CN107112452B - 电池模块排气系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种电池模块(13)包括具有由多个侧面限定的内部的外壳(31)，其中一个侧面是盖子(55)。所述电池模块还包括设置在所述外壳中的锂离子电化学电池单元(30)，每个电池具有排气孔(60)，通过所述排气孔(60)可以排放气体。而且，所述电池模块包括由所述外壳的内部结构限定的第一室(64)，所述第一室接收从所述电化学电池单元沿第一方向(62)引导的排放气体。所述第一室被构造为沿第二方向(68)引导所述排放气体，使得所述排放气体然后到达部分地由所述盖子(55)限定的第二室(78)。排气结构的这类构造帮助缓解来自电化学电池单元的排放气体在电池模块内部释放的负面影响。

Description

电池模块排气系统和方法
背景技术
本公开总体上涉及电池和电池模块领域。更具体地，本公开涉及锂离子(Li离子)电池模块的排气结构。
本部分旨在向读者介绍可能与下文所描述和/或要求保护的本公开的各个方面有关的各个技术方面。相信这种讨论有助于向读者提供背景信息以便于更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解，这些陈述从这个角度来解读，并且不视为对现有技术的承认。
使用一个或多个电池系统以用于对车辆提供所有或一部分的原动力的车辆可称为xEV，其中术语“xEV”在本文中定义为包括所有下述车辆或其任何变型或组合：其将电功率用于其车辆原动力的全部或一部分。例如，xEV包括将电功率用于全部原动力的电动车辆(EV)。如本领域的技术人员将理解，也视为xEV的混合动力电动车辆(HEV)将内燃机推进系统和电池供能电动推进系统(诸如48伏特(V)或130V系统)相组合。
术语HEV可包括混合动力电动车辆的任何变型。例如，全混合动力系统(FHEV)可利用一个或多个电动机、仅利用内燃机或利用两者将原动力和其它电功率提供至车辆。相比之下，轻度混合动力系统(MHEV)在车辆怠速运转时停用内燃机，并利用电池系统来继续对空调单元、收音机或其它电子装置供能以及在需要推进时重新启动发动机。轻度混合动力系统还可例如在加速期间应用一定程度的功率辅助，以对内燃机作出补充。轻度混合动力通常为96V至130V，并且通过皮带或曲轴集成的起动器发电机回收制动能量。
另外，微混合动力电动车辆(mHEV)也使用类似于轻度混合动力的“启-停”系统，但是mHEV的微混合动力系统可向内燃机供电辅助或者不那样，并且以低于60V的电压操作。出于当前讨论的目的，应当指出的是，mHEV通常技术上不将直接提供至曲柄或传动装置的电功率用于车辆的任何部分的原动力，但是mHEV仍可视为xEV，因为其在车辆怠速运转(其中内燃机停用)时使用电功率来补充车辆的功率需求并通过集成的起动器发电机回收制动能量。
此外，插电式电动车辆(PEV)为可从外部电源(诸如壁式插座)进行充电的任何车辆，并且存储于可充电电池组中的能量驱动或有助于驱动车轮。PEV为EV的子类，其包括纯电动或电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)，以及混合动力电动车辆和传统内燃机车辆的电动车辆改装形式。
上述xEV相比于仅使用内燃机和传统电气系统(通常为由铅酸电池供能的12V系统)的较传统气体供能车辆可提供多个优点。例如，相比于传统内燃机车辆，xEV可产生较少不期望的排放产物并且可表现出较高燃料效率，并且在一些情况下，此类xEV可如同某些类型的EV或PEV那样完全省去汽油的使用。
随着技术持续发展，存在对此类车辆提供改进的功率源、特别是电池模块的需求。例如，电池模块可能经历从电化学电池单元释放加压气体来防止与某些类型电池中累积的压力相关的问题。现在认识到，为了避免与气体和相关联压力的累积相关联的问题，从锂离子电池排放气体的改进技术可能是令人期望的。例如，在某些构造下，排放气体可能在模块部件附近被排出，这些模块部件可能受到排放气体的温度和/或成分的负面影响。因此，可能期望减轻这类负面影响。
发明内容
以下阐述了在此公开的某些实施例的概述。应当理解，提出这些方面仅用于向阅读者提供这些特定实施例的简要概述并且这些方面不旨在限制本公开的范围。实际上，本公开可涵盖下文可能未说明的各个方面。
本公开涉及一种电池模块，所述电池模块包括外壳，所述外壳具有由多个侧面限定的内部，其一个侧面是盖子。所述电池模块还包括设置在所述外壳中的锂离子电化学电池单元，每个电池单元具有通过其可以排放气体的排气孔。而且，所述电池模块包括由所述外壳的内部结构限定的第一室。另外，所述第一室接收从所述电化学电池单元沿第一方向引导的排放气体。此外，所述电池模块包括所述第一室的表面。所述表面被构造为沿第二方向引导所述排放气体。所述电池模块还包括部分由所述盖子限定的第二室。所述第二室接收来自所述第一室的排放气体并且将所述排放气体从所述外壳引导出去。
本公开还涉及一种电池模块，所述电池模块包括设置在外壳内的电化学电池单元。在某些实施例中，电化学电池单元如此安排以使得从电化学电池单元释放的排放气体经由电池排气孔沿第一方向引导。所述电池模块还包括联接至所述外壳的第一侧面的面板。所述面板与电化学电池单元相邻布置。并且，电池模块包括联接至外壳的第二侧面的盖子和被构造为将排放气体引导出电池模块的排气结构。在某些实施例中，所述排气结构包括由所述面板与所述外壳的第一侧面限定的第一室。所述第一室与所述电化学电池单元相邻并且被构造为接收来自电池排气孔的排放气体。而且，排气结构包括沿着排放气体的直接流动路径布置在第一室内的表面。所述直接流动路径基本上沿第一方向。并且，所述排气结构包括由所述外壳的第二侧面与所述盖子限定的第二室。在某些实施例中，所述第二室流体地联接至所述第一室并且被构造为接收从所述第一室沿第二方向排放的气体，所述第二方向不同于所述第一方向。
本公开另外涉及一种电池模块，所述电池模块包括设置在外壳内的锂离子电化学电池单元。所述锂离子电化学电池单元被构造为经由电池单元排气孔释放排放气体。所述电池模块还包括联接至所述外壳的面板。在某些实施例中，所述面板和所述外壳协作以封闭所述锂离子电化学电池单元。并且，所述电池模块包括形成在所述电池模块内并且被构造为将所述排放气体引出到所述电池模块之外的排气结构。所述排气结构包括由所述面板、所述电化学电池单元和所述外壳限定的第一室。在某些实施例中，所述第一室被构造为接收来自所述电池单元排气孔的排放气体并且将所述排放气体引离所述锂离子电化学电池单元。而且，所述排气结构包括由所述外壳和联接至所述外壳的盖子限定的第二室。所述第二室被构造为接收来自所述第一室的排放气体并且将所述排放气体引导出所述电池模块。并且，所述排气结构包括布置在所述第一室与所述第二室之间的通气口。所述通气口将所述第一室流体地联接至所述第二室。
本公开另外涉及一种电池模块，所述电池模块包括具有多个侧面的外壳，其中一个侧面是盖子。并且，所述电池模块包括以层叠取向设置在所述外壳内的多个电化学电池单元，其中所述多个电化学电池单元被取向为沿第一方向从相应电池单元排气孔排放气体。另外，所述盖子形成流体通路的一部分，来自所述相应电池单元的气体在所述流体通路中沿第二方向排放，所述流体通路至少部分由从所述盖子延伸出来的挡板形成。
附图说明
当参照附图阅读以下详细说明时，将会更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，其中，贯穿附图，相同的附图标记表示相同的零件，在附图中：
图1是具有根据本公开实施例构造的电池模块的车辆的立体图，所述电池模块为车辆的各种部件供电；
图2是根据本方法实施例图1中描述的车辆的示意图，所述车辆中具有电池系统；
图3是用于在图1的车辆中使用的电池模块的实施例的部分分解立体图，所述电池模块具有被构造为将排放气体引导出所述电池模块的排气结构；
图4是根据本公开的一方面的图3的电池模块的沿剖切线4-4的示意性截面侧视图；
图5是根据本公开的一方面的图3的电池模块的电子部件载体的实施例的立体图，所述电子部件载体形成排气结构的一部分。
图6是根据本公开的一方面、图3的电池模块的顶盖的立体图，所述顶盖具有挡板，所述挡板形成所述排气结构的引导室；
图7是根据本公开的一方面、图3的电池模块的排气转接器的立体图；
图8是根据本公开的一方面、从图3的电池模块排放加压气体的方法的实施例的流程图；并且
图9是根据本方法的实施例、在锂离子电池中使用的棱柱形电池单元的立体图。
具体实施方式
以下将描述本技术的一个或多个具体实施例。为提供这些实施例的简洁描述，本说明书未描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何此类实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多特定于实施方式的决策以达到开发者的特定目标，诸如兼容系统相关和业务相关约束条件，这些约束条件可根据实施方式变化。而且，应当理解，此类开发工作可能是复杂的并且耗时的，然而对于受益于本公开的普通技术人员而言将为设计、制作和制造的例行任务。
在此描述的电池系统可以用于给各种类型的电动车辆(xEV)和其他高电压储能/耗能应用(例如，电网功率储存系统)供电。此类电池系统可包括一个或多个电池模块，每个电池模块具有外壳和多个电池单元(例如，锂离子(Li离子)电化学电池单元)，所述多个电池单元布置在所述外壳内以提供有益于对例如xEV的一个或多个部件供能的特定电压和/或电流。作为另一个实例，根据本公开实施例的电池模块可与固定式功率系统(例如，非机动车系统)合并或将功率提供至所述固定式功率系统。
基于相较于传统气体供能车辆的优点，通常生产传统气体供能车辆的制造商可能期望在其车辆生产线内利用经改进的车辆技术(例如，再生制动技术)。通常，这些制造商可以利用其传统车辆平台之一作为起点。因此，由于传统气体供能车辆设计成利用12伏特的电池系统，所以可使用12伏特锂离子电池来对12伏特铅酸电池作出补充。更确切地，可使用12伏特锂离子电池来更高效地捕获在再生制动过程中产生的电能和随后供应电能来为车辆的电气系统供电。此外，在mHEV中，当车辆怠速运转时，可以禁用内燃机。因此，当期望推进力时，12伏特锂离子电池可以用于用曲轴启动(例如，重启)内燃机。
然而，随着车辆技术的进步，高电压电气设备可以包括在车辆的电气系统中。例如，锂离子电池可以向FHEV中的电动机供应电能。通常，这些高电压电气设备利用大于12伏特、例如高达48、96或130伏特的电压。因此，在一些实施例中，可以使用DC-DC转换器来升高12伏特锂离子电池的输出电压以便向高电压装置供电。另外或可替代地，48伏特锂离子电池可以用于对12伏特铅酸电池作出补充。更确切地，48伏特锂离子电池可以用于更高效地捕获在再生制动过程中产生的电能和随后供应电能来为高电压装置提供动力。
因此，关于利用12伏特锂离子电池还是48伏特锂离子电池的设计选择可以直接取决于具体车辆中包括的电气设备。尽管电压特征可以不同，但12伏特锂离子电池和48伏特锂离子电池的运行原理总体上类似。更确切地，如上所述，两者均可以在再生制动过程中捕获电能并随后向车辆中的电气设备供应电功率。此外，随着两者运行一段时间，运行参数可能变化。例如，锂离子电池运行时间越长，锂离子电池的温度可能升高。
因此，为了简化以下讨论内容，将针对带有12伏特锂离子电池和12伏特铅酸电池的电池系统描述本技术。然而，本领域普通技术人员应能够使本技术适应于其他电池系统，诸如带有48伏特锂离子电池和12伏特铅酸电池的电池系统。
根据本公开的电池模块可以被构造为将加压气体释放到电池模块的外壳中。例如，电化学电池单元在正常和/或异常运行过程中可能容易发生热量增加，从而引起内部压力增大。排气孔可以整合在电化学电池单元中以便能够释放加压气体。然而，因为电池模块通常包括温度敏感性部件(例如，电子部件、传感器)，所以将加压气体被引导出电池模块并到达期望的排气位置。
因此，电池模块外壳可以包括排气结构，所述排气结构被构造为沿着具体路径将加压气体引离电化学电池单元与其他温度敏感性部件。例如，排气室可以与排气孔对齐以收集和接收排放气体。而且，排气室可以流体地连接至内部通气口以引导气体通过引导室，以便排出到电池模块之外。在某些实施例中，排气室包括被构造为接纳板的凹口。例如，所述板可以被构造为使加压气体的流动改变方向以朝所述内部通气口引导加压气体的流动。而且，排气结构可以被构造为联接至电池模块的盖子以另外将加压气体流引导到电池模块之外。
有鉴于前述内容，本实施例涉及应用于任何电池或电池系统、特别是xEV中所采用的电池系统的保持结构和相关联部件。例如，图1是车辆10的实施例的立体图，所述车辆可以利用再生制动系统。尽管针对带有再生制动系统的车辆给出以下讨论内容，但在此描述的技术可适用于使用电池捕获/储存电能的其他车辆，包括电力供能和气体供能车辆。
如以上讨论的，将期望电池系统12很大程度上与传统车辆设计相容。因此，电池系统12可以放置在车辆10中本来会用于容纳传统电池系统的位置上。例如，如所图示的，车辆10可以包括位置与典型的燃烧式发动机车辆的铅酸电池类似的(例如，在车辆10的发动机罩下面)的电池系统12。另外，如以下将更详细描述的，电池系统12的位置可有利于管理电池系统12的温度。例如，在一些实施例中，将电池系统12布置在车辆10的发动机罩下面可以使空气导管引导气流经过电池系统12并冷却电池系统12。
图2中描绘了电池系统12的更详细的视图。如所描绘的，电池系统12包括联接至点火系统15、交流发电机16、车辆中控台27、和可选地联接至电动机18的储能部件14。一般而言，储能部件14可以捕获/储存车辆10中产生的电能并将电能输出以便为车辆10中的电气设备供能。
换言之，电池系统12可以向车辆的电气系统的部件供电，这些部件可以包括散热器冷却风扇、气候控制系统、电动转向系统、主动式悬架系统、自动驻车系统、电动油泵、电动增压器/涡轮增压器、电动水泵、加热挡风玻璃/除霜器、车窗升降电机、梳妆灯、胎压监测系统、天窗电机控制器、电动座椅、报警系统、资讯娱乐系统、导航特征、车道偏离警告系统、电动驻车制动器、外灯、或以上的任意组合。说明性地，在所描绘的实施例中，储能部件14向车辆中控台17和点火系统15供电，所述点火系统可以用于启动(例如，用曲柄启动)内燃机19。
此外，储能部件14可以捕获交流发电机16和/或电动机18产生的电能。在一些实施例中，交流发电机16可以在内燃机19运转的同时产生电能。更确切地，交流发电机16可以将内燃机19的旋转产生的机械能转换成电能。此外或可替代地，当车辆10包括电动机18时，电动机18可以通过将车辆10的移动(例如，车轮旋转)产生的机械能转换成电能来产生电能。因此，在一些实施例中，储能部件14可以捕获在再生制动过程中交流发电机16和/或电动机18产生的电能。如此，交流发电机16和/或电动机18在此通常被称为再生制动系统。
为了帮助捕获和供应电能，储能部件14可以经由总线20电联接至车辆的电动系统。例如，总线20可以使储能部件14能够接收交流发电机16和/或电动机18产生的电能。此外，总线20可以使储能部件14能够将电能输出至点火系统15和/或车辆中控台17。因此，当使用12V电池系统12时，总线20可以携带通常在8-18V之间的电功率。
此外，如所描绘的，储能部件14可以包括多个电池模块13。例如，在所描绘的实施例中，储能部件14包括锂离子(例如，第一)电池模块21和铅酸(例如，第二)电池模块22，每个电池模块包括一个或多个电池单元。在其他实施例中，储能部件14可以包括任意数量的电池模块13。此外，尽管锂离子电池模块21和铅酸电池模块22被描绘为彼此相邻，但它们可以布置在车辆周围的不同区域中。例如，铅酸电池模块22可以布置在车辆10内部中或周围，而锂离子电池模块21可以布置在车辆10的发动机罩下面。
在一些实施例中，储能部件14可以包括多个电池模块以利用多种不同的电池化学性质。例如，当使用锂离子电池模块21时，电池系统12的性能可以得到提高，因为锂离子电池化学性质通常比铅酸电池化学性质具有更高的库仑效率和/或更高的功率充注接受速率(例如，更高的最大充电电流或充电电压)。如此，电池系统12的捕获、储存、和/或分配效率可以得到提高。
为了帮助控制电能的捕获和储存，电池系统12可以另行包括控制模块23。更确切地，控制模块23可以控制电池系统12中的部件，诸如储能部件14、交流发电机16、和/或电动机18内的继电器(例如，开关)的运行。例如，控制模块23可以调节每个电池模块21或22捕获/供应的电能量(例如，降低和重定电池系统12的额定值)，在电池模块21与22之间进行负荷平衡，确定每个电池模块21与22的充电状态，确定每个电池模块21或22的温度，控制交流发电机16和/或电动机18输出的电压等等。
因此，控制模块(例如，单元)23可以包括一个或多个处理器24和一个或多个存储器25。更确切地，一个或多个处理器24可以包括一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个场可编程门阵列(FPGA)、一个或多个通用处理器、或以上的任意组合。此外，一个或多个存储器25可以包括易失性存储器，诸如随机存取存储器(RAM)，和/或非易失性存储器，诸如只读存储器(ROM)、光盘驱动器、硬盘驱动器、或固态驱动器。在一些实施例中，控制单元23可以包括车辆控制单元(VCU)的多个部分和/或单独的电池控制模块。
另外，如所描绘的，锂离子电池21和铅酸电池模块22跨其端子并联连接。换言之，锂离子电池21和铅酸电池模块22可以经由总线20并联连接至车辆的电气系统。
图3示出了根据本公开的电池模块13的部分分解立体图。在所图示的实施例中，电池模块13包括容纳在电池模块13的外壳31中的多个单独的电化学电池单元30(例如，锂离子电化学电池单元30、电池单元、单元)。如以下描述的，外壳31包括限定内部部分的多个侧面。例如，若干个侧面和盖子可以限定外壳31中的空腔，由此形成内部部分。在某些实施例中，电化学电池单元30是以层叠构造布置的棱柱形电池单元。然而，在其他实施例中，根据电池模块13的能量密度和大小约束条件，电化学电池单元30可以是圆柱形、长方形等等。外壳31包括顶侧面32(例如，顶壁)、底侧面34(底壁)、和两个加强侧面36、38(例如，加强壁)。外壳31还包括前侧面40(例如，前壁)和后侧面42(例如，后壁)。应注意，顶侧面32、底侧面34、两个加强侧面36、38、前侧面40、和后侧面42(或壁)可以取决于实施例相对于车辆10以任何取向设置。术语顶、底和侧面可以被解释为上下文中与电池模块13的各部件(例如，壁)以及其外壳31相对于电池模块31的任何其他部件、其外壳31、和/或车辆10的取向、位置、或地点相关的相对术语。实际上，本公开的实施例可以适用于具有上述和以下详细描述的相同或不同构造和/或取向的任何电池模块13。本领域的技术人员将认识到用于描述根据本公开的电池模块13的部件和实例不应被解释为将本公开限制于仅仅那些部件和实例。相反，所公开的实例仅旨在充当非限制性实例以利于本公开的讨论。
外壳31的前侧面40在所图示的实施例中被面板46覆盖。在某些实施例中，面板46包括电子部件载体48上的掀钮，所述掀钮可以例如用于在电化学电池单元30之间建立电连接。在所图示的实施例中，电子部件载体48包括被构造为电联接电化学电池单元30的集成汇流排50。外壳31的前侧面40可以进一步被前盖52覆盖，所述前盖可以联接至电子部件载体48或联接至外壳31本身的一个或多个部分或部件。另外，盖子组件54可以配合在顶侧面32(例如，顶壁)上，其中电池模块31的某些部件(例如，排气结构部件)可以设置在顶侧面32的顶部上、在外壳31的顶侧面32与电池模块13的盖子组件54之间。在某些实施例中，盖子组件54可以包括外壳盖子55、风扇59、顶盖61等等。另外，在某些实施例中，盖子组件54的部件可以一体形成。例如，外壳盖子55可以联接至顶盖61。而且，在不包括风扇59的实施例中，盖子组件54可以仅包括外壳盖子55和顶盖61。
根据本公开，电池模块13另外包括设置在每个加强侧面36、38上的外部通气口56(其又可以被称为第二通气口)。虽然所图示的实施例包括两个外部通气口56，但在其他实施例中，侧面36、38中任一者或其组合上可以有1个、3个、4个、5个、6个、或任何合适数量的外部通气口56。如图所示，外部通气口56通常是圆柱形的并且可以包括被构造为阻止流出外部通气口56的插塞57(例如，高达预定压力阈值)。而且，虽然在每个加强侧面36、38上示出了外部通气口56，但应理解外部通气口56的位置可以基于车辆10内的可用空间特别地选择以适应排气软管的布设。另外，内部通气口58将外部通气口56流体地联接至排气室(未示出)。在所图示的实施例中，内部通气口58延伸通过外壳31以创造加压气体的流体通路。如图所示，两个内部通气口58被构造为朝外部通气口56引导加压气体。然而，在其他实施例中，更多或更少的内部通气口58可以延伸通过外壳31。如以下将详细描述的，排气室被构造为收集加压气体并经由内部通气口58朝外部通气口56引导气体。
如图3中所示，电池模块13包括两列具有电池排气孔60的电化学电池单元30。电池排气孔60被构造为排出累积在电化学电池单元30内的加压气体(例如，排放气体65)。例如，在某些实施例中，电化学电池单元30的内部温度可能升高，从而引起加压气体的累积。为了避免过压情景，并且防止对电化学电池单元30的可能损伤，电池排气孔60可以能够使加压气体从电化学电池单元30中释放出去。如图所示，电池排气孔60被布置成沿第一方向62将排放气体65朝面板46引导。
图4是电池模块13的实施例沿剖切线4-4的截面侧视图。如以上讨论的，电化学电池单元30层叠成列，其电池单元排气孔60被取向为沿第一方向62朝面板46引导排放气体65。排气结构63包括在外壳31的前侧面40处邻近电池单元排气孔60布置的排气室64(其还可以被称为第一室)。排气室64由外壳31的内部结构限定并且被构造为接收从电化学电池单元30排出的排放气体65。例如，排气室64部分地由外壳31的侧面(例如，前侧面40的壁)和联接至外壳31的同一侧面的面板46形成。然而，在其他实施例中，室64可以由外壳31的任意侧面形成。在所图示的实施例中，排气室64从外壳31的底侧面34延伸到外壳31的顶侧面32。也就是说，排气室64具有可以基本上跨越外壳31的高度的第一长度。然而，在其他实施例中，排气室64可以仅延伸过外壳31的一部分。如图所示，排气室64被构造为引导排放气体65的直接流动路径66。电池排气孔60沿第一方向62排出排放气体65并且排气室64被构造为使排放气体65改变方向以沿第二方向68引导排放气体65。例如，加压气体的温度梯度可以利于沿第二方向68朝外壳31的顶面32的流动。而且，在排气操作过程中，由于开口和可用空间，排气室64的顶侧面32可以比其底侧面34具有更低的压力，从而能够朝向顶侧面32的流动，在所图示的实施例中，第二方向68基本上横向于(例如，垂直于、交叉于)第一方向62。其结果是，将排放气体65背离电化学电池单元30并且朝向外壳31的顶侧面32引导。
在所图示的实施例中，排气室64的容积由电子部件载体48和外壳31的前侧面40限定。换言之，将电子部件载体48联接至外壳31形成排气室64。在某些实施例中，电子部件载体48包括多个通道或切口以增加或减小排气室64的容积。而且，如以下将描述的，电子部件载体48可以包括被构造为接纳板70(其还可以被称为表面特征或表面)的狭槽。在所图示的实施例中，当排放气体65沿第一方向62被排放时，排放气体65撞击板70。因此，相比排气室64的其他部分，板70可以受到额外的热量和/或压力。在某些实施例中，板70是金属的(例如，金属、金属合金、复合材料)。然而，在其他实施例中，板70可以是被构造为承受住排放气体65的温度和压力的任何材料。而且，板70可以使设置在电子部件载体48上的电子部件(例如，总线特征)与排放气体65隔开。为此，板70能够将电子部件与电子部件载体48集成，由此能够使电池模块13更小和更紧凑。另外，在气体到达内部通气口58之前，板70可以从排放气体65吸收热量。
如以上所讨论的，排气室64流体地连接至内部通气口58。在某些实施例中，内部通气口58(其还可以被称为第一通气口)在前侧面40处形成在外壳31内。例如，外壳31的唇部72可以包括充当内部通气口58的单个孔或多个孔74，以使排放气体65能够流向外部通气口56。在某些实施例中，可以具有一个孔74。然而，在其他实施例中，可以有2个、3个、4个、5个、6个、或任何合适数量的孔74。在某些实施例中，孔74可以基本上与电池排气孔60对齐(例如，竖直对齐)。而且，在其他实施例中，孔74可以具有特别选择的横截面，所述横截面被构造为修正加压气体的流体特性。例如，孔74的横截面可以随着气体流动通过孔74而减小，由此增大排放气体65的速度。在其他实施例中，孔74可以被构造为随着气体行进通过孔而引发压力降。
如图4中所示，外壳盖子55被构造为联接至外壳31以覆盖和保护电池模块13的各种电子部件。外壳盖子55包括被构造为接触外壳31的挡板76，由此在外壳31的顶侧面32上建立至少两个隔室。在所图示的实施例中，挡板76朝外壳31的内部延伸。隔室之一可以是邻近内部通气口58形成并且流体地联接至内部通气口58和外部通气口56两者的引导室78(其还可以被称为第二室)。在所图示的实施例中，引导室78至少部分由外壳盖子55和外壳31限定。引导室78具有的长度被描述为从前侧面40到后侧面42的距离。例如，引导室78的长度可以仅延伸过电池模块13的顶面32的一部分。引导室78将排放气体65朝外部通气口56引导并且使之离开外壳31。隔室中的第二隔室，隔离室80(其还可以被称为第三室)，可以通过挡板76与引导室78隔开。如图所示，隔离室80部分由挡板76和外壳盖55限定。另外，隔离室80与引导室78相邻，并且隔离室80和引导室78通过挡板76隔开。换言之，挡板76基本上密封隔离室80，使其与排气室64与引导室78隔开。在某些实施例中，电子部件81(例如，温度敏感性部件)设置在隔离室80内以利于电池模块13的控制和/或操作。例如，隔离室80可以容纳印刷电路板、传感器、开关(例如，继电器)等等。在某些实施例中，挡板76齐平地靠在外壳31的表面上。然而，在其他实施例中，外壳31包括被构造为接纳挡板76的凹口。将理解，挡板76可以被构造为创造加压排出气体的曲折流动路径，由此在通过外部通气口56排出之前降低排放气体65的压力。因此，排气结构63可以被构造为引导排放气体65离开外壳31容纳电化学电池单元30的第一区域并进入到通过内部通气口58联接至第一区域的第二区域。
在某些实施例中，排气结构63包括被构造为控制排放气体65流过排气结构63的流量的调节部件82(其可以被称为调节器)。例如，安全膜可以布置在排气室64与内部通气口58之间。其结果是，排气室64可以被构造为接收和储存排放气体65，直到达到阈值压力为止，在阈值压力下，安全膜开始作用并使得能够朝向外部通气口56流动。另外，在某些实施例中，安全膜可以布置在外部通气口56处。在其他实施例中，曲折的流动路径可以布置在排气室64内以在排放气体65到达内部通气口58之前降低排放气体65的压力。而且，在某些实施例中，调节部件82包括止回阀。
本公开实施例公开了排气结构63，所述排气结构被构造为背离电化学电池单元30引导排放气体65的流动路径89并且使其离开电池模块13和/或外壳31。例如，排放气体65可以沿第一方向62(例如，与电化学电池单元30的电池排气孔60的取向基本上对齐)离开电化学电池单元30。排放气体65的直接流动路径66可以接触板70。板70限定排气室64的内部结构的一部分。在某些实施例中，排放气体65可以沿多个方向从板70分散开，同时总体上沿路径被引导。例如，排放气体65的一部分可以朝外壳31的底侧面34移动，同时排放气体65的另一部分朝外壳31的顶侧面32移动。另外，排放气体65可以朝排气室64的底侧面34积聚。然而，如上所述，排气室64的压力和/或温度梯度可以促使排放气体65朝第二方向68沿着流动路径89移动。如前面提到的，第二方向68相对于第一方向62总体上是横向或交叉的，但包括本领域的普通技术人员理解的某种一般离差。因此，流动路径89可以继续使排放气体65改变方向以沿多个不同方向朝着和/或通过内部通气口58将排放气体65引导至引导室78。另外，挡板76可以将排放气体65朝向外部通气口56引到出引导室78之外，由此从电池模块13排出排放气体65。
图5是电子部件载体48的后部90的实施例的立体图。如前面提到的，电子部件载体48被构造为在前侧面40联接至外壳31，由此形成排气室64。后部90包括与外壳31对齐的多个壁92。如前面提到的，在某些实施例中，电子部件载体48经由夹子94卡扣在外壳31上。例如，外壳31可以包括配合附件，用于接纳夹子94并将电子部件载体48固定到外壳31上。
在所展示的实施例中，电子部件载体48还包括被构造为接纳板70的狭槽96。例如，狭槽96可以是接纳板70的大致矩形的开口。然而，在其他实施例中，板70可以经由开口98联接至电子部件载体48。例如，螺钉、铆钉等可以将板70联接至电子部件载体48。如前面提到的，狭槽96与电池排气孔60总体上对齐。由于这种对齐，直接流动路径66被构造为当电池模块13组装完成时撞击到狭槽96(或板70)。
如前面讨论的，排气室64的容积可以基于电化学电池单元30的数量、电池模块13的大小、电化学电池单元30的化学性质等等来具体地加以选择。因此，可以调整壁92的长度97以修改排气室64的容积。而且，在某些实施例中，突起100可以从电子部件载体48延伸进入排气室64以将压力施加于电化学电池单元30上，从而将电化学电池单元30固持在外壳31内。然而，在某些实施例中，突起100的构造选择性地减小排气室64的容积。另外，突起100还可以形成凹槽、通路、或曲折的流动路径以朝内部通气口58引导加压气体。其结果是，当排放气体65到达内部通气口58时，可以降低加压气体的压力和/或温度。
图6是外壳盖子55的实施例的立体图。如上所述，外壳盖子55被构造为联接至外壳31，由此将电子部件81封闭在外壳内。外壳盖子55包括跨过外壳盖子55的宽度102延伸的挡板76。如下所述，挡板76被构造为朝外壳31的内部延伸并且将外壳31分成引导室78和隔离室80。基于电子部件81的大小和形状以及电化学电池单元30的构造具体地选择挡板76的位置。例如，在包括若干电化学电池单元30的实施例中，引导室78可以更大以容下更大体积的加压气体。另外，在具有若干电子部件81的实施例中，隔离室80可以更大从而实现电子部件81的期望构造。例如，在所图示的实施例中，引导室78小于隔离室80。然而，在其他实施例中，引导室78可以和隔离室80一样大或大于隔离室80。
在所图示的实施例中，外壳盖子55包括围绕外壳盖子55的周界的脊104。在某些实施例中，脊104被构造为联接至外壳31的唇部以将外壳盖子55固定至外壳31。另外，脊104可以向操作者提供关于外壳盖子55的正确安装取向的指示。例如，外壳盖子55可以被构造为因为脊104与外壳31之间的干涉而无法以不正确的取向联接至外壳31。在某些实施例中，外壳31可以包括被构造为接纳脊104并且将脊104锁定至外壳31的特征。
如图所示，挡板76包括位于外壳盖子55的宽度102上的不同位置的切口106。在某些实施例中，切口106被构造为与外壳31上的延伸部对齐，由此帮助操作员将外壳盖子55布置在外壳31上。而且，在某些实施例中，切口106被构造为将外壳盖子55锁定到外壳31。例如，外壳31可以包括接纳切口106并将外壳盖子55固定到外壳31的夹子。其结果是，外壳盖子55联接至外壳31并将引导室78与隔离室80隔开。在某些实施例中，挡板76包括被构造为当安装外壳盖子55时抵靠在外壳31上的密封件。如前面提到的，外壳31可以接纳电子部件81以利于电池系统12的运行。然而，在某些实施例中，电子部件可能对排放气体的热量敏感。因此，挡板76形成排放气体65与电子部件81之间的隔墙，从而使电池模块13能够更紧凑，因为引导室78和隔离室80可以彼此相邻布置。
图7是具有联接至外部通气口56的软管转接器84的电池模块13的实施例的立体图。在所展示的实施例中，软管接头84是被构造为将排气软管联接至外部通气口56的软管棒形转接器。例如，排气软管可以被夹紧到软管转接器84上以形成排放气体65离开电池模块13的流体通路。在某些实施例中，如前面提到的，调节部件82可以设置在外部通气口56内以调节流过软管转接器84的排放气体65。
图8是用于从电化学电池单元30排放加压气体的方法120的实施例。在框122，从电化学电池单元30释放排放气体65。例如，沿第一方向62从电池单元排气孔60释放排放气体65(图3)。在框124，使排放气体65改变方向以沿第二方向68引导排放气体65。例如，在图4的所图示的实施例中，当沿第一方向62排出排放气体65时，排放气体65撞击在板70上。板70和排气室64被构造为使排放气体65改变方向以沿第二方向68朝外壳31的顶侧面32引导排放气体65。在框126，气体通过内部通气口58(图4)。内部通气口58被构造为将排气室64与外部通气口56流体地连接。在图4的所图示的实施例中，内部通气口58与外壳31一体形成。例如，内部通气口58朝引导室78引导排放气体65。在框128，经由外部通气口56从电池模块13排出气体。在那里，挡板76可以朝外部通气口56引导排放气体65以便最后从电池模块13排出。
在此描述的电池单元30可以是棱柱形电池单元，其中在此定义的棱柱形电池单元包括棱柱形壳体149，其形状为大致矩形的，如图9中所示。与袋式电池相反，棱柱形壳体由相对不可挠的硬质(例如，金属)材料形成。然而，应注意，除了棱柱形电池单元以外或代替棱柱形电池单元，以下描述的某些实施例还可以包括袋式电池。根据本公开实施例，每个棱柱形电池单元可以包括顶部壳体部分150，一组电池端子152、154(例如，电池正端子和负端子)位于所述顶部壳体部分。一个或多个电池单元排气孔156也可以位于顶部壳体部分150上。棱柱形电池壳体149还包括位置与顶部壳体部分150相反的底部壳体部分158。第一和第二侧面160、162(可以平直或圆形的)在与电池端子152、154相对应的相应位置上在顶部壳体部分150与底部壳体部分158之间延伸。第一和第二侧面164、166(可以是平坦(未示出)或圆形的)在每个电池单元30的相反两端联接第一和第二侧面160、162。
所公开的实施例中的一个或多个实施例单独地或相组合地可以提供在用于多个应用的电池模块的生产、安装和使用中有用的一个或多个技术效果。例如，本方法的某些实施例可以能够使电池模块的总体大小减小，诸如通过能够邻近加压气体的排气室布置电子部件。此外，本方法的某些实施例将电池模块的某些区域彼此隔离，由此能够使各部件的构造紧凑。另外，本公开实施例帮助以期望的取向布置电池单元，同时使排放气体改变方向到背离初始排气方向的区域。本说明书中的技术效果和技术问题是示例性的而非限制性的。应注意，本说明书中描述的实施例可以具有其他技术效果并且可以解决其他技术问题。
虽然仅图示和描述了根据本公开的某些特征和实施例，但在不实质性脱离权利要求书中所述的主题的新颖教导与优点的情况下，本领域的技术人员可以想到许多修改和改变(例如，构造元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数(例如，温度、压力等)值、安装布置、材料使用、颜色、取向等的变化)。任何过程或方法的顺序或次序可以根据替代实施例而不同或重新排序，因此应理解，应理解所附权利要求书旨在涵盖属于本公开的实际精神的所有这样的修改和改变。另外，为了提供对示例性实施例的简洁描述，可能没有描述实际实施方式的所有特征(即，与目前设想到的用于实施本公开的最佳方式无关的特征、或与实现本公开无关的特征)。应理解，在任何这类实际实施方式的开发中，与在任何工程或设计项目中一样，可以做出许多实施方式特定决策。此类开发工作可能是复杂的并且耗时的，然而对于受益于本公开的普通技术人员而言将为设计、制作和制造的例行任务，而无需过度实验。

Claims (24)

1.一种电池模块，包括：
外壳，所述外壳具有由多个侧面限定的内部，其中所述多个侧面中的一个侧面是盖子，其中所述盖子具有朝所述外壳的所述内部延伸的挡板；
锂离子电化学电池单元，所述锂离子电化学电池单元设置在所述外壳中，每个电池单元具有排气孔，通过所述排气孔能够排放气体；
第一室，所述第一室由所述外壳的内部结构限定，其中所述第一室接收从所述电化学电池单元沿第一方向引导的排放气体；
所述第一室的表面，其中所述表面被构造为使所述排放气体的流动改变方向以沿第二方向引导所述排放气体，所述第二方向相对于所述第一方向横向取向并且相对于所述排放气体的排放方向横向取向，所述排放气体沿着所述排放方向从所述外壳排放；
第二室，所述第二室部分地由所述盖子限定，其中所述第二室接收来自所述第一室的所述排放气体并且沿着所述排放方向将所述排放气体引导至所述外壳之外；以及
第三室，所述第三室部分地由所述挡板和所述盖子限定，其中所述第三室布置成与所述第二室相邻、通过所述挡板与所述第二室分离开，并且所述第三室密封地与所述第一室和所述第二室隔开。
2.如权利要求1所述的电池模块，其中所述表面包括设置在所述第一室内的板。
3.如权利要求1所述的电池模块，其中所述表面包括限定所述第一室的所述内部结构的一部分的壁。
4.如权利要求1所述的电池模块，其中所述第一室部分地由所述电池模块的所述外壳的所述多个侧面中的一个侧面以及在同一侧面处联接至所述外壳的面板形成。
5.如权利要求4所述的电池模块，其中所述电化学电池单元呈叠层布置并且所述电化学电池单元的所述排气孔被取向为朝所述第一方向排放气体。
6.如权利要求1所述的电池模块，包括第一通气口，所述第一通气口将所述第一室流体地联接至所述第二室，其中所述第一通气口延伸通过所述外壳的内壁。
7.如权利要求6所述的电池模块，包括第二通气口，所述第二通气口被构造为将所述排放气体从所述第二室引导到所述电池模块之外，其中所述第二通气口延伸通过所述外壳的外壁。
8.如权利要求7所述的电池模块，其中所述第二室被构造为朝所述第二通气口引导所述排放气体。
9.如权利要求1所述的电池模块，其中所述第一室的长度基本上垂直于所述第二室的长度。
10.如权利要求1所述的电池模块，包括调节器，所述调节器设置在所述第一室与所述第二室之间，其中所述调节器包括安全膜、止回阀、曲折的流动路径、或以上的组合。
11.如权利要求1所述的电池模块，其中所述表面由金属、金属合金、复合材料、或以上的组合组成。
12.如权利要求1所述的电池模块，其中所述表面基本上横向于所述第一方向布置，使得当所述排放气体沿所述第一方向排放时，所述排放气体撞击所述表面。
13.一种电池模块，包括：
外壳，所述外壳具有由多个侧面限定的内部，其中所述多个侧面中的一个侧面是盖子；
锂离子电化学电池单元，所述锂离子电化学电池单元设置在所述外壳中，每个电池单元具有排气孔，通过所述排气孔能够排放气体；
第一室，所述第一室由所述外壳的内部结构限定，其中所述第一室接收从所述电化学电池单元沿第一方向引导的排放气体；
所述第一室的表面，其中所述表面被构造为沿第二方向引导所述排放气体，所述第二方向相对于所述排放气体的排放方向横向取向，所述排放气体沿着所述排放方向从所述外壳排放；以及
第二室，所述第二室部分地由所述盖子限定，其中所述第二室接收来自所述第一室的所述排放气体并且沿着所述排放方向将所述排放气体引导至所述外壳之外，
其中所述盖子具有挡板，所述挡板朝所述外壳的所述内部延伸，并且其中所述电池模块进一步包括第三室，所述第三室部分地由所述挡板和所述盖子限定，其中所述第三室布置成与所述第二室相邻、通过所述挡板与所述第二室分离开，并且所述第三室密封地与所述第一室和所述第二室隔开。
14.如权利要求13所述的电池模块，其中所述表面包括设置在所述第一室内的板。
15.如权利要求13所述的电池模块，其中所述表面包括限定所述第一室的所述内部结构的一部分的壁。
16.如权利要求13所述的电池模块，其中所述第一室部分地由所述电池模块的所述外壳的所述多个侧面中的一个侧面以及在同一侧面处联接至所述外壳的面板形成。
17.如权利要求16所述的电池模块，其中所述电化学电池单元呈叠层布置并且所述电化学电池单元的所述排气孔被取向为朝所述第一方向排放气体。
18.如权利要求13所述的电池模块，包括第一通气口，所述第一通气口将所述第一室流体地联接至所述第二室，其中所述第一通气口延伸通过所述外壳的内壁。
19.如权利要求18所述的电池模块，包括第二通气口，所述第二通气口被构造为将所述排放气体从所述第二室引导到所述电池模块之外，其中所述第二通气口延伸通过所述外壳的外壁。
20.如权利要求19所述的电池模块，其中所述第二室被构造为朝所述第二通气口引导所述排放气体。
21.如权利要求13所述的电池模块，其中所述第一室的长度基本上垂直于所述第二室的长度。
22.如权利要求13所述的电池模块，包括调节器，所述调节器设置在所述第一室与所述第二室之间，其中所述调节器包括安全膜、止回阀、曲折的流动路径、或以上的组合。
23.如权利要求13所述的电池模块，其中所述表面由金属、金属合金、复合材料、或以上的组合组成。
24.如权利要求13所述的电池模块，其中所述表面基本上横向于所述第一方向布置，使得当所述排放气体沿所述第一方向排放时，所述排放气体撞击所述表面。
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