CN110021789A - 可开关的电池模块以及包括该电池模块的电池和车辆 - Google Patents

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H.哈默施米德
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Abstract

本公开提供了可开关的电池模块以及包括该电池模块的电池和车辆。该电池模块包括：多个电池单元，被布置为单元堆叠，使相邻的侧壁形成一行，其中每个电池单元包括壳体和盖组件，壳体包括上述侧壁当中的两个侧壁，盖组件覆盖壳体并包括正端子和负端子；和固态开关，布置为电池单元的单元堆叠中的元件并用于将电池模块与外部电网可开关地连接，该固态开关包括开关电路板、后盖和前盖，该开关电路板包括用于提供执行开关的功率级的功率MOSFET，后盖和前盖形成固态开关的外壳并包括尺寸和形状与每个电池单元的壳体的侧壁相同的侧壁。

Description

可开关的电池模块以及包括该电池模块的电池和车辆
技术领域
本发明的各方面涉及一种可开关的电池模块以及包括所述可开关的电池模块的电池。
背景技术
可再充电电池或二次电池与一次电池的区别在于：它能够反复地充电和放电，而一次电池通常提供化学能到电能的不可逆转变。低容量可再充电电池可以用作小型电子装置(诸如手机、笔记本计算机和摄像机)的电源，而高容量可再充电电池可以用作混合动力车辆等的电源。
通常，可再充电电池包括：电极组件，包括正电极、负电极以及插设在正电极和负电极之间的分隔物；壳体，接收电极组件；以及电极端子，电连接到电极组件。电解质溶液被注入到壳体中以便通过正电极、负电极和电解质溶液的电化学反应使电池能够充电和放电。壳体的形状取决于电池的预期用途，可以为圆柱形或矩形。
可再充电电池可以用作由串联和/或并联联接的多个单位电池单元形成的电池模块从而提供高能量密度，例如用于驱动混合动力车辆的电机。也就是，根据所希望的电量并为了实现例如用于电动车辆的高功率可再充电电池，电池模块通过互连所述多个单位电池单元的电极端子而形成。
电池模块可以用块设计(block design)或模块设计来构造。在块设计中，每个电池联接到共同的集流器结构和共同的电池管理系统，并且联接到共同的集流器结构和共同的电池管理系统的电池单元被容纳。在模块设计中，多个电池单元被连接以形成子模块，并且几个子模块被连接以形成模块。于是电池管理功能能够至少部分地在模块或子模块级上实现，因此可以改善可互换性。一个或更多个电池模块被机械地集成和电集成，配备有热管理系统，并建立与一个或更多个电消费者的通讯以便形成电池系统。
为了将电池模块与外部电网(例如电池系统电网/网络或车辆电网/网络，其可以从电池模块接收电力或提供电力到电池模块)连接/断开，机电开关(例如继电器)通常用于开关电路。然而，基于机电开关的开关电路会具有几个缺点并会在电池系统的制造期间需要进行的额外的工艺。基于继电器的机电开关在继电器导通时总是消耗电流，这导致连续的功耗。继电器的机械部件容易发生故障并仅具有有限的寿命，也就是，限制了继电器的开关循环的次数。此外，机械开关时间由于惯性而受限。
已经进行了许多尝试以使用功率MOSFET(金属氧化物半导体场效晶体管)用于电池模块的电路板上的固态开关。然而，由于开关的高的操作电流和非标称的导通电阻，功耗对于使用基于MOSFET的固态开关会是一问题。因此，对有效冷却这种固态开关存在特殊需求，特别是在使用高电流的应用中。冷却电池中的固态开关的主要部件(即可开关的MOSFET)的通常方法是使用铝热沉，该铝热沉热连接到MOSFET的表面(例如各个MOSFET封装的表面)。于是包括功率MOSFET的开关电路板通常连接到热沉。为了保证从MOSFET到热沉的充分的热传递，通常使用热界面材料。这种方法的主要缺点是固态开关的冷却独立于用于冷却电池模块中的各个电池单元的热管理系统。连接热沉到固态开关导致电池模块的制造中的额外成本(例如增加的成本和安装空间)。
为了提供电池系统的热控制，要求热管理系统通过有效地辐射、排放和/或消散由其可再充电电池产生的热量而安全地使用电池模块。如果没有充分地执行热辐射/排放/消散，在各电池单元之间会发生温度变化，使得电池模块不能产生期望的电量。此外，内部温度的升高会导致其中发生不正常的反应，因此可再充电电池的充电和放电性能变差并且可再充电电池的寿命缩短。因此，期望有效地辐射/排放/消散来自单元的热的单元冷却。对于高性能电池，主动冷却系统通常是强制性的。通常的方法是使用主动液体冷却系统或主动空气冷却系统。对于低性能电池，被动冷却可以是足够的。
在本背景技术部分中公开的以上信息是为了增强对本发明的背景的理解，因此它可以包含不构成现有技术的信息。
发明内容
本发明的各方面针对于一种包括固态开关的电池模块，其避免在电池模块中需要不同的冷却系统，同时降低电池模块的制造的额外费用。
根据本发明的某些实施方式，提供一种电池模块，包括：多个电池单元，该多个电池单元布置为单元堆叠，使相邻的侧壁形成一行，该侧壁具有一致的尺寸和形状，每个电池单元包括：壳体，包括所述侧壁当中的两个侧壁；以及盖组件，配置为覆盖壳体，并包括正端子和负端子；以及固态开关，布置为电池单元的单元堆叠中的元件，并配置为将电池模块与外部电网可开关地连接，该固态开关包括开关电路板、后盖和前盖，该开关电路板包括配置为提供用于执行开关的功率级(power stage)的功率MOSFET，后盖和前盖形成固态开关的外壳并包括尺寸和形状与每个电池单元的壳体的侧壁相同的侧壁。
换言之，本发明的某些实施方式提供具有与电池单元或多个电池单元相同的形状因子的固态开关；也就是，固态开关被实施在外壳中，该外壳至少在两个维度上等于或基本上等于所用的电池单元的形状因子。在某些实施方式中，所述两个维度涉及电池单元的宽度、深度和高度，所述两个维度对应于具有最大数值的参数(例如高度和宽度)。在某些示例中，前盖和后盖以及每个电池单元的侧壁具有一致或基本上一致的矩形形状，该矩形形状具有相同或基本上相同的宽度和高度值(即具有相同或基本上相同的形状因子)。其余维度(即固态开关的厚度(或深度))可以与堆叠中的电池单元的厚度(或深度)不同。具有相同的形状因子允许在电池单元的堆叠(即电池单元壳体的堆叠)内集成固态开关(即容纳固态开关)，使得相同的固定器可以用于固定各元件而形成通常的电池模块。
使固态开关具有与电池单元或多个电池单元相同的形状因子提供相对于用于将固态开关(或固态开关电路)集成到电池模块中的传统技术的许多希望的效果。由于固态开关布置为电池单元的堆叠中的另外的元件，所以电池单元的冷却系统也可以用于固态开关。至于电池单元可以实现相同的冷却性能，这改善并简化了固态开关的冷却。因此，可以避免独立于电池模块的冷却固态开关的MOSFET的额外努力。此外，作为电池单元的堆叠中的另外元件的固态开关可以容易地实施在单元堆叠中的任何位置。这放宽了内置的情形，因为固态开关和对应的热沉不需要在电池单元堆叠之外在电池模块中的额外安装空间。相反，固态开关与电池单元一起布置在共同的安装空间中。在某些示例中，固态开关布置为在电池单元堆叠的端部处的元件。然而，本发明的实施方式不限于此，固态开关可以布置在电池单元堆叠上的任何位置。为了在单元堆叠内分布热负荷，使超过一个的固态开关布置在电池单元堆叠内的不同位置也是可以的。
在某些实施方式中，固态开关的最大功耗在所述多个电池单元的每个单元平均功耗的约75％和约125％之间。用于电池的固态开关可以具有约1mΩ的电阻。因此，产生P＝I2·R的功耗。功耗的示例值可以在50A为2.5W，在100A为10W，在200A为40W，以及在500A为250W。并联的电池单元或某些单元可以具有1mΩ的可比较的电阻。所希望的条件是固态开关的最大功耗在所述多个电池单元的每个单元平均功耗的约75％和约125％之间，这保证了固态开关的最大功耗和所述多个电池单元的每个单元平均功耗大致在相同的范围内。在相同的范围内对于避免热能在电池单元和固态开关之间传递是重要的。如果元件之一具有远高于另一个的功耗，则热不平衡需要提高的冷却以平衡不同的热势。在某些示例中，固态开关的最大功耗在所述多个电池单元的每个单元平均功耗的约85％和约115％之间。可希望的其它示范性范围可以在约90％和约110％之间以及在约95％和约105％之间。
在某些示例中，固态开关的并联开关的功率MOSFET的组中的每个MOSFET的平均功耗乘以并联开关的功率MOSFET的数量在所述多个电池单元的每个单元平均功耗的约75％和约125％之间。固态开关中的几乎全部热消散由功率MOSFET的热力损失引起。功耗P＝I2·R主要取决于由MOSFET开关的电流。通过使电流分布在超过一个MOSFET上，可以减少功耗。因此，典型的固态开关包括多个功率MOSFET，该多个功率MOSFET被例如并联电连接以将流过单个功率MOSFET的电流保持在低值。对于本发明的固态开关的设计，这表明存在具有许多并联的MOSFET的配置，其中对于电池单元(或电池单元的总和)和固态开关中的所述多个MOSFET需要几乎相同的冷却能量。于是，导致的导通电阻主要取决于并行开关的功率MOSFET的数量。例如，对于在每一侧具有并联的5个MOSFET的典型反向串联(antiserial)背对背(back-to-back)配置，可以实现约800μΩ的总导通电阻。在某些示例中，固态开关的并联开关的功率MOSFET组中的每个MOSFET的平均功耗乘以并联开关的功率MOSFET的数量在所述多个电池单元的每个单元平均功耗的约85％和约115％之间。可希望的其它示范性范围可以在约90％和约110％之间以及在约95％和约105％之间。
在某些示例中，固态开关还包括用于驱动功率MOSFET的栅极接触的栅极驱动器，该栅极驱动器包括与开关电路板不同的栅极驱动器板。栅极驱动器板可以集成在固态开关的外壳内，或者它位于固态开关的外壳之外，例如接近于、附接到、或者甚至作为单元监控电路(CSC)的一部分。
在某些实施方式中，功率MOSFET与固态开关的后盖和/或前盖热接触。这表明功率MOSFET(例如MOSFET的封装的表面)可以至少部分地热连接到固态开关的外壳。因此，MOSFET的热力损失传递到固态开关之外，这里它可以由用于冷却电池模块中的电池单元的相同的冷却系统冷却。在另一些示例中，功率MOSFET可以通过热连接到液体冷却系统而冷却，其中冷却液穿过固态开关形成流动通道。在此情况下，可以不使用功率MOSFET与固态开关的后盖和/或前盖之间的热接触。
在某些实施方式中，固态开关的外壳与电池单元的壳体相同或基本上相同。换言之，前盖和后盖可以形成与所述多个电池单元当中的一电池单元的壳体(单元罐)相同或基本上相同的一体(例如单个模制的单元)。
此外，在某些实施方式中，开关电路板可以由也用于电池单元的壳体的全部壳体(包括对应的盖组件)容放(所谓的“单元罐中的开关”)。此实施方式具有所希望的效果，不仅形状因子与电池单元相同，而且与现有技术相比简化了电连接，因为在模块装配工艺期间可以应用对于两种元件的相同连接技术。这包括固态开关的高电流功率连接和低电流控制连接两者。例如，低电流控制连接(例如用于将栅极驱动器连接到MOSFET)可以通过传统的引线接合法连接到外部电路板。
在另一个示范性实施方式中，后盖和/或前盖形成为金属块。例如，金属块可以用作另外的热沉用于增加用于冷却的表面，和/或它用作分隔层以适应不同类型的电池模块中可利用的安装空间上的变化要求。
在某些实施方式中，固态开关配置为连接用于将开关电路板与电池管理系统、栅极驱动器板和/或单元监控电路(即低电流连接)电连接。例如，固态开关可以包括连接器、用于引线接合的接合焊盘、带状电缆、和/或类似物。
在某些实施方式中，固态开关包括第一端子和第二端子，两个端子适合于通过可开关的功率MOSFET将外部电网电连接到所述多个电池单元(即高电流连接)。第一端子和第二端子可以相同地成形(或基本上相同)并像所述多个电池单元中的电池单元的第一端子和第二端子一样布置。然而，固态开关的端子的形状和布置可以与电池单元的端子的形状和布置不同。
在某些实施方式中，所述多个电池单元和固态开关经由所述多个电池单元的对应端子和固态开关的至少一个端子通过汇流条串联连接。采用汇流条来互连电池模块的各电池单元在现有技术中是已知的，然而，采用相同的汇流条也用于连接固态开关到电池单元允许降低制造成本，使固态开关的电连接更便宜。在组装期间不需要其它类型的高电流连接(例如高电流电缆)。
在某些实施方式中，固态开关包括偶数个功率MOSFET，MOSFET中的每两个被漏极到漏极或源极到源极地反向串联连接。功率MOSFET的反向串联连接可以用于固态开关，这允许简单和有效的电路设计。这种类型的连接还允许容易使热消散适应各种电池模块(例如具有不同容量的48V电池模块)中热消散的所需量。
在某些实施方式中，开关电路板上的功率MOSFET中的至少一些的表面由热散布器(例如散热器)热连接，例如铜镶嵌或覆层。热散布器是一种热交换器，其可以用于平衡多个热源之间的热。通过将MOSFET中的至少一些(例如各MOSFET封装的表面)与共同的热散布器连接，可以简化到冷却系统的连接，并可以避免电子产品中的局部热点。
在某些实施方式中，所述多个电池单元和固态开关通过共同的热交换构件冷却。热交换构件可以是电池模块冷却系统的部分。可以不需要对传统热交换构件的修改，因为电池模块中的固态开关和电池单元的共同的形状因子允许相同的冷却技术应用于两种元件。例如，液体冷却系统的热交换构件可以是热沉，该热沉具有用于引导冷却剂流过热交换构件的多个内部通道。因此，所希望的是热交换构件与各个热源(即，电池单元和固态开关)为良好的热接触。
根据本发明的另一个方面，提供包括如上限定的电池模块的电池。
根据本发明的另一个方面，提供包括如上限定的电池模块的车辆。
本发明的另一些方面可以从从属权利要求或下面的描述知晓。
附图说明
通过参照附图详细描述示范性实施方式，各特征对于本领域普通技术人员来说将变得明显，附图中：
图1示出传统电池单元的示意性透视图；
图2示出传统电池模块的透视图；
图3示出电池模块的简化的示意性方框图；
图4示出根据本发明的示范性实施方式的固态开关的示意性透视图；
图5示出根据本发明的示范性实施方式的电池模块的示意性透视图；以及
图6示出根据本发明示范性实施方式的包括电池管理系统板的电池模块的示意性透视图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施方式，其示例在附图中示出。示范性实施方式的各方面和特征及其实施方法将参照附图描述。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且在下面可以省略冗余的描述。
本发明构思的各方面和特征及其实现方法可以通过参照下面对实施方式的详细描述和附图而更易于理解。然而，本发明可以以各种不同的形式实施，而不应被解释为仅限于这里示出的实施方式。相反，这些实施方式被提供为示例，使得本公开将透彻和完整，并将本发明的各方面和特征全面地传达给本领域技术人员。因此，对本领域普通技术人员来说，可以不描述对于本发明的各方面和特征的完全理解不需要的工艺、元件和技术。除非另外地表述，相同的附图标记在整个附图和书面描述中表示相同的元件，因此将不重复其描述。
在附图中，为了清楚起见，元件的尺寸可以被夸大。例如，在附图中，为了说明的目的，每个元件的尺寸或厚度可以任意地示出，因此本发明的实施方式不应被解释为限于此。
除非另外地限定，否则这里所用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属的领域内的普通技术人员所通常理解的相同的含义。还将理解，术语诸如在通用字典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关领域和/或本说明书的背景中的含义一致的含义，而不应被解释为理想化或过于形式化的意义。
图1示出传统电池单元10的示意性透视图。电池单元10可以包括电极组件和用于容纳电极组件的壳体26。电池单元10还可以包括用于密封(例如覆盖)壳体26的开口的盖组件30。电池单元10将描述为锂离子二次电池的非限制性示例，其配置为具有棱柱(或矩形)形状。
壳体26可以包括具有基本上矩形形状的底表面，并可以包括一对第一侧壁18和19(其是宽的侧表面)和一对第二侧壁(其是窄的侧表面)，分别竖直地连接到底表面的端部以形成用于容纳电极组件的空间。第一侧壁18和19可以彼此面对，第二侧壁可以设置为彼此面对并可以连接到第一侧壁18和19。底表面和第一侧壁18和19彼此连接的边缘的长度可以比底表面和第二侧壁彼此连接的边缘的长度长。在某些示例中，相邻的第一侧壁和第二侧壁可以在其间形成约90°的角度。
盖组件30可以包括用于通过接合到壳体26而覆盖壳体26的开口的盖板31，并可以包括正端子21(即第一端子)和负端子22(即第二端子)，正端子21和负端子22从盖板31向外突出以分别电连接到正电极和负电极。盖板31可以配置为具有可在一个方向上延伸的板的形状，并可以接合到壳体26的开口。盖板31可以包括与盖组件30的内部连通(例如暴露)的注入孔(或注入开口)和通风孔(或通风开口)。注入孔可以配置为允许注入电解质溶液，并且密封盖38可以安装在其上或其中。此外，包括凹口39a的通风构件39可以安装到通风孔或在通风孔中，该凹口39a可以由于设定的或预定的压力而打开。
正端子21和负端子22可以安装为从盖板31向上突出。用于电连接正端子21的端子连接构件25可以安装在正端子21上，用于电连接负端子22的端子连接构件25可以安装在负端子22上。
用于密封的垫圈可以安装在端子连接构件25和盖板31之间，同时被插入到端子连接构件25可穿过其延伸的孔(或开口)中。用于电连接正端子21和盖板31的连接板58可以安装在正端子21和盖板31之间。端子连接构件25可以插入到连接板58中。因此，盖板31和壳体26可以带正电。
用于使负端子22和盖板31电绝缘的上绝缘构件54可以安装在负端子22和盖板31之间。端子连接构件25可以插入到形成在上绝缘构件54处的孔(或开口)中。
图2示出传统电池模块100的透视图。电池模块100包括排布在一个方向上的多个电池单元10以及与所述多个电池单元10的底表面相邻地提供的热交换构件(或热导体)120。一对端板102被提供为在电池单元10的外部面对电池单元10的宽表面，并且连接板104配置为将该对端板102彼此连接，从而将所述多个电池单元10固定在一起。电池模块100的两侧的紧固部分通过螺栓紧固到支撑板112。支撑板112是外壳110的部分。
这里，每个电池单元10是棱柱形(或矩形)单元，该单元的宽的平坦表面堆叠在一起以形成电池模块100。此外，每个电池单元10包括电池壳体26，被配置用于容纳电极组件和电解质溶液。电池壳体26由盖板31密封(例如气密地密封)。盖板31提供有具有不同极性的正端子和负端子(例如正电极端子和负电极端子)21和22以及通风构件39。通风构件39是电池单元10的安全手段，其用作电池单元10中产生的气体排放到电池单元10的外部的通道。相邻的电池单元10的正端子21和负端子22通过汇流条140电连接，并且汇流条140可以通过螺母等固定。因此，电池模块100可以通过将所述多个电池单元10电连接为一捆而用作电源单元。
通常，电池单元10在充电/放电时产生大量的热。产生的热累积在电池单元10中，从而加速电池单元10的变坏。因此，电池模块100还包括热交换构件120，其与电池单元10的底表面相邻地提供从而冷却电池单元10。此外，由橡胶或其它弹性材料制成的弹性构件114可以插设在支撑板112和热交换构件120之间。
热交换构件120可以包括冷却板，该冷却板被提供为具有与所述多个电池单元10的底表面的尺寸对应的尺寸，例如冷却板可以与电池模块100中的所有电池单元10的整个底表面完全地重叠。冷却板可以包括冷却剂可通过其流动的通道。冷却剂在热交换构件120内(即在冷却板内)循环时执行与电池单元10的热交换。
图3示出电池模块100的简化示意性方框图，具体地，用于48V电池系统的电池模块100。电池单元10被串联连接以给外部电网提供电力。为了开关该电源，包括两个反向串联连接的功率MOSFET 212(为所谓的背对背配置)的固态开关200被集成在电路的一个臂中。示意图还示出用于驱动功率MOSFET 212的栅极接触的栅极驱动器。虚线表示特定实施方式，其中栅极驱动器250位于固态开关200外面，例如作为单元监控电路(CSC)或电池管理系统(BMS)的部分。这两个示出的MOSFET中的每个可以代表性的用于多个并联的MOSFET。
图4示出根据实施方式的固态开关200的示意性透视图。固态开关200包括：开关电路板210，具有多个功率MOSFET 212以提供用于执行开关的功率级；后盖220，例如用于保持开关电路板210；以及前盖224，为金属块222的形式。后盖220和金属块222形成固态开关200的外壳。后盖220和前盖224(即金属块222)可以具有尺寸和形状与每个电池单元10的壳体26的侧壁18和19(例如见图1)相同的侧壁。固态开关(例如固态开关的外壳)具有棱柱(或矩形)形状，其由三个维度值宽度W、深度D(或厚度)和高度H限定。因此，固态开关的形状因子可以由宽度W和高度H限定，宽度W和高度H分别与本发明的电池模块100的电池单元10的宽度和高度相同或基本上相同。因此，固态开关可以通过不同的总数(即不同数量的MOSFET)用于各种电池模块，该各种电池模块使用具有相同形状因子的电池单元。例如，固态开关200可以用于具有不同容量的48V电池。电池单元10可以具有与它们的壳体26相同或基本上相同的形状因子，例如相同或基本上相同的宽度和高度，但是它们可以在壳体26的深度D(或厚度)上不同。因此，固态开关可以应用于不同的电池单元10形式。该图还示出第一端子214和第二端子216。
图5示出根据实施方式的电池模块100的示意性透视图。集成的固态开关200基本上对应于图4所示的固态开关200。附图标记及其分配参照图3。然而，在示意图中，应用了与后盖220类似的前盖224。因此，固态开关200的外壳可以与电池单元10的壳体26相同或基本上相同。
图6示出根据实施方式的包括电池管理系统板130的电池模块100的示意性透视图。电池模块100基本上对应于图5所示的电池模块100(包括固态开关200的电池单元10堆叠)。因此，附图标记及其分配参照图5。然而，对于48V电池，共同的方法是使电池管理系统板130定位在单元堆叠的顶部上，其是为了说明的目的而在这里示出。
将理解，尽管这里可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区别开。因此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分，而没有脱离本发明构思的精神和范围。
为了便于描述，这里可以使用空间关系术语诸如“上”、“下”等来描述附图所示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的关系。将理解，空间关系术语旨在涵盖装置在使用或操作中的不同取向，除了附图所示的取向之外。装置可以另外地取向(例如旋转90度或处于其它的取向)，这里所用的空间关系描述语应当被相应地解释。此外，还将理解，当一层被称为“在”两个层“之间”时，它可以是这两个层之间的唯一层，或者还可以存在一个或更多个居间的层。
这里所用的术语是为了描述特定实施方式的目的，而不旨在限制本发明构思。如这里所用的，单数形式“一”和“一个”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。还将理解，术语“包括”、“包含”和/或“含有”，当在本说明书中使用时，指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。如这里所用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关列举项目的任何和所有组合。
此外，当描述本发明构思的实施方式时“可以”的使用指的是“本发明构思的一个或更多个实施方式”。此外，术语“示范性”旨在指的是示例或说明。
将理解，当一元件或层被称为“在”另一个元件或层“上”、“连接到”、“联接到”或“相邻于”另一个元件或层时，它可以直接在该另一个元件或层上、直接连接到、联接到或相邻于另一个元件或层，或者可以存在一个或更多个居间的元件或层。当一元件或层被称为“直接在”另一个元件或层“上”、“直接连接到”、“直接联接到”或“直接相邻于”另一个元件或层时，没有居间的元件或层存在。
如这里所用的，术语“基本上”、“约”和类似术语用作近似的术语而不作为程度的术语，并旨在说明测量或计算值上的固有变化，如本领域普通技术人员将认识到的。此外，在此书面描述或权利要求中记载的特定数量或范围也可以涵盖由本领域普通技术人员认识到的测量或计算值上的固有变化。
如这里所用的，术语“使用”、“正使用”和“使用过”可以被认为分别与术语“利用”、“正利用”或“利用过”含义相同。
此外，这里记载的任何数值范围旨在包括被包含在该记载范围内的相同数值精度的所有子范围。例如，“1.0至10.0”的范围旨在包括在记载的最小值1.0和记载的最大值10.0之间(包括两端)的所有子范围，即具有等于或大于1.0的最小值和等于或小于10.0的最大值，诸如例如2.4至7.6。这里记载的任何最大数值限制旨在包括包含在其中的所有低数值限制，并且本说明书中记载的任何最小数值限制旨在包括包含在其中的所有高数值限制。因此，申请人保留修改本说明书(包括权利要求书)的权利，以明确记载包含在这里明确记载的范围内的任何子范围。所有这样的范围旨在被固有地在本说明书中描述。
尽管已经特别参照本发明的说明性的实施方式详细描述了本发明，但是这里描述的实施方式不旨在是穷举的或限制本发明的范围至所公开的精确形式。本发明所属的技术领域中的技术人员将理解，可以实施所描述的组件和操作的结构和方法中的变化和改变，而无意脱离本发明的原理、精神和范围，本发明的范围在其权利要求书及其等同物中阐述。

Claims (17)

1.一种电池模块，包括：
多个电池单元，布置为单元堆叠，使所述多个电池单元的相邻的侧壁形成一行，所述侧壁具有一致的尺寸和形状，每个所述电池单元包括：
壳体，包括所述侧壁当中的两个侧壁；和
盖组件，配置为覆盖所述壳体，并包括正端子和负端子；和
固态开关，布置为所述电池单元的单元堆叠中的元件并配置为将所述电池模块与外部电网可开关地连接，所述固态开关包括：
开关电路板，包括配置为用于执行开关的功率级的功率MOSFET；
后盖和前盖，所述后盖和所述前盖形成所述固态开关的外壳并包括侧壁，该侧壁具有与每个电池单元的所述壳体的所述侧壁相同的尺寸和形状。
2.如权利要求1所述的电池模块，其中所述固态开关的最大功耗大于所述多个电池单元的每单元平均功耗的75％。
3.如权利要求1所述的电池模块，其中所述固态开关的最大功耗小于所述多个电池单元的每单元平均功耗的125％。
4.如权利要求1所述的电池模块，其中所述固态开关的并联开关的功率MOSFET的组中的每个MOSFET的平均功耗乘以并联开关的功率MOSFET的数量大于所述多个电池单元的每个单元平均功耗的75％。
5.如权利要求1所述的电池模块，其中所述固态开关的并联开关的功率MOSFET的组中的每个MOSFET的平均功耗乘以并联开关的功率MOSFET的数量小于所述多个电池单元的每个单元平均功耗的125％。
6.如权利要求1所述的电池模块，还包括栅极驱动器，该栅极驱动器配置为驱动所述功率MOSFET的栅极接触，所述栅极驱动器包括与所述开关电路板不同的栅极驱动器板。
7.如权利要求1所述的电池模块，其中所述功率MOSFET与所述后盖和/或所述前盖热接触。
8.如权利要求1所述的电池模块，其中所述固态开关的所述外壳具有与所述多个电池单元中的一电池单元的壳体相同的尺寸。
9.如权利要求1所述的电池模块，其中所述后盖和/或前盖形成为金属块。
10.如权利要求1所述的电池模块，其中所述固态开关配置为将所述开关电路板与电池管理系统、栅极驱动器板和/或单元监控电路电连接。
11.如权利要求1所述的电池模块，其中所述固态开关包括第一端子和第二端子，所述第一端子和所述第二端子配置为经由所述功率MOSFET将外部电网电连接到所述多个电池单元。
12.如权利要求9所述的电池模块，其中所述多个电池单元和所述固态开关经由所述多个电池单元的相应端子和所述固态开关的至少一个端子通过汇流条串联连接。
13.如权利要求1所述的电池模块，其中所述固态开关包括偶数个功率MOSFET，所述功率MOSFET中的每对被漏极到漏极或源极到源极地反向串联连接。
14.如权利要求1所述的电池模块，其中所述开关电路板上的所述功率MOSFET中的至少一些的表面由热散布器热连接。
15.如权利要求1所述的电池模块，其中所述多个电池单元和所述固态开关由共同的热导体冷却。
16.一种电池，包括权利要求1所述的电池模块。
17.一种车辆，包括权利要求1所述的电池模块。
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