具有排污歧管的电池系统的制作方法

专利名称：具有排污歧管的电池系统的制作方法
具有拥將歧管的电M统
相关申请的交叉引用本申请要求2006年1月6日提交的美国临时专利申请No. 60/757,068
的权益，其，内容并Ajtb处以作参考。
背景技术：
本发明主要涉及电池和电池系统领域。更具体地，本发明涉及用于封 装、连接和调控多个电池(例如，在电池组件或模块中)的系统。公知的是提供电池用作例如汽车的车辆。例如，铅酸电池已经使用在
启动、照明和点应用上。就，已经妒出混制力车，其利用与其它系统(例
如内燃机)组合4顿的电池(例如镍金属混合(NiMH)电池)来向车辆提供动力。
能够有利地在混合动力车上的电池系统的设计和管理可以包括例 如电力性會滥测、热管理以及废物的抑制(例如可从电池单元中放出的气体)方 面的考虑。锂离子电池具有比NiMH电池更高的电量密度(即，在维持相同电量的 情况下，锂离子电池比同等NiMH电池小)，并且因此在M^通常类似的电力负载 时占据更小的空间。公知的，锂离子电池的性能与NiMH电池不一样。在一些应用中，获得 锂离子电池的增强的功率/性能可能是所期望的。例如，锂离子电池可以提供比 NiMH电池更大的特定功率。然而，锂电池技术的，表现出的设计和工程挑, M51常传统NiMH电池技术。能够有利地使用在混合动力车上的锂电池系统的设计和运用可以包括 例如电力性肯滥测、热管理以皿物的抑制(例如可从电池单元中放出的气体) 方面的考虑。所需的是提供—种用于车辆的改进的电池系统。还需要的提供一种 用于从系统中顿的电池高效地和有鄉也排出废物的系统。所需的是提供一种包 括本发明中显而易见的15M—个或多个这些^它的优点的电池系统。

发明内容
—个示例性实施例涉及一种包括多个电池模块的电^t^且件。*电池 模±央包括互联的多个电化学电池单元和至少一个用于允许废物从电池模±烛咄的 开口。掛共歧管用于将电池模t划咄的废物引向远离电池组件的OT。该歧管包 括与电池模块中的开口对齐的结构，用以允许废物流向歧管。


图1A是用在电 1^且件中的公知电池模块的透视图。
图1B是图1A所示模i央的、，1B-1B的剖视图。
图2是具有多个依据示例性实施例的电池模±央的电^^且件的透视图。
图3A是图2所示的电^ta件中使用的电池模块的透视图。
图3B是图3A所示电池模块的沼钱3B-3B的剖视图。
图4A是示出依据一个示例性实施例的端板的图3A所示的电池模块的 局部剖视图。图4B是示出依据另一个示例性 例的端板的图3A所示的电池模块 的局部剖视图。图4C是示出依据另一个示例性鄉例的端板的图3A戶标的电池模土央 的局部剖视图。图5A-5C是依据几个示例性实施例的电^tMa件和排出歧管的透视图。
图6A是依l个具体^M例的电 M电池单元的透视图。
图6B是图6A中的电池单元的沿线6B~€B的剖视图。
图7A是依l个示例性实施例的电池单元的透视图。
图7B是图7A中的电池单元的，7B-7B的剖视图。
图8A是依^~个示例性^^例的电池单元的透视图。
图8B是图8A中的电池单元的，8B-8B的剖视图。
图9是其中具有依l个示例性鄉例的电池模块的糊的透视图。 具体鄉方式图1A和1B示出包含多个依据公知^^例的电皿电池单元40的电池 模块。电池单元40与锥形适配器150相连。适配器150包含端面152、圆筒部分 154、倾斜部分156以及排出孔158。端面152连接到一个电池单元40的端面44 上，而圆筒部分154接收并雜到另一个电池单元40的夕卜壳42上。倾斜部分156 ,端面152和圆筒部分154并且允许电流在端面152和圆筒部分154之间流动。以排出孔158 (例如缝、出口等)为形式的开口或孔洞衛共招喊斗部
分156上并允许废物(例如气体)从电池单元40排出并离开适配器150形成的空
间。图1A和1B中示出的结构中的困难是离开电池单元的J^n会与电池模块周围
的空气混合，而不是从车辆中排出。所需要的是将废气与周围的空气保持分离并 将其排到辅外面。图2示出依i个示例性实施例的电^tMa件io。电^tMa件io想要提
供在，ll (参见例如图9)上并且包含托架20、端板12以及多个电池模块30。 托架20包含底部或下半^P分21以及顶部或上半部分22 (图5A)，并且配置成包 住或容纳模块30。端板12 KB成与模块30的端子35导电相连。每一个模块30包括多个电池单元40 (例如NiMH电池)、适配器50、 绝缘环32、管套34 (图2中示出了去掉部分的情况)以及端子35。依据一个示例 性实施例，组成该模块的电池单元以端对端的形式设置以形成电池单元的棒状或 线状排列。依l个示例性实施例，电鹏且件10包括三个模块20，其中的每一个 包括三个电滅电池单元40。虽然图2戶标实施例示出了具有三个电池单元40的 模决30，应该 的是不同| 的电池可以在每一个模块(例如四个，多电池 单元等)上4顿。而且，应该鹏的是依据其它示例性实施例，电池组件可以包
括不同，的模块(例如，多于或少于附图戶;f^的M的模块)。而且，虽然图2
所示的电池单元具有，圆柱状的形状，然而依据其它示例性实施例，电池单元 可以采用其它形式(例如椭圆形、棱跡等)。依据另外的其它的示例性实施例， 电、池单^t可以是锂离子、镍镉或任意其它适用的电化学电池单元。依据一个示例性实施例，电池单元40是，圆柱形NiMH电池单元并 且lSa皿储和^it电荷。如附图2和附图3A-3B戶斥示，电池单元40包括外套或 外壳42、端^M44、绝缘环46以及排出體48 (例如开口、孔洞、缝等)。外 壳42通常是中空体(例如框架、遮盖物、管套等)，其用作电池单元40的内部元 件(例如至少一个负电极或阳极、至少一个正电极或阴极、隔离物、电解液等) 的容器并且限定电池单元40的外形。依据一个示例性实施例，外壳42可以用作 电池单元40的一个端子(负t^正极)。端板44娥辨面体，其用作电池单元40的一端和电池单元40的一 个端子(负极^IE极)。绝,46通常是非导电部件，其连接在外壳42和端板44 之间并且减少电池单元40矢鹏(即，M31电池单元40的夕卜壳42与电池单元的端
板44接触)的机会。排出體48允许电池单元40失效时可^i鹏方脏力和气体， 齡外壳42鹏的机会。参考图3A和3B，示出依据一个示例性实施例的模块30。电池单元40 与适配器50牵鹏^^接在一起。适配器50包括圆筒部分52、凸起部分54 (即突 出部舰伸部)、端面56以及排出孔58。圆筒部分52接收并连接到电池单元40 的外壳42，而凸起部分54连接到相邻电池单元40的端面44。端面56连接凸起 部分54和圆筒部分52并且允许电流在凸起部分54和圆筒部分52之间流动。排 出孔58是圆筒部分52中的开口 (例如缝、孑L洞、空间、出口等)并允iW勤可从 电池单元40中释放的废物(例如气体)离瓶配器50形成的空间。绝^Jf 32通常是非导电部件，其连接到电池单元40上并且M^、模块 30短路(即，iiil一电池单元40的外壳42与相邻电池单元40的适配器50接触) 的机会。管套34 (附图2)通常是非导电部件，其j妙卜壳42与外界绝缘并且减 少电击的机会。管套34包含多个与适配器50上的排出孔58对应的开口 31 (例如 缝、孔、孔洞等)。现在参考图4A-4C，示出了依据各种示例性实施例的模i央端子。这种 端子设置成导电部件，其意在将模块机械和电学连接到端板。在图4A-4C所示的 示例性实施例中，端子35、 135、 235趟入型连接器，其插入到开口 (例如孑L洞、 缝等)以连接到电池单元的端板12。参考图4A并且依据一个示例性实施例，端子 35通常是将平面部件^:件弯曲，成为，U形轮廓。端子35包含后背部分 36、顶部分37、前面部分38以及孔洞或孔39。依l个示例性实施例，后背部 分36焊接到在模块30末端上的电池单元40的端板44上。孔39是前面部分38 上的开口 (例如缝、孔洞等)。體孔39是为了焊接工艺中會^M到后背部分 36。依据其它示例性 例，后背部分36倉,以形成导,接的任何其它适合的 方式，到电池单元40的端板44上。前面部分38配置皿合端板12上的导电 部件或插座。现在参考图4B 据另一个示例性实施例，辭135通常是将平面部 件^;件弯曲，^;，l型的轮廓并且包含后背部分136和顶部分137。依据 一个示例性实施例，后背部分136 M^接到模块30 *^上电池单元40的端板44 上。依据其它示例性实施例，后背部分136育辦以形成导电连接的ffi可其它适合
的方式连接到电池单元40的端板44上。顶部分137 SSa成接合端板112上的导 电部件或插座。图4A-4C所示实施例的一个有益特征是，端子可以焊接(例如激光焊 接)至U端板以及端社的导电部件或插座上，因此M^了电池组件所需部件的整 体数量并增加了组装的鹏(以及，与此同时，减少了与组装相关的必需劳动成 本)。例如，模块中的每一个电池单元可以激光焊接在一起。依据另一个示例性实 施例，单个电池单元可以不ilil焊接而连接在一起。依据另一个示例性实施例，
端子可以不焊接到端板(例如，它们可以M;其它方式例如紧固件、卡扣配合等
来固定)。现在参考图5A-5C，示出依据不同示例性实施例的歧管，其可以结合 在例如附图2所示的电 魁且件中。如这ll^顿的，术语"歧管"意指部件(例 如导管、管桶、软管、沟槽等)的组合，该部件配置成从电池单元收集排出废物 (例如气体)并且ES^排出这^it物使之释放在^^^卜部。图5A所示为歧管的一个示例性实施例。 —结构包括包含一系列凸起部 件^￡件23 (例如壁、隔离物、支撑物、肋等)的托架20、实质上平行的空气空 间25、实质上平行的沟槽27以及端沟槽29。依据示例性实施例，托架20的底部 或下半部分21和顶部^h半部分22是对称的(依据其它示例性实施例，顶部和 底部可以是非对称的)。元件23lSfi^接收和支撑其上的模决30。空气空间25大 致是平行的空间，其方向确定为基本上与徵央30垂餅JJ^m咬气的空间。 沟槽27是凹陷(例如管道、凹槽、沟等)，其形自空气空间25之间的部件23 中并且相应TiS配器50中的排出孔58 (如图5A所示，排出孔58位于电池模块 30的下侧上，并且当模i^S顿当錢时，排出孔58与形鹏部件中的凹陷的 底部对齐；根据其他示例性 例，该祠夂出孔58可以与沿着该凹陷的不同的点与 沟槽对齐)。端沟槽29是烦与沟槽27垂直的凹陷(例如髓、凹槽、沟等)并 且雜至购槽27以形j^S配器50上的排出孔58和夕卜鹏粒间的雜的、基
本密封的空间。依据其它可选实施例，托架20能够包括衬垫部件，其配置成增强托架20的两半部分之间的密封并且将废气与冷却空气基本隔离。图5B所示为歧管的另一个示例性实施例。歧管60包含多个部件^; 件62、 68 (例如管、沟槽等)。部件62通常是中空部件(例如导管、软管、管等)， 其配置成与模块30相连以接收樹可来自电池单元40的废气并且将方向确定为平 行于丰莫块30。依据示例性实施例，部件62包含本体63、闭合端64、与中空的本 体63相连的开口端65以及多个开口 66 (如图5B所示，开口 66 ，在部件62的 下侧上)。依据一个示例性实施例，本体63是烦圆筒形并鄉成部件的侧壁。 闭合端64和开口端65位于部件62的相反的鄉。开口 66 (例如孔、缝、孔洞等) 相应于适配器50上的排出孔58。部件68 (例如歧管的基部)是基本上中空的部 件(例如管、导管、软管、管道等)，其连接到部件62的开口端65以形^ffig配 器50上的排出孔58和夕卜部环境之间的驗的、基本密封的空间。图5C戶标为歧管的另一个示例性实施例。歧管160包含多^H件162、 168 (例如导管、软管、管等)。管162通常是中空部件，其SCS^与模块30相连 以接收倒可来自电池单元40的^并且)|各方向确定为垂直于模±央30。依据示例性 实施例，部件162包含本体163、闭合端164、与中空的本体163相连的开口端165 以及多个开口 166 (如附图5C所示，开口 166 ,在部件162的下侧上)。依据一 个示例性实施例，本体163是大致圆筒形并且形成管132的侧壁。闭合端164和 开口端165位于部件162的相反的鄉。开口 166 (例如孔、缝、？L洞等)对应于 适配器50上的排出孔58。部件168 (例如基部)錢本上中空的部件(例如管、 导管、软管、f^等)，其连接到部件162的开口端165以形成在配器50上的 排出孔58和外部环境之间的连续的、基本密封的空间。图2到5C所示示例性实施例示出具有相对平滑的夕卜部表面的电池或电池单元，图6A到8B示出依据其它示例性实施例的电池或电池单元。通常的混合 电动车电M31平层气流冷却。依据一个示例性实施例，不规的轮廓(例如波 纹、褶铍、沟槽等)加到电池单元和电池单元的分立容器上，会导致湍流气流并 且增加电池单元的劍专导性能。依l个示例性鄉例，这种轮廓是内部中空的， 这种轮廓可以有益地增加电池单元的内部体积，这可以用来增加电，积蓄的体 积和电池单元的絲。参考图6A和6B并且依据一个示例性实施例，电池单元140包含具有
一系列魏144 (例如背脊、肋、突出等)的夕卜壳142，其KS鹏加舰电池单 元140的7鄉空气的湍流離并且基本上平行于电池单元140的轴线。魏144 限定内部体积146，其允许额外的^ M容纳在电池单元140中(例如，其可以通 鹏免隔板的书棘增加电池单元的絲)。依据示例性实施例，魏144具有大 致长斜方形的截面。依据其它示例性实施例，可以j顿用于突起的其它微(例 如截面可以是半圆形、正方形、矩形、三角形等)。参考图7A和7B并且依据另一个示例性实施例，电池单元240包含具 有系列魏244 (例如背脊、肋、突出等)的外壳242，其酉遭鹏加了、船电池 单元240的冷却空气的湍流禾號并且基本上垂直于电池单元240的轴线。突起244 限定内部^f只246，其允许额々卜的电^^容纳在电池单元240中。依据示例性实施 例，魏244具有;^C长斜方形的截面。依据其它示例性实施例，可以f顿用于 魏的其它靴(例如截面可以是半圆形、正方形、矩形、三角形等)。参考图8A和8B并且依据另一个示例性实施例，电池单元340包含具 有系列^344 (例如鼓起、突出等)的外壳342，其KS成增加M:电池单元340 的7转P空气的湍流禾號并且延伸到外壳342外部。魏344限定内部1^只346，其 允许额屏的电鹏容纳在电池单元340中。依据示例性鄉例，魏344具有大 致l斜方形的截面。依据其它示例性实施例，可以l顿用于魏的其它靴(例 如截面可以是半圆形、正方形、矩形、三角形等)。图6A-8B示出具有形成为部分外壳的突起，依据其它示例性实施例， 突起可以提供为容纳模块的盖的结构(例如具有覆盖其上的热縮包的褶皱塑料 盖)。以这种方式，，可以用来产生湍流气流而不需要对另外的基本光滑的电池 单元的外表面进行改变(但是应该注意的是，在盖上而不是在电池单元本身上提 供^^不会Jli共电池单元中的,卜的电Mi积蓄術只的有益的特征)。依据其它 示例性 例，提供在电池单元上的，可以是实心的而不是中空的。通过回顾本发明可以理解的是，^&tt示出的示例性实施例可以获 得众多优点。例如，图4A至4C戶标的这些端子可以Ml消除电舰莫块的糊端 子的相对笨重的螺^i接来减少与电池制造相关的部件和组件成本。如图5A到5C所示，fflaiOT连接到组件内的M电池模块的歧管系 棘从组件移出废物，使得从电^^且件移出废物变得便利。例如，歧管系统中的 开口或 L洞可以与电池模块的开口或孔洞对齐和/或连接以将废物引导到糊外
部的位置，从而PMJt物累积在电池模块和/或电池组件的附近。应该注意的是在说明书中擬啲"前"、"后"、"上"和"下"，
仅仅是在附图的方向上区分不同的元件，"前"和"后"是相对于^i共设备的环 境来说的。对于本发明的目的，术语"连接"代表两1^件互相直接或间^^接。
这种连接可以实际上是静态的或动态的。这种连接可以M;两^P件或两^P件 以及任何附加的中间部件彼此结合成一个整体获得，或者通过两个部件或两个部 件以及樹可附加的中间部件彼itk^接获得。这种连接可以实质上是永久的或实质 上是可拆卸或，放的。需要严重注意的是，在不同示例性实施例中示出的电池系统的构造和
设置仅作为示例。尽管只有几个实施例在本发明中详细描述，本领域技术人员通 过回顾本发明将容易離许多修改是可能的(例如各种部件的大小、尺寸、结构、 外形和比例、参数数值、安装设置、材料的4顿、颜色、方向等的改变)，而不实 质上脱离权利要求中列举的主题的新颖教导和优点。例如，一体形成的元件可以
是多个部分^件构成的，元fKi置可以颠倒或做另外的改变，分立元件的'M 或数量或位置可以改变。任意工艺或方法步骤的次序或工序可以依据可选实施例 而改变或重新编序。其它替换、修改、改变和省略也可以在各种示例性实施例的 设计、操作剝特n體上实施，而不脱离附加的权利要^ii出的本发明的范围。
权利要求
1、—种电池组件，包含 多个电池模块，每一个电池块包含连接在一起的多个电化学电池单元和用于允许废物离开该电池模块的至少一个开口；以及歧管，用于将废物从电池模块引导到远离该电池组件的位置；其中，歧管包括与电池模块中的开口对齐的结构从而允许废物流进歧管。
2、 权禾腰求l的电鹏且件，其中戶腿多个电池模块中的电池单元端对端排列 从而形戯有中心纵轴线的棒。
3、 任意一个前述权利要求的电^t^且件，其中该歧管包含至少一个中空管。
4、 权利要求3的电鹏且件，其中戶;MS少一个中空管平纟豫电池模块的纵轴线。
5、 权利要求3的电鹏且件，其中戶; ^s少一个中空管垂直该电池模块的纵轴线。
6、 权利要求3至5的任意一个的电^ia件，其中所，少一个中空管，是 圆筒形。
7、 ^^利要求3至6的任意一个的电ttMa件，其中所述结构包含中空管中的与 电池模块中的开口对齐的开口。
8、 权利要求3至7的任意一个的电鹏且件，其中所，少一个中空t^到 并流^lilj一中空部件用于弓l导自远离电 t^且件。
9、 权利要求3至8的任意一个的电^t^且件，其中该歧管包含多个中空管。
10、 权利要求2的电鹏且件，其中该歧管包含一结构，该结构具有与电池模 块的开口对齐的至少一个沟槽以从电池模块弓l导自。
11、 权利要求10的电池组件，其中戶;MM少一个沟槽Ji^^，电池模块的壁中。
12、 权利要求io或ii的电^iMa件，其中该结构^括向电池模块引导^iP 空气的空间的,。
13、 权利要求10至12的电、;^且件，其中该托架包括用于向电池模块引导冷 却空气的空间。
14、 任意一个前述权利要求的电 t^且件，其中电池模块的用于允许废物离开 电池模块的开口^^在连接到电池模块的电池单元的适配器上。
全文摘要
一种电池组件包括多个电池模块。每一个该电池模块包括多个互相连接的电化学电池单元和允许废物离开该电池模块的至少一个开口。歧管用于从该电池模块引导废物到远离该电池组件的位置。该歧管包括与该电池模块的该开口对齐的结构从而允许该废物流进该歧管。
文档编号H01M2/10GK101366145SQ200780001869
公开日2009年2月11日 申请日期2007年1月4日 优先权日2006年1月6日
发明者S·J·伍德, W·H·蒂德曼 申请人:约翰逊控制技术公司