專(zhuān)利名稱(chēng)：具有新型結(jié)構(gòu)的電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有新型結(jié)構(gòu)的電池組，并且，更加具體地，涉及一種電池組，其溫度是可控制的，該電池組包括至少一個(gè)電池模塊，所述至少一個(gè)電池模塊包括能夠被充電和放電的多個(gè)電池單元或者單元模塊(“單元電池”)；流體通道，該流體通道被形成為使得用于冷卻或者加熱電池模塊的流體經(jīng)過(guò)電池模塊；流動(dòng)改變單元，該流動(dòng)改變單元位于流體通道上以基于電池模塊的溫度狀態(tài)來(lái)改變流體的流動(dòng)方向；以及操作控制器，該操作控制器基于與電池模塊的溫度相關(guān)的信息來(lái)控制流動(dòng)改變單元的操作。
背景技術(shù)：
近來(lái)，能夠被充電或者放電的二次電池已經(jīng)被廣泛地用作無(wú)線移動(dòng)裝置的能源。而且，二次電池作為電動(dòng)車(chē)輛(EV)、以及混合電動(dòng)車(chē)輛(HEV)的電源，已引起了相當(dāng)大的關(guān)注，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了上述這些車(chē)輛來(lái)解決由現(xiàn)有的使用化石燃料的汽油車(chē)輛和柴油車(chē)輛引起的問(wèn)題，諸如空氣污染。

小型移動(dòng)裝置為每個(gè)裝置使用一個(gè)或若干個(gè)電池單元。另一方面，因?yàn)橹行突虼笮脱b置需要高功率和大容量，所以中型或大型裝置，諸如車(chē)輛，使用具有彼此電連接的多個(gè)電池單元的中型或大型電池模塊。優(yōu)選地，中型或大型電池模塊被制造成具有盡可能小的尺寸和重量。為此，通常使用能夠以高的集成度進(jìn)行堆疊并具有小的重量容量比的棱柱狀電池或袋狀電池作為中型或大型電池模塊的電池單元。特別地，當(dāng)前很多興趣都集中在使用鋁制層壓片作為防護(hù)構(gòu)件的袋狀電池上，因?yàn)榇鼱铍姵氐闹亓枯p，袋狀電池的制造成本低，并且容易修改袋裝電池的形狀。為了使中型或者大型電池模塊提供預(yù)定的設(shè)備或者裝置所要求的功率和容量，中型或者大型電池模塊有必要被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，其中多個(gè)電池單元被彼此串聯(lián)地電連接，并且電池單元針對(duì)外力是穩(wěn)定的。而且，組成這樣的中型或者大型電池模塊的電池單元是能夠充電和放電的二次電池。因此，在電池的充電和放電期間從高功率、大容量的二次電池產(chǎn)生大量的熱。如果在單元電池的充電和放電期間沒(méi)有從電池模塊有效地去除從單元電池產(chǎn)生的熱，則熱在電池模塊中積累，因此單元電池的劣化被加速。根據(jù)情況，電池模塊可能著火或者爆炸。為此，在是高功率、大容量的電池的用于車(chē)輛的電池組中需要冷卻系統(tǒng)，以冷卻被安裝在電池組中的電池單元。同時(shí)，在其中包括板狀電池單元的電池模塊或者電池組被用作用于諸如混合電動(dòng)車(chē)輛(HEV)、插電式混合電動(dòng)車(chē)輛(PHEV)以及電動(dòng)車(chē)輛(EV)的車(chē)輛的電池的情況下，有必要保證電池單元的長(zhǎng)壽命，該板狀電池單元中的每個(gè)均具有被安裝在電池殼體中的陰極/隔板/陽(yáng)極結(jié)構(gòu)的電極組件，該電池殼體由包括樹(shù)脂層和金屬層的層壓片形成。為此，提供將電池單元保持在特定的溫度或更低的溫度的冷卻系統(tǒng)。而且，有必要將電池單元之間的溫度偏差保持在特定的范圍或者更小，從而減少電池單元之間的劣化偏差并且從而防止電池組的性能的突然下降。在使用諸如空氣的氣體的冷卻模式中，冷卻通道被延長(zhǎng)，并且因此，在冷卻期間增加空氣的溫度,導(dǎo)致位于電池組的前部處的電池單元和位于電池組的后部處的電池單元之間的大的溫度差。特別地，最近，基于外部裝置的安裝條件已經(jīng)要求各種形狀的電池組。對(duì)于通過(guò)堆疊兩個(gè)或更多個(gè)電池模塊而構(gòu)造的電池組，如果與常規(guī)的電池組中相同的冷卻通道被使用，則在電池單元之間的溫度差被大大地增加。而且，在其中沿著冷卻通道堆疊電池單元的情況下，隨著冷卻通道的長(zhǎng)度被增加引入電池組的空氣逐漸地上升同時(shí)冷卻電池單元的表面，導(dǎo)致在位于電池組的前部處的電池單元和位于電池組的后部處的電池單元之間的大的溫度差。即，由于電池單元之間的溫度差引起在電池單元之間的內(nèi)部電阻偏差和在電池單元之間的劣化偏差，因此電池組的整體性能被大大地影響。而且，電池組的整體性能取決于最劣化電池單元的性能。因此，對(duì)使用冷卻系統(tǒng)被構(gòu)造成具有特定結(jié)構(gòu)的電池組存在高度需求，該冷卻系統(tǒng)根據(jù)需要能夠?qū)崿F(xiàn)流體的均勻流動(dòng)并且減少溫度偏差。該溫度控制不僅對(duì)于去除熱的冷卻系統(tǒng)是必要的，而且對(duì)于供應(yīng)熱以解決過(guò)冷卻的加熱系統(tǒng)也是必要的。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題因此，已經(jīng)提出本發(fā)明以解決上述問(wèn)題和還沒(méi)有解決的其它技術(shù)問(wèn)題。由于對(duì)電池組的各種廣泛和深入的研究和實(shí)驗(yàn)，本申請(qǐng)的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在其中基于電池模塊的溫度改變流體的流動(dòng)方向的流動(dòng)改變單元位于流體通道上的情況下，能夠在電池組的結(jié)構(gòu)中沒(méi)有 大的變化的情況下僅使用流動(dòng)改變單元均勻地保持電池組的溫度，從而大大地提高電池組的性能和壽命?；谶@些發(fā)現(xiàn)已經(jīng)完成本發(fā)明。技術(shù)解決方案根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，能夠通過(guò)提供一種電池組完成以上和其它的目的，該電池組的溫度是可控制的，該電池組包括至少一個(gè)電池模塊，所述至少一個(gè)電池模塊包括能夠被充電和放電的多個(gè)電池單元或者單元模塊(“單元電池”)；流體通道，該流體通道被形成為使得用于冷卻或者加熱電池模塊的流體經(jīng)過(guò)電池模塊；流動(dòng)改變單元，該流動(dòng)改變單元位于流體通道上以基于電池模塊的溫度狀態(tài)改變流體的流動(dòng)方向；以及操作控制器，該操作控制器基于與電池模塊的溫度相關(guān)的信息來(lái)控制流動(dòng)改變單元的操作。S卩，在根據(jù)本發(fā)明的電池組中，流動(dòng)改變單元位于流體通道上以基于電池模塊的溫度狀態(tài)來(lái)改變流體的流動(dòng)方向，并且因此，能夠在電池組的結(jié)構(gòu)中沒(méi)有大的變化的情況下僅使用流動(dòng)改變單元均勻地保持電池組的溫度。具體地，在沒(méi)有改變最終入口和最終出口的情況下通過(guò)添加流動(dòng)改變單元可以構(gòu)造用于改變電池組中的冷卻流動(dòng)方向的電池組冷卻系統(tǒng),從而減少電池單元之間的溫度偏差。而且，基于位于電池模塊的前部處的電池單元和位于電池模塊的后部處的電池單元之間的溫度差可以靈活地改變冷卻方向，從而高精確度地保持電池單元之間的所期待的
溫度偏差。
此外，通常依照機(jī)械穩(wěn)定的系統(tǒng)構(gòu)造和可靠的冷卻系統(tǒng)構(gòu)造限制在電池組的設(shè)計(jì)中堆疊電池模塊的方法。根據(jù)本發(fā)明的電池組可以與電池模塊的堆疊結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)地構(gòu)造可靠的冷卻系統(tǒng)，從而容易地確保在設(shè)計(jì)電池組中的靈活性。 同時(shí)，通過(guò)以高集成度堆疊多個(gè)單元電池來(lái)制造組成根據(jù)本發(fā)明的電池組的電池模塊中的每個(gè)。以預(yù)定的間隔堆疊單元電池使得在單元電池的充電和放電期間產(chǎn)生的熱能夠被去除和/或過(guò)冷卻的電池模塊能夠被適當(dāng)?shù)丶訜?。例如，電池單元可以順序地堆疊同時(shí)在沒(méi)有使用附加的構(gòu)件的情況下以預(yù)定的間隔布置。對(duì)于表現(xiàn)低的機(jī)械強(qiáng)度的電池單元，一個(gè)或更多個(gè)電池單元的組合被安裝在預(yù)定的安裝構(gòu)件中，并且多個(gè)安裝構(gòu)件被堆疊以組成電池模塊。在后述情況下，電池模塊被稱(chēng)為“單元模塊”。在其中多個(gè)單元模塊被堆疊以組成電池模塊的情況下，流體通道被形成在電池單元和/或單元模塊之間使得在被堆疊的電池單元之間積累的熱能夠被有效地去除并且/或者電池模塊的過(guò)冷卻狀態(tài)能夠被解決。在優(yōu)選示例中，流體通道可以被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括第一通道，來(lái)自于外部的流體通過(guò)該第一通道被引入流動(dòng)改變單元；第二通道，來(lái)自于流動(dòng)改變單元的流體通過(guò)該第二通道被排放到外部；第三通道，來(lái)自于流動(dòng)改變單元的流體通過(guò)該第三通道被引入電池模塊；以及第四通道，來(lái)自于電池模塊的流體通過(guò)該第四通道被排放到流動(dòng)改變單元。在上述結(jié)構(gòu)中，第三通道和第四通道關(guān)于電池模塊彼此相對(duì)。因此，通過(guò)第三通道引入的流體可以冷卻或者加熱電池模塊同時(shí)經(jīng)過(guò)電池模塊并且然后可以通過(guò)第四通道被排放?？商娲?，通過(guò)第四通道引入的流體可以冷卻或者加熱電池模塊同時(shí)經(jīng)過(guò)電池模塊并且然后可以通過(guò)第三通道被排放。流動(dòng)改變單元可以選擇連接模式(a)或連接模式(b)以決定流體的流動(dòng)方向,所述連接模式(a)用于在第一通道和第三通道之間的連接和在第二通道和第四通道之間的連接，所述連接模式(b)用于在 第一通道和第四通道之間的連接和在第二通道和第三通道之間的連接。在具體示例中，流動(dòng)改變單元可以在通常狀態(tài)下保持連接模式(a)使得流體被引入電池模塊的前部并且流入電池模塊的后部，并且，在其中位于電池模塊的后部處的電池單元的溫度相對(duì)于位于電池模塊的前部處的電池單元的溫度偏離了超過(guò)預(yù)定值的情況下，流動(dòng)改變單元可以選擇連接模式(b)以改變流體的流動(dòng)方向使得流體被引入到電池模塊的后部并且流入電池模塊的前部。在優(yōu)選示例中，流動(dòng)改變單元可以包括固定部和旋轉(zhuǎn)部，該固定部包括外部入口，該外部入口被連接到第一通道；外部出口，該外部出口被連接到第二通道；內(nèi)部入口，該內(nèi)部入口被連接到第三通道；以及內(nèi)部出口，該內(nèi)部出口被連接到第四通道；該旋轉(zhuǎn)部被以可旋轉(zhuǎn)方式安裝在固定部中，該旋轉(zhuǎn)部包括第一連通口，該第一連通口能夠與固定部的外部入口和內(nèi)部入口連通；第二連通口，該第二連通口能夠與固定部的外部出口和內(nèi)部出口連通；第三連通口，該第三連通口能夠與固定部的外部入口和內(nèi)部出口連通；以及第四連通口，該第四連通口能夠與固定部的外部出口和內(nèi)部出口連通，旋轉(zhuǎn)部被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，其中在連接模式(a)中僅第一連通口和第二連通口與入口和出口連通，并且在連接模式(b)中僅第三連通口和第四連通口與入口和出口連通。
旋轉(zhuǎn)部可以被構(gòu)造成具有圓柱形結(jié)構(gòu)并且可以從固定部上方被垂直地插入到固定部中。在具體示例中，第一連通口和第二連通口可以被形成為水平地延伸通過(guò)旋轉(zhuǎn)部的通孔的形狀，并且第三連通口和第四連通口可以以凹槽的形狀在旋轉(zhuǎn)部和固定部之間的界面處沿著旋轉(zhuǎn)部的外周形成。例如，外部入口和外部出口可以被形成在固定部的一側(cè)處，內(nèi)部入口和內(nèi)部出口可以被形成在固定部的另一側(cè)處，并且當(dāng)旋轉(zhuǎn)部被旋轉(zhuǎn)90度時(shí)可以執(zhí)行從連接模式(a)到連接模式(b)的改變。當(dāng)在與第三通道相鄰的單元電池和與第四通道相鄰的單元電池之間的溫度差是預(yù)定的值或者更大時(shí)，操作控制器可以控制流動(dòng)改變單元。例如，當(dāng)在與第三通道相鄰的單元電池和與第四通道相鄰的單元電池之間的溫度差是3至7°C或者更大時(shí)，電池組的冷卻或者加熱系統(tǒng)可以被構(gòu)造成使得操作控制器控制流動(dòng)改變單元以改變?cè)诘谌ǖ篮偷谒耐ǖ乐械牧黧w的流動(dòng)方向。在上述具體示例中，可以以各種方式提供使流體能夠流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。例如，可以通過(guò)泵提供驅(qū)動(dòng)力，并且該泵可以選擇性地位于任意的通道上。上述具體示例的結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成使得在流體相對(duì)于電池組的引入和排放方向沒(méi)有被改變的狀態(tài)下僅通過(guò)流動(dòng)改變單元的操作來(lái)改變流體相對(duì)于電池模塊的引入和排放方向。因此，電池組的結(jié)構(gòu)沒(méi)有被改變，并且因此，上述具體示例的結(jié)構(gòu)可以被靈活地應(yīng)用于常規(guī)的電池組。在另一優(yōu)選示例中，流動(dòng)改變單元可以被構(gòu)造成具有包括用于改變流體的流動(dòng)方向的變量泵的結(jié)構(gòu)。具體地，第一通道和第三通道可以相互連通，第二通道和第四通道可以相互連通，并且用于提供驅(qū)動(dòng)力以使流體能夠流動(dòng)的變量泵可以選擇的操作模式(C)或者操作模式(d)以決定流體的流動(dòng)方向，在操作模式(c)中流體從第一通道流動(dòng)到第三通道并且從第四通道流動(dòng)到第二通道，在操作模式(d)中流體從第二通道流動(dòng)到第四通道并且從第三通道流動(dòng)到第一通道。當(dāng)在第一通道和第三通道之間或者在第二通道和第四通道之間的流體的流動(dòng)被設(shè)置時(shí)，在第二通道和第四通道之間或者在第一通道和第三通道之間的流體的流動(dòng)被自動(dòng)地設(shè)置。因此，變量泵可以被安裝在第一通道和第三通道之間或者在第二通道和第四通道之間。根據(jù)情況，變量泵可以分別被安裝在第一通道和第三通道之間以及在第二通道和第四通道之間。決定流體在包括變量泵的流動(dòng)改變單元中的流動(dòng)方向的條件可以包括，例如，如先前描述的其中與第三通道相鄰的單元電池和與第四通道相鄰的單元電池之間的溫度差是預(yù)定的值或者更大的情況。在本發(fā)明中，流體沒(méi)有被特別地限制，只要流體是能夠傳遞用于冷卻或者加熱的熱的材料即可。流體的代表性示例可以包括空氣和水。在優(yōu)選示例中，單元電池可以被安裝在模塊殼體中。單元電池可以在橫向方向上 被堆疊，并且模塊殼體可以分別被設(shè)置在單元電池的具有流體入口和流體出口的上部和下部處，流體通過(guò)該流體入口和流體出口在與單元電池的堆疊方向垂直的方向上流動(dòng)。對(duì)于具有在橫向方向上被堆疊的單元電池的電池模塊，隨著堆疊的長(zhǎng)度被增加位于電池模塊的后部處的單元電池的溫度可以變得比位于電池模塊的前部處的單元電池的
溫度高。另一方面，根 據(jù)本發(fā)明的電池組包括流動(dòng)改變單元，該流動(dòng)改變單元能夠根據(jù)需要改變被引入電池模塊以及從電池模塊排放的流體的流動(dòng)方向，并且因此，能夠容易地解決在具有前述常規(guī)的結(jié)構(gòu)的電池組中引起的問(wèn)題。在上述結(jié)構(gòu)的優(yōu)選示例中，模塊殼體可以被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有從流體入口延伸到單元電池堆的流動(dòng)空間(“流體引入部”)和從單元電池堆延伸到流體出口的流動(dòng)空間(“流體排放部”)。流體引入部和流體排放部是流動(dòng)空間，有效地去除或者施加在電池單元的充電和放電期間從電池單元產(chǎn)生的熱的流體被引入到該流動(dòng)空間并且從該流動(dòng)空間排放。流體引入部和流體排放部在相反的方向上分別被形成在模塊殼體的上部和下部處。根據(jù)情況，流體引入部和流體排放部可以分別被形成在模塊殼體的下部和上部處。電池單元中的每個(gè)可以是二次電池，諸如鎳金屬氫二次電池或者鋰二次電池。鋰二次電池被特別地優(yōu)選地使用，因?yàn)殇嚩坞姵鼐哂懈吣芰棵芏群头烹婋妷??；谄湫螤睿庵鶢铍姵鼗蛘叽鼱铍姵乇粌?yōu)選地用作組成電池模塊的可充電和可放電的單元電池。例如，在說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)“電池模塊”包含地意味著被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)的電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其中兩個(gè)或更多個(gè)可充電的并且可放電的電池單元或者單元模塊被機(jī)械地聯(lián)接并且，同時(shí)，被彼此電連接以提供高功率和容量。因此，電池模塊本身可以組成單個(gè)設(shè)備或者大型設(shè)備的一部分。例如，大量的小型電池模塊可以被彼此連接以組成大型的電池模塊。可替代地，小量的電池單元可以被彼此連接以組成單元模塊，并且多個(gè)單元模塊可以被彼此連接。同時(shí)，單元模塊中的每個(gè)可以具有各種結(jié)構(gòu)。在下文中將會(huì)描述單元模塊的優(yōu)選示例。單元模塊中的每個(gè) 可以被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，其中板狀電池單元被彼此串聯(lián)地連接，該板狀電池單元的電極端子分別形成在其上端和下端處，或者該板狀電池單元的電極端子兩者均形成在其一端處。具體地，單元模塊中的每個(gè)可以包括兩個(gè)或更多個(gè)電池單元；連接部分，該單元模塊的電極端子之間的連接部分被彎曲以形成堆疊結(jié)構(gòu)；以及高強(qiáng)度電池蓋，該高強(qiáng)度電池蓋被彼此聯(lián)接以包圍電池單元的除了電極端子的外表面。當(dāng)電池單元被堆疊以組成電池模塊時(shí)板狀電池單元中的每個(gè)均是具有小厚度以及相對(duì)大的寬度和長(zhǎng)度以最小化電池模塊的總尺寸的電池單元。在優(yōu)選示例中，電池單元中的每個(gè)可以是二次電池，該第二電池被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，其中電極組件被安裝在由包括樹(shù)脂層和金屬層的層壓片形成的電池殼體中，并且電極端子從電池殼體的上端和下端突出。具體地，電極組件可以被安裝在由鋁層壓片形成的袋狀殼體中。具有上述結(jié)構(gòu)的二次電池也可以被稱(chēng)為袋狀電池單元。可以通過(guò)由合成樹(shù)脂或者金屬材料制成的高強(qiáng)度電池蓋覆蓋兩個(gè)或更多個(gè)電池單元以組成單元模塊。高強(qiáng)度電池蓋保護(hù)表現(xiàn)低機(jī)械強(qiáng)度的電池單元并且在電池單元的充電和放電期間抑制重復(fù)的膨脹和收縮波動(dòng)以防止電池單元的密封部分之間的分離。因此，能夠制造表現(xiàn)較高的安全性的中型或者大型電池模塊。電池單元可以被彼此串聯(lián)地和/或并聯(lián)地連接在單元模塊中的每個(gè)中或者相鄰的單元模塊之間。在優(yōu)選示例中，電池單元可以在縱向方向上被串聯(lián)地布置使得電池單元的電極端子依次彼此相鄰，電池單元的相鄰的電極端子被彼此聯(lián)接，兩個(gè)或更多個(gè)電池單元被彼此重疊，并且通過(guò)電池蓋覆蓋預(yù)定數(shù)目的被重疊的電池單元以制造多個(gè)單元模塊。可以使用諸如焊接、軟焊、機(jī)械緊固的各種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)電極端子之間的聯(lián)接。優(yōu)選地，通過(guò)焊接實(shí)現(xiàn)電極端子之間的聯(lián)接。在電極端子被彼此連接的狀態(tài)下以高集成度堆疊的多個(gè)電池單元或者單元模塊，可以被垂直地安裝在被構(gòu)造成彼此聯(lián)接的可分離的上殼體和下殼體中，優(yōu)選地，安裝在組裝型聯(lián)接結(jié)構(gòu)中以組成電池模塊。在韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 2006-45443和No. 2006-45444中公開(kāi)通過(guò)多個(gè)單元模塊制造的單元模塊和電池模塊的詳情，所述韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)已經(jīng)以本申請(qǐng)的申請(qǐng)人的名義提交并且通過(guò)引用將其公開(kāi)內(nèi)容合并在此。根據(jù)本發(fā)明的電池組被優(yōu)選地用作用于電動(dòng)車(chē)輛、混合電動(dòng)車(chē)輛、插電式混合電動(dòng)車(chē)輛的電源，由于在電池單元的充電和放電期間從被組合以提供高功率和容量的多個(gè)電池單元產(chǎn)生的極度的熱可能?chē)?yán)重地劣化該電池組的安全性，并且在電池組的過(guò)冷卻狀態(tài)下可能需要加熱該電池組以提高操作效率。


結(jié)合附圖并根據(jù)下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更加清楚地理解本發(fā)明的上述和其它目的、特征和其它優(yōu)點(diǎn)，其 中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電池組的典型視圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電池組的典型視圖；圖3和圖4是示出圖1的流動(dòng)改變單元的實(shí)施例的透視圖；圖5和圖6是示出圖2的流動(dòng)改變單元的實(shí)施例的透視圖；圖7是示出在本發(fā)明的電池組中的根據(jù)另一實(shí)施例的流動(dòng)改變單元的典型視圖；并且圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電池模塊的透視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在，將參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，應(yīng)注意的是，本發(fā)明的范圍不被所示實(shí)施例限制。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電池組的典型視圖。參考圖1，電池組200包括電池模塊100、流體通道270、流動(dòng)改變單元250、以及操作控制器260，該電池組200是被構(gòu)造成使得電池組的溫度是可控制的電池組。電池模塊100包括能夠被充電和放電的多個(gè)單元模塊。流體通道270被形成使得用于冷卻或者加熱電池模塊100的流體經(jīng)過(guò)電池模塊100。流動(dòng)改變單元250位于流體通道270上以基于電池模塊100的溫度改變流體的流動(dòng)方向。操作控制器260被連接到流動(dòng)改變單元250以基于與電池模塊100的溫度相關(guān)的信息控制流動(dòng)改變單元250的操作。而且,流體通道270包括第一通道210,通過(guò)該第一通道210將流體從外部引入流動(dòng)改變單元250 ;第二通道220，通過(guò)第二通道220將流體從流動(dòng)改變單元250排放到外部；第三通道230，通過(guò)該第三通道230將流體從流動(dòng)改變單元250引入電池模塊100 ;以及第四通道240，通過(guò)該第四通道240將流體從電池模塊100排放到流動(dòng)改變單元250。第三通道230和第四通道240關(guān)于電池模塊100彼此相對(duì)。而且，流動(dòng)改變單元250選擇用于第一通道210和第三通道230之間的連接以及第二通道220和第四通道之間的連接的連接模式(a)，使得經(jīng)由第一通道210和第三通道230引入的流體冷卻或者加熱電池模塊100并且然后經(jīng)由第四通道240和第二通道220被排放到外部。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電池組的典型視圖。參考圖2，流動(dòng)改變單元250a選擇用于第一通道210和第四通道240之間的連接以及第二通道220和第三通道230之間的連接的連接模式(b)，使得經(jīng)由第一通道210和第四通道240引入的流體冷卻或者加熱電池模塊100并且然后經(jīng)由第三通道230和第二通道220被排放到外部。而且，當(dāng)與第四通道240相鄰的電池模塊100的溫度高于與第三通道230相鄰的電池模塊100的溫度約5°C時(shí)，操作控制器260控制流動(dòng)改變單元250a以與在圖1的流動(dòng)改變單元250中相同的方式改變流體的流動(dòng)方向。圖3和圖4是典型地示出圖1的流動(dòng)改變單元的透視圖。具體地，圖3示出在流動(dòng)改變單元250的旋轉(zhuǎn)部252被插入到流動(dòng)改變單元250的固定部254中之前流動(dòng)改變單元250的狀態(tài)，并且圖4示出在流動(dòng)改變單元250的旋轉(zhuǎn)部252被插入到流動(dòng)改變單元250的固定部254中之后流動(dòng)改變單元250的狀態(tài)。參考這些附圖和圖1，流動(dòng)改變單元250包括固定部254和旋轉(zhuǎn)部252。固定部254包括外部入口 2542，該外部入口 2542被連接到第一通道210 ;外部出口 2544，該外部出口 2544被連接到第二 通道220 ;內(nèi)部入口 2546，該內(nèi)部入口 2546被連接到第三通道230 ；以及內(nèi)部出口 2548，該內(nèi)部出口 2548被連接到第四通道240。旋轉(zhuǎn)部252被以可旋轉(zhuǎn)方式安裝在固定部254中。旋轉(zhuǎn)部252包括第一連通口2522，該第一連通口 2522與固定部254的外部入口 2542和內(nèi)部入口 2546連通；和第二連通口 2524，該第二連通口 2524與固定部254的外部出口 2544和內(nèi)部出口 2548連通。而且，旋轉(zhuǎn)部252被構(gòu)造成具有圓柱形結(jié)構(gòu)并且從固定部254上面垂直地插入在固定部254中。在連接模式(a)中，僅第一連通口 2522和第二連通口 2524與入口 2542和2546以及出口 2544和2548連通。第一連通口 2522和第二連通口 2544被形成為水平地延伸通過(guò)旋轉(zhuǎn)部252的通孔的形狀。以凹槽的形狀在旋轉(zhuǎn)部252和固定部254之間的界面處沿著旋轉(zhuǎn)部252的外周形成第三連通口 2526和第四連通口 2528。圖5和圖6是示出圖2的流動(dòng)改變單元的透視圖。具體地，圖5示出在流動(dòng)改變單元250a的旋轉(zhuǎn)部252被插入到流動(dòng)改變單元250a的固定部254之前流動(dòng)改變單元250a的狀態(tài)，并且圖6示出在流動(dòng)改變單元250a的旋轉(zhuǎn)部252被插入到流動(dòng)改變單元250a的固定部254之后流動(dòng)改變單元250a的狀態(tài)。參考這些附圖和圖2，旋轉(zhuǎn)部252包括第三連通口 2526，該第三連通口 2526與固定部254的外部入口 2542和內(nèi)部出口 2548連通；和第四連通口 2528，該第四連通口 2528與固定部254的外部出口 2544和內(nèi)部入口 2546連通。而且，圖5和圖6的流動(dòng)改變單元250a被構(gòu)造成具有其中圖3的流動(dòng)改變單元250在通過(guò)右箭頭指示的方向上被旋轉(zhuǎn)90度的結(jié)構(gòu)使得，在連接模式(b)中，僅旋轉(zhuǎn)部252的第三連通口 2526和第四連通口 2528與入口 2542和2546以及出口 2544和2548連通。具體地，外部入口 2542和外部出口 2544被形成在固定部254的一側(cè)處，并且內(nèi)部入口 2546和內(nèi)部出口 2548被形成在固定部254的另一側(cè)處。當(dāng)旋轉(zhuǎn)部252被旋轉(zhuǎn)90度時(shí)，執(zhí)行從連接模式(a)到連接模式(b)的變化。圖7是示出在本發(fā)明的電池組中的根據(jù)另一實(shí)施例的流動(dòng)改變單元的典型視圖。參考圖7，流動(dòng)改變單元250’包括變量泵255，該變量泵255改變流體的流動(dòng)方向。具體地，第一通道210和第三通道230相互連通，并且第二通道220和第四通道240相互連通。變量泵255提供驅(qū)動(dòng)力以使流體能夠流動(dòng)。操作控制器260選擇其中流體從第一通道210向第三通道230流動(dòng)和從第四通道240向第二通道220流動(dòng)的操作模式(通過(guò)實(shí)線指示)或者其中流體從第二通道220向第四通道240流動(dòng)和從第三通道230向第一通道210流動(dòng)的另一操作模式(通過(guò)虛線指示)以決定流體的流動(dòng)方向。決定流體的流動(dòng)方向的條件可以與參考圖1至圖6描述的相同。圖8是典型地示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電池模塊的透視圖。部分A典型地示出其中當(dāng)在由箭頭B指示的方向上看時(shí)單元模塊被堆疊的狀態(tài)以圖示電池模塊中的單元模塊的堆疊狀態(tài)。參考圖8和圖1，電 池模塊IOOa包括單元模塊堆32，其中多個(gè)單元模塊30被相互電連接同時(shí)在橫向方向上被堆疊；模塊殼體70，單元模塊堆32被安裝在該模塊殼體70中；流體入口 10，來(lái)自于外部的流體通過(guò)該流體入口 10被引入到電池模塊IOOa中；以及流體出口(未示出)，通過(guò)該流體出口從單元模塊堆32排放流體。通過(guò)流體入口 10引入的流體經(jīng)過(guò)形成在單元模塊30之間的通道50以冷卻或者加熱單元模塊30并且然后經(jīng)由流體出口和流動(dòng)改變單元250排出電池模塊。在附圖中，兩個(gè)電池模塊IOOa在寬度方向W和高度方向H上被堆疊。然而，根據(jù)需要電池模塊的堆疊數(shù)目可以增加。工業(yè)實(shí)用性根據(jù)上面的描述顯然的是，根據(jù)本發(fā)明的電池組包括流動(dòng)改變單元，該流動(dòng)改變單元位于流體通道上以基于電池模塊的溫度改變流體的流動(dòng)方向。因此，能夠在電池組的結(jié)構(gòu)上沒(méi)有大的變化的情況下僅使用流動(dòng)改變單元均勻地保持電池組的溫度，從而大大地提聞電池組的性能和壽命。盡管為了說(shuō)明性目的已經(jīng)公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在不背離如隨附的權(quán)利要求書(shū)中公開(kāi)的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，各種變型、添加和替代是可能的。
權(quán)利要求
1.一種溫度可控制的電池組，所述電池組包括 至少一個(gè)電池模塊，所述至少一個(gè)電池模塊包括能夠被充電和放電的多個(gè)電池單元或者單元模塊(“單元電池”); 流體通道，所述流體通道被形成為使得用于冷卻或者加熱所述電池模塊的流體經(jīng)過(guò)所述電池模塊； 流動(dòng)改變單元，所述流動(dòng)改變單元位于所述流體通道上以基于所述電池模塊的溫度狀態(tài)來(lái)改變所述流體的流動(dòng)方向；以及 操作控制器，所述操作控制器基于與所述電池模塊的溫度相關(guān)的信息來(lái)控制所述流動(dòng)改變單元的操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，所述流體通道包括第一通道，通過(guò)所述第一通道將流體從外部引入所述流動(dòng)改變單元；第二通道，通過(guò)所述第二通道將所述流體從所述流動(dòng)改變單元排放到外部；第三通道，通過(guò)所述第三通道將所述流體從所述流動(dòng)改變單元弓I入所述電池模塊；以及第四通道，通過(guò)所述第四通道將所述流體從所述電池模塊排放到所述流動(dòng)改變單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組，其中，所述第三通道和所述第四通道關(guān)于所述電池模塊彼此相對(duì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組，其中，所述流動(dòng)改變單元選擇連接模式(a)或者連接模式(b)以決定所述流體的流動(dòng)方向，所述連接模式(a)用于在所述第一通道和所述第三通道之間的連接和在所述第二通道和所述第四通道之間的連接，所述連接模式(b)用于在所述第一通道和所述第四通道之間的連接和在所述第二通道和所述第三通道之間的連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池組，其中，所述流動(dòng)改變單元包括 固定部，所述固定部包括被連接到所述第一通道的外部入口、被連接到所述第二通道的外部出口、被連接到所述第三通道的內(nèi)部入口、以及被連接到所述第四通道的內(nèi)部出口 ；和 旋轉(zhuǎn)部，所述旋轉(zhuǎn)部被以可旋轉(zhuǎn)方式安裝在所述固定部中，所述旋轉(zhuǎn)部包括第一連通口，所述第一連通口能夠與所述固定部的所述外部入口和所述內(nèi)部入口連通；第二連通口，所述第二連通口能夠與所述固定部的所述外部出口和所述內(nèi)部出口連通；第三連通口，所述第三連通口能夠與所述固定部的所述外部入口和所述內(nèi)部出口連通；以及第四連通口，所述第四連通口能夠與所述固定部的所述外部出口和所述內(nèi)部出口連通，所述旋轉(zhuǎn)部被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，即其中在所述連接模式(a)中僅所述第一連通口和所述第二連通口與所述入口和所述出口連通，并且在所述連接模式(b)中僅所述第三連通口和所述第四連通口與所述入口和所述出口連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池組，其中，所述旋轉(zhuǎn)部被構(gòu)造成具有圓柱形結(jié)構(gòu)，并且可以從所述固定部上方被豎直地插入到所述固定部中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池組，其中，所述第一連通口和所述第二連通口被形成為水平地延伸通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)部的通孔的形狀，并且所述第三連通口和所述第四連通口在所述旋轉(zhuǎn)部和所述固定部之間的界面處沿著所述旋轉(zhuǎn)部的外周以凹槽的形狀形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池組，其中，所述外部入口和所述外部出口被形成在所述固定部的一側(cè)處，所述內(nèi)部入口和所述內(nèi)部出口被形成在所述固定部的另一側(cè)處，并且當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)部被旋轉(zhuǎn)90度時(shí)執(zhí)行從所述連接模式(a)到所述連接模式(b)的改變。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組，其中，當(dāng)在與所述第三通道相鄰的單元電池和與所述第四通道相鄰的單元電池之間的溫度差大于或等于預(yù)定值時(shí)，所述操作控制器控制所述流動(dòng)改變單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，所述第一通道和所述第三通道相互連通，所 述第二通道和所述第四通道相互連通，所述流動(dòng)改變單元包括變量泵，所述變量泵提供驅(qū)動(dòng)力以使所述流體能夠流動(dòng)，并且所述變量泵選擇操作模式(C)或者操作模式(d)以決定所述流體的流動(dòng)方向，在所述操作模式(C)中所述流體從所述第一通道向所述第三通道流動(dòng)并且從所述第四通道向所述第二通道流動(dòng)，在所述操作模式(d)中所述流體從所述第二通道向所述第四通道流動(dòng)并且從所述第三通道向所述第一通道流動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，所述單元電池被安裝在模塊殼體中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電池組，其中，所述單元電池在橫向方向上被堆疊，并且在所述模塊殼體的上部和下部處分別設(shè)置有流體入口和流體出口，所述流體通過(guò)所述流體入口和所述流體出口在與所述單元電池的堆疊方向垂直的方向上流動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電池組，其中，所述模塊殼體具有從所述流體入口延伸到所述單元電池堆的流動(dòng)空間(“流體引入部”)和從所述單元電池堆延伸到所述流體出口的流動(dòng)空間(“流體排放部”)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組,其中,所述電池單元中的每個(gè)電池單元均是鋰二次電池。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，所述單元模塊中的每個(gè)單元模塊均包括兩個(gè)或更多個(gè)電池單元，所述電池單元的電極端子被彼此串聯(lián)地連接；和一對(duì)電池蓋，所述一對(duì)電池蓋被彼此聯(lián)接以包圍所述電池單元的除了所述電極端子之外的外表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池組，其中，所述單元模塊中的每個(gè)單元模塊均被構(gòu)造成具有其中兩個(gè)電池單元被安裝在由金屬材料制成的所述電池蓋中的結(jié)構(gòu)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，所述電池組被用作電動(dòng)車(chē)輛、混合電動(dòng)車(chē)輛以及插電式混合電動(dòng)車(chē)輛的電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠調(diào)節(jié)溫度的電池組，其包括一個(gè)或兩個(gè)或更多個(gè)電池模塊，該電池模塊包括能夠被充電/放電的多個(gè)電池單元或者單元模塊(“單元電池”)；流體通道，該流體通道被形成為使得用于冷卻或者加熱電池模塊的流體經(jīng)過(guò)電池模塊；流動(dòng)變換單元，該流動(dòng)變換單元位于流體通道上并且根據(jù)電池模塊的溫度狀態(tài)來(lái)變換流體的流動(dòng)方向；以及操作控制單元，該操作控制單元基于與電池模塊的溫度相關(guān)的信息來(lái)控制流動(dòng)變換單元的操作。
文檔編號(hào)B60L11/18GK103053067SQ201180037791
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2011年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者李珍圭, 李汎炫, 姜達(dá)模, 鄭尚胤, 張珉哲, 尹種文 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Lg 化學(xué)