CN105280849B - 带有悬臂侧密封的电池单元冷却框架 - Google Patents
带有悬臂侧密封的电池单元冷却框架 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及带有悬臂侧密封的电池单元冷却框架。一种模块化电池包和制造电池包的方法。棱柱形罐式电池单元在壳体内沿堆叠轴线穿插在冷却框架中，使得形成均带有冷却路径的多个电池单元‑框架组件。在框架上的弹性偏压密封构件布置成使得其保持在由连接的电池单元和框架限定的印迹外，以促进方便且高速的电池单元至框架的组装。当电池单元‑框架组件形成和随后放置至带有压靠在密封构件的突起端的内壁的壳体中时，密封构件由壳体迫使达到与电池单元边缘的相对应的表面接触接合。由接触接合形成的大致线性平的接触表面促进密封表面形成，其使得引入的冷却空气更难逸出。通过密封构件构造，电池单元‑框架组件可采用高速自动组装技术来产生，其可在组装前具有大制造公差且在组装后可具有无间隙的电池单元至冷却框架接触表面。
Description
技术领域
本发明通常涉及一种在电池包（battery pack）内的用于电池单元的冷却结构，以及更具体地涉及将电池联接至带有整体附接特征部的冷却框架，以同时提升在高容量电池包组装期间电池单元和框架之间的适当间隙和当电池包已组装好时对于引入至限定在电池单元和冷却框架之间的空间中的流体的密封。
背景技术
在混合动力电动车辆（HEV）的情况下，或替代地，在纯电动车辆（EV）、常规的内燃发动机（ICE）的情况下，统称为可再充电的能量存储系统（RESS）的锂离子和相关的电池在车辆及相关的运输应用中正被用作补充方式。从固定的和便携式的电源被动存储能量的能力，以及从由车辆及其部件提供的回收动能存储能量的能力，使此类电池理想地作为用于车辆、卡车、公共汽车、摩托车和相关的车辆平台的推进系统的一部分。在适用于车辆应用的一种形式中，单独的电池单元（即，单个的电化学电池单元）成形为大体薄的矩形构件。电流往返电池单元的流量如此设置，使得当几个此类电池单元组合成较大的组件时，能够增加所述电流或电压以产生所期望的功率输出。在本文中，较大的模块和包组件是由一个或更多个以串联的、并联的或两者均有的形式连接的电池单元组成，且可包括额外的结构以确保这些电池单元的正确安装和运转。虽然在此文中使用术语“电池包”来描述用于使用在推进动力应用中的大致完整的电池组件，但是本领域技术人员将理解到，相关的术语-例如“电池单元”或类似的-也可用于描述此类组件，而且任一术语可互换地使用，且在此类理解中没有损失。
温度是影响电池性能和寿命两者的最重要因素之一，尤其是那些用于车辆应用的推进动力和相关的高功率需求构型。从外因方面，环境状况（例如那些在冷或热的环境中持久的闲置周期期间所遇到的）是重要因素，而从内因方面，由电池包产生的大量电能和伴随的热量产生，以及滥用状况（如快速充电/放电，或电池单元的物理形变、穿透或制造缺陷引起的内部/外部短路），能够对电池的正确运转能力造成负面影响。在任一情况的极端形式中，此类温度能够完全损坏电池。特别是关于长期暴露在高温下，副作用可包括过早老化和加速功率和能量衰减，此外这两者都是不期望的。
在一种形式中，组成电池包的各个电池单元配置成限定被称为电池壳的刚性外壳体的矩形（即，棱柱形）罐。与其形状相似的棱柱形袋状电池单元对应物一样，棱柱形罐式电池单元能够沿着由排列的平行板状表面形成的堆叠轴线放置成面对布置（很像一副纸牌）。位于电池壳外部上的一个边缘上的正负端子相对于堆叠轴线彼此侧向间隔开，且作为电接触用于连接（例如经由母线）至外部负载或电路。在电池壳内，多个单独交替的正和负电极沿堆叠方向彼此间隔开，且由非导电的分离器保持电隔离。来自每个负电极的引线一起聚集在电池壳内部以供给负端子，而来自每个正电极的引线也同样聚集在一起以供给正端子。
为了帮助避免过量的热积累，冷却系统可以集成到电池包中。在上述构型中（其中电池单元以大体重复的方式中堆叠或布置）此类冷却系统可包括用于在各电池单元之间引入冷却介质的装置。此类冷却系统的运转可响应于温度升高的电池单元的膨胀和相关的压缩作用而被阻碍，如在较低的包温度期间可存在的冷却通道倾向于响应单个电池单元膨胀而尺寸减少（或整个被切断）。为了防止温度相关的问题，用于保持、安装或以其它方式固定邻接-堆叠的电池单元的框架状构件可用来保持在其间形成的通道或相关的体积空间。如此，这些框架通常对于保持邻接电池单元之间的尺寸一致性及相关的密封完整性是关键的，其是作为防止引入通道的或相关体积间隙的冷却介质意外释放的方式。尽管如此，与将框架联接到电池单元相关联的接头和密封需要复杂的制造工艺。采用棱柱形罐式电池单元构型（尤其将冷却框架放置成邻接电池单元）能够具有相互排斥的益处。例如，通过紧密尺寸公差来试图确保适当高的水平的密封完整性阻碍高速组装操作，但是大的组装生产量留出较大的制造公差，这反过来引起在电池单元与框架之间的间隙，而这些间隙是包内大多数冷却剂损耗的原因。
发明内容
本发明通过下列来解决上述问题：允许在高速自动组装期间在邻接的冷却框架与电池单元之间的空隙（即间隙），而当框架和电池单元已经连接在一起且放置于电池单元保持架或相关壳体结构中时闭合此间隙。单个棱柱形罐式电池单元的此类高速自动组装成较大模块或包结构的示例可以在由本发明的受让人拥有并且通过引用并入本文的一对同族专利申请中找到；这些是2013年3月15日提交的名称为LARGE FORMAT CELL HANDLING FOR HIGH SPEED ASSEMBLY（用于高速组装大号电池操作）的美国申请No.13/835,858和2013年8月21日提交的名称为Horizontal High Speed Stacking for Batteries with Prismatic Cans（用于棱柱形罐式电池的水平高速堆叠）的美国申请No.13/972,224。本发明的联接是有益的在于，它避免必须使用外来成形冷却板或可压碎的部件来影响气流密封，且同样避免了减少每个电池单元和冷却框架之间的间隙至对于例程模块组装操作而言过小的尺寸。
根据本发明的教导，公开了用于将一个或更多个棱柱形罐式电池单元固定成较大的电池组件（例如电池模块或电池包）的模块设计。在本文中，保持架或相关壳体可限定由沿一个轴线的两个相对支架和沿正交轴线的两个相对的端部板组成的开口箱，所有这些都可以被放置在托盘上或与其一起形成，以作为模块主要支撑结构。而且在本文中，电池包被认为是该包设计用于车辆的推进的所需部件的大致完整的组件或系统，而电池模块和单个电池单元（如上所述的）被认为是随后组装到总体系统的包或其它较大部分的子部件。同样地，用于车辆应用的电池包的部件的组件可以包括（除了多个电池单元）冷却板、框架、托盘、固定机构以及虽然不促进电力产生却是形成整个电池系统组装和组装的重要部分的其它设备。传统上，所有这些部件以此方式堆叠和连接在一起，使得重量、成本和复杂性都增加了。以示例的方式，单独的框架可高达整体电池包组件或系统的总重量的10％，而包含冷却和密封功能可显著增加组装操作的复杂性。
多个棱柱形罐式电池单元沿堆叠轴线布置，使得相对应的多个冷却框架中的每个都能够面对地穿插在邻近的一对电池单元之间以限定带有冷却路径的电池单元-框架组件。每个框架包括一个或更多个弹性偏压的密封构件，使得当形成电池单元-框架组件且随后放置至配置来包含电池单元-框架组件的壳体中时，所述密封构件的突起远端（在其正常、未变形状态中，其被偏压远离与电池单元的接触接合且因此在由所述电池单元的板状表面限定的印迹外）由刚性壳体内壁的作用力压缩。然后远端的相对表面（由于远离其悬臂表面的枢轴点）移动到与电池单元的边缘的相对应表面处于接触接合中。因为这些接触表面限定大体线性的扁平结构，其接触沿着重要的各个部分部件，它们形成的密封表面使得引入的冷却空气从在接合的电池和框架之间形成的冷却路径中更难逸出。
根据本发明的再另一个方面，公开了一种组装冷却框架至汽车电池包的棱柱形罐式电池单元的方法。本方法包括提供带有一个或更多个弹性偏压的密封构件形成在其上的框架。在此之后，所述冷却框架放置成邻接电池单元使得它们限定在其间带有冷却路径的电池单元-框架组件。随后，将所述电池单元-框架组件放置至壳体中，使得所述密封构件（在其自然（即，未变形）状态中，密封构件位于由电池单元限定的印迹外）由壳体表面的压缩作用而变形。所述密封构件的此变形使得它达到与电池单元上的邻接表面（例如，侧向边缘）相接触，使得形成接触接合。由于所述接合表面是大致扁平的和平的，此接合限定用于形成在组件框架和电池单元之间的冷却路径的密封表面。显著地，这允许采用高速自动堆叠或连接技术生产电池单元-框架组件，此技术具有在组装前的大制造公差和在组装之后的大致无间隙的电池-冷却框架接触表面。
根据本发明，其进一步存在以下技术方案：
1. 一种交通工具电池包的组件，其包括：
沿堆叠轴线布置的多个棱柱形罐式电池单元；
多个冷却框架，其每个面对地穿插在邻近的一对所述电池单元之间且联接到至少一个电池单元以限定在其间带有冷却路径的电池单元-框架组件，每个所述框架限定形成在其上的至少一个弹性偏压的密封构件；以及
壳体，其配置来容纳所述电池单元-框架组件，使得在所述电池单元-框架组件放置至所述壳体中之前，所述密封构件被偏压远离与所述各自的一个所述电池单元的接触接合，且当所述电池单元-框架组件由此放置至所述壳体中以形成所述接触接合时，所述密封构件由于所述壳体的表面而从其偏压的位置变形，所述接触接合在相对应的所述电池单元-框架组件内的每个所述框架和所述电池单元之间限定冷却路径密封表面。
根据技术方案1所述的组件，其中，所述框架和所述电池单元中的每个限定带有大致平的互补表面的大致刚性的矩形形状。
根据技术方案2所述的组件，其中，所述壳体限定大致矩形的结构的尺寸，使得当所述电池单元-框架组件在其中的所述放置时，所述框架的外侧边缘与所述壳体的相对应的内表面形成大致平的连接。
根据技术方案1所述的组件，其中，所述密封构件限定与所述框架整体形成的悬臂结构。
根据技术方案4所述的组件，其中，所述悬臂结构限定用于所述密封构件的枢轴点，使得所述密封构件的远端的运动响应于由所述壳体施加的压缩力围绕所述枢轴点在圆弧路径中移动。
根据技术方案5所述的组件，其中，在相对应的所述电池单元-框架组件内的每个所述框架和所述电池单元之间限定冷却路径密封表面的所述接触接合大致被限定在所述密封构件的所述远端处。
根据技术方案6所述的组件，其中，在所述电池单元和所述框架的没有对应于所述密封构件的部分之间的接触的放置由大致平的各自的边缘表面限定。
根据技术方案4所述的组件，其中，所述框架由塑料材料制成。
根据技术方案1所述的组件，其中，所述框架限定形成于其中的至少一个凹部，使得当构建所述电池单元-框架组件时，所述凹部和所述电池单元中的一个的邻近表面在其间限定体积冷却室。
根据技术方案9所述的组件，其中，所述框架限定形成于其中的至少一个孔，使得建立设置在所述壳体内的邻接的单元-框架组件之间的直接流体连通。
一种将冷却框架附接至交通工具电池包中的棱柱形罐式电池单元的方法，所述方法包括：
提供所述框架，其带有形成在其上的至少一个弹性偏压的密封构件；
将所述冷却框架放置成邻接所述电池单元，使得它们限定在其间带有冷却路径的电池单元-框架组件，以及
将所述电池单元-框架组件放置至壳体中，使得被偏压在由所述电池单元所构建的印迹之外的所述密封构件由于所述壳体的表面被变形，以形成接触接合，所述接触接合限定用于所述冷却路径的密封表面，所述冷却路径形成在所述电池单元-框架组件内的所述框架和所述电池单元之间。
根据技术方案11所述的方法，其中，多个所述电池单元-框架组件被放置至所述壳体中以限定电池包。
根据技术方案11所述的方法，其中，所述接触接合沿所述电池单元的侧边缘形成。
根据技术方案11所述的方法，其中，所述印迹被限定为沿着所述壳体内的多个所述电池单元-框架组件的堆叠轴线的表面面积投影。
根据技术方案11所述的方法，其中，所述电池单元-框架组件的形成是自动化过程的一部分。
根据技术方案15所述的方法，其中，每个所述框架和所述电池单元限定带有平的互补表面的大致刚性的矩形形状。
根据技术方案16所述的方法，其中，所述壳体限定大致矩形的结构的尺寸，使得当所述电池单元-框架组件放置在其中时，所述框架的外侧边缘与相对应的所述壳体的内表面形成大致平的连接。
根据技术方案11所述的方法，其中，所述密封构件限定与所述框架整体形成的悬臂结构。
根据技术方案11所述的方法，其中，所述密封构件的变形沿着所述电池单元和所述框架的侧向尺寸发生。
附图说明
当结合以下附图阅读时，能够最佳地理解以下本发明的优选实施例的详细说明，其中，相同的结构以相同的附图标记表示且其中：
图1显示带有电池包和内燃发动机形式的混合动力推进系统的车辆；
图2显示示例性的电池单元的分解图和其在壳体内的相对放置以限定能够用于连接本发明的冷却框架的电池包或模块组件；
图3显示根据本发明的一个方面的示例性冷却框架；
图4显示根据本发明的一个方面的电池单元至框架的联接的透视图；
图5A显示在邻接框架的电池单元的放置期间框架的密封构件在电池单元的路径外的偏压定位；
图5B显示当电池和框架已经彼此组装，框架的密封构件与电池单元处于接合的偏压定位；以及
图6显示单个电池单元和冷却框架组装至电池保持架的放置。
具体实施方式
首先参见图1，车辆1包括由常规的ICE5和电池包10组成的电源形式的混合动力推进系统，两者均与电马达15协作。此类车辆称作混合动力电动车（HEV）。本领域技术人员将领会到，车辆1可以不需要ICE5，在此类情况下，车辆不是HEV，而是电动车辆（EV）；任一形式均在本发明的范围内。在提供推进动力至一个或更多个车轮且联接到电池包10和ICE5中的一个或两个中有用的额外的动力传动系统部件（均未示出）应理解为包括转轴、轮轴、变速器、控制器或类似装置。虽然车辆1现在显示是汽车，但是混合动力推进系统至其它此类交通工具形式（包括卡车、公共汽车、飞机、船舶、航天器和摩托车）的适用性被认为是在本发明的范围内。
接下来参见图2，示出了代表性的棱柱形锂离子电池单元（在此也称作棱柱罐式电池单元，棱柱形电池单元，或更简单地称作电池单元）100，以及在电池包10内的概念性的放置。不同于袋式电池单元的变体（未示出），其（虽然它们以大致类似于棱柱形电池单元的方式共同地具有大致平的矩形的可堆叠的形状）包括穿插在冷却板和其它部件中多个电池单元，以及包括薄的外围边缘且甚至从袋边缘延伸的更薄的导电箔片，棱柱形电池单元100具有包装在焊接的刚性金属（例如铝）的矩形箱、围隔或相似的支撑壳体内的阳极和阴极，壳体或类似的自支承壳体。虽然电池单元100促进规模化和相关设计灵活性，但是必须更加注意来促进更彻底的密封和热管理方法。
如局部剖视图中所示，可用于本发明的电池单元100的概念性构造包括随着安全孔130一起突出其顶部边缘的正和负端子110、120。在电池单元100的刚性外壳140内有多个正和负电极150、160和穿插的非导电的分离器170。来自每个电极150、160的导线（以耳片180、190的形式）聚集在电池单元壳140内部以供给各自的端子110、120。
在本实施例中，一组多个单独的电池单元100堆叠（与端部板200和顶部部分300一起，其包括含有（除了其它方面）电池单元监控电路等等电池接口电池单元350以及包水平正极和负极电池端子（pack-level positive and negative battery terminal）360、370）进入带有大体平的基座450的间隔开的支架400以形成箱状结构。支架400和端部板200的组合效果在于以形成箱状结构的保持架500形式的大体U形的穿孔围隔保持端部板200和堆叠的电池单元100处于压缩。通常地，电池单元100以面对面的关系堆叠，使得它们的边缘大致对齐以限定大致矩形的形状。电池单元100和端部板200的子组件下降至由保持架500限定的间隔中，使得一旦接合，端部板200的边缘滑进支架400的通道中。当组装好时，包10限定箱状结构的所有六个侧面，以提供对于多个单独的电池单元100的容纳和支撑，其由托盘（未示出）依次支撑，以及车辆10中的其它电力配套设施（BOP）装备。在一种形式中，电池单元100的略微压缩性质趋于沿着堆叠轴线A抵靠端部板200向外推动。然后电池单元100和端部板的子组件下降至由保持架500限定的间隔中，使得一旦接合，端部板200的边缘滑入形成在支架400中的卷曲的或成角度的狭槽中。当组装好时，保持架500（包括顶部部分300在内）限定箱状结构的所有的六个侧面以提供对于多个单独的电池单元100的容纳和支撑。
如上所述，电池单元100限定刚性的矩形（即棱柱形）形状，使得它们容易沿堆叠轴线A-A在面对的邻接关系中堆叠。母线（未示出）可以放置在一个或更多个电池包10的顶部上以在包水平正极和负极电池端子360、370和合适的负载（例如用于推进的电马达15以及用于给车辆10提供功能性的其它系统）之间形成电路。
接下来参见图3和图4，示出了示例性冷却框架600（图3）和连接的电池单元100和框架600组件（图4），在此处电池单元100的整个面组装在由冷却框架600限定的表面区域中。每个框架600具有四个悬臂式密封构件620；每个角上一个。每个框架进一步限定多个大体呈矩形形状的孔610，以允许冷却空气经由冷却路径C沿一个或两个侧向边缘615被引入，以允许在布置于壳体或保持架500中的邻接的电池单元-框架组件700之间的直接流体连通；此直接热连通促进在空气和框架600的相对侧上的邻接电池单元100表面之间的直接接触，框架（与这些电池单元表面一起）用于限定注液电池的冷却体积（此文中也称为体积冷却室或通道）。在一种形式中，框架600是由耐热和结构耐用的塑料或树脂制成，例如聚丙烯、聚碳酸酯、ABS、例如NorylTM的尼龙或混合的塑料或类似物。
当框架600是大致平板状或平面形状时，沿边缘615的突起部分617帮助给出框架600的三维特征以便于沿冷却路径C引入和移除冷却空气。限定多个孔610的框架600的结构给沿堆叠轴线A的多个电池单元100提供支撑，给电池单元100一些固体来压靠。此外，脊619可以限定在框架600上的各个位置，以进一步限定框架的三维特征，包括增强其刚性和由此产生的增加对于弯曲或相关变形的抵抗性。
在常规的高速堆叠（或组装）过程期间，棱柱形罐式电池放置成与冷却框架协作组装。由于制造公差和使能进行此类自动的高速组装的需要，传统的框架在电池单元面朝外的边缘与框架的相对应的面朝内匹配表面之间形成侧向延伸的间隙。此类间隙的存在意味着一些冷却空气向上逸出而不是通过其预期的冷却路径且进入在电池单元和邻接框架的表面之间的体积空间。结合图3和图4具体参见图5A和图5B，本发明通过沿着密封构件620的圆弧622枢转运动的间隙G解决了此冷却空气逸出的问题；在电池单元100被引入框架600期间，这允许额外的空隙（图5A），但是向内指向的止动部623通过由相对刚性的保持架500的内壁产生的压缩力按压且平齐抵靠电池单元100的大致平的外边缘表面101的止动部623来闭合此间隙G；由此切断逸出路径E。因此，在高速组装期间，带有止动部623的密封构件620保持在由电池单元100沿堆叠轴线A所占据的路径之外，但当组装的电池单元100和冷却框架600安装进入电池保持架500（图5B）的侧壁时，能够沿圆弧622向内按压。
接下来参见图6，单个电池单元-框架组件700（由电池单元100和在相对的电池单元100表面上的一对冷却框架600组成）被示出放置在形成电池保持架500的下层托盘和侧壁的U形支架400内。如所能够看见的，电池单元100的板状主表面102放置成与框架600处于面对协作，以限定电池单元-框架组件700的夹层状结构。如所能够看见的，密封构件620的正常向外枢转偏压是通过将电池单元-框架组件700放置至组成支架400的侧壁的相对刚性的约束中来克服的。以此方式，在电池单元100引入到框架600期间，密封构件620和它们的止动部623的预组装位置保持在路径之外足够量，以确保足够大的间隙G来与高速组装兼容，而在随后安装至保持架500中时，尺寸、形状和柔性足以促进间隙G的闭合（以及伴随的冷却剂泄漏的减少）。如所能够进一步看出的，电池单元100和框架600两者的尺寸和形状如此设置，使得虽然两者均限定大体矩形的轮廓，但是框架600的外部尺寸略大于电池单元100；明显地，框架600的密封构件620的尺寸和形状如此设置，使得它的最外侧的侧向突起（当插入支架400时）与框架600的侧壁的其余部分共同延伸。此外，一旦插入到保持架500中，在电池单元100的外侧向边缘和框架600的邻接的内边缘之间的大体平的补充接触表面（以及在电池单元100的上下边缘的一部分和密封构件620的与这些部分重叠的部分之间的类似的平的接触表面）促进接触接合，以确保前者紧密固定地装配至后者中。
应当指出，术语例如“优选”，“普遍”和“通常”在此文中不用于限制所要求保护的发明的范围或者暗示某些特征是关键的、必要的、或甚至对所要求保护的本发明的结构和功能来说是重要的。相反，这些术语仅旨在突出可替代的或附加的特征，其可以或可以不在本发明的特定实施例中使用。同样地，例如“大致”的术语被用来表示可归因于任何定量比较、数值、测量、或其它表示的固有不确定程度。它也被用来表示定量表示的程度可以从所述参考改变而不引起在主题问题的基本功能中的改变。
为了描述和限定本发明的目的，应当指出，此文中的术语“装置”被用于表示部件和单个部件的接合，无论部件是否与其它部件相结合。例如，根据本发明的装置可以包括电池或依次可用于提供动力的相关的电源。装置也可指结合动力源的车辆或可组成、或用于与车辆或动力源结合使用的其它设备；装置的性质将从上下文清楚得知。此外，术语“车辆”、“汽车”、“交通工具”或类似术语的变型意味着通常的解释，除非上下文另有所指。如此，提及的车辆将被理解为涵盖汽车、卡车、公共汽车、摩托车和其它类似的运输方式，除非在上下文中特别指明。同样地，本发明可与车辆应用无关的电池单元结合使用，其中温度-敏感设备可需要加入热保护；此类额外的构型被理解为在本发明的范围内。
已经参见其具体实施例详细地描述了本发明，但将显而易见的是，修改和变型是可能的，而不脱离所附权利要求限定的本发明的保护范围。更具体地，虽然本发明的一些方面在本文中确定为优选的或尤其有利的，但是可以预期到，本发明不一定限于本发明的这些优选的方面。
Claims (19)
1.一种汽车电池包的组件，其包括：
沿堆叠轴线布置的多个棱柱形罐式电池单元；
多个冷却框架，其每个面对地穿插在邻近的一对所述电池单元之间且联接到至少一个电池单元以限定在其间带有冷却路径的电池单元-框架组件，每个所述框架限定形成在其上的至少一个弹性偏压的密封构件；以及
壳体，其配置来容纳所述电池单元-框架组件，使得在所述电池单元-框架组件放置至所述壳体中之前，所述密封构件被偏压远离与各自的一个所述电池单元的接触接合，且当所述电池单元-框架组件由此放置至所述壳体中以形成所述接触接合时，所述密封构件由于所述壳体的表面而从其偏压的位置变形，所述接触接合在相对应的所述电池单元-框架组件内的每个所述框架和所述电池单元之间限定冷却路径密封表面。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述框架和所述电池单元中的每个限定带有平的互补表面的刚性的矩形形状。
3.根据权利要求2所述的组件，其中，所述壳体限定矩形的结构的尺寸，使得当所述电池单元-框架组件在其中的所述放置时，所述框架的外侧边缘与所述壳体的相对应的内表面形成平的连接。
4.根据权利要求1所述的组件，其中，所述密封构件限定与所述框架整体形成的悬臂结构。
5.根据权利要求4所述的组件，其中，所述悬臂结构限定用于所述密封构件的枢轴点，使得所述密封构件的远端的运动响应于由所述壳体施加的压缩力围绕所述枢轴点在圆弧路径中移动。
6.根据权利要求5所述的组件，其中，在相对应的所述电池单元-框架组件内的每个所述框架和所述电池单元之间限定冷却路径密封表面的所述接触接合被限定在所述密封构件的所述远端处。
7.根据权利要求6所述的组件，其中，在所述电池单元和所述框架的没有对应于所述密封构件的部分之间的接触的放置由平的各自的边缘表面限定。
8.根据权利要求4所述的组件，其中，所述框架由塑料材料制成。
9.根据权利要求1所述的组件，其中，所述框架限定形成于其中的至少一个凹部，使得当构建所述电池单元-框架组件时，所述凹部和所述电池单元中的一个的邻近表面在其间限定体积冷却室。
10.根据权利要求9所述的组件，其中，所述框架限定形成于其中的至少一个孔，使得建立设置在所述壳体内的邻接的单元-框架组件之间的直接流体连通。
11.一种将冷却框架附接至车辆电池包中的棱柱形罐式电池单元的方法，所述方法包括：
提供所述框架，其带有形成在其上的至少一个弹性偏压的密封构件；
将所述冷却框架放置成邻接所述电池单元，使得它们限定在其间带有冷却路径的电池单元-框架组件，以及
将所述电池单元-框架组件放置至壳体中，使得被偏压在由所述电池单元所构建的印迹之外的所述密封构件由于所述壳体的表面被变形，以形成接触接合，所述接触接合限定用于所述冷却路径的密封表面，所述冷却路径形成在所述电池单元-框架组件内的所述框架和所述电池单元之间。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，多个所述电池单元-框架组件被放置至所述壳体中以限定电池包。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述接触接合沿所述电池单元的侧边缘形成。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述印迹被限定为沿着所述壳体内的多个所述电池单元-框架组件的堆叠轴线的表面面积投影。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述电池单元-框架组件的形成是自动化过程的一部分。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，每个所述框架和所述电池单元限定带有平的互补表面的刚性的矩形形状。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述壳体限定矩形的结构的尺寸，使得当所述电池单元-框架组件放置在其中时，所述框架的外侧边缘与相对应的所述壳体的内表面形成平的连接。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述密封构件限定与所述框架整体形成的悬臂结构。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，所述密封构件的变形沿着所述电池单元和所述框架的侧向尺寸发生。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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| CN102687310A (zh) * | 2010-04-17 | 2012-09-19 | 株式会社Lg化学 | 电池单体组件 |
| CN102934256A (zh) * | 2011-05-26 | 2013-02-13 | 丰田自动车株式会社 | 电池组装装置及电池组装体的制造方法 |
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