多个单元电池之间的第二流量分配板。所述第二流量分配板根据设置于第一流量分配板上的流量传感器发出的信号驱动所述第二流量分配板在所述第一流量分配板上滑动，从而调整热传导介质在各单元电池间的流量大小。

Description

用于电动车辆的电池单元组件

技术领域

本实用新型涉及一种电池单元组件，尤其是涉及一种用于电动车辆的以连接多个单元充电电池而构成的电池单元组件的冷却结构。

技术背景

通常，与一次性电池不同，充电电池是可以充电和放电的。由单个电池组成的小容量充电电池，一般作为各种便携式小型电子装置，如手提电话、笔记本电脑和便携式摄像机的电源。一般作为混合电动车辆(HEV)、电动车(EV)、电动自行车等的发动机驱动电源，则需要大容量的充电电池，这样，可以采用由多块充电电池相互连接构成一个组件，来满足这个需求。

充电电池可制成各种形状。通常，根据电池的外部形状，可以将充电电池分为圆柱形电池或棱柱形电池，。

通过串联这种充电电池所构成大容量的充电电池，一般作为驱动需要大功率的设备如电动车辆的发动机电源。

这样，大容量的充电电池(以下在本文中简称“电池单元组件”)由多个通常是串联的充电电池(以下在本文中简称“单元电池”)构成。每个单元电池包括一个具有正电极、负电极和插在它们之间之隔离器的电极单元，一个可容纳所述电极单元空间的壳体，一个与壳体相连并将其密封的顶盖件和从顶盖件向上伸出并与电极单元中的正集电极和负集电极电气相联的正极和负极端子。

当将棱柱形电池作为单元电池时，为构成电池单元组件，该单元电池通常都是交替布置的，且正极和负极端子按串联的方式连接在一起，从而使从顶盖件向上伸出的正极、负极端子能交替地与和其相邻的另一单元电池的正极和负极端子相连接。

一个电池单元组件会包括多个单元电池。因此，要使各单元电池所产生热量能易于散发出去是一个十分重要的问题。特别是，当所述电池单元组件是用于混合电动车辆时，首先要考虑的问题就是要满足各单元电池的散热条件。

另外，如果所述单元电池的热量不能有效散发出去，各单元电池所产生的热量会引起整个充电电池单元组件的温度增高，这将引起使用充电电池单元组件的装置出现故障。

尤其是，在HEV(混合电动车辆)车辆上使用电池单元组件时，电池单元组件要承受大电流充电或放电。充电电池内部反应所产生的热量如果不能有效地散发出去将会损坏电池的性能，因此，如何使电池单元组件得到有效的冷却就显得十分重要。

因此，通常在一个电池单元组件包括多个充电电池时，尤其在电池单元组件包括棱柱形充电电池时，往往在单元电池之间放置一个电池隔板以保持各单元电池之间留有空隙。设置这种空隙的目的是使热传导介质能在单元电池之间流动，另外，这些单元电池是置于一个壳体内，而在该壳体内配有为控制单元电池温度的热传导介质。因而，各单元电池所产生的热量可以被通过电池隔板而流动的热传导介质所冷却。

然而，在这种常规的冷却方法中，热传导介质在各个单元电池间的流动量由于壳体内的热传导介质的入流结构而不能保持稳定。这是由于电池单元组件的驱动条件、热传导介质的流动条件和气候条件在各单元电池之间产生温度变化而造成的。由于各单元电池所产生的热量不能均匀地散发出去，从而会引起充电和放电效率的降低。

此外，在这种常规的冷却方法中，因流动于各单元电池之间的隔板的热传导介质流量不能保持恒定，故在各单元电池之间会产生温度的变化。由于各单元电池之间所产生的热量不能均匀地散发出去，从而引起充电和放电效率的降低。

因此，需要一种具有保持热传导介质流量恒定并能平稳地流动于单元电池之间的电池单元组件。

发明内容

本实用新型提供一种具有能保持热传导介质流量恒定并能平稳地流动于各单元电池之间的电池单元组件。

按本实用新型的一种方案，电池单元组件可以包括：一个具有多个单元电池的单元电池组，和一个内部装有所述单元电池组的壳体，所述多个单元电池彼此以预先设定的间隔排列，一种为控制多个单元电池温度而在壳体中流动的热传导介质，一个设置于所述壳体中且与所述单元电池组件相邻的流量分配单元，所述流量分配单元用于向各所述单元电池分配所述热传导介质的流量。每个所述单元电池可以呈棱柱形。

所述多个单元电池的所述预先设定的间隔之间还可以设置有分隔板，所述分隔板中配有通过所述热传导介质的流动通路。

所述流量分配单元可以包括：一个固定安放于所述壳体中且与所述单元电池组相邻的第一流量分配板，所述第一流量分配板上设置有多个贯通孔，以便根据需要将所述热传导介质分配于多个单元电池之间的所述分隔板中；和一个可移动地安装在所述第一流量分配板上的第二流量分配板，所述第二流量分配板上设置有多个贯通孔，以便根据需要调整将所述热传导介质分配于多个单元电池之间的所述分隔板中，所述第一和第二流量分配板可以呈矩形。所述贯通孔的尺寸沿着所述第一、第二流量分配板的中心位置向其边缘方向是逐渐增大的。

所述流量分配单元还可以包括：设置于第二流量分配板上的齿条、至少一个驱动装置，所述驱动装置进一步包括热传导介质的流量传感器、具有与所述第二流量分配板上的所述齿条相啮合的齿轮传动机构，所述驱动装置根据所述流量传感器发出的信号驱动所述第二流量分配板在所述第一流量分配板上移动，从而可以借助调整所述第一流量分配板上的各个贯通孔的尺寸大小使供入各所述单元电池之间的所述隔板中的流动通路的热传导介质基本保持恒量。

所述壳体可以包括：一个使所述热传导介质能沿流入方向流进所述单元电池组的进口部分；和一个供流入所述单元电池组的所述热传导介质排出的出口部分，所述进口部分和出口部分保证所述热传导介质的流入方向与所述热传导介质的排出方向一致。所述进口部分的横截面积朝向所述单元电池组的方向上是逐渐增大的。流过所述进口部分的所述热传导介质的流速在朝向所述单元电池组周边的方向上是逐渐减小的。所述壳体可以进一步包括一个对所述第二流量分配板的移动起导向作用的导向件。

具有上述结构的单元电池组件由于设置了流量调整装置，该流量调整装置使热传导介质均匀地分布于各单元电池之间的隔板中，并能根据电池单元组件的驱动条件、热传导介质的流动条件和气候条件及在各单元电池之间产生的温度变化自动调整流量分配，使流入各单元电池之间的流量保持恒定，这样，各单元电池之间产生的热量就可以均匀地散发出去，从而保证单元电池组件的充电和放电在高效率下工作，并避免因各单元电池之间的散热不均所造成的故障。

附图说明

本实用新型实施例的这些和/或其它目的和特征将从下面结合附图的详细描述中变得更为明显。

图1是本实用新型的典型实施方式中电池单元组件的外观透视图；

图2是图1典型实施方式中电池单元组件结构的剖面示意图；

图3是图2所示典型实施方式中的流量控制装置平面示意图；

图4是本实用新型另一典型实施方式的流量控制装置平面示意图；

图5是用于驱动发动机电源的电池单元组件示意图。

在附图中，相同的标号代表相同零件、部件和结构。

具体实施方式

下面，将参照附图对本实用新型的典型实施例做详细说明，以便于本领域的普通技术人员均可实施。但是，本实用新型不受这些实施例的限制，可以进行多种修改。

参看图1和图2，电池单元组件5是一种大容量电池单元组件，它包括多个以预定间隔排列的单元电池51。

每一个单元电池51具有一个电极单元，该电极单元有一个正电极、一个负电极和一个插在正电极和负电极之间的隔离器。在本典型实施例中，单元电池51呈矩形，即具有一对长边和一对短边。

在各单元电池51之间设置了电池隔板52，以支撑并隔离各单元电池51，从而保持单元电池之间具有一个预先设定的间距。

各电池隔板52中设有流动通路53，这样可使热传导介质在这些单元电池51之间流动。

因此，在本典型实施例的电池单元组件5中，多个单元电池51由设置于它们之间的电池隔板52将它们彼此分开，形成单元电池组54。

电池单元组件5包括一个内部装有单元电池51和电池隔板52的壳体60。其作用有两个，一是起到固定各单元电池51，二是壳体60还起到冷却***的作用，其借助于在单元电池51之间的流动通路53中流动的热传导介质带走单元电池51产生的热量，冷却了单元电池51。

支撑单元电池51的安装件61形成于壳体60中，用以固定单元电池51的位置。

壳体60还作为热传导介质流动的通道，它包括一个热传导介质流入的进口部分62和热传导介质排出的出口部分63。

进口部分62包括一个热传导介质流入的进口62a，进口部分的流动截面沿着进口62a向壳体60内部的方向是逐渐增大的。

出口部分63包括一个出口63a，通过各单元电池51之间的流动通路53的热传导介质沿着与热传导介质流入方向相同的方向从出口63a排出。

因为通过进口62a流入进口部分62的热传导介质随着流动截面积的增大而扩散，所以流速降低。此外，当热传导介质扩散时，热传导介质的密度随着热传导介质从中心向边缘流动而减小。这样，热传导介质越向壳体60的边缘移动，热传导介质的流速越慢。

按图2所示的电池单元组件5中，流动通路53的横截面是恒定的，而通过进口62a流入进口部分62的热传导介质的流速从单元电池组54的中心向外侧移动是逐渐减小的。因此，通过各单元电池51之间的流动通路53的热传导介质的流量随热传导介质从单元电池组的中心向外侧移动而逐渐减少。

由此，对于单元电池组54来说，通过各单元电池51之间的流动通路53的热传导介质的流量不能保持恒定，这样在单元电池组54的整体范围内会出现温度不均匀的现象。

本实用新型的电池单元组件5提供了一个设置于壳体60内部用以控制在各单元电池51之间流动通路53中流动的热传导介质流量的流量控制装置70。

流量控制装置70包括多个热传导介质流经的孔，在流量控制装置70中的这些孔的尺寸是可以变化的，以便使在各单元电池51之间的流动通路53中流动的热传导介质可以保持为恒定的量。在本典型实施例中的流量控制装置70包括设置于进口部分62的第一流量分配板7 1和第二流量分配板72。

参看图2、图3和图4，第一流量分配板71是一个覆盖住单元电池组54的矩形板。第一流量分配板71整体设置于壳体60的进口部分62中或与进口部分62相连接并固定于其中，并使之与壳体60中的单元电池组54相邻。

第一流量分配板71作为所谓的扩散器，它使热传导介质分散到各单元电池51之间的流动通路53中去，热传导介质的流量根据各单元电池51的位置有所变化。

更进一步，第一流量分配板71起到分散及分配热传导介质的第一热传导介质导引装置的作用。这种分配可以控制通过进口62a流入进口部分62之流量，使供入各单元电池51之间的流动通路53的热传导介质保持恒定的量。

第一流量分配板71上设有多个为通过进口62a流入进口部分62的热传导介质流过的第一孔73。

在本典型实施例中，第一孔73的尺寸沿着从热传导介质流中心向其外侧方向上是逐渐增大的。第一孔73的形状可以是圆形、椭圆形或多角形。在图3、图4所示的典型实施方式中，第一孔73是圆形的。

此外，第一流量分配板71要设置为使其能阻碍通过进口62a流入进口部分62的热传导介质，而第一孔73的尺寸沿着从单元电池组54的中心部分向外侧的方向是逐渐增大的。

这里，第一孔73大部分是设置在与各流动通路53相应的位置，而且可以以预定的间距有规则地安放或也可以不规则地安放。

本典型实施例的第二流量分配板72与第一流量分配板71相对应也呈矩形，并叠置于第一流量分配板71上，使之可在第一流量分配板71上滑动。如图3所示，第二流量分配板72可以沿第一流量分配板71的长度A方向滑动。因此，第二流量分配板72的宽度与第一流量分配板71相同，而其长度小于第一流量分配板71的长度。

如图2中的点划线所示，导引第二流量分配板72滑动的导向件64设置于壳体60的进口部分62中。导向件64包括从进口部分62突出以导引第二第一流量分配板71沿一个方向滑动，如沿第一流量分配板71的长度方向(图3中的A方向)滑动的凸起。因此，如图3所示，在第二流量分配板72与第一流量分配板71的顶面接触而其外周边部分被导向件64导引的情况下，在第一流量分配板71上沿其长度A方向左右滑动。

如图4所示，流量控制装置70′的第二流量分配板72′可以以另一种方式在第一流量分配板71′上沿宽度B方向滑动。为此，第二流量分配板72′的长度与第一流量分配板71′的长度相同，而宽度小于第一流量分配板71′的宽度。

在本典型实施例中，流量控制装置70可以进一步包括：设置于第二流量分配板72′上的齿条(图中未示出)，一个驱动装置75，该驱动装置75内还设置有热传导介质的流量传感器、具有与第二流量分配板72′上的齿条相啮合的齿轮传动机构(图中未示出)，该流量传感器可以感知第一流量分配板71′的中心和其边缘的热传导介质的流量大小，并将信号发送给驱动装置75的，驱动装置75根据流量传感器发出的信号驱动齿轮转动，因该转动的齿轮与第二流量分配板72′上的齿条是啮合的，故使第二流量分配板72′在第一流量分配板71′上滑动，从而可以调整第一流量分配板71′上的各个第一孔73的尺寸大小使供入各单元电池51之间的隔板52中的流动通路53的热传导介质基本保持恒量。更为重要的是这种调整是通过流量传感器自动进行的。也就是说，当位于第一流量分配板71′的中心位置的流量传感器感知的数值热传导介质的流量大小与位于第一流量分配板71′的中心边缘的热传导介质的流量大小相等时，驱动装置75停止驱动第二流量分配板72′在第一流量分配板71′上的滑动，当外界的条件发生改变致使第一流量分配板71′的中心和边缘的流量数值不等时，流量传感器再次发出信号给驱动装置75，使其进行调整。

本典型实施方式的驱动装置75是通过齿轮传动的方式使第二流量分配板72′在第一流量分配板71′上滑动，但本实用新型不限于此，可以用各种传动方法作为第二流量分配板72′的驱动装置。

如图2和图3、图4所示，与第一流量分配板71、71′一样，具有上述结构的第二流量分配板72、72′起到一个将热传导介质分散到各单元电池51之间的流动通路53中去的疏散器的作用，而各单元电池51之间的流动通路53中所需的热传导介质流量是根据各单元电池51的位置而变化的。

换句话说，第二流量分配板72、72′作为热传导介质引导装置，为了控制温度，它将通过进口62a流入进口部分62的热传导介质分散开，使最终供入各单元电池51之间的流动通路53的热传导介质保持恒定的量。

第二流量分配板72、72′上设有多个第二贯通孔74，通过进口62a流入进口部分62的热传导介质流经这些孔。在上述的实施例中，第二贯通孔74的尺寸向着热传导介质流入的边缘是逐渐增大的。第二贯通孔74可以是圆形、椭圆形或多角形的。

此外，在第二流量分配板72、72′中，第二贯通孔74的尺寸沿着从单元电池组54的中心部分向外侧的方向是逐渐增大的。换句话说，第二贯通孔74的尺寸沿着从与位于单元电池组54的最外部分的电池隔板52的流动通路53相应的部分向与位于单元电池组54中心部分的电池隔板52的流动通路53相应的部分的方向是逐渐减小的。如图2所示，第二贯通孔74大部分设置于与各流动通路53相应的位置，而第二贯通孔74的数量和尺寸与第一贯通孔73的数量和尺寸相对应。

第二贯通孔74可以以预定的间距设置，或者也可以以不规则的方式设置。从第二流量分配板72的外侧向其中心的第二贯通孔74之间是可以有差异的。在本实施方式中，第二贯通孔74的截面积与流速成反比，该流速沿着从单元电池组54的中心部分向外侧部分的方向是逐渐减小的，这样，根据流体动力学的连续方程，可以使通过第二贯通孔74的热传导介质流量保持恒定。

因此，由于流入单元电池组54中心部分的热传导介质的流动速度一般说来是比较大的，所以可以调整与单元电池组54的中心部分相对应的第一和第二第一贯通孔73和74的截面积。热传导介质越向单元电池组54的外侧流动，热传导介质的流速就变得越慢。因此，可以调整与单元电池组54的外侧部分相对应的第一和第二第一贯通孔73和74的截面积，使其逐渐增大，从而使第一和第二第一贯通孔73和74的截面积与通过第一和第二第一贯通孔73和74的热传导介质的流速成反比。

除了上部进口部分62的结构之外，第一和第二第一贯通孔73和74的尺寸还可以根据电池单元组件5的工作条件、控制温度的热传导介质的流动条件和气候条件进行调整。

在本实用新型的上述实施例中，第二流量分配板72、72′是一个可以在第一流量分配板71、71′上滑动的单块板，但其结构不仅限于此。第二流量分配板72、72′可以是二块或多块板。

再参看图2，将热传导介质供入壳体的热传导介质供给部分65设置于壳体60的进口62a处，从而可借助预定的旋转力吸进热传导介质。此外，热传导介质供给部分65包括一个具有典型结构的风扇(图中未示出)，该风扇将热传导介质通过进口62a喷入壳体60。

但是，上述热传导介质供给部分65不限于仅使用这种风扇。热传导介质供给部分65可以进一步包括一个泵或鼓风机，由它们吹动热传导介质。

在图2所示的电池单元组件5中，为控制温度所用的热传导介质借助热传导介质供给部分65通过进口62a沿各单元电池51的高度方向流入壳体60。

进口部分62的截面积从进口62a向单元电池组54的方向是逐渐增加的，热传导介质具有管道形状，所以热传导介质的流速沿着从单元电池组54的中心部分向外侧部分的方向上是减小的。

当热传导介质流动时，热传导介质通过第一和第二第一贯通孔73和74流入流动通路53。因为第二流量分配板72在第一流量分配板71上滑动，所以第一和第二第一流量分配板71和72设置成使第一和第二第一贯通孔73和74彼此相对应。

因为第一和第二第一流量分配板71和72上的第一和第二第一贯通孔73和74的尺寸沿着从单元电池组54的中心部分向外侧部分的方向是增大的，所以第一和第二第一贯通孔73和74的截面积与热传导介质的流动速度成反比。由此，通过第一和第二第一贯通孔73和74的热传导介质的流量是恒定的。

因此，这种电池单元组件5可以使通过与第一和第二第一贯通孔73和74相对应的单元电池51之间的流动通路53的热传导介质之流量保持恒定。当热传导介质流动时，由各单元电池51产生的热量与热传导介质进行热交换，进行热交换过的热传导介质离开流动通路53并通过出口63a排出。

如果由于电池单元组件5的工作条件、控制温度的热传导介质的流动条件和气候条件，使通过第一和第二第一贯通孔73和74的热传导介质的流量不能保持恒定，则第二流量分配板72沿长度或宽度方向在第一流量分配板71上滑动。这样，在第二流量分配板72与第一流量分配板71的顶面接触的情况下，第二流量分配板72由导向件64导引，沿第一流量分配板71的宽度或长度方向在第一流量分配板71上滑动。

因此，第一和第二第一流量分配板71和72上的第一和第二第一贯通孔73和74的截面积随第二流量分配板72的移动而变化，由此可以使通过第一和第二第一贯通孔73和74的热传导介质的流量保持恒定。

在本典型实施例中，可以使通过与第一和第二第一贯通孔73和74相对应的单元电池51之间的流动通路53的热传导介质流量保持恒定。所以，在各单元电池51中所产生的热量可以均匀地被冷却，从而可以使单元电池组54的整个区域上的温度保持一致。

图5是图2所示的电池单元组件5与发动机6相连接的示意方框图。

按本实用新型的典型实施方式，流量控制装置可以有选择性地控制在单元电池之间的流动通路中的热传导介质的流量。因此，虽然在壳体中热传导介质的流动状态、电池单元组件的工作条件、热传导介质的流动条件和气候条件有变化，但由于在单元电池之间的流动通路中的热传导介质的流动流量能保持恒定，使整个单元电池组上的温度可以十分均匀。

因此，在整个单元电池上的冷却效率可以达到最佳状态，从而改善了电池单元组件的充电和放电效率。

这里，上述的充电电池(或电池单元组件)可以作为混合电动车(HEV)、电动车(EV)、电动自行车、电动滑板车或类似设备的动力源。

虽然上面对本实用新型的多种实施例进行了详细介绍，但本实用新型不受这些实施例的限制。很明显，对于本领域的普通技术人员来说，在不离开所附权利要求和其等同物所要求的本实用新型精神实质和范围的情况下，可以对其做出多种改进和变化。

Claims (10)

1. 一种用于电动车辆的电池单元组件，包括：一个具有多个单元电池的单元电池组，所述多个单元电池彼此以预先设定的间隔排列，一个内部配有所述单元电池组的壳体，一种为降低所述多个单元电池温度而在所述壳体中流动的热传导介质，其特征在于，它还包括一个设置于所述壳体中且与所述单元电池组件相邻的流量分配单元，所述流量分配单元用于分配所述热传导介质的流量。

2. 按权利要求1所述的用于电动车辆的电池单元组件，其特征在于，所述多个单元电池的所述预先设定的间隔之间还设置有分隔板，所述分隔板中配有通过所述热传导介质的流动通路。

3. 按权利要求1所述的用于电动车辆的电池单元组件，其特征在于，所述流量分配单元进一步包括：一个固定安放于所述壳体中且与所述单元电池组相邻的第一流量分配板，所述第一流量分配板上设置有多个贯通孔，以便根据需要将所述热传导介质分配于多个单元电池之间的所述分隔板中；和一个可移动地安装在所述第一流量分配板上的第二流量分配板，所述第二流量分配板上设置有多个贯通孔，以便根据需要调整将所述热传导介质分配于多个单元电池之间的所述分隔板中。

4. 按权利要求3所述的用于电动车辆的电池单元组件，其特征在于，所述贯通孔的尺寸沿着所述第一、第二流量分配板的中心位置向其边缘方向是逐渐增大的。

5. 按权利要求1所述的用于电动车辆的电池单元组件，其特征在于，所述流量分配单元还包括：设置于第二流量分配板上的齿条、至少一个驱动装置，所述驱动装置进一步包括热传导介质的流量传感器、具有与所述第二流量分配板上的所述齿条相啮合的齿轮传动机构，所述驱动装置根据所述流量传感器发出的信号驱动所述第二流量分配板在所述第一流量分配板上移动，从而可以借助调整所述第一流量分配板上的各个贯通孔的尺寸大小使供入各所述单元电池之间的所述隔板中的流动通路的热传导介质基本保持恒量。

6. 按权利要求1所述的用于电动车辆的电池单元组件，其特征在于，所述壳体进一步包括：一个使所述热传导介质能沿流入方向流进所述单元电池组的进口部分；和一个供流入所述单元电池组的所述热传导介质排出的出口部分，所述进口部分和出口部分保证所述热传导介质的流入方向与所述热传导介质的排出方向一致。

7. 按权利要求6所述的用于电动车辆的电池单元组件，其特征在于，所述进口部分的横截面积朝向所述单元电池组的方向上是逐渐增大的。

8. 按权利要求6所述的用于电动车辆的电池单元组件，其特征在于，流过所述进口部分的所述热传导介质的流速在朝向所述单元电池组周边的方向上是逐渐减小的。

9. 按权利要求1所述的用于电动车辆的电池单元组件，其特征在于，每个所述单元电池呈棱柱形。

10. 按权利要求1所述的用于电动车辆的电池单元组件，其特征在于，所述壳体进一步包括一个对所述第二流量分配板的移动起导向作用的导向件。

Images