專(zhuān)利名稱(chēng)：電池和電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池和電池模塊
背景技術(shù)：
隨著世界環(huán)保要求日漸提高及能源緊缺帶來(lái)的壓力，目前新能源汽車(chē)得到了大力 發(fā)展，尤其是電動(dòng)汽車(chē)。隨著電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，其核心部件電池的散熱問(wèn)題也成為了行業(yè)內(nèi) 關(guān)注的一項(xiàng)主要技術(shù)問(wèn)題，目前電動(dòng)汽車(chē)的電池大部分采用風(fēng)冷系統(tǒng)進(jìn)行散熱，即通過(guò)對(duì) 電池吹送空氣以達(dá)到散熱目的。由于風(fēng)冷系統(tǒng)的制冷效果主要取決于風(fēng)道設(shè)計(jì)，而風(fēng)道設(shè) 計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)人員的能力要求較高，并需要考慮流體動(dòng)力學(xué)且需要結(jié)合大量的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證， 設(shè)計(jì)過(guò)程繁瑣、復(fù)雜。另外，使用風(fēng)冷系統(tǒng)冷卻的電池模塊的溫度場(chǎng)分布不均勻，溫差大，而 且風(fēng)冷系統(tǒng)的進(jìn)出風(fēng)道降低了電池防塵防水的安全性能，風(fēng)扇還會(huì)帶來(lái)一定的噪聲影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種通過(guò)冷卻水進(jìn)行冷卻的電池和電池模塊。本發(fā)明的電池包括殼體、電池主體和冷卻水通道，所述冷卻水通道和電池主體位 于所述殼體內(nèi)，所述殼體包括進(jìn)水口和出水口，所述冷卻水通道包括進(jìn)水端和出水端，所述 冷卻水通道的進(jìn)水端和出水端分別連接所述殼體的進(jìn)水口和出水口。本發(fā)明的電池模塊包括多個(gè)電池組和多個(gè)冷卻水連接管，每個(gè)電池組包括多個(gè)電 池，所述電池為本發(fā)明的電池，每個(gè)電池組的多個(gè)電池的冷卻水通道通過(guò)冷卻水連接管串 聯(lián)形成電池組冷卻水通道，所述電池模塊的多個(gè)電池組的電池組冷卻水通道通過(guò)冷卻水連 接管串聯(lián)形成電池模塊冷卻水通道，所述電池模塊冷卻水通道的兩端分別為電池模塊進(jìn)水 口和電池模塊出水口。本發(fā)明的電池模塊還包括冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)水箱、加水管、電池模塊進(jìn)水管、 電池模塊出水管、電池模塊排氣管、水泵供水管、水泵、散熱器、散熱器出水管，所述電池模 塊的電池模塊進(jìn)水口和電池模塊出水口分別通過(guò)電池模塊進(jìn)水管和電池模塊出水管與所 述水泵和所述散熱器連通，所述電池模塊出水口還通過(guò)所述電池模塊排氣管與所述水箱的 頂部連通，所述水泵通過(guò)所述水泵供水管與所述加水管連接并通過(guò)所述加水管與所述水箱 的底部連通，所述加水管還通過(guò)所述散熱器出水管與所述散熱器連通。本發(fā)明的電池模塊可以方便地通過(guò)冷卻水冷卻電池模塊，避免了風(fēng)扇對(duì)電池的影 響并使電池模塊的溫度分布均勻、工作穩(wěn)定。


圖1是本發(fā)明的電池的一種實(shí)施方式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的電池模塊的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的電池1包括殼體la、電池主體和冷卻水通道Ib，冷卻水通道Ib和電池主 體位于殼體1內(nèi)，殼體Ia包括進(jìn)水口 Ic和出水口 ld，冷卻水通道Ib包括進(jìn)水端和出水端， 冷卻水通道Ib的進(jìn)水端和出水端分別連接殼體1的進(jìn)水口 Ic和出水口 Id。
冷卻水或其它冷卻液體可以通過(guò)殼體1的進(jìn)水口 Ic進(jìn)入電池1，冷卻水在沿冷卻水 通道Ib流動(dòng)的過(guò)程中吸收電池主體產(chǎn)生的熱量，然后通過(guò)殼體1的出水口流Id出電池1。在本發(fā)明的電池的一種實(shí)施方式中，如圖1所示，本發(fā)明的電池1的冷卻水通道Ib 呈蛇形延伸，也就是形成迂回彎曲的形狀。這種布置有利于充分利用殼體Ia的空間，并均 勻冷卻電池主體。優(yōu)選地，如圖1所示，當(dāng)電池1和電池主體為片狀時(shí)，可以使冷卻水通道 Ib位于電池主體的一側(cè)。在這種情況下，當(dāng)多個(gè)電池1依次疊放布置時(shí)，位于中間的各電 池1的電池主體可以通過(guò)該電池1的冷卻水通道Ib和與之相鄰的另一個(gè)電池1的冷卻水 通道Ib冷卻。其中，冷卻水管道Ib可以由本領(lǐng)域公知的導(dǎo)熱性良好的材料制成，例如鋁合金等 材料。本發(fā)明的電池模塊2包括多個(gè)電池組和多個(gè)冷卻水連接管加，每個(gè)電池組包括多 個(gè)電池，所述多個(gè)電池均為本發(fā)明的電池1，每個(gè)電池組的多個(gè)電池1的冷卻水通道Ic通過(guò) 冷卻水連接管加串聯(lián)形成電池組冷卻水通道，電池模塊2的多個(gè)電池組的電池組冷卻水通 道通過(guò)電池組冷卻水連接管加串聯(lián)形成電池模塊冷卻水通道，所述電池模塊水冷卻通道 的兩端分別為電池模塊進(jìn)水口和電池模塊出水口。如上所述，電池組的多個(gè)電池1可以為片狀并依次疊放布置，每個(gè)電池組的電池 組冷卻水通道的兩端分別位于第一個(gè)電池1和最后一個(gè)電池1上，電池模塊冷卻水通道的 電池模塊進(jìn)水口和電池模塊出水口分別位于第一個(gè)電池組和最后一個(gè)電池組上。多個(gè)電池 1可以串聯(lián)或并聯(lián)以形成電池組，電池組也可以串聯(lián)或并聯(lián)以形成電池模塊2。如圖2所示， 電池模塊2的電池模塊進(jìn)水口位于最右側(cè)的電池組上，電池模塊出水口位于最左側(cè)的電池 組上。如圖2所示，本發(fā)明的電池模塊包括冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)包括水箱3、加水管4、 電池模塊進(jìn)水管5、電池模塊出水管6、電池模塊排氣管7、水泵供水管8、水泵9、散熱器10、 散熱器出水管11，電池模塊2的電池模塊進(jìn)水口和電池模塊出水口分別通過(guò)電池模塊進(jìn)水 管5和電池模塊出水管6與水泵9和散熱器10連通，所述電池模塊出水口還通過(guò)電池模塊 排氣管7與水箱3的頂部連通，水泵9通過(guò)水泵供水管8與加水管4連接并通過(guò)加水管4 與水箱3的底部連通，加水管4還通過(guò)散熱器出水管11與散熱器10連通。散熱器10可以是本領(lǐng)域各種公知的散熱器，冷卻水或其它冷卻液流經(jīng)電池模塊2 并吸收熱量后流至散熱器10進(jìn)行散熱并在冷卻后再進(jìn)入電池模塊2以進(jìn)行循環(huán)冷卻。優(yōu) 選地，散熱器10包括散熱管和風(fēng)扇，散熱管的兩端分別與電池模塊出水管6和散熱器出水 管11連接，所述風(fēng)扇對(duì)所述散熱管送風(fēng)制冷。由于電池模塊出水口要與電池模塊排氣管7和電池模塊出水口 6連接，可以使電 池模塊排氣管7、電池模塊出水管6和所述電池模塊出水口通過(guò)三通連接件連接。可選擇 地，可以使電池模塊出水管6和電池模塊排氣管7形成一體，即作為三通管的兩個(gè)支管并通 過(guò)三通管的另一個(gè)支管與電池模塊出水口連接。
同樣地，可以使加水管4、水泵供水管8和散熱器出水管11 一體形成，S卩加水管4、 水泵供水管8和散熱器出水管11作為三通管的三個(gè)支管；或者可以使加水管4、水泵供水 管8和散熱器出水管11通過(guò)三通連接件連接。優(yōu)選地，水箱3可以包括具有泄壓功能的壓力蓋，從而使水箱3內(nèi)保持在預(yù)定的壓 力下，當(dāng)水箱3內(nèi)的壓力超過(guò)預(yù)定的壓力值時(shí)，所述壓力蓋打開(kāi)以釋放壓力。這將在下文中 結(jié)合本發(fā)明的電池模塊的冷卻系統(tǒng)的工作具體說(shuō)明。優(yōu)選地，所述電池模塊的冷卻系統(tǒng)還包括控制裝置和設(shè)置在所述電池模塊內(nèi)的溫 度傳感器，所述溫度傳感器檢測(cè)所述電池模塊的溫度并將該溫度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)發(fā)送給所述 控制裝置，所述控制裝置根據(jù)所述溫度傳感器發(fā)送的電信號(hào)控制水泵9和散熱器10風(fēng)扇的 工作。其中，所述控制裝置可以是電池管理系統(tǒng)(BMS)或其它控制元件，所述溫度傳感器可 以是熱敏傳感器或其它本領(lǐng)域公知的溫度傳感器。例如，可以使BMS與水泵9的繼電器開(kāi) 關(guān)和散熱器10風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)電連接，從而控制冷卻效果的強(qiáng)弱，這將在下文對(duì)冷卻過(guò)程的說(shuō) 明中詳細(xì)描述。下面說(shuō)明使用本發(fā)明的電池冷卻模塊前的準(zhǔn)備工作。首先，向水箱3中加注冷卻液，冷卻液將從水箱3的底部進(jìn)入加水管4，然后冷卻液 分為兩部分，一部分通過(guò)水泵供水管8流至水泵9，另一部分通過(guò)散熱器出水管11流至散 熱器10。流至水泵9的冷卻液繼而通過(guò)電池模塊進(jìn)水管5流入電池模塊2的冷卻水通道 (電池模塊2的各電池組通過(guò)電池組冷卻通道連接管加連通)，從電池模塊2的冷卻水通 道流出的冷卻液通過(guò)電池模塊出水管6流至散熱器10，繼而與從散熱器出水管11流到散熱 器10的冷卻液匯合。實(shí)際上，冷卻液同時(shí)從散熱器出水管11和水泵供水管8加注到由電 池模塊2、電池模塊進(jìn)水管5、電池模塊出水管6、水泵9和散熱器10、散熱器出水管11和水 泵供水管8構(gòu)成的冷卻液循環(huán)通道中。在加注冷卻液的過(guò)程中，原本存在于所述冷卻液循 環(huán)通道中的空氣將受到冷卻液的擠壓并通過(guò)電池模塊排氣管7排放到水箱3中，從而對(duì)水 箱3中的冷卻液施加壓力，使得在水箱3中加注冷卻液時(shí)在所述冷卻液循環(huán)通道中保持適 當(dāng)?shù)牧亢蛪毫Φ睦鋮s液。根據(jù)需要，可以設(shè)計(jì)不同規(guī)格的水箱3并在水箱3中標(biāo)注最高和最低刻度線(xiàn)，冷卻 液加注至最低刻度線(xiàn)和最高刻度線(xiàn)之間即完成加注。加注完冷卻液后，本發(fā)明的電池模塊 的冷卻系統(tǒng)就可以使用了。另外，如上所述，水箱3可以包括具有泄壓功能的壓力蓋。當(dāng)加 注的冷卻液超過(guò)最高刻度線(xiàn)或從電池模塊排氣管7排放到水箱3中的空氣過(guò)多使得水箱3 內(nèi)的壓力達(dá)到預(yù)定的壓力值時(shí)，所述壓力蓋開(kāi)啟并釋放多余的冷卻液或空氣，從而保證所 述冷卻液循環(huán)通道中的冷卻液保持適當(dāng)?shù)牧亢蛪毫?。本發(fā)明的電池模塊的冷卻系統(tǒng)可以根據(jù)不同的需要，提高可控的冷卻效果，節(jié)約 能源。下面說(shuō)明本發(fā)明的電池模塊的冷卻過(guò)程。當(dāng)電池模塊2工作且溫度升高需要散熱時(shí)，電池模塊2內(nèi)的溫度傳感器會(huì)將檢測(cè) 到的溫度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并發(fā)送至BMS。當(dāng)BMS根據(jù)該電信號(hào)確定電池模塊2的溫度已達(dá)到 需要冷卻的情況時(shí)，BMS控制水泵9的繼電器開(kāi)關(guān)打開(kāi)，使得冷卻液在所述冷卻水循環(huán)通道 中循環(huán)流動(dòng)。冷卻液流經(jīng)電池模塊2時(shí)與各電池1發(fā)生熱交換，從而對(duì)電池1進(jìn)行散熱冷 卻。升溫后的冷卻液通過(guò)流動(dòng)到散熱器10進(jìn)行散熱，然后再流到電池模塊2進(jìn)行循環(huán)冷卻。 與此同時(shí)，溫度傳感器始終檢測(cè)電池模塊2的溫度并向BMS發(fā)送電信號(hào)。
當(dāng)電池模塊2的溫度過(guò)高，散熱器10對(duì)冷卻液的散熱效果不足以使電池模塊2通 過(guò)冷卻液在所述冷卻水循環(huán)通道中的循環(huán)流動(dòng)得到有效冷卻時(shí)，溫度傳感器檢測(cè)的溫度會(huì) 繼續(xù)上升。BMS根據(jù)溫度傳感器的電信號(hào)確定需要加強(qiáng)冷卻效果并控制散熱器10的風(fēng)扇開(kāi) 關(guān)打開(kāi)，從而使流動(dòng)到散熱器10的冷卻液通過(guò)風(fēng)扇吹送的空氣進(jìn)一步散熱，最終使冷卻液 通過(guò)散熱器10迅速散熱，以提高冷卻能力。另外，風(fēng)扇可以設(shè)置多個(gè)檔位，BMS可以根據(jù)溫度傳感器的電信號(hào)確定風(fēng)扇對(duì)散熱 器10吹送的風(fēng)量，以滿(mǎn)足電池模塊2的不同工作狀態(tài)的需要。如上所述，電池1在所述電池模塊內(nèi)的連接方式根據(jù)電池1的數(shù)量及規(guī)格大小確 定，但電池1的冷卻水通道Ib全部串聯(lián)，這樣冷卻液在電池模塊2中均勻、快速地通過(guò)以達(dá) 到迅速吸收熱量、均勻降溫的效果，使得電池模塊2中的溫度場(chǎng)均衡。另外，由于冷卻液流動(dòng)到散熱器10進(jìn)行集中散熱，避免了對(duì)直接對(duì)電池1進(jìn)行風(fēng) 冷，從而不會(huì)因吹送空氣導(dǎo)致電池1被灰塵或其它雜質(zhì)干擾。
權(quán)利要求
1.一種電池，其特征在于，所述電池包括殼體(la)、電池主體和冷卻水通道(lb)，所述 冷卻水通道(Ib)和電池主體位于所述殼體(Ia)內(nèi)，所述殼體(Ia)包括進(jìn)水口(Ic)和出 水口(Id)，所述冷卻水通道(Ib)包括進(jìn)水端和出水端，所述冷卻水通道(Ib)的進(jìn)水端和出 水端分別連接所述殼體(Ia)的進(jìn)水口(Ic)和出水口(Id)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述冷卻水通道(Ib)呈蛇形延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池，其中，所述電池主體為片狀，所述冷卻水通道(Ib)位于 所述電池主體的一側(cè)。
4.一種電池模塊，其特征在于，所述電池模塊包括多個(gè)電池組和多個(gè)冷卻水連接管 ( )，每個(gè)電池組包括多個(gè)電池(1)，所述電池(1)為權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的電池， 每個(gè)電池組的多個(gè)電池(1)的冷卻水通道(Ib)通過(guò)所述冷卻水連接管Oa)串聯(lián)形成電 池組冷卻水通道，所述電池模塊O)的多個(gè)電池組的電池組冷卻水通道通過(guò)冷卻水連接管 (2a)串聯(lián)形成電池模塊冷卻水通道，所述電池模塊冷卻水通道的兩端分別為電池模塊進(jìn)水 口和電池模塊出水口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池模塊，其特征在于，所述電池模塊(2)包括冷卻系統(tǒng)，該 冷卻系統(tǒng)包括水箱( 、加水管(4)、電池模塊進(jìn)水管( 、電池模塊出水管(6)、電池模塊排 氣管(7)、水泵供水管(8)、水泵(9)、散熱器(10)、散熱器出水管(11)，所述電池模塊(2) 的電池模塊進(jìn)水口和電池模塊出水口分別通過(guò)電池模塊進(jìn)水管( 和電池模塊出水管(6) 與所述水泵(9)和所述散熱器(10)連通，所述電池模塊出水口還通過(guò)所述電池模塊排氣管 (7)與所述水箱( 的頂部連通，所述水泵(9)通過(guò)所述水泵供水管(8)與所述加水管(4) 連接并通過(guò)所述加水管(4)與所述水箱(3)的底部連通，所述加水管(4)還通過(guò)所述散熱 器出水管(11)與所述散熱器(10)連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池模塊，其中，所述電池模塊排氣管(7)、所述電池模塊出 水管(6)和所述電池模塊出水口通過(guò)三通連接件連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池模塊，其中，所述加水管0)、水泵供水管(8)和散熱器 出水管(11) 一體形成，或者所述加水管G)、水泵供水管(8)和散熱器出水管(11)通過(guò)三 通連接件連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池模塊，其中，所述水箱C3)包括具有泄壓功能的壓力蓋。
9.根據(jù)權(quán)利要求5-8所述的電池模塊，其中，所述系統(tǒng)還包括控制裝置和設(shè)置在所述 電池模塊內(nèi)的溫度傳感器，所述溫度傳感器檢測(cè)所述電池模塊的溫度并將該溫度轉(zhuǎn)換為電 信號(hào)發(fā)送給所述控制裝置，所述控制裝置根據(jù)所述溫度傳感器發(fā)送的電信號(hào)控制所述水泵 (9)的工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池模塊，其中，所述散熱器(10)包括散熱管和風(fēng)扇，所述 散熱管的兩端分別與所述電池模塊出水管(6)和散熱器出水管(11)連接，所述風(fēng)扇對(duì)所述 散熱管送風(fēng)制冷，所述控制裝置根據(jù)所述溫度傳感器發(fā)送的電信號(hào)控制所述風(fēng)扇的工作。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電池，包括殼體、電池主體和冷卻水通道，冷卻水通道和電池主體位于所述殼體內(nèi)，殼體包括進(jìn)水口和出水口，冷卻水通道包括分別連接所述殼體的進(jìn)水口和出水口的進(jìn)水端和出水端。本發(fā)明提供一種包括多個(gè)由本發(fā)明的電池組成的電池組的電池模塊。本發(fā)明的電池模塊包括冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)包括水箱、加水管、電池模塊進(jìn)水管、電池模塊出水管、電池模塊排氣管、水泵供水管、水泵、散熱器、散熱器出水管，冷卻液通過(guò)由電池模塊、電池模塊進(jìn)水管、電池模塊出水管、水泵和散熱器、散熱器出水管和水泵供水管構(gòu)成的冷卻液循環(huán)通道進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)并對(duì)電池模塊進(jìn)行制冷。
文檔編號(hào)H01M2/02GK102055043SQ20091023737
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者呂楊, 周定芳, 李樂(lè), 李春輝, 李金玲, 黃國(guó)昌 申請(qǐng)人:北汽福田汽車(chē)股份有限公司