[发明专利]串联的冷却模块冷却翅片

说明书

技术领域

本发明总体地涉及能够实现蓄电池组内的各个蓄电池电池单元和蓄电池模块的串联冷却的冷却翅片，并且更具体地涉及使用这样的冷却翅片而不引起大的温差或压降。

背景技术

统称为可再充电储能系统（RESS）的锂离子蓄电池及相关蓄电池在机动车辆应用中作为补充（在混合动力电动车辆（HEV）的情况中）或替代（在纯电动车辆（EV）的情况中）常规内燃发动机（ICE）的方式被使用。被动地储存来自静止的和便携的源以及来自由车辆及其部件提供的再捕获的动能的能量的能力使蓄电池理想地用作轿车、卡车、公共汽车、摩托车和相关的车辆平台的推进系统的一部分。在本文的上下文中，电池单元是单个电化学单元，而蓄电池根据所需的输出电压、电流或容量而由串联、并联或以这两种方式结合的一个或多个电池单元构成。

温度是影响蓄电池的性能和寿命两者的最重要因素之一。长时间暴露于高温可以导致过早老化、加速容量衰减和其它不期望的电池单元状况。强制空气和液体冷却可证明在避免在构成更大的蓄电池组的各个电池单元内和周围的这种过度的热积累方面是有效的，但在这样做时可能加大在相同的模块、部段或蓄电池组内的电池单元之间的过大的温差，其中例如希望将相邻电池单元之间的温差保持相对较小，常常至不超过约5℃。此外，虽然基于并联的冷却系统通常能够避免整个系统的显著温差（部分地由于冷却流体在每个并联路径中行进方面存在相等的机会），但是它们可能易受更复杂管道的影响，以便提供必要的均匀流分布。

发明内容

重要的是，正确地操作基于蓄电池的功率系统以使得构成蓄电池的各个电池单元的操作电压保持得彼此相对接近。类似地，由于电池单元压降是电阻的函数，而电阻是温度的函数，因此希望保持电池单元的温度彼此接近，以便保持各个电池单元电压的这种相对共性。为此，并且为了实现蓄电池寿命和性能之间的所需平衡，本发明人已确定，电池单元之间仅小的温度变化应被允许。在基于现有技术的当前蓄电池的一个示例性形式中，这样的差值应该（如上文所提及的）保持在不超过约5摄氏度，但是电池单元技术中的后续改进可以允许略微更大的差异。此外，本发明人已确定某些类型的蓄电池（例如，锂离子蓄电池）在介于约25℃和约40℃之间的温度下最佳地操作。本公开的冷却构型可设计用于满足这些要求的具体操作温度。这样，基于使用特定构造的冷却翅片的蓄电池冷却系统可帮助保持在正常操作条件下蓄电池内的电池单元的最佳操作温度和温度一致性，包括使相邻电池单元之间的热差最小化。在两种情况中，这有助于减轻热传播和损坏额外的部件的相关可能性。

根据本发明的一个方面，公开了一种用于蓄电池组、部段、模块或相关的多个蓄电池电池单元的冷却系统。该蓄电池包括构造成输送电流的两个或更多个蓄电池电池单元，并且冷却系统包括设置成与各个单独的蓄电池电池单元中的一个或多个热连通的冷却翅片。本领域的技术人员应理解，较大的蓄电池模块、部段、组或相关结构内的蓄电池电池单元的数量与从蓄电池接收电流的装置的功率需求以及蓄电池内的电池单元的热操作要求相一致。

如上文所讨论的，蓄电池组由部段构成，所述部段可由多个蓄电池模块构成，每个蓄电池模块又由向负载输送电流的一个或多个蓄电池电池单元构成。负载的一个这样的非限制性示例包括用来向机动车辆的动力系提供原动力的设备，以及与操作所述车辆相关联的其它辅助应用。在本文的上下文中，术语“原动力”描述了能够为另一个功率源（例如内燃发动机）提供远远不止启动功率的蓄电池组；它包括能够提供足以按照与其设计用于的目的一致的方式推进车辆的持续功率的蓄电池组。本领域的技术人员应当理解，这样的蓄电池也可以储存再捕获自动能（例如，再生制动）的能量或来自ICE的多余能量。在一种形式中，由蓄电池组生成的电流可用来运转一个或多个电动马达，这些电动马达又可用来转动一个或多个车轮。其它构件（例如，结构构件）被设置成与蓄电池电池单元热连通以便能够进行它们之间的热交换。

根据本发明的另一个方面，公开了一种用于机动车辆的推进系统。推进系统包括一个或多个蓄电池模块，每个蓄电池模块由一个或多个蓄电池电池单元以及设置成与一个或多个蓄电池电池单元热连通的冷却翅片构成，在蓄电池电池单元中发生电化学反应。冷却翅片包括表面，在该表面上（或在其中）可以形成包括层流部分或湍流部分的一个或多个冷却剂流路。取决于每个冷却翅片可以提供与哪一个（以及多少个）电池单元的面对面热交换，专用于层流部分和湍流部分的冷却表面（也称为冷却翅片表面）的尺寸和位置可以变化。