用于电池的冷却系统的制作方法
【专利摘要】一种用于电池的冷却系统使用双重管减小了冷却封装空间，并通过在双重管中形成加强肋加强了双重管的机械强度。该冷却系统包括：双重管；以及被连接到双重管并被布置在电池单元的一侧处的内部单一管，内部单一管包括将冷却流体流动到内部单一管内的内部入口和从内部单一管流动冷却流体的内部出口。
【专利说明】
用于电池的冷却系统
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 此申请要求2015年4月29日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请10-2015- 0060445的优先权和权益，其全部内容通过引用被合并于此。
技术领域
[0003] 本发明的实施例的方面设及用于电池的冷却系统。
【背景技术】
[0004] 通常，可再充电、可重复使用的电池可W被用作用于移动设备、混合动力车辆或电 动车辆的电源。电池通常包括电极组件和用于容纳电极组件的外部壳体，根据所使用的外 部壳体的类型可被分为袋型电池、棱柱形电池或圆柱形电池。
[0005] 另外，通过彼此串联和/或并联连接多个电池可W限定电池模块或电池组。电池模 块或电池组可被容纳在外壳或壳体中，然后被电连接到内部或外部的电池监控板。
[0006] 此外，当电池模块或电池组被用作混合动力车辆或电动车辆的电源时，需要冷却 系统来防止或基本上防止电池劣化。
【发明内容】
[0007] 根据本发明的实施例的一方面，一种用于电池的冷却系统可W使用双重管 (duplex pipe)减小冷却封装空间。
[000引根据本发明的实施例的另一方面，一种用于电池的冷却系统可W通过在双重管中 形成加强肋加强双重管的机械强度。
[0009] 本发明的实施例的W上和其它方面将在下面对一些示例性实施例的描述中进行 描述，或者根据描述显而易见。
[0010] 根据本发明的一个或多个实施例，一种用于电池的冷却系统包括:双重管；W及被 连接到双重管并被布置在电池单元的一侧处的内部单一管，内部单一管包括将冷却流体流 动到内部单一管内的内部入口和从内部单一管流动冷却流体的内部出口。
[0011] 双重管可W包括：内管W及在内管外部的外管。内部单一管的内部入口可W被连 接到内管，内部单一管的内部出口可W被连接到外管，或者内部单一管的内部出口可W被 连接到内管并且内部单一管的内部入口可W被连接到外管。外管可W围绕内管。
[0012] 双重管可从包括：内管;在内管外部的外管；W及在内管和夕惜之间的加强肋。
[0013] 加强肋可W被布置在双重管的纵向方向上。外管可W围绕内管。
[0014] 双重管可W具有弯曲的形状。
[0015] 冷却系统可W进一步包括被连接到双重管并引入和排出冷却流体的热交换器。冷 却系统可W进一步包括在电池单元的一侧处的冷却板，内部单一管可W被布置在冷却板 中。
[0016] 冷却系统可W进一步包括被连接到双重管并被布置在热交换器中的外部单一管， 外部单一管包括流动来自外部单一管的冷却流体的外部出口和将冷却流体流动到外部单 一管内的外部入口。
[0017] 外部单一管的外部出口可W被连接到内管并且外部单一管的外部入口可W被连 接到外管，或者外部单一管的外部入口可W被连接到内管并且外部单一管的外部出口可W 被连接到外管。
[0018] 双重管可W包括：内管;在内管的外侧的外管；W及被连接到外管的一侧的内部接 头。内部单一管的内部入口可W被连接到内管的一侧并且内部单一管的内部出口可W被连 接到内部接头，或者内部单一管的内部出口可W被连接到内管的一侧并且内部单一管的内 部入口可W被连接到内部接头。外管可W围绕内管。
[0019] 冷却系统可W进一步包括被连接到外管的另一侧的外部接头。外部单一管的外部 出口可W被连接到内管的另一侧并且外部单一管的外部入口可W被连接到外部接头，或者 外部单一管的外部入口可W被连接到内管并且外部单一管的外部出口可W被连接到外部 接头。
[0020] 如上所述，在根据本发明的一个或多个实施例的电池冷却系统中，可W使用双重 管最小化或减小冷却封装空间。在本发明的一个或多个示例性实施例中，用于引入冷却流 体的单一管和用于排出冷却流体的单一管被合并成双重管，从而最小化或减小用于容纳双 重管的冷却封装空间。另外，用于固定双重管的支架的数量也可W减小，从而进一步减小了 冷却封装空间。
[0021] 另外，在根据本发明的一个或多个实施例的电池冷却系统中，通过在双重管中形 成加强肋可W保证双重管的机械强度。在本发明的一个或多个示例性实施例中，双重管包 括内管和围绕内管的外管。双重管进一步包括在纵向方向上形成在内管与外管之间的多个 加强肋，从而提高了双重管的强度。
[0022] 此外，在根据本发明的一个或多个实施例的电池冷却系统中，类似单一管，双重管 可W在挤压管工艺或喷射管工艺中制造，W便在各个方向上被弯曲，从而在具有各种结构 的冷却封装空间中容纳双重管。
【附图说明】
[0023] 通过参考附图进一步详细地描述本发明一些示例性实施例，本发明的实施例的上 述和其它方面和特征将变得更加显而易见，附图中：
[0024] 图IA和图IB是示出了根据本发明的一个实施例的用于电池的冷却系统的示意图；
[0025] 图2A和图2B是分别示出了根据本发明的一个实施例的用于电池的冷却系统的双 重管的局部剖视图和局部透视图；
[0026] 图3A和图3B是分别示出了根据本发明的一个实施例的用于电池的冷却系统的双 重管的加强肋的局部透视图和剖视图；和
[0027] 图4是示出了根据本发明的一个实施例的用于电池的冷却系统的弯曲双重管的透 视图。
【具体实施方式】
[0028] 在下文中将参考附图进一步详细地描述本发明的一些示例实施例。
[0029] 本发明的实施例的各个方面可W W许多不同的形式体现，不应当被认为限于本文 所提出的示例实施例。相反，提供公开的运些示例实施例是为了使得本公开将是充分和完 整的，并且将向本领域技术人员传达公开的各个方面。如本领域技术人员将认识到的那样， 所描述的实施例可W W各种不同的方式来修改，所有运些都不脱离本发明的精神或范围。 因此，附图和描述将被视为在本质上是说明性的，而非限制性的。
[0030] 在图中，为了清楚，层和区域的厚度可能被夸大。在全文中，相同的附图标记指代 相同的元件。如本文所用，术语"和/或"包括一个或多个相关联的所列项目的任意和全部组 合。另外，将理解的是，当元件"A"被称为"被连接到"元件"B"时，元件"A"可W被直接连接到 元件"B"，或者在元件"A"和元件"B"之间可W存在中间元件"C"，使得元件"A"和元件"B"通 过中间元件间接地彼此连接。
[0031] 本文使用的术语仅用于描述特定的实施例，并不旨在限制发明。如本文所用，单数 形式旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解的是，当在本说明书中 使用时，术语"包括"或"包含"表明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但 不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。
[0032] 将理解的是，虽然术语"第一"、"第二"等可在本文中用来描述各种元件、部件、区 域、层和/或部分，但是运些元件、部件、区域、层和/或部分不应该受运些术语的限制。运些 术语仅用来区分一个元件、部件、区域、层和/或部分与另一个元件、部件、区域、层和/或部 分。因此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层和/或部分可W被称为"第二"元件、部件、区 域、层和/或部分，而不脱离本发明的教导。
[0033] 另外，在本发明的说明书中描述的电池单元可W是可再充电电池单元，诸如裡离 子电池、裡聚合物电池或裡离子聚合物电池，并且可W是大尺寸电池，诸如被用于电动车 辆、混合动力车辆、电动自行车和/或电动马达自行车，但本发明的方面不限于此。
[0034] 另外，在本发明的说明书中描述的双重管可W由热塑性树脂制成，诸如聚乙締 (PE)、聚丙締(PP)、聚苯乙締(PS)、聚氯乙締(PVC)、丙締腊下二締苯乙締树脂(ABS)、丙締腊 苯乙締树脂(AN)、聚甲基丙締酸甲醋(PMMA)、聚酷胺(PA)、聚缩醒(POM)、聚碳酸醋(PC)、聚 对苯二甲酸乙二酸醋(PET)、聚对苯二甲酸下二醇醋(PBT)、变性聚苯酸或氣树脂，或者可W 由热固性树脂制成，诸如酪醒树脂(PF)、脈醒树脂(UF)、S聚氯胺树脂(MF)、不饱和聚醋树 月旨(UP)、环氧树脂化P)、聚氨醋树脂(PUR)，但本发明的方面不限于此。
[0035] 另外，在本发明的说明书中，可W描述为冷却流体通过入口引入并且冷却流体通 过出口排出，反之亦然。然而，本发明并不旨在被限定，在本发明的实施例中，冷却流体可W 简单地流过入口和/或出口。
[0036] 图IA和图IB是示出了根据本发明的一个实施例的用于电池的冷却系统或电池冷 却系统100的示意图。
[0037] 如图IA和图IB所示，根据本发明的一个实施例的电池冷却系统100包括热交换器 110、被安装在热交换器110中的外部单一管120、被连接到外部单一管120的双重管130、被 连接到双重管130并被布置在电池单元160的一侧处的内部单一管140W及具有安装在其上 或其中的内部单一管140并且在电池单元160的一侧处的冷却板150。
[003引运里，多个电池单元160可W被布置在冷却板150上，W被冷却。在一个实施例中， 可W进一步提供用于累送冷却流体的流体累101，例如在外部单一管120和双重管130之间。 此外，冷却风扇102可W被安装在热交换器110的一侧，W提高热交换效率，并且，在一个实 施例中，用于检测电池单元160的溫度的溫度传感器103可W被安装在电池单元160的一侧。
[0039] 根据本发明的一个实施例的电池冷却系统100可W进一步包括用于根据由溫度传 感器103检测的电池单元160的溫度来控制流体累101和/或冷却风扇102的控制器104。
[0040] 热交换器110容纳冷却流体(例如，水或油），并且可W包括被提供在其表面上的多 个冷却散热片111，W迅速冷却冷却流体。在一个示例性实施例中，热交换器110可W是被安 装在车辆(例如机动车辆）中的散热器。也就是说，根据本发明的一个或多个实施例，被供给 到双重管130和内部单一管140的冷却流体可W是从机动车辆的散热器获得的冷却后的水 或冷却流体。然而，在本发明的其它实施例中，热交换器110和冷却流体的种类不限于此。
[0041] 在一个实施例中，外部单一管120W曲折型被安装在热交换器110中。外部单一管 120包括被分别连接到双重管130的外部出口 121和外部入口 122。外部单一管120引入或流 动来自双重管130的将要由热交换器110热交换的冷却流体，同时加热后的冷却流体通过双 重管130从冷却板150排出。
[0042] 双重管130被安装在外部单一管120和内部单一管140之间。也就是说，双重管130 起到将被安装在热交换器110中的外部单一管120和被安装在冷却板150中的内部单一管 140彼此机械和/或热连接的作用。换句话说，双重管130并发地(例如，同时)起到引入或流 动从热交换器110冷却的冷却流体并将冷却后的冷却流体排出或流动到内部单一管140的 作用，并且并发地(例如，同时)起到引入或流动从内部单一管140加热的冷却流体并将加热 后的冷却流体排出或流动到外部单一管120和热交换器110的作用。
[0043] 双重管130并发地(例如，同时）引入和排出冷却流体，从而最小化或减小冷却封装 空间。在一个实施例中，双重管130包括内管131、被安装在内管131的外侧(例如，围绕内管 131)的外管132、被插置在内管131和外管132之间的加强肋133、被安装在外管132的一侧处 的外部接头134W及被安装在外管132的另一侧处的内部接头135。部件的每一个之间的系 统连接关系和部件的操作将在下面进一步描述。然而，在其它实施例中，可W不提供外部接 头134和内部接头135。
[0044] 双重管130可W是直的或被弯曲至少一次，或具有至少一个弯曲部的形状，并可W 被自由地安装在封装空间（例如，预定封装空间）中。在一个或多个实施例中，双重管130由 具有相对低的热传导系数的基于塑料的材料制成，W防止或基本上防止引入的和/或排出 的冷却流体被彼此热影响。另外，由于外部单一管120和/或内部单一管140可W具有比双重 管130更高的热传导系数，热交换效率可W通过外部单一管120和/或内部单一管140得到提 局。
[0045] 内部单一管140包括被连接到双重管130的内部入口 141和内部出口 142, W分别引 入或流动冷却流体和排出或流动冷却流体。也就是说，内部单一管140的内部入口 141和内 部出口 142在内部接头135处被连接到双重管130。换句话说，冷却流体从内部单一管140的 内部入口 141被引入或流动，并从内部出口 142排出或流动。内部单一管140可W由至少一种 具有相对高的热传导效率的材料制成，诸如侣、侣合金、铜、铜合金、不诱钢和它们的等同 物;然而，本发明的实施例不限于此。
[0046] 在一个实施例中，冷却板150被成形为基本上板状六面体，并且具有平的顶表面和 平的底表面。多个电池单元160在冷却板150的平的顶表面上被定位成一行，曲折型的内部 单一管140被定位在冷却板150的顶表面和底表面之间。冷却板150可W由至少一种具有相 对高的热传导效率的材料制成，诸如侣、侣合金、铜、铜合金、不诱钢和它们的等同物;然而， 本发明的实施例不限于此。
[0047] W上述方式，根据本发明的一个或多个实施例的电池冷却系统100使用一个双重 管130并发地(例如，同时)进行冷却流体的引入和/或排出，从而最小化或减小冷却封装空 间。另外，双重管130的结构简化了冷却流体引入和/或排出机制。
[0048] 另外，根据本发明的一个或多个实施例，控制器104使用溫度传感器103检测电池 单元160的溫度，如果电池单元160的溫度超过第一基准溫度，控制器104操作流体累101。因 此，来自热交换器110和外部单一管120的冷却流体通过双重管130被供给到内部单一管 140。因此，从围绕内部单一管140的冷却板150吸收热能，从而冷却电池单元160。另外，在一 个实施例中，如果电池单元160的溫度超过第二基准溫度，控制器104操作冷却风扇102。因 此，热交换器110的热交换效率被提高，从而进一步增大电池单元160的冷却效率。运里，第 二基准溫度可W高于第一基准溫度。
[0049] 如图IB所示，在一个实施例中，汇流条163串联或并联连接电池单元160的端子161 和 162。
[0050] 图2A和图2B是分别示出了根据本发明的一个实施例的用于电池的冷却系统的双 重管的局部剖视图和局部透视图。
[0051 ] 如图2A和图2B所示，双重管130包括内管131和外管132。另外，双重管130可W进一 步包括外部接头134和内部接头135。
[0化2]内管131具有比外管132更小的直径。外部单一管120的外部出口 121或外部入口 122被连接到内管131的一侧，内部单一管140的内部入口 141或内部出口 142被连接到内管 131的另一侧。W上述方式，内管131允许冷却流体从外部单一管120引入或排出到内部单一 管140W及从内部单一管140排出或引入到外部单一管120。
[0053] 外管132具有比内管131更大的直径，并且被定位在内管131的外侧处。因此，具有 尺寸(例如，预定尺寸）的空间或间隙被形成在内管131和外管132之间，冷却流体被允许通 过该空间或间隙被引入或排出。另外，外部单一管120的外部入口 122或外部出口 m被连接 到外管132的一侧，内部单一管140的内部出口 142或内部入口 141被连接到外管132的另一 侦UdW上述方式，外管132允许冷却流体从内部单一管140被排出或引入到外部单一管120。 相反，冷却流体从外部单一管120被引入或排出到内部单一管140。
[0054] 在一个实施例中，外部接头134被连接到外管132的一侧，同时大体围绕外部单一 管120的外部出口 121。也就是说，外部单一管120的外部出口 121被直接连接到双重管130的 内管131，外部接头134被定位在外管132的外侧。外部接头134具有中空的内部，外部单一管 120的外部入口 122被连接到外部接头134的侧部。
[0055] W上述方式，冷却流体通过外部单一管120的外部出口 121排出到双重管130的内 管131，并通过被联接到外部接头134的外部单一管120的外部入口 122从双重管130的外管 132引入。
[0056] 相反，冷却流体可W通过外部单一管120的外部出口 121从双重管130的内管131引 入，并可W通过被联接到外部接头134的外部单一管120的外部入口 122被排出到双重管130 的外管132。
[0057]内部接头135被连接到外管132的另一侧，同时大体围绕内部单一管140的内部入 口 141。也就是说，内部单一管140的内部入口 141被直接连接到双重管130的内管131。内部 接头135被定位在双重管130处，并被连接到外管132的一侧。内部接头135具有中空的内部， 内部单一管140的内部出口 142被连接到内部接头135的侧部。
[005引 W上述方式，冷却流体通过双重管130的内管131被引入到内部单一管140的内部 入口 141，并通过被联接到内部接头135的内部单一管140的内部出口 142被排出到双重管 130的外管132。
[0059] 相反，冷却流体可W从内部单一管140的内部入口 141被引入到双重管130的内管 131，并通过被联接到内部接头135的内部单一管140的内部出口 142被排出到双重管130的 外管132。
[0060] 在所示实施例中，已经示出和描述了外部接头134和内部接头135;然而，在其它实 施例中，它们可W不被提供。也就是说，双重管130的外管132可W具有W外部接头134的形 式提供的区域和W内部接头135的形式提供的另一区域，外部接头134和内部接头135可W 不被提供。
[0061] W上述方式，根据本发明的一个实施例的电池冷却系统100可W使用一个双重管 130并发地(例如，同时)进行冷却流体的引入和排出，从而最小化或减小冷却封装空间。
[0062] 图3A和图3B是分别示出了根据本发明的一个实施例的用于电池的冷却系统100的 双重管130的加强肋133的局部透视图和剖视图。
[0063] 如图3A和图3B所示，在根据本发明的一个实施例的电池冷却系统100中，双重管 130可W进一步包括被插置在内管131和外管132之间的一个或多个加强肋133。加强肋133 被形成在双重管130的纵向方向上，也就是说，在从内管131到外管132的法线方向上。冷却 流体可W通过由内管131、外管132和加强肋133限定的空间或间隙被引入或排出。
[0064] 如上所述，根据本发明的一个实施例的电池冷却系统100进一步包括用于保持双 重管130的内管131和外管132之间的空间或间隙的加强肋133,从而保证冷却流体的流体通 路并提高双重管130的机械强度。
[0065] 图4是示出了根据本发明的一个实施例的用于电池的冷却系统100的弯曲双重管 130的透视图。
[0066] 如图4所示，根据本发明的一个实施例的双重管130可W被弯曲至少一次，或具有 含有至少一个弯曲部的弯曲形状。也就是说，双重管130可沿纵向方向具有一个或多个弯曲 部。像外部单一管120和/或内部单一管140,根据本发明的一个或多个实施例的双重管130 可W通过挤压管工艺或注射管工艺来制造。根据本发明的一个或多个实施例的双重管130 可W W各种方式被弯曲，从而允许双重管130被安装在各个封装空间中。
[0067] 下面的表1示出了使用两个单一管和使用单个双重管的情况下所需的封装空间的 比较结果。
[0068] 运里，两个单一管的每一个具有IOmm的内径，双重管的内管具有IOmm的内径，双重 管的外管具有18.5mm的直径。另外，关于流体通路面积，单一管的每一个的入口和出口都是 78.5mm2，双重管的入口和出口分别是78.5mm2和82.4mm2。
[0069] 表1
[0070]
[0071] 如从表1证实，在使用两个单一管的情况下，所需的封装空间为420mm2,在使用根 据本发明的一个实施例的电池冷却系统中的双重管的情况下，所需的封装空间为268mm2。 因此，根据本发明的一个或多个实施例的电池冷却系统具有彼此连接外部单一管和内部单 一管所需的显著减小的封装空间。
[0072] 虽然已经参考其一些示例性实施例特别地示出和描述了根据本发明的电池冷却 系统，但是本领域普通技术人员将理解，可W在不脱离由下面的权利要求及其等同方案限 定的本发明的精神和范围的情况下对形式和细节进行各种修改。
【主权项】
1. 一种用于电池的冷却系统，包括： 双重管;和 被连接到所述双重管并被布置在电池单元的一侧处的内部单一管，所述内部单一管包 括将冷却流体流动到所述内部单一管内的内部入口和从所述内部单一管流动所述冷却流 体的内部出口。2. 根据权利要求1所述的冷却系统，其中所述双重管包括： 内管;和 在所述内管外部的外管， 其中所述内部单一管的所述内部入口被连接到所述内管，并且所述内部单一管的所述 内部出口被连接到所述外管，或者所述内部单一管的所述内部出口被连接到所述内管并且 所述内部单一管的所述内部入口被连接到所述外管。3. 根据权利要求2所述的冷却系统，进一步包括被连接到所述双重管并被配置为在其 中流动所述冷却流体的热交换器。4. 根据权利要求3所述的冷却系统，进一步包括被连接到所述双重管并被布置在所述 热交换器中的外部单一管，所述外部单一管包括流动来自所述外部单一管的所述冷却流体 的外部出口和将所述冷却流体流动到所述外部单一管内的外部入口。5. 根据权利要求4所述的冷却系统，其中所述外部单一管的所述外部出口被连接到所 述内管并且所述外部单一管的所述外部入口被连接到所述外管，或者所述外部单一管的所 述外部入口被连接到所述内管并且所述外部单一管的所述外部出口被连接到所述外管。6. 根据权利要求2所述的冷却系统，其中所述外管围绕所述内管。7. 根据权利要求1所述的冷却系统，其中所述双重管包括： 内管； 在所述内管外部的外管;和 在所述内管和所述外管之间的加强肋。8. 根据权利要求7所述的冷却系统，其中所述加强肋被布置在所述双重管的纵向方向 上。9. 根据权利要求7所述的冷却系统，其中所述外管围绕所述内管。10. 根据权利要求1所述的冷却系统，其中所述双重管具有弯曲的形状。11. 根据权利要求1所述的冷却系统，其中所述双重管包括： 内管； 在所述内管的外侧处的外管;和 被连接到所述外管的一侧的内部接头， 其中所述内部单一管的所述内部入口被连接到所述内管的一侧并且所述内部单一管 的所述内部出口被连接到所述内部接头，或者所述内部单一管的所述内部出口被连接到所 述内管的一侧并且所述内部单一管的所述内部入口被连接到所述内部接头。12. 根据权利要求11所述的冷却系统，进一步包括被连接到所述双重管的外部单一管， 所述外部单一管包括流动来自所述外部单一管的所述冷却流体的外部出口和将所述冷却 流体流动到所述外部单一管内的外部入口。13. 根据权利要求12所述的冷却系统，进一步包括被连接到所述外管的另一侧的外部 接头，其中所述外部单一管的所述外部出口被连接到所述内管的另一侧并且所述外部单一 管的所述外部入口被连接到所述外部接头，或者所述外部单一管的所述外部入口被连接到 所述内管并且所述外部单一管的所述外部出口被连接到所述外部接头。14. 根据权利要求11所述的冷却系统，其中所述外管围绕所述内管。15. 根据权利要求1所述的冷却系统，进一步包括在所述电池单元的所述一侧处的冷却 板，其中所述内部单一管被布置在所述冷却板中。
【文档编号】H01M10/613GK106099241SQ201610285078
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】朴柱勇
【申请人】三星Sdi株式会社