CN104733671B - 用于装配电池的方法和电池组件 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于装配电池的方法和电池组件。电池组件包括冷却板和布置为阵列的多个电池单元。每个电池单元具有与冷却板接触的底部并被包裹在介电套中。介电套围绕电池单元的侧部和底部。套在电池单元的侧部上而不是在底部上具有接缝。无接缝的底部在整个底部形成连续且不间断的面，以提供底部与冷却板之间的无接缝的界面。还公开了一种将电池单元安装在套中的方法。

Description

用于装配电池的方法和电池组件

技术领域

本公开涉及在电动车辆中使用的具有保护套的电池单元。

背景技术

诸如纯电动车辆(BEV)、插入式电动车辆(PHEV)或混合动力电动车辆(HEV)的车辆包含诸如高电压电池的电池以用作车辆的能源。电池容量和循环寿命可根据电池的工作温度而改变。通常期望在车辆运行时或在车辆充电时将电池维持在特定的温度范围内。如此，具有高电压电池的车辆可包括冷却系统以为电池提供温度控制来延长电池寿命并提高电池性能。

参照图1，示出了现有技术的具有套3的电池单元1。套3具有沿底部边缘的接缝5。

发明内容

本公开提供了一种电池组件以及用于形成由介电套保护的电池单元的方法。套提供了无接缝的底面并且可提供无接缝的前面和背面。无接缝的面可增大热能的传递并提供更好的电池单元封装。

在一个实施例中，电池组件包括冷却板和支撑在冷却板上的多个电池单元。每个电池单元被具有设置在冷却板与电池单元的底部之间的无接缝的面的介电套围绕，使得无接缝的面提供冷却板与电池单元的底部之间的无接缝的界面。无接缝的面有助于冷却板与电池单元之间的热传递。

根据本发明的一个实施例，每个电池单元还包括：也被套围绕的前部和背部，使得套在每个电池单元的整个前部和背部形成连续、不间断且无接缝的面。

根据本发明的一个实施例，其中，套由单块整体式塑料薄板形成。

根据本发明的一个实施例，其中，套由收缩包装材料制成。

根据本发明的一个实施例，其中，套的接缝由热传导材料制成。

在另一实施例中，电池组件包括布置为阵列的多个电池单元。每个电池单元具有与表面接触的底部并被包裹在围绕电池单元的侧部和底部的介电套中。每个套在相应电池单元的相对侧部上而不是在相应电池单元的底部上具有接缝，使得套在整个底部形成连续且不间断的面，以提供在底部与所述表面之间的无接缝的界面。

根据本发明的一个实施例，其中，每个套由单块整体式塑料薄板形成。

根据本发明的一个实施例，其中，每个套由收缩包装塑料材料制成。

根据本发明的一个实施例，其中，每个电池单元具有矩形棱柱形状。

在又一实施例中，一种将套或袋安装在电池单元上的方法包括：将电池单元放入具有相对的侧部接缝且没有底部接缝的介电袋内，使得当电池单元在袋中时，袋提供与电池单元的底部接触的连续且不间断的面。所述方法还包括：以所述面设置在底部与支撑件之间的方式抵靠着支撑件设置电池单元底部，以将滞留在底部与面之间的空气从袋中排出，随后拉伸袋以使围绕电池单元的袋收缩包住。

根据本发明，提供一种用于装配电池的方法，所述方法包括下述步骤：将电池单元放入具有相对的侧部接缝且没有底部接缝的介电袋内，使得当电池单元在袋中时，袋提供与电池单元的底部接触的连续且不间断的面；抵靠着支撑件来设置电池单元底部使得面被设置在底部与支撑件之间以将滞留在底部与面之间的空气从袋中排出；以及随后抵靠着电池单元来拉伸袋以形成电池单元与袋之间的紧密配合。

根据本发明的一个实施例，其中，将电池单元放入介电袋内使得电池单元的侧部和袋的侧部接缝限定介于它们之间的通道，以引导空气从袋中排出。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：在冷却板上设置电池单元的底部使得袋被设置在底部与冷却板之间，从而形成在整个底部的连续且不间断的面以提供底部与冷却板之间的无接缝的界面。

根据本发明的一个实施例，其中，袋为收缩包装材料，上述拉伸步骤还包括对袋加热以使围绕电池单元的袋收缩包住。

附图说明

图1是现有技术的电池单元和套的透视图。

图2是电池组件的透视图。

图3是包装在套中的电池单元的透视图。

图4是电池阵列的一部分的侧视图。

图5是套形成过程的透视图。

图6是完全构造好的套的透视图。

图7是正被容纳在套内的电池单元的主视图。

图8是完全被容纳在图7的套内的图7的电池单元的主视图。

图9是沿图8的9-9切割的剖视图。

图10是正被容纳在套内的电池单元的透视图。

图11是由本申请所公开的方法的流程图。

具体实施方式

在这里描述本公开的实施例。然而，将理解的是，公开的实施例仅仅是示例并且其它实施例可采用各种形式和替代形式。附图不一定按照比例绘制；一些特征可能被夸大或最小化以显示特别组件的细节。因此，在这里公开的特定结构和功能性细节将不解释为限制性的，而仅仅作为用于教导本领域技术人员的代表性基础来不同地利用本发明。作为本领域普通技术人员将理解的是，参照附图中的任何一幅图示出并描述的各种特征可与在一幅或更多幅其它图中示出的特征结合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的结合提供了对于典型应用来说的代表性实施例。然而，符合本公开的教导的特征的各种结合和修改可期望用于特殊的应用或实施。

电动车辆可包括具有电池组件的能量系统，其中，电池组件具有诸如一个或更多个电池单元阵列、电池电控制模块(BECM)和直流转直流(DC/DC)转换器单元的组件。电池单元阵列可提供能量以使车辆及其系统运行。每个电池单元阵列可包括以串联或并联连接的多个电池单元。诸如方形电池的电池单元将储存的化学能转换成电能。电池单元可包括外壳、正电极(阴极)和负电极(阳极)。电解质可在放电期间使得离子在阳极和阴极之间移动，然后在再充电期间使其返回。端子可使得电流流出电池单元以被车辆使用。当将多个电池单元按照阵列方式放置时，每个电池单元的端子可与彼此相邻的相反端子(正和负)对准以利于多个电池单元之间的串联连接。

参照图2，描绘了电池组件10。电池组件10可包括热管理系统，以控制电池阵列12的温度。电池阵列12的热管理可通过诸如空气或液体冷却系统的各种系统来完成。图2示出了液体冷却系统，液体冷却系统包括冷却板14和冷却剂，其中，冷却板14具有设置在冷却板内的一条或更多条管道或者水套，冷却剂经由管道循环以从电池阵列12去除不希望的热。电池阵列12的各电池单元16可沿电池单元底部边缘直接设置在冷却板14上。来自每个电池单元16的不希望的热穿过冷却板14进行交换以使电池单元16和电池阵列12维持在期望的温度范围内。在替代方案中，冷却板可用于根据设计和期望的效果来将热提供给电池单元。例如，可期望在冬天加热电池单元。

电池单元16可以跨过电池单元的整个表面进行至少部分地电传导而不仅仅在端子处进行电传导。因此，电池单元外表面会需要在与其它物体接触的区域上电绝缘，以防止不希望的放电。电池单元16通过介电套或包装件来绝缘。已经使用了包括无缝塑料管、介电带或密封的无缝塑料管的各种类型的电池单元套。尽管这些类型的套提供电绝缘，但它们无法在电池单元的整个底部提供无接缝的、平坦的面。

在电池单元的底部与冷却板之间设置均匀且连续的界面可增大穿过电池单元-冷却板界面的热能的传递。本公开通过沿与冷却板接触的电池单元底部设置具有无接缝的套的电池单元提出了这样的界面。

参照图3，示出了装在介电套或袋18中的电池单元16。套可为热传导性的。电池单元16具有底部20、前部22、背部24、顶部26和两个侧部28。套18具有无接缝的底面30、无接缝的前面32和无接缝的背面34。套具有在电池单元16的相对的侧部28上的两条接缝36。接缝36使套面连接以形成围绕电池单元16的五侧的连续的套。

参照图4，剪切图示出了电池组件。电池组件10包括冷却板14，冷却板14具有设置在冷却板14上的多个电池单元16。电池单元16被包裹在保护套18中以防止在电池单元16和冷却板14之间沿界面38的放电。每个套18具有无接缝的底面30以提供电池单元底部20与冷却板14之间的增大的接触和更好的配合。套18还防止相邻电池单元之间的放电。每个套18具有无接缝的前面32和无接缝的背面34。无接缝的前面和背面在电池阵列12中提供电池单元16的更好的封装。沿相邻电池单元界面的接缝可导致沿电池单元的前部和背部的不均匀受力，这会缩短电池单元寿命并产生封装问题。

套18也可提供相邻电池单元之间的更平滑界面，更平滑界面可提供压力载荷的更好的分布。尽管套是薄的，但具有可吸收在电池单元罐外表面上的表面不均匀性的壁厚。例如，一些电池单元设计在附于罐顶部的位置具有焊缝。焊缝可至少部分地陷入套18中并提供较少明显的不规则性。

参照图5和图6，现在详细地描述套或袋18的构造。袋18可由单块整体式薄板40形成。首先将薄板40沿折线42对折。然后通过焊接46或其它传统方法来连接薄板侧边缘44，以形成具有敞开空腔48的袋18。袋18具有相对的侧部接缝36、无接缝的底部30、无接缝的前面32和无接缝的背面34。设置袋18和敞开空腔48的尺寸和形状以在其中容纳单个电池单元16。

套或袋18由在暴露至热源时收缩的热激活材料形成。该材料可为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)或聚四氟乙烯(PTFF)。

参照图7、图8、图9和图10，电池单元16容纳在袋18的空腔48内。电池单元16位于袋18内，使得袋18的接缝36与电池单元16的侧部28对准。电池单元侧部28和相应的接缝36限定了沿内接缝边缘从袋底部30延伸到袋顶部52的通道50。通道50提供用于在将电池单元16放入袋18中时使滞留空气54从空腔48逸出的途径。电池单元16和袋18可放置在支撑件56上，使得袋设置在电池单元底部20与支撑件56之间。然后可抵靠支撑件56来按压电池单元16以通过通道50来将滞留在电池单元底部20与底面30之间的空气排出。

图8示出完全容纳在套18内的电池单元16。套18可完全包裹电池单元16的五侧而留下电池单元顶部26不覆盖。可选择地，套18可不完全地容纳电池单元16，而留下电池单元的上部不覆盖。套18也可延伸超过电池单元16的顶部26。

可在电池单元16被完全容纳在袋18内之后对袋18施加热处理。热处理激活袋18的收缩包装材料并造成袋18围绕电池单元16收缩形成紧密配合的包装。可使用诸如烘箱、收缩炉或热风枪的任何传统热处理工艺。本公开考虑使用紧密地抵靠电池单元16拉伸袋18的另外方法。例如，可通过用粘贴或用粘合袋18来实现紧密配合。

图7和图10示出电池单元正在被容纳在预先形成的袋内。然而，不是用完全形成的袋容纳电池单元，而是可围绕电池单元来形成袋。在这个实施例中，电池单元将被放置在薄板40上。然后围绕电池单元16的前部22和背部24来折叠薄板40。在折叠之后，可将薄板侧边缘44焊接在一起而形成接缝36。然后可应用热处理以收缩包装围绕电池单元的袋。可选择地，诸如用粘合和/或粘贴的另外的技术可用于将袋18紧紧地缚住电池单元16。

返回参照图3，示出了在拉伸之后的电池单元16和套18。在拉伸之后，套18与电池单元底部20紧密抵靠地配合，在整个电池单元底部20形成无接缝的底面30。套18的前侧和背侧也与电池单元16紧密抵靠地配合并在电池单元16的整个前部22和背部24形成无接缝的前部32面和背部34面。抵靠电池单元侧部28紧紧地拉伸侧部接缝36以使通道50瓦解。通道50可在在拉伸之后变得完全瓦解，或者可在拉伸之后不完全瓦解。紧密配合套18有助于防止不希望的湿气和其它不期望的物质与电池单元16接触。

图11示出针对公开的方法的装配步骤的流程图。在步骤58，将整块介电性薄板对折。在这个示例中的薄板材料为诸如收缩包装塑料的热激活材料。然后在步骤60将折叠的薄板沿侧部密封以形成具有相对的侧部接缝和无接缝的底部的袋或套。在步骤62，将电池单元容纳进入完全装配好的袋中，使得电池单元侧部与袋的侧部接缝对准。在步骤64，以袋底面设置在电池单元底部与支撑件之间的方式将容纳的电池单元底部设置在支撑件上，以将任何滞留的空气从袋排出。在步骤66，抵靠着电池单元拉伸袋以形成套与电池单元之间的紧密配合。这时，电池单元被完全装配好。在步骤68，将多个电池单元设置在冷却板上。

虽然上面描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了由权利要求书包含的所有可能的形式。在说明书中使用的词语是描述性的词语而不是限制性的词语，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可作出各种改变。如上所述，可组合各种实施例的特征以形成本发明可能未明确描述或举例说明的进一步实施例。尽管各种实施例可已经被描述为就一个或更多个期望的特性来说提供优点或相较于其它实施例或现有技术实施为优选，但本领域普通技术人员认识到，为了实现期望的取决于具体应用和实施的整体系统属性，可以折中一个或更多个特征或特性。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐用性、寿命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、装配的便利性等。同样地，被描述为针对一个或更多个特性相对于其它实施例或现有技术实施不令人满意的实施例未超出本公开的范围，并且这些实施例可对特殊应用来说是令人满意的。

Claims (5)

1.一种用于装配电池的方法，所述方法包括下述步骤：

将包括外壳的棱柱形电池单元放入具有相对的侧部接缝且没有底部接缝的介电袋内，使得当电池单元在所述袋中时，所述袋提供与所述外壳的底部接触的连续且不间断的面；

抵靠着冷却板来设置所述底部使得所述面被设置在所述底部与所述冷却板之间以将滞留在所述底部与所述面之间的空气从所述袋中排出；以及

随后抵靠着所述外壳来拉伸所述袋以形成所述外壳与所述袋之间的紧密配合，

其中，设置步骤还包括抵靠着所述冷却板来按压所述底部。

2.一种电池组件，所述电池组件包括：

布置为阵列的多个棱柱形电池单元，每个电池单元包括外壳，所述外壳具有与冷却板的面接触的底部并被包裹在围绕外壳的侧部和底部的介电套中，每个介电套在相应外壳的相对的侧部上而不是在相应外壳的底部上具有接缝，使得所述介电套在所述底部上形成连续且不间断的面，以提供所述底部与所述冷却板的面之间的无接缝的界面。

3.如权利要求2所述的电池组件，其中，所述介电套不覆盖电池单元的顶部。

4.如权利要求2所述的电池组件，其中，每个电池单元的每个外壳还包括：

也被包裹在套中的前部和背部，使得所述介电套在每个外壳的整个前部和背部形成连续、不间断且无接缝的面。

5.如权利要求2所述的电池组件，其中，所述介电套由热传导材料制成。