CN109037515A - 电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于承载一个或多个电池单元(40)的电池组(12)，所述电池组可以包括组架(20)，所述组架限定用于固持电池单元(40)的主体(22)。所述组架(20)可以包括适于固持所述电池单元(40)的一组垂直电池单元座(30)。一组水平通道(84)可以设置在所述组架(20)中位于所述一组垂直电池单元座(30)之间。盖罩(48)可以设置在电池单元(40)的一端处并且位于所述主体(22)内，从而为电池单元(40)提供通过所述电池单元座(30)的通风。

Description

电池组
技术领域
本公开涉及一种用于电池组的组架。
背景技术
电池组(battery pack)可以包括一个或多个单元组(cell stack)，所述一个或多个单元组以并联和串联组合配置，以达到供运载工具例如飞行器各处使用的预期操作电压和电流容量。遗憾的是，特别是在锂离子单元化学组成的情况下，当所述单元组中的一个电池单元失效时，温度的升高可能导致热逸散，所述热逸散可能产生连带效应(cascade)，导致整个单元组发生灾难性故障。
发明内容
在一个方面中，本公开涉及一种用于电池组的组架(a chassis for a batterypack)，所述组架包括主体，所述主体限定第一表面，以及与所述第一表面相对并且与其间隔开的第二表面。一组垂直电池单元座(cell holder)位于所述主体内并且在所述第一表面与所述第二表面之间延伸。一组水平通道位于所述主体内并且将所述一组电池单元座中的至少两个相邻电池单元座互连。所述一组水平通道沿所述主体的垂直长度的至少一部分间隔开。一组垂直冷却通道位于所述主体内并且在所述第一表面与所述第二表面之间延伸。一个垂直冷却通道位于所述一组垂直电池单元座的至少两个相邻垂直电池单元座之间，并且垂直地连接沿所述主体的垂直长度的至少一部分间隔开的一组水平通道。
在另一个方面中，本公开涉及一种用于电池组的组架，所述组架包括主体，所述主体限定第一表面，以及与所述第一表面相对并且与其间隔开的第二表面。一组垂直电池单元座位于所述主体内并且在所述第一表面与所述第二表面之间延伸。导电高熔点网格位于所述一组垂直电池单元座的电池单元座内并且配置成围绕电池单元。
在又一方面中，本公开涉及一种用于锂离子电池的盖罩组件(cap assembly)，所述盖罩组件包括：绝缘垫圈(grommet)，所述绝缘垫圈具有：主体，所述主体限定第一端和第二端，并且其中的通孔(through opening)从所述主体的所述第一端贯穿到所述主体的所述第二端；以及一组通道，所述一组通道从第一部分径向向外延伸到第二部分。
具体地，本申请技术方案1涉及一种用于电池组的组架，包括：主体，所述主体限定第一表面以及与所述第一表面相对并且间隔开的第二表面；一组垂直电池单元座，所述一组垂直电池单元座位于所述主体内并且在所述第一表面与所述第二表面之间延伸；一组水平通道，所述一组水平通道位于所述主体内并且将所述一组电池单元座的至少两个相邻电池单元座互连，并且其中所述一组水平通道沿所述主体的垂直长度的至少一部分隔开；以及一组垂直冷却通道，所述一组垂直冷却通道位于所述主体内并且在所述第一表面与所述第二表面之间延伸，并且其中一个垂直冷却通道位于所述一组垂直电池单元座的至少两个相邻垂直电池单元座之间，并且将沿所述主体的垂直长度的至少一部分间隔开的所述一组水平通道垂直地连接。
本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的组架，其中所述一组水平通道将四个相邻电池单元座互连。
本申请技术方案3涉及根据技术方案1或2中的任一技术方案所述的组架，进一步包括相变材料，所述相变材料位于所述一组水平通道中的至少一个水平通道内。
本申请技术方案4涉及根据前述技术方案中的任一技术方案所述的组架，其中所述相变材料在150℃到200℃下相变成液体。
本申请技术方案5涉及根据前述技术方案中的任一技术方案所述的组架，进一步包括冷却空气输入，所述冷却空气输入配置成操作性地连通到所述一组垂直冷却通道，并且提供冷却流体流。
本申请技术方案6涉及根据技术方案5所述的组架，其中所述一组水平通道相对于所述冷却流体流的方向成直角。
本申请技术方案7涉及根据前述技术方案中的任一技术方案所述的组架，其中多组水平通道设置在一个电池单元座的多个侧面上大体相同的横向定位处。
本申请技术方案8涉及根据前述技术方案中的任一技术方案所述的组架，其中所述一组垂直冷却通道包括围绕一个垂直电池单元座定位的六个垂直冷却通道。
本申请技术方案9涉及根据技术方案8所述的组架，进一步包括额外一组水平通道，所述额外一组水平通道在所述一组垂直冷却通道中的两个相邻垂直冷却通道之间延伸。
本申请技术方案10涉及根据前述技术方案中的任一技术方案所述的组架，进一步包括一组锂离子电池单元，所述一组锂离子电池单元位于所述一组垂直电池单元座内。
本申请技术方案11涉及根据技术方案10所述的组架，进一步包括绝缘垫圈，所述绝缘垫圈可操作性地连接到锂离子电池单元并且位于一个垂直电池单元座内，其中所述绝缘垫圈包括：主体，所述主体限定第一端和第二端，并且其中具有从所述主体的所述第一端贯穿到所述主体的所述第二端的通孔；以及一组通道，所述一组通道从所述第一端径向向外朝所述一组水平通道延伸。
本申请技术方案12涉及一种用于电池组的组架，包括：主体，所述主体限定第一表面以及与所述第一表面相对并且间隔开的第二表面；一组垂直电池单元座，所述一组垂直电池单元座位于所述主体内并且在所述第一表面与所述第二表面之间延伸；以及导电高熔点网格，所述导电高熔点网格位于所述一组垂直电池单元座的电池单元座内并且配置成围绕电池单元。
本申请技术方案13涉及根据技术方案12所述的组架，进一步包括冷却空气输入，所述冷却空气输入配置成可操作地连通到所述一组垂直电池单元座，并且提供冷却流体流。
本申请技术方案14涉及根据技术方案12或13中的任一技术方案所述的组架，进一步包括板，所述板紧固到所述主体的所述第二表面，并且具有流体连通到所述一组电池单元座中的电池单元座的通孔。
本申请技术方案15涉及根据技术方案12到14中的任一技术方案所述的组架，进一步包括绝缘垫圈，所述绝缘垫圈位于垂直电池单元座内，其中所述绝缘垫圈包括主体，所述主体限定第一端和第二端，并且其中具有从所述主体的所述第一端贯穿到所述主体的所述第二端的通孔；并且包括一组通道，所述一组通道从所述第一端朝所述一组垂直电池单元座径向向外延伸到第二部分。
本申请技术方案16涉及一种用于锂离子电池的盖罩组件，包括：绝缘垫圈，所述绝缘垫圈具有主体，所述主体限定第一端和第二端，并且其中具有：从所述主体的所述第一端贯穿到所述主体的所述第二端的通孔；以及一组通道，所述一组通道从第一部分径向向外延伸到第二部分。
本申请技术方案17涉及根据技术方案16所述的盖罩组件，其中所述主体是大体圆柱形的。
本申请技术方案18涉及根据技术方案17所述的盖罩组件，其中所述主体进一步包括上法兰，所述上法兰限定所述主体的所述第二端，并且其中所述上法兰的外围与所述主体的外围部分间隔开，以限定外围间隙。
本申请技术方案19涉及根据技术方案18所述的盖罩组件，其中所述一组通道从所述第一端延伸到所述外围间隙。
本申请技术方案20涉及根据技术方案16到19中的任一技术方案所述的盖罩组件，进一步包括导电泡沫元件或弹簧，所述导电泡沫元件或弹簧位于所述通孔中并且配置成连接到电池端子和电路。
附图说明
图1是根据本说明书所述各方面的包括电池组的飞行器的透视示意图。
图2是根据本说明书中所述各方面的图1所示电池组的分解图。
图3是图2所示电池组的透视图，其中去除了主体的一部分，从而露出包括一组锂离子电池的内部构造。
图4是根据本说明书中所述各方面的图2所示主体的透视图，所述主体包括一组水平通道和一组垂直冷却通道。
图5是根据本说明书中所述各方面的用在图3所示电池组中的盖罩组件的透视图。
图6是沿剖面5-5截取的图5所示盖罩组件的截面图。
图7是图3所示电池组的截面示意图，其中示出了穿过图6所示的垂直冷却通道的气流。
图8是根据本说明书中所述各方面的图7所示电池组的剖视图，其中示出了通过相邻的垂直冷却通道从一个锂离子电池排热。
图9是根据本说明书中所述各方面的用在图1所示电池组中的替代主体的透视图，其中包括用于一组垂直冷却通道的栅格构造。
图10是根据本说明书中所述各方面的替代电池组组件的分解图。
图11是图10所示电池组的透视图，其中去除了主体的一部分，从而示出电池组的内部组件。
具体实施方式
飞行器上的配电系统为飞行器的各种耗电负载供电。电池组用于储存和提供飞行器各处的电力，或者根据需要提供辅助电力。现代飞行器上供电需求数量的增加可能导致电池组容量需求增加，并且在更高需求下操作的可靠性需求增加，进而可能导致电池组内的操作温度升高。此外，需求的增加可能导致电池单元衰解(breakdown)增加。本公开的方面描述了一种电池组，所述电池组适用于促进个体单元衰解过程而不干扰邻近单元并且因此而不会干扰整个电池组。
由于效率需求增加、操作需求增加以及能量成本引起的供电需求增加可能导致电池组内的一个或多个电池由于单元故障而温度升高，并且发生衰解的可能性增大。单元衰解通常是一个三阶段过程。所述第一阶段可以包括固态电解质中间相层暴露于过高温度中，所述阶段可以在80℃以下的温度下开始。一旦此层受损，则电解质将与碳阳极反应。此反应是放热的，因此会推动温度升高。所述第二阶段可以在温度接近110℃时发生。在所述第二阶段中，电解质中的有机溶剂分解并且释放可燃烃气。尽管氧气不足通常会避免所述气体发生燃烧，但由于在无出口情况下的气体释放将导致局部压力升高，因此可能引发单元故障。一些单元包括一个安全气孔，以便以可控方式释放气体，但是所述气体的释放通常是在充氧环境中进行的，导致所释放的气体存在发生燃烧的可能性。在所述单元内，温度可继续升高，导致出现金属氧化物单元阴极分解的第三阶段。所述分解也是放热的，因此将使温度进一步升高。此外，此分解将氧气释放到分解的电解质气体中，并且可能导致已经加热到其闪点温度以上的烃气发生自燃。
尽管将描述“一组”各种元件，但是应理解，“一组”可以包括任何数量的相应元件，包括仅一个元件。此外，所有方向性词语(例如，径向、轴向、上、下、向上、向下、左、右、横向、前、后、顶部、底部、上方、下方、垂直、水平、顺时针、逆时针)仅用于标识目的以便于读者理解本公开，并不构成限制，特别是对其位置、定向或使用的限制。连接性词语(例如，附接、联接、连接和接合)应从广义上解释，并且除非另作说明，否则可包括一组元件之间的中间构件以及这些元件之间的相对移动。因此，所述连接性词语不一定推断出两个元件彼此直接连接并且相对于彼此成固定关系。示例性附图仅用于说明，相关附图中所反映的尺寸、位置、顺序和相对尺寸可以改变。
图1示意性地示出具有机载电池组12的飞行器10(以虚线示出)。电池组12可以容纳可用于储存和提供飞行器10各处的电力，或者根据需要提供辅助电力的电池元件。在一个示例中，所述电池组12可以连接到飞行器10上的一个或多个涡轮发动机14。涡轮发动机14结合推力的产生可以发电，所述电力可以提供给电池组12以供使用或储存。应理解，所述电池组12可以位于飞行器10内的任何地方，而不仅仅是图中所示的机头处。例如，可以有任何数量的电池组12围绕飞行器10进行配电。尽管以商用客机的形式图示，但是电池组12可以用于任何类型的飞行器中，例如但不限于固定翼飞行器、旋转翼飞行器、火箭、商用飞行器、私人飞行器和军用飞行器。此外，本公开的方面不仅限于飞行器方面，并且可以包括在其他移动和固定构造中。非限制示例性移动构造可以包括基于地面、基于水或其他基于空中的运载工具。任何实施方案均有其自身的约束和功率要求。因此，本说明书中所述电池组12的特定方面的设计可以定制以适应特定实施方案的具体要求。
现在参考图2，此分解图最清楚地图示了形成电池组12的示例性部件。组架20可以包括主体22，所述主体包括第一表面24以及与第一表面24相对的第二表面26。主体22的垂直长度28可以限定在第一表面24与第二表面26之间。一组垂直电池单元座30可以形成于主体22中并且可以在第一表面24与第二表面26之间延伸，并且其长度可以与所述垂直长度28相同。为清楚起见，组架20的主体22的示例性部分已经去除，从而示出电池单元座30的内部构造。应理解，组架20可以形成为围封图2分解图中所示的所有元件。应进一步认识到，所有电池单元座30应被主体22围封，以使电池单元座30在第一表面24和第二表面26处敞开。
在一个非限制性示例中，一组电池单元40可以设置在所述一组垂直电池座30中，所述一组电池单元可以是锂离子电池单元。电池单元40可以包括阳极端42和阴极端44。电池单元40可以以交替方式布置，以使一些电池单元40具有朝上的阳极端42，而一些电池单元具有朝上的阴极端44。所述构造是示例性的，并且可以针对特定电池组12的特定需求进行定制。
一组套筒46可以设置成其尺寸适于接纳电池单元40。套筒46可以由导热材料制成，其不会使电池单元40。套筒46可以设置成其尺寸适于相对于所述一组电池单元40插入所述一组垂直电池单元座30内。套筒46在操作期间提供热界面材料，以增强电池单元40与组架20之间的传热。在一个示例中，所述套筒46的热界面材料可以在升高的温度下发生衰解，进而促使电池单元40所产生的热量或气体耗尽。
形成为阳极盖罩48的阳极盖罩组件可以设置在电池单元40的阳极端42处，阴极盖罩50可以设置在电池单元40的阴极端44处。阳极盖罩48可以进一步包括垫圈52。垫圈52可以由隔热和电绝缘材料制成。热熔丝54可以设置在阳极盖罩48中，以用于电连接阳极端42处的电池单元40。热熔丝54可以配置成连接到电池端子和相关电路。在一个非限制性示例中，热熔丝54可以适于在阈值温度例如120℃下断开电池单元40之间的电连接。例如，所述热熔丝可以是弹簧或导电性可压缩泡沫元件。阴极联轴器56可以设置在阴极盖罩50中，以用于电连接电池单元40的阴极端44。
上绝缘体60可以设置在主体22的第一表面24处，并且下绝缘体62可以设置在主体22的第二表面26处。上绝缘体60和下绝缘体62可以既隔热，又电绝缘。小孔64和大孔66可以形成在上绝缘体60和下绝缘体62中，以分别适于接纳热熔丝54和阴极联轴器56。小孔和大孔依据电池单元接触面积来设定尺寸。
上电路板68可以设置在邻近上绝缘体60、与主体22相对处，并且下电路板70可以邻近下绝缘体62、与主体22相对。在一个非限制性示例中，上电路板68和下电路板70可以是印刷电路板，并且可以包括多个电气部件，例如电池单元控制和监测电路。
现在参考图3，其中在将组架20的一部分切除的情况下图示电池组12的一部分，以便更好地示出设置在所述一组垂直电池座30内的电池单元40。所述电池组12的垂直层叠(vertical stack of the battery pack)如图所示以从上到下顺序包括上电路板68、上绝缘体60、包括一组垂直电池座30的主体22、下绝缘体62和下电路板70。
一组垂直通道80设置在主体22中、在第一表面24与第二表面26之间延伸，并且与所述一组垂直电池单元座30间隔开。在图示的示例中，所述一组垂直通道80位于三个相邻的垂直电池单元座30之间。一组互补孔82设置在上绝缘体60和下绝缘体62中以及上电路板68和下电路板70中，与所述一组垂直通道80互补。孔82通过绝缘体60、62和电路板68、70提供与所述一组垂直通道80的流体连通。
一组水平通道84也设置在主体22中、延伸在所述一组垂直通道80中的某个通道与所述一组垂直电池座30中的某个垂直电池座之间。所述一组水平通道84经由相邻的垂直通道80将至少两个相邻的垂直电池座30互连。类似地，所述一组垂直通道80将所述一组水平通道84互连。另外，所述一组水平通道84可以将相邻的垂直通道80互连。因此，每个垂直电池座30可以经由多组水平通道84连接到六个相邻的垂直通道80，并且所述一组垂直通道80的每个垂直通道可以连接到三个垂直电池座30和三个相邻的垂直通道80。
所述一组水平通道84沿主体22的垂直长度28的至少一部分间隔开。所述间隔可以是等间隔，并且可以是相对于主体22的垂直长度28的一致的高度。例如，所述一组水平通道84可以设置在所述一组垂直电池座30的多个侧面上相对于主体22垂直长度28的基本相同的横向定位处。或者，可以设想，所述一组水平通道84可以偏置或者变距间隔，例如朝向垂直电池单元座30的中心或朝向电池单元40任一端42、44的水平通道84更密集。此外，可以设想，所述一组水平通道84中的一个或多个水平通道相对于由相邻垂直通道80限定的垂直轴线86成角度设置。所述角度可以相对于通过所述一组水平通道84的流动方向。进一步设想，所述水平通道84可以具有可变宽度或截面面积，或者可以具有不同形状或尺寸。所述形状或尺寸可以针对电池组12的特定需求例如预期局部温度进行定制。
例如，电池单元40的阳极端42包括通风口(vent)90，从而允许在例如电解质分解期间释放的气体例如烃气释放。阳极盖罩48可以适于允许所述气体从通风口90释放到所述一组垂直电池座30。
现在参考图4，其中主体22图示成包括成排130布置的一组垂直电池座30。排130相对于彼此偏置，以限定六角形构造中的一组拐角134。垂直通道84可以定位在拐角134中。因此，所述水平通道84可以围绕每个垂直电池座80形成六角形图案。
所述一组垂直通道80在主体22内间隔成位于限定拐角134的三个相邻垂直电池座30之间。所述一组水平通道84将每个垂直通道80连接到三个周围垂直电池座30。尽管仅将每个垂直通道80连接到三个垂直电池座30，但是围绕每个垂直电池座30总共存在六个垂直通道。
现在参考图5，阳极盖罩48包括主体100，所述主体具有第一端102、第二端104以及在所述第一端102与第二端104之间延伸的侧壁106。通孔108设置在主体100的内部，在第一端部102与第二端部104之间延伸。通孔108用于电连接阳极端42处的电池单元40，例如将其与图2所示热熔丝54电连接。一组通道110设置在主体100中。尽管仅示出两个通道110，但是可以设想任何数量的通道110。环形凹槽112设置在侧壁106中并且流体连通到所述一组通道110。环形凹槽112可以将侧壁106分成主体100的上法兰和外围部分，以将环形凹槽112限定成外围间隙。
现在参考图6，阳极盖罩48的截面图更好地示出了所述一组通道110。所述一组通道110的每个通道包括入口114和出口116。凹入区域118可以形成在第二端104处，包括在凹入区域118处形成于主体100内的环形通道120。凹入区域118和环形通道120可以适于电池单元40的阳极端42的形状。所述一组通道110的入口114可以设置在环形通道120中，其中出口116设置在凹槽112上。
所述凹入区域120可以与图3所示电池单元40的通风口90流体连通。阳极盖罩48可以提供经由通风口90将来自电池单元40的释放气体通过通道110并且通过凹槽112排出，其中所述释放气体可以提供给围封电池单元40的垂直电池座30，例如图3所示。
现在参考图7，作为流体流140例如冷空气流的冷却空气输入可以通过所述一组垂直通道80从第一表面24提供给第二表面26。所述冷却空气输入可以采取经由导管将空气体积提供到所述电池组，例如在航空电子设备实施方案中从发动机中抽出。或者可以设想沿相反方向的流动，或者以组合方向流动。流体流140可以是相对于电池组12的操作温度的冷流体，以用于冷却所述电池组12。所述电池组12的所述冷却可以通过对组架20的主体22进行对流冷却来实现。
在一个示例性非限制示例中，所述一组水平通道84中可以设有相变材料142，例如蜡。所述相变材料142可以适于将所述一组垂直电池座30与流体流140和所述一组垂直通道80进行密封隔离。相变材料142可以是固体材料，适于在预期阈值温度下相变成液体或气体，从而通过水平通道84将相邻垂直电池座30流体连通到相邻的竖直通道80。
现在参考图8，以水平剖面线示出的一个示例性电池单元40可以开始单元衰解过程，作为分解单元144。在所述衰解过程中，分解单元144经历温度逐步升高，从约80℃开始并且随着所述衰解过程的继续而进一步升高。应理解，衰解过程可以在低于80℃的温度下开始，并且所述温度是示例性的。
单元衰解时，气体146例如烃气可以通过通风口90从电池单元40释放到阳极盖罩48，进而进入围绕电池单元40的垂直电池座30中的空间内。所述释放气体可以具有分解单元144的升高温度，足以导致相变材料142从固体相变成另一种物质状态。相变材料142可以适用于从固相相变成液相或气相，从一组水平通道84排出到相邻垂直通道80，从而将包括分解单元144的垂直电池座30流体连通到相邻垂直通道80。或者可以设想，相变材料142可以进入与垂直通道80相反的垂直电池座30中。相变材料142发生相变之后，逸出气体146可以通过水平通道84释放到相邻垂直通道80中。自此，流体流140可以去除逸出气体146。
应认识到，相变材料142允许释放气体146从垂直电池座30排出，所述垂直电池座可以基于相变材料142的阈值衰解温度进行调节以释放气体。经由通过垂直通道80的流体流140排出释放气可将任何可燃气体与不可燃气体混合。类似地，可消除垂直电池座30内发生压力升高的可能性，因为去除相变材料时能够使积聚的气体流出，进而防止垂直电池座30内或电池单元40内发生压力积聚。因此，可以进一步设想，相变材料142可以是压敏型，适于在阈值压力下置换到垂直通道80中以防止过度压力积聚。
此外，流体流140可以为邻近分解单元144的电池组12提供冷却，借此通过降低局部温度来减缓电池单元40的分解。此外，受热气体的排出可以减缓或防止一个分解单元144的负面影响扩散到相邻电池单元40，或者可以减少由于单个电池单元40分解而导致整个电池组12发生故障的发生率。
在另一个示例中，相邻电池单元40处的相变材料142可以定向成使来自相邻分解电池单元40的受热气体致使相邻相变材料142熔化，进而促使与故障电池单元40相邻的电池单元40释放气体和热。所述熔化可以帮助防止相邻电池单元40中的温度或压力升高，并且进一步降低故障电池周围发生故障的发生率。
现在参考图9，替代性示例组架160可以包括主体162，所述主体具有图案构造，所述构造具有对准的排166，限定列168。示例性的一组垂直电池座164可以成排166和列168构造，从而限定位于四个相邻垂直电池座164之间的接合处的拐角170。一组垂直通道172中的一个垂直通道可以设置在拐角170处，但可以设想，每个拐角170处可以设有多个垂直通道172，或者多个垂直通道可以位于主体162中远离限定拐角处的区域内。
每个垂直通道172可以经由一组水平通道174流体连通到四个相邻垂直电池座164中的每个垂直电池座。类似地，每个垂直电池座164可以经由水平通道174连接到四个相邻垂直通道172。
或者可以设想，限定主体的电池组组架可以具有任何适当构造，其中有任何数量的垂直电池座被任意数量的垂直通道围绕，包括连接水平通道。因此，可以设想各种构造，并且不得限于图4或图9所示的示例。
现在参考图10，其中示出了另一个示例性电池组200，例如，所述示例性电池组可以用在图1所示的飞行器10内。为清楚起见，图中对电池组200的部分进行了切割，但是应理解，完整的电池组200是不分割的。组架202限定电池组200的主体204。主体204可以包括第一表面206以及与第一表面206相对的第二表面208。一组六角形垂直电池单元座210形成于主体204中。尽管图示成具有六角形形状，但可以设想，垂直电池单元座210可以具有任何形状，例如一个替代性非限制示例中的圆柱形。图示的主体204中有一部分已切除，以示出设置在主体204的一端上、可形成第二表面208的底座212。一组孔214可以设置在底座212中，从而通过底座212将垂直电池单元座210流体连通到组架202的外部。孔214可允许空气流进入组架202的内部，以使空气围绕电池单元座210流动。在一个非限制性示例中，孔214可以成形为图案。尽管底座212图示成与主体204形成整体，但应理解，底座212可以是附接到主体204的单独元件。
一组导电网格元件220可以成形为插入到所述一组垂直电池单元座210中。导电网格220可以具有高熔点，例如熔点高于故障电池单元的最大预期温度。网格220可以成形为与垂直电池单元座210互补，并且可以包括适于固持一个或多个电池单元224的中央通道222。网格220可以成形为具有唇缘226，所述唇缘适于与电池单元224贴合。网格220可以进一步包括环形座240，所述环形座适于支撑电池单元224的一端。网格元件220可以是多孔的，从而允许空气流通过网格元件220，例如从孔214进给。因此，网格元件220可以是导热的，从而提供对通过网格元件220的流体流的低阻力。类似地，所述网格元件是导电的，以同时实现电流的通过以及流体流通过网格元件220。
所述一组电池单元224可以包括阳极端228和阴极端230。阳极盖罩232可以设置在阳极端228处，并且阴极盖罩234可以设置在阴极端230处，以用于将电池单元224电连接到电路。网格220的唇缘226可以将尺寸设置成适于阳极盖罩232。在一个非限制性示例中，阳极盖罩232可以是图5和图6所讨论的阳极盖罩48。
电路板236例如印刷电路板设置在第一表面206处，以电连接电池单元224。热熔丝238可以设置在阳极盖罩232中以将电池单元224电连接到电路板236，同时适于在阈值温度下将电池单元224从电路板236断开。网格220是导电的，并且可以为阴极端230提供电连接到与阳极端228相邻的电路板236的通道，而不需要在电池组200两端设有电路板。另外，网格220是多孔的，从而提供用于强制空气冷却和气体通风的气流通道。
现在参考图11，组装好的电池组200图示切除了一部分，以便更好地示出电池组200的组合构造。主体204可以成形并且设置成其尺寸适于以任何构造容纳任何数量的电池单元224，其中阴极端230和阴极盖罩234安置在底座212上。网格220可以围绕电池单元224以及阳极端228、阴极端230、阳极盖罩232和阴极盖罩234。电路板236在主体204的第一表面206处围封电池单元座210。
在一个非限制性示例中，主体204可以通过挤出制成。电池单元座210可以是相同的，允许图案化以形成主体204，从而支撑包括任何数量的电池单元224的电池组200。或者可以设想，主体204可以通过增材制造或任何其他适当方法来制成。它们的主体204可以由具有低导热率和高熔点的材料制成。所述低导热率和高熔点用作相邻单元之间的防火墙，而多孔网格220提供每个单元内的流体排出和强制空气冷却。
在电池单元224开始分解的情况下，增加的热量和压力可以由穿过网格220的强制空气冷却来释放。在发生单元分解进而产生故障或显著温度的情况下，由主体204产生的防火墙可保护相邻单元免于受损，同时提供避免向相邻单元传热的屏障，否则可能加剧故障单元所在局部的其他相邻电池单元224的故障。因此可以避免一个电池单元224的故障对电池组200的其余部分造成干扰。
应理解，本说明书中所述的具有限定主体的组架的电池组提供了改进设计的电池组，以适应电池单元的故障，同时最大限度减小或减轻对相邻电池单元或整个电池组的负面影响。因此，与更换整个电池组相反，可以更换单个电池单元，因此降低了成本。
此外，应认识到，本说明书中所述的盖罩和垫圈使得电池单元阳极端处的盖罩能够实现电池单元的隔热和电绝缘，同时允许在电池单元衰解期间从电池单元释放的气体耗尽。因此将最大限度减小温度和内部压力，减轻单个电池单元衰解对电池组其余部分的负面影响。
本公开中设想存在除上述附图中所示之外的许多其他可能的实施例和构造。在尚未描述的范围内，各种实施例的不同特征和结构可根据需要彼此组合使用。所有这些实施例中未说明的特征并不旨在解释成其无法包括在这些实施例中，而是出于简明描述的目的。因此，不同实施例的各种特征可以根据需要组合和匹配，以形成新的实施例，无论所述新实施例是否明确说明。本说明书中包括本说明书中所述特征的组合或置换。
本说明书使用示例来公开本公开的实施例，包括最佳模式，同时还使得所属领域中的任何普通技术人员能够实践本公开的实施例，包括制造和使用任何装置或系统并且执行所包含的任何方法。本发明的专利保护范围由权利要求书限定，并且可包括所属领域的技术人员想出的其他示例。如果其他此类示例的结构构件与权利要求书的字面意义相同，或如果此类示例包括的等效结构构件与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类示例也应在权利要求书的覆盖范围内。

Claims (10)

1.一种用于电池组的组架，所述组架包括：
主体，所述主体限定第一表面以及与所述第一表面相对并且间隔开的第二表面；
一组垂直电池单元座，所述一组垂直电池单元座位于所述主体内并且在所述第一表面与所述第二表面之间延伸；
一组水平通道，所述一组水平通道位于所述主体内并且将所述一组电池单元座的至少两个相邻电池单元座互连，并且其中所述一组水平通道沿所述主体的垂直长度的至少一部分隔开；以及
一组垂直冷却通道，所述一组垂直冷却通道位于所述主体内并且在所述第一表面与所述第二表面之间延伸，并且其中一个垂直冷却通道位于所述一组垂直电池单元座的至少两个相邻垂直电池单元座之间，并且将沿所述主体的垂直长度的至少一部分间隔开的所述一组水平通道垂直地连接。
2.根据权利要求1所述的组架，其中所述一组水平通道将四个相邻电池单元座互连。
3.根据权利要求1或2中的任一权利要求所述的组架，进一步包括相变材料，所述相变材料位于所述一组水平通道中的至少一个水平通道内。
4.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的组架，其中所述相变材料在150℃到200℃下相变成液体。
5.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的组架，进一步包括冷却空气输入，所述冷却空气输入配置成操作性地连通到所述一组垂直冷却通道，并且提供冷却流体流。
6.根据权利要求5所述的组架，其中所述一组水平通道相对于所述冷却流体流的方向成直角。
7.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的组架，其中多组水平通道设置在一个电池单元座的多个侧面上大体相同的横向定位处。
8.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的组架，其中所述一组垂直冷却通道包括围绕一个垂直电池单元座定位的六个垂直冷却通道。
9.一种用于电池组的组架，所述组架包括：
主体，所述主体限定第一表面以及与所述第一表面相对并且间隔开的第二表面；
一组垂直电池单元座，所述一组垂直电池单元座位于所述主体内并且在所述第一表面与所述第二表面之间延伸；以及
导电高熔点网格，所述导电高熔点网格位于所述一组垂直电池单元座的电池单元座内并且配置成围绕电池单元。
10.一种用于锂离子电池的盖罩组件，所述盖罩组件包括：
绝缘垫圈，所述绝缘垫圈具有主体，所述主体限定第一端和第二端，并且其中具有：从所述主体的所述第一端贯穿到所述主体的所述第二端的通孔；以及一组通道，所述一组通道从第一部分径向向外延伸到第二部分。
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