CN110212126A - 能量存储系统的电池模块隔间及电池模块布置 - Google Patents

能量存储系统的电池模块隔间及电池模块布置 Download PDF

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安德里亚斯·特拉克
亚历山大·艾希霍恩
拉尔夫·迈施
约尔格·达马斯克
马丁·埃伯哈德
迈克尔·约翰·密丝柯维斯基
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Abstract

本发明公开一种能量存储系统的电池模块隔间及电池模块布置，所述电池模块布置包括：包括正端电接口和负端电接口的电池模块，构造成通过电池模块隔间的插入侧插入至和/或从所述电池模块隔间的内部空间移除；以及构造成在所述电池模块隔间的插入侧上方封闭以形成具有封闭隔间轮廓的电池外壳的一部分的插入侧盖。位于电池模块隔间的与所述插入侧相对的一侧的所述正端电接口和负端电接口构造成响应于电池模块滑入或滑出所述电池模块隔间的内部空间而分别插入或拔出相应的正极和负极电接口。所述插入侧在电池模块安装区域维持集成为电动车辆的一部分时可从电动车辆外部直接触及以插入或移除电池模块。

Description

能量存储系统的电池模块隔间及电池模块布置
本申请是申请号为201780063738.4，申请日为2017年10月13日，发明名称为“能量存储系统的电池模块隔间及电池模块布置”的专利申请的分案申请。
技术领域
实施例涉及能量存储系统的电池模块隔间和电池模块布置。
背景技术
能量存储系统可以依靠电池来存储电力。例如，在某些传统的电动车辆(EV)设计(例如，全电动车辆，混合动力电动车辆等)中，电动车辆中安装的电池外壳容纳多个电池单元(例如，多个电池单元可以单独地安装到电池中或可替代地分组安装在各自的电池模块内，每个电池模块包含一组电池单元，各个电池模块安装在电池外壳中)。电池外壳中的电池模块通过汇流条连接到电池接线盒(BJB)，汇流条将电力分配给驱动电动车辆的电动机以及电动车辆的各种其他电气部件(例如，收音机，控制台，车辆加热、通风和空调(HVAC)系统，内部灯、外部灯如头灯和刹车灯，等)。
发明内容
一个实施例涉及一种电池模块隔间，构造成用于与一个或多个其他电池模块隔间一起部署在能量存储系统的电池模块安装区域内，包括：多个壁，由所述多个壁限定出用于安装电池模块的内部空间；以及插入侧，所述电池模块构造成通过所述插入侧插入所述电池模块隔间的所述内部空间中和/或从所述电池模块隔间的所述内部空间移除，其中，插入侧构造成通过插入侧盖封闭，以形成具有封闭隔间轮廓的电池壳外的一部分，所述电池外壳中的电池模块隔间与电池外壳中的至少一个其他电池模块隔间密封隔离。
另一个实施例涉及一种电池模块布置，用于电池模块隔间在能量存储系统的电池模块安装区域内的部署，包括：电池模块，构造成通过电池模块隔间的插入侧插入至和/或从所述电池模块隔间的内部空间移除；以及插入侧盖，构造成在所述电池模块隔间的插入侧上方封闭，以形成具有封闭隔间轮廓的电池外壳的一部分，所述电池外壳中的电池模块隔间与所述电池外壳中的至少一个其他电池模块隔间密封隔离。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，可以更容易地获得对本公开的实施例的更完整的理解，附图仅是为了说明而非限制本公开，其中：
图1A-1B示出了用于传统电动车辆的电池外壳的一个具体示例的不同立体图。
图1C示出了图1和2中的电池外壳的一部分，其示出了拧入相邻电池模块之间的顶盖中以固定电池外壳的螺栓。
图2A示出了根据本公开的实施例的包括电池外壳的电动车辆的横截面的俯视立体图。
图2B示出了根据本公开的实施例的电动车辆的电池外壳布置的前立体图。
图2C示出了根据本公开的实施例的通过电动车辆的电池外壳的冲击分布的左侧立体图。
图2D示出了根据本公开的实施例的通过电动车辆的电池外壳的冲击分布的顶部立体图。
图2E示出了根据本公开的另一实施例的通过电动车辆的电池外壳的冲击分布的顶部立体图。
图3A示出了根据本公开的实施例的用于电动车辆的电池外壳的侧向插入式电池模块安装区域构形。
图3B示出了根据本公开的实施例的侧向插入式电池模块安装区域构形的示例性构造。
图3C示出了根据本公开的实施例的图3B的电池模块隔室的详细示例图
图3D示出了根据本公开的实施例的电池外壳加固结构。
图3E示出了根据本公开的实施例的安装在电动车辆中的图3D的电池外壳加固构形的底部立体图。
图4示出了根据本公开的实施例的用于电动车辆的电池外壳的铰接插入式电池模块安装区域构形的前立体图或后立体图。
图5A示出了根据本公开实施例的用于电动车辆的电池外壳的顶部插入式电池模块安装区域构形。
图5B示出了根据本公开的实施例的图5A的顶部插入式电池模块安装区域构形的另一立体图。
图5C示出了根据本公开的实施例的如图5B所示的图5A的顶部插入式电池模块安装区域构形的另一立体图，其中，电池模块安装区域右侧的每个电池模块隔间通过顶盖密封。
图5D示出了根据本公开的实施例的用于电动车辆的电池外壳的另一顶部插入式(或Z轴垂直插入)电池模块安装区域构形的一部分的侧视图。
图5E示出了根据本公开的实施例的用于电动车辆的电池外壳的底部插入式电池模块安装区域构形的前立体图或后立体图。
图6示出了根据本公开的实施例的电动车辆的电池外壳部件和相关部件。
图7示出了根据本公开实施例的电池模块安装区域的设置(或设计)过程。
具体实施方式
在以下描述和相关附图中提供了本公开的实施例。在不脱离本公开的范围的情况下，可以设计出替代实施例。此外，为免模糊本公开的相关细节，不详细描述或省略本公开的公知元件。
能量存储系统可以依靠电池来存储电力。例如，在某些传统的电动车辆(EV)设计(例如，全电动车辆，混合动力电动车辆等)中，电动车辆中安装的电池外壳容纳多个电池单元(例如，多个电池单元可以单独地安装到电池中或可替代地分组安装在各自的电池模块内，每个电池模块包含一组电池单元，各个电池模块安装在电池外壳中)。电池外壳中的电池模块通过汇流条连接到电池接线盒(BJB)，汇流条将电力分配给驱动电动车辆的电动机以及电动车辆的各种其他电气部件(例如，收音机，控制台，车辆加热、通风和空调(HVAC)系统，内部灯，外部灯如头灯和刹车灯，等)。
图1A-1B示出了用于传统电动车辆的电池外壳100的一个具体示例的不同立体图。如本文所用，图1A-1B(以及其他图)中所示的具体组件的取向是关于X，Y和Z轴(或方向)来描述的。X轴(或方向)是纵向的并且沿着电动车辆纵向延伸(例如，从电动车辆的前部到电动车辆的后部，或反之亦然)。Y轴(或方向)是横向的并且沿着电动车辆横向延伸(例如，从电动车辆的右侧到电动车辆的左侧，或反之亦然)。Z轴(或方向)沿着电动车辆垂直延伸(例如，从电动车辆的顶部到电动车辆的底部，或反之亦然)。
参考图1A-1B，电池外壳100包括电池模块安装区域105和顶盖110。电池模块安装区域105可以物理地位于电动车辆的地板下方(例如，用螺栓等附接使其成为电动车辆的结构框架或底盘的可拆卸的连接部分)。电池模块安装区域105包括多个插槽，电池模块可以垂直地插入或安装在所述插槽中(即，沿着Z轴/方向)，每个安装的电池模块用于连接一个或多个汇流条(未示出)，电力通过汇流条可以交换。可以理解的是，电池模块安装区域105具有“浴缸”设计，在这个意义上，电池模块可以通过单个宽的顶部开口插入凹陷区域和/或从凹陷区域移除的唯一区域。在图1A-1B中，电池模块115以插入或安装的状态显示于电池模块安装区域105内，而电池模块120以不同的插入程度示出。特别地，电池模块安装区域105的侧壁是固定的，并且电池模块120的描绘显示电池模块115-120经由顶部开口插入电池模块安装区域105中，而顶盖110是不固定的。
尽管没有在图1A-1B中明确示出，在所有电池模块115-120插入电池模块安装区域105中之后，顶盖110可以固定在电池模块安装区域105上(例如，通过螺栓等)以形成电池外壳100(或凹槽)。图1C描述了电池外壳100的一部分100C，其示出了螺栓105C拧入相邻电池模块110C之间的顶盖110中以固定电池外壳100。
参考图1A-1C，虽然没有明确示出，连接到电池模块115-120的高压(HV)和低压(LV)汇流条可以分布在整个电池外壳100上，从而消耗了大量的物理空间，并且可能难以实现在没有过多的功率损耗下承载电流所需的横截面。此外，电池模块安装区域105可以由挤出或压铸铝或金属板制成。顶盖110(例如，由塑料或薄金属板制成)旨在保护和密封电池外壳100，使其免受诸如液体等各种外部环境因素(例如，如果乘客掉落了他/她的饮料，顶盖110将有助于限制渗漏到电池外壳100中的任何泄漏)。然而，单个的电池外壳的宽顶盖(例如顶盖110)可能难以补偿车辆操作期间产生的所有公差以及变形。举例而言，在整个接触区域上方，顶盖110(例如，通常由薄金属板或塑料制成)和电池外壳100之间没有牢固的接合连接，从而使得顶盖110通常响应碰撞冲击而容易弯曲。
进一步地，参考图1A-1C，当顶盖110被固定时，尽管电池外壳100与外部环境密封隔离，电池外壳100内的各个电池模块没有彼此密封隔离，从而使得一个电池模块的危险状况(例如，电池破裂或泄漏，过热或火灾等)可能传播至电池外壳100内的相邻电池模块。电池外壳100内的各个电池模块之间的有效密封的缺乏可能是由各种因素引起的，包括如上图1A-1C所述的：汇流条在电池外壳的宽分布，以及将单个顶盖110用于整个电池外壳100。另外，在电池排气的情况下，排出气体和内部的电池材料可能扩散到其他电池模块，从而污染电池外壳100中的其他电池模块。
图2A示出了根据本公开的实施例的包括电池外壳205A的电动车辆200A的横截面的俯视立体图。图2A描绘了电动车辆200A的各种公知部件(例如，车轮，车轴等)以提供一般背景，但是为了简洁起见，下面不再详细描述这些部件。图2A和下面描述的其他图中提及的电池“外壳”和电池“模块安装区域”在某种程度上是可互换的。图2A中的电池模块安装区域(以及下面描述的其他图)指的是，用于接收插入的电池模块并且构造成经由插入侧盖密封以形成电池外壳的电池模块隔间的布置。与上述图1A-1C描述的槽式或浴缸式电池模块安装区域105不同，电池模块隔间，如下面更详细地描述，可以单独地或成组地密封，使得至少一些电池模块隔间与同一电池外壳中的其他电池模块隔间密封隔离。
进一步地，在至少一个实施例中，电池模块安装区域是电动车辆的地板的一部分，其充当结构部件，永久地(或不可拆卸地)集成到电动车辆200A的底盘中(例如，通过焊接或者胶合，与图1A-1C中的电池模块安装区域105简单地用螺栓固定在底盘上不同)。如下面更详细的描述，将电池模块安装区域集成为电动车辆200A的底盘的永久的或不可拆卸的固定装置，有助于加固电动车辆200A的结构。然而，虽然下面没有详细描述，电池模块安装区域也可能附接至电动车辆200A的底盘(例如，通过螺栓等)而不成为底盘本身的一部分。因此，本公开的实施例不限于将电池模块安装区域永久或不可拆卸的安装的实施方式。另外，如上所述，电池外壳指的是电池模块安装区域加上任何相关的盖子，密封件或接口部件(例如，冷却系统接口插头或连接器加上相关的密封件，电气系统接口部件如LV/HV连接器和相关的密封件，等)的密封组合。
参考图2A，电池外壳205A包括十个表示为A...J的电池模块隔间，以及设置于电动车辆200A的不同纵向侧边上的处于电池模块隔间A...E和电池模块隔间F...J之间的中间条210A。每个电池模块隔间包括框架(或多个壁)，其限定构造成适合相应的电池模块的内部空间，以及可以被打开以便于插入和/或移除相应的电池模块的插入侧。中间条210A可以由将横向相邻(例如，沿Y轴侧向或纵向对齐)的电池模块隔间A...J(例如，电池模块隔间之间的防火墙)分隔开的分隔件(或防火墙)构成(例如，电池模块隔间A和F之间的防火墙，电池模块隔间B和G之间的防火墙，等)。
在一个示例中，中间条210A可以是一个单独的纵向“条”，横跨整个电池外壳205A延伸。在这种情况下，每个电池模块隔间的内部侧壁可以附接到中间条210A以形成电池模块安装区域。在另一个示例中，每一对横向相邻的电池模块隔间可以预先构造为电池模块隔室，其具有自己的腔室专用防火墙，用于分隔其各自的横向相邻的电池模块隔间。电池模块隔室，如下述图3B-3C所讨论，可以纵向堆叠以形成电池模块安装区域。在这种情况下，中间条210A是整个电池外壳205A的每个相应电池模块隔间包含的各个防火墙的集合体。
虽然图2A中示出中间条210A位于电池外壳205A的中心，在其他实施例中，中间条210A也可以处于其他位置(例如，更靠近一侧或另一侧，以便配合在电池模块安装区域的左侧和右侧的不同尺寸的电池模块)。此外，在其他实施例中，也可以采用多根中间条。举例而言，特别宽的车辆可以配备有比两个电池模块的长度更宽的电池模块安装区域，使得插入的一对横向相邻的电池模块隔间的两个电池模块之间可以存在间隙。在这种情况下，每个横向相邻的电池模块隔间可以使用两个分开的防火墙，使得相应的电池模块可以合适地装配在其中且两个防火墙之间具有间隙。这两个防火墙可以形成两个分开的“中间”条的一部分(即使每个相应的防火墙可以从电池外壳205A的中心或中间偏移)，而且两个分开的中间条或者对应于横跨电池外壳205A延伸的两个长“条”或者对应于纵向堆叠的电池模块隔室的两个腔室专用防火墙的聚集体。在至少一个实施例中，两个分开的中间条之间的间隙可以用作通道空间(例如，以便于光学通信，以延伸LV/HV汇流条等)，虽然下述的实施例涉及的实施方式为将通道空间限定在电池模块隔间的上方(即，沿Z轴更高的位置)而不是在横向相邻的电池模块隔间之间的间隙中。
应当理解的是，图2A中示出的包括十个电池模块隔间A...J的电池外壳205A仅用于示例目的。举例而言，如下图6-7所述，具有较长轴距的电动车辆可以配置有具有更多电池模块隔间(例如，12,14等)的电池外壳，而具有较短轴距的电动车辆可以配置有具有较少的电池模块隔间(例如，8,6等)的电池外壳。
如本文所用，“电池模块”是包含多个电池单元如锂离子电池单元的盒子。电池模块可以构造成棱柱形或袋形电池单元布置(有时称为软包装)，而其他电池模块构造成圆柱形电池单元布置。通常，棱柱形或袋状电池模块在电池单元堆叠方面更有效。虽然，圆柱形电池模块中的圆柱形电池也不会堆叠(例如，电池模块内部有更多空的空间)但其具有更高的能量密度(而且由于空气是一种很好的隔热材料使得任何空的空间可以改变用途以用于冷却和防火)。
参考图2A，电池模块隔间A...J形成电池外壳205A的电池模块安装区域的一部分，电池外壳205A部分地由安装(遮盖)在每个电池模块隔间各自的插入侧上(或封闭在其上)的多个盖子密封。更具体地，当安装相应的盖子时，一些或所有电池模块隔间A...J均构造成彼此密封隔离以及相对于电池外壳205A外部的环境密封隔离。此外，电池模块隔间A...E在电动车辆200A的右侧纵向(即，沿X方向或相对于电动车辆纵向)设置，同时，电池模块隔间F...J在电动车辆200A的左侧纵向设置。在一个示例中，为了形成密封，多个盖子均可以配置有密封物质或化合物(例如，分散的泡沫，橡胶或诸如胶水或填缝剂的密封粘合剂)。在至少一个实施例中，右侧保险杠220A和左侧保险杠225A可以分别附接到电动车辆200A的右侧和左侧的电池外壳205A。
如本文所用，电池模块隔间的“密封”是指至少是水密或液密的，可选地，是气密的(至少相对于某些气体，例如由火，碳，电解质颗粒等产生的烟雾)。通常，电池模块隔间的密封是由其内壁被焊接或胶合在一起(如果可能)，并且任何的连接接口(例如，插入侧盖，冷却剂接口插头，电接口连接器等)用合适类型的密封剂(例如，O形圈，橡胶垫圈，密封剂等)密封所致的。电池模块隔间的密封可能是气密的(例如，相对于所有气体是气密的)，但气密密封是不需要的(例如，由于成本高)。因此，电池模块隔间的密封可以用于阻止可能的污染物(例如，诸如水的液体，火焰和/或由火，碳和解质颗粒产生的烟雾，等)在电池模块隔间之间的传播。
参考图2A，在至少一个实施例中，每个相应的盖子可以作为与相应的电池模块物理集成的端板。在这种情况下，当盖子(或端板)固定到电池模块隔间中时，可以基于夹在电池模块隔间一侧的盖子和电池模块隔间相对侧上的至少一个内壁(或防火墙)(例如，如以下详细的描述，多个防火墙可用于帮助限定电池模块隔间A...E和电池模块隔间F…J之间的通道空间)之间的电池模块来控制(或固定)电池模块隔间内的电池模块的位置和取向(例如，在电池模块隔间A和F，B和G，C和H，D和I，或E和J之间)。通过这种方式，端板和电池模块隔间可以封闭和密封以形成封闭的隔间轮廓，其充当有助于加强(或结构上加固)电动车辆200A的刚性结构元件。特别地，横向相邻的电池模块隔间之间的防火墙形成如上所述的坚固的中间条210A，而横向对齐的电池模块隔间的内壁形成一系列沿Y轴且垂直于中间条210A设置的结构支撑条。中间条210A和横向对齐的内部条可以共同作用，以增加电池外壳205A的刚度以及增加电池外壳205A的抗形状变形力(例如，增加对改变电池外壳205A的平行四边形形状的扭转效应的抵抗力)。
如以下更详细的描述，电池模块隔间A...J的插入侧可以在不同的电池模块安装区域构形之间变化。举例而言，覆盖电池模块隔间A...J的插入侧的多个盖子可以包括用于顶部插入式电池模块安装区域构形的顶盖，或用于横向插入式电池模块安装区域构形，或铰接插入式电池模块安装区域构形的侧盖。而且，如以下更详细的描述，在某些实施例中，盖子的数量和电池模块隔间A...J的数量之间的比率保持1：1，使得每个盖子用于单独地覆盖(和密封)单个电池模块隔间(例如，N个盖子用于N个电池模块隔间)。在其他实施例中，一个或多个盖子可以用于覆盖(和密封)一组电池模块隔间，尽管不同于如图1A-1C所示，该组电池模块隔间包括少于全部的电池模块隔间。在组盖的情况下，电池模块隔间作为组的一部分，与该组外的任何相邻的电池模块隔间密封隔离。在一个示例中，多个盖子中的每个可以用于密封两个电池模块隔间(例如，N/2个盖子用于N个电池模块隔间)。如本文所使用的，电池模块隔间的“子集”指的是由单个相应的盖子单独密封的单个电池模块隔间或者由单个相应的盖子密封的两个或更多个(且少于所有)电池模块隔间组。
参考图2A，中间条210A用于增加电池外壳205A(从而，电动车辆200A)的整体刚度。在一个示例中，中间条210A可以设置于通道空间215A的下方，通道空间215A可以类似于中间条210A位于电池模块隔间A...E和电池模块隔间F...J之间的中间。如上所述，包括中间条210A的电池模块隔间的防火墙限制危险状况(例如，过热或火灾，流体泄漏等)在电池模块隔间A...E和电池模块隔间F之间的传播。可选地，通道空间215A允许插入在电池隔间A...J内的电池模块与沿通道空间215A的某点部署的无线通信接口(未示出)之间的无线通信(例如，光通信)。在一个示例中，通道空间215A可以在电池模块隔间A...J的外部并且有效地位于电池外壳205A的“顶部”上电动车辆200A的中间(或Y轴中心)处(例如，沿着中间条210A的顶部)。可替代地，通道空间215A不是如上所述的限定在电池外壳205A的上方或顶部，而是与电池外壳205内的电池模块A...J垂直对齐(或水平)，位于电动车辆200A的不同横向侧面上的相邻电池模块隔间的中间(例如，两个内壁或防火墙用于密封每一对横向相邻的电池模块隔间，每一对横向相邻的电池模块隔间中间的空间限定通道空间215)。虽然，图2A描绘了如上所述的表示为A...J的十个电池模块隔间，本公开的其他实施例可以涉及具有任何数量电池模块隔间的电池外壳(例如，如上所述或如下图6-7更详细的描述，以容纳具有更短或更长轴距的车辆)。
尽管图2A中描绘的顶部立体图中未明确示出，沿通道空间215A可部署一个或多个汇流条(例如，高压(HV)和低压(LV)汇流条)，以为插入在任何电池模块隔间A...J中的电池模块与电池接线盒(BJB)之间提供电连接。在一个示例中，每个电池模块隔间可以包括用于将相邻电池模块隔间中的电池模块串联连接的HV连接器。举例而言，BJB可以连接到电池模块隔间J上的HV输入连接器，HV输入连接器插入电池模块并连接到电池模块隔间J上的HV输出连接器。HV输出连接器连接到HV汇流条，HV汇流条连接到电池模块隔间I上的HV输入连接器，依此类推。通过这种方式，电池模块隔间J中的电池模块可以与电池模块隔间I中的电池模块以菊花链形式串联，电池模块隔间I依次以菊花链形式(按顺序)连接到电池模块隔间H，G，F，A，B，C，D和E中的电池模块，电池模块隔间E中的HV输出连接器连接回BJB，以完成BJB与电池外壳205A的各个电池模块之间的HV电源连接。在一个示例中，HV连接器可以配对在一起构成成对的HV连接器部件，HV输入连接器和HV输出连接器设置在成对的HV连接器部件的不同侧上(例如，使得各个HV连接器用于连接在电池外壳205A的不同侧上的电池模块)。举例而言，电池模块隔间J中的电池模块可以连接到成对的HV连接器部件的HV输入连接器部分，电池模块隔间E中的电池模块连接到成对的HV连接器部件的HV输出连接器部分。此外，每个电池模块隔间还可以包括LV连接器，LV连接器有助于电池模块和BJB之间的连接，且不以如上针对HV电源连接所述的菊花链形式连接到其他电池模块隔间。LV连接器可以用作电池模块内的各种LV部件之间的数据端口或数据接口，例如传感器(如温度传感器，烟雾传感器等)和BJB。举例而言，LV连接器可以耦合到设置在通道空间215A内部的光通信接口(例如，IR接口)，光通信接口具有与BJB耦合的相应光通信接口的视线(LOS)，以便于电池模块和BJB之间的数据连接。可替代地，LV连接器可以简单地通过沿着通道空间215A延伸的一根或多根导线连接到BJB。在一个示例中，使用光学通信接口支撑模块到BJB的数据连接可以简化电池模块安装，因为不需要控制配线以将安装的电池模块连接到BJB(即，技术人员可以简单地将电池模块插入相应的电池模块隔间，相应的电池模块隔间将电池模块耦合到LV连接器，LV连接器耦合到LV汇流条，LV汇流条通过光通信接口桥接到BJB。在一个示例中，电池模块隔间中的并且集成到电池模块中的HV连接器和LV连接器可以包括插头型和插座型连接器。
在一个示例中，将汇流条沿着电动车辆200A的中间的通道空间215A居中有助于将汇流条与碰撞冲击区域(例如，电动车辆200A的左侧和右侧)隔离，这反过来保护了汇流条。此外，将通道空间215A限定在中间条210A的顶部，其可以构造为电池外壳205A的坚固的金属“脊柱”，充当相对保护区域的通道空间215A也可以有助于保护母线(例如，与碰撞冲击相关的损坏等)。通道空间215A还可以用作保护汇流条免受外部电磁干扰的电磁屏蔽区。在一个示例中，汇流条可以附接到靠近防火墙的电池模块隔间的顶部部分(例如，参见图3B-3C中的孔洞构形，孔洞中可以插入LV/HV连接器)，因此通道空间215基本上保持为空，从而可以促进光通信的无障碍(点对点的视线)通信。如上所述，中央汇流条可包括LV汇流条和HV汇流条。
关于将通道空间215A限定在电池外壳205A的“顶部”上的实施例，在一个示例中，每对横向相邻的电池模块隔间可包括位于通道空间215A附近的一组孔，该组孔在垂直于电池模块插入或移除的方向(例如，横向或侧向插入，孔可以在电池模块隔间的上壁或顶壁上)上对准。LV和HV连接器安装在一组孔中，用于将电池模块连接到通道空间215A中的LV和HV汇流条。举例而言，HV连接器和LV连接器可以插入这组孔中，然后被固定和密封。然后，当电池模块插入电池模块隔间时，电池模块的电接口与HV和LV连接器对准，使得电池模块在完全插入电池模块隔间时插入HV和LV连接器中以及在从电池模块隔间中取出时断开与HV和LV连接器的连接。在一个示例中，HV和LV连接器可以与电池模块安装区域两侧的电池模块连接。如上所述，HV连接器可以均配置在成对的HV连接器部件内，由此每个成对的HV连接器部件包括第一HV连接器，其用于耦合到电池模块安装区域的一个横向侧面(例如，左侧或右侧)上的第一电池模块隔间内的电池模块；以及第二HV连接器，其被用于耦合到电池模块安装区域的另一横向侧面(例如，左侧或右侧)上的第二电池模块。
此外，如上所述，电池模块隔间中的纵向彼此相邻的电池模块(与横向相邻的电池模块相对)可以经由HV母线串联地彼此电耦合。在图2A中，这意味着电池隔间A和B中的“邻居”电池模块电耦合，电池隔间B和C中的“邻居”电池模块电耦合，依此类推。一旦插入最后的电池模块(例如，每个电池模块隔间A......J中的每一个)，随着BJB处的HV可以使用，这种电耦合可以从电池模块隔间链接到电池模块隔间。
LV和HV连接器可以是密封的(例如，通过塑料盖，橡胶垫圈，密封粘合剂，诸如O形环在轴向或径向方向上的密封环等)，使得每个电池模块隔间是密封的(例如，单独地密封或者当使用如上所述的组盖，则与文中提到的电池模块隔间组间密封)。在一个示例中，LV和HV汇流条可以经由螺纹连接分别固定到LV和HV连接器。
如以下更详细的描述，将汇流条设置在通道空间215A中可允许工人(例如，在电动车辆200A的组装期间，车辆组装厂的组装工人，维护工人等)进入电池模块隔间的特定的子集(例如，具有专用盖的单个电池模块隔间或共享单个盖子的电池模块隔间组)而不暴露于电池模块隔间的特定的子集外部的电池模块产生的电压。举例而言，如上所述，各个电池模块隔间的HV连接器可以设置在电动车辆200A的内部或中央部分内，工人在横向插入模块时可以位于电动车辆200A的外部，从而屏蔽中央的高压汇流条。
具体地，在插入包括集成的盖子(或端板)的电池模块期间，工人可以将电池模块插入电池模块隔间中并将电池模块耦合到至少一个相应的汇流条(例如，经由连接器例如插头耦合到LV和HV汇流条，其中，工人通过将电池模块的电接口推入或滑动到相应的连接器中而发生电池模块的耦合)，然后将盖子(或端板)固定(例如，通过拧紧螺栓等)到电池模块隔间，以便密封电池模块隔间。同样地，在移除期间，工人可以释放或解锁盖子附接装置(例如，通过移除螺栓等)，然后可以将电池模块滑出电池模块隔间。因此，在至少一个实施例中，在插入或移除期间，工人仅进入电池模块隔间的一个特定子集内的电池模块及其相关联的汇流条一次，而不将工人暴露于HV汇流条。相反，如图1A-1C所示，顶盖110的移除使工人暴露于每个安装的电池模块以及所有相关的母线，包括HV母线。因此，允许工人进入子集专用基座上的电池外壳205A的电池模块(例如，如下面关于图3A的管道355A所讨论的，在密封任何高压(HV)配线的时候)，起到如下作用：在电动车辆200A的组装和/或维护期间，降低工人可能暴露的与插入/移除电池模块相关联的电压水平。
在一个实施例中，BJB还可以设置于电动车辆200A顶部上的电动车辆200A的中间或中心(纵向)。举例而言，为了简化和/或缩短HV配线并提高安全性，BJB可以设置于电池模块隔间E和J上方的电池外壳105的一端，或者可替代地，设置于电池模块隔间A和F上方的电池外壳105的另一端。在一个示例中，由于汇流条沿着通道空间215A延伸，将BJB设置在通道空间215A上方的电动车辆200A的中间可以减小BJB和与电池模块的电接合之间的电连接长度。然而，应当理解的是，BJB可以放置在电动车辆205中的任何位置，并且不需要安装在电池外壳205A附近。尽管图2A中未明确示出，底座防护装置可以连接到电池外壳205A的底座，以保护电池免受来自下方的护柱或部件的影响。
图2B示出了根据本公开的实施例的电动车辆200A的电池外壳布置200B的前立体图。参考图2B，BJB 205B安装在电池外壳205A的纵向中心位置，位于中间条210A的上方，右侧缓冲器220A和左侧缓冲器225A附接到电池外壳205A。通道空间215A也在电池外壳205A的上方示出。
参照图2A-2B，在至少一个实施例中，电池模块隔间A...J内的电池模块与汇流条之间的电接口(例如，如上所述，LV和HV连接器安装在相应的电池模块隔间的孔中，电池模块通过电池模块隔间的孔连接到LV和HV汇流条)可以是密封的(例如，使用O形环或橡胶垫圈，密封粘合剂如胶水，等)。每个相应的电池模块隔间中的孔可以径向或轴向密封。在一个示例中，每个电池模块隔间的盖子(或共用一个盖子的电池模块隔间的子集)和密封的电接口(以及可能的其他密封接口，例如如以下更详细描述的密封的冷却系统的输入/输出冷却管连接器)共同作用以密封单个电池模块隔间(或共用一个盖子的电池模块隔间的子集)，以防止诸如过热或火灾，液体和/或气体等危险以及环境危害(例如，液体从车辆内部渗入电池外壳205A)，从而使得一个特定电池模块隔间(或共用单个盖子的电池模块隔间的子集)中的危险(或污染物)被控制并且不会传播到相邻的电池模块隔间。
图2C示出了根据本公开的实施例的通过电动车辆200A的电池外壳205A的冲击分布200C的左侧立体图。在图2C中，碰撞力205C对电动车辆200A的前部造成冲击。如图2C中用箭头所示，碰撞力205C基本上沿着电池外壳205A的上层210C(例如，包括各个电池模块隔间的顶侧加上一个或多个加固条)和下层215C(例如，包括各个电池模块隔间的底侧加上一个或多个加固条和/或底座防护装置)分布。在某种程度上，由于中间条210A(图2C中未明确示出)和横向内部条220C的布置(例如，由垂直于中间条210A运转的电池模块隔间的侧壁形成)，电池外壳205A形成封闭的隔间轮廓(例如，由堆叠且单独密封的电池模块隔间的子集形成)，从而为电池外壳205A在纵向，横向和扭转方向上提供比图1A-1C中描绘的电池外壳构形的刚度(或抗冲击力)更高的刚度(或抗冲击力)。在一个示例中，下层215可以包括各个电池模块隔间的底壁和/或A...J和/或固定到电池外壳205A的整个底部的底座防护装置。
换句话说，在至少一个实施例中，电池外壳205A形成由底座防护装置和封闭隔间轮廓(例如，由堆叠且单独密封的电池模块隔间子集形成)组成的“夹层”结构，封闭隔间轮廓提供中间条210A(例如，由横向相邻的电池模块隔间之间的各自的防火墙形成)以及横向内部条220C和纵向顶部/底部梁(例如，以下更详细地描述为图3C-3E中的顶部/底部条)。在一个示例中，由上述部件形成的夹层结构允许电池外壳205A充当电动车辆200A的底盘的永久性或不可拆除的结构元件(例如，基于将相应部件焊接和/或粘合到底盘上)。此外，在插入(和密封)电池模块后，电池外壳205A可以附接可拆卸的车门坎板(其不直接是电池外壳205A的一部分或相关的夹层结构)，以帮助将碰撞力引导至电池外壳205A的夹层结构。
图2D示出了根据本公开的实施例的通过电动车辆200A的电池外壳205A的冲击分布200D的顶部立体图。除了图2D用箭头描绘出碰撞力205C的力分布外，图2D中描绘的顶部立体图与图2A类似。在某种程度上，由于中间条210A和外侧壁(例如，用于横向插入，这将包括电池模块隔间A...J的插入侧盖)的布置，电池外壳205A起到使碰撞力205C基本上沿着中间条210A和电池外壳205A的外壁分布的作用。因此，同时参考图2C-2D，碰撞力205C基本上沿着上层210C和下层215C分布，同时其也基本上沿着中间条210A和电池外壳205A的外壁分布。这两种分布共同起作用，使得电池模块隔间A...J和相关联的汇流条上的压力相对于图1A-1C中所示的电池外壳构形上的压力减少。
图2E示出了根据本公开的另一实施例的通过电动车辆200A的电池外壳205A的冲击分布200E的顶部立体图。在图2E中，碰撞力205E对电动车辆200A的左侧造成冲击。除了图2E用箭头描绘出碰撞力205E的力分布之外，图2E中描绘的顶部立体图与图2A类似。如图2E所示，电池外壳205A起到将碰撞力205E基本上沿着由电池模块隔间A...J的侧壁形成的横向内部条220C分配的作用。更具体地，在一个示例中，碰撞力205E首先接触可拆卸的车门坎板。通过车门坎板的变形，碰撞力205E被分配到设计的力路径，其将确保碰撞力205E基本上“围绕”电池模块隔间的电池模块(即，通过横向内部条220C)传递。这也有助于确保电池模块隔间的各个电池模块内的电池单元响应于碰撞力205E几乎不会变形。尽管图2E的顶部立体图中未明确示出，碰撞力205E也可以沿着上层210C和下层215C分布。
相对于电池模块隔间A...J的侧壁，即使图1A-1C中所示的电池外壳105包括某种类型的壁，包含在电池模块115-120的插槽之间的用于加固、部署单个顶盖110的分隔件或桥接件限制了沿着这些壁、分隔件或桥接件分布的力的数量。举例而言，相对于图1A-1C使用的均覆盖单个顶盖110的模块间分隔件，在每个电池模块隔间A...J包括其自己的专用盖的实施方式中，每个电池模块隔间侧壁(其形成横向内部条220C的一部分)更坚固，因而有助于分布更多的力。在另一个示例中，相对于图1A-1C使用的均覆盖单个顶盖110的模块间分隔件，在电池模块隔间的子集包括组专用的盖子的实施方式中，相应的电池模块隔间侧壁(每个形成横向内部条220C的一部分)更坚固，因而有助于分布更多的力。
参考图2A-2E，在一个实施例中，冷却板可以集成于每个电池模块中。在一个示例中，冷却板可以直接设置于电池模块的底部(例如，用于圆柱形电池)或在一些其他位置(例如，用于棱柱形或袋形电池)。在袋形电池的示例中，如果袋形电池是水平定向的，则冷却板可以设置于电池模块的左侧和右侧。可替代地，如果袋形电池是垂直定向的，则冷却板可以直接安装在电池模块的底部，类似于圆柱形电池。冷却板可以附接到冷却接口(例如，连接到冷却介质管插接头的冷却管，冷却介质流体通过冷却介质管插接头泵送以将热量从电池模块带走)。在一个实施例中，输入/输出冷却管插接头可以集成于每个电池模块隔间的插入侧盖中。因此，输入/输出冷却管插接头可以集成于插入侧盖中，插入侧盖又可以与电池模块集成。
在一个示例中，冷却管可以连接到位于电池外壳205A外部的冷却系统(例如，经由冷却歧管)。在进一步的示例中，冷却系统的所有插接头可以位于电池外壳205A的面向外部的一侧(例如，通过集成到面向外部的电池模块隔间盖中)。因此，如果在电池外壳205A外部的歧管损坏的情况下发生碰撞，冷却液体将从电动车辆200A漏出而不会到达密封电池模块隔间中的电池模块(例如，断裂点(或区域)可以定义为发生碰撞冲击引起的车门坎板变形时，冷却管断开的点(或区域))。在一个示例中，如上所述，用于冷却系统的输入/输出冷却管插连接头可以内置在用于电池模块隔间的盖子中。通过它的金属结构(例如，金属板结构，挤出或压铸铝结构等)，每个电池模块隔间可以用作散热器，将热量从它的电池模块吸向它的冷却板(例如，可以是位于电池模块的底部)，然后通过冷却管将热量从相应的电池模块隔间引出。
如上图2A-2E描述的电池外壳205A可以基于各种电池模块安装区域构形，如下面图3A-5D所述。特别地，图3A-3E描述了横向插入式电池模块安装区域构形，图4描述了铰接插入式电池模块安装区域构形，图5A-5E描述了垂直插入式电池模块安装区域构形。
图3A示出了根据本公开的实施例的用于电动车辆300A的电池外壳的横向插入式电池模块安装区域构形。
参考图3A，电动车辆300A包括电池模块安装区域305A，电池模块安装区域305A包括电动车辆300A左侧的电池模块隔间，电池模块隔间构造成经由左侧横向插入来接收电池模块310A-335A。在图3A中，电池模块310A-325A以不同的横向插入程度示出，而电池模块330A-335A以处于完全插入的状态示出。虽然图3A中未明确示出，电池模块安装区域305A还可以包括电动车辆300A 右侧的电池模块隔间，电池模块隔间构造成经由右侧横向(或侧面)插入来接收其他电池模块310A-335A。更具体地，电池模块310A-335A的插入侧对应于电动车辆300A左侧(纵向)上的每个相应的电池模块隔间的面向左外的横向侧面，以及右侧(纵向)的每个相应的电池模块隔间的电池模块的插入侧对应于电动车辆300A的面向右外的横向侧面。借助面向外部的插入侧，工人可以进入各个电池模块隔间以插入和/或移除电池模块，而不必亲自进入电动车辆300A内部进行操作。
图3A中还示出了一组盖子340A，其可以在插入电池模块310A-335A时附接到电池模块隔间。在一个示例中，这组盖子340A可以在安装到电池模块安装区域305A之前与它们各自的电池模块310A-335A集成，或者可选地可以是与插入后再安装(例如，通过螺栓，等)的电池模块310A-335A分开的组件。如图3A所示，每个电池模块310A-335A包括两个冷却管插接头，其构造成穿过这一组盖子340A中的相应孔，用于连接到外部冷却歧管。此外，如上所述，电池模块隔间和盖子之间的比率可以根据实施方式而变化。对于1：1的比率，这一组盖子340A包括用于接收电池模块310A-335A的每个电池模块隔间的单个(或专用)盖子。可替代地，该一组盖子中的一些或全部可以构造成覆盖多个电池隔间(例如，一个盖子可以构造成覆盖用于电池模块310A-320A的电池模块隔间，而又一个可以构造成覆盖用于电池模块325-335A的电池模块隔间，电池模块隔间与盖子的比例为3：1，等)。在又一替代的实施例中，一个单独的盖子可以构造成覆盖用于电动车辆300A左侧的电池模块310A-335A的电池模块隔间，而又一个单独的盖子可以构造成覆盖用于电动车辆300A右侧的电池模块的电池模块隔间。在又一个示例中，在电动车辆300A的两个面向外部的横向侧面上，电池模块隔间与盖子的比率不需要相同。在又一个示例中，电动车辆的面向外部的横向侧面上可以使用不同尺寸的盖子(例如，用于电池模块310A-325A的电池模块隔间可以均具有自己的专用盖子，而用于电池模块330A-335A的电池模块隔间可以分配组合盖子)。将这一组盖子340A附接到电池模块安装区域305A以形成电池外壳之后，可以将车门坎板345A附接到电动车辆300A。
参考图3A，BJB 350A安装在电池模块安装区域305A的顶部，并且通过管道或导管355A电连接到电池模块310A-335A(以及右侧电池模块，其在图3A中未明确示出)，管道或导管355A包括耦合到相应的电池模块(例如，通过经由O形环密封的电接口或连接器，使得每个电池模块隔间保持密封)的高压(HV)汇流条。
图3B示出了根据本公开的实施例的横向插入式电池模块安装区域构形的示例性构造。在图3B中，电池模块安装区域305A示出为由一系列电池模块隔室300B构成。每个电池模块隔室300B的每侧配置有电池模块隔间作为成对的电池模块隔间布置，每个电池模块隔间用于接收各自的电池模块。电池模块隔室300B包括多个外壁，其限定电池模块隔室300B的外框架，以及至少一个内壁(图3B中未示出)，其充当电池模块隔室300B的各个电池模块隔间之间的防火墙并分开(和形成密封，相对于)各个电池模块隔间。特别地，至少一个内壁(或防火墙)可以有助于在插入时将相应的电池模块固定到期望的位置，以保护每个相应的电池模块隔间免受另一个电池模块隔间中的危险，引导碰撞力，支撑用于LV和/或HV配线的连接器和/或降低电池外壳本身崩溃的风险。在一个示例中，电池模块隔室300B可以包括两个内壁，以限定与各个电池模块隔间密封隔离的中间区域(或通道空间)。在替代的实施例中，电池模块隔室300B可包括单个内壁以将各自的电池模块隔间彼此密封隔离而不限定通道空间(例如，在通道空间位于电池外壳上方的情况下)。此外，在一个示例中，电池模块隔室300B的每个内壁可以由单片的金属片或金属片夹层构成。
参考图3B，电池模块隔室300B的一个特定的面向外部的侧边上示出有插入侧(或开口)303B。虽然图3B中未明确示出，电池模块隔室300B的相对的面向外部的侧边上设有完全相同的插入侧。各个插入侧均构造成允许相应的电池模块插入到作为电池模块隔室300B的一部分的相应电池模块隔间的相应内部空间中。如图3B中的更多的描述，电池模块隔室300B的每个相应的插入侧构造成经由相应的横向插入侧盖关闭，使得电池模块隔室300B中的每个电池模块隔间与另一个电池模块隔间密封。由于每个电池模块隔室300B可以相对于电动车辆纵向堆叠，如320B处所示，每个特定电池模块隔室300B中的两个电池模块隔间被认为是横向构成一对(例如，沿着电池模块安装区域，左侧和右侧成对的电池模块隔间处于相同的纵向位置处的侧)。
在图3B中，孔305B，310B和315B配置在通道空间的上方。在一个示例中，孔305B和315B可以构造成经由安装到相应孔中的HV连接器将HV汇流条电耦合到相应的电池模块隔间，并且孔310B可以构造成经由安装到孔310B中的LV连接器将LV汇流条电耦合到相应的电池模块隔间。如上所述，LV汇流条可以直接连线到BJB，或者可替代地可以连线到无线通信接口(例如，光学通信接口如IR接口)，该无线通信接口构造成与耦合到BJB的相应的无线通信接口连接。如320B处所示，各个电池模块隔室300B可以边对边的纵向串联(例如，通过焊接，胶合等)连接(或堆叠)，以构造电池模块安装区域305A。在一个示例中，每个电池模块隔室300B可以与电池模块安装区域的实际组装分开而独立地构造，然后在组装期间连接在一起以快速地组装电池模块安装区域。如以下关于图6的更详细的讨论，电池模块隔间300B的精确构形是可缩放的(例如，通过基于电池模块安装区域的尺寸要求改变纵向堆叠在一起的多个电池模块隔室300B等)并且可以根据实施方式而变化以适应不同的电池模块安装区域尺寸要求。
安装到电池模块隔室300B的顶孔305B，310B和315B中的LV和HV连接器可以配备有连接到各自的电池模块的电耦合接口(例如，LV/HV插头或插座)，各自的电池模块构造成用O形环密封(例如，使得相应的电池模块隔间被密封，同时还保护通道空间免受相应的电池模块隔间中的危险)。图3A中的管道355A可以承载连接到HV连接器的HV配线，以允许电池模块在插入相应的电池模块隔间时耦合到相应的HV汇流条。管道355A本身可以被密封，使得包含在其中的任何HV配线或汇流条不暴露。
因此，当电池模块完全插入在电池模块隔室300B的相应电池模块隔间中时，电池模块隔间彼此密封隔离(例如，通过壁，盖子和O形环)，同时仍然连接到LV和HV汇流条。电池模块隔间的密封有助于防止其免受一个电池模块隔间中的通过电池外壳扩散或传播而来的危险(例如，水，过热或火，气体等)。
图3C更详细地示出了根据本公开的实施例的图3B的电池模块隔室300B 的示例。在图3C中，电池模块隔室300B的每个电池模块隔间处的横向开口可以经由盖子300C密封。在替代的实施例中，如上所述，可以使用构造成横穿不同的相邻电池模块隔室300B密封多个电池模块隔间的盖子。虽然图3C中的盖子300C以单独的部件示出，在将相应的电池模块安装到电池模块隔室300B的电池模块隔间之前，盖子300C可替代地与相应的电池模块集成在一起。
参考图3C，其通过从视图中省略电池模块隔室300B顶部的一部分示出了内部防火墙305C。内部防火墙305C将电池模块隔室300B的相应电池模块隔间与另一个电池模块隔间和/或通道空间密封隔离，并且还形成中间条210A的一部分。尽管在通道空间形成于横向相邻的电池模块隔间之间(而不是在电池外壳上方)的示例中未示出，将另一个电池模块隔间与通道空间密封的又一内壁也可以是电池模块隔室300B的一部分以限定用于通道空间的间隙。图3C还示出了用于将盖子300C固定到电池模块隔室300B并且密封相应的电池模块隔间的凸缘310C和一组集成固定点315C。电池模块隔室300B的曲弧度由内壁305C划分。
图3D示出了根据本公开的实施例的电池外壳加固构形300D。参考如图3D，一旦构造了电池模块安装区域305A，则底部安装条305D(例如，在凸缘下方)，前部安装条310D，后部安装条315D，侧面安装条320D-325D和一组中心安装条330D可以用于加固电池模块安装区域305A。这一组中心安装条315可用于限定间隙，该间隙用作电池外壳上方的通道空间。图3E示出了根据本公开的实施例的安装于电动车辆中的图3D的电池外壳加固构形300D的顶部立体图。虽然图3D中仅示出了一个底部安装条305D，应当理解的是，底部安装条305D可以如图3E所示附接到电池模块安装区域305A的每一侧。
除了图3A-3E所示的电池外壳205A包括十二个电池模块隔间(左侧六个，右侧六个)而图2A-2E中的电池外壳205A包括十个电池模块隔间(左侧五个，右侧五个)之外，图3A-3E中描绘的电池外壳可以对应于上面图2A-2E描述的电池外壳205A的示例性实施方式。如下面更详细的描述，电池模块隔间的尺寸和数量可以根据具体部署的需要(例如，基于车辆尺寸，可用的电池模块尺寸等)进行缩放。
图4示出了根据本公开的实施例的用于电动车辆的电池外壳的铰接式电池模块安装区域构形400A的前立体图或后立体图。在图4中，电动车辆的每侧上的电池模块隔间405A和410A附接至相应的铰链415A上，铰链415A附接至车辆结构420A。铰接插入式电池模块安装区域构形400A以处于“打开”的状态描述，由此电池模块隔间405A和410A经由相应的铰链415A自由旋转。电池模块隔间405A和410A可以相对于电动车辆向下旋转到期望的角度(例如，当电动车辆在可以接近电动车辆的下侧的架子或升降机上时)，此时可以移除相应的电池模块隔间405A和410A的盖子，以允许经由相应的电池模块隔间405A和410A的成角度的(或旋转的)插入侧插入和/或移除相应的电池模块425A和430A。当电池模块425A和43A未完全插入时(如图4所示)，在电池模块隔间405A和410A内部形成间隙(或空腔)435A和440A。
虽然图4描绘了铰链415A居中设置，以便于如图4所示的电池模块隔间405A-410A的“向内”旋转，替代的实施例可以涉及设置在车辆结构420A的左外部位置和右外部位置处的铰链，以便于电池模块隔间405A-410A向外旋转。在该替代实施例中，插入侧对应于相应电池模块隔间的面向内部的横向侧面，而不是如图4所示的面向外部的横向侧面。除了铰链的位置之外，该替代实施例的闭合状态类似于图4中的闭合状态。。
图5A示出了根据本公开的实施例的用于电动车辆的电池外壳的顶部插入电池模块安装区域构形500A。图5B示出了根据本公开的实施例的图5A的顶部插入式电池模块安装区域构形500A的另一立体图。
参考图5A-5B，顶部插入式电池模块安装区域构形500A包括具有多个电池模块隔间的电池模块安装区域505A，每个电池模块隔间构造成通过顶部插入或垂直插入接收相应的电池模块。一旦插入电池模块，每个电池模块隔间可以经由隔间专用的顶盖密封。如关于图5A中所示的电池模块安装区域505A的右侧，电池模块510A以不同的插入程度示出。电池模块510A均构造成由顶盖515A-540A中的一个密封。类似于上述侧盖，在某些实施例中，顶盖515A-540A可以在相应的电池模块安装到安装区域505A内之前与电池模块物理地集成。虽然图5A所示为单独的盖子，某些顶盖可以实施为“组”顶盖，其可以与多个电池模块物理地集成。当然，在其他实施例中，盖子和电池模块也可以作为单独的部件安装。尽管图5A中未明确示出，电池模块和相关的顶盖可以类似地插入图5A中的电池模块安装区域505A左侧上的电池模块隔间中。图5C示出了根据本公开的实施例的如图5B所示的图5A的顶部插入式电池模块安装区域构形500A的另一立体图，其中，电池模块安装区域505A右侧的每个电池模块隔间经由顶盖535A-550A密封。
参考图5A-5C，在至少一个实施例中，顶盖515A-540A可以固定到它们各自的电池模块上(例如，通过焊接，胶合等)。在替代的实施例中，电池模块和它们各自的顶盖可以是分开的部件(例如，首先插入电池模块，然后插入其顶盖)。
图5A-5C还描绘了车门坎板545A和550A，其覆盖每个相应电池模块隔间的永久密封(或不可移除)的侧壁。换句话说，图3A-3E和图4所示的侧盖是可拆卸的，而每个电池模块隔间的顶部部分是永久的或固定的(例如，通过焊接等)。然而，图5A-5C中的每个电池模块隔间的侧面部分是固定的，而顶部部分(或顶盖)是可拆卸的。
图5D示出了根据本公开的实施例的用于电动车辆的电池外壳的另一顶部插入式(或Z轴垂直插入)电池模块安装区域构形500D的一部分的侧视图。在图5A-5C中，每个电池模块隔间用其自己的隔间专用顶盖单独密封，使得电池模块隔间和顶盖之间的比率为1：1。在图5D中，电池模块505D-515D分别插入电池模块隔间520D-530D中。电池模块隔间520D-530D经由单个顶盖535D作为一组密封，顶盖535D可以在电池模块505D-515D安装在电池外壳之前与电池模块505D-515D物理地集成在一起(例如，多个电池模块固定到同一个组顶盖)。虽然未示出，但是顶盖535D可以更进一步延伸到顶部插入式电池模块安装区域中，以便密封一个或多个另外的电池模块隔间。除了电池模块隔间和顶盖之间的比率之外，图5D中的另一顶部插入式电池模块安装区域构形500D与上述图5A-5C所描述的顶部插入式电池模块安装区域构形500A类似。虽然图5D描绘了顶盖535D密封三个(或更多个)电池模块隔间的示例，其他实施例可以涉及用于密封两个电池模块隔间，四个电池模块隔间等的顶盖。通常，为了改善结构强度和公差(例如，抗扭转性能以便于不影响电池模块操作的冲击分布，等)，将部署至少两个顶盖以密封特定电池模块安装区域的电池模块隔间。
图5E示出了根据本公开的实施例的用于电动车辆的电池外壳的底部插入式电池模块安装区域构形500E的前立体图或后立体图，图5E在某些方面类似于图5D，因为电池模块安装区域构形均是Z轴垂直插入式的且包括组盖。然而，电池模块安装区域构形500D涉及的是顶部插入式电池模块构形，而电池模块安装区域构形500E涉及的是底部插入式电池模块构形。
参考图5E，电池模块505E和510E示出为插入由内壁(或防火墙)515E分开的一对横向相邻的电池模块隔间中。包含电池模块505E和510E的各个电池模块隔间经由单个底盖520E作为一个组密封，底盖520E可以在电池模块505E和510E安装到电池外壳中之前与其物理地集成在一起。因此，在一个示例中，电池模块505E-510E和底盖520E可以向上(例如，沿Z轴垂直)推入相应的电池模块隔间(然后固定/密封)。尽管未示出，底盖520E可以进一步纵向延伸到底部插入式电池模块安装区域中，以便密封一个或多个额外的电池模块隔间。通常，为了改善结构强度和公差(例如，抗扭转性能以便于不影响电池模块操作的冲击分布，等)，将部署至少两个底盖以密封根据底部插入式电池模块安装区域构形500E的特定电池模块安装区域的电池模块隔间。
除了图5A-5C所示的电池模块安装区域500A包括十二个电池模块隔间(左侧六个，右侧六个)而图2A-2E中的电池外壳205A包括十个电池模块隔间(左侧五个，右侧五个)之外，图5A-5C中示出的电池模块安装区域(或外壳)构形可以对应于上述图2A-2E所述的电池外壳205A中的电池模块安装区域的示例实施方式。如下面更详细的描述，电池模块隔间的尺寸和数量可以根据具体部署的需要(例如，基于车辆尺寸，可用的电池模块尺寸等)进行缩放。
图6示出了根据本公开的实施例的电动车辆600的电池外壳部件和相关部件。图6中描绘的电池外壳使用如上图3A-3E所述的横向插入式电池模块安装区域构形。图6中描绘了电池模块安装区域605，其包括多个由电池模块隔室形成的电池模块隔间，例如电池模块隔室608(例如，类似于上述图3B描述的电池模块隔室300B)。BJB 615安装在电池模块安装区域605上并经由管道620耦合到密封在电池模块隔间内的电池模块，管道620包括可选的用于红外(IR)或光通信的光学路径、LV配线(或LV汇流条)或其组合。图6示出了一组侧盖625(例如，每个电池模块隔间一个侧盖，或每组电池模块隔间一个侧盖)，其可用于密封电池模块隔间且电池模块隔间内示出了处于各种横向插入阶段的电池模块630。如上所述，在相应的电池模块安装到各自的电池模块隔间之前，这一组侧盖625中的一个或多个侧盖可以可选地与相应的电池模块物理地集成在一起。底座防护装置635可以附接到电池模块安装区域605的底板，以形成固定电池外壳的“夹层”结构的一部分(一旦密封)。底座防护装置635还起到引导碰撞力通过夹层结构的作用。冷却歧管640可以耦合到形成于这一组侧盖625上的密封(例如，经由O形环)冷却管插接头，以冷却电池模块。最后，图6示出了可拆卸的车门坎板645。在一个示例中，冷却歧管640可以位于相应的电池模块隔间外部，使得在相应的电池模块隔间内部不需要配件或任何其他冷却管连接件(例如，以减少泄漏的风险，因为这样每个电池模块隔间仅需要一根金属管，用于通过由相应的侧盖附接的冷却插接头进行冷却)。
参考图6，电池模块安装区域608的尺寸和构形可以按比例放大或缩小以适应不同车辆类型的车轮底座尺寸，如下图7中的更详细的描述。举例而言，可以添加或移除额外的电池模块隔室608以增加或减小整个电池模块安装区域605的长度(例如，以便适应特定目标轴距的尺寸要求)。电池模块隔室608的宽度也可以增大或减小到所需的宽度，以便相应地缩放整个电池模块安装区域605的宽度。可以理解的是，不同的电动车辆型号类型(例如，卡车，SUV，小型货车，轿车，运动型轿跑车等)可能对各自的电池模块安装区域具有不同的尺寸要求，并且本公开的各种实施例中描述的基本电池模块安装区域构形可以根据需要缩放以适应这种尺寸要求。可以理解的是，任何对电池模块隔间尺寸的改变都将影响插入其中的相应的电池模块的尺寸。
图7示出了根据本公开的实施例的电池模块安装区域的布置(或设计)过程。在一个示例中，可以实施图7的过程构造图6中描绘的电池模块安装区域605。在一个示例中，图7的过程可以由计算设备(例如，手提计算机或台式计算机，平板计算机，智能电话或用户设备(UE)，等)执行。
参考图7，在700处，计算设备确定电池模块安装区域的尺寸要求(例如，对于电动车辆的安装启用，尺寸要求可部分地基于电动车辆的地板下方的可用空间量)。在一个示例中，尺寸要求可以包括多维度(例如，高度，长度，宽度等)的尺寸目标和/或阈值(例如，最小和/或最大阈值)。尺寸要求可以基于目标电动车辆的物理构形(例如，电动车辆的轴距，电池模块安装区域所在的电动车辆底板的高度，电动车辆的宽度等等)。
参考图7，在705处，计算设备获得电池模块隔室的物理尺寸(例如，高度，长度和宽度)，电池模块隔室包括横向的一对电池模块隔间，每个隔间构造成在其中安装相应的电池模块，每个电池模块隔间包括插入侧，相应的电池模块可以通过该插入侧插入和/或移除，并且每个电池模块隔间构造成在各自的插入侧关闭时经由各自的插入侧盖密封。在705处获得物理尺寸的电池模块隔室可以对应于如上所述的任何电池模块隔室。在一个示例中，在705处，计算设备可以可选地获得用于两种或更多种不同类型的电池模块隔室的物理尺寸。例如，两种或更多种不同类型的电池模块隔室可以构造成具有不同的物理尺寸，以适应不同电动车辆的不同尺寸要求。可替代地，在图7的过程中，可以仅考虑单个常备的(或默认的)电池模块隔室(例如，市场上仅有一种可用的电池模块隔间类型，特定的电动车辆可以与电池模块隔室的专用供应商相关联，使得仅有一种选择可用于该电动车辆等)。
参考图7，在710处，计算设备识别可在电动车辆的地板下纵向堆叠在一起而不超过尺寸要求的电池模块隔间的最大数量。举例而言，如图3A-3E所示，六个电池模块隔间可以装配到电动车辆300A的地板下方的可用空间中，因此电动车辆300A关于电池模块隔间300B的最大数量是六个。然后，在715处，计算设备基于710处的识别生成用于电池模块安装区域的设计，该电池模块安装区域包括最大数量的电池模块隔间。
在一个示例中，如果在图7的过程期间评估不同类型的电池模块隔间，计算设备可识别在电动车辆的地板下可纵向堆叠在一起且不超过710处用于每个特定类型电池模块隔室的电池模块安装区域的尺寸要求的电池隔室的最大数量。然后，对于每种类型的电池模块隔室，计算设备可以基于该类型的最大数量确定空间和/或能量效率度量标准。在一个示例中，空间效率度量标准可以基于最大数量的电池模块隔室满足尺寸要求的程度(例如，80％填充，99％填充等)。在另一个示例中，能量效率度量标准可以基于能够插入最大数量的电池模块隔室的电池模块的功率容量。在715处，计算设备能够选择与最高空间和/或能效度量标准相关联的电池模块隔间类型，以用于电池模块安装区域的设计。
在本公开的另一个实施例中，特定电池外壳构形的少于全部的电池模块隔间实际上可以包括电池模块。举例而言，特定的电动车辆可以用低档选项，中档选项和高档选项进行广告销售。假设所有选项的电池外壳构形构造成具有12个可用的电池模块隔间。在一个示例中，低档选项可以配备有六个电池模块插入十二个可用电池模块隔间中，中档选项可以配备有九个电池模块插入十二个可用电池模块隔间中，高档选项可以配备有12个电池模块插入十二个可用电池模块隔间中。因此，安装在具体的电池外壳中的电池模块的数量是可缩放的，并且不需要等于可用电池模块隔间的数量。进一步地，可以在安装之后调整配备的电池模块的数量(例如，如果最终用户需要更多档，则可以额外购买和安装电池模块)。进一步地，随着电池模块技术的改进，可以将一个或多个电池模块替换为更新的、更有效的电池模块。
此外，如果特定电池外壳构形的少于全部的电池模块隔间实际上可包括电池模块，则在至少一个实施例中，包含电池模块的电池模块隔间可聚集在一起。举例而言，考虑图2A中的电池模块隔间A...J的布置。假设BJB位于电池模块隔间E和J的上方，并且电动车辆200A中仅需要安装8个电池模块。在这种情况下，电池模块隔间A和F(即，离BJB最远的电池模块隔间)可以是空的(尽管这些电池模块隔间仍然可以被覆盖)，只有电池模块隔间B...E和G...J中安装有电池模块。HV配线可以从BJB以菊花链形式(按顺序)连接到电池模块隔间J，I，H，G，B，C，D和E中的电池模块，电池模块隔间A和F通过将电池模块隔间G中的HV输出连接器耦合到电池模块隔间B中的HV输入连接器而被绕过(例如，使用特殊的成对的HV连接器部件连接横向相邻的电池模块隔间而不是纵向相邻的电池模块隔间)。
关于上面图2A-7中描述的每个实施例，电池模块可以构造成有或没有各自的插入侧盖，该插入侧盖用于密封相关联的电池模块隔间，该电池模块隔间被集成为电池模块自身的结构部件。在电池模块与其相应的插入侧盖集成的示例中，插入侧盖兼作电池模块的结构壁。在电池模块未与其相应的插入侧盖集成的替代示例中，当将电池模块密封到电池模块隔间中时，插入侧盖将安装在电池模块的结构壁的上方。
虽然上述实施例主要涉及地面上的电动车辆(例如，汽车，卡车等)，但是应当理解的是，其他实施例可以部署关于任何类型的电动车辆(例如，小船，潜艇，飞机，直升机，无人驾驶飞机，宇宙飞船，航天飞机，火箭等)的各种电池相关实施例。
虽然上述实施例主要涉及用于作为电动车辆的能量存储系统的一部分进行部署的电池模块隔间和相关的电池模块以及插入侧盖，应当理解的是，其他实施例可以部署关于任何类型的能量存储系统的各种电池相关的实施例。举例而言，除了电动车辆之外，上述实施例可以应用于例如家庭能量存储系统(例如，为家庭电力系统提供电力存储)、工业或商业能量存储系统(例如，为商业或工业电力系统提供电力存储)、电网能量存储系统(例如，为公共电力系统或电力网提供电力存储)等能量存储系统。
可以理解的是，上述实施例中的各种电池模块隔间的布置描述为集成到电动车辆的车辆地板中。然而，应当理解的是，一般的封闭隔间轮廓的设计可以扩展到能够安装在电动车辆内的其他位置的电池模块安装区域(例如，在电动车辆的行李箱中，在一个或多个汽车座椅后面，在电动车辆的前车盖下面，等)。
前述提供的描述能够使本领域任何技术人员制作或使用本发明的实施例。然而，应当理解的是，本发明不限于本文公开的具体的方案、工艺步骤和材料，因为对这些实施方案的各种修改对于本领域技术人员而言是显而易见的。也就是说，在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，本文定义的一般原理可以应用于其他实施例。

Claims (12)

1.一种电池模块布置，用于电池模块隔间在电动车辆的能量存储系统的电池模块安装区域内的部署，其特征在于，包括：
包括正端电接口和负端电接口的电池模块，所述电池模块构造成通过电池模块隔间的插入侧插入至和/或从所述电池模块隔间的内部空间移除，
其中，所述正端电接口和负端电接口构造成响应于电池模块滑入所述电池模块隔间的内部空间而分别插入相应的正极和负极电接口，所述正极和负极电接口位于电池模块隔间的与所述插入侧相对的一侧，
其中，所述正端电接口和负端电接口构造成响应于电池模块滑出所述电池模块隔间的内部空间而分别从相应的正极和负极电接口拔出，
其中，所述插入侧相对于电动车辆面向外部，而且构造成：当电池模块安装区域维持集成为电动车辆的一部分时，所述插入侧可从电动车辆外部直接触及以将电池模块插入至电池模块隔间的内部空间和/或从电池模块隔间的内部空间移除所述电池模块，以及
插入侧盖，构造成在所述电池模块隔间的插入侧上方封闭，以形成具有封闭隔间轮廓的电池外壳的一部分，所述电池外壳中的电池模块隔间与所述电池外壳中的至少一个其他电池模块隔间密封隔离。
2.根据权利要求1所述的电池模块布置，其特征在于，所述插入侧盖包括密封物质。
3.根据权利要求2所述的电池模块布置，其特征在于，所述密封物质包括分散的泡沫、橡胶、密封粘合剂或其任意组合。
4.根据权利要求1所述的电池模块布置，其特征在于，
所述插入侧盖包括孔，输入和输出冷却管插接头通过所述孔插入，
所述输入和输出冷却管插接头耦合连接到冷却管，所述冷却管连接到外部冷却系统并且用于冷却电池模块内的冷却板，以及
所述输入和输出冷却管插接头构造成被密封以有助于电池模块隔间和至少一个其他电池模块隔间之间的密封。
5.根据权利要求4所述的电池模块布置，其特征在于，所述输入和输出冷却管插接头构造成经由O形环密封。
6.根据权利要求1所述的电池模块布置，其特征在于，所述插入侧对应于电池模块隔间的横向侧面。
7.根据权利要求1所述的电池模块布置，其特征在于，所述插入侧盖构造成单独地覆盖所述电池模块隔间。
8.根据权利要求1所述的电池模块布置，其特征在于，所述插入侧盖构造成覆盖电池模块隔间组，使得所述电池模块隔间组与所述电池模块隔间组外部的一个或多个电池模块隔间密封隔离。
9.根据权利要求1所述的电池模块布置，其特征在于，在所述电池模块插入至电池模块隔间的内部空间内之前，所述电池模块与所述插入侧盖集成。
10.根据权利要求1所述的电池模块布置，其特征在于，在所述电池模块插入至电池模块隔间的内部空间内之前，所述电池模块和所述插入侧盖是未集成的分离的部件。
11.根据权利要求1所述的电池模块布置，其特征在于，所述电池模块隔间与所述电池外壳中的至少一个其他电池模块隔间之间的密封至少是液密的。
12.根据权利要求11所述的电池模块布置，其特征在于，所述电池模块隔间与所述电池外壳中的至少一个其他电池模块隔间之间的密封是液密的且相对于一种或多种类型的气体是气密的。
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