蓄电池组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请大体上涉及蓄电池和蓄电池组件，更具体而言，涉及改善蓄电池组安全性的系统。
【背景技术】
[0002]响应于由不断上涨的燃料价格和全球变暖的可怕后果引起的消费者要求，汽车工业慢慢地开始接受对于排放极低、效率很高的汽车的需求。尽管在该行业中的某些企业尝试通过制造更高效的内燃机来达到这些目标，但其它企业在他们的交通工具项目产品系列中使用混合驱动或全电力驱动系统。然而，为了满足消费者的期望，汽车行业必须不仅要实现更绿色的传动系，还必须在这样做的同时将性能、最大里程、可靠性、安全性和成本维持在合理的水平。
[0003]近年来，已经发生了若干起膝上型计算机内含有的或交通工具中使用的可充电蓄电池组着火的事故。结果是，影响消费者对于混合式和全电力式交通工具的信心的主要问题之一是蓄电池组失火的风险。
[0004]可充电蓄电池倾向于相对不稳定，且易于热失控，热失控是在蓄电池内部反应速度增加到导致蓄电池产生的热量比能够排放掉的还要多的程度时发生的事件。热失控可能是由于电池短路、制造缺陷、不当的电池使用或诸如在意外事故期间或在道路碎肩弄凹或刺破蓄电池组时可能遭受的损害造成的。如果在热失控事件期间反应速度和热量的产生不会减弱，产生的热量最终会变大到足以导致蓄电池和蓄电池附近的材料燃烧。因此，当正在遭受热失控的蓄电池位于包含了数十个或数百个蓄电池的蓄电池组内时，单一事件可能迅速传播到整个蓄电池组的各个部分，急剧地增大了财产损失的可能性以及对非常接近交通工具的人带来的危险。
[0005]交通工具制造商已经利用多种技术来最小化遭受热失控的蓄电池的风险和在事件发生的情况下控制事件的传播。这些技术包括用于阻挡道路碎肩对蓄电池组造成的伤害的防冲击屏蔽(ballistic shield)、检测蓄电池故障的监视器、检测热失控事件的开始的监视器，和有助于限制事件传播的先进的热管理和消防系统。尽管这些技术可以降低热失控事件的可能性，以及在热失控事件真的发生时限制热失控事件的影响，除非蓄电池和蓄电池化学性质的改进彻底消除了这样的事件，否则仍需要可以用于进一步使可能对人和财产造成的风险最小化的附加系统。本申请提供了这样的系统。
【实用新型内容】
[0006]本申请提供了一种蓄电池组件，其包括⑴多个蓄电池；(ii)多个母线排，定位在各蓄电池的第一端部附近，并且电连接到各蓄电池的第一和第二端子；以及(iii)多个散热器分段。关于多个蓄电池，各蓄电池的第一端部包括第一端子和第二端子。蓄电池被划分成多个蓄电池组，各蓄电池组包括该多个蓄电池的子组，蓄电池组串联地电连接。在各子组内的蓄电池并联地电连接，使得各子组维持在与其它蓄电池子组不同的电压。关于多个散热器分段，各散热器分段与相邻的电热器分段电隔离。散热器分段中的每一个热耦合到多个蓄电池组中的一个蓄电池组使得各蓄电池组中的各蓄电池的第二端部热耦接到多个散热器分段中的一个散热器分段。各蓄电池的第二端部远离第一端部。
[0007]蓄电池组件可以进一步包括⑴热耦接到多个散热器分段的冷板，和(ii) 一层热界面材料，其插入在冷板和散热器分段之间，其中热界面材料是导热的且是电绝缘的。蓄电池组件可以进一步包括热耦接到冷板的至少一个冷却剂导管，其中冷却剂导管优选地耦接到蓄电池组热管理系统。冷却剂导管可以整合到冷板中，例如整合在穿过冷板的孔径内或者整合在位于冷板的表面上的槽内。插入在冷板和散热器分段之间的所述热界面材料层优选地具有至少为112欧姆-厘米的电阻率。优选地，插入在冷板和散热器分段之间的所述热界面材料层的导热系数至少为0.75ffm 1K \更优选地为至少5.0ffm 1K \更加优选地为至少20.0ffm 1K 1O冷板可以由金属(例如，铝)构成。冷板优选具有至少为10Wm 1K 1的导热系数。
[0008]蓄电池组件可以进一步包括热耦接到多个散热器分段的至少一个冷却剂导管，其中该至少一个冷却剂导管与多个散热器分段电隔离。优选地耦接到蓄电池组热管理系统的至少一个冷却剂导管，可以经由在各散热器分段内的至少一个孔径整合到散热器分段中，或整合到位于各散热器分段的表面上的槽内。至少一个冷却剂导管可以并入散热器分段中，使得导管内的冷却剂在与蓄电池组外壳下面板的上表面基本上平行的平面内流动。蓄电池中的每一个可以采用圆柱形状，蓄电池中的每一个在蓄电池组内可以定位成使得与蓄电池中的每一个相对应的圆柱体轴线基本上垂直于蓄电池组外壳下面板，并且使得导管内的冷却剂在与蓄电池中的每一个对应的圆柱体轴线基本上垂直的平面内流动。至少一个冷却剂导管可以由塑料聚合物材料(例如，聚乙烯、聚丙烯等)或金属(例如，铝)构成。蓄电池组件可以进一步包括插入在冷却剂导管与散热器分段中的每一个之间的一层热界面材料，其中该热界面材料是导热的(例如，导热系数为至少0.75ffm 1K 且是电绝缘的(例如，电阻率为至少112欧姆-厘米)。
[0009]蓄电池组件可以进一步包括插入在各蓄电池第二端部与对应散热器分段之间的导热材料层(例如，环氧树脂、陶瓷，等)，其中导热材料层是电绝缘的。导热材料层可以配置成接触并且热耦接到蓄电池中的各蓄电池的下部。导热材料层优选地具有至少为
0.75ffm 1K 1的导热系数和至少为10 12欧姆-厘米的电阻率。
[0010]组件可以进一步包括插入在各散热器分段与相邻散热器分段之间的电绝缘材料。插入在各散热器分段与相邻散热器分段之间的电绝缘材料优选地具有至少为112欧姆-厘米的电阻率。
[0011]散热器分段可以由金属(例如，铝)构成，该金属优选地具有至少为10Wm 1K1的导热系数。
[0012]通过参考说明书剩余部分和附图，可以进一步理解本申请的本质和优点。
【附图说明】
[0013]应理解，附图仅仅旨在说明，而不会限制，本申请的范围，并且不应被当做是按比例绘制的。此外，在不同图上的相同的参考标记应理解为指的是同一个部件或功能类似的部件。
[0014]图1提供了蓄电池组和蓄电池组将被安装到的车辆底盘的透视图；
[0015]图2是依照现有技术的蓄电池组件的示意图，其中母线排置于蓄电池的上方和下方；
[0016]图3是依照现有技术的蓄电池组件的示意图，其中母线排与蓄电池的正极端子相邻;
[0017]图4是以与图3中所示的相类似的方式布置在叠层(layer stack)中的母线排的详细剖面视图；
[0018]图5是可用于本申请的蓄电池支架的透视图；
[0019]图6是与图3中所示的相类似但利用了不同的母线排配置的蓄电池组件的示意图；
[0020]图7是被修改成并入了本申请的散热器组件的图6中的蓄电池组件的示意图；
[0021]图8提供了图7中所示的蓄电池组件的下部的剖面视图，该图是沿图7中的平面A-A截取的；
[0022]图9示出了适合与诸如本申请的蓄电池组件这样的蓄电池组件一起使用的示例性冷却系统；
[0023]图10示出了适合与诸如本申请的蓄电池组件这样的蓄电池组件一起使用的可替换示例性冷却系统；
[0024]图11示出了与图6中所示的相类似的可替换蓄电池组件，该实施例将冷却剂导管直接并入散热器分段中；
[0025]图12提供了图11中所示的蓄电池组件的下部的剖面视图，该视图是从图11中的平面B-B截取的；
[0026]图13提供了与图12中所示的相类似的可替换导管安装布置的剖面视图；
[0027]图14示出了与图11中所示的相类似的可替换蓄电池组件，该实施例消除了冷却剂导管与散热器分段之间的热界面；
[0028]图15提供了图14中所示的蓄电池组件的下部的剖面视图，该视图是从图14中的平面C-C截取的；
[0029]图16提供了与图15中所示的相类似的可替换导管安装布置的剖面视图；以及
[0030]图17提供了依照本申请的蓄电池组件的仰视图，该视图示出了冷却剂导管相对于散热器分段的优选朝向。
【具体实施方式】
[0031]在本文中使用时，单数形式“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非在上下文中另外做了明确指示。术语“包括”、“包含”在本文中使用时，表示存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们构成的组。在本文中使用时，术语“和/或”和符号“/”旨在包括相关列出的项目中的一项或多项的任意或所有组合。此外，尽管术语第一、第二等等可在本文中用于描述不同的步骤或计算，这些步骤或计算不应受这些术语的限制。而是这些术语仅用于将一个步骤或计算与其它步骤或计算区分开来。例如，第一计算可以命名为第二计算，类似地，第一步骤可以命名为第二步骤，而不会脱离本申请的范围。
[0032]在下文，术语“蓄电池”、“电池”(cell)，以及“蓄电池单位”(battery cell)可互换地使用，并且可以指多种不同的蓄电池配置和化学组成中的任意一种。典型的蓄电池化学组成包括，但不限于，锂离子、锂离子聚合物、镍金属氢化物、镍镉、镍氢、镍锌，和银锌。术语“蓄电池组”在本文中使用时，指的是为了实现期望的电压和负载能力(capacity)而电气互连的一个或多个蓄电池组成的组件，其中蓄电池组件典型地被容纳在外壳内。术语“电动交通工具”和“EV”可以互换使用，并可以指全电动交通工具、插入式混合式交通工具(也被称为PHEV)，或混合式交通工具(也被称为HEV)，其中混合式交通工具利用多个动力源，包括电力驱动系统。
[0033]图1提供了配置成安装在交通工具底盘103下方的蓄电池组101的透视图。应理解，本申请并不局限于特定的蓄电池组安装