专利名称：用于电动车辆的射流型蓄电池组的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于车辆的蓄电池组，更具体地涉及具有冷却通道的Z型(z-type)蓄 电池组，在该冷却通道中，沿着相同的方向引入和排出冷却气体。
背景技术：
电动车辆不像现有车辆一样从矿物燃料的燃烧获得其驱动能量，而是从电能获得 其驱动能量。电动车辆具有基本没有废气和极低噪声的优点，但是，由于其蓄电池太重并且 花费长时间对蓄电池进行充电，电动车辆还没有投入实际的使用。然而，由于严重的环境问 题和矿物燃料的排放最近变成重要的问题，再次加速了电动车辆的开发。特别地，为了实际 使用电动车辆，用作电动车辆的电源的蓄电池组应当较轻且较小，并且应当更加缩短对蓄 电池充电所需的时间，因此正在积极地研究蓄电池组。蓄电池组包括以串联方式连接的多个蓄电池单元(battery cell)，并且，当对蓄 电池组进行充电或放电时，蓄电池单元产生热量。如果忽视蓄电池单元产生的热量，则蓄电 池单元的寿命缩短。因此，在通常情况下，蓄电池组具有用于除去蓄电池单元产生的热量的 冷却通道。根据冷却通道的形状，蓄电池组可以分类成Z型(Z-type)蓄电池组和U型 (U-type)蓄电池组。在Z型蓄电池组中，沿着相同的方向从冷却通道引入和排出用作冷却 气体的空气。在U型蓄电池组中，用作冷却气体的空气引入冷却通道的方向与从冷却通道 排出空气的方向相反。在下文中，参考图1和图2说明普通Z型蓄电池组。图1为示出传 统Z型蓄电池组的立体图，并且图2为沿着图1中的线A-A’截取的截面图。Z型蓄电池组10包括以串联方式连接的多个蓄电池单元20和连接到蓄电池单元 20的冷却通道30、40。冷却通道30、40包括连接到蓄电池单元20的顶部的第一冷却通道 30和连接到蓄电池单元20的底部的第二冷却通道40。第一冷却通道30的一侧端32是打开的，以使冷却气体可以引入其中。而且，多个 狭缝34形成在第一冷却通道30的下表面中，不与蓄电池单元20连接，以使引入的冷却气 体可以排向蓄电池单元20。多个狭缝44形成在第二冷却通道40的上表面中，不与蓄电池单元20连接，以使 从第一冷却通道30排出的冷却气体被引入。而且，第二冷却通道40的一侧端42是打开的， 以使通过狭缝44引入的冷却气体可以排出到外部。通过一侧端32引入的冷却气体依次穿过狭缝34、蓄电池单元20之间的空间、以及 狭缝44而排出到外部。在此过程中，冷却气体吸收来自蓄电池单元20的热量，因此可以冷 却蓄电池单元20。然而，在蓄电池组10中，随着更远离一侧端32，第一冷却通道30与第二冷却通道 40之间的压力差增加。因此，在蓄电池单元20之间的空间中，位于距离一侧端32更远的任 何空间允许更大量的冷却气体通过。这一现象产生了一些问题。换句话说，如图3所示，在 蓄电池单元20中，可能不会充分地冷却位于一侧端32附近的蓄电池单元，并且蓄电池单元20的温度变化太大。图3为示出包括在蓄电池组10中的蓄电池单元20的温度分布的图表。在图3中， 水平轴表示各个蓄电池单元20的数量，竖直轴表示各个蓄电池单元20的温度。蓄电池单 元20的数量设定为沿图2的向右方向增加。而且，图3所示的结果是在环境空气为30°C将 40A的负荷施加到包括44个蓄电池单元20的蓄电池组10的条件下获得的。参考图3，发现蓄电池单元的数量大于28时蓄电池单元的温度超过50°C。在此情 况下，不能够长时间使用蓄电池单元，并且迅速降低蓄电池单元的寿命。甚至更坏的情况是 蓄电池单元可能爆炸。另外，参见图3，蓄电池单元的最大温度和最小温度之间的差约为35°C。在此情况 下，蓄电池单元的寿命非常不同。如果恰好包括在蓄电池组中的一些蓄电池单元耗尽，则应 当更换整个蓄电池组，因此，由于一些耗尽的蓄电池单元，不能够使用具有剩余寿命的其他 蓄电池单元。
发明内容
技术问题本发明设计为解决现有技术的问题，因此，本发明的目的是提供一种用于电动车 辆的Z型(z-type)蓄电池组，该Z型蓄电池组可以降低蓄电池单元的最大温度，并且与传 统情况相比减小蓄电池单元当中的温度变化。技术方案为了达到上述目的，本发明提供一种用于电动车辆的Z型蓄电池组，其中，冷却气 体的引入方向与冷却气体的排出方向相同，Z型蓄电池组包括多个蓄电池单元，其设置为 以串联方式连接；第一冷却通道，其连接到蓄电池单元的一端，以控制冷却气体的流动使得 从外部引入的冷却气体在蓄电池单元之间排出；第二冷却通道，其连接到蓄电池单元的另 一端，以控制冷却气体的流动使得穿过蓄电池单元之间的冷却气体排出到外部；以及流量 控制板，其位于第二冷却通道中，以均勻地保持穿过蓄电池单元之间的冷却气体的流量。优选地，流量控制板包括阻挡板，其从第二冷却通道的上表面朝向其下表面延伸 并防止穿过蓄电池单元之间的冷却气体直接排出到外部；以及引流板，其从阻挡板的一端 沿着第二冷却通道的长度方向延伸，引流板引导冷却气体的流动，以使穿过蓄电池单元之 间的冷却气体在与冷却气体的引入方向相反的方向上移动，然后排出到外部。优选地，引流板具有的长度在最外侧位置的蓄电池单元之间的距离的70%至 95%的范围内。如果引流板的长度小于下限，则可能不能均勻地保持穿过蓄电池单元之间 的冷却气体的流量。如果引流板的长度大于上限，则过量负荷施加到用于将冷却气体供给 到第一冷却通道的电动机。如果引流板的长度超过下限，则蓄电池单元的温度变化可以保 持到5°C或更小，因此可以延长蓄电池组的寿命。优选地，引流板具有与第二冷却通道的宽度相等的宽度。在此情况下，穿过蓄电池 单元之间的冷却气体不能够在引流板和第二冷却通道的一侧之间流动，因此，可以更加均 勻地保持在蓄电池单元之间流动的冷却气体的流量。优选地，引流板和第二冷却通道的上表面之间的距离等于引流板和第二冷却通道 的下表面之间的距离。
优选地，引流板以与第二冷却通道的长度方向平行的方式延伸。然而，作为选择， 引流板以一斜度延伸，以使引流板随着接近其端部而更靠近第二冷却通道的上表面或下表 面。此时，优选地，通过固定引流板的端部部分的位置然后调整阻挡板的长度来控制引流板 的斜度。有益效果根据本发明，可以均勻地保持穿过蓄电池单元之间的空间的冷却气体的流量，相 应地，与传统情况相比，大大降低了蓄电池单元的最大温度和蓄电池单元中的温度变化，因 此，蓄电池单元的寿命延伸得很长，并且消除了蓄电池组爆炸的可能性。
图1为示出普通Z型蓄电池组的立体图；图2为沿着线A-A’截取的截面图；图3为表示传统Z型蓄电池组中所含的蓄电池单元的温度分布的图表；图4为示出根据本发明的第一实施例的用于电动车辆的Z型蓄电池组的立体图；图5为沿着图4中的线B-B’截取的截面图；图6为沿着图4中的线C-C’截取的截面图；图7为示出根据本发明的第二实施例的用于电动车辆的Z型蓄电池组的截面图； 以及图8至图15为分别表示根据引流板的长度Ll的蓄电池单元的温度的图表。
具体实施例方式在下文中，参考附图详细地说明根据本发明的用于电动车辆的Z型蓄电池组的优 选实施例。图4为示出根据本发明的第一实施例的用于电动车辆的Z型蓄电池组的立体图， 图5为沿着图4中的线B-B’截取的截面图，图6为沿着图4中的线C-C’截取的截面图，并 且图7为示出根据本发明的第二实施例的用于电动车辆的Z型蓄电池组的截面图。根据本发明的Z型(Z-type)蓄电池组100包括多个蓄电池单元110 ；连接到蓄电 池单元110的一端的第一冷却通道130 ；连接到蓄电池单元110的另一端的第二冷却通道 150 ；以及位于第二冷却通道150中的流量控制板170。多个蓄电池单元110设置为以串联方式连接，并且蓄电池单元110可以设置成一 排或多排。充入蓄电池单元110的电压用于驱动电动车辆，并且，如果蓄电池单元110放完 电，则再次对蓄电池单元110进行充电。蓄电池单元110如上所述重复充电和放电，在此过 程中，蓄电池单元110产生热量。第一冷却通道130的一侧端132是打开的，以使从外部引入用于冷却蓄电池单元 的冷却气体。而且，多个狭缝134形成在第一冷却通道130的下表面中，不与蓄电池单元 110连接，以使引入的冷却气体可以排向蓄电池单元110。通过一侧端132引入的冷却气体 通过多个狭缝134流入蓄电池单元110之间的空间中以冷却蓄电池单元110。多个狭缝154形成在第二冷却通道150的上表面中，不与蓄电池单元110连接，以 使穿过蓄电池单元110之间的空间的冷却气体引入到第二冷却通道150。而且，第二冷却通道150的一侧端152是打开的，以使通过狭缝153引入的冷却气体可以排出到外部。此时， 冷却气体的排出方向与将冷却气体引入第一冷却通道130的方向相同。流量控制板170位于第二冷却通道150中，以均勻地保持穿过蓄电池单元110之 间的冷却气体的流量。在下文中，详细地说明具有上述功能的流量控制板170的实施例。流量控制板170包括阻挡板172和引流板174。阻挡板172防止穿过蓄电池单元 110之间的冷却气体通过一侧端152直接排出到外部。阻挡板172的一端连接到第一冷却 通道130的一侧，并且阻挡板172从第一冷却通道130的一侧延伸通过第二冷却通道150的 上表面到达第二冷却通道150的内部。优选地，阻挡板172的宽度与第二冷却通道150的 宽度Wl相等，以使冷却气体不会通过一侧端152直接排出到外部。引流板174引导冷却气体的流动，以使穿过蓄电池单元110之间的冷却气体在与 冷却气体的引入方向相反的方向(即，冷却气体引入第一冷却通道130的方向)上移动，然 后通过一侧端152排出到外部。引流板174从阻挡板172的一端与第二冷却通道150的长 度方向平行地延伸。引流板174具有与第二冷却通道的宽度Wl相等的宽度。根据本发明的蓄电池组100包括如上所述的流量控制板170。在此情况下，无论 距一侧端132的距离，与传统情况相比，更加均勻地形成第一冷却通道130与第二冷却通道 150之间的压力差，因此，无论距一侧端132的距离，与传统情况相比，穿过形成在蓄电池单 元110之间的空间的冷却气体的流量变得很均勻。因此，与传统情况不同的是，可以降低蓄 电池单元110的最高温度，并且也与传统情况不同的是，可以减小蓄电池单元110间的温度 变化。同时，在引流板174的长度Ll越大时，穿过蓄电池单元110之间的冷却气体的流 量的均勻性变得越好。然而，在引流板174的长度Ll较大时，施加到用于供给冷却气体的 电动机(未示出)的负荷会增加。因此，应当考虑穿过蓄电池单元110之间的冷却气体的 流量的均勻性和用于供给冷却气体的电动机的负荷来设定引流板174的长度Li。考虑穿过蓄电池单元110之间的冷却气体的流量的均勻性和用于供给冷却气体 的电动机的负荷，优选地，在位于最外侧位置的蓄电池单元之间的长度L2的70%至95%的 范围内选择引流板174的长度Li。如果引流板的长度Ll小于下限，则可能不能均勻地保持 穿过蓄电池单元110之间的冷却气体的流量。如果引流板的长度大于上限，则过大负荷会 施加到用于将冷却气体供给到第一冷却通道的电动机。如果引流板的长度Ll在下限以上， 则蓄电池单元110的温度变化可以保持到5°C或更小，因此可以延长蓄电池组100的寿命。在引流板174的宽度越大时，穿过蓄电池单元110之间的冷却气体的流量的均勻 性变得越好。因此，优选地，如上所述，引流板174的宽度设定为与第二冷却通道的宽度Wl 相等。然而，如果冷却气体的流量不存在严重的差别，则引流板174的宽度可以设定为小于 第二冷却通道的宽度Wl。另外，在引流板174和第二冷却通道的上表面之间的距离较长时，施加到用于供 给冷却气体的电动机(未示出)的负荷增加。因此，仅考虑施加到电动机的负荷，优选的是， 减小引流板174和第二冷却通道150的上表面之间的距离。然而，当引流板174和第二冷 却通道150的上表面之间的距离大于或小于引流板174和第二冷却通道150的下表面之间 的距离时，穿过蓄电池单元110之间的冷却气体的流量的均勻性劣化。因此，考虑穿过蓄电 池单元110的冷却气体的流量的均勻性和施加到用于供给冷却气体的电动机的负荷两者，优选地，引流板174和第二冷却通道150的上表面之间的距离设定为与引流板174和第二 冷却通道150的下表面之间的距离相等。同时，在上述实施例中，阻挡板172构造为穿过第二冷却通道150的上表面。然而， 作为选择，如图7所示，阻挡板172可以构造为仅定位在第二冷却通道中。另外，在上述实施例中，与第二冷却通道150的长度方向平行地构造引流板174。 然而，作为选择，引流板174可以构造有斜度，以使引流板174随着接近其端部而变得更靠 近第二冷却通道150的上表面或下表面。此时，通过固定引流板174的端部部分的位置然 后调整阻挡板172的长度，可以控制引流板174的斜度。在引流板174的端部和第二冷却 通道150的上表面之间的距离较短时，施加到用于供给冷却气体的电动机的负荷增加。因 此，如果如上所述控制引流板174的斜度，则可确保穿过蓄电池单元110之间的冷却气体的 流量的均勻性，与此同时，可以均勻地保持施加到用于供给冷却气体的电动机的负荷。发明人进行了用以测量图5所示的蓄电池组100中所含的蓄电池单元的温度的计 算机仿真。仿真结果示于图8至图15中。图8至图15是表示蓄电池组100中所含的蓄电 池单元110的温度分布的图表。在图8至图15中，水平轴表示各个蓄电池单元110的数 量，竖直轴表示各个蓄电池单元110的温度。各个蓄电池单元110的数量沿图5的向右方 向增加。而且，引流板174的宽度设定为与第二冷却通道的宽度Wl相等。另外，引流板174 的长度Ll被分别设定为位于最外侧位置的蓄电池单元之间的长度L2的50. 0%,60.0%, 66. 3%,71. 8%,77. 3%,82. 8%,88. 3%和93. 8%0与第二冷却通道150的长度方向平行地 形成引流板174，并且引流板174安装在第二冷却通道150的上表面和下表面之间的中央 处。在环境空气为35°C将40A的负荷施加到包括35个蓄电池单元110的蓄电池组100的 条件下，获得图8至图15所示的结果。参见图8至图15，在引流板174的长度Ll较大时，蓄电池单元110的温度偏差减 小，可以理解的是，L1/L2的比为70%或更大，温度变化变成5°C或更小。如果温度变化为 5°C或更低，则可以延长蓄电池组100的寿命。同时，如果L1/L2的比超过95%，则不期望的过负荷会施加到电动机。
权利要求
一种用于电动车辆的Z型蓄电池组，其中，冷却气体的引入方向与其排出方向相同，所述Z型蓄电池组包括多个蓄电池单元，其设置为以串联方式连接；第一冷却通道，其连接到所述蓄电池单元的一端，以控制冷却气体的流动使得从外部引入的冷却气体在蓄电池单元之间排出；第二冷却通道，其连接到所述蓄电池单元的另一端，以控制所述冷却气体的流动使得穿过蓄电池单元之间的冷却气体排出到外部；以及流量控制板，其位于所述第二冷却通道中，以均匀地保持穿过蓄电池单元之间的冷却气体的流量。
2.根据权利要求1所述的用于电动车辆的Z型蓄电池组，其中，所述流量控制板包括 阻挡板，其从所述第二冷却通道的上表面朝向其下表面延伸，并防止穿过蓄电池单元之间的冷却气体直接排出到外部；以及引流板，其从所述阻挡板的一端沿着所述第二冷却通道的长度方向延伸，所述引流板 引导所述冷却气体的流动，以使穿过蓄电池单元之间的冷却气体在与冷却气体的引入方向 相反的方向上移动然后排出到外部。
3.根据权利要求2所述的用于电动车辆的Z型蓄电池组，其中，所述引流板具有的长度在位于最外侧位置的蓄电池单元之间的距离的70%至 95%的范围内。
4.根据权利要求2所述的用于电动车辆的Z型蓄电池组， 其中，所述引流板具有与第二冷却通道的宽度相等的宽度。
5.根据权利要求2所述的用于电动车辆的Z型蓄电池组，其中，所述引流板与所述第二冷却通道的上表面之间的距离等于所述引流板与所述第 二冷却通道的下表面之间的距离。
6.根据权利要求2所述的用于电动车辆的Z型蓄电池组，其中，所述引流板以与所述第二冷却通道的长度方向平行的方式延伸。
7.根据权利要求2所述的用于电动车辆的Z型蓄电池组，其中，所述引流板以一斜度延伸，以使所述引流板随着接近其端部而更靠近所述第二 冷却通道的上表面或下表面，并且通过固定所述引流板的端部部分的位置然后调整所述阻 挡板的长度来控制所述引流板的斜度。全文摘要
均匀地保持穿过蓄电池单元之间的冷却气体的流量，相应地大大降低了蓄电池单元的最大温度和蓄电池单元间的温度变化。因此，大大延长了蓄电池组的寿命，并且消除了蓄电池组爆炸的可能性。
文档编号H01M10/50GK101960663SQ200980106733
公开日2011年1月26日 申请日期2009年2月27日 优先权日2008年2月28日
发明者姜达模, 尹种文, 林艺勋, 郑在皓 申请人:Lg化学株式会社