具有改进的冷却剂流量分布均一性的中型或大型电池组盒的制作方法

专利名称：具有改进的冷却剂流量分布均一性的中型或大型电池组盒的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有改进的冷却剂流量分布均 一性的中型或大型电池组盒，并且更具体而言，涉及其中安装有具有多个堆叠的单元电池的电池模块的中型或大型电池组盒，所述单元电池可以进行充电和放电，其中所述电池组盒的上部和下部分别具有一个冷却剂入口和一个冷却剂出口，它们指向相反方向，所述电池组盒还具有一个冷却剂引入部分和一个冷却剂排出部分，并且面向电池堆顶部的冷却剂引入部分的上端内侧
被构建成这样一种结构其中始于冷却剂入口相对一端的斜面具有朝着冷却剂入口方向增大的相对于电池堆顶部的倾角。
背景技术：
近来可进行充电和放电的二次电池已被广泛用作无线移动设备的能源。此外，二次电池作为电动车辆(EV)和混合型电动车辆(HEV)的能源已引起广泛关注，对其进行研发的目的在于解决例如由目前使用化石燃料的汽油和柴油车辆引起的空气污染问题。
小型移动设备每个设备只需使用一个或几个电池单元。另一方面，中型或大型设备，例如车辆，需使用具有多个相互电连接的电池单元的中型或大型电池模块，因为中型或大型设备需要高功率和大容量。
如果可能，优选制造具有小的尺寸和重量的中型或大型电池模块。为此，可高整体性地堆叠并具有小的重量/容量比的棱柱形电池或袋形电池通常被用作中型或大型电池模块的电池单元。尤其是，目前使用铝层压板作为包覆部件(sheathing member)的袋形电池引起了广泛关注，因为该袋形电池的重量轻，生产成本低，并且袋形电池的形状易于改变。
为了使中型或大型电池模块提供预定设备或装置所需的功率和容量，需将中型或大型电池模块构建成其中多个电池单元相互串联电连接并且电池单元相对外力稳定的结构。
此外，构成中型或大型电池模块的电池单元为可进行充电和放电的二次电池。因而，高功率、大容量的二次电池在其充电和放电过程中会产生大量的热量。如果单元电池在其充电和放电过程中产生的热量不能有效地移出，则在各单元电池中累积热量，加速单元电池的变差。根据情形，单元电池可能会着火或爆炸。为此，在用于车辆的高功率、大容量的电池组中需要一个冷却系统，来冷却安装在电池组中的电池单元。
另一方面，在包括多个电池单元的中型或大型电池组中， 一些电池单元性能变差会导致整个电池组性能变差。造成性能不均一的主要因素之一是电池单元之间冷却的不均一性。为此，需要提供一种结构来确保冷却剂流动过程中冷却的均一性。
一些常规的中型或大型电池组使用被构建成这样结构的电池组盒其中一个冷却剂入口和一个冷却剂出口位于所述电池组盒的上部和下
部，使冷却剂入口和冷却剂出口指向相反方向，并且从冷却剂入口延伸至电池模块的流动空间的顶部和底部相互平行。但是，在该结构中，相对较大的冷却剂流量被引入邻近冷却剂出口的电池单元之间的流动通道中，而相对较小的冷却剂流量被引入邻近冷却剂入口的电池单元之间的流动通道中，使得难于实现电池单元的均一冷却。
关于该问题，韩国专利申请公开文本No. 2006-0037600、 No.2006-0037601和No. 2006-00376277>开了 一种被构建成以下结构的中型或大型电池组其中一个空气引导平面向下倾斜至电池单元的对侧，以使空气引导平面随着空气引导平面和冷却剂入口之间距离的增加而更接近所述电池单元。具体而言，所述空气引导平面以15-45度角向所述电池单元的对侧倾斜，从而抑制冷却剂流量,皮过量引入邻近冷却剂出口的电池单元之间的流动通道中的现象的发生。
但是，本申请的发明人发现，即使在上述结构中，电池单元之间的温度偏差也很大，从而不可能实现所需水平的温度均一性。
因此，非常需要一项技术来从根本上解决上述问题。

发明内容
因此，进行了本发明以解决上述问题及待解决的其他技术问题。通过对中型或大型电池组盒的大量广泛和深入的研究及实验，本申
请的发明人发现，当中型或大型电池组盒被构建成这样的结构，即其中冷却剂引入部分的上端内侧被构建成使始于冷却剂入口相对端的斜面具有朝着冷却剂入口方向增大的相对于电池堆顶部的倾角的结构时，可以均匀分布流经电池单元之间的流动通道的冷却剂流量，从而有效移出电池单元之间累积的热量，从而极大地改进电池单元的性能和寿命。本发明基于这些发现而完成。
根据本发明的一个方面，以上及其他目标可通过提供一种中型或大型电池组盒而完成，所述中型或大型电池组盒中安装有具有多个堆叠的可充电和放电的电池单元或单元模块('单元电池，)的电池模块，其中所述电池组盒在其上部和下部分别具有一个冷却剂入口和一个冷却剂出口 ，它们指向相反方向，从而4吏冷却单元电池的冷却剂可以沿与单元电池的堆叠方向相垂直的方向从电池模块的一侧流向另一侧，所述电池组盒还具有一个从冷却剂入口延伸至电池模块的流动空间('冷却剂引入部分，)，和另 一个从电池模块延伸至冷却剂出口的流动空间('冷却剂排出部分，)，并且面向电池堆顶部的冷却剂引入部分的上端内側被构建成使始于冷却剂入口相对端的斜面具有朝着冷却剂入口方向增大的相对于电池堆顶部的倾角这样的结构。
即，在本发明的中型或大型电池组盒中，冷却剂引入部分的上端内侧被构建成使始于冷却剂入口相对端(位于冷却剂出口側的一端)的斜面具有朝着冷却剂入口方向增大的相对于电池堆顶部的倾角这样的结构。因此，可以均匀分布流经单元电池(电池单元或单元模块)之间的流动通道的冷却剂流量，因此，在电池单元充电和放电过程中产生的热量可通过均匀流动的冷却剂而有效移出。从而可提高冷却效率和改进单元电池的运行性能。
本文中表述的'倾角的增大，意指位于冷却剂入口一侧的斜面具有大于位于冷却剂入口相对侧的斜面的倾角。因此，斜面可朝着冷却剂入口
方向连续或不连续地增加。此处，所表述的'不连续的增加，意指位于斜
面之间的区域可以具有o度倾角。例如，在相邻斜面之间可局部地形成具
有o度的相对于电池堆顶部的倾角的区域。
安装在本发明的中型或大型电池组盒中的电池模块通过堆叠多个具有高密度的单元电池进行制备，以使所述单元电池按预定间隔进行排列以移出在单元电池充电和放电过程中由单元电池产生的热量。例如，电池单元可顺序堆叠，从而使电池单元按预定间隔排列，而无需使用其他部件。或者，当电池单元具有较低的机械强度时，将一个或多个电池单元安装在预定安装部件中，并将多个安装部件进行堆叠来构建电池模块。在后一情形中，电池单元在本发明中被称为'单元模块，。
当将多个单元模块进行堆叠来构建电池模块时，冷却剂流动通道被限定在电池单元和/或单元模块之间，从而有效移出堆叠的电池单元之间累积的热量。
冷却剂引入部分和冷却剂排出部分均为流动空间，通过其使可有效移出由于电池单元的充电和放电而由电池单元产生的热量的冷却剂被引入和排出。冷却剂引入部分和冷却剂排出部分分别形成于电池组盒的上部和下部，使得冷却剂引入部分和冷却剂排出部分指向相反方向。根据
和上部。
冷却剂引入部分的上端内侧的倾角可以多种结构朝着冷却剂入口方向增大。
在一个示例性实施方案中，冷却剂引入部分的上端内侧被构建成包括有两个或多个连续斜面的结构。即，在冷却剂引入部分的上端内侧可
形成这样的斜面其倾角从冷却剂入口相对端开始朝着冷却剂入口方向增大。
本申请的发明人所进行的实验表明，当冷却剂引入部分的上端内侧被构建成含有两个或多个连续斜面的结构时，与当冷却剂引入部分的上端内侧平行于电池堆顶部时或当冷却剂引入部分的上端内侧被构建成只含有一个斜面的结构时相比，单元电池之间的温度偏差减小。因此，进一步改进了单元电池的性能。
在一个具体实例中，上端内侧的斜面可包括始于冷却剂入口相对端的第一斜面和位于第一斜面和冷却剂入口之间的第二斜面，使得第二斜
面的倾角大于第一斜面的倾角。
在上述结构中，在第二斜面具有不超过45度的相对于电池堆顶部的倾角的范围内，第二斜面可以具有比笫一斜面大20-500%、优选大100-300%的倾角。由于第二斜面的倾角不超过45度，因此可以使电池组盒尺寸的增加最小化。并且由于第二斜面的倾角比第一斜面的倾角大至少20%，因此可以确保所需的冷却剂流量的均一性。第一斜面可以具有等于或小于15度的相对于电池堆顶部的倾角。优选第一斜面具有2-7度的相对于电池堆顶部的倾角。更优选第一斜面具有3-5度的相对于电池堆顶部的倾角。
在此情形下，在第二斜面的倾角不小于第一斜面的倾角的范围内，第二斜面可以具有10-30度的相对于电池堆顶部的倾角。
根据情形，冷却剂引入部分的上端内側可被构建成含有基本无限的连续斜面的曲线形结构。
同时，根据安装有中型或大型电池组的装置的情况，冷却剂入口可以具有不同的倾角。例如，冷却剂入口的倾角可以等于或小于第二斜面的倾角。
根据情形，当由于安装有中型或大型电池組的装置的结构限制而需要较大的冷却剂入口倾角时，冷却剂入口倾角可以等于或大于第二斜面的倾角。
本申请的发明人经实验证实，当冷却剂引入部分的上端内侧被构建成如前所述的特定的倾斜结构时，冷却剂入口倾角对冷却剂流动通道中的冷却剂流量均一性无显著影响。因此，当冷却剂引入部分的上端内侧被构建成本发明中的特定的倾斜结构时，可以根据设备的安装情况随意确定冷却剂入口的倾角。
在一个示例性实施方案中，在冷却剂入口的倾角大于第二斜面的倾角的范围内，冷却剂入口具有30-60度的相对于电池堆顶部的倾角。因此，即使根据安装有电池组的装置的情况需要较大的冷却剂入口倾角时，也
所需冷却效率。
同时，冷却剂入口的相对端可同电池堆顶部相距不大于电池堆高度10%的高度。该结构适当地限制了到达冷却剂入口相对端的冷却剂的量，从而进一 步改进冷却剂对单元电池的均匀分布效果。
在此情况下，冷却剂入口相对端可同电池堆顶部相距l-10mm、优选1-3 mm的高度。
电池单元可以是二次电池，例如镍金属氩化物二次电池或锂二次电池。其中优选使用锂二次电池，因为锂二次电池具有高能量密度和高放电电压。多种类型电池例如圆柱形电池、棱柱形电池、袋形电池等均可用作构成电池模块的可充电和可放电的单元电池。其中，就电池形状而言，优选棱柱形电池或袋形电池。更优选使用袋形电池作为电池模块的单元电池，因为袋形电池可用较低的生产成本制备并且重量较轻。
此外，本发明的电池组盒更优选为冷却效率较高的结构，即与电池单元的堆叠方向相应的电池组盒长度大于与电池单元的侧向方向相应的电池组盒长度的结构。
同时，冷却剂排出部分可具有均一的相对于电池堆底部的高度。即冷却剂排出部分可构建成使冷却剂排出部分的下端内侧具有均一的相对于电池堆底部的高度的结构。当然，也可对该结构进行局部修改以改进冷却剂的排放效率。
根据情形，电池组盒可以被构建成在冷却剂出口中还安装有一个风机的结构，用于将经冷却剂入口引入的冷却剂在其流经电池模块之后快速平稳地移送到冷却剂出口。在此结构中，经狭窄的冷却剂入口引入的冷却剂，通过由风机产生的冷却剂驱动力以高流速充分到达远离冷却剂入口的电池单元，因此，在冷却剂流量相同的情况下可以实现冷却剂流量的相对均匀分布。
根据本发明的另一方面，提供一种被构建成其中电池模块安装在具有上述结构的中型或大型电池组盒中的结构的中型或大型电池组。
本说明书中所用术语'电池模块，广泛意指被构建成以下结构的电
池体系结构其中两个或多个可充电和可放电的电池单元或单元模块相互机械地偶联并且同时电联接从而提供高功率、大容量的电力。因此，电池模块本身可构成一个单独的装置或大型装置的一部分。例如，多个小型电池模块可以相互连接而构成一个大型电池模块。或者，少量的电池单元可以相互连接而构成一个单元模块，并且多个所述单元模块可以相互连接。
同时，单元模块可以被构建成多种结构，所述结构的一个示例性实例将在下文进行描述。
单元模块可被构建成多个板形电池单元相互串联连接的结构，所述板形电池单元中的每一个均具有形成于其上端和下端的电极终端。具体而言，所述单元模块可以包括两个或多个排列于堆叠结构中的电池单元和一个偶联到电池单元上用于覆盖除电池单元的电极终端之外的电池单元的外表面的高强度电池盖，所述堆叠结构中电池单元的电极终端之间 的连接是弯曲的，。
板形电池单元为具有较小厚度和相对较大的宽度及长度的电池单 元，以使堆叠电池单元构成电池模块时整个电池单元的尺寸最小化。作
为一个示例性实例，电池单元可为构建成如下结构的二次电池其中电 极组件安装在由包括树脂层和金属层的层压板形成的电池盒中，并且电 极终端从电池盒的顶端和底端向外伸出。具体而言，电池单元可以构建 成其中电极组件安装在由铝层压板形成的袋形电池盒中的结构。构建成 上述结构的二次电池可被称为袋形电池单元。
单元模块可通过用由合成树脂或金属材料制成的高强度电池盖覆盖 两个或多个电池单元而构成。所述高强度电池盖抑制电池单元在充电和 放电过程中由于电池单元的反复膨胀和收缩而导致的变形，同时保护具 有低机械强度的电池单元，从而防止电池单元密封区域之间的分离。从 而可最终制得具有更优良安全性的中型或大型电池模块。
一个单元模块中的电池单元相互串联和/或并联连接，或者一个单元 模块中的电池单元串联和/或并联连接至另 一个单元模块的电池单元上。 在一个示例性实例中，可通过以下方法制得多个单元模块相互偶联电 池单元的电极终端，同时纵向串联排列电池单元从而使电池单元的电极 终端顺序彼此邻近，将电池单元弯曲成两段或多段从而使电池单元堆叠， 并用电池盖覆盖预定数目的堆叠的电池单元。
电极终端之间的偶联可以多种方式实现，例如焊接(welding)、钎 焊(soldering)和机械偶联。优选电极终端之间的偶联通过焊接完成。
被高整体性地堆叠同时电极终端相互连接的电池单元或单元模块垂 直安装在可分开的顶部和底部结构部件中，所述结构部件被构造成以组 件型偶联结构形式相互偶联从而构建矩形电池模块。
单元模块和以多个单元模块制得的矩形电池模块的详情在韩国专利 申请No. 2006-45443和No. 2006-45444中有公开，它们是以本申请的申请 人的名义进行提交的，并且其公开内容通过引用纳入本文。
优选使用本发明的中型或大型电池组作为电动车辆或混合型电动车 辆的能源，所述车辆的安全性可能会由于从相结合而提供高功率和大容 量的多个电池单元在电池单元充电和放电过程中产生的高温热量而严重
10恶化。


本发明的上述及其他目标、特征及其他优点将从以下结合附图的
详细描述中更清楚地理解，其中
图1为说明被构建成其中电池模块安装在常规中型或大型电池 组盒中这样结构的中型或大型电池组的透视图。
图2为代表性地说明图1中中型或大型电池组的垂直剖视图。
图3为代表性地说明被构建成其中电池模块安装在另一常规中 型或大型电池组盒中这样结构的中型或大型电池组的垂直剖视图。
图4为代表性地说明被构建成其中电池模块安装在本发明的一 个示例性实施方案的电池组盒中这样结构的中型或大型电池组的垂 直剖视图。
图5为代表性地说明图4中的中型或大型电池组中冷却剂入口相 对端与电池堆顶部分开这样的结构的垂直剖视图。
图6为说明图2的中型或大型电池组中电池单元温度变化的测量 结果的图。
图7为说明图4的中型或大型电池组中电池单元温度变化的测量 结果的图。
图8为说明制造成图3结构的中型或大型电池组中电池单元温度 变化的测量结果的图。
图9为代表性地说明被构建成其中电池模块安装在本发明的另 一个示例性实施方案的电池组盒中这样结构的中型或大型电池组的 垂直剖视图；和
图IO为多次改变图4结构中的冷却剂入口倾角而制造的中型或 大型电池组中电池单元温度变化的测量结果的图。
具体实施例方式
现将参照附图详细描述本发明的示例性实施方案。但是，应该注 意的是，本发明范围不限于所说明的实施方案。
图1为说明被构建成其中电池模块安装在常规中型或大型电池组盒中这样结构的中型或大型电池组100的透视图，并且图2为代表 性地说明图1中中型或大型电池组100的垂直剖视图。
参照这些附图，中型或大型电池组100包括电池模块32,所述电池模 块32构建成这样的结构其中堆叠有多个单元电池30，使得单元电池30 相互电连接；安装有电池模块32的电池组盒70; —个冷却剂引入部分40, 作为流动空间，从冷却剂入口10延伸至电池模块32;和一个冷却剂排出 部分50，作为另一流动空间，从电池模块32延伸至冷却剂出口20。
经冷却剂入口 IO引入的冷却剂流经冷却剂引入部分40和位于各单元 电池30之间的流动通道60。与此同时，冷却剂冷却电池单元30。之后， 冷却剂流经冷却剂排出部分50，然后通过冷却剂出口20排出电池组盒。
冷却剂引入部分40与单元电池30的堆叠方向相平行。在此结构中， 相对较大的冷却剂流量被引入邻近冷却剂出口20的单元电池之间的流动 通道中，而相对较小的冷却剂流量被引入邻近冷却剂入口10的单元电池 之间的流动通道中，其结果是无法实现单元电池30的均匀冷却。因此， 邻近冷却剂出口20的单元电池和邻近冷却剂入口10的单元电池之间的温 度偏差很大。该现象的发生是因为冷却剂集中在冷却剂出口20—侧，结 果使得冷却剂入口 IO处的温度增加。
图3为代表性地说明被构建成其中电池模块安装在另一常规中 型或大型电池组盒中这样结构的中型或大型电池组100a的垂直剖视 图。
图3中的中型或大型电池组100a与图1中的中型或大型电池组 100在电池单元30、电池模块32、冷却剂排出部分50和流动通道60 方面基本相同。但图3中的中型或大型电池组100a与图1中的中型 或大型电池组100的不同之处在于，冷却剂入口 10a和冷却剂引入部 分40a以一个预定角度向电池组盒70a倾斜。即，冷却剂引入部分 40a的上端内侧42a以一个预定角度向着与冷却剂入口 10a相对的电 池组盒70的一端倾斜。
同图1中的中型或大型电池组IOO相比，在该结构中，对邻近冷 却剂入口 10a的单元电池30的冷却效率相对较高。从图8中可以看 到，即使在图3的结构中仍存在相当大的温差。
图4为代表性地说明被构建成其中电池模块安装在本发明的一个示例性实施方案的电池组盒70，中这样结构的中型或大型电池组的 垂直剖视图。
参照图4，电池组盒70，被构建成这样的结构其中与单元电池 30的堆叠方向L相应的电池组盒70，的长度大于与单元电池30的侧 向方向W相应的电池组盒70，的长度。并且，冷却剂入口 IO，和冷却 剂出口 20，分别形成于电池组盒70，的上部和下部，它们方向相反，这 样使冷却剂可以沿垂直电池单元30的堆叠方向L的方向从电池模块 32的一侧流向其相对侧。
小流动通道60位于各单元电池30之间以使冷却剂可流经流动通 道60。因此，经冷却剂入口 IO，引入的冷却剂流经流动通道60。与此 同时，由单元电池30产生的热量被冷却剂移出。之后，冷却剂经冷 却剂出口 20，排至外面。
图4中的电池组盒70，与图l和图3中所示电池组盒70和70a的 不同之处在于，冷却剂引入部分40，的上端内侧42，被构建成具有分段 增大的倾角的斜面形式。即，冷却剂引入部分40，的上端内侧42，被构 建成这样的结构其中始于冷却剂入口 IO，的相对端的斜面相对于电 池堆顶部的倾角朝着冷却剂入口 IO，的方向增大。具体而言，冷却剂 引入部分40，的上端内侧42，包括第一斜面a,其始于冷却剂入口 10， 的相对端，以及第二斜面b,其位于第一斜面a和冷却剂入口 IO，之 间，使第二斜面b具有大于第一斜面的倾角。
当经冷却剂入口10，引入的冷却剂沿第一斜面a和第二斜面b流经冷 却剂引入部分40，时，由于斜面a和b的倾角随着与冷却剂入口 IO，距离的 增加而减小，因而冷却剂的流动截面积逐渐减小。其结果是，冷却剂的 流动速度逐渐增大，而冷却剂流量却在减小，因此，冷却剂到达远离冷 却剂入口10，的单元电池30的过程中，均勻的冷却剂流量被引入各流动通 道60中。
为提高冷却剂的分布均匀性，使第一斜面a和第二斜面b形成于冷却 剂引入部分40，的上端内侧42，，使第一斜面a相对于电池堆顶部具有约5 度的倾角，第二斜面b具有比第一斜面a大200。/o的倾角，即相对于第一斜 面a约10度的倾角。
同时，如图4中所示，冷却剂入口10，具有小于第二斜面b的倾角。因此，当经冷却剂入口10，引入的冷却剂经过第二斜面b开始的地方时，冷 却剂的流动速度逐渐增大，直至冷却剂到达冷却剂入口10，的相对端。其 结果是，邻近冷却剂入口 10，的单元电池30和远离冷却剂入口 IO，的单元 电池30均能均匀冷却。
此外，电池组盒70，被构建成这样的结构其中冷却剂引入部分40， 是分段倾斜的，以使冷却剂引入部分40，的倾角朝着冷却剂入口10，的相 对端逐渐减小。从而可以防止发生冷却剂流量集中于冷却剂出口20，一侧 的现象，并因此可以有效防止邻近冷却剂入口10，的单元电池30的温度的 增加。
图5为代表性地说明被制造为图4结构的中型或大型电池组200 中冷却剂入口 IO，的相对端与电池堆顶部分开这样的结构的垂直剖视图。
参照图5,冷却剂入口 IO，的相对端与电池堆顶部相距约1 mm的 高度。因此，只有有限量的流经冷却剂引入部分40，的第二斜面b和 第一斜面a的冷却剂到达冷却剂入口 IO，的相对端，从而防止邻近冷 却剂入口 10，的相对端的单元电池30被过度冷却。
与以上描述相关，图6为说明被制造为图2结构的中型或大型电 池组中电池单元温度变化的测量结果的图，并且图7为说明被制造为 图4结构的中型或大型电池组中电池单元温度变化的测量结果的图。
参照图6连同图2，图6说明了堆叠于常规电池组盒70中的从最邻近冷 却剂出口的电池单元到最邻近冷却剂入口的电池单元的各电池单元的温 度测量结果。即电池单元编号l指最邻近冷却剂出口的电池单元，电池单 元编号35指最邻近冷却剂入口的电池单元。
温度测量试验在对电池单元施加了预定负载并且外部温度保持在室 温水平的条件下进行。测量试验显示，电池单元编号l，即最邻近冷却剂 入口相对端的电池单元，具有48%的相对温度比，电池单元编号34具有 98%的相对温度比。即，电池单元之间的温度偏差为50%，并且电池单 元的最大相对温度比为98%。当电池单元的温度超过一个具体温度水平 时，电池单元的寿命急剧减少。高温和大的温度偏差使得电池组不可能 长时间使用，此外，还使电池组爆炸的可能性增加。
为参照之用，将上述电池单元的相对温度比表述为可与图7和8所示
14实验结果相比较的相对数值，其将在下文进行描述。
与图6不同，图7说明了堆叠于图4的电池组盒70，中的从最邻近冷却 剂出口的电池单元到最邻近冷却剂入口的电池单元的各电池单元的温度
测量结果。
参照图7连同图4，测量试验在与图6相同的实验条件下进行，该试验 显示，电池单元编号1具有61%的相对温度比，电池单元编号31具有65% 的相对温度比。从而可以看出，同图6相比，温度偏差可以从50%降低到 4%，从而极大地改进了冷却剂的温度分布均一性。
图8为说明被制造为图3结构的中型或大型电池组中电池单元温度变 化测量结果的图。
有关图8的实验在与图7相同的条件下进行。不同之处在于使用图3 的电池组盒70a。具体而言，图8说明了图3结构中的冷却剂引入部分40a 的上端内侧43a以30度角倾斜这样结构的实验结果。
图8显示，电池单元具有5.5%的相对温度比偏差。从而可以看出， 电池单元的温度偏差同图7结果相比相对较高。
图9为代表性地说明被构建成其中电池模块安装在本发明的另 一示 例性实施方案的电池组盒中这样的结构的中型或大型电池组200a的垂直 剖视图。
参照图9，除冷却剂入口10，具有30度倾角，其大于第二斜面b的10度 倾角之外，该实施方案中的中型或大型电池组200a同图4中的中型或大型 电池组200结构相同。
但是，冷却剂的均匀分布性几乎不受冷却剂入口10，的倾角的影响。 该事实可从图10中看出，图1(H兌明了多次改变冷却剂入口10，的倾角时电 池单元的温度变化的测量结果。具体而言，对以下结构进行实验，即， 在第一斜面a具有5度倾角、第二斜面b具有10度倾角，并且冷却剂入口IO， 的相对端与电池堆顶部相多巨l mm高度的条件下，将冷却剂入口10，的倾 角改变为30度、45度和60度。
为进行参照，图IO的电池单元温度测量试验在对各电池单元施加高 出约40%的负载并且将外部温度降低约5度的条件下进行，该条件与图6 至8的实验条件不同。
从图10中可以看出，随着冷却剂入口10，的倾角的变化，仅存在微小差异。因此可以基于电池组安装于其中的装置的结构而改变冷却剂入口
IO，的倾角，同时具有均一的冷却效率。
工业实用性
从以上描述中可明显看出，本发明的中型或大型电池组盒被构建成
这样的结构其中使冷却剂引入部分的上端内侧形成为使始于冷却剂入 口相对端的斜面相对于电池堆顶部的倾角朝着冷却剂入口方向增大。从 而，本发明具有改进冷却剂流量分布均一性、有效移出单元电池之间累 积的热量的效果，并因此极大地改善了电池单元的性能和寿命。
虽然为说明之目的对本发明的示例性实施方案进行了公开，但是本 领域技术人员将认识到的是，可以进行多种改变、添加和替代，而不偏 离所附权利要求书所公开的本发明的范围和主旨。
权利要求
1.一种中型或大型电池组盒，其中安装有具有多个堆叠的电池单元或单元模块(‘单元电池’)的电池模块，所述电池单元或单元模块可以进行充电和放电，其中所述电池组盒在其上部和下部分别具有一个冷却剂入口和一个冷却剂出口，它们指向相反方向，使用来冷却单元电池的冷却剂可以沿与单元电池的堆叠方向相垂直的方向从电池模块的一侧流向其另一侧，所述电池组盒还具有一个从冷却剂入口延伸至电池模块的流动空间(‘冷却剂引入部分’)，和另一个从电池模块延伸至冷却剂出口的流动空间(‘冷却剂排出部分’)，并且面向电池堆顶部的冷却剂引入部分的上端内侧被构建成这样的结构其中始于冷却剂入口相对端的斜面具有朝着冷却剂入口方向增大的相对于电池堆顶部的倾角。
2. 权利要求l的中型或大型电池组盒，其中冷却剂引入部分的上端 内侧被构建成包括两个或多个连续斜面的结构。
3. 权利要求l的中型或大型电池组盒，其中所述上端内侧的斜面包 括始于冷却剂入口相对端的第 一斜面和位于所述第 一斜面和冷却剂入口 之间的第二斜面，使得第二斜面具有大于第一斜面的倾角。
4. 权利要求3的中型或大型电池组盒，其中在第二斜面具有不超过 45度的相对于电池堆顶部的倾角的范围内，第二斜面具有比第一斜面大 20-500%的倾角。
5. 权利要求3的中型或大型电池组盒，其中第一斜面具有等于或小 于15度的相对于电池堆顶部的倾角。
6. 权利要求5的中型或大型电池组盒，其中第一斜面具有2-7度的相 对于电池堆顶部的倾角。
7. 权利要求3的中型或大型电池组盒，其中在第二斜面具有大于第 一斜面的倾角的范围内，第二斜面具有10-30度的相对于电池堆顶部的倾 角。
8. 权利要求3的中型或大型电池组盒，其中冷却剂入口具有等于或 小于第二斜面的倾角。
9. 权利要求3的中型或大型电池组盒，其中冷却剂入口具有等于或大于第二斜面的倾角。
10. 权利要求9的中型或大型电池组盒，其中在冷却剂入口具有大于 第二斜面的倾角的范围内，冷却剂入口具有30-60度的相对于电池堆顶部 的倾角。
11. 权利要求l的中型或大型电池组盒，其中冷却剂入口相对端与电 池堆顶部相距的高度不大于电池堆高度的10%。
12. 权利要求l的中型或大型电池组盒，其中冷却剂入口相对端与电 池堆顶部相距I-IO mm的高度。
13. 权利要求l的中型或大型电池组盒，其中所述电池单元为锂二次 电池。
14. 权利要求l的中型或大型电池组盒，其中冷却剂排出部分具有均 一的相对于电池堆底部的高度。
15. 权利要求l的中型或大型电池组盒，其中所述电池组盒被构建成 这样的结构其中在冷却剂入口或冷却剂出口中还安装有风机，用于使 经冷却剂入口引入的冷却剂在流经电池模块之后移向冷却剂出口 。
16. —种中型或大型电池组，其被构建成这样的结构其中电池模 块安装在权利要求1-15中任一项的中型或大型电池组盒中。
17. 权利要求16的中型或大型电池组，其中所述电池组被用作电动 车辆或混合型电动车辆的能源。
全文摘要
本发明公开了具有改进的冷却剂流量分布均一性的中型或大型电池组盒，其中安装有具有多个堆叠的单元电池(30)的电池模块(32)。所述电池组盒在其上部和下部分别具有一个冷却剂入口(10’)和一个冷却剂出口(20’)。冷却剂入口(10’)和冷却剂出口(20’)指向相反方向。所述电池组盒还具有一个冷却剂引入部分(40’)和一个冷却剂排出部分。冷却剂引入部分(40’)的上端内侧被构建成这样的结构使始于冷却剂入口(10’)相对端的斜面具有朝着冷却剂入口(10’)的方向增大的相对于电池堆顶部的倾角。
文档编号H01M10/50GK101604735SQ20091000694
公开日2009年12月16日 申请日期2009年2月13日 优先权日2008年6月12日
发明者姜达模, 尹钟文, 林艺勋, 郑在皓 申请人:株式会社Lg化学