專利名稱：電池系統(tǒng)、電池模塊和用于冷卻電池模塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及電池系統(tǒng)、電池模塊和用于冷卻電池模塊的方法。
背景技術(shù)：
在典型的風(fēng)冷電池組中，來自環(huán)境大氣的環(huán)境空氣被引導(dǎo)通過在電池組中的電池單元，并且隨后從電池組被排出。然而，通常的風(fēng)冷電池組在將電池組的溫度保持在期望的溫度范圍內(nèi)時具有較大的挑戰(zhàn)。具體地說，電池組的最大工作溫度會經(jīng)常低于用于冷卻電池的環(huán)境空氣的溫度。 在該情況下，不可能在風(fēng)冷的電池組中將電池單元保持在期望的溫度范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識到最小化和/或消除上述缺陷的、改進(jìn)的具有電池模塊的電池系統(tǒng)和用于冷卻電池模塊的方法的需要。

發(fā)明內(nèi)容
提供了根據(jù)示例性實施例的一種電池模塊。所述電池模塊包括具有第一側(cè)和第二側(cè)的電池單元。所述電池模塊進(jìn)一步包括第一石墨片，所述第一石墨片被布置在所述電池單元的所述第一側(cè)上，所述第一石墨片將熱能從所述電池單元傳導(dǎo)到所述第一石墨片內(nèi)以冷卻所述電池單元。所述電池模塊進(jìn)一步包括第一冷卻歧管，所述第一冷卻歧管聯(lián)接到所述第一石墨片，并且將熱能從所述第一石墨片傳導(dǎo)到所述第一冷卻歧管內(nèi)。所述第一冷卻歧管進(jìn)一步被配置為接收流過其中的流體，以將熱能從所述第一冷卻歧管傳導(dǎo)到所述流體內(nèi)。提供了根據(jù)另一個示例性實施例的一種電池系統(tǒng)。所述電池系統(tǒng)包括電池模塊， 所述電池模塊具有電池單元、第一石墨片和第一冷卻歧管。所述電池單元具有第一側(cè)和第二側(cè)。所述第一石墨片被布置在所述電池單元的所述第一側(cè)上，并且將熱能從所述電池單元向所述第一石墨片內(nèi)傳導(dǎo)以冷卻所述電池單元。所述第一冷卻歧管聯(lián)接到所述第一石墨片，并且將熱能從所述第一石墨片傳導(dǎo)到所述第一冷卻歧管內(nèi)。所述第一冷卻歧管進(jìn)一步被配置為接收流過其中的制冷劑，以將熱能從所述第一冷卻歧管傳導(dǎo)到所述制冷劑內(nèi)。所述電池系統(tǒng)包括冷凝器，所述冷凝器流體聯(lián)接到所述電池模塊。所述冷凝器被配置為從所述電池模塊接收所述制冷劑，并且從所述制冷劑吸取熱能。所述冷凝器進(jìn)一步流體聯(lián)接到壓縮器，并且被配置為將所述制冷劑送到所述壓縮器。所述壓縮器進(jìn)一步流體聯(lián)接到所述電池模塊的所述第一冷卻歧管。所述壓縮器被配置為將所述制冷劑泵送到所述第一冷卻歧管內(nèi)。提供了根據(jù)另一個示例性實施例的一種電池系統(tǒng)。所述電池系統(tǒng)包括電池模塊， 所述電池模塊具有電池單元、第一石墨片和第一冷卻歧管。所述電池單元具有第一側(cè)和第二側(cè)。所述第一石墨片被布置在所述電池單元的所述第一側(cè)上，并且將熱能從所述電池單元傳導(dǎo)到所述第一石墨片內(nèi)以冷卻所述電池單元。所述第一冷卻歧管聯(lián)接到所述第一石墨片，并且將熱能從所述第一石墨片傳導(dǎo)到所述第一冷卻歧管內(nèi)。所述第一冷卻歧管進(jìn)一步被配置為接收流過其中的冷卻劑，以將熱能從所述第一冷卻歧管向所述冷卻劑內(nèi)傳導(dǎo)。所述電池系統(tǒng)進(jìn)一步包括熱交換器，所述熱交換器流體聯(lián)接到所述電池模塊。所述熱交換器被配置為在其中接收來自所述電池模塊的所述冷卻劑，并且從流過其中的所述冷卻劑吸取熱能。所述電池系統(tǒng)進(jìn)一步包括冷板，所述冷板流體聯(lián)接到所述熱交換器。所述冷板被配置為從流過其中的所述冷卻劑吸取熱能。所述電池系統(tǒng)進(jìn)一步包括儲存器，所述儲存器流體聯(lián)接在所述冷板和泵之間。所述儲存器被配置為從所述冷板接收所述冷卻劑，并且將所述冷卻劑送到所述泵。所述泵進(jìn)一步流體聯(lián)接到所述電池模塊的所述第一冷卻歧管。所述泵被配置為將所述冷卻劑從所述儲存器泵送到所述第一冷卻歧管內(nèi)。提供了根據(jù)另一個示例性實施例的一種用于冷卻電池模塊的方法。所述電池模塊具有電池單元、第一石墨片和第一冷卻歧管。所述方法包括將熱能從所述電池單元向在所述電池單元的第一側(cè)上布置的所述第一石墨片傳導(dǎo)以冷卻所述電池單元。所述方法進(jìn)一步包括將熱能從所述第一石墨片傳導(dǎo)到與所述第一石墨片聯(lián)接的所述第一冷卻歧管內(nèi)。所述方法進(jìn)一步包括在所述第一冷卻歧管內(nèi)接收流體，并且將熱能從所述第一冷卻歧管傳導(dǎo)到在所述第一冷卻歧管中的流體內(nèi)。


圖1是根據(jù)示例性實施例的電池系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)另一個示例性實施例的在圖1的電池系統(tǒng)中使用的電池模塊的示意圖；圖3是圖2的電池模塊的另一個示意圖，該電池模塊從電池模塊中的第一和第二冷卻歧管分別去除了第一和第二頂蓋；圖4是圖2的電池模塊的另一個示意圖；圖5是在圖2的電池模塊中使用的石墨片與第一和第二冷卻歧管的示意圖；圖6是在圖2的電池模塊中使用的石墨片的示意圖；圖7是圖6的石墨片的另一個示意圖；圖8是根據(jù)另一個示例性實施例的在圖2的電池模塊中使用的冷卻歧管的示意圖；圖9是圖8的冷卻歧管的截面示意圖；圖10是圖8的冷卻歧管的另一個截面示意圖；圖11是圖8的冷卻歧管的部分的放大示意圖；圖12是圖2的電池模塊的頂部的示意圖，示出了圖11的冷卻歧管的一部分和石墨片；圖13是用于構(gòu)造圖8的冷卻歧管的擠壓裝置和銅焊裝置的示意圖；圖14是根據(jù)另一個示例性實施例的用于構(gòu)造圖8的冷卻歧管的方法的流程圖；圖15是根據(jù)另一個示例性實施例的用于冷卻圖1的電池系統(tǒng)中的電池模塊的方法的流程圖；圖16是根據(jù)另一個示例性實施例的電池系統(tǒng)的示意圖；以及圖17-18是根據(jù)另一個示例性實施例的用于冷卻圖16的電池系統(tǒng)中的電池模塊的方法的流程圖。
具體實施例方式參見圖1，示出了根據(jù)示例性實施例的用于產(chǎn)生電力的電池系統(tǒng)10。電池系統(tǒng)10 包括電池模塊20、壓縮器22、冷凝器M、導(dǎo)管觀、30、32、溫度傳感器36、風(fēng)扇38和微處理器 40。電池模塊20的優(yōu)點是電池模塊利用石墨片和冷卻歧管傳導(dǎo)來自電池模塊20中的電池單元的熱能以有效地冷卻電池單元。為了方便理解，術(shù)語“流體”表示液體或氣體。例如，流體可以包括冷卻劑或制冷劑。示例性冷卻劑包括乙二醇和丙二醇。示例性制冷劑包括R-ll、R-12、R-22、R-134A、 R-407C 和 R-410A。參見圖2-4，根據(jù)另一個示例性實施例，電池模塊20被設(shè)置為在其中產(chǎn)生電壓。電池模塊 20 包括電池單元 80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、石墨片 102、104、 106、108、110、112、114、116、118、120、122、124 和冷卻歧管 140、142。電池單元 80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93 的每一個被設(shè)置為產(chǎn)
生工作電壓。而且，因為每一個電池單元可以具有相同的結(jié)構(gòu)，所以僅詳細(xì)地描述電池單元 80的結(jié)構(gòu)。如所示的，電池單元80包括主體部分143、外圍延伸部分144和電極145、146。 主體部分143大致為矩形的，并且具有圍繞主體部分143的外圍延伸的外圍延伸部分144。 在示例性實施例中，電極145、146從電池單元80的頂部延伸，并且在其間產(chǎn)生工作電壓。在一個示例性實施例中，每一個電池單元是鋰離子電池單元。在替代實施例中，電池單元可以例如是鎳鎘電池單元或鎳氫電池單元。當(dāng)然，可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他類型的電池單元。參見圖2 和 5，石墨片 102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122、124被設(shè)置為將熱能從電池單元80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93向冷卻歧管140、
142內(nèi)傳導(dǎo)，以冷卻電池單元。具體地說，石墨片和冷卻歧管可以將電池單元保持在期望的溫度范圍內(nèi)，并且具體地說，可以將電池單元保持在小于閾值溫度水平的溫度。在一個示例性實施例中，期望的溫度范圍是15°C -35°C。在另一個示例性實施例中，閾值溫度水平是 40 "C。參見圖5-7 和 12，石墨片 102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122、124
具有相同的結(jié)構(gòu)。因此，僅在下面詳細(xì)地描述石墨片102的結(jié)構(gòu)。如所示，石墨片102包括平板部分150和從平板部分150延伸的延伸部分151。該延伸部分151包括部分152、153、 154。部分152從平板部分150延伸(在圖12中向右)。而且，部分153從部分152在相對于部分153垂直的方向上(在圖12中向上)并且基本上平行于平板部分150延伸。而且，部分巧4從部分153在垂直方向上(在圖12中向左)并且基本上平行于部分152延伸。如所示的，通過在冷卻歧管140的凹槽210中插入部分153、154，石墨片102聯(lián)接到冷卻歧管140。而且，延伸部分151的U形構(gòu)造接觸冷卻歧管140的較大表面面積，以有效地將熱能從電池單元80向冷卻歧管140傳導(dǎo)。具體地說，石墨片102、104、106、108、112、114、 118,120,124中的每一個具有容納在冷卻歧管140的對應(yīng)凹槽內(nèi)的延伸部分。而且，石墨片 104、110、116、122中的每一個具有容納在冷卻歧管142的對應(yīng)凹槽內(nèi)的延伸部分。在示例性實施例中，石墨片在其上具有聚乙烯涂層，以防止通過石墨片的電傳導(dǎo)。而且，在示例性實施例中，石墨片中的每一個具有0. 5毫米至2. 0毫米的范圍內(nèi)的厚度。當(dāng)然，在替代實施例中，石墨片可以具有大于2. 0毫米或小于0. 5毫米的厚度。參見圖8-12，冷卻歧管140被設(shè)置為將熱能從石墨片傳導(dǎo)到流過冷卻歧管140的制冷劑。冷卻歧管140包括擠出外殼160、頂蓋166、底蓋168和流體端口 170、172?？梢杂射X、銅、銀、金及其合金中的至少一個構(gòu)造外殼160、頂蓋166、底蓋168和流體端口 170、 172。擠出外殼160限定內(nèi)部區(qū)域162，用于在其中容納制冷劑。外殼160在其中限定從流體端口 170至流體端口 172的蜿蜒流路。該蜿蜒流路包括流道180、182、184、186、188、190、 192、194，它們彼此流體連通。而且，外殼160限定在其中延伸的凹槽209、210、212、214、 216、217、218、220，用于在其中容納石墨片的對應(yīng)的延伸部分。因為凹槽210、212、214、216、 217,218,220具有相同的形狀，所以將僅詳細(xì)地說明凹槽210的形狀。具體地說，凹槽210 包括凹槽部分221，其延伸到與外殼160的表面223垂直的外殼160內(nèi)。而且，凹槽210包括凹槽部分222，其從凹槽部分221的端部與表面223平行地延伸。應(yīng)當(dāng)注意，凹槽210不與內(nèi)部區(qū)域162流體連通，也不與外殼160的其他凹槽流體連通。應(yīng)當(dāng)注意，在替代實施例中，取決于聯(lián)接到冷卻歧管140的構(gòu)件的類型和用于從該構(gòu)件傳導(dǎo)熱能的期望的熱性能，冷卻歧管140的外殼160中的凹槽可以具有與所示的凹槽不同的構(gòu)造或形狀。而且，在另一個替代實施例中，冷卻歧管140的外殼160可以被構(gòu)造為沒有凹槽，并且可以僅接觸構(gòu)件或流體以從所述構(gòu)件或流體傳導(dǎo)熱能。底蓋168固定地聯(lián)接到外殼160的底表面，以密封外殼160的第一端。頂蓋166固定地聯(lián)接到外殼160的頂表面，以密封外殼160的第二端。流體端口 170、172被布置在頂蓋166上分別延伸通過頂蓋166的第一和第二孔上，使得流體端口 170、172分別與第一和第二孔流體連通。頂蓋166進(jìn)一步包括凹槽230、231、232、233、234、 235、236、237，它們延伸通過其中，并且分別與外殼160中的用于在其中容納對應(yīng)的石墨片的凹槽 209、210、212、214、216、217、218、220 連通。在運行期間，制冷劑流過流體端口 170并且進(jìn)入外殼160的內(nèi)部區(qū)域162，然后通過其中限定的蜿蜒流路，然后通過流體端口 172離開。制冷劑從外殼160吸取熱能，以冷卻外殼160和石墨片，石墨片進(jìn)一步冷卻在電池模塊20中的電池單元。參見圖2、3和4，冷卻歧管142被設(shè)置為將熱能從石墨片向流過冷卻歧管142的制冷劑傳導(dǎo)。冷卻歧管142包括擠出外殼M0、頂蓋Ml、底蓋242和流體端口 M3J44。可以由鋁、銅、銀、金及其合金中的至少一個構(gòu)造外殼對0、頂蓋Ml、底蓋242和流體端口 M3、 2440應(yīng)當(dāng)注意，冷卻歧管142的結(jié)構(gòu)與如上所述的冷卻歧管140相同。外殼MO限定在其中延伸的凹槽250、251、252、253、254、255、256、257，用于在其中容納石墨片的對應(yīng)的延伸部分。底蓋M2固定地聯(lián)接到擠出外殼MO的底表面，以密封外殼240的第一端。頂蓋241固定地聯(lián)接到外殼240的頂表面。流體端口 243、244布置在頂蓋241上分別延伸通過頂蓋Ml的第一和第二孔上，使得流體端口 243、244分別與第一和第二孔流體連通。頂蓋241進(jìn)一步包括凹槽260、261、262、263、264、265、266、267，它們延伸通過其中，并且分別與在外殼240中的凹槽250、251、252、253、254、255、256、257流體連通。在運行期間，制冷劑流過流體端口 243并且進(jìn)入外殼240的內(nèi)部區(qū)域，然后通過其中限定的蜿蜒流路，然后通過流體端口對4。制冷劑從外殼240吸取熱能，以冷卻外殼240 和與其聯(lián)接的石墨片，石墨片進(jìn)一步冷卻電池單元。
參見圖9、13和14，現(xiàn)在描述根據(jù)另一個示例性實施例的用于制造冷卻歧管140的方法的流程圖。在步驟272中，擠壓裝置268擠壓具有內(nèi)部區(qū)域162的外殼160。擠出外殼160具有第一多個凹槽210、212、214、216、218、220，它們從擠出外殼160的第一表面延伸到外殼 160內(nèi)。該凹槽不與內(nèi)部區(qū)域162流體連通。而且，第一多個凹槽被配置為在其中容納導(dǎo)熱構(gòu)件(例如，石墨片80)的一部分，以將熱能從導(dǎo)熱構(gòu)件向擠出外殼160傳導(dǎo)。在步驟273中，銑削裝置271在內(nèi)部區(qū)域162內(nèi)銑削出擠出外殼160的端部，以在外殼160內(nèi)形成蜿蜒流路。例如，銑削裝置271銑削出擠出外殼160的第一端的部分，以在其中形成開放區(qū)域400、402、404、406。而且，銑削裝置271銑削出擠出外殼160的第二端的部分，以在其中形成開放區(qū)域408、410、412、414。在外殼160內(nèi)的蜿蜒流路由開放區(qū)域 400、402、404、406、408、410、412、414 和流道 180、182、184、186、188、190、192、194 限定。在步驟274中，操作員使用銅焊裝置269將頂蓋166銅焊到擠出外殼160的第一端，以密封第一端。頂蓋166具有延伸通過其中的第一和第二孔。在步驟275中，操作員使用銅焊裝置269將底蓋168銅焊到擠出外殼160的第二
端，以密封第二端。在步驟276中，操作員使用銅焊裝置269將第一流體端口 170銅焊到頂蓋166，使得第一流體端口與頂蓋166中的第一孔流體連通。在步驟277中，操作員使用銅焊裝置269將第二流體端口 172銅焊到頂蓋166，使得第二流體端口 172與頂蓋166中的第二孔流體連通。再一次參見圖1，壓縮器22被配置為響應(yīng)于來自微處理器40的控制信號將制冷劑泵送通過導(dǎo)管觀進(jìn)入電池模塊20內(nèi)。如所示的，導(dǎo)管觀流體聯(lián)接到電池模塊20的壓縮器22和端口 170J43。導(dǎo)管30流體聯(lián)接到電池模塊20的端口 172、244和冷凝器對。在離開電池模塊20后，制冷劑被進(jìn)一步泵送通過導(dǎo)管30到冷凝器24。冷凝器M被設(shè)置為從流過其中的制冷劑吸收熱能，以冷卻制冷劑。如所示的，導(dǎo)管32流體聯(lián)接在冷凝器M和壓縮器22之間。在離開冷凝器M后，制冷劑被泵送通過導(dǎo)管32到壓縮器22。溫度傳感器36被設(shè)置為產(chǎn)生指示由微處理器40接收的電池模塊20的溫度水平的信號。風(fēng)扇38被設(shè)置為響應(yīng)于來自微處理器40的控制信號將空氣推動通過冷凝器24， 以冷卻冷凝器M。如所示的，風(fēng)扇38被布置為接近冷凝器M。在替代實施例中，冷凝器M 是液體制冷劑冷凝器。微處理器40被設(shè)置為控制電池系統(tǒng)10的操作。具體地說，微處理器40被配置為響應(yīng)于來自溫度傳感器36的信號產(chǎn)生用于控制壓縮器22和風(fēng)扇38的操作的控制信號，如下更詳細(xì)地進(jìn)行描述。參見圖15，現(xiàn)在描述根據(jù)另一個示例性實施例的用于冷卻電池模塊的方法的流程圖。為了簡化，將使用在電池模塊中的單個電池單元、和一對石墨片來描述該方法。當(dāng)然， 可以使用額外的電池單元和石墨片。在步驟觀0中，溫度傳感器36產(chǎn)生由微處理器40接收的第一信號，該第一信號指示電池模塊20的溫度。電池模塊20包括電池單元80、石墨片102、104和冷卻歧管140、142。石墨片102、104分別布置在電池單元80的第一和第二側(cè)上。冷卻歧管140、142分別聯(lián)接到石墨片102、104。在步驟282中，當(dāng)?shù)谝恍盘栔甘倦姵啬K20的溫度大于閾值溫度水平時，微處理器40產(chǎn)生第二信號以引發(fā)壓縮器22向電池模塊20的冷卻歧管140、142內(nèi)泵送制冷劑。在步驟觀4中，當(dāng)?shù)谝恍盘栔甘倦姵啬K20的溫度大于閾值溫度水平時，微處理器40產(chǎn)生第三信號以引發(fā)風(fēng)扇38吹送空氣穿過冷凝器24，以冷卻冷凝器對。冷凝器M 流體聯(lián)接到冷卻歧管140、142。在步驟觀6中，石墨片102、104將熱能從電池單元80傳導(dǎo)到石墨片102、104以冷卻電池單元20。在步驟觀8中，冷卻歧管140、142將熱能從石墨片102、104傳導(dǎo)到冷卻歧管140、 142內(nèi)，并且進(jìn)一步將熱能傳導(dǎo)到流過冷卻歧管140、142的制冷劑內(nèi)。在步驟290中，冷凝器M從電池模塊20的冷卻歧管140、142接收制冷劑，并且從制冷劑吸取熱能。在步驟四2中，將制冷劑從冷凝器M送回到壓縮器22。參見圖16，示出根據(jù)另一個示例性實施例的用于產(chǎn)生電力的電池系統(tǒng)310。電池系統(tǒng)310包括電池模塊320、泵322、熱交換器324、冷板325、儲存器326、風(fēng)扇337、導(dǎo)管328、 330、331、332、334、溫度傳感器336、制冷劑系統(tǒng)338和微處理器；340。在電池系統(tǒng)310和電池系統(tǒng)10之間的主要差別是電池系統(tǒng)310使用冷卻劑代替制冷劑來冷卻電池模塊320。電池模塊320具有與如上所述的電池模塊20相同的結(jié)構(gòu)。泵322被配置為響應(yīng)于來自微處理器340的控制信號將冷卻劑泵送通過導(dǎo)管3 到電池模塊320內(nèi)。如所示的，導(dǎo)管3 流體聯(lián)接在泵322和電池模塊320之間，并且，導(dǎo)管330流體聯(lián)接在電池模塊320和熱交換器324之間。在離開電池模塊320后，冷卻劑進(jìn)一步被通過導(dǎo)管330泵送到熱交換器324。熱交換器324被設(shè)置為從流過其中的冷卻劑吸取熱能以冷卻冷卻劑。如所示的， 導(dǎo)管331流體聯(lián)接在熱交換器3M和冷板325之間。在離開熱交換器3M后，冷卻劑進(jìn)一步被通過導(dǎo)管331泵送到冷板325。風(fēng)扇337被設(shè)置為響應(yīng)于來自微處理器340的控制信號推動空氣通過熱交換器 324，以冷卻熱交換器324。如所示的，風(fēng)扇337被布置為接近熱交換器324。冷板325被設(shè)置為從流過其中的冷卻劑吸取熱能以進(jìn)一步冷卻冷卻劑。如所示的，導(dǎo)管322流體聯(lián)接在冷板325和儲存器3 之間。在離開冷板325后，冷卻劑進(jìn)一步被通過導(dǎo)管332泵送到儲存器326。儲存器3 被設(shè)置為在其中存儲冷卻劑的至少一部分。如所示的，導(dǎo)管334流體聯(lián)接在儲存器3 和泵322之間。在離開儲存器3 后，冷卻劑進(jìn)一步被泵送通過導(dǎo)管334 到泵322。溫度傳感器336被設(shè)置為產(chǎn)生由微處理器340接收的指示電池模塊320的溫度水平的信號。制冷劑系統(tǒng)338被設(shè)置為響應(yīng)于來自微處理器340的控制信號冷卻熱交換器324。 如所示的，制冷劑系統(tǒng)338可操作地聯(lián)接到冷板325。微處理器340被設(shè)置為控制電池系統(tǒng)310的操作。具體地，微處理器340被配置為響應(yīng)于來自溫度傳感器336的信號產(chǎn)生用于控制泵322和制冷劑系統(tǒng)338的操作的控制信號，下面更詳細(xì)地進(jìn)行描述。參見圖17-18，提供了根據(jù)另一個示例性實施例的用于冷卻電池模塊320的方法的流程圖。為了簡化，將使用電池模塊中的單個電池單元和一對石墨片來說明該方法。當(dāng)然，可以使用額外的電池單元和石墨片。在步驟360中，溫度傳感器336產(chǎn)生由微處理器340接收的第一信號，該第一信號指示電池模塊320的溫度。電池模塊320包括電池單元、第一和第二石墨片與第一和第二冷卻歧管。第一和第二冷卻歧管分別布置在電池單元的第一和第二側(cè)上。第一和第二冷卻歧管分別聯(lián)接到第一和第二石墨片。在步驟362中，當(dāng)?shù)谝恍盘栔甘倦姵啬K320的溫度大于閾值溫度水平時，微處理器340產(chǎn)生第二信號以引發(fā)泵322從儲存器326向電池模塊320的第一和第二冷卻歧管內(nèi)泵送冷卻劑。在步驟363中，當(dāng)?shù)谝恍盘栔甘倦姵啬K320的溫度大于閾值溫度水平時，微處理器340產(chǎn)生第三信號以引發(fā)風(fēng)扇337吹送空氣穿過熱交換器324，以冷卻熱交換器324。熱交換器3M流體聯(lián)接到電池模塊320的第一和第二冷卻歧管。在步驟364中，當(dāng)?shù)谝恍盘栔甘倦姵啬K320的溫度大于閾值溫度水平時，微處理器340產(chǎn)生第四信號，以引發(fā)制冷劑系統(tǒng)338將制冷劑泵送通過冷板325的一部分以冷卻冷板325。冷板325流體聯(lián)接到熱交換器324。在步驟366中，第一和第二石墨片將熱能從電池單元分別傳導(dǎo)到第一和第二石墨片中以冷卻電池單元。在步驟368中，第一和第二冷卻歧管將熱能從第一和第二石墨片分別傳導(dǎo)到第一和第二冷卻歧管內(nèi)，并且進(jìn)一步將熱能傳導(dǎo)到分別流過第一和第二冷卻歧管的冷卻劑內(nèi)。在步驟370中，熱交換器3M在其中接收來自電池模塊320的第一和第二冷卻歧管的冷卻劑，并且從流過其中的冷卻劑吸取熱能。在步驟371中，冷板325在其中接收來自電池模塊320的第一和第二冷卻歧管的冷卻劑，并且從流過其中的冷卻劑吸取熱能。在步驟372中，儲存器3 從冷板325接收冷卻劑，并且將冷卻劑從儲存器3 送回到泵。電池系統(tǒng)、電池模塊和用于冷卻電池模塊的方法相對于其他系統(tǒng)、模塊和方法提供了實質(zhì)上的優(yōu)點。具體地說，所述電池系統(tǒng)、電池模塊和方法提供了使用與冷卻歧管聯(lián)接的石墨片來冷卻在電池模塊中的電池單元的技術(shù)效果，這在保持電池模塊的較薄輪廓的同時有效地從電池單元移除了熱能。雖然已經(jīng)參考示例性實施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以明白， 在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改變，并且可以用等同物替代其元件。另外，在不偏離其實質(zhì)范圍的情況下，可以進(jìn)行許多修改以使特定的情況或材料適于本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，意在使本發(fā)明不限于所公開的用于執(zhí)行本發(fā)明的特定實施例，而是本發(fā)明將包括落在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實施例。而且，術(shù)語第一、第二等的使用用于將一個元件與另一個相區(qū)別。而且，術(shù)語一個等的數(shù)量不表示數(shù)量的限制，而是表示存在所述項目的至少一個。
權(quán)利要求
1.一種電池模塊，包括電池單元，所述電池單元具有第一側(cè)和第二側(cè)；布置在所述電池單元的所述第一側(cè)上的第一石墨片，所述第一石墨片將熱能從所述電池單元傳導(dǎo)到所述第一石墨片中，以冷卻所述電池單元；以及聯(lián)接到所述第一石墨片的第一冷卻歧管，所述第一冷卻歧管將熱能從所述第一石墨片傳導(dǎo)到所述第一冷卻歧管中，所述第一冷卻歧管進(jìn)一步被配置為接收流過其中的流體，以將熱能從所述第一冷卻歧管傳導(dǎo)到所述流體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，進(jìn)一步包括布置在所述電池單元的所述第二側(cè)上的第二石墨片，所述第二石墨片將熱能從所述電池單元傳導(dǎo)到所述第二石墨片中，以冷卻所述電池單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池模塊，進(jìn)一步包括聯(lián)接到所述第二石墨片的第二冷卻歧管，所述第二冷卻歧管將熱能從所述第二石墨片傳導(dǎo)到所述第二冷卻歧管中，所述第二冷卻歧管進(jìn)一步被配置為接收流過其中的流體，以將熱能從所述第二冷卻歧管傳導(dǎo)到所述流體中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，在所述第一石墨片上具有聚乙烯涂層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，所述第一石墨片的厚度在0.5mm至2. Omm的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，所述第一石墨片具有平板部分和第一延伸部分，所述第一延伸部分從所述平板部分的第一端延伸，所述第一冷卻歧管具有第一凹槽， 所述第一凹槽被配置為在其中容納所述第一石墨片的所述第一延伸部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，所述第一冷卻歧管具有限定內(nèi)部區(qū)域的外殼以及與所述外殼聯(lián)接的第一和第二流體端口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池模塊，其中，所述第一冷卻歧管由鋁、銅、銀和金中的至少一種來構(gòu)造。
9.一種電池系統(tǒng)，包括電池模塊，所述電池模塊具有電池單元、第一石墨片和第一冷卻歧管，所述電池單元具有第一側(cè)和第二側(cè)，所述第一石墨片被布置在所述電池單元的所述第一側(cè)上，并且將熱能從所述電池單元傳導(dǎo)到所述第一石墨片中以冷卻所述電池單元，所述第一冷卻歧管聯(lián)接到所述第一石墨片，并且將熱能從所述第一石墨片傳導(dǎo)到所述第一冷卻歧管中，所述第一冷卻歧管進(jìn)一步被配置為接收流過其中的制冷劑，以將熱能從所述第一冷卻歧管傳導(dǎo)到所述制冷劑中；冷凝器，所述冷凝器流體聯(lián)接到所述電池模塊，所述冷凝器被配置為從所述電池模塊接收所述制冷劑并且從所述制冷劑吸取熱能，所述冷凝器進(jìn)一步流體聯(lián)接到所述壓縮器， 并且被配置為將所述制冷劑送到所述壓縮器；以及所述壓縮器，所述壓縮器進(jìn)一步流體聯(lián)接到所述電池模塊的所述第一冷卻歧管，所述壓縮器被配置為將所述制冷劑泵送到所述第一冷卻歧管中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池系統(tǒng)，進(jìn)一步包括溫度傳感器，所述溫度傳感器被配置為產(chǎn)生指示所述電池模塊的溫度的第一信號；以及可操作地聯(lián)接到所述溫度傳感器的微處理器，所述微處理器被配置為當(dāng)所述第一信號指示所述電池模塊的溫度大于閾值溫度水平時產(chǎn)生第二信號，以引發(fā)所述壓縮器將所述制冷劑泵送到所述第一冷卻歧管中。
11.一種電池系統(tǒng)，包括電池模塊，所述電池模塊具有電池單元、第一石墨片和第一冷卻歧管，所述電池單元具有第一側(cè)和第二側(cè)，所述第一石墨片被布置在所述電池單元的所述第一側(cè)上，并且將熱能從所述電池單元傳導(dǎo)到所述第一石墨片中以冷卻所述電池單元，所述第一冷卻歧管聯(lián)接到所述第一石墨片，并且將熱能從所述第一石墨片傳導(dǎo)到所述第一冷卻歧管中，所述第一冷卻歧管進(jìn)一步被配置為接收流過其中的冷卻劑，以將熱能從所述第一冷卻歧管傳導(dǎo)到所述冷卻劑中；流體聯(lián)接到所述電池模塊的熱交換器，所述熱交換器被配置為在其中接收來自所述電池模塊的冷卻劑，并且從流過其中的冷卻劑吸取熱能；流體聯(lián)接到所述熱交換器的冷板，所述冷板被配置為從流過其中的所述冷卻劑吸取熱能；流體聯(lián)接在所述冷板和泵之間的儲存器，所述儲存器被配置為從所述冷板接收所述冷卻劑，并且將所述冷卻劑送到所述泵；以及進(jìn)一步流體聯(lián)接到所述電池模塊的所述第一冷卻歧管的所述泵，所述泵配置為將所述冷卻劑從所述儲存器泵送到所述第一冷卻歧管中。
12.一種用于冷卻電池模塊的方法，所述電池模塊具有電池單元、第一石墨片和第一冷卻歧管，所述方法包括將熱能從所述電池單元傳導(dǎo)到在所述電池單元的第一側(cè)上布置的所述第一石墨片以冷卻所述電池單元；將熱能從所述第一石墨片傳導(dǎo)到與所述第一石墨片聯(lián)接的所述第一冷卻歧管中；以及將流體接收在所述第一冷卻歧管中，并且將熱能從所述第一冷卻歧管傳導(dǎo)到在所述第一冷卻歧管中的流體中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述流體是制冷劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括利用溫度傳感器來產(chǎn)生指示所述電池模塊的溫度的第一信號；以及當(dāng)所述第一信號指示所述電池模塊的溫度大于閾值溫度水平時，利用微處理器來產(chǎn)生第二信號以引發(fā)壓縮器將所述制冷劑泵送通過所述第一冷卻歧管。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述流體是冷卻劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括利用溫度傳感器來產(chǎn)生指示所述電池模塊的溫度的第一信號；以及當(dāng)所述第一信號指示所述電池模塊的所述溫度大于閾值溫度水平時，利用微處理器產(chǎn)生第二信號以引發(fā)泵將冷卻劑泵送通過所述第一冷卻歧管。
全文摘要
本發(fā)明提供了電池系統(tǒng)、電池模塊和用于冷卻電池模塊的方法。該電池模塊包括具有第一側(cè)和第二側(cè)的電池單元；以及第一石墨片，其被布置在電池單元的第一側(cè)上，并通過將熱能從電池單元傳導(dǎo)到第一石墨片來冷卻電池單元。電池模塊進(jìn)一步包括第一冷卻歧管，其結(jié)合到第一石墨片，并且將熱能從第一石墨片傳導(dǎo)到第一冷卻歧管內(nèi)。第一冷卻歧管進(jìn)一步被配置為接收流過其中的流體，以將熱能從第一冷卻歧管傳導(dǎo)到流體內(nèi)。
文檔編號H01M10/50GK102414905SQ201080018065
公開日2012年4月11日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者喬斯·佩恩 申請人:株式會社Lg 化學(xué)