[发明专利]电池组件

说明书

技术领域

本披露主题与电池组有关，更特定而言与车辆用电池组有关，其具有用以冷却电池组中单体电池的冷却系统或加热系统。

背景技术

混合动力车和电动车等机动车都使用推进系统提供动力。对于混合动力车，其推进系统一般是指油电混合动力，其使用汽油(燃油)为内燃机(ICE)提供动力，用电池为电动机提供动力。这些混合动力车是通过再生制动吸收动能来为电池充电。在巡航或怠速时，内燃机的一部分输出提供给发电机(仅仅是电机在发电模式下运行)，这样所产生的电量用于为电池充电。这与全电动车完全不同，后者的电池完全通过外部的电源充电，如输电网或增程挂车。虽然柴油或乙醇、植物基油类等其他燃料也有所使用，但是几乎所有的混合动力车仍需要汽油作为单一燃料。

电池和单体电池是本技术领域众所周知的重要的能量存储设备。电池和单体电池一般都包含电极和位于电极之间的离子传导电解质。包含锂离子电池在内的电池组，因为可以重复充电并且没有记忆效应，所以在汽车应用和各种商业电子设备上越来越常见。在最适宜的操作温度下存储和操作锂离子电池非常重要，这样能使电池在更长的时间内保持电力。

由于锂离子电池的特性，电池组-20℃到60℃的环境温度下运行。但是，即使在这个温度范围内运行，如果下降到0℃以下，电池组也可能开始损失其容量或充放电能力。根据环境温度的不同，电池的生命周期容量或充电/放电的能力可能随着温度偏离0℃而减小。尽管如此，也不可避免在超出环境温度范围的条件下使用锂离子电池。

就象以上提到的那样，在多个单体电池组成的电池或电池组中，一个单体电池和靠近的单体电池之间可能出现显著的温差，这损害了电池组的性能。为了延长整个电池组的寿命，单体电池的温度必须低于需要的阈值温度。为了提高电池组的性能，应尽量降低电池组中单体电池间的温度差。但是，由于通向环境的热通路的不同，不同单体电池将达到不同的温度。而且，出于相同的原因，在充电的过程中，不同单体电池将达到不同的温度。因此，如果一个单体电池的温度对比其他单体电池高，其充电或放电的效率将会不同，并因此会比其他单体电池充电或放电更快。这样将导致整个电池组性能的降低。

为电池组提供散热系统的设计多种多样。Jones等人的美国专利5,071,652介绍了一种金属氧化物-氢电池，其包括一个圆形的外部压力容器，该容器包含多个并排安置的圆形单体电池模块。相邻的单体电池模块由圆形的传热构件隔开，传热构件将热量从单体电池模块传递到外部容器。每个传热构件包括一个基本扁平主体或散热片，被安置在相邻的单体电池模块之间。与压力容器内表面相接触的位置有一个外周凸缘。每个单体电池模块的宽度都大于凸缘的长度，因此每个传热构件的凸缘都不与相邻的传热构件相接触。该凸缘通过设计和布置向压力容器施加一个向外的径向力。拉杆用来把单体电池模块和传热构件以塞入压力容器的电堆形式卡在一起。

Jones等人的美国专利5,071,652中所述的金属氧化物-氢电池是为圆柱型电池设计的。Jones等人的美国专利5,071,652所述为传热构件直接与容器接触。因此，Jones等人的美国专利5,071,652并没有说明形成容器和传热构件之间可用来导入冷却或加热剂来冷却或加热单体电池的间隙。

Earl等人的美国专利5,354,630介绍一种圆形构造型Ni-H₂蓄电池常见的压力容器，其具有一个包含一组隔室的外部压力容器。每个隔室中包括至少一个单体电池，一个传热构件和一个用于保持相邻隔室距离相对不变的单体电池垫片。传热构件包括一个与单元电池发生热接触的散热片部分，以及一个从散热片部分纵向延深并与压力容器的内壁发生紧密热接触的凸缘。传热构件用于把单体电池产生的热量沿径向传递到压力容器上。

同Jones等人的美国专利5,071,652所介绍的金属氧化物-氢电池相似，Earl等人的美国专利5,354,630的蓄电池也是为圆柱型电池设计的。Earl等人的美国专利5,354,630介绍的这种金属氧化物-氢电池的传热构件直接接触容器，因此不能形成容器和传热构件之间可用来导入冷却或加热剂来冷却或加热单体电池的间隙。