CN107210652A - 具有冷却和安全特性的车辆电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池组设备，通过增加电池主体和设备与冷却剂之间的接触表面积来增强从电池主体和设备到冷却剂的热传递，从而减少热失控的可能性。若发生爆炸，运用形变电荷原理可使残片、碎片和其它颗粒飞向汽车中的地面，从而减少对驾驶员、乘客和汽车损伤的可能性。适合地嵌入阻燃剂筒，可阻止火灾以及事故对人和汽车的损伤。

Description

具有冷却和安全特性的车辆电池模块
相关申请交叉引用
本申请要求于2014年12月16日提交的美国临时专利申请No.62/124,408的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本申请要求于2015年7月9日提交的美国专利申请No.14/795,411的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及一种汽车电池组设备，尤其涉及一种使此类电池组组件更可抵抗热失控、并在发生事故时减少对人的潜在危害的方法和设备。
背景技术
传统上用于汽车的优选燃料和发动机是汽油和内燃机，而较新型的汽车提供了利用置于汽车内部的电池组组件所获得的功率来运行它们的发动机的能力。电动汽车不易产生噪音，并且不会像同类中使用汽油的汽车那样污染空气。
电动汽车的一个重要不同之处是其电池组设备。关键设计参数包括每千瓦时(KWH)的电池成本、未充电的情况下可驱动汽车的英里数、驾驶员在电池热失控或爆炸时的安全性、以及电池组冷却系统的成本和效率。冷却系统效率也影响每KWH的成本，因为低效冷却会导致工作温度升高，所以人们花费更多的设计成本、做出更多努力来使汽车部件可抵抗高温、温度的升高以及电池寿命，并具有可靠性。
传统上，用于电动汽车的电池模块具有成排布置的电池单元，并且具有抵靠每排电池单元放置的直(线形)冷却剂管。电池单元通常为圆柱形，因此其具有圆形横截面。因此，冷却剂管和每个电池单元之间的接触面积非常小，几乎只是该点(即圆形与该圆形正切线的接触点)的面积，从而限制了电池单元到冷却剂的热传导。之后略微改善该设计，使冷却剂管在每个电池单元处具有局部曲线，以更好地匹配电池单元的轮廓。这样可增加接触面积，并进而增加电池单元到冷却剂管的热传导。然而，该管和每个电池单元之间的接触角仍仅保持在大约15度，使得电池单元到冷却剂管的热传导仍然具有限制性。此外，该管端部的冷却剂在管入口处的温度较高，从而会导致第一和最后一个电池单元之间具有温度差。
由于热传导很差，电池单元易受温度升高的影响，导致火灾或爆炸。此外，甚至是最保守和最先进的电动车，均不能排除意外碰撞，使电动车和乘员处于因碰撞而导致电池组的火灾或爆炸的风险。电池单元的能量密度预期每几年会增加一倍，是大学实验室中开发的电流能量密度的10倍。为了保证车辆安全性和电池单元的寿命，能量密度越高，用于控制电池单元温度的冷却系统越关键。
附图说明
图1示出了与冷却设备具有线接触的电池模块设备实施例，其中当冷却剂与电池设备接触时，可在大体呈直线的管中流动。
图2示出了与冷却设备具有角接触点以改善设备到周围环境的热传导的电池模块设备的实施例，其中角接触点通过将冷却剂管沿着电池设备的曲线弯曲来实现。
图3示出了靠近电池模块的箱体示意图，其中电池单元浸在装有冷却剂的箱体中。
图4A为根据图3所示的方法的具有冷却剂的箱体和多个浸没的电池棒的电池模块设备的实施例的示意图。
图4B为图4A的实施例的部件分解图。
图5为根据图4A和4B的实施例的电池模块设备的一部分的侧横截面图，示出了冷却剂的流入和流出，冷却剂360度围绕圆柱形电池设备，以便通过冷却剂更好地从电池设备传导和排放热量到周围环境。
图6为根据图4和图5的实施例的电池模块设备的俯视横截面图。
图7为冷却剂箱的透视图。
图8为冷却剂箱的透视图，示出了如何将电池安装在其中。
图9为冷却剂箱的俯视图、前视图和侧视图。
图10为冷却剂箱的局部横截面图。
图11为冷却剂箱和电路板组件的俯视图和侧视图。
图12A和12B为不具有烧蚀弹性体涂层的冷却剂箱和电路板组件的局部横截面图。
图13为冷却剂箱和电路板组件的局部横截面图，其中添加了烧蚀弹性体涂层。
图14为完整电池模块的俯视图和侧视图。
图15为穿过不具有烧蚀弹性体涂层的完整电池模块的一个边缘所得到的局部横截面图。
图16为穿过具有烧蚀弹性体涂层的完整电池模块的一个边缘所得到的局部横截面图。
具体实施方式
本文介绍的是一种电池模块、一种车辆以及一种组装此类电池模块的系统、设备和方法，具有比现有车辆电池模块更有效的冷却特性，因而可降低火灾或爆炸的可能性。更具体而言，本文介绍的技术通过增加每个电池单元与冷却剂之间的接触的表面积来改善电池组的热性能。电池模块还具有在发生火灾或爆炸的情况下可减轻对车辆和乘员损伤的设计。在特定实施例中，电池模块设计通过设有在爆炸中先于(代替)顶侧而失效的底侧来减轻损伤，可引导颗粒飞片、碎片和热量远离车辆乘员、机舱和底盘。值得注意的是，虽然本文介绍的技术主要针对汽车应用，但不限于汽车，并且可能在其他类型的车辆和应用中实现，包括摩托车、踏板车、飞机等。
图1示出了车辆电池组的电池模块中所采用的传统的冷却机构。冷却剂流体从入口2处进入冷却剂管5、并在出口3处离开所述管5，从而流过所述组件。冷却剂流过的所述管5大部分呈直线形；其弯曲仅为减小有效长度，并且仅在不与任何电池单元4接触的位置弯曲。利用金属屏蔽和绝缘屏蔽的各种电池单元4与冷却剂管线形接触6。由于冷却剂管5和电池单元6之间的接触面积非常有限，热传导量和向周围环境的放电量均受到限制。
图2是图1中所述传统冷却机制的增强版本。冷却剂从入口22处进入、并在出口23处离开所述管25，从而流过所述冷却管25。具有金属屏蔽和绝缘的电池单元24在弯曲区域26与所述管25接触，以增加电池单元24和冷却剂之间的接触的表面积。接触的表面积可通过角度27测量。该角度27通常仅为15度，但该设计是对图1设计的改进。
根据本文介绍的技术，图3示出了对图1和图2设计进行改进的电池模块设计方法。在电池模块31中，冷却剂被容纳在具有流入物32和流出物33的箱体36中，而不是流过导管。与每个电池单元的屏蔽仅在一点或小弯曲区域接触冷却剂管不同，在该方法中，金属电池屏蔽(也称为“壳体”)35内的每个电池单元34被浸入在收集有冷却剂的箱体36中。例如，每个电池单元34可呈圆柱形。在其他实施例中，电池单元34的横截面可为矩形或某些其他形状。冷却剂沿电池单元长轴(即z轴)上电池单元长度的至少一部分，在x-y平面中(或更精确地、完全地围绕屏蔽35)完全围绕每个电池单元34。在一些实施例中，冷却剂基本沿z轴上电池单元的整体长度在x-y平面中完全围绕电池单元34；仅每个电池单元41的终端(与每个终端相邻的一小部分单元)暴露于空气。因此，由于浸入流动冷却剂的箱体中，导体的接触的表面积比上述传统设计的表面积增加了数倍。如下所述，该箱体结构还具有其他优点。
图4A和4B为根据图3概念的电池模块的示例性实施方式。具体而言，图4A示出了电池模块40的正常透视图，而图4B为电池模块40的部分分解图。如本文所述，在某些实施例中，冷却剂箱体由金属，例如铝，制成，并涂有一层或更多层或多层弹性体涂层材料，例如硅橡胶。在其它特性中，该弹性体涂层材料用作电池单元41和冷却剂流体之间的传热层，为电池单元提供电绝缘，并且在发生热失控事件的情况下可隔离火和/或爆炸碎片的抛射物。还可用作冷却箱的密封剂(例如，与外界隔绝的密封剂)，以及用于将冷却箱安装到架上时的冲击和振动吸收材料。在一些实施例中，电池单元41为传统的圆柱形、3400mAh 3.7V、可再充电的锂离子电池单元，并且横截面直径约18.5mm、长度约65.3mm。在其他实施例中，电池单元41可以是或包括其他类型、尺寸和/或形状的能量单元。
在所示的实施例中，冷却剂箱由四个箱体侧壁48、上箱盖45、下箱盖44(在图4A和4B中未示出；与上箱盖相对)和电池屏蔽(壳体)42组成，所有这些部件最初可以是单独的部件，之后(例如通过焊接、钎焊或任何其它合适的结合工艺)再结合在一起。这些部件优选地由刚性材料(例如铝)制成。在组装期间，整个冷却剂箱，包括电池屏蔽42的中空内部，均涂覆有弹性体涂层43(例如硅橡胶)。在一些实施例中，该弹性体涂层43具有以下性质/功能：1)冷却流体和电池单元之间的热传导；2)电池单元的电绝缘(不包括指定端部)；3)烧蚀(不燃烧)并用作防火墙；4)与内部内容物和外部环境的阻燃；5)防止湿气和水进出的密封剂；以及6)移动车辆中的抗冲击和抗振动性。
施加涂层的过程可通过，例如，注射成型等来实现。再将电池单元41放置在每个涂覆有涂层的屏蔽42中。再将涂覆有涂层的箱体和电池单元41浸入冷却剂流体中。
顶盖47和底盖49限定了电池模块40的顶部和底部。为增强电池模块40的顶部(车辆底盘和驾驶员的重量位于该顶部上)，顶盖47可用例如硅橡胶层增强。另一方面，为了当底部发生火灾或爆炸时在结构上缓解电池模块，底盖49可用比顶盖47的硅橡胶材料更薄的硅橡胶材料层来增强。冷却剂入口和出口(图4A和4B未示出)被设于箱体侧壁48上。
为控制爆炸情况下的故障形式，替代或除了使底部更薄外，箱盖44和底盖49可具有应力集中点或线，例如，V形切口的形式。在爆炸点之前，冷却剂箱处于压力下。发生爆炸时，具有应力点/线的下箱盖44和底盖49会先于上箱盖45和顶盖47破裂(c0llapse)，从底部喷射出箱体内容物。
本文所述的冷却剂箱设计相对于常规冷却管设计的另一个优点是，箱体可批量使电池单元冷却，而冷却管按顺序使电池单元冷却。在冷却管设计中，第一电池单元首先获得冷却剂，而最后一个电池最后获得冷却剂，并且冷却剂可在到达冷却剂管端部附近的电池单元时变热。因此，进入的冷却剂和离开的冷却剂之间存在温差。在冷却剂箱设计中，第一行电池和最后一行电池之间的距离仅为箱体宽度或长度，而在冷却剂管设计中，第一电池单元与最后一个电池单元之间的距离是冷却剂管的总长度。冷却剂箱设计允许冷却剂从一侧到另一侧以及从顶部到底部流动，从而使所有电池单元同时浸入并冷却，这对于使用需要瞬时冷却的极高能密度电池单元的实施例是有利的。
图5为图4A和4B中电池模块40的一部分的侧横截面图(x-z平面)。每个电池单元41被容纳在金属屏蔽42(其是冷却剂箱的一部分)中，金属屏蔽42被涂覆有符合电池单元41形状的涂层43(例如硅橡胶)。该屏蔽42符合电池41的形状。屏蔽42的直径和涂层43的厚度使每个电池单元41紧密安置在涂覆有涂层的屏蔽42内，与涂层43直接物理接触。在一些实施例中，电池单元41呈圆柱形。在其他实施例中，电池单元41可以是矩形或某些其他形状。
每个屏蔽42，对于沿z轴的至少一部分电池长度，通过在x-y平面(图6中更清楚示出)中完全围绕屏蔽42的冷却剂流体(例如，可以是基于水或基于硅油)来冷却。在一些实施例中，冷却剂在沿z轴(单元的长轴)的屏蔽的整个长度上完全围绕每个屏蔽42。在箱体内，冷却剂可流过屏蔽42之间的间隙。该方法使每个电池单元41可在最佳温度下工作。
涂层43用作传热介质，但也可用作电池单元的电绝缘并用作阻燃层。若有缺陷的单元发生热失控，则涂层43可用作防火墙，防火墙的存在可为电池模块40中的温度传感器(未示出)提供时间，以便向车辆驾驶员发出警报。
如图5所示的设备的一个实施例中，若有缺陷的电池爆炸或燃烧，冷却剂流体54将从各侧(360度全方位)涌出，以防止事故传播到相邻的电池单元。在一些实施例中，若多个电池单元失效、着火或爆炸，则所设计的相对较薄的冷却剂箱盖45会破裂。在一些实施例中，冷却剂箱的顶盖47和侧壁48具有(例如金属和涂层43)比底盖49更厚的材料。在一些实施例中，与底盖9相比，顶盖47和侧壁48被涂覆有相对较厚的烧蚀硅橡胶表面层。这种结构保护电池模块40隔断来自相邻模块的火，并且允许电池模块40的底盖49在发生爆炸时首先破裂。
在一些实施例中，如图4B和图5所示，包含灭火元件，例如二氧化碳或哈龙气体或碳酸氢钠粉末的筒体10被存储在顶盖47中。在一些实施例中，例如，将碳酸氢钠粉末筒设计成可破裂和打开，从而使粉末分解成二氧化碳。哈龙或二氧化碳可以类似方式工作。在未设有此类内置灭火元件的某些实施例中，冷却剂箱和底盖49的底部将破裂(由于在应力线或点设计的相对较薄的材料)，从而使内容物、颗粒和碎片落于远离驾驶员的方向。
在一些实施例中，为防止电池模块40因前部或后部的碰撞而扭曲，该电池模块40被放置在驾驶员下方的车体中部。若发生车辆碰撞，该电池模块40可随着底盖49打开而破裂，从而在顶盖和壁上较厚的硅橡胶起到延缓并抵抗火灾和爆炸的作用时，释放其内容物。破裂的底部冷却剂箱盖和底端盖49允许火焰和内容物下落并远离坐在电池模块40上方的驾驶员或乘客。
图6为电池模块40的一部分的俯视横截面图(x-y平面)。如图所示的是金属屏蔽42和涂层43内的电池单元41，其具有浸在冷却剂箱中的圆筒的圆形基部。箱体侧壁48具有冷却剂流体54的入口65。挡板66隔离车辆在各个方向上的运动对电池模块40的影响。挡板66将壳体42与流入物局部隔离，但包括散布在沿其长度的各个位置上的孔67，从而可调节冷却剂流体从入口64(见图7)到壳体42间空隙的流动。将一个类似的挡板(未示出)也设置在冷却剂箱的对侧上，以调节冷却剂流体54从壳体42间空隙到出口65的流动。
多个电池单元41被浸入冷却剂流体54中(尽管它们不会与冷却剂流体54直接物理接触)，因而电池单元41的任何故障影响将趋于局部化，而不会引起链式反应。若发生多处故障或火灾和/或爆炸，则箱体结构可提供底侧缓冲，以保护驾驶员以及大部分的车辆舱室和底盘。
图7为根据特定实施例的冷却剂箱的透视图。内置在其中一个侧壁48上，冷却剂箱60具有入口64和出口65，以允许冷却剂分别流入和流出箱体。该冷却剂箱60还包括围绕其周边的多个间隔柱61，从冷却剂箱60的顶盖45和底盖44伸出。该间隔柱61为安装在上箱盖45和顶盖47之间以及下箱盖44和底盖49之间的电接触板(图7中未示出；将在下文说明)提供空间。多个托架62被安装在较长侧壁48上，从而使完成的电池模块43被安装到车辆上。
图8为冷却剂箱60的另一透视图，示出了如何可将电池41安装在其中。如图所示，一些电池41已被插入其壳体42，而其他电池被悬挂在各自壳体的上方。图9为冷却剂箱60的俯视图、前视图和侧视图。
图10为冷却剂箱60的横截面图A-A，其中截面如图9所示。每个间隔柱61包括在其顶端和底端处的螺纹孔，以允许顶盖47和底盖49固定到冷却剂箱60。值得注意的是，为了简化说明，弹性体涂层43在图10至12B中未示出。
在某些实施例中，电路板被安装到冷却剂箱60的顶表面和底表面，与电池41电接触。图11示出了这种实施例的一个示例的俯视图和侧视图。箱体和电路板组件100包括分别安装到冷却剂箱60顶部和底部的顶部电路板101和底部电路板102。在特定实施例中，电路板101和102不与电池直接物理接触；而是，如图12A(截面C-C)和12B(截面D-D)的截面图所示，内部顶部和底部电路板111和112分别与电池接触并传导。内部电路板111和112分别具有金属引线121和122，从而可与电池41的顶部和底部电端物理接触。电路板101和102分别被安装在电路板111和112的顶部并与所述电路板111和112电接触，从而可将电流从外部连接器(未示出)传入或传出，该外部连接器可将电力从电池模块提供到车辆。
图13为类似于图12A的更详细的截面图；但图13的视图展示了不同的平面，即穿过几个电池41中心的视图。另外，图13展示了弹性体涂层43。
图14为根据特定实施例的完成的电池模块40的俯视图和侧视图。顶盖47和底盖47分别安装在电路板101和102上，使电路板不会暴露。将螺钉141拧入隔离柱61中对应的孔中，从而顶盖47和底盖49通过螺钉141被固定就位。图15为从完整电池模块40的一个边缘所得到的截面图(D-D)。为简化图示，弹性体涂层43未在图15中示出。图16为类似于图12A的更详细的截面图；但图16的视图展示了不同的平面，即穿过几个电池41的中心的视图。另外，图16展示了弹性体涂层43。
现将对制造冷却剂箱的工艺的示例进行说明。在该示例中，冷却剂箱通过板材成型和焊接方式由铝制成。电池屏蔽(也称为“壳体”或“导管”)42，也可由铝制成，可通过挤压和辊轧成型形成。每个屏蔽42的端部具有小凸起，用作止挡件，可分别定位冷却剂箱的底部以及顶板44和底板45。
在钎焊大量导管时，可采用本文称为“板材或毯式钎焊”的钎焊法。该技术中，需制造具有通孔的钎焊材料板(“钎焊板”，即填料和助焊剂)，该通孔的直径相同并且具有与屏蔽42相同的图案。再将钎焊板放置在冷却剂箱的顶侧和底侧。再将用作背衬板的另一薄铝板放置在钎焊板的顶部。将加热板加热至所需的钎焊温度，使其与所述顶部和底部板材接触；这样形成了一个“三明治”状，具有冷却剂箱的顶板或底板位于一侧，铝板位于另一侧，钎焊板在中间。加热板熔化钎焊材料，接着用钎焊材料分别填充箱体的导管42与底板44和顶板45之间的焊缝和间隙。钎焊好导管42后，将组件放入模具内，其中使硅橡胶涂层43成型以覆盖该组件的所有外表面。钎焊板的替代物是被附接到铝背衬板的钎焊环或部分环。再将该复合背衬板放置在箱体的顶侧和底侧，用于利用加热板进行钎焊。
示例
在此介绍的技术的某些实施例以如下编号的示例的形式被总结：
1.一种电池模块，包括：多个电池单元和用于聚集冷却剂流体的冷却剂箱，该冷却剂箱包括多个刚性的壳体，电池单元的每一个被设置于单独的一个壳体内，其中当冷却剂流体存在于冷却剂箱内时，该冷却剂流体在垂直于电池单元的轴线的平面中完全围绕每个电池单元。
2.根据示例1所述的电池模块，其中该轴线是电池单元的长轴。
3.根据示例1或2所述的电池模块，其中壳体的每一个具有符合电池单元的形状的形状。
4.根据示例1至3中任一项所述的电池模块，其中电池单元和壳体呈圆柱形。
5.根据示例1至4中任一项所述的电池模块，被配置成当冷却剂流体存在于冷却剂箱内时，该冷却剂流体可在壳体之间的间隙内流动。
6.根据示例1至5中任一项所述的电池模块，其中壳体的每一个具有中空部分以容纳电池单元中相应的一个，且其中壳体的每一个的中空部分的表面形成冷却剂箱的外表面的一部分，从而当冷却剂流体存在于冷却剂箱内时，冷却剂流体不会直接接触电池单元。
7.根据示例1至6中任一项所述的电池模块，还包括设置于壳体的表面上的弹性体涂层，从而在每个壳体内，相应的电池单元与该弹性体涂层物理接触。
8.根据示例1至7中任一项所述的电池模块，其中该弹性体涂层包括硅橡胶。
9.根据示例1至8中任一项所述的电池模块，该弹性体涂层通过注射成型工艺被设置于该冷却剂箱的表面上。
10.根据示例1至9中任一项所述的电池模块，其中该冷却剂箱还包括：入口，冷却剂流体可通过该入口从电池冷却剂循环系统的第一冷却剂导管进入该冷却剂箱；以及出口，冷却剂流体可通过该出口离开该冷却剂箱到达电池冷却剂循环系统的第二冷却剂导管。
11.根据示例1至10中任一项所述的电池模块，还包括所设置的用于覆盖该冷却剂箱顶部的顶盖，该顶盖具有第一厚度；以及用于覆盖该冷却剂箱底部的底盖，该底盖具有小于第一厚度的第二厚度。
12.根据示例1至11中任一项所述的电池模块，其中顶盖和底盖各自涂覆有弹性体涂层，其中该顶盖涂覆有具有第一厚度的弹性体涂层，该底盖涂覆有具有第二厚度的弹性体涂层，并且其中弹性体涂层的第二厚度小于弹性体涂层的第一厚度。
13.根据示例1至12中任一项所述的电池模块，还包括包含阻燃材料的筒体。
14.一种电池模块，包括：多个电池单元和用于聚集冷却剂流体用于将热量从电池单元传走的冷却剂箱，该冷却剂箱包括多个壳体，该多个壳体限定冷却剂箱的第一外表面和冷却剂箱的第二外表面之间穿过冷却剂箱的多个中空通道，壳体的每一个具有容纳电池单元的其中一个并形成冷却剂箱的外表面的内表面，壳体的每一个被设置成将热量从电池单元中相应的一个传递到冷却剂箱内的冷却剂流体。
15.根据示例14所述的电池模块，其中当冷却剂流体存在于冷却剂箱内时，该冷却剂流体在垂直于电池单元的轴线的平面中完全围绕每个电池单元。
16.根据示例14或15所述的电池模块，其中该轴线是电池单元的长轴。
17.根据示例14至16中任一项所述的电池模块，其中电池单元和壳体呈圆柱形。
18.根据示例14至17中任一项所述的电池模块，被配置成当冷却剂流体存在于冷却剂箱内时，该冷却流体在壳体之间的间隙内流动。
19.根据示例14至18中任一项所述的电池模块，还包括设置于壳体的表面上的弹性体涂层，从而在每个壳体内，相应的电池单元与弹性体涂层物理接触。
20.根据示例14至19中任一项所述的电池模块，其中该弹性体涂层包括硅橡胶。
21.根据示例14至20中任一项所述的电池模块，该弹性体涂层通过注射成型工艺被设置于该冷却剂箱的表面上。
22.根据示例14至21中任一项所述的电池模块，其中该冷却剂箱还包括：入口，该冷却剂流体可通过该入口从电池冷却剂循环系统的第一冷却剂导管进入冷却剂箱；以及出口，冷却剂流体可通过该出口离开冷却剂箱到达电池冷却剂循环系统的第二冷却剂导管。
23.根据示例14至22中任一项所述的电池模块，还包括：所设置的用于覆盖冷却剂箱顶部的顶盖，该顶盖具有第一厚度；以及用于覆盖冷却剂箱底部的底盖，该底盖具有小于第一厚度的第二厚度。
24.根据示例14至23中任一项所述的电池模块，其中顶盖和底盖各自涂覆有弹性体涂层，其中顶盖涂覆有具有第一厚度的弹性体涂层，底盖涂覆有具有第二厚度的弹性体涂层，并且其中弹性体涂层的第二厚度小于弹性体涂层的第一厚度。
25.根据示例14至24中任一项所述的电池模块，还包括包含阻燃材料的筒体。
26.一种用于车辆中的电池模块，当被连接到车辆中的电池冷却剂循环系统时，该电池模块包括：多个电池单元；用于聚集冷却剂流体以将热量从电池单元传走的冷却剂箱；该冷却剂箱包括：多个固定设置的、其间具有间隙的刚性的壳体，壳体的每一个具有中空部分用于容纳电池单元中相应的一个，其中壳体的每一个的中空部分的表面形成冷却剂箱的外表面的一部分，从而当冷却剂流体存在于冷却剂箱内时，冷却剂流体不会直接接触电池单元；弹性体材料的涂层，其被设置于壳体的表面上；其中在每个壳体内，相应的一个电池单元被保持与弹性体材料物理接触，且其中当冷却剂流体存在于冷却剂箱内时，冷却剂流体在壳体之间的间隙内流动，从而在垂直于电池单元的长轴的平面中完全围绕电池单元的每一个；入口，冷却剂流体可通过入口从电池冷却剂循环系统的第一冷却剂导管进入冷却剂箱；以及出口，冷却剂流体可通过出口离开冷却剂箱到达电池冷却剂循环系统的第二冷却剂导管；所设置的用于覆盖冷却剂箱顶部的顶盖，该顶盖具有第一厚度；以及所设置的用于覆盖冷却剂箱底部的底盖，该底盖具有小于第一厚度的第二厚度。
27.根据示例26所述的电池模块，其中顶盖和底盖各自涂覆有弹性体材料，并且其中顶盖被涂覆有具有第一厚度的弹性体涂层，底盖被涂覆有具有第二厚度的弹性体涂层，并且其中弹性体涂层的第二厚度小于弹性体涂层的第一厚度。
28.根据示例26或27所述的电池模块，其中电池单元和壳体呈圆柱形。
29.根据示例26至28中任一项所述的电池模块，其中弹性体涂层包括硅橡胶。
30.根据示例26至29中任一项所述的电池模块，还包括包含阻燃材料的筒体。
31.根据示例1至30中任一项所述的电池模块，其中电池模块包括：电池模块的顶盖、电池模块的底盖、冷却剂箱的上箱盖；以及冷却剂箱的下箱盖；其中底盖或所述下箱盖中的至少一个具有内设的应力集中特性，其被设计为使得在冷却剂箱内发生爆炸的情况下，底盖或下箱盖会优先发生故障，以替代或先于顶盖和上箱盖的故障。
尽管本文已根据优选实施例对本发明进行了说明，但还要了解的是，在不脱离本文所要求保护的本发明精神和范围的前提下，可进行其它多种可能的修改和变型。

Claims (30)

1.一种电池模块，包括：
多个电池单元；以及
用于聚集冷却剂流体的冷却剂箱，所述冷却剂箱包括多个刚性的壳体，所述电池单元的每一个被设置在所述壳体的单独的一个内，其中当所述冷却剂流体存在于所述冷却剂箱内时，所述冷却剂流体在垂直于所述电池单元的轴线的平面中完全围绕每个电池单元。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述轴线是所述电池单元的长轴。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述壳体的每一个具有符合所述电池单元的形状的形状。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中所述电池单元和所述壳体呈圆柱形。
5.根据权利要求1所述的电池模块，被配置成当所述冷却剂流体存在于所述冷却剂箱内时，所述冷却剂流体在所述壳体之间的间隙内流动。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述壳体的每一个具有中空部分以容纳所述电池单元中的相应的一个，并且其中所述壳体的每一个的所述中空部分的表面形成所述冷却剂箱的外表面的一部分，从而当所述冷却剂流体存在于所述冷却剂箱内时，所述冷却剂流体不会直接接触所述电池单元。
7.根据权利要求1所述的电池模块，还包括设置于所述壳体的表面上的弹性体涂层，从而在每个壳体内，相应的电池单元与所述弹性体涂层物理接触。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中所述弹性体涂层包括硅橡胶。
9.根据权利要求7所述的电池模块，所述弹性体涂层通过注射成型工艺被设置于所述冷却剂箱的表面上。
10.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述冷却剂箱还包括：
入口，所述冷却剂流体可通过所述入口从电池冷却剂循环系统的第一冷却剂导管进入所述冷却剂箱；以及
出口，所述冷却剂流体可通过所述出口离开所述冷却剂箱到达所述电池冷却剂循环系统的第二冷却剂导管。
11.根据权利要求1所述的电池模块，还包括：
具有第一厚度的顶盖；以及
具有小于所述第一厚度的第二厚度的底盖。
12.根据权利要求11所述的电池模块，其中所述顶盖和底盖各自涂覆有弹性体涂层，并且其中所述顶盖被涂覆具有第一厚度的所述弹性体涂层，以及所述底盖被涂覆具有第二厚度的所述弹性体涂层，并且其中所述弹性体涂层的所述第二厚度小于所述弹性体涂层的所述第一厚度。
13.根据权利要求1所述的电池模块，还包括：
所述电池模块的顶盖；
所述电池模块的底盖；
所述冷却剂箱的上箱盖；以及
所述冷却剂箱的下箱盖；
其中所述底盖或所述下箱盖中的至少一个具有内设的应力集中特性，其被设计以使得在所述冷却剂箱内发生爆炸的情况下，所述底盖或所述下箱盖会优先发生故障，以替代或先于所述顶盖和所述上箱盖的故障。
14.根据权利要求1所述的电池模块，还包括包含阻燃材料的筒体。
15.一种电池模块，包括：
多个电池单元；以及
用于聚集冷却剂流体以将热量从所述电池单元传走的冷却剂箱，所述冷却剂箱包括多个壳体，所述多个壳体限定了所述冷却剂箱的第一外表面和所述冷却剂箱的第二外表面之间穿过所述冷却剂箱的多个中空通道，所述壳体的每一个具有容纳所述电池单元中的一个并形成所述冷却剂箱的外表面的内表面，所述壳体的每一个被设置成将热量从所述电池单元中相应的一个传递到所述冷却剂箱内的所述冷却剂流体。
16.根据权利要求15所述的电池模块，其中当所述冷却剂流体存在于所述冷却剂箱内时，所述冷却剂流体在垂直于所述电池单元的轴线的平面中完全围绕每个电池单元。
17.根据权利要求15所述的电池模块，其中所述轴线是所述电池单元的长轴。
18.根据权利要求17所述的电池模块，其中所述电池单元和所述壳体呈圆柱形。
19.根据权利要求15所述的电池模块，被配置成当所述冷却剂流体存在于所述冷却剂箱内时，所述冷却剂流体在所述壳体之间的间隙内流动。
20.根据权利要求15所述的电池模块，还包括设置于所述壳体的表面上的弹性体涂层，从而在每个壳体内，相应的电池单元与所述弹性体涂层物理接触。
21.根据权利要求20所述的电池模块，其中所述弹性体涂层包括硅橡胶。
22.根据权利要求20所述的电池模块，所述弹性体涂层通过注射成型工艺被设置于所述冷却剂箱的表面上。
23.根据权利要求15所述的电池模块，其中所述冷却剂箱还包括：
入口，所述冷却剂流体可通过所述入口从电池冷却剂循环系统的第一冷却剂导管进入所述冷却剂箱；以及
出口，所述冷却剂流体可通过所述出口离开所述冷却剂箱到达所述电池冷却剂循环系统的第二冷却剂导管。
24.根据权利要求15所述的电池模块，还包括：
具有第一厚度的顶盖；以及
具有小于所述第一厚度的第二厚度的底盖。
25.根据权利要求24所述的电池模块，其中所述顶盖和底盖各自涂覆有弹性体涂层，以及其中所述顶盖被涂覆具有第一厚度的所述弹性体涂层，以及所述底盖被涂覆有具有第二厚度的所述弹性体涂层，并且其中所述弹性体涂层的所述第二厚度小于所述弹性体涂层的所述第一厚度。
26.根据权利要求15所述的电池模块，还包括：
所述电池模块的顶盖；
所述电池模块的底盖；
所述冷却剂箱的上箱盖；以及
所述冷却剂箱的下箱盖；
其中所述底盖或所述下箱盖中的至少一个具有内设的应力集中特性，其被设计为使得在所述冷却剂箱内发生爆炸的情况下，所述底盖或所述下箱盖会优先发生故障，以替代或先于所述顶盖和所述上箱盖的故障。
27.根据权利要求15所述的电池模块，还包括包含阻燃材料的筒体。
28.一种用于车辆中的电池模块，当被连接到所述车辆中的电池冷却剂循环系统时，所述电池模块包括：
多个电池单元；
用于聚集冷却剂流体以将热量从所述电池单元传走的冷却剂箱，所述冷却剂箱包括
多个固定设置的、其间具有间隙的刚性的壳体，所述壳体的每一个具有中空部分，以容纳所述电池单元中相应的一个，其中所述壳体的每一个的所述中空部分的表面形成所述冷却剂箱的外表面的一部分，从而当所述冷却剂流体存在于所述冷却剂箱内时，所述冷却剂流体不会直接接触所述电池单元；
弹性体材料的涂层，其被设置于所述壳体的表面上；
其中在每个壳体内，所述电池单元的相应的一个被保持与所述弹性体材料物理接触，且其中当所述冷却剂流体存在于所述冷却剂箱内时，所述冷却剂流体在所述壳体之间的所述间隙内流动，从而在垂直于所述电池单元的长轴的平面中完全围绕所述壳体的每一个；
入口，所述冷却剂流体可通过所述入口从所述电池冷却剂循环系统的第一冷却剂导管进入所述冷却剂箱；以及
出口，所述冷却剂流体可通过所述出口离开所述冷却剂箱到达所述电池冷却剂循环系统的第二冷却剂导管；
具有第一厚度的顶盖；以及
具有小于所述第一厚度的第二厚度的底盖。
29.根据权利要求28所述的电池模块，其中所述顶盖和底盖各自涂覆有所述弹性体材料，其中所述顶盖被涂覆具有第一厚度的所述弹性体涂层，以及所述底盖被涂覆具有第二厚度的所述弹性体涂层，并且其中所述弹性体涂层的所述第二厚度小于所述弹性体涂层的所述第一厚度。
30.根据权利要求28所述的电池模块，其中所述电池单元和所述壳体呈圆柱形。
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