单元冷却盖和包括其的电池模组、电池组及车辆制造技术

本公开涉及一种用于覆盖电池模组并对其进行流体冷却的单元冷却盖，该单元冷却盖包括：盖板和固定地布置在盖板处的通道系统。通道系统包括配置为引导冷却剂的至少两个主通道。主通道布置为使得主通道中的两个沿着电池单元的堆叠延伸。这两个主通道位于预定侧面的区域中，并且该堆叠的电池单元的排气出口各自布置在这两个主通道之间。本发明专利技术还涉及包括根据本发明专利技术的单元冷却盖的有盖的电池模组、电池组和车辆。组和车辆。组和车辆。

【技术实现步骤摘要】
单元冷却盖和包括其的电池模组、电池组及车辆


[0001]本公开涉及用于覆盖电池模组并对其进行流体冷却的单元冷却盖。本专利技术还涉及有盖的电池模组，即用根据本专利技术的单元冷却盖覆盖的电池模组。此外，本专利技术涉及包括多个根据本专利技术的有盖的电池模组的电池组。此外，本专利技术涉及包括至少一个根据本专利技术的有盖的电池模组和/或至少一个根据本专利技术的电池组的车辆。

技术介绍

[0002]近年来，已经开发出使用电力作为动力源的用于运输货物和人员的车辆。这样的电动车辆是由电动马达使用储存在可再充电电池中的能量来驱动的汽车。电动车辆可以仅由电池供电，或者可以是混合动力车辆的形式，其额外由例如汽油发电机或氢燃料电池供电。此外，车辆可以包括电动马达和传统内燃机的组合。一般而言，电动车辆电池(EVB)或牵引电池是用于为电池电动车辆(BEV)的推进提供动力的电池。电动车辆电池不同于启动电池、照明电池和点火电池，因为它们设计为在持续的时间段内提供电力。可再充电电池或二次电池与一次电池的不同之处在于，它可以反复地充电和放电，而后者仅提供化学能到电能的不可逆转换。低容量可再充电电池用作用于小型电子设备(诸如移动电话、笔记本计算机和摄像机)的电源，而高容量可再充电电池用作用于电动车辆和混合动力车辆等的电源。
[0003]一般而言，可再充电电池包括：电极组件，包括正电极、负电极以及插置在正电极和负电极之间的隔膜；容纳电极组件的壳；以及电连接到电极组件的电极端子。将电解质溶液注入壳中，以便使电池能够经由正电极、负电极和电解质溶液的电化学反应来充电和放电。壳的形状(例如，圆柱形或棱柱形)取决于电池的预期用途。因其在膝上型电脑和消费电子产品中的应用而广为人知的锂离子(和类似的锂聚合物)电池主导着开发中的最新一批电动车辆。
[0004]可再充电电池可以用作由串联和/或并联联接的多个单位电池单元形成的电池模组，从而提供高能量含量，特别是为混合动力车辆或全电动车辆的马达驱动提供高能量含量。即，取决于所需的电量并且为了实现高功率可再充电电池，通过互连多个单位电池单元的电极端子，形成电池模组。
[0005]电池模组可以以块设计或模组化设计来构建。在块设计中，每个电池联接到公共集流体结构和公共电池管理系统，并且其单位布置在壳体中。在模组化设计中，连接多个电池单元以形成子模组，并且连接若干子模组以形成电池模组。在汽车应用中，电池系统经常由串联连接的多个电池模组构成，以提供期望的电压。其中，电池模组可以包括具有多个堆叠的电池单元的子模组，每个堆叠包括串联连接的多个并联连接的单元(XpYs)或并联连接的多个串联连接的单元(XsYp)。
[0006]电池组是一组任意数量(优选地，相同的)电池模组。它们可以串联、并联或两者混合来配置，以提供期望的电压、容量或功率密度。电池组的部件包括各个电池模组和提供它们之间的导电性的互连。
[0007]这样的电池组的机械集成需要在(例如，电池模组的)各个部件之间以及在它们与
车辆的支撑结构之间的适当机械连接。这些连接必须在电池系统的平均使用寿命期间保持起作用并保持安全。此外，必须满足安装空间和可互换性要求，尤其是在移动应用中。
[0008]电池模组的机械集成可以通过提供载体框架以及通过将电池模组定位在其上来实现。电池单元或电池模组的固定可以通过框架中的配合凹陷或通过诸如螺栓或螺钉的机械互连器来实现。可选地，通过将侧板紧固到载体框架的侧面来限定电池模组。此外，可以将盖板固定在电池模组的顶部和下方。
[0009]电池组的载体框架安装到车辆的承载结构。在电池组应固定在车辆底部的情况下，机械连接可以通过例如穿过电池组的载体框架的螺栓从底部建立。框架通常由铝或铝合金制成，以降低结构的总重量。
[0010]不管是任何模组化结构，根据现有技术的电池系统通常包括电池壳体，该电池壳体用作密封电池系统以使其与环境隔离的壳体并提供电池系统的部件的结构保护。被壳体容纳的电池系统通常作为整体安装到它们的应用环境(例如，电动车辆)中。因此，更换有缺陷的系统部件(例如，有缺陷的电池子模组)需要先拆卸整个电池系统并移除其壳体。即使是小型和/或便宜的系统部件的缺陷也可能导致整个电池系统的拆卸和更换及其单独的维修。由于高容量电池系统昂贵、大且重，因此所述工序证明是繁重的，并且庞大的电池系统的储存(例如，在机械师的车间中的储存)变得困难。
[0011]为了提供电池组的热控制，需要主动或被动热管理系统以通过高效地散发、释放和/或消散从其可再充电电池产生的热来安全地使用至少一个电池模组。如果热散发/释放/消散没有充分进行，则各个电池单元之间出现温度偏差，使得至少一个电池模组不能产生期望的电量。此外，内部温度的升高会导致在其中发生的异常反应，从而使可再充电电池的充放电性能劣化并缩短可再充电电池的寿命。因此，需要高效地从电池单元散发/释放/消散热的单元冷却。热管理系统可以由电池管理系统(BMS)或电池管理单元(BMU)控制。一般而言，诸如通过保护电池使其免受在其安全工作区域之外工作的影响、监控其状态(例如，其热状态)、计算二次数据、报告该数据、控制其环境、验证它和/或平衡它，提供BMS/BMU，例如用于管理电池模组或电池组。
[0012]电池部件的放热分解可能导致所谓的热失控。一般而言，热失控描述了因升高的温度而加速，进而释放出进一步升高温度的能量的过程。热失控发生在温度的升高以导致温度的进一步升高的方式改变条件的情况下，经常导致破坏性结果。在可再充电电池系统中，热失控与因温度升高而加速的强烈放热反应相关联。这些放热反应包括电池组壳体内可燃气体成分的燃烧。例如，当电池被加热到高于临界温度(典型地，高于150℃)时，它会转变为热失控。初始加热可能由局部故障(诸如电池内部短路、来自有缺陷的电接触的加热、与相邻电池的短路)引起。在热失控期间，故障的电池单元(即具有局部故障的电池单元)可能达到超过700℃的温度。此外，大量的热气体从故障的电池单元内部通过电池壳体的排气口喷入电池组中。排出的气体的主要成分是H2、CO2、CO、电解质蒸气和其它碳氢化合物。因此，排出的气体是可燃的并且具有潜在的毒性。排出的气体还导致增大电池组内部的气体压力。
[0013]传统的电池模组和/或电池组经常表现出许多缺点，诸如：
[0014]·
电池模组/电池组的电线束(端子、汇流条等)被在热事件(例如，热失控)期间从电池单元喷出的排气中包含的颗粒(例如，石墨颗粒)污染；
[0015]·
在热事件期间从电池单元喷出的排气的爆燃；
[0016]·
由于从排气产生的热，至少一些电池单元的顶表面熔化；
[0017]·
受热事件影响的电池单元的热区域未被冷却，因此进一步驱动发生在单元内部的热事件。
[0018]因此，需要电池模组或电池组的改善的构造，从而至少防止现有技术的上述缺点中的每个。
[0019]因此，如独立权利要求所限定的本专利技术的目的在于克服或减少现有技术的至少上述缺点并提供在这方面具有改善的特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单元冷却盖(100)，用于覆盖电池模组(800)并对其进行流体冷却，所述电池模组(800)包括电池单元(801、80
i
、80
N
)的至少一个堆叠(810)；所述电池单元(801、80
i
、80
N
)中的每个具有拥有平坦形状的预定侧面(841、84
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、84
N
)；所述预定侧面(841、84
i
、84
N
)面朝同一方向并沿着一个虚拟平面延伸；所述预定侧面(841、84
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、84
N
)中的每个包括排气出口(831、83
i
、83
N
)；所述单元冷却盖(100)包括：盖板(120)，配置为当所述单元冷却盖(100)被放入相对于所述电池模组(800)的预定位置时覆盖所述电池模组(800)中包括的所述电池单元(801、80
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、80
N
)的预定侧面(841、84
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、84
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)的整体；通道系统，固定地布置在所述盖板(120)处；其中所述通道系统包括至少两个主通道(20a、20b)，所述主通道(20a、20b)中的每个配置为引导冷却剂；其中所述主通道(20a、20b)布置为使得当所述单元冷却盖(100)处于相对于所述电池模组(800)的所述预定位置时，对于所述至少一个堆叠(810)：所述主通道(20a、20b)各自沿着该堆叠延伸，并且当在垂直于所述预定侧面的方向上观察时，所述主通道(20a、20b)的每个位于所述电池单元(801、80
i
、80
N
)的所述预定侧面(841、84
i
、84
N
)的区域中，并且所述电池单元(801、80
i
、80
N
)的所述排气出口(831、83
i
、83
N
)的每个布置在所述主通道(20a、20b)之间。2.根据权利要求1所述的单元冷却盖(100)，其中，对于所述电池单元(801、80
i
、80
N
)中的每个，所述预定侧面是端子侧面；其中在所述端子侧面(841、84
i
、84
N
)中的每个上布置第一端子(811、81
i
、81
N
)和第二端子(821、82
i
、82
N
)；其中，对于所述电池单元(801、80
i
、80
N
)中的每个，所述排气出口(831、83
i
、83
N
)布置在所述第一端子(811、81
i
、81
N
)和所述第二端子(821、82
i
、82
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)之间；以及其中，对于沿着电池单元(801、80
i
、80
N
)的同一堆叠延伸的每一对第一主通道(20a)和第二主通道(20b)，当将所述单元冷却盖(100)放入相对于所述电池模组(800)的所述预定位置时：所述第一主通道(20a)在所述堆叠的所述电池单元(801、80
i
、80
N
)的所述第一端子(811、81
i
、81
N
)和所述堆叠的所述电池单元(801、80
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、80
N
)的所述排气出口(831、83
i
、83
N
)之间延伸，以及所述第二主通道(20b)在所述堆叠的所述电池单元(801、80
i
、80
N
)的所述排气出口(831、83
i
、83
N
)和所述堆叠的所述电池单元(801、80
i
、80
N
)的所述第二端子(821、82
i
、82
N
)之间延伸。3.根据权利要求1或2所述的单元冷却盖(100)，其中所述单元冷却盖(100)包括至少一个排气口(301、30
i
、30
N
)，所述排气口(301、30
i
、30
N
)中的每个配置为使排气穿过所述单元冷却盖(100)；以及其中所述排气口(301、30
i
、30
N
)布置在所述单元冷却盖(100)中，使得当所述单元冷却盖(100)处于相对于所述电池模组(800)的所述预定位置时，当在垂直于所述预定侧面(841、84
i
、84
N
)的方向上观察时，所述排气口中的至少一些与所述排气出口(831、83
i
、83
N
)之
一对准。4.根据权利要求1至3中任一项所述的单元冷却盖(100)，其中所述主通道(20a、20b)中的每个包括底部和顶部；以及其中所述主通道(20a、20b)中的每个的所述顶部由所述盖板(120)形成，以及其中所述主通道(20a、20b)中的每个的所述底部由底板(110)的区域形成。5.根据权利要求4所述的单元冷却盖(100)，其中，对于所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：A普罗尔，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：