具有改進的冷卻劑流量分布均一性的中型或大型電池組盒的製作方法
2023-10-11 19:06:49 4
專利名稱：具有改進的冷卻劑流量分布均一性的中型或大型電池組盒的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有改進的冷卻劑流量分布均 一性的中型或大型電池組盒，並且更具體而言，涉及其中安裝有具有多個堆疊的單元電池的電池模塊的中型或大型電池組盒，所述單元電池可以進行充電和放電，其中所述電池組盒的上部和下部分別具有一個冷卻劑入口和一個冷卻劑出口，它們指向相反方向，所述電池組盒還具有一個冷卻劑引入部分和一個冷卻劑排出部分，並且面向電池堆頂部的冷卻劑引入部分的上端內側
被構建成這樣一種結構其中始於冷卻劑入口相對一端的斜面具有朝著冷卻劑入口方向增大的相對於電池堆頂部的傾角。
背景技術：
近來可進行充電和放電的二次電池已被廣泛用作無線行動裝置的能源。此外，二次電池作為電動車輛(EV)和混合型電動車輛(HEV)的能源已引起廣泛關注，對其進行研發的目的在於解決例如由目前使用化石燃料的汽油和柴油車輛引起的空氣汙染問題。
小型行動裝置每個設備只需使用一個或幾個電池單元。另一方面，中型或大型設備，例如車輛，需使用具有多個相互電連接的電池單元的中型或大型電池模塊，因為中型或大型設備需要高功率和大容量。
如果可能，優選製造具有小的尺寸和重量的中型或大型電池模塊。為此，可高整體性地堆疊並具有小的重量/容量比的稜柱形電池或袋形電池通常被用作中型或大型電池模塊的電池單元。尤其是，目前使用鋁層壓板作為包覆部件(sheathing member)的袋形電池引起了廣泛關注，因為該袋形電池的重量輕，生產成本低，並且袋形電池的形狀易於改變。
為了使中型或大型電池模塊提供預定設備或裝置所需的功率和容量，需將中型或大型電池模塊構建成其中多個電池單元相互串聯電連接並且電池單元相對外力穩定的結構。
此外，構成中型或大型電池模塊的電池單元為可進行充電和放電的二次電池。因而，高功率、大容量的二次電池在其充電和放電過程中會產生大量的熱量。如果單元電池在其充電和放電過程中產生的熱量不能有效地移出，則在各單元電池中累積熱量，加速單元電池的變差。根據情形，單元電池可能會著火或爆炸。為此，在用於車輛的高功率、大容量的電池組中需要一個冷卻系統，來冷卻安裝在電池組中的電池單元。
另一方面，在包括多個電池單元的中型或大型電池組中， 一些電池單元性能變差會導致整個電池組性能變差。造成性能不均一的主要因素之一是電池單元之間冷卻的不均一性。為此，需要提供一種結構來確保冷卻劑流動過程中冷卻的均一性。
一些常規的中型或大型電池組使用被構建成這樣結構的電池組盒其中一個冷卻劑入口和一個冷卻劑出口位於所述電池組盒的上部和下
部，使冷卻劑入口和冷卻劑出口指向相反方向，並且從冷卻劑入口延伸至電池模塊的流動空間的頂部和底部相互平行。但是，在該結構中，相對較大的冷卻劑流量被引入鄰近冷卻劑出口的電池單元之間的流動通道中，而相對較小的冷卻劑流量被引入鄰近冷卻劑入口的電池單元之間的流動通道中，使得難於實現電池單元的均一冷卻。
關於該問題，韓國專利申請公開文本No. 2006-0037600、 No.2006-0037601和No. 2006-00376277>開了 一種被構建成以下結構的中型或大型電池組其中一個空氣引導平面向下傾斜至電池單元的對側，以使空氣引導平面隨著空氣引導平面和冷卻劑入口之間距離的增加而更接近所述電池單元。具體而言，所述空氣引導平面以15-45度角向所述電池單元的對側傾斜，從而抑制冷卻劑流量,皮過量引入鄰近冷卻劑出口的電池單元之間的流動通道中的現象的發生。
但是，本申請的發明人發現，即使在上述結構中，電池單元之間的溫度偏差也很大，從而不可能實現所需水平的溫度均一性。
因此，非常需要一項技術來從根本上解決上述問題。
發明內容
因此，進行了本發明以解決上述問題及待解決的其他技術問題。通過對中型或大型電池組盒的大量廣泛和深入的研究及實驗，本申
請的發明人發現，當中型或大型電池組盒被構建成這樣的結構，即其中冷卻劑引入部分的上端內側被構建成使始於冷卻劑入口相對端的斜面具有朝著冷卻劑入口方向增大的相對於電池堆頂部的傾角的結構時，可以均勻分布流經電池單元之間的流動通道的冷卻劑流量，從而有效移出電池單元之間累積的熱量，從而極大地改進電池單元的性能和壽命。本發明基於這些發現而完成。
根據本發明的一個方面，以上及其他目標可通過提供一種中型或大型電池組盒而完成，所述中型或大型電池組盒中安裝有具有多個堆疊的可充電和放電的電池單元或單元模塊('單元電池，)的電池模塊，其中所述電池組盒在其上部和下部分別具有一個冷卻劑入口和一個冷卻劑出口 ，它們指向相反方向，從而4吏冷卻單元電池的冷卻劑可以沿與單元電池的堆疊方向相垂直的方向從電池模塊的一側流向另一側，所述電池組盒還具有一個從冷卻劑入口延伸至電池模塊的流動空間('冷卻劑引入部分，)，和另 一個從電池模塊延伸至冷卻劑出口的流動空間('冷卻劑排出部分，)，並且面向電池堆頂部的冷卻劑引入部分的上端內側被構建成使始於冷卻劑入口相對端的斜面具有朝著冷卻劑入口方向增大的相對於電池堆頂部的傾角這樣的結構。
即，在本發明的中型或大型電池組盒中，冷卻劑引入部分的上端內側被構建成使始於冷卻劑入口相對端(位於冷卻劑出口側的一端)的斜面具有朝著冷卻劑入口方向增大的相對於電池堆頂部的傾角這樣的結構。因此，可以均勻分布流經單元電池(電池單元或單元模塊)之間的流動通道的冷卻劑流量，因此，在電池單元充電和放電過程中產生的熱量可通過均勻流動的冷卻劑而有效移出。從而可提高冷卻效率和改進單元電池的運行性能。
本文中表述的'傾角的增大，意指位於冷卻劑入口一側的斜面具有大於位於冷卻劑入口相對側的斜面的傾角。因此，斜面可朝著冷卻劑入口
方向連續或不連續地增加。此處，所表述的'不連續的增加，意指位於斜
面之間的區域可以具有o度傾角。例如，在相鄰斜面之間可局部地形成具
有o度的相對於電池堆頂部的傾角的區域。
安裝在本發明的中型或大型電池組盒中的電池模塊通過堆疊多個具有高密度的單元電池進行製備，以使所述單元電池按預定間隔進行排列以移出在單元電池充電和放電過程中由單元電池產生的熱量。例如，電池單元可順序堆疊，從而使電池單元按預定間隔排列，而無需使用其他部件。或者，當電池單元具有較低的機械強度時，將一個或多個電池單元安裝在預定安裝部件中，並將多個安裝部件進行堆疊來構建電池模塊。在後一情形中，電池單元在本發明中被稱為'單元模塊，。
當將多個單元模塊進行堆疊來構建電池模塊時，冷卻劑流動通道被限定在電池單元和/或單元模塊之間，從而有效移出堆疊的電池單元之間累積的熱量。
冷卻劑引入部分和冷卻劑排出部分均為流動空間，通過其使可有效移出由於電池單元的充電和放電而由電池單元產生的熱量的冷卻劑被引入和排出。冷卻劑引入部分和冷卻劑排出部分分別形成於電池組盒的上部和下部，使得冷卻劑引入部分和冷卻劑排出部分指向相反方向。根據
和上部。
冷卻劑引入部分的上端內側的傾角可以多種結構朝著冷卻劑入口方向增大。
在一個示例性實施方案中，冷卻劑引入部分的上端內側被構建成包括有兩個或多個連續斜面的結構。即，在冷卻劑引入部分的上端內側可
形成這樣的斜面其傾角從冷卻劑入口相對端開始朝著冷卻劑入口方向增大。
本申請的發明人所進行的實驗表明，當冷卻劑引入部分的上端內側被構建成含有兩個或多個連續斜面的結構時，與當冷卻劑引入部分的上端內側平行於電池堆頂部時或當冷卻劑引入部分的上端內側被構建成只含有一個斜面的結構時相比，單元電池之間的溫度偏差減小。因此，進一步改進了單元電池的性能。
在一個具體實例中，上端內側的斜面可包括始於冷卻劑入口相對端的第一斜面和位於第一斜面和冷卻劑入口之間的第二斜面，使得第二斜
面的傾角大於第一斜面的傾角。
在上述結構中，在第二斜面具有不超過45度的相對於電池堆頂部的傾角的範圍內，第二斜面可以具有比笫一斜面大20-500%、優選大100-300%的傾角。由於第二斜面的傾角不超過45度，因此可以使電池組盒尺寸的增加最小化。並且由於第二斜面的傾角比第一斜面的傾角大至少20%，因此可以確保所需的冷卻劑流量的均一性。第一斜面可以具有等於或小於15度的相對於電池堆頂部的傾角。優選第一斜面具有2-7度的相對於電池堆頂部的傾角。更優選第一斜面具有3-5度的相對於電池堆頂部的傾角。
在此情形下，在第二斜面的傾角不小於第一斜面的傾角的範圍內，第二斜面可以具有10-30度的相對於電池堆頂部的傾角。
根據情形，冷卻劑引入部分的上端內側可被構建成含有基本無限的連續斜面的曲線形結構。
同時，根據安裝有中型或大型電池組的裝置的情況，冷卻劑入口可以具有不同的傾角。例如，冷卻劑入口的傾角可以等於或小於第二斜面的傾角。
根據情形，當由於安裝有中型或大型電池組的裝置的結構限制而需要較大的冷卻劑入口傾角時，冷卻劑入口傾角可以等於或大於第二斜面的傾角。
本申請的發明人經實驗證實，當冷卻劑引入部分的上端內側被構建成如前所述的特定的傾斜結構時，冷卻劑入口傾角對冷卻劑流動通道中的冷卻劑流量均一性無顯著影響。因此，當冷卻劑引入部分的上端內側被構建成本發明中的特定的傾斜結構時，可以根據設備的安裝情況隨意確定冷卻劑入口的傾角。
在一個示例性實施方案中，在冷卻劑入口的傾角大於第二斜面的傾角的範圍內，冷卻劑入口具有30-60度的相對於電池堆頂部的傾角。因此，即使根據安裝有電池組的裝置的情況需要較大的冷卻劑入口傾角時，也
所需冷卻效率。
同時，冷卻劑入口的相對端可同電池堆頂部相距不大於電池堆高度10%的高度。該結構適當地限制了到達冷卻劑入口相對端的冷卻劑的量，從而進一 步改進冷卻劑對單元電池的均勻分布效果。
在此情況下，冷卻劑入口相對端可同電池堆頂部相距l-10mm、優選1-3 mm的高度。
電池單元可以是二次電池，例如鎳金屬氬化物二次電池或鋰二次電池。其中優選使用鋰二次電池，因為鋰二次電池具有高能量密度和高放電電壓。多種類型電池例如圓柱形電池、稜柱形電池、袋形電池等均可用作構成電池模塊的可充電和可放電的單元電池。其中，就電池形狀而言，優選稜柱形電池或袋形電池。更優選使用袋形電池作為電池模塊的單元電池，因為袋形電池可用較低的生產成本製備並且重量較輕。
此外，本發明的電池組盒更優選為冷卻效率較高的結構，即與電池單元的堆疊方向相應的電池組盒長度大於與電池單元的側向方向相應的電池組盒長度的結構。
同時，冷卻劑排出部分可具有均一的相對於電池堆底部的高度。即冷卻劑排出部分可構建成使冷卻劑排出部分的下端內側具有均一的相對於電池堆底部的高度的結構。當然，也可對該結構進行局部修改以改進冷卻劑的排放效率。
根據情形，電池組盒可以被構建成在冷卻劑出口中還安裝有一個風機的結構，用於將經冷卻劑入口引入的冷卻劑在其流經電池模塊之後快速平穩地移送到冷卻劑出口。在此結構中，經狹窄的冷卻劑入口引入的冷卻劑，通過由風機產生的冷卻劑驅動力以高流速充分到達遠離冷卻劑入口的電池單元，因此，在冷卻劑流量相同的情況下可以實現冷卻劑流量的相對均勻分布。
根據本發明的另一方面，提供一種被構建成其中電池模塊安裝在具有上述結構的中型或大型電池組盒中的結構的中型或大型電池組。
本說明書中所用術語'電池模塊，廣泛意指被構建成以下結構的電
池體系結構其中兩個或多個可充電和可放電的電池單元或單元模塊相互機械地偶聯並且同時電聯接從而提供高功率、大容量的電力。因此，電池模塊本身可構成一個單獨的裝置或大型裝置的一部分。例如，多個小型電池模塊可以相互連接而構成一個大型電池模塊。或者，少量的電池單元可以相互連接而構成一個單元模塊，並且多個所述單元模塊可以相互連接。
同時，單元模塊可以被構建成多種結構，所述結構的一個示例性實例將在下文進行描述。
單元模塊可被構建成多個板形電池單元相互串聯連接的結構，所述板形電池單元中的每一個均具有形成於其上端和下端的電極終端。具體而言，所述單元模塊可以包括兩個或多個排列於堆疊結構中的電池單元和一個偶聯到電池單元上用於覆蓋除電池單元的電極終端之外的電池單元的外表面的高強度電池蓋，所述堆疊結構中電池單元的電極終端之間 的連接是彎曲的，。
板形電池單元為具有較小厚度和相對較大的寬度及長度的電池單 元，以使堆疊電池單元構成電池模塊時整個電池單元的尺寸最小化。作
為一個示例性實例，電池單元可為構建成如下結構的二次電池其中電 極組件安裝在由包括樹脂層和金屬層的層壓板形成的電池盒中，並且電 極終端從電池盒的頂端和底端向外伸出。具體而言，電池單元可以構建 成其中電極組件安裝在由鋁層壓板形成的袋形電池盒中的結構。構建成 上述結構的二次電池可被稱為袋形電池單元。
單元模塊可通過用由合成樹脂或金屬材料製成的高強度電池蓋覆蓋 兩個或多個電池單元而構成。所述高強度電池蓋抑制電池單元在充電和 放電過程中由於電池單元的反覆膨脹和收縮而導致的變形，同時保護具 有低機械強度的電池單元，從而防止電池單元密封區域之間的分離。從 而可最終製得具有更優良安全性的中型或大型電池模塊。
一個單元模塊中的電池單元相互串聯和/或並聯連接，或者一個單元 模塊中的電池單元串聯和/或並聯連接至另 一個單元模塊的電池單元上。 在一個示例性實例中，可通過以下方法製得多個單元模塊相互偶聯電 池單元的電極終端，同時縱向串聯排列電池單元從而使電池單元的電極 終端順序彼此鄰近，將電池單元彎曲成兩段或多段從而使電池單元堆疊， 並用電池蓋覆蓋預定數目的堆疊的電池單元。
電極終端之間的偶聯可以多種方式實現，例如焊接(welding)、釺 焊(soldering)和機械偶聯。優選電極終端之間的偶聯通過焊接完成。
被高整體性地堆疊同時電極終端相互連接的電池單元或單元模塊垂 直安裝在可分開的頂部和底部結構部件中，所述結構部件被構造成以組 件型偶聯結構形式相互偶聯從而構建矩形電池模塊。
單元模塊和以多個單元模塊製得的矩形電池模塊的詳情在韓國專利 申請No. 2006-45443和No. 2006-45444中有公開，它們是以本申請的申請 人的名義進行提交的，並且其公開內容通過引用納入本文。
優選使用本發明的中型或大型電池組作為電動車輛或混合型電動車 輛的能源，所述車輛的安全性可能會由於從相結合而提供高功率和大容 量的多個電池單元在電池單元充電和放電過程中產生的高溫熱量而嚴重
10惡化。
本發明的上述及其他目標、特徵及其他優點將從以下結合附圖的
詳細描述中更清楚地理解，其中
圖1為說明被構建成其中電池模塊安裝在常規中型或大型電池 組盒中這樣結構的中型或大型電池組的透視圖。
圖2為代表性地說明圖1中中型或大型電池組的垂直剖視圖。
圖3為代表性地說明被構建成其中電池模塊安裝在另一常規中 型或大型電池組盒中這樣結構的中型或大型電池組的垂直剖視圖。
圖4為代表性地說明被構建成其中電池模塊安裝在本發明的一 個示例性實施方案的電池組盒中這樣結構的中型或大型電池組的垂 直剖視圖。
圖5為代表性地說明圖4中的中型或大型電池組中冷卻劑入口相 對端與電池堆頂部分開這樣的結構的垂直剖視圖。
圖6為說明圖2的中型或大型電池組中電池單元溫度變化的測量 結果的圖。
圖7為說明圖4的中型或大型電池組中電池單元溫度變化的測量 結果的圖。
圖8為說明製造成圖3結構的中型或大型電池組中電池單元溫度 變化的測量結果的圖。
圖9為代表性地說明被構建成其中電池模塊安裝在本發明的另 一個示例性實施方案的電池組盒中這樣結構的中型或大型電池組的 垂直剖視圖；和
圖IO為多次改變圖4結構中的冷卻劑入口傾角而製造的中型或 大型電池組中電池單元溫度變化的測量結果的圖。
具體實施例方式
現將參照附圖詳細描述本發明的示例性實施方案。但是，應該注 意的是，本發明範圍不限於所說明的實施方案。
圖1為說明被構建成其中電池模塊安裝在常規中型或大型電池組盒中這樣結構的中型或大型電池組100的透視圖，並且圖2為代表 性地說明圖1中中型或大型電池組100的垂直剖視圖。
參照這些附圖，中型或大型電池組100包括電池模塊32,所述電池模 塊32構建成這樣的結構其中堆疊有多個單元電池30，使得單元電池30 相互電連接；安裝有電池模塊32的電池組盒70; —個冷卻劑引入部分40, 作為流動空間，從冷卻劑入口10延伸至電池模塊32;和一個冷卻劑排出 部分50，作為另一流動空間，從電池模塊32延伸至冷卻劑出口20。
經冷卻劑入口 IO引入的冷卻劑流經冷卻劑引入部分40和位於各單元 電池30之間的流動通道60。與此同時，冷卻劑冷卻電池單元30。之後， 冷卻劑流經冷卻劑排出部分50，然後通過冷卻劑出口20排出電池組盒。
冷卻劑引入部分40與單元電池30的堆疊方向相平行。在此結構中， 相對較大的冷卻劑流量被引入鄰近冷卻劑出口20的單元電池之間的流動 通道中，而相對較小的冷卻劑流量被引入鄰近冷卻劑入口10的單元電池 之間的流動通道中，其結果是無法實現單元電池30的均勻冷卻。因此， 鄰近冷卻劑出口20的單元電池和鄰近冷卻劑入口10的單元電池之間的溫 度偏差很大。該現象的發生是因為冷卻劑集中在冷卻劑出口20—側，結 果使得冷卻劑入口 IO處的溫度增加。
圖3為代表性地說明被構建成其中電池模塊安裝在另一常規中 型或大型電池組盒中這樣結構的中型或大型電池組100a的垂直剖視 圖。
圖3中的中型或大型電池組100a與圖1中的中型或大型電池組 100在電池單元30、電池模塊32、冷卻劑排出部分50和流動通道60 方面基本相同。但圖3中的中型或大型電池組100a與圖1中的中型 或大型電池組100的不同之處在於，冷卻劑入口 10a和冷卻劑引入部 分40a以一個預定角度向電池組盒70a傾斜。即，冷卻劑引入部分 40a的上端內側42a以一個預定角度向著與冷卻劑入口 10a相對的電 池組盒70的一端傾斜。
同圖1中的中型或大型電池組IOO相比，在該結構中，對鄰近冷 卻劑入口 10a的單元電池30的冷卻效率相對較高。從圖8中可以看 到，即使在圖3的結構中仍存在相當大的溫差。
圖4為代表性地說明被構建成其中電池模塊安裝在本發明的一個示例性實施方案的電池組盒70，中這樣結構的中型或大型電池組的 垂直剖視圖。
參照圖4，電池組盒70，被構建成這樣的結構其中與單元電池 30的堆疊方向L相應的電池組盒70，的長度大於與單元電池30的側 向方向W相應的電池組盒70，的長度。並且，冷卻劑入口 IO，和冷卻 劑出口 20，分別形成於電池組盒70，的上部和下部，它們方向相反，這 樣使冷卻劑可以沿垂直電池單元30的堆疊方向L的方向從電池模塊 32的一側流向其相對側。
小流動通道60位於各單元電池30之間以使冷卻劑可流經流動通 道60。因此，經冷卻劑入口 IO，引入的冷卻劑流經流動通道60。與此 同時，由單元電池30產生的熱量被冷卻劑移出。之後，冷卻劑經冷 卻劑出口 20，排至外面。
圖4中的電池組盒70，與圖l和圖3中所示電池組盒70和70a的 不同之處在於，冷卻劑引入部分40，的上端內側42，被構建成具有分段 增大的傾角的斜面形式。即，冷卻劑引入部分40，的上端內側42，被構 建成這樣的結構其中始於冷卻劑入口 IO，的相對端的斜面相對於電 池堆頂部的傾角朝著冷卻劑入口 IO，的方向增大。具體而言，冷卻劑 引入部分40，的上端內側42，包括第一斜面a,其始於冷卻劑入口 10， 的相對端，以及第二斜面b,其位於第一斜面a和冷卻劑入口 IO，之 間，使第二斜面b具有大於第一斜面的傾角。
當經冷卻劑入口10，引入的冷卻劑沿第一斜面a和第二斜面b流經冷 卻劑引入部分40，時，由於斜面a和b的傾角隨著與冷卻劑入口 IO，距離的 增加而減小，因而冷卻劑的流動截面積逐漸減小。其結果是，冷卻劑的 流動速度逐漸增大，而冷卻劑流量卻在減小，因此，冷卻劑到達遠離冷 卻劑入口10，的單元電池30的過程中，均勻的冷卻劑流量被引入各流動通 道60中。
為提高冷卻劑的分布均勻性，使第一斜面a和第二斜面b形成於冷卻 劑引入部分40，的上端內側42，，使第一斜面a相對於電池堆頂部具有約5 度的傾角，第二斜面b具有比第一斜面a大200。/o的傾角，即相對於第一斜 面a約10度的傾角。
同時，如圖4中所示，冷卻劑入口10，具有小於第二斜面b的傾角。因此，當經冷卻劑入口10，引入的冷卻劑經過第二斜面b開始的地方時，冷 卻劑的流動速度逐漸增大，直至冷卻劑到達冷卻劑入口10，的相對端。其 結果是，鄰近冷卻劑入口 10，的單元電池30和遠離冷卻劑入口 IO，的單元 電池30均能均勻冷卻。
此外，電池組盒70，被構建成這樣的結構其中冷卻劑引入部分40， 是分段傾斜的，以使冷卻劑引入部分40，的傾角朝著冷卻劑入口10，的相 對端逐漸減小。從而可以防止發生冷卻劑流量集中於冷卻劑出口20，一側 的現象，並因此可以有效防止鄰近冷卻劑入口10，的單元電池30的溫度的 增加。
圖5為代表性地說明被製造為圖4結構的中型或大型電池組200 中冷卻劑入口 IO，的相對端與電池堆頂部分開這樣的結構的垂直剖視圖。
參照圖5,冷卻劑入口 IO，的相對端與電池堆頂部相距約1 mm的 高度。因此，只有有限量的流經冷卻劑引入部分40，的第二斜面b和 第一斜面a的冷卻劑到達冷卻劑入口 IO，的相對端，從而防止鄰近冷 卻劑入口 10，的相對端的單元電池30被過度冷卻。
與以上描述相關，圖6為說明被製造為圖2結構的中型或大型電 池組中電池單元溫度變化的測量結果的圖，並且圖7為說明被製造為 圖4結構的中型或大型電池組中電池單元溫度變化的測量結果的圖。
參照圖6連同圖2，圖6說明了堆疊於常規電池組盒70中的從最鄰近冷 卻劑出口的電池單元到最鄰近冷卻劑入口的電池單元的各電池單元的溫 度測量結果。即電池單元編號l指最鄰近冷卻劑出口的電池單元，電池單 元編號35指最鄰近冷卻劑入口的電池單元。
溫度測量試驗在對電池單元施加了預定負載並且外部溫度保持在室 溫水平的條件下進行。測量試驗顯示，電池單元編號l，即最鄰近冷卻劑 入口相對端的電池單元，具有48%的相對溫度比，電池單元編號34具有 98%的相對溫度比。即，電池單元之間的溫度偏差為50%，並且電池單 元的最大相對溫度比為98%。當電池單元的溫度超過一個具體溫度水平 時，電池單元的壽命急劇減少。高溫和大的溫度偏差使得電池組不可能 長時間使用，此外，還使電池組爆炸的可能性增加。
為參照之用，將上述電池單元的相對溫度比表述為可與圖7和8所示
14實驗結果相比較的相對數值，其將在下文進行描述。
與圖6不同，圖7說明了堆疊於圖4的電池組盒70，中的從最鄰近冷卻 劑出口的電池單元到最鄰近冷卻劑入口的電池單元的各電池單元的溫度
測量結果。
參照圖7連同圖4，測量試驗在與圖6相同的實驗條件下進行，該試驗 顯示，電池單元編號1具有61%的相對溫度比，電池單元編號31具有65% 的相對溫度比。從而可以看出，同圖6相比，溫度偏差可以從50%降低到 4%，從而極大地改進了冷卻劑的溫度分布均一性。
圖8為說明被製造為圖3結構的中型或大型電池組中電池單元溫度變 化測量結果的圖。
有關圖8的實驗在與圖7相同的條件下進行。不同之處在於使用圖3 的電池組盒70a。具體而言，圖8說明了圖3結構中的冷卻劑引入部分40a 的上端內側43a以30度角傾斜這樣結構的實驗結果。
圖8顯示，電池單元具有5.5%的相對溫度比偏差。從而可以看出， 電池單元的溫度偏差同圖7結果相比相對較高。
圖9為代表性地說明被構建成其中電池模塊安裝在本發明的另 一示 例性實施方案的電池組盒中這樣的結構的中型或大型電池組200a的垂直 剖視圖。
參照圖9，除冷卻劑入口10，具有30度傾角，其大於第二斜面b的10度 傾角之外，該實施方案中的中型或大型電池組200a同圖4中的中型或大型 電池組200結構相同。
但是，冷卻劑的均勻分布性幾乎不受冷卻劑入口10，的傾角的影響。 該事實可從圖10中看出，圖1(H兌明了多次改變冷卻劑入口10，的傾角時電 池單元的溫度變化的測量結果。具體而言，對以下結構進行實驗，即， 在第一斜面a具有5度傾角、第二斜面b具有10度傾角，並且冷卻劑入口IO， 的相對端與電池堆頂部相多巨l mm高度的條件下，將冷卻劑入口10，的傾 角改變為30度、45度和60度。
為進行參照，圖IO的電池單元溫度測量試驗在對各電池單元施加高 出約40%的負載並且將外部溫度降低約5度的條件下進行，該條件與圖6 至8的實驗條件不同。
從圖10中可以看出，隨著冷卻劑入口10，的傾角的變化，僅存在微小差異。因此可以基於電池組安裝於其中的裝置的結構而改變冷卻劑入口
IO，的傾角，同時具有均一的冷卻效率。
工業實用性
從以上描述中可明顯看出，本發明的中型或大型電池組盒被構建成
這樣的結構其中使冷卻劑引入部分的上端內側形成為使始於冷卻劑入 口相對端的斜面相對於電池堆頂部的傾角朝著冷卻劑入口方向增大。從 而，本發明具有改進冷卻劑流量分布均一性、有效移出單元電池之間累 積的熱量的效果，並因此極大地改善了電池單元的性能和壽命。
雖然為說明之目的對本發明的示例性實施方案進行了公開，但是本 領域技術人員將認識到的是，可以進行多種改變、添加和替代，而不偏 離所附權利要求書所公開的本發明的範圍和主旨。
權利要求
1.一種中型或大型電池組盒，其中安裝有具有多個堆疊的電池單元或單元模塊(『單元電池』)的電池模塊，所述電池單元或單元模塊可以進行充電和放電，其中所述電池組盒在其上部和下部分別具有一個冷卻劑入口和一個冷卻劑出口，它們指向相反方向，使用來冷卻單元電池的冷卻劑可以沿與單元電池的堆疊方向相垂直的方向從電池模塊的一側流向其另一側，所述電池組盒還具有一個從冷卻劑入口延伸至電池模塊的流動空間(『冷卻劑引入部分』)，和另一個從電池模塊延伸至冷卻劑出口的流動空間(『冷卻劑排出部分』)，並且面向電池堆頂部的冷卻劑引入部分的上端內側被構建成這樣的結構其中始於冷卻劑入口相對端的斜面具有朝著冷卻劑入口方向增大的相對於電池堆頂部的傾角。
2. 權利要求l的中型或大型電池組盒，其中冷卻劑引入部分的上端 內側被構建成包括兩個或多個連續斜面的結構。
3. 權利要求l的中型或大型電池組盒，其中所述上端內側的斜麵包 括始於冷卻劑入口相對端的第 一斜面和位於所述第 一斜面和冷卻劑入口 之間的第二斜面，使得第二斜面具有大於第一斜面的傾角。
4. 權利要求3的中型或大型電池組盒，其中在第二斜面具有不超過 45度的相對於電池堆頂部的傾角的範圍內，第二斜面具有比第一斜面大 20-500%的傾角。
5. 權利要求3的中型或大型電池組盒，其中第一斜面具有等於或小 於15度的相對於電池堆頂部的傾角。
6. 權利要求5的中型或大型電池組盒，其中第一斜面具有2-7度的相 對於電池堆頂部的傾角。
7. 權利要求3的中型或大型電池組盒，其中在第二斜面具有大於第 一斜面的傾角的範圍內，第二斜面具有10-30度的相對於電池堆頂部的傾 角。
8. 權利要求3的中型或大型電池組盒，其中冷卻劑入口具有等於或 小於第二斜面的傾角。
9. 權利要求3的中型或大型電池組盒，其中冷卻劑入口具有等於或大於第二斜面的傾角。
10. 權利要求9的中型或大型電池組盒，其中在冷卻劑入口具有大於 第二斜面的傾角的範圍內，冷卻劑入口具有30-60度的相對於電池堆頂部 的傾角。
11. 權利要求l的中型或大型電池組盒，其中冷卻劑入口相對端與電 池堆頂部相距的高度不大於電池堆高度的10%。
12. 權利要求l的中型或大型電池組盒，其中冷卻劑入口相對端與電 池堆頂部相距I-IO mm的高度。
13. 權利要求l的中型或大型電池組盒，其中所述電池單元為鋰二次 電池。
14. 權利要求l的中型或大型電池組盒，其中冷卻劑排出部分具有均 一的相對於電池堆底部的高度。
15. 權利要求l的中型或大型電池組盒，其中所述電池組盒被構建成 這樣的結構其中在冷卻劑入口或冷卻劑出口中還安裝有風機，用於使 經冷卻劑入口引入的冷卻劑在流經電池模塊之後移向冷卻劑出口 。
16. —種中型或大型電池組，其被構建成這樣的結構其中電池模 塊安裝在權利要求1-15中任一項的中型或大型電池組盒中。
17. 權利要求16的中型或大型電池組，其中所述電池組被用作電動 車輛或混合型電動車輛的能源。
全文摘要
本發明公開了具有改進的冷卻劑流量分布均一性的中型或大型電池組盒，其中安裝有具有多個堆疊的單元電池(30)的電池模塊(32)。所述電池組盒在其上部和下部分別具有一個冷卻劑入口(10』)和一個冷卻劑出口(20』)。冷卻劑入口(10』)和冷卻劑出口(20』)指向相反方向。所述電池組盒還具有一個冷卻劑引入部分(40』)和一個冷卻劑排出部分。冷卻劑引入部分(40』)的上端內側被構建成這樣的結構使始於冷卻劑入口(10』)相對端的斜面具有朝著冷卻劑入口(10』)的方向增大的相對於電池堆頂部的傾角。
文檔編號H01M10/50GK101604735SQ20091000694
公開日2009年12月16日 申請日期2009年2月13日 優先權日2008年6月12日
發明者姜達模, 尹鍾文, 林藝勳, 鄭在皓 申請人:株式會社Lg化學