针对液体制冷剂泄漏具有改进的安全性的电池组的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种针对液体制冷剂泄漏具有改进的安全性的电池组，并且更加具体地涉及这样一种电池组，该电池组包括:至少一个电池模块，电池模块包括电池单体堆叠体，该电池单体堆叠体由两个或更多个堆叠的电池单体构成，电池单体能够充电和放电；和用于包围电池模块的外侧的电池组壳体，其中与电池组壳体的内部空间隔离的液体制冷剂通过对电池组壳体进行冷却来移除从电池单体传导的热量。
【背景技术】
[0002]由使用化石燃料诸如汽油和柴油的车辆引起的最大的问题之一是产生空气污染。作为一种解决上述问题的方法，作为用于车辆的电源使用能够充电和放电的二次电池的技术已经吸引了相当大的关注。结果，已经研制了仅使用电池来运行的电动车辆(EV)和共同地使用电池和传统发动机的混合动力电动车辆(HEV)。某些电动车辆和混合动力电动车辆现在已经在商业上使用了。
[0003]混合动力电动车辆(HEV)被构造为具有如此结构，其中共同地使用基于能够充电和放电的二次电池的中型或者大型电池组和基于汽油和柴油的发动机，并且电池组或者发动机受到控制以根据车辆的行驶状况等而进行操作。即，为了最小化燃料的使用同时提高操作效率，根据车辆的运行状况选择性地操作发动机或者电池组。例如，当车辆以正常速度运行或者沿着斜坡向下移动时，仅使用电池组而不使用发动机。另一方面，当车辆以加速的速度运行或者沿着斜坡向上移动时，主要地操作基于燃料发动机。此时，在发动机的操作期间产生的动能转换成电能，利用该电能对电池组充电。
[0004]镍金属氢化物(N1-MH) 二次电池或者锂二次电池已经主要地用作电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)的电源。对于用作电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)的电源的这种二次电池，需要高输出和大容量。为此目的，多个小型二次电池(单元胞)相互串联或者并联连接以构成电池模块，并且多个电池模块相互并联或者串联连接以构成电池组。
[0005]然而，在二次电池的充电和放电期间从这种高输出、大容量二次电池产生了更多的热量。如果不有效地从单元胞移除在单元胞的充电和放电期间从单元胞产生的热量，贝1J热量积聚在单元胞中，结果引起了单元胞的劣化。
[0006]因此，作为包括多个中型或者大型电池模块的高输出、大容量电池的、用于车辆的电池组需要一种冷却系统，以冷却安装在其中的电池单体或者电池模块。
[0007]在该情形中，使用液体制冷剂以在短时间内冷却电池单体或者电池模块的冷却技术已经吸引了相当大的关注，并且采用这种冷却技术的、用于车辆的电池组的需求已经增加。
[0008]然而，在采用使用液体制冷剂的冷却技术的电池组中，制冷剂流道设置于堆叠在电池组壳体中的电池单体或者电池模块之间，或者制冷剂流道接触布置在电池组壳体中的另外的热传导构件。因此，有必要为在制冷剂流道之间的连接提供各种接头和连接构件。另夕卜，对于长时间连续地受到振动影响的、用于车辆的电池组，当液体制冷剂沿着设置在电池组的内部空间中的制冷剂流道流动时，在制冷剂流道和接头之间的连接可能断裂，结果可能发生制冷剂的泄漏。
[0009]在其中泄漏的液体制冷剂接触布置在电池组的内部空间中的母线、导线和连接器的情形中，可能引起绝缘击穿或短路，结果车辆可能着火。
[0010]此外，用于固定制冷剂流道的连接构件布置在电池组壳体的内部空间中，结果电池组的制造过程复杂化，并且部件维护成本增加。
[0011]因此，具有针对制冷剂泄漏的优良安全性的电池组是高度必要的。
【发明内容】
[0012]技术问题
[0013]因此，已经做出本发明以解决以上问题和尚待解决的其它技术问题。
[0014]具体地，本发明的一个目的在于，提供一种构造为具有如此结构的电池组，其中与电池组壳体的内部空间隔离的液体制冷剂通过对电池组壳体进行冷却来移除从电池单体传导的热，由此能够基本上防止液体制冷剂被引入到电池组壳体的内部空间中。
[0015]技术方案
[0016]根据本发明的一个方面，能够通过提供一种电池组实现以上和其它目的，该电池组包括:至少一个电池模块，电池模块包括电池单体堆叠体，该电池单体堆叠体由两个或更多个堆叠的电池单体构成，电池单体能够被充电和放电；和电池组壳体，用于包围电池模块的外侧，其中与电池组壳体的内部空间隔离的液体制冷剂通过对电池组壳体进行冷却来移除从电池单体传导的热量。
[0017]用于冷却电池组的液体制冷剂与电池组壳体的内部空间隔离开。如在前描述地，液体制冷剂沿其流动的制冷剂流道不被设置在电池单体和电池模块布置在其中的电池组壳体的内部空间中。因此，即使当制冷剂流道由于施加到电池组的振动或者冲击而断裂时，仍然不存在液体制冷剂将被引入到电池组壳体的内部空间中的任何可能性。另外，不需要用于固定制冷剂流道的连接部和固定构件。因此，能够将电池组构造为使得电池组具有紧凑的结构，同时显著地减小制冷剂流道将断裂的可能性。
[0018]在一个具体实例中，液体制冷剂沿其流动的制冷剂流道可以设置在电池组壳体的外表面处或电池组壳体的中空空间中。具体地，制冷剂流道可以具有入口端口和出口端口，并且制冷剂流道、入口端口和出口端口可以与电池单体和电池模块布置在其中的电池组壳体的内部空间隔离。因此，能够防止液体制冷剂被引入到电池组壳体的内部空间中。
[0019]另外，电池组壳体可以由热传导材料制成。本发明的电池组壳体可以以密闭方式密封、保护并且支撑电池模块和安装在电池模块中的电气部件，并且另外地功能用作在电池单体和制冷剂之间执行热交换的散热板。因此，电池组壳体可以用作热交换介质，用于从与电池组壳体隔离的液体制冷剂有效地移除热。热传导材料可以是呈现高的导热性和机械刚度的材料。具体地，热传导材料可以是金属材料、热传导聚合物或者热传导聚合物复合材料。然而，本发明不限于此。
[0020]电池模块可以构造为具有如此结构，其中电池单体堆叠体安装在模块壳体中，以便防止冲击施加到电池单体堆叠体或者防止电池单体堆叠体的腐蚀。模块壳体可以在其一个表面处设有用于在电池模块和紧固凹槽之间的电连接的连接器或者用于在电池模块之间的机械紧固的边条。然而，本发明不限于此。模块壳体可以构造为具有各种结构。
[0021]在一个具体实例中，为了更加有效地从电池单体堆叠体传导热，由热传导材料制成的冷却鳍片可以置于电池单体堆叠体的电池单体之间，并且冷却鳍片可以延伸到模块壳体以向电池组壳体传导热量。
[0022]具体地，冷却鳍片可以包括置于电池单体之间的第一鳍片构件和与电池组壳体热接触的第二鳍片构件。在此情形中，直接接触电池单体的第一鳍片构件将热从电池单体传导到第二鳍片构件，第二鳍片构件延伸到模块壳体，并且热接触电池组壳体的一个表面的第二鳍片构件将从第一鳍片构件接收的热量传导至电池组壳体。
[0023]在一个实例中，置于电池单体之间的第一鳍片构件和从第一鳍片构件延伸的第二鳍片构件可以成一体以具有一体式结构。即，在其中第一鳍片构件延伸到电池组壳体的状态下，第一鳍片构件的端部可以垂直地弯曲，使得第二鳍片构件热接触电池组壳体的一个表面。
[0024]在另一个实例中，置于电池单体之间的第一鳍片构件和从第一鳍片构件延伸的第二鳍片构件可以是可以通过焊接而彼此联接的、单独的构件。在此情形中，第一鳍片构件和第二鳍片构件可以由相同的材料制成。可替代地，第一鳍片构件和第二鳍片构件可以由不同的材料制成。
[0025]对于一体式冷却鳍片和联接式冷却鳍片这两者，考虑到第二鳍片构件的导热性地，第二鳍片构件均可以直接接触电池组壳体。另外，可以在第二鳍片构件和电池组壳体之间另外地设置用于改进导热性的材料或构件。
[0026]通常，在固体之间的完全紧密的接触是不能充分地实现的。结果，在固体之间具有空闲的空间或者间隙，由此可降低热传导率。
[0027]因此，在一个具体实例中，可以在第一鳍片构件和电池单体中的每一个电池单体之间的界面处和/或第二鳍片构件和电池组壳体之间的界面处涂覆热传导材料，诸如导热复合物(thermal compound)或者导热脂(thermal grease)。
[0028]结果，在第一鳍片构件和电池单体中的每一个电池单体之间的空闲空间或者间隙和在第二鳍片构件和电池组壳体之间的空闲空间或者间隙中有效地填充了热传导材料，由此防止热传导率的降低。另外，是呈现高导热性的材料的导热复合物或者导热脂可以加速热交换。
[0029]在另一个具体实例中，可以在第一鳍片构件和电池单体中的每一个电池单体之间的界面和/或在第二鳍片构件和电池组壳体之间的界面处布置由氨基甲酸酯材料或者硅树脂材料制成的热传导垫。因此，能够增加冷却鳍片的热传导率并且因此提高冷却鳍片的导热性。