能量存储器外壳的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用来容纳能量存储器单元的能量存储器外壳。此外，本发明还涉及一种能量存储器模块以及一种包括该能量存储器模块的电池组。
【背景技术】
[0002]近来，在全世界的道路上，电动车辆和混合动力车辆变得更常见了。它们都拥有一个共同的东西，就是它们都需要大而有力的可充电的能量存储器，也被称为电池组。在大多数这样的电池组中，若干个电池单元堆叠在一起以形成足以提供车辆行驶例如数十公里的能量的电池组。上述电池单元多数情况下被机械地固定到共用的机架或外壳上，以形成便于安装到车辆上的单独的单元。此外，能提供足够动力来驱动电动车辆或混合动力车辆的电池组的尺寸相对较大，由此电池单元往往被紧密地挤压在一起，以减小电池组的尺寸。
[0003]但是，大功率的电池组在运行时还会产生大量的热量。因此，需要合适的冷却系统为电池单元散热，以防止电池单元或电池组的其它部件由于过热而损坏。例如，热量可以由穿过与电池单元热接触的冷却系统中的冷却液从电池单元中带走。可选的或作为补充的，可以通过空气冷却系统来实现冷却。
[0004]具有冷却系统的电池组模块的一个例子已经被US 2013/0288098公开。该电池组模块具有平行堆叠并封闭在外壳中的电池单元。电池单元堆垛被设置在冷却板上，并且在电池单元堆垛和冷却板之间设置有可压缩的衬垫。为了电池、衬垫和冷却板之间的热接触最大化，可沿垂直于电池单元堆叠方向的垂直方向压缩电池组模块。因此，衬垫被压缩在电池和冷却板之间。
[0005]但是，如US 2013/0288098公开的那样，由于冷却板是垂直于电池单元堆叠的方向设置的，电池单元与冷却板之间的接触表面相当有限，因此热接触也就相对较弱。此外，压缩衬垫(和压缩限位衬垫)使得电池组模块相对复杂。
【发明内容】
[0006]鉴于以上所述，本发明的一个大致目的是提供一种可改善能量存储设备的冷却性能的能量存储器外壳。
[0007]因此，根据第一方面，提供了一种用于容纳存储器单元的能量存储器外壳，该存储器单元包括沿纵向与冷却板邻接并堆叠的储能电池、与储能电池热接触的冷却板，其中能量存储器外壳包括:与存储器单元接触的三个壁构件，所述壁构件形成U型并且每个壁构件具有在纵向上的延伸长度，被设置成沿纵向在能量存储器外壳和存储器单元上施加力的用于压缩能量存储器外壳的装置，其中能量存储器外壳在纵向上具有弹性，以使得当沿着纵向在能量存储器外壳和存储器单元上施加力时，能量存储器外壳被挤压，并且冷却板和储能电池之间的接触压力受到弹性能量存储器外壳的限制。
[0008]本发明基于以下认识:改善电池单元和冷却板之间的热接触可使得电池单元的散热更有效。此外，意识到用力压缩电池单元和冷却板的堆垛可以改善热接触。为了可重复地获得这种压缩，使用弹性材料来制成外壳，以使得外壳在受力时压缩，并且随后当力解除时回弹。因此，弹性的能量存储器外壳允许能量存储器外壳在受到纵向力的时候沿纵向压缩，并且使得冷却板和储能电池之间的接触压力也随之增加。另外，当受到纵向力时，弹性的能量存储器外壳通过试图回弹到能量存储器外壳的原始形状来限制能量存储器外壳的压缩量。因此，弹性的能量存储器外壳防止存储器单元受到过大的力而损坏电池单元。而且，能量存储器外壳可以非破坏性的方式变形。因此，意识到可以通过控制压缩力来控制冷却板和储能电池之间的接触压力。
[0009]储能电池可以是电池单元，比如锂离子软包电池(lithium-1on pouch cell)。此夕卜，冷却板上可以设置有空气冷却或液体冷却装置，经由例如通道或管道流过冷却板的材料。能量存储器外壳可容纳一个或更多的存储器单元，或者一个或更多的储能电池。此外，冷却板和能量存储器单元堆叠在一起是指它们在纵向上对齐。
[0010]能量存储器外壳是U型的是指设置有三个壁构件，以使得两个壁构件互相平行且第三壁构件与该两个平行的壁构件连接。第三壁构件基本垂直于该两个平行的壁构件。U型的能量存储器外壳可进一步具有与第三壁构件相对的开口侧。通过该开口侧，可相对着第三壁构件送进电连接到储能电池的电缆。可选的，电缆可以通过贯穿一个壁构件的孔而送进。该孔可具有与电缆宽度相适应的尺寸。
[0011]壁构件被设置成与存储器单元接触是指壁构件可与存储器单元物理接触，以使得壁构件保持住存储器单元。此外，存储器单元与能量存储器外壳的壁构件之间存在热接触。在一些例子中，具有三个壁构件的能量存储器外壳可以被设置成紧密包围存储器单元。
[0012]纵向方向是沿着大致平行于壁构件的平面的轴线的方向。例如，纵向方向是沿着与壁构件的每个平面内的至少一根轴线大致平行的方向。
[0013]U型的能量存储器外壳可在纵向方向上具有开口端，以在纵向上形成可用来堆叠储能电池的看穿空间(see-through space)。这样，便于在能量存储器外壳中组装存储器单
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[0014]根据本发明的一个实施例，用来压缩的装置可包括沿纵向从存储器单元的一端延伸至存储器单元的另一端的压缩元件。压缩元件应该被构造成使得能量存储器外壳和存储器单元的压缩可以通过压缩元件来实现。压缩元件可在纵向上沿存储器单元的整个长度延伸。
[0015]根据本发明的一个实施例，压缩元件可以是穿过能量存储器外壳的通孔的带销螺栓(pin bolt)。带销螺栓可以是在细长形的至少一端具有螺纹的细长形杆。带销螺栓延伸穿过储能电池和冷却板的堆垛，形成存储器单元。如果若干个能量存储器外壳堆叠，并由此若干个存储器单元也堆叠，带销螺栓可沿纵向方向延伸穿过整个堆垛。沿着纵向(因此沿着细长形状)在带销螺栓的一侧上具有比通孔尺寸大的止挡元件牢固地附接于带销螺栓，以使得带销螺栓不会在止挡元件相对的方向从通孔中掉落出来。在带销螺栓上与止挡元件相对的一侧可设有螺纹。螺母可拧到带销螺栓的螺纹上以固定带销螺栓。通过拧紧螺母，可压缩能量存储器外壳和存储器单元，以增加冷却板和储能电池之间的接触压力，尽管该接触压力受到弹性能量存储器外壳的限制。
[0016]根据本发明的一个实施例，用来压缩的装置包括沿纵向设置在能量存储器模块的每一侧上以对壁构件施加力的端板。用于压缩的装置还包括用来施加力的条、棒或十字状的元件。
[0017]根据本发明的一个实施例，能量存储器外壳由泡沫材料制成。利用泡沫材料，能量存储器外壳可以获得充分的绝热性能和弹性特性。能量存储器外壳有利地为电池单元提供热隔离。
[0018]在一实施例中，泡沫材料是聚丙稀塑料发泡材料(expanded polypropylene，简称EPP)。但是，也可以是具有类似弹性特性和绝热性能的其它材料。
[0019]根据本发明的一个实施例，能量存储器外壳可进一步包括设置在至少一个壁构件的外表面上的凸缘。凸缘可以提高外罩通过压缩凸缘以保持能量存储器外壳在外罩中的位置的能力。此外，凸缘限制了外罩与能量存储器外壳之间的热接触。凸缘可以是形成在能量存储器外壳的外表面上的脊部和凹部。
[0020]根据本发明的一个实施例，能量存储器外壳可以是一体成型的。因此，由于无需通过安装多个零件来组装能量存储器外壳，能量存储器外壳的制造是很方便的。此外，能量存储器外壳和存储器单元的整体组装可以方便快速地完成，同时维持安装在能量存储器外壳中的储能电池的冷却性能。能量存储器外壳可利用例如铸造、水切割或激光切割等方式来制造。此外，当一体成型时，凸缘可制造成能量存储器外壳的一部分。
[0021]根据本发明的一个实施例，能量存