[发明专利]用于电动车辆的电池

说明书

一种用于电动车辆的电池，其包括彼此电连通的第一和第二对模块。第一对模块包括第一模块和第二模块。第二模块经由第一多个外部汇流条与第一模块进行电和热连通。第二对模块包括第三模块和第四模块。第四模块经由第二多个外部汇流条与第三模块进行电和热连通。第一和第二对模块经由靠近第二和第三模块的每个的中心区域的第一内部连接汇流条和第二内部连接汇流条彼此联接。

技术领域

本发明涉及一种用于电动车辆的锂离子电池，且具体地说涉及一种具有改善热管理性能的带有改善汇流条结构的锂离子电池。

背景技术

混合电动车辆(HEV)和全电动车辆(EV)作为用于近期持久运输工具的有前景方案而出现。传统内燃机(ICE)对于环境的有害影响以及与石油基燃料相关联的某些经济问题是开发电动动力系的主要驱动动因。

虽然EV完全地依赖于来自电化学存储系统(例如，电池)的动力供源，但在HEV中，ICE动力和电池系统动力的组合在混合动力动力系中提供推进。再生系统附加于车辆允许通过在制动期间捕获动能来对电池重新充电。此外，小型ICE能用作EV中的发电机，以对电池重新电池并且延长驾驶范围。

混合动力和全电动车辆在其考虑安全性和经济性时须克服许多障碍。尽管在电池技术上有技术成果，但高能量和高功率电池的大规模应用还未达到其全部潜力。该缺点与如下事实相关联：电池的充电量、功率输送特征以及日历寿命很大程度上取决于它们的温度。经充分证明的事实是，电池在操作(充电和放点)期间的过度加热导致不平衡的反应，这由此触发诸如火灾和爆炸的严重安全问题。此外，电池暴露于冰点以下温度急剧地减小它们的电力输送。因此，电池热管理系统(BTMS)对于所有大中型电池组都是必须的，以使得它们的温度在较佳范围内，而不考虑电池组上的负荷。

锂离子(Li-ion)电池由于诸如高功率和能量密度、长循环寿命、优良的存储能力以及无记忆再充电特征的若干引人注目特征而变为主要的电池技术。也称为袋形电池单元的棱柱形锂离子电池单元在本领域是众所周知的，并且由于对于此种情形(袋形)可忽略不计的重量、相对较低制造成本以及形状设计上的灵活性而在汽车电动化中受青睐。

锂基电池是室温电池；这意味着它们的理想工作温度是大约25℃。然而，它们能在-20℃至60℃的范围内工作，但在低于0℃的温度下，它们的能力迅速地减弱并且在高于50℃的温度下，它们变得易于产生严重的热危害。因此，锂离子电池的热管理对于促进它们的安全性和性能方面极为关键。

通常，BTMS的复杂性随着电池系统的尺寸而增大。随着电池尺寸增大，显著的温度变化会在各个电池单元之间发生。如果一个电池单元与其它电池单元相比处于较高温度下，则其电性能会不同，且这导致整个电池组的不平衡性能。因此，为了促进峰值性能，应使得电池组中电池单元之间的不同温度最小化；同时，整个电池组须保持在期望的温度范围内。

多电池单元电池、尤其是锂离子(Li-ion)由于其高能量密度、高比能量、长寿命周期和灵活且轻型设计而广泛地使用。通常，多单元锂离子电池包括电池盒和作为电池模块集聚在电池盒中的一组电池单元。这些电池单元的每个包括具有正极引线的正电极和具有负极引线的负电极。在构造上，这些正极引线和负极引线串联地或并联地或者组合地连接，以满足电池电位的不同电压和能量需求。

通常，电池包括汇流条，该汇流条是金属导体，该金属导体具有低阻抗和高载流能力并且以所需的结构连接电极。汇流条通常用作导体以将电力分配至电池的若干点，且汇流条通常用于连接每个电池单元的电极，其中该汇流条串联地连接电池单元，并且该汇流条将一个电池单元的正极端子连接于另一电池单元的负极端子。汇流条通常焊接于每个电极端子。替代地，汇流条可由机械紧固件连接于电极端子。因此，汇流条用于经由相对较短的距离载送相当大的电流。