包括外壳体和衬里的电池模块和方法技术

一种电池模块包括刚性的外壳体，外壳体例如由金属片材料制成。紧固特征部、突部、等等可在壳体材料中形成。壳体可通过将金属片冲压和弯曲而制成。衬里设置在壳体中，且一个或多个电池单元设置在衬里中。衬里可包括绝缘片材料，该绝缘片材料被切割和折叠为通常符合于壳体。所述结构可包括汇流条组件、压缩构件、热部件以及其它结构和功能元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括外壳体和衬里的电池模块和方法相关申请的交叉引用本申请要求在2011年3月31日提交的名称为“电池模块和夹紧系统”的美国临时申请61/516,214的优先权和权益，上述临时申请通过引用结合于此。
技术介绍
本申请通常涉及电池和电池系统领域。更具体地，本申请涉及可用于运载工具和其它应用中并可容易地适用于各种应用安装和紧固需求的电池和电池系统。电池系统存在宽范围的应用，特别是使用新型和进化的储能技术的应用。例如，使用电力作为其所有或一部分机动力的运载工具(例如，电动运载工具(EVs)、混合动力(HEVs)、插入式混合动力运载工具(PHEVs)、以及类似物，统称为“电动运载工具”)与使用内燃机的多种传统的气体动力运载工具相比，可提供多种优点。例如，与使用内燃机的运载工具相比，电动运载工具可产生较少的不受欢迎的排放产物并可具有较大的燃料效率(并且，在一些情况下，这样的运载工具可完全不使用汽油，例如在特定类型的PHEVs的情况下)。一个持续发展的改进领域是电池化学领域。早期电动运载工具系统采用镍金属氢化物(NiMH)电池作为推进力来源。不同的添加物和修改随时间已提高了NiMH电池的性能、可靠性和效用。更近地，制造商已开始开发可用于电动运载工具中的锂离子电池。使用锂离子电池用于运载工具应用中存在多种相关的优点。例如，锂离子电池具有高于NiMH电池的充电密度和功率系数。换言之，锂离子电池可在储存相等电量的情况下小于NiMH电池，这种特征可允许在电动运载工具中节省重量和空间(或者可替代地，此特征可允许制造商在不增加运载工具重量或电池系统所占空间的情况下为运载工具提供更大量的动力)。电池设计中始终存在的一个问题涉及用于保持电池的安装结构的构造。在运载工具应用中，例如，安装和紧固结构可至少部分地由运载工具中的电池的位置和安置方式决定。另外，由于存在宽范围的不同运载工具供应商，因而这些可差别显著，差别因运载工具制造商的需求而异以及因同一制造商所提供的运载工具而异。虽然已经开发出各种形状系数和构造，不过这些的数量巨大，常常仍然需要专门安装。更进一步地，进化的电池技术，特别是用于EVs、HEVs、PHEVs的技术，将典型地包括多电池或电池组，每个电池组可包括多个组合的或分立的单元。这些电池的尺寸和位置尚未设定，当然将需要数年进行适应。因此，始终需要可更易于适应各种安装和紧固需求的电池系统。
技术实现思路
本专利技术提供对应于这种需要的电池系统设计。所述系统可适用于宽范围设置，特别适合于运载工具应用。另外，所述系统可被构造为符合不同安装需求，并且至少部分地由于系统部件、其材料和设计选项而可在经济上以相对较少的工序重构。根据本专利技术的特定方面，一种电池模块包括：金属外壳体；绝缘片状衬里，其安装在外壳体中；和至少一个储能单元，其安装在衬里中。壳体可通过冲压和弯曲而制成，并可包括紧固特征部、用于减重的孔，等等。衬里可通过切割和折叠绝缘片材料而制成。根据另一方面，本专利技术提供一种电池模块，包括冲压和弯曲的金属的外壳体；绝缘的片状的衬里，其设置在外壳体中。多个储能单元设置在衬里中。汇流结构被构造为与储能单元的端子相连接以至少部分地组合各储能单元的输出端。压缩元件设置在壳体与储能单元之间并被构造以将各储能单元朝向彼此推压。本专利技术还提供一种用于制造电池模块的方法。一般地，该方法包括：形成金属的外壳体；将绝缘的片状的衬里插入所述外壳体中；将至少一个储能单元插入所述衬里中。附图说明图1是示例性电池模块的立体图，所述电池模块包括和本公开内容各方面一致的衬里中的金属壳体；图2是图1所示电池模块的分解图，例示出该模块的特定结构和功能部件；图3是包括壳体和衬里在内的一些特定部件的分解图；图4是衬里的单独立体图，衬里以其中形成有衬里的目前可想到的方式例示；图5是示例性片材料的平面图，该片材料被切割并成形以允许折叠形成衬里；图6A和6B是金属壳体的立体图，例示出可包括在壳体中的各种设计特征；图7A、7B、7C是电池模块的立体图，其中例示出在不同位置具有支架以允许模块被安装为符合于各种支撑构造、形状系数，等等；以及图8和9是其中可利用电池系统的运载工具应用的例示图。具体实施方式在转到附图，首先参见图1，电池模块10例示为将在储能时使用，用于各种目的，例如为运载工具启动、运载工具部件等等提供动力。不过应注意，利用本公开内容的教示的类似或其它设计也是可以预见的，这些设计可出现在运载工具和其它应用中。图1中例示的电池模块10可被设计为独立操作或者与类似电池模块成组地组合操作，特别是在希望具有额外电压、电流和/或电池寿命的情况下。所示的电池模块包括壳体12，壳体12整体上围绕衬里14。壳体可由各种材料制成，不过在目前想到的实施例中由诸如钢或铝之类的金属制成。在目前想到的特定实施例中，壳体材料具有约1mm的公称厚度，或者约在0.5至1.5mm之间的公称厚度，尽管也可使用其它厚度。如在下文中更全面描述地，壳体可通过各种操作形成，例如通过冲压、弯曲等，并可包括一系列特征，以利于保护电池模块的内部部件和将电池模块机械紧固到所希望的应用中。衬里14有利地由片状材料制成，例如由聚丙烯制成。其它适合的材料可包括但不限于：聚对苯二甲酸乙二酯(Mylar)以及其它可实现电池单元绝缘的材料。在目前想到的特定实施例中，衬里材料具有约0.4mm的公称厚度，或者约在0.2至1.0mm之间的公称厚度，尽管也可使用其它厚度。衬里卷绕特定的内部部件，包括如在下文中更全面描述的一个或多个电池单元。然而刚性壳体12可允许结构完整性以及将电池模块紧固到所希望的应用中，衬里14提供一定程度的内部部件绝缘并对环境提供保护。这些部件将在下文中更全面地描述。所示的实施例包括能够从组件移除的盖16。冷板18安装在底表面上。在实践中，冷板可接纳气体或液体冷却剂以冷却电池模块中的单元。不过应认识到，虽然以“冷板”为例，不过在需要时也可使用相同的模块加热部件。另外，可将散热片或其它传热结构并入到所述板中，例如用于对流冷却，特别是在运载工具移动时的运载工具应用中。因此，通常这种类型的传热部件为可用或可不用的。壳体12具有围绕衬里14和电池模块内部部件的侧部20。为方便壳体制造设施操作，可在各种位置形成孔或开口22，以在实现减重的情况下具有结构刚性。如已设置，则这样的孔可允许露出衬里14而同时不会削弱衬里的整体性。肋在整体上以附图标记24表示，可形成在所述侧部中的各种位置以提高壳体刚性。使用这样的孔或开口和肋，形成笼状结构，提供结构支撑和压缩，同时允许宽范围的安装选项。另外，安装结构可形成得有利于将电池模块紧固到所希望的应用中以及使类似的电池模块相互连接。在所示的实施例中，例如，突部26从一个或多个侧部伸出，并在安装电池模块时可紧固到周围的结构。另外，在所示的实施例中，开口28在壳体的角部中形成就位，以接纳自相似电池模块的突部26，从而允许电池模块相互机械耦合，同时减少壳体的不同设计的存货。也就是说，壳体可方便地被设计为允许双侧、镜像或其他对称类型，使得逆反的安装取向也可实现一个壳体与另一壳体容易地相互连接和紧固。各种带螺纹和无螺纹的孔可设置用于紧固，以附图标记30表示。图2例示出与图1中相同的电池模块，但以分解图显示出特定的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动运载工具电池模块，包括：笼状的金属的外壳体；绝缘的片状的衬里，其设置在所述外壳体中；以及至少一个棱柱形的储能单元，其设置在所述衬里中并被构造以提供用于所述电动运载工具操作的动力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.31 US 61/516,2141.一种xEV电动运载工具的电池模块，包括：笼状的金属的外壳体；绝缘的片状的衬里，其设置在所述外壳体中；以及至少一个棱柱形的储能单元，其设置在所述衬里中并被构造以提供用于所述电动运载工具的操作的动力；其中，所述外壳体包括：至少一个突部，所述至少一个突部被构造以利于在应用中将所述电池模块紧固或者利于将所述电池模块紧固到与所述电池模块具有相同构造的其它电池模块。2.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述外壳体包括：通过冲压和弯曲而形成的金属材料。3.如权利要求2所述的电池模块，其中，所述外壳体具有在0.5mm至1.5mm之间的公称厚度。4.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述外壳体包括：至少一个开放面，所述衬里和储能单元经由所述至少一个开放面被插入。5.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述外壳体包括：在至少一个面中的开口，以减小所述外壳体的重量。6.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述外壳体包括：至少一个孔，所述至少一个孔被构造以接纳与所述电池模块具有相同构造的其他电池模块的至少一个突部，从而允许将所述电池模块紧固到所述与所述电池模块具有相同构造的所述其他电池模块。7.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述衬里由单个绝缘材料片制成。8.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述衬里包括聚丙烯。9.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述衬里具有0.2mm至1.0mm的公称厚度。10.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述衬里通过以下方式形成：切割绝缘材料片并将切割的片折叠以符合于所述外壳体。11.如权利要求1所述的电池模块，包括：汇流结构，所述汇流结构被构造为与所述储能单元的端子相连接以至少部分地组合各所述储能单元的输出端。12.如权利要求1所述的电池模块，包括：至少一个压缩元件，所述至少一个压缩元件设置在所述外壳体与所述储能单元之间并被构造以将各所述储能单元朝向彼此推动。13.如权利要求1所述的电池模块，包括：热部件，所述热部件被构造以将热量从所述至少一个储能单元中去除和/或将热量注入所述至少一个储能单元。14.如权利要求13所述的电池模块，其中，所述热部件被紧固到所述外壳体。15.如权利要求14所述的电池模块，其中，所述外壳体包括：保持结构，所述保持结构被构造以允许所述热部件滑动到组装位置。16.如权利要求15所述的电池模块，其中，所述保持结构包括槽。17.一种xEV电动运载工具的电池模块，包括：冲压和弯曲的笼状的金属的外壳体；绝缘的片状的衬里，其设置在所述外壳体中；多个棱柱形的锂技术储能单元，其设置在所述衬里中并被构造以提供用于所述电动运载工具的操作的动力；汇流结构，其被构造为与所述储能单元的端子相连接以至少部分地组合各所述储能单元的输出端；和压缩元件，其设置在所述外壳体与所述储能单元之间并被构造以将所述储能单元朝向彼此推动；其中，所述外壳体包括：至少一个突部，所述至少一个突部被构造以利于在应用中将所述电池模块紧固或者利于将所述电池模块紧固到与所述电池模块具有相同构造的其它电池模块。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：米哈伊尔·S·鲍克，理査德·M·德克斯特，范彬彬，
申请(专利权)人：约翰逊控制技术有限责任公司，
类型：
国别省市：