[发明专利]电池系统及包括其的车辆

说明书

根据本发明的一实施方式的电池系统包括：系统框架，包括在第一方向上延伸的一对第一框架梁以及在垂直于第一方向的第二方向上延伸并且连接到第一框架梁的一对第二框架梁；多个横梁，沿第一方向彼此间隔开并且联接到该对第一框架梁；以及多个电池模块，每个包括分别联接到横梁中的至少一个并且在第二方向上布置的多个电池单元，其中该对第一框架梁包括多个制冷剂供应管线，并且所述至少一个横梁包括连接到制冷剂供应管线的制冷剂管。

技术领域

本发明涉及电池系统和包括该电池系统的车辆。

背景技术

可再充电电池与一次电池的区别在于，它能重复执行充电和放电，而一次电池仅执行从化学能到电能的不可逆转换。低容量可再充电电池用作诸如便携式电话、膝上型计算机和便携式摄像机的小型电子设备的电源，高容量可再充电电池用作车辆的电源。

通常，可再充电电池可以包括：电极组件，其包括正电极、负电极和插置在正电极与负电极之间的隔板；用于在其中容纳电极组件的壳体；以及电连接到电极组件的电极端子。电解质溶液被注入以能够通过正电极、负电极和电解质溶液的电化学反应使电池充电和放电。具有例如圆筒形状或矩形形状的壳体可以具有取决于电池用途而不同的形状。

可再充电电池可以用作电池模块，其形成为包括串联和/或并联连接的多个单位电池单元，从而提供高能量密度的电池，例如用于驱动混合动力车辆的电机的电池。也就是，电池模块通过取决于实现高电力的可再充电电池(例如用于电动车辆的可再充电电池)所需的电量而互连多个单位电池单元的电极端子来形成。

电池模块可以以块设计或模块设计来配置。在块设计的情况下，每个电池单元连接到公共集流器结构和公共电池管理系统(BMS)。在模块设计的情况下，多个电池单元被连接以构成子模块，并且一些这样的子模块被连接以构成电池模块。可以在模块或子模块级实现电池管理功能，从而改善兼容性。

这些电池模块可以配备有处于机械和电集成状态的热管理系统，并且可以配置成与一个或更多个耗电器通信从而构成电池系统。

子模块，其每个包括彼此并联连接的多个电池单元，彼此串联连接(XsYp)；子模块，其每个包括彼此串联连接的多个电池单元，并联连接(XpYs)，从而在模块设计中提供电集成的电池系统。XsYp型子模块适用于产生高电压，但每个电池单元的电压电平必须被单独控制，从而增加了布线复杂性。在XpYs型子模块中，并联连接的所有单元的电压电平自动平衡。因此，其足以在子模块级控制电压，从而降低了布线复杂性。并联连接的电池单元的子模块中的电池的电容量相加，使得XpYs型的子模块通常与低容量电池一起使用。

电池电力输出和放电的静态管理不足以满足连接到电池系统的各种耗电器的动态电力需求。因此，需要在电池系统与耗电器的管理器之间进行持续的信息交换，该信息包括重要信息，诸如电池系统的实际充电状态(SoC)、潜在的电性能、充电能力和内部电阻，以及实际或预测的电力需求和耗电的剩余。电池系统一般包括用于处理这种信息的电池管理系统(BMS)和电池管理单元(BMU)。

为了管理电池系统，需要一种热管理系统，用于通过有效地释放、排出和/或消散由可充电电池产生的热来安全地使用电池模块。当不充分地执行所述释放/排出/消散时，在电池单元之间发生温度偏差，使得至少一个电池模块不能产生期望的电量。另外，电池模块内部的温度升高引起电池模块内部的异常反应，从而降低可再充电电池的充电/放电性能并缩短电池的循环寿命。因此，需要有效地释放/排出/消散来自电池单元的热以冷却电池单元。电池系统的机械集成需要各部件(例如，电池系统中的电池子模块与诸如车辆的耗电器之间的连接结构)的适当机械连接。

在传统的电池系统中，冷却装置在电池单元垂直堆叠的状态下设置在一对相邻的电池单元之间。因此，传统的电池系统包括在垂直方向上较大形成的延伸部，使得电池系统通常在体积上增加。特别地，在移动设备中，该电池系统具有需要大量安装空间的缺点，并且这种电池系统不适合安装在例如电动车辆的地板(floor)上。

发明内容

技术问题