CN105529428A - 用于牵引电池单元的具有热熔断器的多层端子 - Google Patents

用于牵引电池单元的具有热熔断器的多层端子 Download PDF

Info

Publication number
CN105529428A
CN105529428A CN201510659530.1A CN201510659530A CN105529428A CN 105529428 A CN105529428 A CN 105529428A CN 201510659530 A CN201510659530 A CN 201510659530A CN 105529428 A CN105529428 A CN 105529428A
Authority
CN
China
Prior art keywords
terminal
section
layer
fusing point
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510659530.1A
Other languages
English (en)
Inventor
阿尔瓦罗·马西亚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Publication of CN105529428A publication Critical patent/CN105529428A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/296—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by terminals of battery packs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/562—Terminals characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/581—Devices or arrangements for the interruption of current in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

提供一种可包括电池单元阵列的车辆牵引电池组件。所述单元中的每一者都包括相反极性的端子。所述端子的每一者都可具有多个区段层，且所述端子的每一者的所述区段层的至少一个具有小于所述至少一个区段层每一侧的相邻区段层的熔点。所述单元中的其中一者可响应于所述单元中的一者的端子的区段层的至少一个熔化而与其他的单元隔离。该组件还可包括壳体，且熔点小于相邻区段层的熔点的区段层可定位在壳体的外面。熔点小于相邻区段层的熔点的区段层可定位在壳体的内部。

Description

用于牵引电池单元的具有热熔断器的多层端子
技术领域
本公开涉及用于车辆中使用的高压电池的电池单元和电池单元端子。
背景技术
车辆，例如电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、轻度混合动力电动车辆(MEHV)或重度混合动力电动车辆(FHEV)，可包含能量储存装置，例如高压(HV)电池，作为车辆的推进源。HV电池可包括帮助管理车辆性能和操作的部件和系统。HV电池可包括在电池单元端子与互连器母线之间电气互连的一列或多列的电池单元。HV电池和周围环境可包括热管理系统，以帮助管理HV电池部件、系统和单独的电池单元的温度。
发明内容
一种车辆牵引电池组件包括电池单元阵列。每个单元都包括相反极性的端子。每个端子都具有多个区段层，且每个端子的至少一个区段层中的熔点小于该至少一个区段层的每一侧上的相邻区段层的熔点。其中一个单元响应于该一个单元的端子的至少一个区段层熔化而与其他的单元隔离。该组件还可包括壳体，且具有小于相邻区段层的熔点的熔点的区段层可位于壳体的外面。具有小于相邻区段层的熔点的熔点的区段层可位于壳体的内部。对于每个端子，多个区段层可布置成使至少一个区段层的每一侧上的相邻区段层响应于该至少一个区段层熔化而彼此断开连接。对于每个端子，至少一个区段层的每一侧上的相邻区段层可为铜或铝。对于每个端子，至少一个区段层为铟。
一种车辆牵引电池单元包括设置在壳体内的电化单元。具有相反电气极性的第一端子和第二端子与单元相连并延伸到壳体的外面。每个端子都包括设置在该端子的下层与上层之间的导电区段，并且该导电区段具有小于下层和上层的熔点。导电区段可设置在壳体的内部。导电区段可设置在壳体的外面。所述熔点可等于或小于与单元的短路状况相关的预定温度。熔点可小于发生单元的热失控的端子温度。导电区段可为金属合金，且熔点可介于75摄氏度与130摄氏度之间。导电区段可被设定尺寸成使得响应于导电区段熔化从而在下层与上层之间形成足以防止下层与上层之间起火花的间隙。
一种车辆包括电机和电池单元阵列。电池单元阵列构造成与电机电气相连。每个单元都被构造成将化学能转换为电能，并且每个单元包括壳体以及第一端子和第二端子。具有相反极性的第一端子和第二端子电气连接至单元。每个端子都延伸到壳体的外面并形成下层和上层以及在下层与上层之间设置的中间层。中间层由具有由单元发生短路状况的端子温度所限定的熔点的材料构成，并且该熔点小于下层和上层的熔点。中间层可设置在壳体的外面。中间层可设置在壳体的内部。阵列的其中一个单元可响应于其中一个单元的端子的中间层熔化而与阵列的剩余单元隔离。当中间层熔化时，下层与上层可断开连接。中间层可由铟制成。
附图说明
图1是示出了电池电动车辆的示意图。
图2是包括电池单元阵列的牵引电池组件的一部分的实例的立体图。
图3A是具有一对处于第一构造中的多层端子的电池单元的实例的立体图，并且其中一部分的壳体示出为被移除以说明内部部件。
图3B是图3A中的电池单元的正视图。
图3C是图3A中的电池单元的正视图，示出了处于第二构造中的多层端子。
图4A是图3A中的电池单元的立体图，该电池单元具有在另一实例中的处于第一构造中的多层端子。
图4B是图4A中的电池单元的正视图。
图4C是图4A中的电池单元的正视图，示出了在另一实例中处于第二构造中的多层端子。
具体实施方式
本文描述了本发明的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是实例，并且其他的实施例可采用多种可替代的形式。附图不一定成比例；一些特征可进行放大或缩小以展示特定部件的细节。因此，不应将本文中所公开的具体结构和功能的细节解释为具有限制性，而仅仅是作为教导所属领域的技术人员多方面地采用本实例的代表性基础。如所属领域的一般技术人员所理解，参照任何一个附图所绘示和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中绘示的特征进行组合以产生没有明确绘示或描述的实施例。所绘示的特征的组合可提供用于典型应用的代表性实施例。然而，对于具体应用或实施方式，人们可能期望与本公开的教导相一致的特征的各种组合和修改。
图1绘示了插电式混合动力电动车辆(PHEV)的实例的示意图。车辆12可包括一个或多个电机14，一个或多个电机14机械地连接至混合传动系统16。电机14能够作为马达或发电机来运行。另外，混合传动系统16可机械地连接至发动机18。混合传动系统16也可机械地连接至驱动轴20，驱动轴20机械地连接至轮22。当发动机18打开或关闭时，电机14可提供推进和减速能力。电机14也可作为发电机并通过回收通常地作为摩擦刹车系统中的热量被损失的能量而提供燃料经济性优点。电机14也可提供减少的污染物排放，因为在某些条件下混合动力电动车辆12可以电动模式或混合模式运行，以减小车辆12的总体燃料消耗。
牵引电池或电池组24储存并提供可被电机14使用的能量。牵引电池24通常提供来自牵引电池24内的一个或多个电池单元阵列(有时称为电池单元堆叠)的高压直流输出。电池单元阵列可包括一个或多个电池单元。牵引电池24通过一个或多个接触器(未示出)电气连接至一个或多个电力电子模块26。一个或多个接触器在打开时可将牵引电池24与其他部件隔离并在闭合时可将牵引电池24连接至其他部件。电力电子模块26还电气连接至电机14并提供在牵引电池24与电机14之间双向传输电能的能力。例如，典型的牵引电池24可提供直流电压，而电机14可能需要三相交流电压来工作。电力电子模块26可将直流电压转换成如电机14所需要的三相交流电压。在再生模式中，电力电子模块26可将来自作为发电机的电机14的三相交流电压转换成牵引电池24需要的直流电压。本文中的描述同样适用于纯电动车辆。对于纯电动车辆，混合传动系统16可为连接至电机14的齿轮箱，且发动机18可不存在。
除提供用于推进的能量外，牵引电池24还可为其他的车辆电气系统提供能量。典型的系统可包括直流/直流转换器模块28，其将牵引电池24的高压直流输出转换为与其他车辆负荷兼容的低压直流供电。其他高压负荷，例如压缩机和电加热器，可直接连接至高压而不使用直流/直流转换器模块28。在典型的车辆中，低压系统电气连接至辅助电池30(例如，12V电池)。
电池电子控制模块(BECM)33可与牵引电池24通信。BECM33可作为牵引电池24的控制器且还可包括管理电池单元中的每一者的温度和充电状态的电子监测系统。牵引电池24可具有温度传感器31，例如热敏电阻或其他温度计。温度传感器31可与BECM33通信以提供关于牵引电池24的温度数据。温度传感器31也可位于牵引电池24内的电池单元的上面或附近。预期可使用不止一个温度传感器31来监测电池单元的温度。
车辆12可为例如电动车辆，例如PHEV、FHEV、MHEV或BEV。在某些电动车辆中，牵引电池24可由外部电源36进行再充电。外部电源36可连接至电气插座。外部电源36可电气连接至电动车辆供电设备(EVSE)38。EVSE38可提供电路和控制以调节和管理电源36与车辆12之间的电能传输。外部电源36可向EVSE38提供直流或交流电力。EVSE38可具有用于插入车辆12的充电端口34内的充电连接器40。充电端口34可为构造成将电力从EVSE38传输至车辆12的任何类型的端口。充电端口34可电气连接至充电器或车载电力转换模块32。电力转换模块32可对自EVSE38供应的电力进行调节以向牵引电池24提供合适的电压和电流水平。电力转换模块32可与EVSE38界接以协调向车辆12的电力输送。EVSE连接器40可具有与充电端口34的相应凹口相配合的销。
所讨论的各种部件可具有一个或多个相关的控制器以控制和监测部件的运行。控制器可经由串行总线(例如，控制器局域网络(CAN))或经由离散导体进行通信。
电池单元，例如方形电池，可包括将所储存的化学能转换为电能的电化电池。方形电池可包括壳体、正电极(阴极)和负电极(阳极)。电解质可实现在放电期间离子在阳极与阴极之间移动，且然后在再充电期间返回。端子可使电流流出电池供车辆使用。当定位在具有多个电池单元的阵列中时，每个电池单元的端子可对准，使相反的端子(正和负)彼此相邻，且母线可有助于促进多个电池单元之间的串联。电池单元还可并联布置以使类似的端子(正和负或负和正)彼此相邻。例如，可将两个电池单元布置成使正端子彼此相邻，且接下来的两个单元可布置成使负端子彼此相邻。在本实例中，母线可接触所有四个单元的端子。
在电动车辆中通常利用介于100伏到400伏之间的电池单元以优化电动车辆部件(例如马达、逆变器和转换器)的性能。可将12伏电池单元用于电动车辆中的某些启/停应用。在某些实例中且取决于在具体的电池单元系统或牵引电池组中使用的电池单元化学的类型，可通过串联布置大约30个到120个锂离子电池单元，或90个到360个镍金属氢化物电池单元来达到这些电压。无论电池单元化学的类型如何，人们希望避免电池单元短路，因为短路会导致一个或多个不安全的条件。
牵引电池组设计的当前实例利用电池单元与延伸到牵引电池组之外的电池单元导线之间的主电流线上的电气熔断器。此电气熔断可防止大量电流进入或离开牵引电池组。然而，由于成本、重量和空间限制，本实例中的电气熔断构造可能不会防止单独的电池单元短路。由于基尔霍夫定律，用于牵引电池组设计的以堆叠电压的串联布置的电池单元中的每一者都可输送与整体牵引电池组相同的电流水平。因此，单独熔断每个电池单元可能需要将能够运载数百安培的熔断器串联接线可能数百次，这使得本方法在成本、重量和体积方面很困难。向每个单独的电池单元增加电气熔断器还会增加BECM的复杂性、实施该电池单元电气系统的额外成本，以及增加电池单元电气系统的重量。
短路防止方法的一个现有实例是正温度系数(PTC)垫圈，其基于热敏电阻电阻相对于温度变化的性能，通常由Steinhart-Hart方程描述。引起作为温度的函数的电阻减小的热敏电阻称为负温度系数(NTC)热敏电阻，且通常用于类似于热电偶的温度感测功能。正温度系数(PTC)材料显示出与NTC材料相比相反的趋势，即，电阻随温度增大，且该PTC材料通常用于限制电路中的电流。对于电池单元，PTC垫圈位于电池单元内部的端子处并旨在减轻超过可接受设计值的电池单元电流水平。例如，PTC垫圈通常在用于消费者市场位置的电池单元设计中实施，例如在笔记本电脑电池设计中使用的18650个圆柱形电池。这些PTC垫圈可由具有随PTC垫圈的温度升高而增大的电阻(可减小导电性)的聚合树脂制成(有时使用矩阵内散布的碳粒子)。这些材料可具有作为温度的函数从～50mΩ变化到>1kΩ的电阻。典型的电动车辆使用电阻小于～50mΩ的可被视为高功率的电池单元且因此，PTC垫圈用于此容量时会产生问题。
现有短路防止机构的另一实例是作为充电中断装置(CID)。CID可作为电池单元系统的压力的函数在电池单元内产生开路。例如，当电池单元接近过充度电条件时，电池单元成分的化学分解会产生气体以升高电池单元的内部压力。当内部压力达到特定阈值时CID被触发并产生开路条件。
图2示出了通常被称为牵引电池组件100的牵引电池组件的一部分的实例。牵引电池组件100可包括支撑结构102。支撑结构102可支撑并保持一对电池单元阵列112。电池单元阵列112的每一者可包括多个电池单元114。在本实例中，电池单元114为方形电池单元。预期其他电池单元结构类型，例如圆柱形电池和软包电池(pouchcells)，也可受益于本文中描述的端子结构。
图3A至图3C示出了电池单元阵列112的电池单元114中的一个。电池单元114的每一者都包括壳体116以保持阴极118、阳极120、分隔部122以及电解质。阴极118和阳极120可促进在电池单元114的充电和放电期间锂离子的插入和移除。电解质可提供离子导电路径，在充电和放电期间锂离子可通过该导电路径移动。分隔部122可防止阴极118与阳极120之间的短路情况，同时允许离子穿过该分隔部122。
电池单元114的每一者可包括相反极性的端子130并与各自的阴极118或阳极120电气连接。端子130可包括多个层区段。在如图3A和图3B中示出的一个实例中，每个端子130可包括第一层区段134、第二层区段136和第三层区段138。第二层区段136可设置在第一层区段134与第三层区段138之间。第二层区段136可定位在壳体116的外面。第二层区段136可为具有比第一层区段134和第三层区段138更低的熔点的材料。例如，第一层区段134和第三层区段138可为例如分别具有1,085℃和660℃的熔点的铜或铝材料。第二层区段136可为例如具有157℃熔点的铟材料，或者可为电气导电的其他材料，并包括小于第一层区段134和第三层区段138的熔点的熔点。
图3A和图3B示出了在端子130温度和电流方面处于正常运行条件下的电池单元114的实例。图3C示出了由于(例如)端子130的温度升高而熔化的第二层区段136，其中，端子130的温度升高是由于使端子130的温度增加到超过第二层区段136的熔点的电流的原因。在此实例中，与正常运行条件相比，高电流可增大端子130的温度。在短路事件期间，端子的温度可增大到短路温度，短路温度可低于第一层区段134和第三层区段138的熔点。在此实例中，图3C中示出了融化的第二层区段136可能是端子130的温度升高至第二层区段136的熔点引起的。在第一层区段134与第三层区段138之间没有第二层区段136的情况下，第一层区段134和第三层区段138分离，这会产生开路情况且因此隔离各自的电池单元114。通过使用熔点低于短路温度的用于第二层区段136的材料，可避免短路状况。尽管第二层区段136的厚度可变化，该厚度应使得在第一层区段134与第三层区段138之间形成足够尺寸的空气间隙140以防止当第二层区段136已熔化时在第一层区段134与第三层区段138之间起火花。在一个实例中，空气间隙形成在第一层区段134与第三层区段138之间的1毫米或更大的空间。
可为第二层区段136选择替代性材料，其包括适合具体电池单元和/或电池单元系统的特性。这些额外材料可为单一元素或者可为具有期望的特性(例如预选的熔点)的合金，以帮助防止短路情况。例如，人们期望具有高于环境温度的熔点的材料以使第二层区段136在正常运行情况下不会熔化。另外，具有相当于触发热失控的温度的熔点的材料可能是不理想的。在一个实例中，第二层区段136的所选材料的熔点可基于电池单元114的电阻与施加至端子130的电流负荷之比。
在图4A至图4C所示的另一实例中，每一端子130都可包括下层区段160、中间层区段162和上层区段164。中间层区段162可设置在下层区段160与上层区段164之间。中间层区段162可定位在壳体116内。中间层区段162可为具有比下层区段160和上层区段164更低的熔点的材料。例如，下层区段160和上层区段164可为例如分别具有1,085℃和660℃的熔点的铜或铝材料。中间层区段162可为例如具有157℃熔点的铟材料，或者可为电气导电的且包括小于下层区段160和上层区段164的熔点的熔点的其他材料。在另一实例中，中间层区段162可为具有介于75摄氏度与130摄氏度之间的熔点的金属合金。
图4A和图4B示出了在端子130温度和电流方面处于正常运行条件下的电池单元114的另一实例。图4C示出了(例如)由于电流使端子130的温度增加到超过中间层区段162的熔点而熔化的中间层区段162。在此实例中，与正常运行条件相比，高电流可升高端子130的温度。在短路事件期间，端子的温度可升高到短路温度，短路温度可低于上层区段164和下层区段160的熔点。在此实例中，图3C中示出的融化的中间层区段162可能是端子130的温度升高至中间层区段162的熔点引起的。在上层区段164与下层区段160之间没有中间层区段162的情况下，上层区段164和下层区段160分离，这会产生开路情况且因此隔离电池单元114。通过使用具有低于短路温度的熔点的用于中间层区段162的材料，可避免短路状况。尽管中间层区段162的厚度可变化，该厚度应使得在上层区段164与下层区段160之间形成的足够尺寸的空气间隙170以防止当中间层区段162已熔化时上层区段164与下层区段160之间起火花。
可为中间层区段162选择替代性材料，其包括适合具体的电池单元和/或电池单元系统的特性。这些额外材料可为单一元素或者可为具有期望的特性(例如熔点)的合金，以帮助防止短路情况。例如，人们期望具有高于环境温度的熔点的材料以使中间层区段162在正常运行条件下不会熔化。另外，具有相当于触发热失控的温度的熔点的材料可能是不理想的。在一个实例中，中间层区段162的所选材料的熔点可基于电池单元114的电阻与施加至端子130的电流负荷之比。
具有带不同熔点的分层区段的材料的电池单元114的端子130的实例可提供优于上文中所述的电气熔断器、PTC垫圈和CID的多个优点。例如，与上文中所述的电气熔断器相比，多层端子需要较少的部件并可减小电池系统的重量且可减少实施成本，同时提供多个熔断位置。作为另一实例，与PTC垫圈相比，多层端子与电动车辆中使用的相对低电阻电池单元更加兼容。作为另一实例，并与CID相比，多层端子复杂性较低且在电池单元内的大电流与电流路径中断之间产生更强的关联性，以减轻发生大放电的可能性，在发生大放电期间，不会产生大量气体且因此不可能触发CID和/或避免气体产生的时间标度长于短路开始的情形。另外，与本文中所述的多层端子方法相比，实施PTC、CID和软包电池内的出口释放在机械上更加困难。
尽管上文中描述了示例性的实施例，但这些实施例并不旨在描述权利要求书所涵盖的所有可能的形式。说明书中使用的文字为描述性文字而不是限制性文字，且应理解，可进行各种变化而不背离本公开的精神和范围。如上文中所述，可对各个实施例的特征进行组合以形成没有明确地描述或例示的进一步的实施例。尽管各个实施例能够被描述为关于一个或多个期望的特性提供优势或优于其他实施例或现有技术的实施方式，但是所属领域的普通技术人员可认识到可对一个或多个特征或特性进行妥协以实现所期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、寿命周期成本、适销性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，在一个或多个特性方面与其他实施例或现有技术实施方案相比理想程度较低的所述实施例并非在本公开的范围之外，而对具体应用而言可能是理想的。

Claims (20)

1.一种车辆牵引电池组件，包括：
电池单元阵列，每个单元都包括相反极性的端子，每个所述端子都具有多个区段层，且每个所述端子的至少一个区段层的熔点小于在所述至少一个区段层的每一侧上的相邻区段层的熔点。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，其中一个单元响应于所述其中一个单元的端子的至少一个区段层熔化而与其他的单元隔离。
3.根据权利要求1所述的组件，还包括壳体，其中，熔点小于相邻区段层的熔点的区段层定位在所述壳体的外面。
4.根据权利要求1所述的组件，还包括壳体，其中，熔点小于相邻区段层的熔点的区段层定位在所述壳体的内部。
5.根据权利要求1所述的组件，其中，对于每个所述端子，所述多个区段层布置成使得至少一个区段层的每一侧上的相邻区段层响应于所述至少一个区段层熔化而彼此断开连接。
6.根据权利要求1所述的组件，其中，对于每个所述端子，所述至少一个区段层的每一侧上的相邻区段层为铜或铝。
7.根据权利要求6所述的组件，其中，对于每个所述端子，所述至少一个区段层为铟。
8.一种车辆牵引电池单元，包括：
设置在壳体内的电化单元；以及
具有相反极性的第一端子和第二端子，所述第一端子和所述第二端子与所述单元电气连接并延伸到所述壳体的外面，每个所述端子都包括设置在所述端子的下层与上层之间的导电区段，并且所述导电区段具有小于所述上层和所述下层的熔点。
9.根据权利要求8所述的电池单元，其中，所述导电区段还设置在所述壳体的内部。
10.根据权利要求8所述的电池单元，其中，所述导电区段还设置在所述壳体的外面。
11.根据权利要求8所述的电池单元，其中，所述熔点等于或小于与所述单元的短路状况相关的预定温度。
12.根据权利要求8所述的电池单元，其中，所述熔点小于所述单元发生热失控的端子温度。
13.根据权利要求8所述的电池单元，其中，所述导电区段是金属合金且所述熔点介于75摄氏度与130摄氏度之间。
14.根据权利要求8所述的电池单元，其中，所述导电区段的尺寸被设定成使得响应于所述导电区段熔化从而在所述下层与所述上层之间形成足以防止在所述下层与所述上层之间起火花的间隙。
15.一种车辆，包括：
电机；以及
电池单元阵列，所述电池单元阵列被构造成与所述电机电气相连，每个单元都被构造成将化学能转换为电能，并且每个单元包括：
壳体；以及
相反极性的第一端子和第二端子，所述第一端子和所述第二端子电气连接至所述单元，每个所述端子都延伸到所述壳体的外面并形成下层和上层以及在所述下层与所述上层之间设置的中间层，所述中间层由具有由单元发生短路的状况的端子温度所限定的熔点的材料构成，并且所述熔点小于所述下层和所述上层的熔点。
16.根据权利要求15所述的车辆，其中，所述中间层设置在所述壳体的外面。
17.根据权利要求15所述的车辆，其中，所述中间层设置在所述壳体的内部。
18.根据权利要求15所述的车辆，其中，所述阵列的其中一个单元响应于所述其中一个单元的端子的中间层熔化而与所述阵列的剩余单元隔离。
19.根据权利要求15所述的车辆，其中，当所述中间层熔化时，所述下层与所述上层断开连接。
20.根据权利要求15所述的车辆，其中，所述中间层由铟制成。
CN201510659530.1A 2014-10-21 2015-10-13 用于牵引电池单元的具有热熔断器的多层端子 Pending CN105529428A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/519,508 2014-10-21
US14/519,508 US9768433B2 (en) 2014-10-21 2014-10-21 Multi-layered terminal having thermal fuse for a traction battery cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105529428A true CN105529428A (zh) 2016-04-27

Family

ID=55638140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510659530.1A Pending CN105529428A (zh) 2014-10-21 2015-10-13 用于牵引电池单元的具有热熔断器的多层端子

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9768433B2 (zh)
CN (1) CN105529428A (zh)
DE (1) DE102015117701A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017146703A1 (en) * 2016-02-25 2017-08-31 Ford Global Technologies, Llc Entropy driven thermal and electrical management

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1334580A (zh) * 2000-07-21 2002-02-06 松下电器产业株式会社 温度熔断器、电池组以及温度熔断器制造方法
US7572549B2 (en) * 2005-07-06 2009-08-11 Daimler Ag Prismatic battery made of multiple individual cells
CN101960650A (zh) * 2008-03-04 2011-01-26 株式会社东芝 非水电解质二次电池和电池组
JP2013054915A (ja) * 2011-09-05 2013-03-21 Toyota Industries Corp 二次電池
US20130323577A1 (en) * 2012-05-08 2013-12-05 Lg Chem, Ltd. Electrode lead and secondary battery having the same

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0503969A1 (en) 1991-03-13 1992-09-16 Wilson Greatbatch Ltd. Alkali metal battery with thermal protection separator
JP2006079932A (ja) 2004-09-09 2006-03-23 Toyota Motor Corp リチウムイオン二次電池
CN202094065U (zh) 2010-06-18 2011-12-28 厦门赛尔特电子有限公司 大电流熔断器
KR101370264B1 (ko) 2011-06-17 2014-03-04 주식회사 엘지화학 솔더링 커넥터와, 이를 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 팩
US20130196216A1 (en) 2012-01-31 2013-08-01 Hong-Wen Hwang High-temperature-proof lithium battery terminal cover set
US9413044B2 (en) 2012-06-04 2016-08-09 Empire Technology Development Llc Battery assembly, unit cell and cut-off device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1334580A (zh) * 2000-07-21 2002-02-06 松下电器产业株式会社 温度熔断器、电池组以及温度熔断器制造方法
US7572549B2 (en) * 2005-07-06 2009-08-11 Daimler Ag Prismatic battery made of multiple individual cells
CN101960650A (zh) * 2008-03-04 2011-01-26 株式会社东芝 非水电解质二次电池和电池组
JP2013054915A (ja) * 2011-09-05 2013-03-21 Toyota Industries Corp 二次電池
US20130323577A1 (en) * 2012-05-08 2013-12-05 Lg Chem, Ltd. Electrode lead and secondary battery having the same

Also Published As

Publication number Publication date
US20160111704A1 (en) 2016-04-21
DE102015117701A1 (de) 2016-04-21
US9768433B2 (en) 2017-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3089893B1 (en) Micro-hybrid battery module for a vehicle
CN106183767B (zh) 电动车辆和电池组
US10141550B2 (en) Pouch battery cell assembly for traction battery
CN104953076B (zh) 集成高电压服务断路器
US9478779B2 (en) Cell to cell terminal connections for a high voltage battery
CN103904285B (zh) 车用电池模块的安全装置
US10749225B2 (en) Thermal management assembly for traction battery cells
US20130136964A1 (en) Electrochemical cell having a safety device
US20160133906A1 (en) Traction Battery Busbar Carriers for Pouch Battery Cells
US20170338519A1 (en) Battery pack having a supplemental power supply
EP3232049B1 (en) Automobile starting control system and automobile
US20140065453A1 (en) Electrochemical energy storage cell and electrochemical energy storage device comprising at least one such electrochemical energy storage cell
CN106611832A (zh) 电池单元
KR20210050462A (ko) 자동차의 고전압 배터리
JP7344724B2 (ja) 全固体リチウムイオン二次電池システム、および全固体リチウムイオン二次電池用充電装置
CN106532157A (zh) 具有过量充电保护和/或过度放电保护的电池组系统
CN105529428A (zh) 用于牵引电池单元的具有热熔断器的多层端子
CN106159168A (zh) 电池单池和用于对电池单池内的离子流进行控制的方法
CN105074953A (zh) 用于电池的电池单元以及用于制造电池单元的方法
CN104241590B (zh) 蓄电池单池和用于给蓄电池单池放电的方法
CN115107520A (zh) 电池系统和包括该电池系统的车辆
CN207737138U (zh) 电动车锂电池系统及电动车
CN113972710A (zh) 预充电单元和包括其的电池系统
US9553288B2 (en) Step configuration for traction battery housing
US20130004807A1 (en) Electrochemical cell having releasable suppressant

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160427

RJ01 Rejection of invention patent application after publication