[发明专利]具有冷却和安全特性的车辆电池模块

说明书

本发明公开了一种电池组设备，通过增加电池主体和设备与冷却剂之间的接触表面积来增强从电池主体和设备到冷却剂的热传递，从而减少热失控的可能性。若发生爆炸，运用形变电荷原理可使残片、碎片和其它颗粒飞向汽车中的地面，从而减少对驾驶员、乘客和汽车损伤的可能性。适合地嵌入阻燃剂筒，可阻止火灾以及事故对人和汽车的损伤。

相关申请交叉引用

本申请要求于2014年12月16日提交的美国临时专利申请No.62/124,408的权益，其全部内容通过引用并入本文。

本申请要求于2015年7月9日提交的美国专利申请No.14/795,411的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及一种汽车电池组设备，尤其涉及一种使此类电池组组件更可抵抗热失控、并在发生事故时减少对人的潜在危害的方法和设备。

背景技术

传统上用于汽车的优选燃料和发动机是汽油和内燃机，而较新型的汽车提供了利用置于汽车内部的电池组组件所获得的功率来运行它们的发动机的能力。电动汽车不易产生噪音，并且不会像同类中使用汽油的汽车那样污染空气。

电动汽车的一个重要不同之处是其电池组设备。关键设计参数包括每千瓦时(KWH)的电池成本、未充电的情况下可驱动汽车的英里数、驾驶员在电池热失控或爆炸时的安全性、以及电池组冷却系统的成本和效率。冷却系统效率也影响每KWH的成本，因为低效冷却会导致工作温度升高，所以人们花费更多的设计成本、做出更多努力来使汽车部件可抵抗高温、温度的升高以及电池寿命，并具有可靠性。

传统上，用于电动汽车的电池模块具有成排布置的电池单元，并且具有抵靠每排电池单元放置的直(线形)冷却剂管。电池单元通常为圆柱形，因此其具有圆形横截面。因此，冷却剂管和每个电池单元之间的接触面积非常小，几乎只是该点(即圆形与该圆形正切线的接触点)的面积，从而限制了电池单元到冷却剂的热传导。之后略微改善该设计，使冷却剂管在每个电池单元处具有局部曲线，以更好地匹配电池单元的轮廓。这样可增加接触面积，并进而增加电池单元到冷却剂管的热传导。然而，该管和每个电池单元之间的接触角仍仅保持在大约15度，使得电池单元到冷却剂管的热传导仍然具有限制性。此外，该管端部的冷却剂在管入口处的温度较高，从而会导致第一和最后一个电池单元之间具有温度差。

由于热传导很差，电池单元易受温度升高的影响，导致火灾或爆炸。此外，甚至是最保守和最先进的电动车，均不能排除意外碰撞，使电动车和乘员处于因碰撞而导致电池组的火灾或爆炸的风险。电池单元的能量密度预期每几年会增加一倍，是大学实验室中开发的电流能量密度的10倍。为了保证车辆安全性和电池单元的寿命，能量密度越高，用于控制电池单元温度的冷却系统越关键。

附图说明

图1示出了与冷却设备具有线接触的电池模块设备实施例，其中当冷却剂与电池设备接触时，可在大体呈直线的管中流动。

图2示出了与冷却设备具有角接触点以改善设备到周围环境的热传导的电池模块设备的实施例，其中角接触点通过将冷却剂管沿着电池设备的曲线弯曲来实现。

图3示出了靠近电池模块的箱体示意图，其中电池单元浸在装有冷却剂的箱体中。

图4A为根据图3所示的方法的具有冷却剂的箱体和多个浸没的电池棒的电池模块设备的实施例的示意图。

图4B为图4A的实施例的部件分解图。

图5为根据图4A和4B的实施例的电池模块设备的一部分的侧横截面图，示出了冷却剂的流入和流出，冷却剂360度围绕圆柱形电池设备，以便通过冷却剂更好地从电池设备传导和排放热量到周围环境。

图6为根据图4和图5的实施例的电池模块设备的俯视横截面图。

图7为冷却剂箱的透视图。