用于柱形电池组的热间隙垫制造技术

一种电池组包括至少一个伏打电池模块。衬底机械连接至模块并且被配置为接收源自模块的多余热量。将电绝缘热间隙垫布置在模块和衬底之间。热间隙垫包括支撑可变形层的介电质片。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于柱形电池组的热间隙垫
本申请涉及电化学工程领域，更具体地，涉及将柱形电池组保持在适合的工作温度。
技术介绍
电池组可包括串联连接的多个伏打电池模块以增大电压或者并联连接的多个伏打电池模块以增大电流处理能力。在充电或放电过程中，模块可产生多余的热量，而多余的热量可被释放到周围环境中以避免出现超温的状况。在极低的环境温度下，可向电池组的模块供热以实现或维持适合的工作温度。电池组中的模块可连接至可吸热的衬底，例如，导入流水的衬底。模块和衬底之间的高效热传递可要求用导热材料至少部分填充空气隙—模块之间的间隙、模块和衬底之间的间隙等。然而，用作填隙料的硅脂等难以以一致的方式应用并且不可能提供充分的介电隔离。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个实施例提供了一种电池组，其包括至少一个伏打电池模块。衬底机械连接至模块并且被配置为吸收源自模块的多余热量。电绝缘热间隙垫（thermalgappad）的部分被布置在模块和衬底之间。热间隙垫包括支撑可变形层的介电质片。提供以上概要从而以简化的形式介绍本专利技术选定的部分而不是确定关键或基本特征。由权利要求限定的要求保护的主题既不受限于本概要的内容，也不受限于解决本专利技术所提及的问题和缺点的实施。附图说明图1示出了根据本专利技术实施例的电池组的实例的各方面。图2示出了根据本专利技术实施例的电池组的模块的实例的各方面。图3示出了根据本专利技术实施例的套管和套管绝缘件。图4示出了根据本专利技术实施例的附加套管绝缘件。图5示出了根据本专利技术实施例的热间隙垫的结构的实例。图6和图7示出了根据本专利技术实施例的电池组的实例的附加方面。图8A、图8B和图8C示出了根据本专利技术实施例的具有垂直安装的模块的电池组的实例的各方面。图9A和图9B示出了根据本专利技术实施例的非热能电池组的实例的各方面。具体实施方式现在通过实例和参考以上所列的示出的实施例来描述本专利技术的各方面。可将一个或多个实施例中基本相同的元件标示成一致并且以最小的重复来描述。然而，应注意，标示一致的元件在某些程度上可有不同。还应注意，包括在本专利技术中的附图基于工程模型并且可在一个非限制的实施例中按比例实现。在其他实施例中，可改变所示部件的相关尺寸。图1是示出了示例性的电池组10的方面的部件分解图。在一个实施例中，电池组可用于或包括在电驱动或混合动力汽车中。电池组10包括多个伏打电池模块12，每个模块都具有外部散热片14。被配置为吸收每个模块内部的热量，散热片可由诸如铝的导热材料制成。在示出的实施例中，每个模块都为柱形伏打电池模块，其包括定向于平面（以下称为“电极面”）内的至少一个电极。电池模块还包括第一衬底16A和第二衬底16B，两者都被设置为平行于电极面。将第一衬底布置在多个模块的第一侧，而将第二衬底布置在与第一侧相对的第二侧。衬底机械连接至每个模块并且被配置为接收模块产生的多余的热量。在另一个实施例中，一个或两个衬底可正交于电极面。每个衬底都包括导热板，即，冷板。衬底可由诸如铝的导热材料制成。此外，一个或两个衬底可导入流体。例如，衬底可导入来自热交换器（附图中未示出）的水流。以这种方式，衬底可被配置为吸收模块的多余热量或者在环境温度低的条件下向模块供热。图2是电池组10的一个柱形伏打电池模块12的平面图。电池组的每一个模块都包括多个套管18，通过套管使模块连接至衬底。每个模块还包括对应的多个套管隔离件20。为了容置套管和套管隔离件，每个模块都包括多个与套管配对（inregistry）设置的穿孔21。每个套管隔离件都被配置为容纳将容纳于穿孔中的套管，并且使套管电隔离和机械隔离于模块。图2也示出了模块压缩带23，其在压迫条件下保持模块的长度和压力。可将模块压缩带合适地容置于形成在电池模块的散热片14中的对应凹槽中。在一些实施例中，模块压缩带可包括304不锈钢或另一导电材料。图3更详细地示出了套管18和套管隔离件20的一个实施例。套管是模块12与衬底16A或16B之间的承载接口。套管还提供了散热片14和衬底之间的固定间隔。套管可由包括钢的任何适合的材料制成。在本专利技术示出的实施例中，套管是圆柱形，但是也可考虑其他的几何图形。为了电隔离套管18，套管隔离件20可由注塑塑料形成，例如，聚丙烯或诸如尼龙的聚酰胺。套管隔离件包括平面区22和圆柱形区24，其中，圆柱形区的轴被定向为垂直于平面区。当将其安装在电池组10中时，使圆柱形区合适地放置在模块12的通孔21中，同时平面区面向衬底16A或16B并且与衬底平行。图4示出了可选的套管隔离件的实施例，套件隔离件的具体设计依赖于模块的定位（例如，垂直或水平安装）并且依赖于电池组的结构。现在返回至图1，电池组10包括电绝缘热间隙垫26的多个部分。每个部分都被布置在模块12与衬底16A或16B之间。例如，可将热间隙垫布置在散热片14和衬底之间。在该实施例和其他实施例中，可将热间隙垫的附加部分布置在别处，例如，电池组的相邻模块之间。热间隙垫26是层状的材料，其被配置为在其相对两侧的结构之间传递热量，并且被配置为电隔离（即，绝缘）这些结构。热间隙垫有效地填充了结构之间的间隙，从而将空气全部或部分排出，否则这将限制导热。在填充间隙的同时，热间隙垫也用作结构性的目的，使得在施加较小压缩力的条件下，电池、散热片和衬底更为牢固地连接在一起，这减小了模块上的机械应力。此外，热间隙垫具有减震作用，这降低了在受到震动的电池组中诱发共振应变的风险。至于以上每一个特征，热间隙垫都优于硅脂，特别是考虑到许多电池组所共有的重复热循环。这种循环使得硅脂随着时间而移动，由此使得空气进入到连接结构之间的间隙中。图5更详细地示出了热间隙垫26的示例性结构。热间隙垫包括支撑可变形层30的介电质片28。可将热间隙垫安装在电池组10中，可变形层与模块的散热片14接触，而介电质片面向衬底。以这种方式，热间隙垫在散热片和衬底之间的界面处提供有效的传热和介电隔离。介电质片28提供将模块12隔离于衬底16A或16B的介电隔离。介电质片可包括一种或多种聚合物材料：例如，低密度聚乙烯、聚四氟乙烯（PTEE）、尼龙或硅树脂。在一个实施例中，介电质片可具有大于5000伏DC的介电强度。介电质片可以是机械性稳定的，抵抗由于热应力和/或机械应力而造成的破坏（包括磨损）。介电质片可以是相对薄的材料，例如，厚度为80至100微米。它可具有相对高的导热性。可根据ISBN0-7629-1049-6、标题为“UL840InsulationCoordinationIncludingClearancesandCreepageDistancesforElectricalEquipment”的说明书（下文中称作UL-840）所提供的信息，计算适于该材料和其他材料的更具体的预期的厚度范围和导电性范围，并且该说明书的内容结合于此作为参考。可变形层30可借助于粘合剂或以其他任何种方式，直接置于（castedonto）介电质片28上或通过热压接合至介电质片。在一些实施例中，可变形层可弹性变形。因此，该层是机械顺从的，能够使其填充在模块和衬底之间。如上所述，间隙填充不仅提高了传热，而且提供了改进的隔震和结构刚度。可变形层30可包括开孔泡沫材料，例如，硅酮泡沫。在一个非限制性的实施例中，液体（例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.19 US 61/476,9391.一种电池组，包括：伏打电池模块；衬底，机械连接至所述模块并且被配置为接收源自所述模块的多余热量；以及电绝缘热间隙垫部分，被布置在所述模块和所述衬底之间，所述热间隙垫包括介电质片和可变形层，所述可变形层由所述介电质片支撑并且与所述模块的散热片接触，而所述介电质片面向所述衬底。2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述介电质片的厚度介于80微米至100微米之间。3.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述介电质片具有5千伏特或更大的介电强度。4.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述可变形层是弹性可变的。5.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述可变形层包括泡沫。6.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述可变形层在未发生变形时的厚度介于1.1微米至1.2微米之间。7.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述可变形层直接置于所述介电质片上。8.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述模块包括外部散热片，并且所述热间隙垫部分被布置在所述外部散热片和所述衬底之间。9.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述衬底导入流体。10.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述模块是包括定向在平面内的至少一个电极的柱形伏打电池模块，并且所述衬底包括导热板。11.一种电池组，包括：伏打电池模块；衬底，机械连接至所述模块并且被配置为接收源自所述模块的多余热量；电绝缘热间隙垫部分，被布置在所述模块和所述衬底之间，所述垫包括支撑可变形层的介电质片，其中所述可变形层被布置为与所述模块的散热片接触，而所述介电质片面向所述衬底；套管，所述模块通过所述套管连接至所述衬底，所述模块包括与所述套管配套设置的穿孔；以及套管隔离件，被配置为容置将容置于所述穿孔中的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰·阿里马里奥，詹森·R·戴维斯，查德·艾利森，乔纳森·霍斯勒，戴维·艾伦，
申请(专利权)人：A一二三系统股份有限公司，
类型：
国别省市：