电池壳体的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开总体上涉及电池(battery)壳体，并且具体涉及电池壳体中的电池单元(cell)之间的电互连件、使电池壳体中的电池单元热绝缘、和用于电池壳体中的电池单元的冷却系统。
【背景技术】
[0002]电池壳体通常包括电导体，电导体以串联和/或并联配置连接电池单元以形成具有期望能量容量和输出电压的电池系统。在圆柱形电池单元上，正极和负极端子被定位在电池单元的相反端。通常，电接触被制作在电池壳体中的每个电池单元的两端，使得正极和负极端子两者都直接连接到导体。然而，在每个电池单元的两端制作电接触增加了连接系统中潜在故障点的数目，并且增加了电池壳体的整体成本。
【发明内容】
[0003]在一个实施例中，电池壳体包括保持多个电池单元的电池框架。每个电池单元具有在第一端处的正极端子和在与第一端相反的第二端处的负极端子。每个电池单元还包括在第一端处的导电结构和导电外壳，导电外壳将第二端处的负极端子电耦合到第一端处的导电结构。不是在电池单元的两端都制作电接触，而是互连件与正极端子或导电结构接触，这两者都在电池单元的第一端。由于导电外壳将导电结构电耦合到负极端子，制作在电池单元的卷曲结构处的接触具有将互连件耦合到电池单元负极端子的效果。
[0004]在一个实施例中，两个电池单元之间的互连件与第一电池单元的导电结构和第二电池单元的正极端子接触，以串联连接两个电池单元。在另一实施例中，第一互连件与两个电池单元的正极端子接触，并且第二互连件与相同的两个电池单元的卷曲结构接触，以并联连接这两个电池单元。
[0005]电池单元被定位为使得每个电池单元的第一端和互连件都在电池框架的同一侧面上，并且每个电池单元的第二端在框架的相反侧。作为结果，互连件的长度可以更短，因为它不需要延伸在框架的相反侧之间以连接电池单元的相反端。更短的互连件是有利的，因为它允许较低的材料和制造成本。更短的互连件还降低了电池壳体中潜在故障点的数目，并且降低了电池单元之间的连接的整体复杂度。
[0006]在一个实施例中，电池框架包括被配置为保持电池单元的多个电池单元隔室。在一个实施例中，每个电池单元隔室包括多个对齐特征，对齐特征以突起距离从隔室的内表面突起。当电池单元插入到电池单元隔室中时，对齐特征与电池单元的侧面接触，以将电池单元置于电池单元隔室的中心，且在电池单元的侧面和电池单元隔室的内表面之间创建空气间隙。
[0007]对齐特征的突起距离可以选择为使得空气间隙的厚度足够大以提供在电池单元周围的热绝缘、但也足够小以防止在空气间隙中发生任何显著的对流。这降低了从电池单元到邻近电池单元的传热，当电池单元故障且在热逸溃期间释放大量的热量时，这有利地保护了邻近电池单元。
[0008]在一个实施例中，电池壳体还包括定位在框架的侧面的散热器和接触散热器表面的热界面。当电池单元插入到电池框架中时，热界面和散热器被定向为使得热界面还接触电池单元的第二端。作为结果，热界面建立在电池单元的第二端和散热器表面之间的热连接，并且允许热量在电池单元和散热器之间传递。附加的电池单元可以插入到电池框架中，且以这种方式热耦合到散热器。
[0009]在一些实施例中，散热器还连接到散热设备或冷却设备，它们降低散热器和电池单元的温度。例如，散热器可被连接到暴露于电池壳体的外部环境的电池包围件。此外，散热器的相反侧面可以耦合到传热材料片。
[0010]有利的是，制作在每个电池单元的第二端处的热连接(即，在具有负极端子的端)，因为电池单元的内部胶凝卷结构使得电池单元在其负极端子处具有较高的热导率。因此，制作在电池单元的第二端处的热连接允许从电池单元到散热器的改善的传热。
[0011]本说明书中描述的特征和优点并不是无所不包的，并且特别是，鉴于附图、说明书和权利要求书，许多附加特征和优点对于本领域普通技术人员将是显而易见的。此外，应该注意的是，本说明书中使用的语言主要被选择用于可读性和教学目的，并可能未被选择为刻画或限制发明的主题。
【附图说明】
[0012]图1A-1C示出根据一个实施例的电池壳体的各种视图。
[0013]图2A-2B示出根据一个实施例的电池单元。
[0014]图3A-3B示出根据一个实施例的用于将电池单元彼此耦合的互连件。
[0015]图4A-4C示出根据一个实施例的在电池壳体的电池单元隔室内的对齐特征。
[0016]图5A-5F示出根据一个实施例的用于电池单元的热管理系统。
[0017]图6示出根据一个实施例的安装在电动摩托车上的电池组件。
[0018]附图仅出于说明的目的而描绘各种实施例。本领域的技术人员将从以下讨论中容易地认识到，可以采用本文中示出的结构和方法的替代实施例，而不脱离本文中所描述的原理。
【具体实施方式】
[0019]电池壳体概述
[0020]图1A是根据一个实施例的电池壳体100的透视图。电池壳体100包括电路板102、框架结构104和散热器106。图1B是将电路板102移除情况下的电池壳体100的透视图。如图1B所示，框架结构104包含用于电池单元108的隔室。图1C是电池壳体100的侧面剖视图，其示出了在框架结构104内部的电池单元108。
[0021]电路板102包含用于电连接电池单元108的电路。在一个实施例中，电路板102以并联-串联的配置连接电池单元108。在并联-串联配置中，电池单元108可以被分成电池单元的组，其中每个组中的电池单元并联连接，并且组串联连接。在其它实施例中，电路板102可以以不同的或更复杂的方式连接电池单元108。例如，电池单元的组可以串联连接，并且组的串联可以与其它组的串联并联连接，以形成并联-串联-并联配置。替代地，电路板102可以以串联-并联配置或串联-并联-串联配置连接电池单元。用于连接电池单元108的示例配置会在下面参考图3A-3B进行详细描述。
[0022]框架结构104包括多个电池单元隔室，电池单元隔室向电池壳体内的电池单元108提供机械支撑。在示出的实施例中，框架结构104中的电池单元隔室被分开为左部分和右部分，且每个部分中的电池单元隔室保持电池单元108，使得电池单元被定向为基本上彼此平行。此外，电池单元隔室以六角形图案布置，以提高电池单元108的包装效率，并减少用于框架结构104的材料量。因此，不是在框架结构104的外周界上的每个电池单元隔室与6个其它电池单元隔室邻近。在一个实施例中，框架结构104包括126个电池单元隔室(例如每个部分中63个电池单元隔室)，且每个电池单元隔室保持单个电池单元108。在这一实施例中，每个电池单元隔室的体积为17.3立方厘米(cc)，且用于框架结构104的材料所占体积为约262cc。总的来说，当包括电池单元隔室的体积和其它完整或部分包围区域的体积时，框架结构104的总体积为约3000cc。在其它实施例中，框架结构104包括附加或更少的电池单元隔室。框架结构104还可以包括以下特性，该特征使每个电池单元108与邻近电池单元热绝缘，以当单个电池单元故障且释放大量热量时防止邻近电池单元过热。实现电池单元之间的热绝缘的示例方法下面参考图4A-4C进行描述。
[0023]散热器106由导热材料制成，其将热量从电池单元108传递到一个或多个散热设备。在一个实施例中，散热器106的一个侧面106A热耦合到电池单元108，且散热器的另一个侧面106B耦合到其它散热设备。散热器106的边缘也可以耦合到散热设备。用于使用散热器106来消散电池单元108生成的热量的不同配置的示例在下面参考图5A-5C进行详细描述。
[0024]电池单元结构
[0025]图2A为圆柱形电池单元108的透视图。电池单元108表示在电池壳体100中使用的电池单元。电池单元108具有在电池单元的第一端处的正极端子202和在电池单元的第二相反端处的负极端子204。电池单元108包括提供结构支撑和容纳电池单元108的内部部件的导电外壳206。导电外壳206由导电材料(例如金属)形成，且电親合到在电池单元108的第二端处的负极端子204。导电外壳206从负极端子204向上延伸至在电池单元108的第一端处的导电结构208。在图2A-2B所示的实施例中，导电结构208包括在电池单元108的第一端附近的卷曲结构。非导电环210将导电结构208与正极端子202分开，以防止正极端子202和导电结构208之间的电传导(导电结构208经由导电外壳206电耦合到负极端子204)。
[0026]图2B是示出图2A所示电池单元108的内部的横截面图。电池单元108的内部包括胶凝卷212，且可以可选地包括其它部