CN102263216B

CN102263216B - 具有一体化电池单元感测连接的可堆叠重复框架

Info

Publication number: CN102263216B
Application number: CN201110140297.8A
Authority: CN
Inventors: A.P.欧里; K.M.坎贝尔; A.V.米图塔
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: US20110293983A1; CN102263216A; DE102011102494A1; US8460815B2

Abstract

本发明涉及具有一体化电池单元感测连接的可堆叠重复框架。一种用于电池组的模块包括冷却架和隔架。所述冷却架的第一和第二表面中的至少一个适于传递热量到冷却剂流。具有第一和第二导电接头的第一电池单元邻接冷却架构件第一表面。所述冷却架构件的第二端包括用于电连接至所述第一导电接头的连接端子。隔架构件的第一表面邻接所述第一电池单元，第二表面邻接第二电池单元。所述隔架构件的第一端包括用于电连接至所述第一电池单元的第二导电接头和所述第二电池单元的第一导电接头的连接端子。

Description

具有一体化电池单元感测连接的可堆叠重复框架

技术领域

本公开涉及电池组，尤其涉及用于容纳电池单元的电池组组件。

背景技术

例如，电池单元已经被提出作为用于电气装置（例如电动车）的一种清洁、有效和环保的能源。通常，提供多个单独电池单元以供应足以操作电气装置的电能电量。所述多个单独电池单元必须被物理地支撑和保护，并且彼此电连接和与电气装置电连接。另外，常常期望在其充电和放电期间给电池单元提供冷却，并提供电池单元的通风。

通常提供电池组组件以支撑和保护所述多个电池单元，并便于使各电池单元彼此电连接和与相关的电气装置电连接。另外，电池组组件常常设置了防止电池单元不期望过热的冷却系统，以及通风系统。为了提供这种期望的电连接、冷却和通风，令人不满地增加了用在混合动力汽车中的电池组组件的复杂程度和成本。

另外，期望通过低电阻连接（大约30微欧姆）将相邻的单独电池单元彼此机械地且电气地连接。还期望提供一种从单独的电池的各端子引出的电压感测引线，使得电气器具可测量和调节（通过电池平衡）各单元的电压。另外，期望电池组内的各电池单元都设有隔离腔室或空间，该隔离腔室或空间可捕获电池单元经历热失控时电池单元排出的所有气体、液体或固体并将其排出到预定排出区域。进一步，期望在电池组组件内提供冷却剂流路或通道，气态或液态冷却剂可通过该流路或通道流动以冷却电池单元，其中冷却剂流路与所述隔离腔室、空间或预定排出区域相隔离。最后，期望在易于以低成本制造的电池组组件中提供所有前述特征。

发明内容

与本发明相和谐一致，用于容纳多个电池单元的重复框架电池组组件，提供相邻的电池单元之间及所述电池组组件和相关联的电气设备之间的电气连接，并提供所述多个电池单元的冷却和通风，其中令人意外地发现，最大化了制造所述电池组组件的容易程度，并最小化了其成本。

一种用于具有多个电池单元的电池组组件的中间模块，包括冷却架构件，该冷却架构件具有基本上平面的第一表面和第二表面及第一端和第二端，所述第一表面和第二表面中的至少一个适于传递热量到冷却剂流。第一电池单元邻接所述第一表面，并且具有分别与所述冷却架构件的第一端和第二端相邻的第一导电接头和第二导电接头。所述冷却架构件的第二端包括用于电连接至所述第一导电接头的连接端子，而所述冷却架构件的第一端包括与其一体形成的用于支撑所述第二导电接头的支撑板。所述中间模块还包括隔架构件，该隔架构件具有第一表面和第二表面及第一端和第二端，所述隔架构件的第二表面邻接所述第一电池单元。第二电池单元邻接所述隔架构件的第一表面。所述隔架构件的第一端包括用于电连接至所述第一电池单元的第二导电接头和所述第二电池单元的第一导电接头的连接端子。

在一个实施例中，一个或多个所述中间框架构件与端架构件和端模块构件组合，形成电池组组件。

在另一实施例中，所述连接端子还包括与其电连接的电压感测引线。在每个电压感测引线与所述连续端子之间可插入电流限制装置。

在再一实施例中，每个电池单元中的第一导电接头都与由所述端架构件的第一表面限定的平面基本上平行地从所述电池单元的外周向外延伸。每个电池单元的第二导电接头都相对于由所述端架构件第一表面限定的平面以在45度与135度之间的角度从电池单元的外周向外延伸，以便于连接至相邻构件的连接端子。

本发明提供以下技术方案：

方案1. 一种用于具有多个电池单元的电池组的中间模块，所述中间模块包括：

冷却架构件，其具有第一表面和第二表面及第一端和第二端，所述第一表面和第二表面中的至少一个适于传递热量到冷却流体，第一电池单元邻接所述第一表面的至少一部分，并且具有分别与所述冷却架构件的第一端和第二端相邻的第一导电接头和第二导电接头，所述冷却架构件的第二端包括用于电连接至所述第一导电接头的连接端子，所述冷却架构件的第一端包括与其一体形成的用于支撑所述第二导电接头的支撑板；以及

隔架构件，其具有第一表面、第二表面、第一端和第二端，所述隔架构件的第二表面邻接所述第一电池单元，所述隔架构件包括邻接所述隔架构件的第一表面的第二电池单元，所述第二电池单元具有第一导电接头和第二导电接头，所述隔架构件的第一端包括用于电连接所述第一电池单元的第二导电接头和所述第二电池单元的第一导电接头的连接端子。

方案2. 如方案1的电池组的中间模块，其中所述冷却架构件的连接端子和所述隔架构件的连接端子包括与其一体形成的电压感测引线。

方案3. 如方案2的电池组的中间模块，其中电流限制装置插入在所述冷却架构件和所述隔架构件的连接端子与所述冷却架构件和所述隔架构件的电压感测引线之间。

方案4. 如方案1的电池组的中间模块，其中通过电阻焊接、激光焊接、锡焊和铜焊中的一种，所述第一电池的第一导电接头连接至所述冷却架构件的连接端子，且所述第一电池单元的第二导电接头和所述第一导电接头连接至所述隔架构件的连接端子。

方案5. 如方案1的电池组的中间模块，其中所述冷却架构件的第一表面包括在其上形成的适于接收所述第一电池单元的空腔，沿着所述空腔的外周的至少一部分形成至少一个周壁，所述周壁的高度基本等于所述第一电池单元的厚度。

方案6. 如方案5的电池组的中间模块，其中所述隔架构件包括第一腿、第二腿、第三腿和第四腿，这四个腿其间形成开口，以便于所述第一电池单元与所述第二电池单元之间的热连通。

方案7. 如方案1的电池组的中间模块，其中所述第一电池单元和所述第二电池单元中的至少一个为方形锂离子电池单元。

方案8. 如方案1的电池组的中间模块，其中所述第一电池单元和所述第二电池单元中的一个的第一导电接头与由所述冷却架构件的第一表面限定的平面基本上平行地从所述第一电池单元和所述第二电池单元中的所述一个的外周向外延伸，所述第一电池单元和所述第二电池单元中的所述一个的第二导电接头相对于所述冷却架构件的第一表面以在45度与135度之间的角度从所述第一电池单元和所述第二电池单元中的所述一个的外周向外延伸。

方案9. 一种电池组组件，包括：

端架构件，其具有用于接收第一电池单元的内表面，所述端架构件的第一端包括用于电连接至所述第一电池单元的第一导电接头的连接端子；

第一冷却架构件，其具有第一表面和第二表面，所述第一冷却架构件的第二表面布置成邻接所述第一电池单元，第二电池单元布置成邻接所述第一冷却架构件的第一表面，所述第一冷却架构件的第二端包括用于电连接所述第一电池单元的第二导电接头和所述第二电池单元的第一导电接头的连接端子；

隔架构件，其具有第一表面和第二表面，所述隔架构件的第二表面布置成邻接所述第二电池单元，第三电池单元布置成邻接所述隔架构件的第一表面，所述隔架构件的第一端包括用于电连接所述第二电池单元的第二导电接头和所述第三电池单元的第一导电接头的连接端子；

第二冷却架构件，其具有第一表面和第二表面，所述第二冷却架构件的第二表面布置成邻接所述第三电池单元，第四电池单元布置成邻接所述第二冷却架构件的第一表面，所述第二冷却架构件的第二端包括用于电连接所述第三电池单元的第二导电接头和所述第四电池单元的第一导电接头的连接端子；以及

端模块构件，其具有第一表面和第二表面，所述端模块构件的第一表面布置成邻接所述第四电池单元，所述端模块构件的第一端包括用于电连接所述第四电池单元的第二导电接头的连接端子。

方案10. 如方案9的电池组组件，其中所述端架构件的连接端子、所述第一冷却架构件的连接端子、所述隔架构件的连接端子、所述第二冷却架构件的连接端子和所述端模块构件的连接端子中的至少一个包括与其电气通信的电压感测引线。

方案11. 如方案10的电池组组件，其中电流限制装置插入在所述电压感测引线与所述端架构件的连接端子、所述第一冷却架构件的连接端子、所述隔架构件的连接端子、所述第二冷却架构件的连接端子和所述端模块构件的连接端子中的所述至少一个之间。

方案12. 如方案9的电池组组件，其中通过电阻焊接、激光焊接、锡焊和铜焊中的一种，所述第一电池的第一导电接头连接至所述端架构件的连接端子，所述第一电池的第二导电接头和所述第二电池的第一导电接头连接至所述第一冷却架构件的连接端子，所述第二电池的第二导电接头和所述第三电池的第一导电接头连接至所述隔架构件的连接端子，所述第三电池的第二导电接头和所述第四电池的第一导电接头连接至所述第二冷却架构件的连接端子，所述第四电池的第二导电接头连接至所述端模块构件的连接端子。

方案13. 如方案9的电池组组件，其中所述第一、第二、第三和第四电池单元中的一个的第一导电接头与由所述端架构件的第一表面限定的平面基本上平行地从所述第一、第二、第三和第四电池单元中的所述一个的外周向外延伸，所述第一、第二、第三和第四电池单元中的所述一个的第二导电接头相对于由所述端架构件的第一表面限定的平面以在45度与135度之间的角度从所述第一、第二、第三和第四电池单元中的所述一个的外周向外延伸。

方案14. 如方案9的电池组组件，其中所述端架构件、所述第一冷却架构件、所述隔架构件和所述第二冷却架构件中的至少一个的第一侧包括形成在其上的空腔，以相应地接收所述第一电池单元、所述第二电池单元、所述第三电池单元和所述第四电池单元中的一个，沿着所述空腔的外周的至少一部分形成至少一个周壁，所述周壁的高度基本上等于所述第一电池单元、所述第二电池单元、所述第三电池单元和所述第四电池单元中的所述一个的厚度。

方案15. 如方案9的电池组组件，其中所述隔架构件包括第一腿、第二腿、第三腿和第四腿，这四个腿其间形成开口，以便于所述第二电池单元与所述第三电池单元之间的热连通。

方案16. 一种电池组组件，包括：

多个中间模块，每个模块都包括：

第一冷却架构件，其具有第一表面和第二表面，所述第一冷却架构件的第二表面布置成邻接所述第一电池单元，第二电池单元布置成邻接所述第一冷却架构件的第一表面，所述第一冷却架构件的第二端包括用于电连接所述第一电池单元的第二导电接头和所述第二电池单元的第一导电接头的连接端子；和

第二冷却架构件，其具有第一表面和第二表面，所述第二冷却架构件的第二表面布置成邻接所述第三电池单元，第四电池单元布置成邻接所述第二冷却架构件的第一表面，所述第二冷却架构件的第二端包括用于电连接所述第三电池单元的第二导电接头和所述第四电池单元的第一导电接头的连接端子；

方案17. 如方案16的电池组组件，其中所述端架构件的连接端子、所述第一冷却架构件的连接端子、所述隔架构件的连接端子、所述第二冷却架构件的连接端子和所述端模块构件的连接端子包括与其电气通信的电压感测引线，并且电流限制装置插入在所述电压感测引线的每个与所述第一冷却架构件的连接端子、所述隔架构件的连接端子、所述第二冷却架构件的连接端子和所述端模块构件的连接端子之间。

方案18. 如方案16的电池组组件，其中所述第一电池单元、所述第二电池单元、所述第三电池单元和所述第四电池单元基本上类似，所述第一电池单元、所述第二电池单元、所述第三电池单元和所述第四电池单元的第一导电接头与关于所述端架构件第一表面限定的平面基本上平行地从所述第一电池单元、所述第二电池单元、所述第三电池单元和所述第四电池单元的外周向外延伸，所述第一电池单元、所述第二电池单元、所述第三电池单元和所述第四电池单元的第二导电接头相对于由所述端架构件的第一表面限定的平面以在45度与135度之间的角度从所述第一电池单元、所述第二电池单元、所述第三电池单元和所述第四电池单元的外周向外延伸。

方案19. 如方案16的电池组组件，其中所述隔架构件包括第一腿、第二腿、第三腿和第四腿，这四个腿其间形成开口，以便于所述第二电池单元与所述第三电池单元之间的热连通。

附图说明

特别是根据本文所示附图，本领域的技术人员从下面的详细描述可容易地清楚本发明的上述及其它优点。

图1A为根据本公开的端架构件的透视图；

图1B为图1A的端架构件和第一电池单元的正视透视图；

图2A为根据本公开的冷却架构件的透视图；

图2B为图2A的冷却架构件和第二电池单元的透视图；

图3A为根据本公开的隔架构件的透视图；

图3B为图3A的隔架构件和第三电池单元的透视图；

图4A为根据本公开的端模块构件的透视图；

图4B为端模块构件、第二冷却架构件和第四电池单元的分解透视图；

图5为根据本公开的电池组组件的局部分解透视图，包括端架构件和第一电池单元、第一冷却架构件和第二电池单元、隔架构件和第三电池单元、第二冷却架构件和第四电池单元、以及端模块构件；以及

图6为图5中所示电池组组件一部分的局部放大截面侧视图，包括处于组装形式的多个中间模块。

具体实施方式

下面的详细描述和附图示出了本发明的各种实施例。所述描述和附图用于使本领域的技术人员能够制造和使用本发明，并不意图以任何方式限制本发明的范围。

图1A和1B中示出了端架构件10。尽管该端架构件10表现为具有基本上矩形的形状，但是应当理解，端架构件10可按需要具有任意的形状，以容纳电池单元的形状和具有相关电气装置的附件。端架构件10通过已知的方法由不导电材料形成一整体构件。例如，端架构件10可通过注塑一种材料（例如，尼龙、聚丙烯、金属、或具有适当物理和化学特性的其它材料）来形成。

端架构件10包括内侧12和外侧14。所述外侧14可包括任意期望的表面特征，或者可形成为基本上平面的外表面。所述内侧12包括由内表面18和多个周壁20限定的空腔16。如图所示，周壁20位于紧邻限定空腔16的角部26，并且设计成接合电池单元24的外周22，以将电池单元24定位成与内表面18配合接触。应当理解，所述周壁可按需要绕着空腔16的外周的全部或只一部分形成。周壁20还提供端架构件10与相邻构件（未示出）之间的分隔。

在所示实施例中，电池单元24为棱柱形锂离子电池单元（即方形锂离子电池单元），其具有从电池单元24的外周22向外延伸的第一导电接头30和第二导电接头32。应当理解，还可使用利用不同结构和电化学的其它电池单元。还应理解，第一和第二导电接头30、32可在沿着电池单元24的外周22的任意期望位置从电池单元24向外延伸，并且可由任意导电材料和以任意期望形状形成，以便于与其它电池单元24并与端架构件10建立电连接。在一个实施例中，第一导电接头30由铝材料、镀铝材料、或电镀铝材料形成，并基本上平行于由端架构件10的内表面18限定的平面延伸或者基本平行于该平面地被弯曲。在另一实施例中，第二导电接头32由铜材料、镀铜材料或电镀铜材料形成，并相对于由端架构件10的内表面18限定的平面基本上成锐角延伸或者相对于该平面基本被弯曲成锐角。在图1B所示实施例中，电池单元24的外周部分34的厚度小于周壁20的厚度t1，而电池单元24的内部部分36的厚度等于或稍大于周壁20的厚度t1，以便于电池单元24组装进电池组组件时的压缩。电池单元24的外周部分34与空腔16和周壁20配合形成隔离腔室或空间，以捕获电池单元24经历泄漏或热失控状况时电池单元24可能排出的所有气体、液体或固体，并将其排出至预定排出区域（未示出）。

在端架构件10中空腔16的每个角部26的附近都形成有耳部38。在每个突耳34中都形成接收拉杆（未示出）的孔40，以将端架构件10与相邻的构件相互连接，从而形成电池组组件，并将电池组组件的部件保持在压缩中。端架构件10还形成有连接至端架构件10的第一端44的连接端子42。该连接端子42适于与电池单元24的第一接头30形成低电阻电连接。已经获得了良好的结果，其中连接端子42为J形杆连接件，具有从第一端44基本上平行于由端架构件10的内表面18限定的平面向外延伸的第一腿46，并且如果必要，还具有以在约45度与135度之间的角度从第一腿46延伸且与第一腿46电连接的第二腿48。电池单元24的第一接头30和连接端子42的第一腿46由类似的材料形成（即，铝或镀铝材料），以便于其间的低电阻连接，大约在30微欧姆。已经获得了良好的结果，其中电池单元24的第一接头30与连接端子42的第一腿46电阻焊接、激光焊接、锡焊或铜焊在一起，以获得其间的低电阻连接。一旦电池单元24的第一接头30与连接端子42的第一腿46电连接，那么端架构件10就准备与相邻的部件相组合，如下面参考图5所描述的。

电压感测引线50从端架构件10的第一端44延伸。图1A和1B中的电压感测引线50为销钉型引线，但是应当理解，电压感测引线50可方便于所需的任意类型的电连接。电压感测引线50与连接端子42电连接，并且可与其一体地形成。可选地，在连接端子42与电压感测引线50之间可电插入电流限制装置52，例如保险丝或类似的装置，以保护电压感测设备或电路（未示出）不受电流冲动的影响。如果需要，电压感测引线50的一部分，包括电流限制装置52，可嵌入或二次成型进端架构件10的第一端44中，以为其提供保护。连接端子42还可包括适于用作根据本公开构造的电池组组件的外部端子的电连接件54，用以与电气负载或相邻的电池组组件的电互连。端架构件的第二端58包括一体地形成在第二端58中的支撑板76。支撑板76为非导电的，并且适于给电池单元24的第二接头32提供支撑和将第二接头32与相邻构件上的连接端子对齐，如下面参考图5所描述的。最后，端架构件10可以可选地包括热敏组件80，以便于监测电池单元24的温度。

图2A和2B中示出了冷却架构件110。尽管冷却架构件110表现为具有基本上矩形的形状，但是应当理解，冷却架构件110可按需要具有任意的形状，以容纳电池单元的形状和具有相关电气装置的附件。还应当理解，冷却架构件110具有与参考图1A和1B所述的端架构件10基本相同的形状。冷却架构件110通过已知的方法由不导电材料形成一整体构件。作为非限制性的例子，冷却架构件110可通过注塑一种材料（例如，尼龙、聚丙烯、金属、或具有适当物理和化学特性的其它材料）来形成。

冷却架构件110包括第一侧112和第二侧114，还包括形成通过冷却架构件110的中间部分的开口168的第一腿160、第二腿162、第三腿164和第四腿166。冷却模块170接收在开口168中，并且可包括接附于第一侧112的导热板172和接附于冷却架构件的第二侧114的另一导热板（未示出），以密封开口168。冷却模块170可为给电池单元124提供冷却的任意已知类型，并且可包括主动或被动冷却。例如，冷却模块170可为题为"Corrugated Fin And Frame Assembly For Battery Cooling"的、申请人卷号为P009796-BAT-CHE(1-40796)的共同享有的美国专利申请No.12/789,888中所描述的类型，该申请的内容通过参考包含于本文。在冷却架构件110的第一腿160和第二腿162中形成有多个槽174，以通过腿160、162提供与冷却模块170的流体连通。

第一侧112包括由导热板172的内表面118和多个周壁120限定的空腔116。如图中所示，周壁120位于紧邻限定空腔116的角部126，并且设计成接合电池单元124的外周122，以将电池单元124定位成与内表面118配合接触，其中提供配合接触以冷却电池单元124。应当理解，所述周壁120可按需要绕着空腔116的外周的全部或只一部分形成。周壁120还提供冷却架构件110与相邻构件（未示出）之间的分隔。

在所示实施例中，电池单元124为方形锂离子电池单元，其具有从电池单元124的外周122向外延伸的第一导电接头130和第二导电接头132。应当理解，电池单元124在结构上基本类似于电池单元24，但是可使用任意兼容的电池单元。还应理解，第一和第二导电接头130、132可在沿着电池单元124的外周122的任意期望位置从电池单元124向外延伸，并且可由任意导电材料和以任意期望形状形成，以便于与其它电池单元124并与冷却架构件110建立电连接。在一个实施例中，第一导电接头130由铝材料、镀铝材料、或电镀铝材料形成，并基本平行于由冷却架构件110的内表面118限定的平面延伸或者基本平行于该平面地被弯曲。在另一实施例中，第二导电接头132由铜材料、镀铜材料或电镀铜材料形成，并相对于由冷却架构件110的内表面118限定的平面基本成锐角延伸或者相对于该平面基本被弯曲成锐角。在图2B所示实施例中，电池单元124的外周部分134的厚度小于周壁120的厚度t2，而电池单元124的内部部分136的厚度等于或稍大于周壁120的厚度t2，以便于电池单元124组装进电池组组件时的压缩。电池单元124的外周部分134与空腔116和周壁120配合形成隔离腔室或空间，以捕获电池单元124经历泄漏或热失控状况时电池单元124可能排出的所有气体、液体或固体，并将其排出至预定排出区域（未示出）。

在冷却架构件110中空腔116的每个角部126的附近都形成有耳部38。在每个耳部138中都形成接收拉杆（未示出）的孔140，以将冷却架构件110与相邻的构件相互连接，从而形成电池组组件，并将电池组组件的部件保持在压缩中。冷却架构件110还形成有连接至冷却架构件110的第二端158的连接端子142。如图2A和2B中所示，第二端158对应于冷却架构件110的第三腿164的外侧。连接端子142适于与电池单元124的第一接头130形成低电阻连接。已经获得了良好的结果，其中连接端子142为J形杆连接件，具有从第二端158与由冷却架构件110的内表面118限定的平面基本上平行地向外延伸的第一腿146，并且如果必要，还具有以在约45度与135度之间的角度从第一腿146延伸且与第一腿146电连接的第二腿148。电池单元124的第一接头130和连接端子142的第一腿146由类似的材料形成（即，铝或镀铝材料），以便于其间的低电阻连接，大约在30微欧姆。已经获得了良好的结果，其中电池单元124的第一接头130与连接端子142的第一腿146电阻焊接、激光焊接、锡焊或铜焊在一起，以获得其间的低电阻连接。一旦电池单元124的第一接头130与连接端子142的第一腿146电连接，那么冷却架构件110就准备与相邻的部件相组合，如下面参考图5所描述的。

电压感测引线150从冷却架构件110的第二端158延伸。电压感测引线150图示为销钉型引线，但是应当理解，电压感测引线150可方便于所需的任意类型的电连接。电压感测引线150与连接端子142电连接，并且可与其一体地形成。可选地，在连接端子142与电压感测引线150之间可电插入电流限制装置152，例如保险丝或类似的装置，以保护电压感测设备或电路（未示出）不受电流冲动的影响。在图2A所示的实施例中，电压感测引线150的一部分，包括电流限制装置152，可嵌入或二次成型到冷却架构件110的第二端158中，以为其提供保护。

冷却架构件的第一端144，对应于图2A和2B中第四腿166的外侧，包括一体地形成在第四腿166中的支撑板176。支撑板176为非导电的，并且适于给电池单元124的第二接头132提供支撑和将第二接头132与相邻构件上的连接端子对齐，如下面参考图5所描述的。

图3A和3B中示出了隔架构件210。尽管该隔架构件210表现为具有基本上矩形的形状，但是应当理解，隔架构件210可按需要具有任意的形状，以容纳电池单元的形状和具有相关电气装置的附件。还应当理解，隔架构件210具有与参考图1A和1B所述的端架构件10及参考图2A和2B所述的冷却架构件110基本相同的形状。隔架构件210通过已知的方法由不导电材料形成一整体构件。作为非限制性的例子，隔架构件210可通过注塑一种材料（例如，尼龙、聚丙烯、金属、或具有适当物理和化学特性的其它材料）来形成。

隔架构件210包括第一侧212和第二侧214，还包括形成通过隔架构件210的中间部分的开口268的第一腿260、第二腿262、第三腿264和第四腿266。第一侧212包括由内表面218和多个周壁220限定的空腔216。如图所示，周壁220位于紧邻限定空腔216的角部226，并且设计成接合电池单元224的外周222，以将电池单元224的外周部分234定位成与内表面218配合接触。电池单元224的内部部分236布置在空腔216中，并且延伸通过隔架构件210的第二侧214，以便于与冷却架构件110中的相邻电池单元124热连通。应当理解，所述周壁可按需要绕着空腔216的外周的全部或只一部分形成。周壁220还提供隔架构件210与相邻构件（未示出）之间的分隔。

在所示实施例中，电池单元224为方形锂离子电池单元，其具有从电池单元224的外周222向外延伸的第一导电接头230和第二导电接头232。应当理解，电池单元224在结构上基本类似于电池单元24、124，但是可使用任意兼容的电池单元。还应理解，第一和第二导电接头230、232可在沿着电池单元224的外周222的任意期望位置从电池单元224向外延伸，并且可由任意导电材料和以任意期望形状形成，以便于与其它电池单元224并与隔架构件210建立电连接。在一个实施例中，第一导电接头230由铝材料、镀铝材料、或电镀铝材料形成，并基本上平行于由隔架构件210的内表面218限定的平面延伸或者被弯曲。在另一实施例中，第二导电接头232由铜材料、镀铜材料或电镀铜材料形成，并相对于由隔架构件210的内表面218限定的平面基本成锐角延伸或者被弯曲。在图3B所示实施例中，电池单元224的外周部分234的厚度小于周壁220的厚度t3，而电池单元224的内部部分236的厚度等于或稍大于周壁220的厚度t3，以便于电池单元224组装进电池组组件时的压缩。电池单元224的外周部分234与空腔216和周壁220配合形成隔离腔室或空间，以捕获电池单元224经历泄漏或热失控状况时电池单元224可能排出的所有气体、液体或固体，并将其排出至预定排出区域（未示出）。

在隔架构件210中空腔216的每个角部226的附近都形成有耳部238。在每个耳部238中都形成接收拉杆（未示出）的孔240，以将隔架构件210与相邻的构件相互连接，从而形成电池组组件，并将电池组组件的部件保持在压缩中。隔架构件210还形成有连接至隔架构件210的第一端244的连接端子242。如图3A和3B中所示，第一端244对应于隔架构件210的第四腿266的外侧。连接端子242适于与电池单元224的第一接头230形成低电阻电连接。已经获得了良好的结果，其中连接端子242为J形杆连接件，具有从第一端244与由隔架构件210的内表面218限定的平面基本上平行地向外延伸的第一腿246，并且如果必要，还具有以在约45度与135度之间的角度从第一腿246延伸且与第一腿246电连接的第二腿248。电池单元224的第一接头230和连接端子242的第一腿246由类似的材料形成（即，铝或镀铝材料），以便于其间的低电阻连接，大约在30微欧姆。已经获得了良好的结果，其中电池单元224的第一接头230与连接端子242的第一腿246电阻焊接、激光焊接、锡焊或铜焊在一起，以获得其间的低电阻连接。一旦电池单元224的第一接头230与连接端子242的第一腿246电连接，那么隔架构件210就准备与相邻的部件相组合，如下面参考图5所描述的。

电压感测引线250从隔架构件210的第一端244延伸。电压感测引线250图示为销钉型引线，但是应当理解，电压感测引线250可方便于所需的任意类型的电连接。电压感测引线250与连接端子242电连接，并且可与其一体地形成。可选地，在连接端子242与电压感测引线250之间可电插入电流限制装置252，例如保险丝或类似的装置，以保护电压感测设备或电路（未示出）不受电流冲动的影响。如果需要，电压感测引线250的一部分，包括电流限制装置252，可嵌入或二次成型进隔架构件210的第一端244中，以为其提供保护。

冷却架构件的第二端258对应于图3A和3B中的第三腿264的外侧，包括一体地形成在第三腿264中的支撑板276。支撑板276为非导电的，并且适于给电池单元224的第二接头232提供支撑和将第二接头232与相邻构件上的连接端子对齐，如下面参考图5所描述的。

图4A和4B中示出了端模块构件310和包括电池单元124’的第二冷却架构件110’。尽管该端模块构件310表现为具有基本上矩形的形状，但是应当理解，端模块构件310可按需要具有任意的形状，以容纳电池单元的形状和具有相关电气装置的附件。还应当理解，端模块构件310具有与参考图1A和1B所述的端架构件10、参考图2A和2B所述的冷却架构件110及参考图3A和3B所述的隔架构件210基本相同的形状。端模块构件310通过已知的方法由不导电材料形成一整体构件。例如，端模块构件310可通过注塑一种材料（例如，尼龙、聚丙烯、金属、或具有适当物理和化学特性的其它材料）来形成。

端模块构件310包括外侧312和内侧314。所述外侧312可包括任意需要的表面特征，并且可形成为基本平面的内表面。所述内侧314设计成与相邻冷却架构件110’的第一侧112’的空腔116’及相应表面特征配合并接合。冷却架构件110’基本类似于前述冷却架构件110。与冷却架构件110的表述相重复的结构包括相同的参考标记及单引号（’）。冷却架构件110’上的空腔116’中接收一个电池单元124’，并且该电池单元124’被端模块构件310的内侧314压缩和接合。周壁120’还提供端模块构件310与冷却架构件110’之间的分隔。因此，端模块构件310给电池单元124’和空腔116’提供盖子。

冷却架构件110’包括连接至冷却架构件110’的第二端158’的连接端子142’。如图4B中所示，第二端158’对应于冷却架构件110’的第三腿164’的外侧。连接端子142’适于与电池单元124’的第一接头130’形成低电阻电连接。已经获得了良好的结果，其中连接端子142’为J形杆连接件，具有从第二端158’与由冷却架构件110’的内表面118’限定的平面基本上平行地向外延伸的第一腿146’，并且如果必要，还具有以在约45度与135度之间的角度从第一腿146’延伸且与第一腿146’电连接的第二腿148’。电池单元124’的第一接头130’和连接端子142’的第一腿146’由类似的材料形成（即，铝或镀铝材料），以便于其间的低电阻连接，大约在30微欧姆。已经获得了良好的结果，其中电池单元124’的第一接头130’与连接端子142’的第一腿146’电阻焊接、激光焊接、锡焊或铜焊在一起，以获得其间的低电阻连接。

冷却架构件的第一端144’，对应于第四腿166’的外侧，包括一体地形成在第四腿166’中的支撑板176’。支撑板176’为非导电的，并且适于给电池单元124’的第二接头132’提供支撑和将第二接头132’与端模块构件310上的连接端子342对齐。一旦电池单元124’的第一接头130’与连接端子142’的第一腿146’电连接，那么冷却架构件110’就准备与端模块构件310相组合。

在端模块构件310中的每个角部326的附近都形成有耳部338。在每个耳部338中都形成接收拉杆（未示出）的孔340，以将端模块构件310与相邻的构件相互连接，从而形成电池组组件，并将电池组组件的部件保持在压缩中。

端模块构件310上的连接端子342连接至端模块构件310的第一端344。连接端子342适于与电池单元124’的第二接头132’形成低电阻电连接。为了形成与电池单元124’的第二接头132’的电连接，连接端子342包括以在约45度与135度之间的角度从由端模块构件310的内侧314限定的平面延伸的至少一个腿348。当腿348由与电池单元124’的第二接头132’相同的材料构造而成时，已经获得良好的结果。作为非限制性例子，如果电池单元124’的向上延伸的第二接头132’为铜或镀铜，那么连接端子342的腿348也为铜或镀铜，以便于第二接头132’电阻焊接、激光焊接、锡焊或铜焊到其上。

连接端子342可为J形杆连接件，并且包括从端模块构件310的第一端344延伸的电压感测引线350。图4A和4B中所示的电压感测引线350为销钉型引线，但是应当理解，电压感测引线350可方便于所需的任意类型的电连接。电压感测引线350与连接端子342电连接，并且可与其一体地形成。可选地，在连接端子342与电压感测引线350之间可电插入电流限制装置352，例如保险丝或类似的装置，以保护电压感测设备或电路（未示出）不受电流冲动的影响。如果需要，电压感测引线350的一部分，包括电流限制装置352，可嵌入或二次成型进端模块构件310的第一端344中，以为其提供保护。连接端子342还可包括适于用作根据本公开构造的电池组组件的外部端子的电连接件354，用于与电气负载或相邻电池组组件的电互连。

如图5和6中所示，电池组组件402可由端架构件10、第一冷却架构件110、隔架构件210、第二冷却架构件110’、端模块构件310、及电池单元24、124、224和124’构造而成。电池组组件402的第一端404由端架构件10的外侧14形成。电池单元24设置为与端架构件10内侧12相邻，电池单元24的第一接头30通过电阻焊接、激光焊接、锡焊或铜焊中的一种连接至连接端子42的第一腿46。电池单元24的第二接头32以一定角度延伸远离端架构件10，并通过非导电支撑板76支撑。

中间模块408通过将冷却架构件110与隔架构件210组合构造而成。电池单元124设置在第一侧112附近。电池单元124的第一导电接头130通过电阻焊接、激光焊接、锡焊或铜焊中的一种连接至在冷却架构件110的第二端158附近的连接端子142的第一腿146。电池单元124的第二接头132以一定角度延伸远离冷却架构件110，并通过在冷却架构件110的第一端144附近的非导电支撑板176支撑。

隔架构件210邻近于冷却架构件110而叠置，以隔离电池单元124。隔架构件210的第二表面214可包括与电池单元124对齐并接收其一部分的表面特征（未示出）。当隔架构件被恰当地定位时，电池单元124的第二接头132布置成与连接至隔架构件210的第一端244的连接端子242的第二腿248基本上平行并与其靠得很近。电池单元224与第一表面212相邻，以允许电池单元224的第一导电接头230通过电阻焊接、激光焊接、锡焊或铜焊中的一种与连接端子242的第一腿246电连接。电池单元224的第二导电接头232通过在隔架构件210的第二端258附近的非导电支撑板276支撑。

中间模块408叠置在端架构件10和电池24上，其中电池单元24的第二导电接头32布置成与连接至冷却架构件110的第二端158的连接端子142的第二腿148基本上平行并与其靠得很近。冷却架构件110的第二表面114可包括与电池单元24对齐并接收其一部分的表面特征（未示出）。

可由冷却架构件110、隔架构件210及电池单元124、224构造多个中间模块408，以形成具有期望电压和电能存储能力的电池组组件402。例如，在含有N个电池单元的电池组组件402中，可使用(N-2)/2个中间模块408来产生期望的电池组组件402。所述多个中间模块可连续地堆叠，使得与隔架构件210相关联的电池224的第二导电接头232 与连接至相邻冷却架构件的第二端158的连接端子142的第二腿148定位成基本平行并与其靠得很近。图6示出了电池组组件402中在端架构件电池24与第二冷却架构件电池124’之间连续堆叠的三个中间模块408的局部截面图。

当已经组装了期望数量的中间模块408时，可通过在中间模块408上叠置冷却架构件110’、电池单元124’和端模块构件310来完成电池组组件402。当恰当地布置时，电池单元124’设置成与第一侧112’相邻，并且电池单元124’的第一导电接头130’ 通过电阻焊接、激光焊接、锡焊或铜焊中的一种与冷却架构件110’的第二端158’附近的连接端子142’的第一腿146’连接。电池单元124’的第二接头132’以一定角度延伸远离冷却架构件110’，并通过在冷却架构件110’的第一端144’附近的非导电支撑板176’支撑。然后将端模块构件310设置在电池单元124’的顶部。端模块构件310的第二表面314可包括与电池单元124’对齐并接收其一部分的表面特征（未示出）。电池单元124’的第二接头132’布置成与连接至端模块构件310的第一端344的连接端子342的第二腿348基本平行并与其靠得很近。

为了完成电池组组件402，拉杆（未示出）插过对齐的孔40、140、240、140’和340，以将电池组组件402保持在压缩状态下。应当理解，电池组组件402可使用绕着电池组组件402布置的拉带保持在压缩状态下。还应当理解，可绕着每个端架构件10、冷却架构件110或110’、隔架构件210和端模块构件310的外周设置密封，以按需要在其间提供流体紧密密封。第二导电接头32、132、232和132’ 通过电阻焊接、激光焊接、锡焊或铜焊中的一种电连接至各自的第二腿48、248、148或148’（如果使用多个中间模块408）和348。一旦连接第二导电接头，那么就通过电连接电端子54和电端子354完成电回路，允许来自电池单元24、124、224和124’的电能驱动电气负载。

因此，本公开的电池组组件402提供了支撑各单独电池的易于制造的组件。冷却架构件110、110’还给各单独电池提供充足的冷却。电压感测引线50、150、250、150’和350可通过电气器具被有选择地监测，以测量和调节（通过电池平衡）各单元的电压。通过在各自的连接端子42、142、242、142’和342与电压感测引线50、150、250、150’和350之间包括电流限制装置52、152、252、152’和352，保护下游电压监测电子装置不受电流冲动的影响，并且省略了用于合并电压测量的单独的互连板。空腔16、116、216和116’提供了捕获电池单元经历热失控时电池单元排出的所有气体、液体或固体并将其排出到预定排出区域的空间。

另外，因为各电池24、124、224和124’的第一导电接头30、130、230和130’在堆叠之前被电阻焊接、激光焊接、锡焊或铜焊在适当的位置，所以在组装电池组组件402之前可检测一半电池电气连接的缺陷，从而最小化整个组件402报废的风险。

尽管为示出本发明目的已经示出了某些具体代表性实施例和细节，但是本领域的技术人员可在不脱离本公开范围的情况下做出各种改变，本公开的范围进一步描述在所附权利要求中。

Claims

1.一种用于具有多个电池单元的电池组的中间模块，所述中间模块包括：

2.如权利要求1的电池组的中间模块，其中所述冷却架构件的连接端子和所述隔架构件的连接端子包括与其一体形成的电压感测引线。

3.如权利要求2的电池组的中间模块，其中电流限制装置插入在所述冷却架构件和所述隔架构件的连接端子与所述冷却架构件和所述隔架构件的电压感测引线之间。

4.如权利要求1的电池组的中间模块，其中通过电阻焊接、激光焊接、锡焊和铜焊中的一种，所述第一电池的第一导电接头连接至所述冷却架构件的连接端子，且所述第一电池单元的第二导电接头和第二电池单元的所述第一导电接头连接至所述隔架构件的连接端子。

5.如权利要求1的电池组的中间模块，其中所述冷却架构件的第一表面包括在其上形成的适于接收所述第一电池单元的空腔，沿着所述空腔的外周的至少一部分形成至少一个周壁，所述周壁的高度等于所述第一电池单元的内部部分的厚度。

6.如权利要求5的电池组的中间模块，其中所述隔架构件包括第一腿、第二腿、第三腿和第四腿，这四个腿其间形成开口，以便于所述第一电池单元与所述第二电池单元之间的热连通。

7.如权利要求1的电池组的中间模块，其中所述第一电池单元和所述第二电池单元中的至少一个为方形锂离子电池单元。

8.如权利要求1的电池组的中间模块，其中所述第一电池单元和所述第二电池单元中的一个的第一导电接头与由所述冷却架构件的第一表面限定的平面平行地从所述第一电池单元和所述第二电池单元中的所述一个的外周向外延伸，所述第一电池单元和所述第二电池单元中的所述一个的第二导电接头相对于所述冷却架构件的第一表面以在45度与135度之间的角度从所述第一电池单元和所述第二电池单元中的所述一个的外周向外延伸。

9.一种电池组组件，包括：

10.如权利要求9的电池组组件，其中所述端架构件的连接端子、所述第一冷却架构件的连接端子、所述隔架构件的连接端子、所述第二冷却架构件的连接端子和所述端模块构件的连接端子中的至少一个包括与其电气通信的电压感测引线。

11.如权利要求10的电池组组件，其中电流限制装置插入在所述电压感测引线与所述端架构件的连接端子、所述第一冷却架构件的连接端子、所述隔架构件的连接端子、所述第二冷却架构件的连接端子和所述端模块构件的连接端子中的所述至少一个之间。

12.如权利要求9的电池组组件，其中通过电阻焊接、激光焊接、锡焊和铜焊中的一种，所述第一电池的第一导电接头连接至所述端架构件的连接端子，所述第一电池的第二导电接头和所述第二电池的第一导电接头连接至所述第一冷却架构件的连接端子，所述第二电池的第二导电接头和所述第三电池的第一导电接头连接至所述隔架构件的连接端子，所述第三电池的第二导电接头和所述第四电池的第一导电接头连接至所述第二冷却架构件的连接端子，所述第四电池的第二导电接头连接至所述端模块构件的连接端子。

13.如权利要求9的电池组组件，其中所述第一、第二、第三和第四电池单元中的一个的第一导电接头与由所述端架构件的第一表面限定的平面平行地从所述第一、第二、第三和第四电池单元中的所述一个的外周向外延伸，所述第一、第二、第三和第四电池单元中的所述一个的第二导电接头相对于由所述端架构件的第一表面限定的平面以在45度与135度之间的角度从所述第一、第二、第三和第四电池单元中的所述一个的外周向外延伸。

14.如权利要求9的电池组组件，其中所述端架构件、所述第一冷却架构件、所述隔架构件和所述第二冷却架构件中的至少一个的第一侧包括形成在其上的空腔，以相应地接收所述第一电池单元、所述第二电池单元、所述第三电池单元和所述第四电池单元中的一个，沿着所述空腔的外周的至少一部分形成至少一个周壁，所述周壁的高度等于所述第一电池单元、所述第二电池单元、所述第三电池单元和所述第四电池单元中的所述一个的内部部分的厚度。

15.如权利要求9的电池组组件，其中所述隔架构件包括第一腿、第二腿、第三腿和第四腿，这四个腿其间形成开口，以便于所述第二电池单元与所述第三电池单元之间的热连通。

16.一种电池组组件，包括：

多个中间模块，每个模块都包括：

17.如权利要求16的电池组组件，其中所述端架构件的连接端子、所述第一冷却架构件的连接端子、所述隔架构件的连接端子、所述第二冷却架构件的连接端子和所述端模块构件的连接端子包括与其电气通信的电压感测引线，并且电流限制装置插入在所述电压感测引线的每个与所述第一冷却架构件的连接端子、所述隔架构件的连接端子、所述第二冷却架构件的连接端子和所述端模块构件的连接端子之间。

18.如权利要求16的电池组组件，其中所述第一电池单元、所述第二电池单元、所述第三电池单元和所述第四电池单元结构类似，所述第一电池单元、所述第二电池单元、所述第三电池单元和所述第四电池单元的第一导电接头与关于所述端架构件第一表面限定的平面平行地从所述第一电池单元、所述第二电池单元、所述第三电池单元和所述第四电池单元的外周向外延伸，所述第一电池单元、所述第二电池单元、所述第三电池单元和所述第四电池单元的第二导电接头相对于由所述端架构件的第一表面限定的平面以在45度与135度之间的角度从所述第一电池单元、所述第二电池单元、所述第三电池单元和所述第四电池单元的外周向外延伸。

19.如权利要求16的电池组组件，其中所述隔架构件包括第一腿、第二腿、第三腿和第四腿，这四个腿其间形成开口，以便于所述第二电池单元与所述第三电池单元之间的热连通。