电池模块冷却结构的制作方法

电池模块冷却结构
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2010年11月23日提交的韩国专利申请第10-2020-0158120号的优先权和权益，通过引用将其全部内容结合于此。
技术领域
3.本公开涉及一种电池模块冷却结构，并且更具体地，涉及一种用于均匀地冷却在电池模块中产生的热量的电池模块冷却结构。


背景技术：

4.近年来，随着对环境保护的兴趣增加，代替使用传统内燃机的内燃机车辆，环保并且关注燃料效率的其他类型的车辆，即，混合动力车辆和电动车辆正在被积极地发展。
5.因为混合动力车辆由彼此结合的两个动力源驱动，两个动力源包括现有的发动机和由电能驱动的电动机，所以混合动力车辆被定位为实际替代的下一代车辆，由于减少由废气引起的环境污染和提高燃料效率的效果，这些车辆在美国和日本引起强烈地关注。
6.通常，混合动力车辆使用由汽油或柴油驱动的发动机作为主动力源并且使用电动机作为辅助动力源，以预定速度或更高速度行驶时使用发动机作为动力源，并且在低速行驶期间使用电动机作为动力源行驶。
7.此外，电动车辆主要使用电动机作为主动力源。
8.另一方面，高压电池模块用作用于驱动电动机所需的电源，并且高压电池模块在混合动力车辆和电动车辆的使用寿命中充当重要因素。
9.因此，为了有效地操作这样的电池模块，需要对电池模块进行全面的管理。
10.然而，当根据现有技术的电池长时间使用时，从电池产生热量，并且具体地，在大容量电池的情况下，在充电或放电过程中的电流量的增加伴随着更多热量。
11.在这种情况下，当所产生的热量没有被充分地去除时，电池的性能可能劣化，或者进一步，电池可能着火或爆炸。
12.因此，为了保持和提高电池的性能，电池的冷却是必要的。
13.即，为了保证用于环保车辆的电池的寿命和性能，电池冷却装置被用于所有环保车辆。
14.这种电池冷却装置大致分为使用空气的空冷式、使用冷却水的水冷式以及使用根据冷却流体的制冷剂的制冷剂式。
15.其中，在使用水的水冷式冷却方式中，为了对多个电池模块中的每一个进行冷却，在电池模块的下方配置有流通冷却水的冷却块。
16.此外，多个冷却块通过包括快速连接器等的管道彼此连接。
17.此外，冷却水从电池系统的入口引入，分配到每个电池模块的下端处的冷却块，在每个冷却块中吸收在电池中产生的热量，并且排出到电池系统的出口。
18.然而，在根据现有技术的电池冷却系统中，在连接在系统中的冷却块之间的管道
等中，当发生外部冲击或反复振动时，存在许多连接部分暴露于冷却水泄漏的风险。
19.具体地，如上所述的泄漏的冷却水具有可能残留在系统中的结构，并且因此具有以下问题：存在在电池和电子部件中发生短路和火灾的可能性。
20.出于上述原因，在相关领域中，正在寻找一种能够通过阻止冷却水从冷却块的连接部分(诸如连接冷却块的管道)之间的间隙泄漏来确保防止冷却水泄漏的安全的方法，但是到目前为止还没有获得满意的结果。


技术实现要素：

21.提供本概述以简化形式介绍将在以下详细说明中进一步描述的选择的概念。本概述并不旨在认同所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
22.在一个总体方面，电池模块冷却结构包括：多个电池模块；多个冷却块，这些冷却块被布置成与这些电池模块相邻以便冷却这些电池模块；以及冷却通道，冷却通道穿过彼此相邻的冷却块并且冷却水在冷却通道中流动；其中，每个冷却块包括上部面板、下部面板和侧壁，上部面板封闭所述冷却块的上部并且形成上部主体，下部面板与上部面板间隔开并且封闭冷却块的下部，侧壁沿着下部面板的周边延伸并且具有固定至上部面板的端部。
23.对于每个冷却块，侧壁可以以焊接的方式联接至上部面板的下表面。
24.对于每个冷却块，下部面板的厚度可以为上部面板的厚度的45％至50％的范围。
25.每个冷却块还可包括凸缘部分、入口管和出口管，凸缘部分从上部面板的周边延伸，使彼此相邻的上部面板互相连接，并且具有冷却水引入所经由的入口孔和冷却水排出所经由的出口孔，入口管联接至凸缘部分的上部，并且冷却水通过入口管引入，出口管联接至凸缘部分的上部并且与入口管间隔开，并且冷却水通过出口管排出。
26.对于每个冷却块，入口管可以与入口孔连通，并且出口管可以与出口孔连通。
27.对于每个冷却块，冷却水流过的容纳部可设置在上部面板与下部面板之间。
28.在另一总体方面，电池模块冷却结构包括：多个电池模块；多个冷却块，多个冷却块与电池模块相邻地布置以对电池模块进行冷却；冷却通道，冷却通道穿过彼此相邻的冷却块，并且冷却水在冷却通道中流动；框架，框架包围多个电池模块的周边；以及分隔构件，分隔构件被布置在多个电池模块之间并且在多个电池模块之间形成边界。
29.允许电池模块和冷却块彼此间隔开的间隙保持部可以从框架的内表面延伸。
30.冷却块可以连接至分隔构件的下部。
31.冷却块和分隔构件可彼此螺纹联接。
32.通过本技术的电池模块冷却结构可以有效地防止由于冷却水与电池系统中的各种电子部件接触而导致的短路和火灾等事故的发生。
33.从以下详细说明、附图、以及权利要求书中，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
34.通过参考附图详细描述本公开的示例性实施例，本公开的上述和其他目的、特征和优点对于本领域普通技术人员将变得更加明显，其中：
35.图1是示出根据本公开实施例的电池模块冷却结构的透视图；
36.图2是示出根据本公开实施例的电池模块从电池模块冷却结构移除的状态的透视图；
37.图3是示出根据本公开实施例的电池模块冷却结构的冷却块的透视图；以及
38.图4是示出根据本公开实施例的冷却块的横截面的示意图
具体实施方式
39.提供本公开的实施例以向本领域技术人员更完整地描述本公开，以下实施例可以修改成各种其他形式，并且本公开的范围不限于以下实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加详尽和完整，并将本公开的精神完全传达给本领域技术人员。此外，在下面的附图中，为了描述的方便和清楚，每个组件都被放大，并且相同的参考数字指的是附图上的相同组件。在本说明书中，术语“和/或”包括所列出项目的任何一个或所有可能的组合。
40.这里使用的术语用于描述特定实施例，而不限制本公开。
41.如在本说明书中所使用的，单数形式可以包括复数形式，除非上下文清楚地指明不同。此外，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定形状、数字、步骤、动作、构件、元件和/或其组的存在，并不排除一个或多个其他形状、数字、动作、构件、元件和/或组的存在或添加。
42.在下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施例。
43.图1是示出根据本公开实施例的电池模块冷却结构的透视图，图2是示出根据本公开实施例的电池模块从电池模块冷却结构移除的状态的透视图，图3是示出根据本公开实施例的电池模块冷却结构的冷却块的透视图，图4是示出根据本公开实施例的冷却块的横截面的示意图。
44.参见图1至图4，根据本公开实施例的电池模块冷却结构包括电池模块100、冷却块200、冷却通道300、框架400和分隔构件500。
45.电池模块100以多个电池模块100提供，电池模块包括多个电池单元和容纳电池单元的覆盖构件，并固定到车辆上。
46.电池模块100存储要提供给高压电池系统的电力。
47.多个电池模块100布置在水平方向上。
48.如图1所示，当俯视时，电池模块100可以根据使用环境布置成两列四行。
49.已经描述了多个电池模块100被布置成两列四行，但本公开不限于此，电池模块100可以根据使用环境以各种形式布置。
50.另一方面，本公开的电池单元可以以各种形式制造，并且可以制造为袋式。
51.袋式电池单元以可使用柔性铝片作为外部构件制成容易弯曲的形式。
52.袋式电池单元可以形成为相对自由的形状，其重量轻，因此主要用于应该配置多个电池单元的车辆的电池模块100中。
53.多个冷却块200被设置为对应于多个电池模块100，并且具有独立的隔间结构。
54.此外，提供多个冷却块200以冷却由电池模块100产生的热量。
55.为此，将用于冷却电池模块100的冷却水引入冷却块200。
56.冷却水在冷却块200内流动，并且当水冷式电池模块充电或放电时，冷却块200吸收从电池单元产生的热量。
57.此外，冷却块200布置在多个电池模块100的下方，并且形成于电池模块100的外部。
58.冷却块200包括上部面板210、下部面板220、侧壁230、凸缘部分240、入口管250和出口管260。
59.上部面板210可以具有四边形，形成冷却块200的上部区域的主体，并封闭冷却块200的上部。
60.下部面板220可以具有四边形，形成冷却块200的下部区域的主体，向下与上部面板210隔开，并封闭冷却块200的下部。
61.侧壁230沿着下部面板220的周边向上延伸并且具有固定到上部面板210的端部。
62.即，侧壁230将上部面板210和下部面板220彼此连接，并密封上部面板210和下部面板220之间的间隙。
63.因此，侧壁230将上部面板210和下部面板220彼此连接以封闭上部面板210和下部面板220，从而在上部面板210、下部面板220与侧壁230之间形成容纳部270。
64.容纳部270是形成于上部面板210、下部面板220和侧壁230之间的空间，冷却水通过入口孔241从外部引入容纳部270并在容纳部270中流动。
65.因此，可以有效地冷却从设置在冷却块200上方的电池模块100产生的热量。
66.另一方面，侧壁230以焊接方式联接到上部面板210的下表面。
67.因此，可以有效地阻止容纳在容纳部270中的冷却水泄漏到冷却块200的外部。
68.因此，可以有效地防止由于冷却水与电池系统中的各种电子部件接触而引起的短路和火灾等事故的发生。
69.此外，包括上部面板210、下部面板220和侧壁230的冷却块200以焊接方式形成，并因此可以显著减少用于构造电池模块冷却结构的部件的工时数、组装工序等。
70.另一方面，下部面板220的厚度t1为上部面板210的厚度t2的50％或更小，优选为其45％至50％。
71.即，下部面板220的厚度t1形成为小于上部面板210的厚度t2，因此，当冷却块200由于外力或由车辆行驶引起的反复振动而损坏时，具有相对较小厚度的下部面板220首先损坏。
72.因此，可以有效地防止冷却水与设置在冷却块200上方的电池模块100接触，这是因为容纳在冷却块200内的冷却水通过损坏的下部面板220泄漏到外部。
73.凸缘部分240从上部面板210的周边延伸并将彼此相邻的上部面板210互连。
74.即，凸缘部分240将多个冷却块200彼此连接以形成一个冷却块200。
75.另一方面，已经描述了凸缘部分240形成于上部面板210的周边中，但是凸缘部分240可以形成于下部面板220的周边，并且可以将彼此相邻的下部面板220互连，只要多个冷却块200集成为一个冷却块200即可。
76.凸缘部分240包括入口孔241和出口孔242。
77.入口孔241是从外部引入冷却水所经由的孔，通过入口孔241引入的冷却水在冷却块200内部流动、冷却电池模块100并随后通过孔排出，该孔是出口孔242。
78.同时，入口孔241和出口孔242形成在与设置在冷却块200上方的电池模块100不重叠的区域中。
79.因此，入口孔241可以容易地从外部引入冷却水，并且出口孔242可以容易地排出冷却水。
80.入口管250形成为中空管形状，连接到凸缘部分240的上部，并允许将冷却水引入容纳部270。
81.入口管250与形成于凸缘部分240中的入口孔241连通。
82.因此，入口管250可以允许冷却水被容易地引入到冷却块200的容纳部270。
83.出口管260形成为中空管形状，并在与进口管250隔开的位置处联接到凸缘部分240的上部。
84.此外，出口管260排出从入口管250引入、在容纳部270内流动并冷却电池模块100的冷却水。
85.出口管260与形成于上部面板210中的出口孔242连通。
86.冷却水在其中流动的冷却通道300穿过冷却块200中彼此相邻的冷却块200，使得通过入口管250和入口孔241引入的冷却水可以穿过所有多个冷却块200。
87.即，冷却水通过冷却通道300引入到多个冷却块200的容纳部270。
88.因此，多个发热的电池模块100可以通过引入冷却块200的冷却水被冷却。
89.此外，冷却水通过冷却通道300在多个冷却块200中流动，以冷却多个电池模块100，然后通过出口孔242和出口管260排出。
90.框架400形成为四边形框架形状，以包围多个电池模块100的周边，保护多个电池模块100免受外力，并允许电池模块100容易地固定到车身上。
91.间隙保持部410形成于框架400的内部。
92.间隙保持部410从框架400的下部内表面沿其长度方向向内延伸预定距离。
93.间隙保持部410从框架400的内表面延伸框架400的厚度。
94.间隙保持部410具有与上部面板210的上表面接触的下表面，并且具有电池模块100位于其上的上部。
95.即，间隙保持部410允许冷却块200和电池模块100彼此间隔预定距离，以便在冷却块200和电池模块100之间形成预定空间。
96.因此，间隙保持部410可以允许水冷式冷却结构和空冷式冷却结构与冷却块200一起同时应用于电池模块100。
97.因此，水冷式冷却结构和空冷式冷却结构同时应用于根据本公开的电池模块冷却结构，因此可以更快和更有效地冷却电池模块100。
98.分隔构件500形成于框架400内部并设置在多个电池模块100之间。
99.即，分隔构件500用作划分多个电池模块100之间边界的边界线。
100.此外，分隔构件500的厚度大于间隙保持部410的厚度。
101.此外，冷却块200联接到分隔构件500的下部。
102.分隔构件500以螺纹联接方式联接到冷却块200。
103.即，冷却块200设置在分隔构件500的下方，并且分隔构件500的下表面位于与间隙保持部410的下表面相同的高度处。
104.因此，由于多个电池模块100通过分隔构件500布置在正确的位置，当组装冷却块200和电池模块100时，可以有效地防止缺陷组装。
105.如上所述，在根据本公开的电池模块冷却结构中，由于从下部面板220向上延伸的侧壁230以焊接方式联接到上部面板210的下表面，因此可以有效地阻止容纳在容纳部270中的冷却水泄漏到冷却块200的外部。
106.因此，可以有效地防止由于冷却水与电池系统中的各种电子部件接触而导致的短路和火灾等事故的发生，并且可以显著地减少用于配置电池模块冷却结构的部件的工时数、组装工序等。
107.此外，下部面板220的厚度在上部面板210的厚度的45％至50％的范围内，下部面板220的厚度小于上部面板210的厚度。因此，当冷却块200由于车辆行驶引起的外力或反复振动而损坏时，具有相对较小厚度的下部面板220首先损坏，因此容纳在冷却块200中的冷却水通过下部面板220泄漏到外部。
108.因此，可以有效地防止冷却水与设置在冷却块200上方的电池模块100接触。
109.此外，上部面板210的上表面与间隙保持部410的下表面接触，电池模块100位于间隙保持部410的上部，冷却块200和电池模块100彼此以预定距离间隔。因此，在冷却块200和电池模块100之间形成预定空间，因此水冷式冷却结构和空冷式冷却结构可以与冷却块200一起同时应用于电池模块100。
110.根据本公开，从下部面板向上延伸的侧壁以焊接方式联接到上部面板的下表面，因此可以有效地阻止容纳在容纳部中的冷却水泄漏到冷却块的外部。
111.以这种方式，本说明书中公开的实施例不应从限制性观点而是从示例性观点来考虑。本公开的范围并不在上面的描述中而是在所附的权利要求中指示，并且在与其等同的范围内的所有差异应被解释为包括在本公开中。