具有多模块电池包和模块间热障的电动动力总成系统技术方案

本发明专利技术涉及具有多模块电池包和模块间热障的电动动力总成系统。一种多模块电池包包括：限定多个电池托盘隔室的电池托盘；各自设置在对应的一个隔室内的电池模块；以及布置在通过托盘的相邻的一对电池模块之间的预定热传递路径中的热障。该热障具有至少大约1mm的厚度和小于大约4W/m

【技术实现步骤摘要】
具有多模块电池包和模块间热障的电动动力总成系统

技术介绍

[0001]高压电气系统通常用于为各种移动和固定系统的机载功能供能。例如，在机动车辆中，可充电能量存储系统（RESS）通常包括高压电池包（battery pack），该电池包由适合应用数量的互连电池模块构成。每个电池模块内的构成电化学电池单元（或称为电池单池，battery cell）的电极延伸部被导电联接，以构成电池包。该电池包被构造成以适合于为耦接的电气和/或机械负载供电的电平提供直流（DC）输出电压，其中该DC输出电压由电池单元的数量和电化学成分、用于互连电池模块的特定串联或并联连接以及其他设计因素确定。
[0002]特别是在机动车辆应用中，即其中上述耦接的负载包括一个或多个从动车轮的应用中，不断发展的电池技术已使得能够构建具有高功率密度的薄型（low
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profile）多模块电池包。例如，现代电池电动车辆受益于更扁平、重量更轻的电池包，其中各个电池模块被支撑在位于车辆的地板底盘（floor pan）的平面下方的平面电池托盘内。此类电池包的构造和定位释放了车辆内部宝贵的乘客和货物空间，否则这些空间将被电池包和RESS的其他电力电子部件占据。

技术实现思路

[0003]本文公开了上面总体描述的类型的多模块电池包、采用其的电动动力总成系统和机动车辆，以及用于以缓解某些热失控（thermal runaway）状况的方式来构造该电池包的方法。在其各种实施例中，该电池包包括布置在相邻电池模块之间的一个或多个预定热传递路径中或沿其布置的热障。用于实施该热障的不同替代或协作实施例包括使用隔热材料的扁平粘合条带、喷涂涂层、紧固件/垫圈背衬等，其中本文还描述了可能的多层复合实施例。
[0004]如本领域中所领会到的，热失控是特定的热力学状况或事件，其中给定电池单元的单元温度达到阈值温度，在该阈值温度之上，单元温度将继续自我维持地自动升高，这比单元温度可得到调节更快，例如，通过机载冷却系统来调节。在特定温度之上，电池电极趋于放热分解，这是因为电池单元的活性材料，例如典型锂基电池中的锂，与电池单元内周围的电解质材料发生反应。在较高温度下，电解质材料本身可能经历放热反应，从而进一步提高单元温度。
[0005]如果在紧密靠近另一个电池单元定位的电池单元内发生热失控，所产生的热可能会在放热链式反应中迅速扩散到邻接的电池单元。同样，多模块电池包中相邻电池模块的紧密靠近使电池包容易具有模块间热失控的更高风险，因为热会从一个电池模块快速传播到另一个电池模块。因此，本解决方案旨在通过在根据本公开的多模块电池包的策略性位置处置入隔热材料，即上述热障，来隔离给定电池模块内的热失控事件。
[0006]根据一个示例性实施例，本文描述的多模块电池包包括电池托盘、多个电池模块和热障。该电池托盘限定了多个电池托盘隔室。每个相应的电池模块被设置在对应的电池托盘隔室内。关于热障，该部件被布置在通过电池托盘存在、即存在于相邻的一对电池模块
之间的一个或多个热传递路径中。在该特定实施例中，如本文所设想的热障具有至少大约1毫米（mm）的厚度和小于大约4瓦每米开尔文（W/m
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K）的热导率。该热障因此被构造成阻挡热传递路径，以由此缓解该相邻的一对电池模块中的一个的热失控事件。
[0007]该电池托盘可包括横向内壁，其相对于电池托盘的纵向外壁正交布置，以将该多个电池托盘隔室例如限定为矩形电池托盘隔室的近似网格。在这样的实施例中，预定热传递路径包括横向内壁的表面。
[0008]每个相应的电池模块可包括经由紧固件连接到相应的一个横向内壁的模块接片。在该特定构造中，该预定热传递路径穿过模块接片和与之连接的紧固件。在一些实施方式中，每个紧固件可分别包括设置在横向内壁中的一个上的平坦/平面环形垫圈。在这种情况下，该热障可被布置在该垫圈和横向内壁之间。
[0009]在一种可能的实施方式中，热障可涂覆垫圈或其表面，和/或可与之一体形成。
[0010]在一些实施例中，热障被构造为在上述垫圈附近粘附或以其他方式附接到横向内壁的细长条带。该细长条带可限定凹口，而该凹口又构造成在其中接收螺纹紧固件。
[0011]在一种可能的构造中，热障可包括具有小于大约4W/m
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K的热导率的耐火陶瓷材料。
[0012]在非限制性的示例性实施例中，电池托盘可由铝或另一种适合应用的导热材料构成。
[0013]多层实施例中的热障可被构造成包括粘附到电池包的表面的吸热/相变层、粘附到该吸热/相变层的热反射层以及粘附到该吸热/相变层的隔热层。
[0014]在替代实施例中，热障由施加于电池托盘的一个或多个表面的复合热喷涂涂层形成。
[0015]本文还公开了一种用于缓解上述类型的多模块电池包中的热失控事件的方法。根据示例性实施例的方法包括提供电池托盘，该电池托盘具有多个电池托盘隔室，并且构造成支撑布置在其上的多个电池模块。当以这种方式布置时，相应的一个电池模块被设置在对应的电池托盘隔室内。另外，该方法包括识别通过电池托盘处于相邻的一对电池模块之间的热传递路径，即一个或多个这样的路径。该方法还包括将热障布置在相邻的一对电池模块之间的所识别的热传递路径中，其中该热障具有至少大约1mm的厚度和小于大约4W/m
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K的热导率，使得该热障阻挡热传递路径。
[0016]本文还公开了一种电动动力总成系统。在代表性实施例中，该电动动力总成系统包括旋转电机、从动负载和上述多模块电池包。该旋转电机，例如电力推进马达，在非限制性交流电（AC）/多相实施例中具有相引线（phase lead）和输出构件。该从动负载被耦接到旋转电机的输出构件并由其供能。在旋转电机的该AC实施例中的功率逆变器被连接到电池包和相引线。该功率逆变器被构造成经由电池包为旋转电机供能，以由此使旋转电机将电机扭矩递送给从动负载。
[0017]在电动动力总成系统的该特定实施例中，多模块电池包包括：前述的电池托盘；布置在其相应的电池托盘隔室中的电池模块，使得热传递路径通过电池托盘存在于相邻的一对电池模块之间；以及本文详细描述的热障。该热障被粘附或以其他方式附接到电池托盘，并且具有小于大约4W/m
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K的热导率，使得在相邻的一对电池模块中的一个的热失控事件期间，该热障阻挡热传递路径。以这种方式，该热障缓解了热失控事件。
[0018]本专利技术还包括以下技术方案。
[0019]方案1. 一种多模块电池包，包括：电池托盘，其限定多个电池托盘隔室；多个电池模块，其中，所述电池模块中的每个相应的电池模块被设置在所述电池托盘隔室中的对应的电池托盘隔室内；以及热障，其布置在通过所述电池托盘存在于相邻的一对所述电池模块之间的预定热传递路径中，所述热障具有至少大约1mm的厚度和小于大约4W/m
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K的热导率，其中，所述热障被构造成阻挡所述热传递路径，并且由此缓解所述相邻的一对所述电池模块中的一个的热失控事件。
[0020]方案2. 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模块电池包，包括：电池托盘，其限定多个电池托盘隔室；多个电池模块，其中，所述电池模块中的每个相应的电池模块被设置在所述电池托盘隔室中的对应的电池托盘隔室内；以及热障，其布置在通过所述电池托盘存在于相邻的一对所述电池模块之间的预定热传递路径中，所述热障具有至少大约1mm的厚度和小于大约4W/m
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K的热导率，其中，所述热障被构造成阻挡所述热传递路径，并且由此缓解所述相邻的一对所述电池模块中的一个的热失控事件。2.根据权利要求1所述的多模块电池包，其中，所述电池托盘包括多个横向内壁，所述横向内壁相对于纵向外壁正交布置，以限定所述多个电池托盘隔室，并且所述预定热传递路径包括所述横向内壁的表面。3.根据权利要求2所述的多模块电池包，其中，所述多个电池模块中的每个相应的电池模块包括经由紧固件连接到所述横向内壁中相应的一个的一组模块接片，并且所述预定热传递路径穿过所述模块接片和与之连接的所述紧固件。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：