專利名稱：其上安裝有溫度傳感器的電池模塊和包括該電池模塊的中大型電池組的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有溫度傳感器的電池模塊和包括該電池模塊的電池組，更具體地，涉及一種包括兩個或更多個電池單體的電池模塊和包括該電池模塊的中大型電池組， 其中，該電池模塊被構造成如下結構在至少一個電池單體以及與該至少一個電池單體接觸的相應構件之間，設置有用于測量該至少一個電池單體的溫度的傳感器(“溫度傳感器”)，在所述相應構件的與該至少一個電池單體接觸的區域處，該相應構件設置有以與所述溫度傳感器相對應的形狀形成的凹槽，并且，在溫度傳感器安裝于所述凹槽中的狀態下， 該溫度傳感器設置成與所述至少一個電池單體的外表面接觸。
背景技術：
近來，能夠充電和放電的二次電池已廣泛用作無線移動設備的能量源。而且，作為電動車輛(EV)、混合動力電動車輛(HEV)和外接充電式混合動力電動車輛(Plug-in HEV) 的動力源，二次電池已經引起了相當大的關注，已經開發了上述這些車輛來解決現有的使用化石燃料的汽油車和柴油車引起的問題，例如空氣污染。小型移動設備為每個設備使用一個或數個電池單體。另一方面，因為諸如車輛等的中大型設備需要高功率和大容量，所以這些中大型設備使用中大型電池模塊，該中大型電池模塊具有彼此電連接的多個電池單體。優選地，中大型電池模塊被制造成具有盡可能小的尺寸和重量。因此，通常使用能夠以高的集成度進行堆疊并具有小的重量/容量比的棱形電池或袋狀電池來作為該中大型電池模塊的電池單體(單元電池)。特別地，目前很多興趣都集中在使用鋁制層壓片作為包覆構件(sheathing member)的袋狀電池，這是因為袋狀電池的重量輕，袋狀電池的制造成本低，并且袋狀電池的形狀容易改變。構成這種中大型電池模塊的電池單體是能夠充電和放電的二次電池。因此，在這些電池的充放電期間，高功率大容量的二次電池會產生大量的熱量。特別地，在這種電池模塊中普遍使用的每個袋狀電池的層壓片在其表面上涂覆有呈現低導熱率的聚合物材料，結果，難以有效降低這些電池單體的總體溫度。也就是說，如果不能從電池模塊中有效去除在電池模塊的充放電期間由該電池模塊產生的熱量，則該熱量將積聚在電池模塊中，結果，加速了該電池模塊的退化。根據情形， 該電池模塊可能著火或爆炸。為此，在作為高功率大容量電池的車輛用電池組中，需要冷卻系統來冷卻該電池組中安裝的電池單體。而且，在這種冷卻系統中，需要測量各個電池單體的溫度以控制冷卻效率，因此需要有溫度傳感器。通常，通過以高的集成度堆疊多個電池單體來制造要安裝在中大型電池組中的每個電池模塊。在此情況下，這些電池單體在它們彼此以預定間隔隔開的狀態下進行堆疊，以便除去在這些電池單體的充放電期間產生的熱量。例如，在不使用額外構件的情況下，可以在電池單體彼此以預定間隔隔開的狀態下依次堆疊這些電池單體。替代地，在電池單體具有低機械強度的情形中，一個或多個電池單體安裝在一個電池盒(battery cartridge)中， 并且多個電池盒彼此堆疊以構成電池模塊。在所堆疊的電池單體之間或所堆疊的電池模塊之間，可以限定有冷卻劑通道，從而，溫度傳感器可以毫無困難地安裝在所堆疊的電池單體之間或所堆疊的電池模塊之間，并且，可以有效去除在所堆疊的電池單體之間或所堆疊的電池模塊之間積聚的熱量。然而，在此結構中，必須設置有與電池單體的數目相對應的多個冷卻劑通道，結果，電池模塊的總體尺寸增加了。而且，在多個電池單體彼此堆疊的情況下，考慮到電池模塊的尺寸，各個冷卻劑通道之間的間隔也相對窄。結果，該冷卻結構的設計很復雜。即，以比冷卻劑入流端口更窄的間隔布置的冷卻劑通道導致了高壓損失，結果，難以設計該冷卻劑入流端口和冷卻劑出流端口的形狀和位置。而且，可以進一步設置有風扇以防止這種壓力損失，因此，由于功耗、風扇噪聲、空間等，其設計可能受到限制。因此，可以考慮如下的電池模塊結構，以便以簡單而緊湊的結構來制造具有高功率和大容量的電池模塊在該結構中，在電池單體之間的兩個或更多個界面處設置有多個散熱構件。然而，在這種結構中，當溫度傳感器在位于電池單體和散熱構件之間的同時、直接安裝到電池單體的側面時，各個電池單體與散熱構件之間的直接接觸可能是困難的，結果， 冷卻效率可能降低。而且，在安裝有溫度傳感器的上述結構中，當外力施加到電池模塊時，負荷集中在該溫度傳感器的安裝位置處，結果，該溫度傳感器可能變形或損壞，因此，可能無法正確測量各個電池單體的溫度。因此，非常需要這樣一種電池模塊該電池模塊提供了高功率和大容量，能夠以簡單而緊湊的結構來制造，呈現優良的冷卻效率，其內的溫度傳感器不會變形和損壞，并且呈現優良的壽命和安全性。
發明內容
技術問題因此，已經做出了本發明，以解決上述問題和其它尚未解決的技術問題。具體地，本發明的目的是提供一種電池模塊，該電池模塊被構造成如下結構溫度傳感器安裝于在與電池單體相對應的相應構件處形成的凹槽中，由此，在維持電池單體和該相應構件之間的接觸面積的同時，防止了負荷集中在該溫度傳感器的安裝位置處，從而防止該溫度傳感器變形和損壞。技術方案根據本發明的一個方面，能夠通過提供一種包括兩個或更多個電池單體的電池模塊來實現上述及其它目的，其中，該電池模塊被構造成如下結構在至少一個電池單體以及與該至少一個電池單體接觸的相應構件之間，設置有用于測量該至少一個電池單體的溫度的傳感器(“溫度傳感器”)，在所述相應構件的與該至少一個電池單體接觸的區域處，所述相應構件設置有以與所述溫度傳感器相對應的形狀形成的凹槽，并且，在所述溫度傳感器
5安裝于所述凹槽中的狀態下，所述溫度傳感器設置成與所述至少一個電池單體的外表面接觸。在根據本發明的電池模塊中，溫度傳感器安裝在以與該溫度傳感器相對應的形狀、在所述相應構件的與電池單體接觸的區域處形成的所述凹槽中。因此，能夠將該溫度傳感器穩定地安裝在所述相應構件的凹槽中并防止負荷集中在該溫度傳感器的安裝位置處， 從而有效防止該溫度傳感器由于外力而變形和損壞。而且，與溫度傳感器安裝于在電池單體和所述相應構件之間限定的空間中的常規結構相比，在溫度傳感器在其與電池單體的外表面接觸的狀態下安裝于所述相應構件的凹槽內的結構中，能夠增加電池單體和所述相應構件之間的直接接觸面積，并因此能夠正確測量電池單體的溫度。在所述相應構件處形成的凹槽的結構不受特別限制，只要該凹槽以與溫度傳感器相對應的形狀形成即可。例如，該凹槽可以構造成如下的凹陷型結構或貫通型結構，在該凹陷型結構中，溫度傳感器僅僅在所述相應構件的與電池單體接觸的區域處暴露，在該貫通型結構中，溫度傳感器在所述相應構件的與電池單體相對的區域處以及所述相應構件的與電池單體接觸的區域處暴露。而且，該溫度傳感器能夠以各種方式安裝在所述凹槽中。例如，該溫度傳感器可以完全容納在所述凹槽中，從而該溫度傳感器不被電池單體擠壓。替代地，該溫度傳感器也可在如下狀態下安裝在所述凹槽中即，該溫度傳感器的一部分從所述凹槽突出，從而，即使在該溫度傳感器被電池單體擠壓時，該溫度傳感器也不變形。在一個優選實例中，所述相應構件可以包括在相應的電池單體之間的界面處安裝的散熱構件。與溫度傳感器安裝于在電池單體和所述相應構件之間限定的空間中的常規結構相比，能夠增加電池單體和所述相應構件之間的接觸面積，并因此能夠正確測量電池單體的溫度，從而最大化該電池模塊的冷卻效率。同時，該散熱構件的結構不受特別限制，只要容易通過該散熱構件來實現散熱即可。優選地，該散熱構件被構造成冷卻鰭片的結構。而且，該散熱構件的材料不受特別限制，只要該散熱構件由導熱材料形成即可。例如，該散熱構件可以由呈現高導熱率的金屬片形成。這種散熱構件可以設置在各個電池單體之間的所有界面處或設置在各個電池單體之間的某些界面處。例如，在這種散熱構件設置在各個電池單體之間的所有界面處的情形中，各個電池單體可以在其兩個相反側面處與不同的散熱構件接觸。另一方面，在這種散熱構件設置在各個電池單體之間的某些界面處的情形中，某些電池單體可以僅在其一個側面處與散熱構件接觸。該溫度傳感器可以位于電池單體的任何區域處，只要該溫度傳感器測量電池單體的溫度即可。考慮到電池單體的總體溫度狀態，易于將電池單體的其中心區域處的溫度設定為平均值。因此，優選地，所述凹槽形成在所述相應構件處，使得該溫度傳感器位于所述至少一個電池單體的中心區域處。該溫度傳感器連接到控制器(例如，電池管理系統(BMS))，以基于從該溫度傳感器獲得的溫度信息來控制電池模塊的溫度。其內安裝有該溫度傳感器的所述凹槽可以延伸成使得用于這種電連接的構件(例如電線)安裝在凹槽延伸部中。優選地，該凹槽延伸部在與熱傳導方向相反的縱向方向上形成。
S卩，在該凹槽延伸部形成為與熱傳導方向橫向交叉的情形中，導熱率降低了，從而散熱效果也降低了。因此，優選該凹槽延伸部形成在與熱傳導方向相反的縱向方向上。優選地，在該散熱構件的至少一部分從堆疊起來的電池單體向外暴露的狀態下， 該散熱構件設置在相應的電池單體之間的界面處，并且，該散熱構件的向外暴露部分朝著所述至少一個電池單體的一側彎曲。在上述結構中，該散熱構件的向外暴露部分可以朝著與該散熱構件鄰接 (connecting)的每一個電池單體彎曲。S卩，從電池單體產生的熱量被傳導到在電池單體之間設置的該散熱構件并且容易通過具有大接觸面積的彎曲部分而傳遞到熱交換構件，由此有效地從電池單體散發熱量。根據情形，所述電池模塊可以構造成如下結構在該散熱構件的彎曲部分處安裝有熱交換構件。此熱交換構件能夠以各種方式安裝到該散熱構件，例如焊接或機械聯接。因此，從電池單體產生的熱量被傳遞到設置在電池單體之間的散熱構件，并由安裝在電池單體堆的一側處的該熱交換構件有效去除。該熱交換構件的材料不受特別限制，只要該熱交換構件由呈現高導熱率的材料形成即可。優選地，該熱交換構件由比其它材料呈現更高導熱率和機械強度的金屬材料形成。 該散熱構件和熱交換構件可以彼此連接以實現有效的熱傳遞。通常，電池模塊被構造成如下結構電池單體在彼此以預定間隔隔開的同時進行堆疊以形成冷卻劑通道，從而，在溫度傳感器安裝于在各個電池單體之間限定的空間中以測量這些電池單體的溫度的狀態下，空氣在限定于各個電池單體之間的上述空間內流動 (空氣冷卻式)，以防止電池單體過熱。然而，這種類型的電池模塊并不能提供足夠的散熱效果。另一方面，與在各個電池單體之間未設置有空間或者僅在各個電池單體之間設置有很小空間的常規冷卻系統相比，在多個散熱構件設置于電池單體之間的兩個或更多個界面處并且用于將這些散熱構件一體地互連的熱交換構件安裝在電池單體堆的一側處的電池模塊中，能夠以更高的冷卻效率來冷卻該電池單體堆，因此，能夠最大化該電池模塊的散熱效率并能夠以高的集成度堆疊這些電池單體。在一個優選實例中，每個電池單體均可以是輕質的袋狀電池，該袋狀電池包括安裝在由層壓片形成的電池外殼中的電極組件，該層壓片包括能夠熱焊接的內側樹脂層、隔離金屬層、以及呈現優異耐久性的外側樹脂層。優選地，每個電池單體均安裝在以框架結構構造的電池盒中。這種結構優選適用于具有通過熱焊接而在電池的邊緣處形成的密封部的電池。在上述結構中，該電池盒包括至少一對板狀框架，以在相應一個電池單體的至少一個主表面暴露的狀態下固定該相應一個電池單體的邊緣，并且，所述框架中的每一個均在其外表面處設置有彈性擠壓構件，以便將相應一個散熱構件以緊密接觸的方式固定到所述相應一個電池單體的暴露主表面。因此，在其內安裝有電池單體的多個電池盒相互堆疊并且在各個電池盒之間設置有散熱構件的情況下，設置在所述框架的外表面處的彈性擠壓構件提高了該電池盒堆的結構穩定性，并且使散熱構件能夠有效固定到該電池盒堆。由于每個電池盒均包括至少一對板狀框架，所以在每個電池盒中，不僅可以安裝有一個電池單體，而且可以安裝有兩個或更多個電池單體。例如，在每個電池盒中安裝有兩個電池單體的結構中，在這兩個電池單體之間設置有中間框架，從而，這兩個電池單體中的一個電池單體設置在上框架和該中間框架之間，而另一個電池單體設置在該中間框架和下框架之間。即使在這種結構中，散熱構件也以緊密接觸的方式設置在電池單體的外表面處， 因此，能夠通過熱傳導來提供散熱效果。該彈性擠壓構件的結構不受特別限制，只要在組裝電池模塊時、該彈性擠壓構件安裝到所述框架以固定該散熱構件即可。例如，該彈性擠壓構件可以設置在所述框架的上端及下端和/或左側及右側。因此，安裝到所述框架外側的該彈性擠壓構件將散熱構件以緊密接觸的方式有效壓靠在所述框架上，以增加該散熱構件與所述框架的固定程度，結果，不必使用另外的構件來固定該散熱構件。根據情形，該彈性擠壓構件可以進一步安裝在所述框架的、與電池單體的密封部接觸的內表面處。在一個優選實例中，在每個電池單體的暴露主表面均從所述框架中的相應一個框架向外突出的狀態下，每個電池單體可以安裝在所述框架之間，并且，在彈性擠壓構件的高度大于每個電池單體的暴露主表面處的突出高度的狀態下，該彈性擠壓構件可以設置在所述框架的外表面處。S卩，形成得比電池單體的高度更低的框架僅僅固定各個電池單體的邊緣，因此，能夠通過電池單體的、突出的暴露主表面來實現有效散熱。而且，在加裝該散熱構件時，安裝得比電池單體的、突出的暴露主表面處的高度更高的所述彈性擠壓構件將該散熱構件以緊密接觸的方式有效擠壓到電池單體的暴露主表面，因此，能夠在不增加使用該散熱構件的電池模塊的尺寸的情況下提高該電池模塊的整體機械強度。安裝在所述框架的外表面處的該彈性擠壓構件的材料不受特別限制，只要在該彈性擠壓構件受到擠壓時，該彈性擠壓構件呈現出高的彈性擠壓力即可。優選地，每個彈性擠壓構件均由彈性聚合物樹脂形成。這種聚合物樹脂可以是能夠呈現高彈性力的材料或者可以具有能夠呈現高彈性力的結構或形狀。前者的代表性實例可以是橡膠，而后者的代表性實例可以是發泡聚合物樹脂。該彈性擠壓構件能夠以各種方式安裝到所述框架。為了更有效地將該彈性擠壓構件安裝到所述框架，所述框架可以在其外表面處設置有凹槽，該彈性擠壓構件可以安裝在此凹槽中。每個彈性擠壓構件的寬度可以等于每個所述框架的寬度的10%或更大。如果每個彈性擠壓構件的寬度相比于每個所述框架的寬度來說太小，則可能無法發揮通過將該彈性擠壓構件安裝到所述框架而獲得的效果。另一方面，如果每個彈性擠壓構件的寬度相比于每個所述框架的寬度來說太大，那么，在其受到擠壓時會彈性變形的該彈性擠壓構件覆蓋了所述散熱構件的大部分，結果，散熱效果可能降低。此外，當該彈性擠壓構件受到擠壓時， 該彈性擠壓構件可能從所述框架中突出出來，這不是優選的。因此，當然，只要不引起上述問題，每個彈性擠壓構件的寬度均可以超過以上限定的范圍。優選地，所述熱交換構件具有至少一個冷卻劑通道，冷卻劑從所述至少一個冷卻劑通道中流過。例如，在該熱交換構件中可以形成有用于諸如水的冷卻劑從中流過的冷卻劑通道，由此，與常規的空氣冷卻式冷卻結構相比，實現了具有高可靠性的優異冷卻效果。作為上述結構的一個實例，所述熱交換構件可以構造成如下結構，即該熱交換構件包括底部部分，散熱構件以緊密接觸的方式設置在該底部部分的底表面處；與所述底部部分相連的兩個相反的側面部分，所述兩個相反的側面部分具有沿著縱向方向、貫穿所述兩個相反的側面部分而形成的冷卻劑通道；以及多個散熱鰭片，所述多個散熱鰭片設置在所述兩個相反的側面部分之間，使得所述散熱鰭片從所述底部部分向上延伸。因此，從電池單體傳遞到該散熱構件的熱量被傳導到所述熱交換構件的底部部分的底表面，并傳遞到在所述熱交換構件的兩個相反的側面部分中形成的冷卻劑通道內流過的冷卻劑(即，以水冷的方式)，并且傳遞到所述熱交換構件的散熱鰭片(即，以空氣冷卻的方式)，從而有效實現了從各個電池單體的熱量散發。所述熱交換構件的結構不受特別限制，只要該熱交換構件安裝在電池單體堆的一側以容易地去除由電池單體產生的熱量即可。優選地，所述熱交換構件安裝在模塊外殼的頂部處。因此，從電池單體產生的熱量能夠以高的效率散發到該模塊外殼的外部。根據情形，該模塊外殼可以在其頂部處設置有凹陷部，該凹陷部具有足以收容所述熱交換構件的尺寸，并且，安裝在該凹陷部中的所述熱交換構件的高度可以小于或等于所述模塊外殼的頂部的高度。在此結構中，即使在多個電池模塊沿著所述熱交換構件安裝的方向進行堆疊的情況下，在堆疊這些電池模塊時也不存在由于該熱交換構件而引起的任何困難，因此，在制造具有高功率和大容量的中大型電池組時，上述結構可以是優選的。同時，中大型電池組使用多個電池單體以提供高功率和大容量。在構成這種電池組的電池模塊中，需要更高的散熱效率來確保該電池組的安全性。因此，根據本發明的另一個方面，提供了一種通過基于所期望的功率和容量來組合兩個或更多個電池模塊而制造的中大型電池組。根據本發明的電池組包括多個電池單體以提供高功率和大容量。因此，根據本發明的電池組優選用作電動車輛、混合動力電動車輛、或外接充電式混合動力電動車輛的動力源，在這些車輛中，在電池單體的充放電期間產生的高溫熱量是嚴重的安全問題。
從以下結合附圖進行的詳細描述中，將能更清楚地理解本發明的上述及其它目的、特征和其它優點，在這些附圖中圖1是局部豎直剖面圖，典型地示出了包括常規散熱構件的電池模塊；圖2是局部豎直剖面圖，典型地示出了包括根據本發明一實施例的散熱構件的電池模塊；圖3是示出了板狀電池單體的典型視圖；圖4是示出了電池盒的典型平面圖；圖5是示出了圖4的電池盒的、沿著方向A觀察到的豎直剖視圖；圖6是示出了包括兩個電池單體的電池盒的分解視圖；圖7是示出了圖6的電池盒的典型平面圖；圖8和圖9是示出了根據本發明其它實施例的散熱構件的典型視圖；圖10是示出了圖9的散熱構件設置在電池盒之間的結構的典型視圖11是圖10的、沿著方向A觀察到的典型豎直剖視圖；圖12是示出了在電池盒之間設置有散熱構件的電池模塊的透視圖，圖4中示出該電池盒之一；圖13是示出了安裝有根據本發明另一實施例的熱交換構件的電池模塊的透視圖；并且圖14是示出了圖13的熱交換構件的典型放大圖。
具體實施例方式現在，將參考附圖來詳細描述本發明的優選實施例。然而，應當注意，本發明的范圍不限于所例示的實施例。圖1是局部豎直剖面圖，典型地示出了包括常規散熱構件的電池模塊。參考圖1，該電池模塊包括電池單體10、溫度傳感器70、以及與散熱構件50相對地設置的電池單體10。溫度傳感器70設置在電池單體10和散熱構件50之間。而且，溫度傳感器70直接安裝于電池單體10的一個側面。結果，在電池單體10和散熱構件50之間產生了死區空間S。由于這種死區空間S，電池單體10和散熱構件50之間的直接接觸是困難的，結果，冷卻效率大大降低。而且，當外力施加到該電池模塊時，負荷集中于溫度傳感器70上，結果， 該溫度傳感器70可能部分地變形或損壞。圖2是局部豎直剖面圖，典型地示出了包括根據本發明一實施例的散熱構件的電池模塊。參考圖2，以與圖1中相同的方式，在電池單體10和散熱構件50a之間設置有用于測量電池單體10的溫度的溫度傳感器70，該散熱構件50a設置成與電池單體10接觸。然而，在本實施例中，在散熱構件50a的與電池單體10接觸的區域處形成有凹槽 72，該凹槽72具有與溫度傳感器70相對應的形狀，并且，在溫度傳感器70置于凹槽72中的狀態下，溫度傳感器70設置成與電池單體10的外表面接觸。因此，與圖1的電池模塊相比，在圖2的電池模塊中沒有產生死區空間S，并且，電池單體10和散熱構件50a之間的直接接觸面積大于圖1中的電池單體10和散熱構件50 之間的直接接觸面積。因此，提高了電池單體10的冷卻效率，并且防止了溫度傳感器70在外力施加到該電池模塊時變形或損壞。圖3是示出了板狀電池單體的典型視圖。參考圖3，作為板狀電池單體的電池單體100包括安裝在電池外殼110中的、具有陰極/隔板/陽極結構的電極組件(未示出)，該電池外殼110由包括樹脂層和金屬層的層壓片形成。電連接到該電極組件的陰極端子120和陽極端子130分別從電池外殼110的上端和下端向外突出。為了圖示的簡潔起見，未示出通過熱焊接而形成在電池外殼110的邊緣處的密封部。由于電池外殼110包括樹脂層，所以與金屬外殼相比，不容易從該電池單體散發熱量。特別地，在包括多個彼此堆疊的電池單體100的電池模塊中，由于散熱率低，該電池模塊的性能和安全性可能惡化。圖4是示出了根據本發明一實施例的電池盒的典型平面圖，而圖5是典型地示出了圖4的電池盒的、沿著方向A觀察到的豎直剖視圖。參考這兩幅圖，電池盒200被構造成如下結構板狀電池單體100安裝在電池盒 200中，并且該電池單體100的電極端子120和130從電池盒200向外突出。電池盒200包括一對板狀框架300和300 ’，這一對板狀框架300和300 ’被構造成用于在電池單體100的兩個主表面暴露的狀態下固定該電池單體100的邊緣處的兩個相反側面。各個框架300和300’在其外表面的左側部分和右側部分處設置有沿著各個框架 300和300，的縱向方向平行地延伸的彈性擠壓構件310、320和310’、320’。而且，在電池單體100的暴露主表面從各個框架300和300’突出的狀態下，該電池單體100安裝在各個框架300和300，之間。在彈性擠壓構件310、320和310，、320，的高度L大于電池單體100的暴露主表面處的突出高度I的狀態下，彈性擠壓構件310、320 和310’、320’安裝在各個框架300和300’的外表面處。因此，在加裝散熱構件(未示出) 時，彈性擠壓構件310、320和310’、320’能夠對該散熱構件(未示出)提供彈性擠壓力。而且，所加裝的散熱構件(未示出)被彈性擠壓構件310、320和310’、320’以緊密接觸的方式有效擠壓到電池單體100的暴露主表面，因此，能夠在不增加使用該散熱構件的電池模塊的尺寸的情況下實現有效的散熱。圖6是典型地示出了包括兩個電池單體的電池盒的分解視圖，而圖7是示出了圖 6的電池盒的典型平面圖。參考這兩幅圖，除了兩個板狀電池單體100和100’以堆疊狀態安裝在電池盒200’ 中并且在電池單體100和100’之間還設置有中間框架301之外，電池盒200’與圖4的電池盒相同，因此，將不再給出其詳細說明。在此結構中，即使在散熱構件(未示出)設置在電池單體100和100’的主表面處的情形中，也能通過熱傳導來實現優異的散熱效果。因此，與圖4的結構相比，設置在中間框架301和一對框架300和300’處的彈性擠壓構件310和320將這些散熱構件以緊密接觸的方式擠壓到電池單體100和100’的主表面，因此，能夠在最小化電池模塊的尺寸增加的同時、實現有效的散熱。圖8和圖9是示出了根據本發明其它實施例的散熱構件的典型視圖。參考圖8，散熱構件500在其一個側面處設置有凹槽510，該凹槽510以與溫度傳感器相對應的形狀形成，以便該溫度傳感器安裝在凹槽510中，并且，散熱構件500的向外暴露部分520朝著散熱構件500的一側彎曲。凹槽510形成在與電池單體(未示出)的中心區域相對應的位置。而且，在散熱構件500的形成有凹槽510的一個側面處形成有凹槽延伸部512，用于把安裝在凹槽510中的溫度傳感器(未示出)與控制器(未示出)電連接的電線安裝在該凹槽延伸部512中。當熱量被朝著散熱構件500的向外暴露部分520 (沿著箭頭所示的方向)傳導時， 凹槽延伸部512形成在與此相反的縱向方向上。在此結構中，與凹槽延伸部512’形成為與熱傳導方向橫向交叉時相比，導熱性不會降低。圖9的散熱構件500a與圖8的散熱構件500的不同之處在于在圖9中，向外暴露部分520a朝著散熱構件500a的兩個相反側彎曲。然而，在如下方面，圖9的散熱構件 500a與圖8的散熱構件500是相同的即，用于將溫度傳感器安裝在其內的凹槽510a以與
11該溫度傳感器相對應的形狀形成在散熱構件500a的一個側面處。圖10是示出了圖9的散熱構件設置在電池盒之間的結構的典型視圖，而圖11是圖10的、沿著方向A觀察到的典型豎直剖視圖。參考這兩幅圖，電池盒200設置在散熱構件500a的兩個相反側，并且，電池單體 100設置成與散熱構件500a緊密接觸，以便通過熱傳導來冷卻電池單體100。凹槽720形成在散熱構件500a的下部處使得該凹槽720在與熱傳導方向相反的縱向方向上延伸，并且溫度傳感器700安裝在該凹槽720中。結果，提高了散熱構件500a和電池單體100之間的緊密接觸程度和接觸面積。如果如圖1所示、在散熱構件500a處未形成有用于將溫度傳感器700安裝在其內的凹槽，則在電池單體100和散熱構件500a之間會產生與溫度傳感器700的厚度相對應的死區空間，結果，降低了電池單體100的冷卻效率。圖12是示出了在電池盒之間設置有散熱構件的電池模塊的透視圖，圖4中示出該電池盒之一。參考圖12，電池模塊400包括依次堆疊的八個電池盒200，并且在這些電池盒200 之間的某些界面處設置有四個散熱構件500a，從而，由這些電池盒200產生的熱量(具體地，由安裝在各個電池盒中的電池單體產生的熱量)被傳導到散熱構件500a，以便實現高的散熱效果。設置在八個電池盒200的框架300的外表面處的彈性擠壓構件310和320有助于散熱構件500a穩定地安裝并固定到框架300。同時，各個散熱構件500a由呈現高導熱率的金屬片制成。散熱構件500a的向外暴露部分朝著各個電池盒200的兩個相反側彎曲。因此，在電池單體100的充放電期間由各個電池單體100產生的熱量被傳遞到在各個電池盒200之間設置的散熱構件500a，然后通過設置在散熱構件500a的向外暴露部分上的熱交換構件(未示出)排放到外部，由此，在該電池模塊被構造成緊湊結構的同時，實現了高的散熱效率。圖13是典型地示出了安裝有根據本發明另一實施例的熱交換構件的電池模塊的透視圖，而圖14是示出了圖13的熱交換構件的典型放大圖。與圖12—起來參考這兩幅圖，安裝在模塊外殼410中的電池模塊400被構造成如下結構在通過依次堆疊多個電池盒200而構成的電池盒堆的頂部處安裝有熱交換構件 600。該熱交換構件600包括底部部分610，該底部部分610安裝在模塊外殼410的頂部處，從而散熱構件500a以緊密接觸的方式設置在該底部部分610的底表面處；與該底部部分610相連的兩個相反的側面部分620和620’，這兩個相反的側面部分620和620’具有沿著縱向方向貫穿這兩個相反的側面部分620和620’而形成的冷卻劑通道621和622 ； 以及多個散熱鰭片630，這些散熱鰭片630設置在所述兩個相反的側面部分620和620’之間，使得散熱鰭片630從底部部分610向上延伸。S卩，諸如水的冷卻劑從冷卻劑通道621和622中流過，并且，這些散熱鰭片630彼此以預定的間隔D布置，從而空氣在各個散熱鰭片630之間流動。因此，以高的可靠性和良好的冷卻效率有效去除了從散熱構件500a傳遞的熱量。
雖然已經出于示意性目的公開了本發明的優選實施例，但本領域技術人員將會理解，在不偏離所附權利要求中公開的本發明的范圍和精神的情況下，可以進行各種修改、添加和替代。工業實用性從上文的描述中清楚可見，根據本發明的電池模塊被構造成如下結構在與電池單體接觸的相應構件處形成有凹槽，以加速從該電池單體的熱量散發，并且溫度傳感器安裝在該凹槽中。因此，能夠提高電池單體與該相應構件之間的緊密接觸程度并防止負荷集中在該溫度傳感器的安裝位置處，由此防止該溫度傳感器變形和損壞。而且，在熱交換構件中還形成有水冷式冷卻結構，因此，能夠以高的可靠性進一步改善從電池單體的熱量散發。基于這種高的散熱效率，能夠均一地控制電池單體的內部溫度，由此大幅提高該電池單體的壽命和安全性。
權利要求
1.一種電池模塊，所述電池模塊包括兩個或更多個電池單體，其中所述電池模塊被構造成如下結構在至少一個電池單體以及與所述至少一個電池單體接觸的相應構件之間，設置有用于測量所述至少一個電池單體的溫度的傳感器(“溫度傳感器”)，在所述相應構件的與所述至少一個電池單體接觸的區域處，所述相應構件設置有以與所述溫度傳感器相對應的形狀形成的凹槽，并且在所述溫度傳感器安裝于所述凹槽中的狀態下，所述溫度傳感器設置成與所述至少一個電池單體的外表面接觸。
2.根據權利要求1所述的電池模塊，其中，所述相應構件包括在相應的電池單體之間的界面處安裝的散熱構件。
3.根據權利要求2所述的電池模塊，其中，所述散熱構件被構造成冷卻鰭片的結構。
4.根據權利要求3所述的電池模塊，其中，所述散熱構件由呈現高導熱率的金屬片形成。
5.根據權利要求1所述的電池模塊，其中，所述凹槽形成在所述相應構件處，使得所述溫度傳感器位于所述至少一個電池單體的中心區域處。
6.根據權利要求1所述的電池模塊，其中，所述凹槽在與熱傳導方向相反的縱向方向上延伸。
7.根據權利要求2所述的電池模塊，其中，在所述散熱構件的至少一部分從堆疊起來的所述電池單體向外暴露的狀態下，所述散熱構件設置在所述相應的電池單體之間的界面處，并且所述散熱構件的向外暴露部分朝著所述至少一個電池單體的一側彎曲。
8.根據權利要求7所述的電池模塊，其中，所述散熱構件的向外暴露部分朝著與所述散熱構件鄰接的每一個所述電池單體彎曲。
9.根據權利要求7所述的電池模塊，其中，所述電池模塊被構造成如下結構在所述散熱構件的彎曲部分處安裝有熱交換構件。
10.根據權利要求9所述的電池模塊，其中，所述熱交換構件具有至少一個冷卻劑通道，冷卻劑從所述至少一個冷卻劑通道中流過。
11.根據權利要求10所述的電池模塊，其中，所述熱交換構件包括底部部分，所述散熱構件以緊密接觸的方式設置在所述底部部分的底表面處；與所述底部部分相連的兩個相反的側面部分，所述兩個相反的側面部分具有沿著縱向方向、貫穿所述兩個相反的側面部分而形成的冷卻劑通道；以及多個散熱鰭片，所述多個散熱鰭片設置在所述兩個相反的側面部分之間，使得所述散熱鰭片從所述底部部分向上延伸。
12.根據權利要求9所述的電池模塊，其中，所述熱交換構件安裝在模塊外殼的頂部處。
13.根據權利要求12所述的電池模塊，其中，所述模塊外殼在其頂部處設置有凹陷部， 所述凹陷部具有足以收容所述熱交換構件的尺寸，并且，安裝在所述凹陷部中的所述熱交換構件的高度小于或等于所述模塊外殼的頂部的高度。
14.一種中大型電池組，其包括根據權利要求1至13中的任一項所述的兩個或更多個電池模塊，所述電池模塊的數目是基于所述電池組的功率和容量而設定的。
15.根據權利要求14所述的中大型電池組，其中，所述電池組用作電動車輛、混合動力電動車輛、或外接充電式混合動力電動車輛的動力源。
全文摘要
本發明涉及一種由兩個或更多個電池單體構成的電池模塊，其中，該電池模塊包括傳感器(“溫度傳感器”)，該傳感器(“溫度傳感器”)用于測量至少一個電池單體的溫度，并且設置在該電池單體以及與該電池單體接觸的相應構件之間；以及凹部，該凹部具有與所述溫度傳感器相對應的形狀并形成在所述相應構件與所述電池單體接觸的部分中，其中，該溫度傳感器安裝成在插入上述凹部中的同時接觸所述電池單體的外表面。
文檔編號H01M10/48GK102484300SQ201080040466
公開日2012年5月30日 申請日期2010年9月14日 優先權日2009年9月15日
發明者姜達模, 尹熙琇, 李珍圭, 金玟廷 申請人:株式會社Lg 化學