[发明专利]锂离子电池冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有自包含（self-contained）的液体冷却系统的车辆电池组。

背景技术

已经提出将电池单体作为清洁、有效和环保的动力源而用于电动车辆和各种其它应用。一种类型的电池单体已知为锂离子电池。锂离子电池是可再充电的，并且可形成为各种形状和尺寸，从而有效填补电动车辆的可用空间。例如，电池单体可以在形状上是棱柱形的，从而有助于电池单体的堆叠。多个单独的电池单体可以设置在电池组中，从而提供用于操作电动车辆的足够量的动力。

典型的棱柱形电池单体具有围绕电池单体的外周熔接的一对涂覆有塑料的金属层，以密封电池单体构件。电池单体的密封通常始于使其中一个涂覆有塑料的金属层具有空腔，有时称作“黄油碟”形状。电池单体构件置于该涂覆有塑料的金属层的空腔内。然后，另一涂覆有塑料的金属层放置在电池单体构件的顶部，并在外周处被熔接到具有空腔的涂覆有塑料的金属层（例如，通过围绕边缘的热密封）。由此，获得用于结合到电池组组件中的电池单体。

已知，诸如锂离子电池单体的电池单体在操作期间以及当充电时由于充电循环而产生热。当过热或另外暴露于高温环境时，不希望的效应会影响锂离子电池的操作。锂离子电池组通常利用冷却系统来防止不期望的过热情况。冷却系统可以包括夹在电池组内的单个电池单体之间的冷却板或翅片。冷却系统可以具有通道，通过该通道，冷却剂流与电池单体处于热传递关系。在受让人的共同待决的Essinger等的序列号为12/713,729的美国专利申请和Kumar等的序列号为12/842,478的美国专利申请中描述了用于电池单体的已知冷却系统的非限制性示例，这些专利申请的完整公开内容通过引用而结合在本文中。

传统的冷却系统已经包括空气对空气冷却、夹在电池组内的单个电池单体之间的冷却板或翅片，散热器位于相同位置。

对于电池冷却系统和制造电池冷却系统的方法有持续的需要，其利用最小的温度差来最大化电池单体的有效加热和冷却。期望的是，电池冷却系统和方法在电池单体上维持均匀的表面温度，并且在混合动力车辆中使用开口浴槽冷却（open bath cooling）从单体有效地转移走热量。

发明内容

根据所公开的示例，惊讶地发现了电池冷却系统和冷却电池组的方法。在第一实施例中，一种带有自包含的液体冷却系统的车辆电池组，包括：具有内部空间的密封的容器；设置在所述容器的内部空间中的电池组件，所述电池组件包括多个电池单体，所述多个电池单体之间形成至少一个流体通道；设置在所述至少一个流体通道内的介电流体，所述介电流体与所述电池组件的电池单体接触，所述介电流体配置成加热和冷却所述电池组件；设置在所述内部空间中的加热元件，所述加热元件配置成加热所述介电流体；以及设置在所述内部空间中的冷却元件，所述冷却元件配置成冷却所述介电流体。

在另一实施例中，一种用于混合动力车辆的锂离子电池冷却系统，包括多个自包含的液体冷却模块，每个冷却模块还包括：具有内部空间的密封的容器；设置在所述容器的内部空间中的电池组件，所述电池组件包括多个电池单体，所述多个电池单体之间形成至少一个流体通道；设置在所述至少一个流体通道内的介电流体，所述介电流体与所述电池组件的电池单体接触，所述介电流体配置成加热和冷却所述电池组件；设置在所述内部空间中的加热元件，所述加热元件配置成加热所述介电流体；以及设置在所述内部空间中的冷却元件，所述冷却元件配置成冷却所述介电流体。

在又一实施例中，一种冷却车辆电池组的方法，所述方法包括以下步骤：提供具有内部空间的密封的容器；提供设置在所述容器的内部空间中的电池组件，所述电池组件包括多个电池单体，所述多个电池单体之间形成至少一个流体通道；在所述内部空间内提供介电流体；利用所述介电流体浸没所述电池组件的至少一部分；造成介电流体围绕所述容器的内部空间中的多个电池单体流动；以及在车辆的操作期间冷却所述介电流体，以便在所述多个电池单体的每一个上保持基本上均匀的表面温度。

此外，本发明还涉及以下技术方案。

1. 一种带有自包含的液体冷却系统的车辆电池组，包括：

具有内部空间的密封的容器；

设置在所述容器的内部空间中的电池组件，所述电池组件包括多个电池单体，所述多个电池单体之间形成至少一个流体通道；

设置在所述至少一个流体通道内的介电流体，所述介电流体与所述电池组件的电池单体接触，所述介电流体配置成加热和冷却所述电池组件；

设置在所述内部空间中的加热元件，所述加热元件配置成加热所述介电流体；以及