CN106132745A - 用于在能量储存装置中控制温度的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种能量储存设备，可包括多个彼此相邻的能量储存子模块，该多个能量储存子模块中的每个均包括多个位于托盘上的棱柱形能量储存装置。绝缘套管可包围该多个位于托盘上的棱柱形能量储存装置，并且一对侧板位于绝缘套管周围。这对侧板中的第一个可放在绝缘套管的第一侧附近，这对侧板中的第二个可放在绝缘套管的相对的第二侧附近，其中，这对侧板中的至少一个具有多个分布在外表面上的凸起。气流产生器可位于能量储存设备的远端，并且，该气流产生器配置为将空气抽入能量储存设备并推动气流通过能量储存设备。

Description

用于在能量储存装置中控制温度的方法和设备
对相关申请的交叉引证
本申请要求2014年4月8日提交的名为“用于在能量储存装置中控制温度的方法和设备”的美国临时专利申请第61/976,920号的权益，其公开内容全部通过引证的方式结合于此。
通过引用的方式包含任何优先申请
随着本申请提交的在申请数据表单中识别为国外或本国优先权的任何及所有申请，根据美国专利法第37节第1.57部分的要求，通过引证方式结合于此。
关于联邦政府资助研发的声明
本发明由美国能源部奖励的DEFC2605NT42403支持。政府在本发明中享有特定权利。
技术领域
本发明涉及能量储存装置，具体地涉及用于控制能量储存装置内的温度的方法和设备。
背景技术
能量储存装置(例如电容、电池、电容-电池混和装置，和/或燃料电池)可用来对机动车辆、电子装置等提供能量。例如，可用锂离子电容和/或锂离子电池对机动车辆和/或电子装置提供能量。然而，能量储存装置(例如锂离子电容和/或锂离子电池)在其操作过程中会产生大量热量。在能量储存装置的操作过程中产生的热量可能导致不想要的较高的装置温度，这可能对装置性能产生不利影响，例如装置使用寿命性能。因此，温度控制机构对能量储存装置来说是有利的，以便于在其操作过程中从能量储存装置去除热量，包括能量储存装置在高电压条件下操作的过程中去除热量。
发明内容
能量储存系统的实施例可包括多个彼此相邻且配置为包含在盖内的能量储存子模块，此盖形成能量储存模块的一部分。该多个能量储存子模块中的每个均可包括托盘，托盘具有近端和相对的第二远端，并且，多个棱柱形能量储存装置可相对于彼此沿着托盘纵向地定位。绝缘套管可包围该多个棱柱形能量储存装置。能量储存系统可包括一对侧板，这对侧板中的第一个与绝缘套管的第一侧相邻，这对侧板中的第二个与绝缘套管的相对的第二侧相邻，其中，这对侧板中的至少一个包括分布在外表面上的多个凸起。能量储存模块可配置为，响应于横跨该多个子模块上的压降，通过盖抽出空气，并推动气流通过在这对侧板中的至少一个的外表面。
在一些实施例中，该多个棱柱形能量储存装置中的至少一个可包括锂离子电容。在一些实施例中，该多个棱柱形能量储存装置中的至少一个可包括锂离子电池。
在一些实施例中，该多个凸起配置为，在相邻的能量储存子模块之间保持分隔长度。该分隔长度与能量储存子模块在与分隔长度的方向垂直的方向上的长度的比例，可以是大约1:10至大约1:50。
在一些实施例中，该多个棱柱形能量储存装置中的至少一个可具有软包电池(pouch cell)结构。在一些实施例中，绝缘套管配置为，在该多个棱柱形能量储存装置中的至少一个上提供压缩力。能量储存系统在绝缘套管上和托盘的近端及相对的第二远端上可包括密封帽，其中，密封帽和绝缘套管可将该多个棱柱形能量储存装置气密地密封在基本上无尘的环境内。在一些实施例中，这对侧板可配置为，在该多个棱柱形能量储存装置上提供压缩力。在一些实施例中，这对侧板可包括金属材料。例如，这对侧板可包括铝。
在一些实施例中，模块配置为，产生通过模块的气流模式，使得该多个棱柱形能量储存装置分别在大约25℃至大约55℃之间的温度下操作。在一些实施例至，每个模块可包括气流产生器，其配置为提供压降。
这些实施例可包括由能量储存系统供能的机动车辆。在一些实施例中，机动车辆可包括汽车。
在一些实施例中，能量储存系统可配置为提供大约200伏至大约400伏的工作电压。
能量储存系统的实施例可包括能量储存模块，其中，能量储存模块包括提供用于容纳多个能量储存子模块的空间的盖。盖可包括顶盖部分。能量储存模块可包括多个能量储存子模块，其彼此相邻地容纳于该空间内并在子模块和顶盖部分之间形成空间。总第一横截面面积A1与总第二横截面面积A2的比例可以是大约1:10至大约1:40，其中，A1可以是相邻能量储存子模块之间的所有横截面面积的总和，将两个相邻能量储存子模块之间的每个横截面面积定义为，这两个相邻子模块之间的分隔长度L1乘以这两个相邻子模块的长度L2。A2可以是该多个能量储存子模块和顶盖部分之间的总横截面面积，其中，可将A2定义为，从子模块的边缘到顶盖部分的内表面的距离L3乘以模块的内部宽度L4。
在一些实施例中，能量储存系统可包括：托盘，其具有近端和相对的第二远端；多个能量储存装置，其相对于彼此纵向地定位在托盘内；绝缘套管，其包围该多个能量储存装置；和一对侧板，这对侧板中的第一个与绝缘套管的第一侧相邻，这对侧板中的第二个与绝缘套管的相对的第二侧相邻，其中，这对侧板中的至少一个可包括分布在外表面上的多个凸起。
在一些实施例中，该多个能量储存装置可具有软包电池结构。在一些实施例中，能量储存系统在绝缘套管上及托盘的近端和相对的第二远端上可包括密封帽，其中，密封帽和绝缘套管将能量储存装置气密地密封在无尘环境内。在一些实施例中，可将这对侧板固定至彼此，以在该多个能量储存装置上提供压缩力。
在一些实施例中，该多个能量储存装置可包括一串缠绕在托盘周围的能量储存装置，其中，该多个能量储存装置中的至少一个可定位在托盘的第一侧上，该多个能量储存装置中的至少一个可定位在托盘的相对的第二侧上，托盘的第一侧和第二侧上的该多个能量储存装置中的至少一个之间的连接部分缠绕在托盘的相对的第二远端周围。
在一些实施例中，能量储存系统可包括气流产生器，其配置为将气流从能量储存模块的远端推动至能量储存模块的近端，其中，能量储存模块的远端可位于托盘的相对的第二远端的附近，并且能量储存模块的近端位于托盘的近端的附近。
在一些实施例中，能量储存系统可包括分别位于托盘的第一侧和第二侧上的至少两个能量储存装置，其中，位于托盘的近端附近的托盘上的能量储存装置可配置为，其工作温度比位于托盘的远端附近的托盘上的能量储存装置的工作温度高不大于大约3℃。
为了总结本发明和所实现的超过现有技术的优点的目的，这里描述了某些目的和优点。当然，应理解，并非必须所有这种目的或优点都需要根据任何特殊实施例来实现。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本发明可以这样的方式体现或执行，该方式是可实现或优化一个优点或一组优点，不用必须实现其他目的或优点。
所有这些实施例旨在包含于这里公开的本发明的范围内。对于本领域技术人员来说，参考附图，从以下详细描述中，这些实施例和其他实施例将变得显而易见，本发明不限于任何具体公开的实施例。
附图说明
参考某些实施例的图，描述了本公开的这些特征、方面及优点和其他特征、方面及优点，这些图旨在说明某些实施例而非限制本发明。
图1示出了根据一个实施例的安装在车辆内的能量储存系统。
图2A示出了能量储存模块的一个实例的顶部前透视图。
图2B示出了图2A的能量储存模块的底部后分解透视图。
图3示出了图2A的能量储存模块中的能量储存子模块的一个实例的分解图。
图4示出了沿着图2A的线4-4剖开的能量储存模块的横截面图。
图5示出了通过图2A的能量储存模块的气流模式的一个实例的侧横截面图。
图6A示出了根据一个实施例的图3的能量储存子模块的一部分的透视图。
图6B示出了图6A的能量储存子模块的该部分的分解图。
图7示出了根据一个实施例的能量储存子模块的一部分的加热设备。
具体实施方式
虽然下面描述了某些实施例和实例，但本领域技术人员将认识到，本发明延伸到具体公开的实施例和/或其用途及明显的改进和等价内容之外。因此，目的是，这里公开的本发明的范围不应由任何下述特殊实施例限制。
在一些实施例中，能量储存系统(例如配置为对机动车辆供能的能量储存系统)可包括能量储存模块，其具有彼此相邻地定位且容纳在能量储存模块的外盖内的多个能量储存子模块。能量储存模块在一端可包括一个或多个气流产生器，其中，气流产生器可将气流抽入能量储存模块，并推动空气通过能量储存模块，以便于对能量储存模块进行期望的冷却。在一些实施例中，每个能量储存子模块可包括一串多个能量储存装置，每个能量储存装置可位于矩形或基本上矩形的托盘的对应的容纳凹槽内。这串能量储存装置可缠绕在托盘周围，使得能量储存装置的第一半可在托盘的一侧上位于对应的容纳凹槽内，能量储存装置的第二半可在托盘的相对的第二侧上位于对应的容纳凹槽内。这种结构可便于这串的第一个能量储存装置和最后一个能量储存装置沿着托盘的同一端对齐，例如，便于使这串能量储存装置的正极端子和负极端子在同一端上对齐。在一个实施例中，可将绝缘套管放在该多个位于托盘内的能量储存装置上及其周围。绝缘套管可配置为在能量储存装置上施加压缩力，和/或便于将该多个能量储存装置和托盘气密地密封在无尘粒或基本上无尘粒的环境中。
在一个实施例中，可将两个侧板放在绝缘套管密封的环境中，使得两个侧板可沿着两个对应的相对边缘固定在一起，以包围该绝缘套管密封的环境。这两个固定在一起的侧板可配置为在绝缘套管密封的环境内在能量储存装置上施加预期的压缩力。一个或多个能量储存装置可包括锂离子电容和/或锂离子电池，其中，电容和/或电池具有软包电池结构。例如，该多个能量储存装置均可包括棱柱形的软包电池结构。在具有软包电池结构的能量储存装置上保持预期的压缩力可便于能量储存装置进行预期操作，例如通过减小或防止软包电池由于向外的力的原因而产生的变形来进行，该向外的力由在软包电池的操作过程中产生的气态副产物来施加。在一个实施例中，侧板可包括金属材料，包括例如，铝。
一个或多个侧板可包括多个凸起，其从绝缘套管密封的环境所容纳的空间外部的表面延伸。例如，该多个凸起在外表面上可具有这样的结构和分布模式，使得该多个凸起可便于在相邻的能量储存子模块之间保持预期分隔长度。抽入能量储存模块并通过其推进的空气可接触侧板的外表面，以便于冷却能量储存子模块。在一些实施例中，可将在相邻能量储存子模块之间保持的分隔长度选择为，便于在能量储存模块内形成预期的气流模式，使得可将能量储存装置的温度在操作过程中保持在预期范围内。在一些实施例中，分隔长度与能量储存子模块在与分隔长度的方向垂直的方向上的尺寸(例如子模块的长度)的比例，可以是大约1:20。具有这种比例的能量储存模块可便于在模块内形成这样的气流模式，其可增加空气与侧板的外表面的接触。当然，也考虑其他比例，例如1:15、1:18、1:22、1:25，等等。在一些实施例中，这样选择分隔长度，使得能量储存子模块的相应边缘和能量储存模块的顶盖之间的空间的总横截面面积，与相邻能量储存子模块之间的空间的总横截面面积，是大约10:1或更大。
如这里使用的，包括“软包电池”结构的能量储存装置是这样的技术术语，其指的是包括一个或多个密封在柔性壳体内的主动部件的能量储存装置，例如柔性软包。如这里使用的，这样配置(即，确定尺寸、确定形状，和/或由材料形成)软包电池的柔性壳体，使得其可在由一个或多个气态副产物在该柔性壳体上施加的压力下变形，该一个或多个气态副产物在能量储存装置的操作过程中在壳体内产生。电池的变形会对软包电池的性能产生不利影响，例如，使软包电池的部件相对于彼此移动。
如这里使用的，“棱柱形的”能量储存装置是这样的技术术语，其指的是具有多个装置电极(其是堆叠的，一般是细长的，且一般是平的结构，而不是如本领域已知的“凝胶卷(jelly roll，果冻卷)”结构)的能量储存装置。
在一些实施例中，具有棱柱形形状的能量储存装置可包括软包电池结构。例如，能量储存装置可包括密封在柔性软包壳体内的棱柱形结构。包括堆叠结构的电极的软包电池的变形可能导致电极不希望有的移动，对电池的性能产生不利影响。
在一些实施例中，一个或多个这里描述的能量储存模块可具有节省空间的结构，同时在其上提供预期压缩并保持模块的能量储存装置的足够冷却。在一些实施例中，一个或多个这里描述的能量储存模块可具有这样的结构，其便于将能量储存装置密封在清洁环境内。保持清洁操作环境以对能量储存装置进行预期压缩和/或足够冷却，可便于延长能量储存装置的工作寿命。
图1示出了安装在机动车辆100内的能量储存系统200。例如，可将能量储存系统200放在机动车辆100的后部102中，以对机动车辆100供能。当然，可将能量储存系统200放在机动车辆100内的其他合适位置。在一些实施例中，一个或多个能量储存模块可提供能量储存系统200。例如，能量储存系统200可包括多个电串联和/或并联耦接的能量储存模块。每个能量储存模块可包括一个或多个子模块。每个模块和/或子模块可包括一个或多个能量储存装置。在一些实施例中，能量储存系统200可包括一个能量储存模块，其具有多个能量储存装置。能量储存装置可包括电容、电池、电容-电池混合装置、燃料电池，和/或其他能量储存装置，或其组合。例如，能量储存装置可以是锂离子电容。例如，能量储存装置可以是锂离子电池。在一些实施例中，能量储存装置可具有棱柱形结构。能量储存装置可具有软包电池结构，例如具有软包电池结构的锂离子电容和/或锂离子电池。
客用能量储存系统200对多种机动车辆供能，包括例如，用来运送乘客和/或财产或货物的机动车辆，例如小汽车、公共汽车、卡车、摩托车、非公路用车，和/或其他车辆。在一些实施例中，可用能量储存系统200对机动车辆的子系统供能。在一些实施例中，可用能量储存系统200对电子装置，和/或任何其他电动设备供能，包括非机动车辆设备。
图2A示出了能量储存模块300的一个实例的顶部前透视图。例如，图1的能量储存系统200可包括一个或多个电串联和/或并联耦接的能量储存模块300。能量储存模块300可具有棱柱形或基本上棱柱形的形状。如图2A所示，能量储存模块300可具有矩形或基本上矩形的细长棱柱形状。在一些实施例中，其他形状也可以是合适的。
在一些实施例中，能量储存模块300可具有这样的形状和/或一个或多个设计特征，其配置为便于堆叠多个能量储存模块300，使得可将该多个能量储存模块300堆叠和/或装配在一起，成为一个节省空间的结构，以提供能量储存系统200。例如，该多个能量储存模块300可串联和/或并联地电耦接，以对机动车辆供能。
能量储存模块300可具有前部302、相对的后部303、顶部304和相对的底部305、左侧部分306和右侧部分307。能量储存模块300可包括盖301，其提供能量储存模块300的其他部件可容纳于其中的空间。例如，盖301可围起或基本上围起棱柱形空间，能量储存模块300的部件可容纳于该空间内。在一些实施例中，盖301可包括前盖308、后盖309、顶盖310、底盖311和侧盖312。在一些实施例中，前盖308、后盖309、顶盖310、底盖311和侧盖312中的一个或多个可以是分开且不同的部件。如图2A所示，前盖308、后盖309、顶盖310、底盖311和侧盖312均可是彼此分开且不同的。例如，前盖308、后盖309、顶盖310、底盖311和侧盖312可配置为，经由一个或多个紧固件彼此耦接。在一些实施例中，前盖308、后盖309、顶盖310、底盖311和侧盖312中的一个或多个可预先形成为一个连续部件。例如，顶盖310和侧盖312可预先形成为一个连续部件。
在一些实施例中，顶盖310可包括多个开口325，其位于模块300的前端302附近或位于该前端处。如将在下面进一步详细描述的，该多个开口325可配置为允许气流通过。例如，来自模块300内的加热的空气可通过该多个开口325离开。
在一些实施例中，底盖311可包括一个或多个安装元件，例如从其一个或多个边缘延伸的安装翼片，例如在能量储存模块300的前部302和后部303之间延伸的一个或两个相对边缘。参考图2A，例如，底盖311可包括相应的安装翼片314、316，其位于在模块300的前部302和相对的后部303之间延伸的边缘的远端部分处或其附近。在一些实施例中，安装翼片314、316可配置为相对于另一能量储存模块300和/或相对于能量储存系统(能量储存模块300是其一部分)固定能量储存模块300。例如，底盖部分311在两个相对边缘上可包括安装翼片314、316，该相对边缘在模块300的前部302和相对后部303之间延伸。两个相对边缘上的安装翼片314、316可分别包括开口318、320。可使一个或多个紧固件贯穿开口318、320，以便于相对于另一能量储存模块300和/或相对于能量储存系统(模块300是其一部分)固定能量储存模块300。
继续参考图2A，前盖308可包括第一开口322，以便于模块300与外部带负电的端子(包括带负电的电路)电耦接。例如，第一开口322可允许负电缆贯穿，以与外部端子耦接。前盖308还可包括第二开口324，其配置为便于模块300与外部带正电的端子(包括带正电的电路)电耦接。例如，第二开口324可允许正电缆贯穿。图2A示出，前盖308上的第一开口322和第二开口324均定位在顶边缘附近，位于从前盖308的中心偏离的位置。例如，第一开口322和第二开口324可定位在离顶边缘的相应端等距或基本上等距的地方。将理解，如所示出的第一开口322和第二开口324的定位是为了说明性目的，第一开口322和第二开口324可放在前盖308上的其他合适的位置。例如，可将第一开口322和第二开口324的定位选择为，便于将多个能量储存模块300装配成节省空间的结构，例如，以提供紧凑的能量储存系统200。
图2B示出了图2A所示的能量储存模块300的底部后分解图，包括一个或多个能量储存子模块400。图2B示出了与图2A所示的方向的不同的方向上的能量储存模块300，使得可看见额外的细节。例如，可将能量储存模块300的盖308、309、310、311和312装配为，容纳多个能量储存子模块400。
可使空气流过能量储存模块300，以控制能量储存模块300内的温度。在一些实施例中，可使空气流入模块300，使得可将空气从一端推出，例如模块300的后端303，并流过能量储存子模块400至相对端，例如模块300的前端302。在一些实施例中，可将空气从一端推出，例如后端303或前端302，并使其流过模块300，使得由子模块400加热的空气通过同一端离开。
可以不同的方式提供通过能量储存模块300的气流，该方式在模块300内的子模块400上提供压降，例如通过被动气流，或通过主动装置，例如气流产生器。在一些实施例中，可通过在子模块400和模块300上提供压降，来被动地提供通过能量储存模块300的预期气流。在一些实施例中，可被动地提供预期气流，例如，当使模块300以足够的速度移动以迫使空气通过模块300并在其子模块400之间通过时。例如，可通过滞点压力的作用而提供通过模块300的气流，例如通过安装在运动的机动车辆上。因此，可通过任何主动或被动方式，来提供通过模块300的气流(其导致空气流过子模块400，并导致温度从子模块转移)，该主动或被动方式横跨模块300和/或模块300内的子模块400的部分上提供压降。
在一些实施例中，可主动地提供气流。在一些实施例中，可用一个或多个气流产生器来提供气流。在一些实施例中，能量储存模块300可以是能量储存系统的一部分，例如能量储存系统200，并且，能量储存系统200可包括该一个或多个气流产生器，其用于提供通过模块300的预期气流。在一些实施例中，可将一个或多个气流产生器提供为机动车辆或其他电动设备(模块300对其提供电功率)的一部分。在一些实施例中，能量储存模块300可包括一个或多个气流产生器。在一些实施例中，能量储存系统、电动设备和能量储存模块300中的一个或多个可包括该一个或多个气流产生器。
在一些实施例中，能量储存模块300可包括一个或多个气流产生器，其位于合适的位置，以提供通过盖301的一部分并越过盖301内的一个或多个子模块400的气流，以控制能量储存模块300内的温度。该一个或多个气流产生器可位于模块的后端303。如图2B所示，在一些实施例中，第一气流产生器326和第二气流产生器328可位于模块300的后端。例如，能量储存模块300的后盖309可配置为，与该一个或多个气流产生器耦接，例如第一气流产生器326和第二气流产生器328。
在一些实施例中，该一个或多个气流产生器可以不同的方式定位并配置，以提供通过能量储存模块300的预期气流。例如，可将气流产生器326、328的位置和结构选择为，便于通过能量储存模块300均匀或基本上均匀地分配气流。气流产生器326、328可以适合于便于在能量储存模块300内形成气流边界层的方式配置和定位。例如，可适当地配置并定位气流产生器326、328，以允许空气流过至少一个子模块400的至少一部分，例如其外表面。在一些实施例中，该一个或多个气流产生器可在从后盖309的中心偏离的位置处与后盖309耦接，例如，以便于将空气沿着能量储存模块300的底部抽入能量储存模块300中。第一气流产生器326和第二气流产生器328可在后盖上沿着一条线均匀地隔开。第一气流产生器326和第二气流产生器328可放在底边缘附近，并与后盖309上的中心隔开。例如，如将在这里进一步详细地描述的，第一气流产生器326和第二气流产生器328可放在后盖309上的配置为便于产生通过能量储存模块300的气流模式的位置处。所实现的气流模式可增加接触，从而增加空气和能量储存子模块400的部分之间的温度转移。例如，可增加空气和模块300的盖301的内部内的子模块400的暴露部分或外部之间的这种温度转移。在一些实施例中，在气流和能量储存子模块400的外表面之间增加的接触可便于增加在容纳于能量储存子模块400内的能量储存装置的操作过程中从能量储存子模块400去除的热量。在一些实施例中，将该一个或多个气流产生器326、328放在能量储存模块300的一端(例如在后端303)，可便于制造适合于对各种应用场合提供电能的紧凑的能量储存模块300，包括例如空间受限的应用场合。
合适的气流产生器可包括任意数量的能够产生通过能量储存模块300的预期气流的装置，包括例如任意数量的电风扇、泵，或其他合适的配置为将模块300外部的空气抽入模块300并推动空气通过模块的气流装置，以便于有效地冷却模块300。该一个或多个气流产生器可配置为，便于将能量储存模块300和/或能量储存子模块400保持在适合于适当操作的温度下。在一些实施例中，一个或多个气流产生器可配置为提供足够的气流，以便于在该一个或多个能量储存装置的操作过程中，将能量储存子模块400的一个或多个能量储存装置保持在最高大约55℃的温度下，例如，将能量储存装置的温度保持在环境温度(例如，大约20℃至大约25℃)和大约55℃之间。一个或多个气流产生器可配置为提供足够的气流，以便于在能量储存装置的操作过程中，将能量储存子模块400的每个能量储存装置保持在最高大约55℃的温度下。
在一些实施例中，一个或多个与后盖304耦接的气流产生器可配置为提供足够的气流，以在与气流产生器相邻的能量储存子模块400的一端附近的能量储存装置402的温度，和能量储存子模块400的相对的第二端附近的能量储存装置402的温度之间，保持预期温差。在一些实施例中，在子模块400的相对端附近的能量储存装置402之间保持预期温差可便于提供这样的能量储存装置402，其具有预期老化速度，例如使得能量储存装置402具有预期的使用寿命的长度。例如，可将锂离子电容认为是一旦其电容减小至其初始电容的大约80％，便达到寿命终止。保持预期温差可便于提供包括能量储存装置402的能量储存子模块400，每个能量储存装置402具有预期的使用寿命的持续时间，例如具有大于或等于大约80％的电容，以得到预期持续时间。
在一些实施例中，一个或多个耦接到模块300的后盖309的气流产生器可配置为提供足够的气流，以便于在与气流产生器相邻的能量储存子模块400的一端附近的能量储存装置402的温度，和能量储存子模块400的相对的第二端附近的能量储存装置402的温度之间，保持不大于大约10℃的工作温差。在一些实施例中，该一个或多个耦接到模块300的后盖309的气流产生器可配置为提供足够的气流，以便于保持不大于大约5℃、大约4℃、大约3℃或大约2℃的温差。
在一些实施例中，一个或多个耦接到后盖309的气流产生器可配置为，将一定量的空气抽入能量储存模块300并推动该一定量的空气通过能量储存模块，以便于将储存模块300内部和能量储存子模块400外部的空间的温度保持在大约40℃或更小的温度下，例如在环境温度(例如，大约20℃至大约25℃)和大约40℃之间。将理解，可单独通过气流产生器的所述各种结构和定位，或结合能量储存模块和子模块的其他特征的结构和定位，来实现能量储存模块和子模块的实施例的上述性能特征，例如，子模块之间的分隔长度，或其他这里在其他地方描述的特征。
图3示出了能量储存子模块400的部分分解图。能量储存子模块400可包括第一侧板412和第二侧板414。侧板412、414均可具有一个或多个对齐元件，例如六个从两个相对边缘中的每个延伸且沿着其以规则间隔分布的对齐翼片420。当然，不同数量的对齐翼片也可以是合适的，例如两个、三个，或四个从两个相对边缘中的每个延伸的对齐翼片。在一些实施例中，对齐翼片可以不沿着侧板的边缘均匀地分布。在一些实施例中，每个对齐翼片420可具有开口422。可用对齐翼片420上的相应开口422，将第一侧板412上的每个对齐翼片420固定至第二侧板414上的对应的对齐翼片420，如将在这里进一步详细地描述的。
如图2B所示，能量储存模块300的顶盖310在面向能量储存模块300的内部表面上可包括多个凹槽340。在一些实施例中，能量储存模块300的底盖311可包括对应的多个与凹槽340类似的凹槽(未在图2B中示出)，但是在面向能量储存模块300的内部的底盖311的表面上。顶盖310和底盖311上的该多个凹槽均可配置并定位为，容纳一对相应的对齐元件，例如能量储存子模块400的对齐翼片420(每个板412、414一个；图3)。每对固定在一起的对齐翼片420可插入能量储存模块300的顶盖310或底盖311上的对应凹槽340。当将子模块400附接至顶盖310和底盖311时，该多个凹槽和对应的对齐翼片可以是共线的。例如，顶盖310和/或底盖311可包括多个(三个或更多个)沿着在模块的前端302和后端303之间延伸的线分布的凹槽340，这条线对应于与一个子模块400的连接。可沿着额外的线(例如平行线)分布额外的多组(三个或更多个)凹槽340，尽管此未在图3的视图中示出。能量储存子模块400的一对对齐翼片420与能量储存模块的顶盖310或底盖311上的凹槽的匹配，可便于将该多个能量储存子模块400牢固地定位在能量储存模块300内和/或在能量储存模块内对齐。子模块的牢固定位可减小这些部件之间的振动，增加可靠性。这些部件之间的牢固对齐可改进子模块之间的间隔的可靠性，这可改进流过子模块的气流的控制，从而改进模块的整体温度控制。将理解，顶盖和底盖
能量储存模块300可包括不同量的子模块，例如图2B所示的十个能量储存子模块400。各个能量储存子模块400可对齐并定位为彼此相邻。例如，该数量的能量储存子模块400可电并联地耦接并以设定的量实现在储存模块300内，以提供预期的能量输出。
在一些实施例中，基于预期的能量储存模块工作电压，能量储存模块300可包括不同数量的能量储存子模块400。例如，在能量储存模块300中可包括更多或更少的能量储存子模块400，分别取决于是期望更高的还是更低的工作电压。在一些实施例中，多个能量储存子模块400可电串联地耦接。
参考图3，子模块400可包括托盘404。子模块400可包括该多个位于托盘404上的能量储存装置402。托盘404可具有矩形或基本上矩形的形状。例如，托盘404可具有第一端406和相对的第二端408，及平行或基本上平行的在第一端406和相对的第二端408之间延伸的两个边缘。例如，当能量储存子模块400位于模块300内时，第一端406可位于能量储存模块300的前盖308附近，第二端408可位于能量储存模块300的后盖309附近。
托盘404可具有多个容纳凹槽450(例如，如图6A所示)，每个容纳凹槽具有配置为容纳对应的能量储存装置402的形状和/或尺寸。如图3所示，能量储存装置402可包括棱柱形或基本上棱柱形的形状。在一些实施例中，子模块400可包括四个位于托盘404的第一侧上的能量储存装置402。该多个能量储存装置402均可位于托盘404的第一侧上的相应的容纳凹槽450中。在一些实施例中，额外的四个能量储存装置402可位于与托盘404的第一侧相对的第二侧上的相应的容纳凹槽450内，使得子模块400可包括八个位于托盘404上的能量储存装置402。在一些实施例中，这八个能量储存装置402可首尾相连地连接。例如，第一能量储存装置402的第二端可与第二能量储存装置402的第一端连接，第二能量储存装置402的相对的第二端可与第三能量储存装置402的第一端连接，以此类推，形成一串八个能量储存装置。这串八个能量储存装置可缠绕在托盘404周围。例如，一组四个能量储存装置402可位于托盘404的第一侧和第二侧中的每个上，使得第四和第五能量储存装置402之间的连接部分缠绕在托盘404的第二端408周围。例如，这串能量储存装置中的第一个和最后一个能量储存装置402可沿着托盘404的第一端406对齐或基本上对齐。在一个实施例中，这种结构可便于这串能量储存装置的负极端子和正极端子沿着托盘404的一个边缘对齐，例如托盘404的第一端406。允许正极端子和负极端子沿着同一端电耦接，可提供具有节省空间的结构的能量储存模块300。
在一些实施例中，子模块400可包括电池平衡装置430(例如，如图6A所示)，其与每个能量储存装置402耦接。在一些实施例中，托盘404可配置为，便于将能量储存装置402和/或电池平衡装置430固定在子模块400内的预期位置。如图3所示，托盘404在相邻的容纳凹槽450之间可包括升高部分460，将相邻的容纳凹槽450隔开。在一些实施例中，相邻的容纳凹槽450之间的升高部分460可包括凸起462，其配置为便于位于相应的容纳凹槽450内的能量储存装置402与电池平衡装置430耦接，如将在这里进一步详细地描述的。
在一些实施例中，托盘404可包括聚合物材料。例如，托盘404可由聚合物材料制成，其在位于托盘404中的能量储存装置402的操作过程中可具有化学和/或机械稳定性。在一些实施例中，聚合物材料可对能量储存装置402的电解液具有化学耐性或基本上具有化学耐性。在一些实施例中，托盘404的聚合物材料可在能量储存装置402的工作温度范围内保持结构完整性。在一些实施例中，托盘404的聚合物材料可具有预期阻燃等级。例如，托盘404可包括聚丙烯或基本上由其组成。由聚丙烯材料制成的托盘404有利地可以是节省成本的，提供预期的化学和/或机械稳定性和/或阻燃特征。
在一些实施例中，托盘404可配置为是重量轻的，同时提供预期的结构强度，以对能量储存子模块400的一个或多个其他部件保持预期位置。在一些实施例中，托盘404可配置为包括减少的量的材料，使得托盘的重量可以更轻。在一些实施例中，托盘404可配置为用减少的量的材料纺制，使得托盘404可以更柔软，例如，由能量储存子模块400的另一部件提供能量储存子模块400的增加的结构刚度。例如，可减少制造托盘404时使用的材料的量，和/或托盘404可以是一个或多个设计特征，使得托盘404可以是重量轻的，同时具有足够的材料以提供预期的结构刚度，从而便于定位能量储存子模块400的其他部件，例如将能量储存装置402和平衡装置430相对于彼此定位在预期位置。托盘404可在提供预期的结构刚度的同时，具有减小的厚度。在一些实施例中，托盘404沿着容纳凹槽450的一个或多个边缘可包括一个或多个肋，以便于能量储存装置402牢固地位于容纳凹槽450内。
在一些实施例中，能量储存子模块400可包括一个或多个粘合条486，其配置为便于能量储存装置402牢固地位于托盘404中。例如，可沿着托盘404的边缘的至少一部分应用粘合条486，例如沿着在托盘404的第一端406和相对的第二端408之间延伸的边缘的至少一部分。在一些实施例中，粘合条486可与每个位于托盘中的能量储存装置402接触。在一些实施例中，能量储存子模块400可包括两个粘合条486。例如，沿着两个相对的纵向边缘(其在托盘404的第一端406和相对的第二端408之间延伸)中的每个的整个或基本上整个长度应用一个粘合条486，使得每个粘合条486可与每个能量储存装置402接触。如图3所示，粘合条486可具有矩形或基本上矩形的形状。其他形状也可以是合适的。粘合条486可由许多合适的材料制成，包括例如，具有一个或多个粘合面的聚合物材料，例如具有硅胶粘合剂的聚酰亚胺薄膜。例如，粘合条486可包括聚酰亚胺条，其沿着整个或基本上整个表面具有硅胶粘合剂，以便于粘合条486粘结至托盘404和能量储存装置402。
在一些实施例中，能量储存子模块400可包括绝缘套管410，其配置为当位于托盘404上时，放在能量储存装置402上及其周围。绝缘套管410可具有配置为以预期张力装在能量储存装置402和托盘404周围的形状和/或尺寸。例如，绝缘套管410可便于能量储存装置402牢固地位于托盘404上，和/或便于将能量储存装置402密封在具有减少的尘粒(或者，没有或基本上没有尘粒)的环境中。绝缘套管410可包括许多电绝缘材料，包括各种绝缘的聚合物材料。例如，绝缘套管410可由这样的聚合物材料制成，其在能量储存装置402的工作温度范围内可具有化学和/或机械稳定性。在一些实施例中，托盘404的聚合物材料可具有预期的阻燃等级。在一些实施例中，绝缘套管410可包括聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酯、其组合，等等。例如，绝缘套管410可包括聚丙烯或基本上由聚丙烯组成。
如图3所示，能量储存子模块400可包括两个密封帽480，其中，密封帽480可与绝缘套管410的两个相对端中的每个耦接。例如，密封帽480可与托盘404的第一端406附近的绝缘套管410的一端耦接，并且，密封帽480可与托盘404的第二端408附近的绝缘套管410的相对的第二端耦接。密封帽480可包括粘合材料，其配置为便于将位于托盘404中的能量储存装置402密封在绝缘套管410内。在一些实施例中，可用绝缘套管410和两个密封帽480来形成能量储存装置402的气密密封。密封帽480可包括许多合适的材料，包括例如，具有一个或多个用于耦接到绝缘套管410的粘合面的聚合物材料，例如聚酰亚胺材料，以及聚酰亚胺材料的一个或多个表面上的硅胶粘合剂，以便于粘合至绝缘套管410。
在一些实施例中，绝缘套管410可在能量储存装置402上提供预期的压缩力。如这里描述的，该多个能量储存装置402中的一个或多个可包括软包电池结构，例如棱柱形软包电池结构。例如，该多个能量储存装置402均可以是具有棱柱形软包电池结构的锂离子电容。软包电池在由气态副产物(其在电池的操作过程中产生)施加的压力下可变形。在一些实施例中，在软包电池壳体的至少一部分上施加压缩力，可减少电池的这种变形。电池变形的减少可改进装置的操作，例如通过将电池的部件保持在壳体内的预期位置来实现。
在一些实施例中，能量储存子模块400可包括两个端盖，例如第一端盖482和第二端盖484。第一端盖482可配置为放在与托盘的第一端406相邻的绝缘套管410和密封帽480上，第二端盖484可配置为放在与托盘的第二端408相邻的绝缘套管410和密封帽480上。在一些实施例中，端盖482、484可配置为，便于将能量储存装置402密封在清洁环境中，和/或使能量储存装置402牢固地位于托盘404中。端盖482、484可由许多合适的材料制成，包括例如，许多聚合物材料。在一些实施例中，第一端盖482和第二端盖484中的一个或多个可包括聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酯、其组合，等等。
继续参考图3，第一侧板412可位于绝缘套管410附近，第二侧板414可放在绝缘套管410的相对的第二侧附近。例如，第一侧板412和第二侧板414可与绝缘套管410接触。在一些实施例中，第一侧板412和第二侧板414可覆盖或基本上覆盖绝缘套管410。因此，第一侧板412和第二侧板414可与位于绝缘套管410内的托盘404中的密封的能量储存装置402相邻，并且，覆盖或基本上覆盖该密封的能量储存装置402。在一些实施例中，侧板412、414可放在粘合条486、密封帽480和端盖482、484中的至少一部分上。在一些实施例中，侧板412、414可放在粘合条486、密封帽480和端盖482、484上，并且，覆盖或基本上覆盖该粘合条486、密封帽480和端盖482、484。在一些实施例中，侧板412、414仅覆盖第一端盖482的一部分。
在一些实施例中，这里描述的侧板可包括多个分布在板的表面上的凸起。例如，如图3所示，第一侧板412和第二侧板414均可分别包括多个凸起416、418，其配置为从侧板412、414上的外表面向外伸出。当侧板412、414放在与能量储存装置402相邻的地方时，凸起416、418可从侧板412、414的未面向能量储存装置402的相应的外表面向外伸出。在一些实施例中，当各个子模块放在能量储存模块中时，该多个凸起可便于相邻的子模块之间隔开。例如，凸起可具有配置为在相邻的能量储存子模块之间提供预期的分隔距离的形状和/或尺寸。在一些实施例中，该多个凸起可分布在侧板的外表面上，使得施加于侧板上的压力可均匀地分布在侧板上。例如，该多个凸起可均匀地分布在侧板的外表面上。
在一些实施例中，能量储存子模块的两个侧板中仅有一个包括多个从外表面延伸的凸起。在一些实施例中，能量储存模块中的两个相邻的能量储存子模块的两个相邻侧板中仅有一个包括多个凸起。例如，两个相邻侧板中的一个侧板上的该多个凸起可具有配置为用于在相邻的能量储存子模块之间提供预期的分隔距离的尺寸和/或形状。
如这里描述的，第一侧板412和第二侧板414均可包括多个沿着侧板412、414的相对边缘分布的对齐翼片420。对齐翼片420可配置为，便于将第一侧板412紧固至第二侧板414。例如，可沿着侧板412、414的两个相对边缘中的每个，以规则间隔分布多个对齐翼片420。在一个实施例中，如图3所示，每个侧板可具有六个对齐翼片420，其沿着相应侧板的每个相对边缘以规则间隔分布。每个对齐翼片420可包括开口422，其配置为便于紧固件424贯穿其中。第一侧板412和第二侧板414的对应的对齐翼片420可这样对齐，使得可将紧固件424放在对应的对齐翼片420上的相应开口422中，以将第一侧板412和第二侧板414固定在一起。如这里描述的，每对固定的对齐翼片420可插入能量储存模块300的顶盖310的内表面上或底盖311的内表面上的对应凹槽内，以便于将能量子模块400牢固地定位在能量储存模块300内的预期位置处。
在一些实施例中，第一侧板412和第二侧板414可固定在一起，使得能量储存装置402可夹在板412、414之间。在一些实施例中，侧板可包括配置为对能量储存装置402提供结构支撑的材料。在一些实施例中，第一侧板412和第二侧板414可固定在一起，以在能量储存装置402上提供压缩力。如这里描述的，一个或多个能量储存装置402可包括软包电池结构，例如棱柱形软包电池结构。软包电池可在由气态副产物施加的压力下变形，该气态副产物在电池的工作过程中产生。在一些实施例中，侧板可包括具有预期结构刚度的材料，使得可在侧板412、414之间的能量储存装置402上施加预期的压缩力，以减少或防止能量储存装置402的变形。侧板412、414可配置为，当由放在侧板之间的能量储存装置402在其上施加力时，可提供预期的对变形的阻力。
在一些实施例中，侧板412、414可包括相对于能量储存装置402提供足够的温度(例如热量)转移的材料。例如，侧板412、414可包括具有足够的导热性以便于从能量储存子模块400去除热量的材料。
在一些实施例中，这里描述的侧板可包括金属材料，包括例如，铝、铜、不锈钢、其合金，等等。例如，第一侧板412和第二侧板414中的一个或两个可包括铝。例如，第一侧板412和第二侧板414中的一个或两个可主要由铝组成。在一些实施例中，可用冲压技术在金属侧板上产生侧板上的该多个凸起。例如，第一侧板412和第二侧板414可以是铝侧板，可通过冲压铝侧板412、414，来形成第一侧板412和第二侧板414上的该多个凸起。
在一些实施例中，能量储存装置402可包括锂离子电容。例如，能量储存装置402可包括具有软包电池结构的锂离子电容。在一个实施例中，软包电池锂离子电容可具有大约3.8伏(V)的工作电压。如这里描述的，能量储存子模块400可包括八个电串联耦接的能量储存装置402。例如，能量储存子模块400包括八个锂离子电容，每个锂离子电容具有大约3.8V的工作电压，其电串联地耦接，使得能量储存子模块400可配置为提供大约30V的工作电压。在一些实施例中，能量储存模块300可包括十个电串联连接的能量储存子模块400。例如，具有十个电串联连接的能量储存子模块400的能量储存模块300可提供大约300V的工作电压，其中，每个能量储存子模块400包括八个软包电池锂离子电容，其电串联地耦接并配置为分别提供大约3.8V的工作电压。在一些实施例中，能量储存模块300可包括许多电串联连接的储存子模块400，以提供大约200V至大约400V的工作电压。
在一些实施例中，能量储存子模块400可包括四个电串联耦接的能量储存装置402。例如，能量储存子模块400包括四个锂离子电容，每个锂离子电容具有大约3.8V的工作电压，其电串联地耦接，使得能量储存子模块400可配置为提供大约15V的工作电压。在一些实施例中，能量储存模块300可包括四个电串联连接的能量储存子模块400。例如，具有四个电串联连接的能量储存子模块400的能量储存模块300可提供大约60V的工作电压，其中，每个能量储存子模块400包括四个软包电池锂离子电容，其电串联地耦接并配置为分别提供大约3.8V的工作电压。
在一些实施例中，能量储存模块300可提供不同的工作电压。例如，能量储存模块300可包括不同数量的能量储存子模块400。在一些实施例中，能量储存子模块400可包括除了八个或四个以外的数量的能量储存装置402。能量储存子模块400的数量可基于能量储存模块300的预期能量性能而按比例缩放。能量储存装置402的数量可基于能量储存子模块的预期能量性能而按比例缩放。
图4示出了沿着图2A中的线4-4剖开的能量储存模块300的横截面图。如所示出的，对于每个能量储存子模块400，能量储存装置402位于托盘404的两个相对侧中的任一个上。图4还示出，每个能量储存子模块400的侧板412、414的对应的对齐翼片420如何用紧固件424固定在一起。每对对齐翼片420一旦固定在一起，便可插入能量储存模块300的底盖311上的对应凹槽340中。
每个侧板412、414可包括相应的多个凸起416、418。如这里描述的，该多个凸起416、418可在相邻的能量储存子模块400之间提供预期的分隔距离。可选择该多个凸起在侧板的表面上的分布，和/或侧板上的该多个凸起的形状和/或尺寸，以便于在相邻的能量储存子模块400之间形成预期的分隔距离。在一些实施例中，相对于每个凸起，或相对于相邻侧板上的第二多个凸起，侧板上的该多个凸起可具有相同的结构(例如，相同的高度，和/或形状)。在一些实施例中，侧板的多个凸起可与相邻侧板上的多个凸起相偏离。例如，相邻的能量储存子模块400之间的分隔距离可由两个相邻侧板中的一个上的一个或多个凸起的高度决定。例如，一个侧板上的该多个凸起可与相邻子模块400的相邻侧板的平的或基本上平的表面直接接触。
在一些实施例中，可选择相应的相邻子模块400的相邻侧板412、414之间的分隔距离，以便于通过能量储存模块300的气流进行预期分布，使得在保持紧凑模块300的同时实现足够的冷却。在图4中将分隔距离示出为长度L1。在一些实施例中，可这样选择分隔距离(L1)，使得所有相邻的能量储存子模块400之间的总的组合气流等于或基本上等于能量储存子模块400的相应上边缘和顶盖310之间的气流。在一些实施例中，这样选择分隔距离(L1)，使得相邻的能量储存子模块400之间的空间的总横截面面积(这里简称为A1，在下面进一步说明)与能量储存子模块400的相应上边缘和顶盖310之间的空间的总横截面面积(这里简称为A2，在下面进一步说明)的比例是大约1:10或更大。在一些实施例中，A1:A2的这种比例可以是大约1:10至大约1:40，大约1:10至大约1:30，大约1:10至大约1:20。在一些实施例中，该比例可以是大约1:10。在一些实施例中，具有A1:A2的这种比例的能量储存模块300可提供通过模块300的气流的均匀分布，和/或便于在通过能量模块300的气流中形成边界层，使得可实现预期的能量储存子模块工作温度(例如，能量储存子模块的预期的工作温度和/或工作温度的差，如这里描述的)。这些比例可允许通过模块400的气流在保持节省空间的结构的同时提供预期的冷却。
为了计算A1，首先可通过将分隔长度(L1)乘以与分隔长度L1垂直或基本上垂直的子模块400的尺寸(L2)，来确定相邻子模块400之间的一个空间的横截面面积。两个相邻子模块400之间的空间的横截面区域与图4的横截面图所延伸的平面垂直或基本上垂直地延伸。例如，该横截面区域伸入图4所示的横截面图的页面并从其离开。图5中示出了L2，如所示出的，L2在靠近前盖308的子模块400的边缘和靠近后盖309的相对边缘之间延伸。因此，L2大约是能量储存子模块400的长度。因此，两个相邻子模块400之间的一个空间的横截面面积是L1×L2，其中，L1如图4所示，L2如图5所示。因此，总横截面面积A1是所有相邻子模块400之间的空间的组合面积。在一些实施例中，相邻子模块400可在模块300内均匀地隔开，并且，子模块400可具有相同的结构(例如，相同的尺寸，例如相同的长度)。在这种实施例中，可通过将相邻子模块400之间的单个空间的上述横截面面积L1×L2乘以N-1，来确定相邻子模块400之间的空间的总横截面面积A1，其中，N是子模块400的数量。例如，可用以下公式：(L1×L2)×(N-1)来确定相邻子模块400之间的空间的总横截面面积。将理解，总横截面面积A1可包括最外面的子模块和模块盖的对应侧部之间的额外面积，在该结构中，允许气流在其之间通过。
在一些实施例中，子模块400可位于离模块的顶盖310相同距离处。在这种实施例中，可通过将从子模块400的边缘到顶盖310的内表面的距离(图4中的L3)乘以在侧盖312的内表面之间延伸的模块300的尺寸，例如模块300的内部宽度(图4中的L4)，来确定子模块400的相应边缘和顶盖310之间的空间的总横截面面积A2。因此，可用以下公式：L3×L4来确定子模块400的相应边缘和顶盖310之间的空间的总横截面面积A2。因此，可将比例A1:A2表达为(L1×L2)×(N-1):(L3×L4)。
在一些实施例中，可将相邻能量储存子模块400之间的分隔长度(L1)与垂直于或基本上垂直于该分隔长度的子模块400的长度(L2)的比例选择为，便于在保持紧凑模块300的同时进行预期冷却。在一些实施例中，该比例可高达大约1:20。在一些实施例中，该比例可以是大约1:10至大约1:20，包括大约1:15至大约1:20。在一些实施例中，该比例可大于大约1:20。例如，该比例可以是大约1:20至大约1:50，包括大约1:20至大约1:25，大约1:20至大约1:30，大约1:20至大约1:35，大约1:20至大约1:40，或大约1:20至大约1:45。不受任何特殊理论或操作模式的限制，分隔长度(L1)与垂直于或基本上垂直于该分隔长度的能量储存子模块的尺寸(L2)的大约1:10至大约1:50的比例(例如大约1:20)的比例，可便于在通过能量模块300的气流中形成边界层，便于气流流过能量储存子模块400的宽度。例如，形成边界层可便于增加空气和能量储存子模块400的外表面之间的接触，从而提供改进的远离能量储存子模块400的热转移。
图5示出了沿着例如图2A的能量储存模块300的长度的侧横截面图。图5示出了位于外壳内的能量储存子模块400，该外壳至少部分地由能量储存模块300的盖301的前盖308、后盖309、顶盖310和底盖311形成。在图5中，示出了能量储存子模块400的侧平面图，能量储存子模块400包括侧板，例如侧板412，其具有多个分布在子模块400外部的侧板412的表面上的凸起416。
图5中的实施例包括气流产生器的横截面图，例如，第一气流产生器326，其与模块300的后盖309耦接，并且，配置为将空气抽过盖301并推动空气通过能量储存模块300。例如，气流产生器可配置为推动空气越过子模块400的一部分，例如至少一个侧板，示出了侧板412。气流产生器可配置为将一定量的空气抽入模块300，并推动空气以预期速度通过能量储存模块，从而便于能量储存模块300在一个或多个能量储存装置402(图3至图4)的操作过程中进行预期的冷却。例如，气流产生器可配置为将一定量的空气抽入模块300，并推动空气以这样的速度通过能量储存模块300，使得气流遵循配置为增加与能量储存子模块400的外表面接触的流动路径，从而便于改进能量储存模块300的冷却。
再次参考图5，根据一个实施例，第一组气流箭头502和第二组气流箭头504示出了通过能量储存模块300的气流模式的一个实例。例如，通过气流产生器抽入能量储存模块300的空气一开始可流入模块300的第一端(例如通过后盖309)，并沿着能量储存子模块400的长度流动(例如，沿着子模块400的第一侧，例如沿着下盖311)。然后，空气可流过能量储存子模块400的宽度。然后，加热的空气可沿着子模块的相对的第二侧流动，例如沿着上盖310流动。然后，空气可通过第二侧中的开口离开模块300，例如顶盖310中的多个开口325，和/或通过模块300的相对端离开，例如通过前盖308。
一个或多个气流产生器可在偏心位置处与后盖309耦接，例如，以便于将空气抽入靠近能量储存模块300的一个边缘的能量储存模块300中，使得空气随后可流过能量储存子模块400的宽度，例如，如由气流箭头502所示出的。随后，空气可流至能量储存子模块400的相对边缘，例如，如由气流箭头504所示出的。可配置该一个或多个气流产生器的位置、该一个或多个气流产生器的结构、相邻能量储存子模块400之间的分隔距离，和/或气流出口的定位，以减少直接沿着直线的或基本上直线的路径的气流，该路径是沿着能量储存子模块400的长度的。可配置该一个或多个气流产生器的位置、该一个或多个气流产生器的结构、相邻能量储存子模块400之间的分隔距离，和/或气流出口的定位，以增加空气与能量储存装置子模块400的外表面的接触。空气和能量储存子模块400的外表面之间的增加的接触可通过便于使热能从能量储存子模块400转移走，来改进冷却。
在一些实施例中，可将空气通过能量储存模块300的背面并沿着能量储存模块300的底部引入能量储存模块300，使得空气流过能量储存子模块的宽度，到达能量储存模块300的顶部，随后可将空气通过能量储存模块300的前盖308上的多个开口驱散至能量储存模块300的外部。在一些实施例中，这种结构便于形成紧凑的能量储存模块300，其可在操作过程中在能量储存模块300内提供预期的温度控制。
如这里描述的，相邻能量子模块400之间的分隔的总横截面面积与能量子模块400的相对边缘和能量储存模块300的顶盖310及底盖311之间的分隔的总横截面面积的比例，可选择为提供气流通过能量储存模块的预期分布。例如，可将该比例选择为，提供气流的分布以便于形成一个或多个这里描述的气流模式。例如，该比例可以是大约1:10或更大。在一些实施例中，相邻能量储存子模块400之间的分隔长度和子模块400与该分隔长度垂直或基本上垂直的尺寸(例如子模块400的长度)的比例，可选择为便于形成一个或多个这里描述的气流模式。例如，大约1:20的比例可便于形成一个或多个这里描述的气流模式。
在一些实施例中，在能量储存模块300内提供如这里描述的气流模式，可便于在靠近与气流产生器相邻的能量储存子模块400的端部的能量储存装置402的温度与靠近能量储存子模块400的相对的第二端的能量储存装置402的温度之间，提供不大于大约10℃、大约5℃、大约4℃、大约3℃或大约2℃的工作温度差。在一些实施例中，提供如这里描述的气流模式可便于在能量储存装置的操作过程中，将每个能量储存装置保持在高达大约55℃的温度下。在一些实施例中，提供如这里描述的气流模式可便于将储存模块300内部和能量储存子模块400外部的空间的温度保持在大约40℃或更低。
在一些实施例中，通过能量储存模块300的气流可包括从模块300的一端流动的空气，例如前端302或后端303，并推动空气通过模块300。当这种空气流至相对端然后回到相同端时，这种空气可基于能量子模块400的温度来改变温度(例如，由其加热)。在一些实施例中，可将空气通过能量储存模块300的相同部分，抽入能量储存模块300和从能量储存模块300排出。例如，可通过一个或多个与能量储存模块300的后盖309耦接的气流产生器，将空气抽入能量储存模块300，空气从后端303通过模块300流至前端302，然后从前端302流至后端303，使得可将空气通过相同的盖(例如后盖)上的开口从能量储存模块300排出。一个或多个这里描述的结构可便于预期的气流通过这种模块300，例如提供均匀分布的气流和/或与其的气流模式，以对子模块400提供预期的温度控制。
图6A示出了图3的能量储存装置子模块400的一部分的透视图。子模块400在托盘404的第一侧上的四个容纳凹槽450中均包括粘合片440。该粘合片可便于将能量储存装置固定在容纳凹槽450内。例如，子模块400可包括八个粘合片440，托盘404的第一侧上的四个容纳凹槽450中的每个中均具有一个粘合片440，并且，在托盘404的相对的第二侧(未在图6A中示出)上的四个容纳凹槽450中的每个中均具有一个粘合片440。粘合片440在粘合片440的两侧上可包括粘合材料，使得第一粘合侧可便于粘合片440粘结至容纳凹槽450的表面，并且，粘合片440的相对的第二粘合侧可便于粘结至能量储存装置402。
粘合片440可具有各种合适的形状和/或尺寸。在一些实施例中，如图6A所示，粘合片440可具有矩形或基本上矩形的形状。在一些实施例中，粘合片440可具有弯曲的和/或圆形的形状。粘合片440可由多种合适的材料制成，包括在能量储存子模块400内的工作温度内稳定的聚合物材料。在一些实施例中，粘合片440可包括胶带，例如双面胶带。
图6B是图6A所示的能量储存子模块400的该部分的分解图。参考图6A和图6B，子模块400可包括电池平衡装置430。电池平衡装置430可沿着托盘400的长度延伸，并在一端包括电池平衡板436。例如，电池平衡板436可位于托盘404的第一端406附近。如这里描述的，托盘404在分隔相邻容纳凹槽450的升高部分460上可包括凸起462。电池平衡装置430可包括环部件432，其配置为放在托盘的升高部分460周围。每个环部件432在相对部分上可包括两个开口434，该相对部分配置为，放在托盘404的升高部分460的相对侧上的凸起462上。将开口434放在凸起462上可便于使电池平衡装置430与子模块400的能量储存装置402耦接。例如，托盘404在托盘404的每个相对侧上可包括三个凸起460，以将每侧上的四个容纳凹槽450隔开，每个凸起460包括凸起462，平衡装置430的环部件432上的对应的开口434可放在凸起462上。这种结构可便于电池平衡装置430与位于相应容纳凹槽450中的八个能量储存装置中的每个耦接，和/或便于将电池平衡装置430相对于托盘404和/或能量储存装置402牢固地定位。在一些实施例中，凸起462随后可变形，以形成将电池平衡装置430、能量储存装置和/或托盘404固定在一起的紧固件，如将在这里更详细地描述的。
环部件432的形状和尺寸可配置为在便于将电池平衡装置430相对于托盘404固定在预期位置处的同时，装在托盘404的对应部分462上。例如，可这样构造环部件432的直径，使得环部件432紧紧地装在托盘404的对应的升高部分460上。
在一些实施例中，托盘404可包括沿着每个容纳凹槽450的底部延伸的开口456。在一些实施例中，开口456可配置为保持电池平衡装置430的一部分。如这里描述的，电池平衡装置430可沿着托盘404的长度延伸，并可配置为便于电池平衡装置430和每个位于托盘404的相应容纳凹槽450中的能量储存装置402之间的电耦接。如图6B所示，可将电池平衡装置430的一部分沿着托盘404中的容纳凹槽450的底部放在开口456内。这种结构可便于能量储存装置402与电池平衡装置430耦接。
参考图7，示出了托盘404的升高部分460的一部分、电池平衡装置430和两个相邻的位于升高部分460的任一侧上的能量储存装置402。如这里描述的，电池平衡装置430可在托盘404的升高部分460处与能量储存装置402耦接。如图7所示，如这里描述的，电池平衡装置430可包括环部件432，其具有配置为放在升高部分460上的凸起462上及其周围的开口434。相邻的能量储存装置402可通过连接器部分470彼此耦接。连接器部分470可包括开口472，其配置为放在托盘404的升高部分460上的凸起462上及其周围。例如，如图7所示，电池平衡装置430的环部件432可放在托盘404的升高部分460上，使得将环部件432中的开口434放在凸起462上。相邻的能量储存装置402的连接器部分470可放在环部件432上，使得将连接器部分470的开口472放在凸起462上。
在一些实施例中，将环部件432的开口434和连接器部分470的开口472放在升高部分460上的凸起462上之后，可将凸起462重新塑形成将连接器部分470、电池平衡装置430的环部件462和托盘404的升高部分460彼此固定的紧固件。在一些实施例中，可将凸起462重新塑形成将电池平衡装置430和连接器部分470钉在一起的铆钉。例如，平衡装置430可经由连接器部分470与能量储存装置402电耦接。在一些实施例中，这种结构可便于将托盘404、电池平衡装置430和/或能量储存装置402相对于彼此固定在预期位置。
如图7所示，在已将电池平衡装置430的环部件432和相邻能量储存装置402之间的连接器部分470放在托盘404中的凸起462上及其周围之后，可对托盘404的升高部分462施加热源500。多种热源都可能是合适的，包括例如，激光热源。在一些实施例中，凸起462可包括聚合物材料，包括在施加热量时易于变形的聚合物材料。例如，凸起462可包括热塑性材料，便于将凸起462在升高的温度下重新塑形成用于将电池平衡装置430和相邻能量储存装置402之间的连接器部分470铆接在一起的紧固件。凸起462可由与托盘404的材料相同或相似的材料制成。在一些实施例中，凸起462可包括聚丙烯或主要由其组成。
可对凸起462施加热源500，使得可将凸起462加热至热塑性凸起462的玻璃态转变温度附近，加热至该温度或加热至高于该温度，以便于重新塑形凸起462。在一些实施例中，可对凸起462的顶部施加热源，以减少子模块400的剩余部分暴露于来自热源的热量。一旦凸起462具有足够的韧性，便可在凸起462上施加力(例如压缩力)，以将凸起462朝向托盘404向下压。在凸起462上施加压缩力可将凸起462转变成紧固件，其可将电池平衡装置430、连接器部分470和托盘404牢牢地固定在一起。
虽然已经在某些实施例和实例的上下文中公开了本发明，但是本领域技术人员将理解，本发明超出具体公开的实施例，延伸至其他替代实施例和/或本发明的用途及其明显的改进和等价内容。另外，虽然已经详细地示出并描述了本发明的实施例的几个变型，但是，在本发明的范围内的其他改进对于本领域技术人员来说，在本公开的基础上将是容易显而易见的。还考虑，可进行这些实施例的具体特征和方面的各种组合或子组合，且其仍落在本发明的范围内。应理解，可将所公开的实施例的各种特征和方面彼此组合，或彼此替代，以形成所公开的发明的实施例的不同模式。因此，目的是，这里公开的本发明的范围不应由上述具体实施例限制。
如果有的话，那么这里提供的标题仅是为了方便，而不会必须对这里公开的装置和方法的范围或含义造成影响。

Claims (24)

1.一种能量储存系统，包括：
多个能量储存子模块，所述多个能量储存子模块彼此相邻且配置为包含在盖内，所述盖形成能量储存模块的一部分，所述多个能量储存子模块均包括：
托盘，具有近端和相对的第二远端；
多个棱柱形能量储存装置，相对于彼此沿着所述托盘纵向地定位；
绝缘套管，包围所述多个棱柱形能量储存装置；以及
一对侧板，这对侧板中的第一个与所述绝缘套管的第一侧相邻，并且这对侧板中的第二个与所述绝缘套管的相对的第二侧相邻，其中，这对侧板中的至少一个包括遍布在这对侧板中的该至少一个的外表面并从该外表面伸出的多个凸起，
其中，所述能量储存模块配置为，响应于跨所述多个能量储存子模块上的压降，通过所述盖抽入空气，并在推动气流通过这对侧板中的该至少一个的外表面。
2.根据权利要求1所述的能量储存系统，其中，所述多个棱柱形能量储存装置中的至少一个包括锂离子电容。
3.根据权利要求1所述的能量储存系统，其中，所述多个棱柱形能量储存装置中的至少一个包括锂离子电池。
4.根据权利要求1所述的能量储存设备，其中，所述多个凸起配置为用于保持在相邻的能量储存子模块之间的分隔长度。
5.根据权利要求4所述的能量储存设备，其中，所述分隔长度与所述能量储存子模块的在与所述分隔长度的方向垂直的方向上的长度的比例是1:10至1:50。
6.根据权利要求1所述的能量储存设备，其中，所述多个棱柱形能量储存装置中的至少一个包括软包电池构造。
7.根据权利要求6所述的能量储存系统，其中，所述绝缘套管配置为，在所述多个棱柱形能量储存装置中的所述至少一个上提供压缩力。
8.根据权利要求6所述的能量储存系统，进一步包括在所述绝缘套管上并且在所述托盘的近端及相对的第二远端上的密封帽，其中，所述密封帽和所述绝缘套管将所述多个棱柱形能量储存装置气密地密封在基本上无尘的环境内。
9.根据权利要求6所述的能量储存系统，其中，所述一对侧板紧固至彼此，以在所述多个棱柱形能量储存装置上提供压缩力。
10.根据权利要求6所述的能量储存系统，其中，所述一对侧板包括金属材料。
11.根据权利要求10所述的能量储存系统，其中，所述一对侧板包括铝。
12.根据权利要求1所述的能量储存系统，其中，所述能量储存模块配置为产生通过所述能量储存模块的气流模式，使得所述多个棱柱形能量储存装置中的每个分别在20℃至55℃之间的温度下操作。
13.根据权利要求1所述的能量储存系统，其中，每个所述能量储存模块包括气流产生器，所述气流产生器配置为用于提供压降。
14.一种由根据权利要求1所述的能量储存系统供能的机动车辆。
15.根据权利要求14所述的机动车辆，其中，所述机动车辆包括汽车。
16.根据权利要求14所述的机动车辆，其中，所述能量储存系统配置为提供200伏至400伏的工作电压。
17.一种能量储存系统，包括：
能量储存模块，所述能量储存模块包括：
盖，提供用于容纳多个能量储存子模块的空间，其中，所述盖包括顶盖部分；
多个能量储存子模块，所述多个能量储存子模块彼此相邻地容纳于所述空间内并在所述能量储存子模块和所述顶盖部分之间形成空间，
其中，总第一横截面面积A1与总第二横截面面积A2的比例是1:10至1:40，其中，A1是相邻能量储存子模块之间的所有横截面面积的总和，将两个相邻能量储存子模块之间的每个横截面面积定义为，这两个相邻能量储存子模块之间的分隔长度L1乘以这两个相邻子模块的长度L2，A2是所述多个能量储存子模块和所述顶盖部分之间的空间的总横截面面积，其中，将A2定义为，从所述能量储存子模块的边缘到所述顶盖部分的内表面的距离L3乘以所述能量储存模块的内部宽度L4。
18.根据权利要求17所述的能量储存系统，进一步包括：
托盘，具有近端和相对的第二远端；
多个能量储存装置，相对于彼此纵向地定位在所述托盘内；
绝缘套管，包围所述多个能量储存装置；以及
一对侧板，这对侧板中的第一个与所述绝缘套管的第一侧相邻，这对侧板中的第二个与所述绝缘套管的相对的第二侧相邻，其中，这对侧板中的至少一个包括遍布在外表面上的多个凸起。
19.根据权利要求18所述的能量储存系统，其中，所述多个能量储存装置包括软包电池结构。
20.根据权利要求19所述的能量储存系统，进一步包括在所述绝缘套管上并且所述托盘的近端和相对的第二远端上的密封帽，其中，所述密封帽和所述绝缘套管将所述能量储存装置气密地密封在无尘环境内。
21.根据权利要求19所述的能量储存系统，其中，所述一对侧板固定至彼此，以在所述多个能量储存装置上提供压缩力。
22.根据权利要求18所述的能量储存系统，其中，所述多个能量储存装置包括缠绕在所述托盘周围的一串能量储存装置，其中，所述多个能量储存装置中的至少一个定位在所述托盘的第一侧上，所述多个能量储存装置中的至少一个定位在所述托盘的相对的第二侧上，所述托盘的第一侧和第二侧上的所述多个能量储存装置中的至少一个之间的连接部分缠绕在所述托盘的相对的第二远端周围。
23.根据权利要求22所述的能量储存系统，进一步包括气流产生器，所述气流产生器配置为将气流从所述能量储存模块的远端推动至所述能量储存模块的近端，其中，所述能量储存模块的远端位于所述托盘的相对的第二远端的附近，所述能量储存模块的近端位于所述托盘的近端的附近。
24.根据权利要求23所述的能量储存系统，进一步包括分别位于所述托盘的第一侧和第二侧上的至少两个能量储存装置，其中，所述托盘上的位于所述托盘的近端附近的能量储存装置配置为具有的工作温度比所述托盘上的位于所述托盘的远端附近的能量储存装置的工作温度高不大于3℃。
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