[發明專利]鋰離子電池冷卻系統

有效

• 申請號: 201210458759.5
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN103107384A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: S.S.麥唐納
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H01M10/50
• 分類號: H01M10/50;B60L11/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馮春時

技術領域

本發明涉及一種帶有自包含（self-contained）的液體冷卻系統的車輛電池組。

背景技術

已經提出將電池單體作為清潔、有效和環保的動力源而用于電動車輛和各種其它應用。一種類型的電池單體已知為鋰離子電池。鋰離子電池是可再充電的，并且可形成為各種形狀和尺寸，從而有效填補電動車輛的可用空間。例如，電池單體可以在形狀上是棱柱形的，從而有助于電池單體的堆疊。多個單獨的電池單體可以設置在電池組中，從而提供用于操作電動車輛的足夠量的動力。

典型的棱柱形電池單體具有圍繞電池單體的外周熔接的一對涂覆有塑料的金屬層，以密封電池單體構件。電池單體的密封通常始于使其中一個涂覆有塑料的金屬層具有空腔，有時稱作“黃油碟”形狀。電池單體構件置于該涂覆有塑料的金屬層的空腔內。然后，另一涂覆有塑料的金屬層放置在電池單體構件的頂部，并在外周處被熔接到具有空腔的涂覆有塑料的金屬層（例如，通過圍繞邊緣的熱密封）。由此，獲得用于結合到電池組組件中的電池單體。

已知，諸如鋰離子電池單體的電池單體在操作期間以及當充電時由于充電循環而產生熱。當過熱或另外暴露于高溫環境時，不希望的效應會影響鋰離子電池的操作。鋰離子電池組通常利用冷卻系統來防止不期望的過熱情況。冷卻系統可以包括夾在電池組內的單個電池單體之間的冷卻板或翅片。冷卻系統可以具有通道，通過該通道，冷卻劑流與電池單體處于熱傳遞關系。在受讓人的共同待決的Essinger等的序列號為12/713,729的美國專利申請和Kumar等的序列號為12/842,478的美國專利申請中描述了用于電池單體的已知冷卻系統的非限制性示例，這些專利申請的完整公開內容通過引用而結合在本文中。

傳統的冷卻系統已經包括空氣對空氣冷卻、夾在電池組內的單個電池單體之間的冷卻板或翅片，散熱器位于相同位置。

對于電池冷卻系統和制造電池冷卻系統的方法有持續的需要，其利用最小的溫度差來最大化電池單體的有效加熱和冷卻。期望的是，電池冷卻系統和方法在電池單體上維持均勻的表面溫度，并且在混合動力車輛中使用開口浴槽冷卻（open?bath?cooling）從單體有效地轉移走熱量。

發明內容

根據所公開的示例，驚訝地發現了電池冷卻系統和冷卻電池組的方法。在第一實施例中，一種帶有自包含的液體冷卻系統的車輛電池組，包括：具有內部空間的密封的容器；設置在所述容器的內部空間中的電池組件，所述電池組件包括多個電池單體，所述多個電池單體之間形成至少一個流體通道；設置在所述至少一個流體通道內的介電流體，所述介電流體與所述電池組件的電池單體接觸，所述介電流體配置成加熱和冷卻所述電池組件；設置在所述內部空間中的加熱元件，所述加熱元件配置成加熱所述介電流體；以及設置在所述內部空間中的冷卻元件，所述冷卻元件配置成冷卻所述介電流體。

在另一實施例中，一種用于混合動力車輛的鋰離子電池冷卻系統，包括多個自包含的液體冷卻模塊，每個冷卻模塊還包括：具有內部空間的密封的容器；設置在所述容器的內部空間中的電池組件，所述電池組件包括多個電池單體，所述多個電池單體之間形成至少一個流體通道；設置在所述至少一個流體通道內的介電流體，所述介電流體與所述電池組件的電池單體接觸，所述介電流體配置成加熱和冷卻所述電池組件；設置在所述內部空間中的加熱元件，所述加熱元件配置成加熱所述介電流體；以及設置在所述內部空間中的冷卻元件，所述冷卻元件配置成冷卻所述介電流體。

在又一實施例中，一種冷卻車輛電池組的方法，所述方法包括以下步驟：提供具有內部空間的密封的容器；提供設置在所述容器的內部空間中的電池組件，所述電池組件包括多個電池單體，所述多個電池單體之間形成至少一個流體通道；在所述內部空間內提供介電流體；利用所述介電流體浸沒所述電池組件的至少一部分；造成介電流體圍繞所述容器的內部空間中的多個電池單體流動；以及在車輛的操作期間冷卻所述介電流體，以便在所述多個電池單體的每一個上保持基本上均勻的表面溫度。

此外，本發明還涉及以下技術方案。

1.?一種帶有自包含的液體冷卻系統的車輛電池組，包括：

具有內部空間的密封的容器；

設置在所述容器的內部空間中的電池組件，所述電池組件包括多個電池單體，所述多個電池單體之間形成至少一個流體通道；

設置在所述至少一個流體通道內的介電流體，所述介電流體與所述電池組件的電池單體接觸，所述介電流體配置成加熱和冷卻所述電池組件；

設置在所述內部空間中的加熱元件，所述加熱元件配置成加熱所述介電流體；以及