CN110783504A - 电池模块及电池模块壳体的形成方法 - Google Patents

电池模块及电池模块壳体的形成方法 Download PDF

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T·R·巴夫萨尔
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Abstract

一种电池模块包括多个电池单元和至少部分地包围所述多个电池单元的电池模块壳体。该电池模块壳体包括限定了外周边和相对内周边的至少一个壁。一种流体交换系统包括：一个或多个通道，形成在所述至少一个壁中并至少部分地延伸穿过所述至少一个壁；至少一个入口部分，限定在所述至少一个壁中并至少部分地延伸穿过所述至少一个壁；以及至少一个出口部分，限定在所述至少一个壁中并至少部分地延伸穿过所述至少一个壁。冷却剂通过至少一个入口部分被引入流体交换系统，循环通过一个或多个通道并且通过至少一个出口部分离开流体交换系统以冷却电池模块壳体中的多个电池单元。

Description

电池模块及电池模块壳体的形成方法
引言
本发明总体上涉及一种电池模块以及一种形成电池模块壳体的方法。更具体地，本发明涉及具有一个或多个电池模块的电池组件，所述电池模块具有用于改善电池单元冷却的壳体。电化学电池单元组和电池组用于为扭矩发电机、附件模块或各种系统上的其他电气负载供电。典型的电池组包括多个可再充电电池单元。
在过去几年中，需要可再充电能量存储源的电动车辆和混合动力车辆的使用已经增加，例如电池电动车辆、增程电动车辆、混合动力电动车辆、插入式混合动力电动车辆和燃料电池混合动力电动车辆。许多混合动力电动车辆和电动车辆采用由多个锂离子电池构成的电池组作为能量存储源。
发明内容
在此公开了一种电池模块，其包括多个电池单元以及设置为至少部分地封闭该多个电池单元的电池模块壳体。该电池模块壳体包括限定了外周边和相对内周边的至少一个壁。一种流体交换系统，包括，一个或多个通道，形成在所述至少一个壁中并至少部分地延伸穿过所述至少一个壁；至少一个入口部分，限定在所述至少一个壁中并至少部分地延伸穿过所述至少一个壁；以及至少一个出口部分，限定在所述至少一个壁中并至少部分地延伸穿过所述至少一个壁。冷却剂通过该至少一个入口部分被引入流体交换系统，循环通过一个或多个通道并且通过至少一个出口部分离开流体交换系统以冷却电池模块壳体中的多个电池单元。
该电池模块壳体包括第一侧壁，与第一侧壁相对布置的第二壁，在第一侧壁与该第二侧壁之间延伸的顶壁，以及在第一侧壁与第二侧壁之间延伸的与顶壁相对的底壁，用于限定电池模块壳体的外周边和内周边。电池模块壳体的第一侧壁、第二侧壁、顶壁和底壁的外周边形成电池模块壳体的至少一个第一端和一个第二端。
电池模块壳体包括在电池模块壳体的第一端和第二端中的一个或多个中的至少一个孔，其中至少一个孔与电池模块壳体的内周边配合。一个或多个封闭件应用于并且至少部分地封闭电池模块壳体的第一端和第二端中的至少一个。电池模块包括：电池单元接口，用于接收和固定多个电池单元中每个电池的接口；以及至少一个端板，其可固定到电池单元接口，并且与电池模块壳体的第一端和第二端中的至少一个配合，并至少部分地封闭电池模块壳体的第一端和第二端中的至少一个。
流体交换系统的一个或多个通道至少部分地封装在电池模块壳体的至少一个壁中。限定在至少一个壁中的一个或多个通道包括：第一组通道，形成为至少部分地穿过并沿至少一个壁的第一方向延伸；第二组通道，形成为至少部分地穿过并沿至少一个壁的第二方向延伸。
在另一个实施例中，用于容纳多个电池单元的电池模块的电池模块壳体包括具有第一侧壁的至少一个壁、与第一侧壁相对设置的第二侧壁、在第一侧壁和第二侧壁之间延伸的顶壁、以及在第一侧壁和第二侧壁之间延伸的并与顶壁相对的底壁。第一侧壁、第二侧壁、顶壁和底壁设置为限定了电池模块壳体的外周边和内周边。
一种流动交换系统内部包括一个或多个通道，并至少部分延伸穿过第一侧壁、第二侧壁、顶壁和底壁中的至少一个。至少一个入口部分限定在第一侧壁、第二侧壁、顶壁和底壁中的至少一个中，并且至少部分地延伸穿过第一侧壁、第二侧壁、顶壁和底壁中的至少一个。至少一个出口部分限定在该至少一个壁中，并且至少部分地延伸穿过该至少一个壁，其中一个或多个通道、至少一个入口部分和至少一个出口部分配合以形成用于电池模块壳体的流体交换系统。
该至少一个入口部分和该至少一个出口部分配合以形成用于该电池模块壳体的流体交换系统。冷却剂通过该至少一个入口部分被引入流体交换系统，循环通过一个或多个通道并且通过至少一个出口部分离开流体交换系统以冷却电池模块壳体中的多个电池单元。
电池模块壳体的第一侧壁、第二侧壁、顶壁和底壁的外周边形成电池模块壳体的至少一个第一端和一个第二端。该电池模块壳体包括至少一个孔，其位于该电池模块壳体的第一端和第二端中的一个或多个中，并且与该电池模块壳体的内周边配合；以及一个或多个封闭件，设置在该电池模块壳体的第一端和该第二端中的至少一个上，并且至少部分地封闭该电池模块壳体的第一端和第二端中的至少一个。
流体交换系统的一个或多个通道至少部分地封装在电池模块壳体的至少一个壁中。限定在所述至少一个壁中的所述一个或多个通道包括：第一组通道，形成为至少部分地穿过并沿所述至少一个壁的第一方向延伸；第二组通道，形成为至少部分地穿过并沿所述至少一个壁的第二方向延伸。
在一个方面，所述流体交换系统包括入口部分和出口部分，所述入口部分限定在所述顶壁中，并至少部分地延伸穿过所述顶壁，并与所述一个或多个通道流体连通；所述出口部分限定在所述底壁中，并至少部分地延伸穿过所述底壁，并通过所述一个或多个通道与所述入口部分流体连通。冷却剂通过入口部分引入，循环通过一个或多个通道并从出口部分离开，用来冷却电池模块壳体中的多个电池单元，所述通道位于第一侧壁、第二侧壁、顶壁和底壁中，并且至少部分地延伸穿过第一侧壁、第二侧壁、顶壁和底壁。至少一个连接构件与第一侧壁和第二侧壁中的一个或多个配合，并且至少部分地延伸穿过第一侧壁和第二侧壁中的一个或多个，其中至少一个隔离构件与第一侧壁和第二侧壁中的一个或多个通道流体连通。
另一方面，流体交换系统包括第一入口部分和第一出口部分，第一入口部分限定在顶壁中并至少部分地延伸穿过顶壁，并与顶壁中的一个或多个通道流体连通，第一出口部分限定在顶壁中并至少部分地延伸穿过顶壁，与顶壁中的一个或多个通道和第一入口部分流体连通。第二入口部分限定在底壁中并至少部分地延伸穿过底壁，与底壁中的一个或多个通道流体连通，而第二出口部分限定在底壁中并至少部分地延伸穿过底壁，与底壁中的一个或多个通道和第二入口部分流体连通。冷却剂由第一入口部分和第二入口部分引入，循环通过形成在顶壁和底壁中并且至少部分地延伸穿过顶壁和底壁的一个或多个通道，然后离开第一出口部分和第二出口部分，以冷却电池模块壳体中的多个电池单元。
在另一方面，流体交换系统包括第一入口部分和第一出口部分，第一入口部分限定在底壁中并至少部分地延伸穿过底壁，与底壁中的一个或多个通道流体连通，第一出口部分限定在底壁中并至少部分地延伸穿过底壁，与底壁中的一个或多个通道和第二入口部分流体连通。冷却剂由第一入口部分引入，循环通过形成在底壁中并且至少部分地延伸穿过底壁的一个或多个通道，然后离开第一出口部分以冷却电池模块壳体中的多个电池单元。
在本发明的另一个实施例中，一种用于接纳多个电池单元的电池模块的电池模块壳体的形成方法，包括以下步骤：电池模块壳体模具，将耐火涂层涂覆至该电池模块壳体模具上，并对该电池模块壳体模具上的耐火涂层进行干燥处理。将电池模块壳体模具插入铸造鼓中。将铸造支撑材料添加到铸造鼓中以至少部分地包围和围绕电池模块壳体模具。将熔融金属添加至电池模块壳体模具。
电池模块壳体模具的形成步骤进一步包括提供聚合物材料以形成电池模块壳体模具，并且形成电池模块壳体的至少一个壁以限定壳体的内周边和外周边。一个或多个冷却通道形成在所述至少一个壁的内周边和外周边之间至少部分地穿过所述至少一个壁。至少一个入口部分和至少一个出口部分形成在至少一个壁的内周边和外周边之间至少部分地穿过至少一个壁。可以将消失模铸造工艺与上述方法一起使用。
当结合附图时，根据以下实行本技术的最佳模型的详细描述，本发明的以上特征和优点以及其他特征和优点是显而易见的。
附图说明
图1是使用本文所述类型的电池组件的示例机动车辆的示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的电池模块的分解示意图；
图3是根据本发明的一个实施例的具有一系列冷却通道的电池模块壳体的透视图；
图4是根据本发明的电池模块的分解透视图；
图5是根据本发明的第一实施例的电池模块的侧截面图；
图6是电池组件的形成方法的流程示意图；
图7是根据本发明的第二实施例的电池模块的侧截面图；
图8是根据本发明的第三实施例的电池模块的侧截面图；以及
图9是根据本发明第四实施例的电池模块的侧截面图。
本公开易于修改和采用替代形式，其中代表性实施例通过附图中的示例示出并在下面详细描述。本公开的创造性方面不限于所公开的特定形式。相反，本公开旨在覆盖落入由所附说明要求限定的公开范围内的修改、等同物、组合和替换。
具体实施方式
现在将详细参考在附图中示出的本发明的几个实施例。只要可能，在附图和说明书中使用相同或相似的参考标号来指代相同或相似的部件或步骤。附图是简化的形式并且没有精确的比例。为了方便和清楚起见，可以相对于附图使用诸如顶部、底部、左、右、向上、上方、在……之上、在……之下、下方、后部和前部的方向术语。这些以及类似的方向术语不应被解释为限制本发明的范围。
提供实施例以使得本发明公开得彻底并且将充分向本领域技术人员阐述范围。阐述了许多具体细节，诸如具体组件、设备和方法的实施例，以提供对本发明的实施例的全面理解。对于本领域技术人员显而易见的是，不需要采用具体细节，实施例可以以许多不同的形式来实施，并且也不应被解释为限制本发明的范围。在一些实施例中，并未详细描述公知的工艺、公知的设备结构和公知的技术。
本文使用的术语仅出于描述特定示例性实施例的目的，而不旨在限制。如本文所用，单数形式“一”，“一个”和“所述”也可旨在包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。术语“包括”、“构成”、“包含”和“具有”是包含性的，以此来表明所存在陈述的特征、整体、步骤、操作、元件、和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。本文描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或示出的特定顺序来执行，除非明确地标识了执行顺序。还应当理解，可以采用附加的或替代的步骤。
当元件或层被称为“在另一元件或层上”、“接合到另一元件或层”、“连接到另一元件或层”或“耦合到另一元件或层”时，其可直接在另一元件或层上、接合到另一元件或层、连接到另一元件或层或耦合到另一元件或层、或可存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在另一元件或层上”、“直接接合到另一元件或层”、“直接连接到另一元件或层”或“直接耦合到另一元件或层”时，可能不存在中间元件或层。换言之，用于描述元件之间的关系的词语应当以类似的方式来解释(例如，“在……之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”，等)。如此处所使用的，术语“和/或”包括一个或多个与列出项目相关的任意及所有组合。
虽然术语第一、第二、第三等在本文中可以用于描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但这些元件、组件、区域、层和/或部分不应该受这些术语的限制。这些术语可以仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开。如“第一”、“第二”和其他数字术语等术语在本文中使用时，并不暗示顺序或次序，除非上下文清楚地指示。因此，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分，而不脱离实施例的指导。
空间相关术语，例如“内部”、“外部”、“下方”、“在……之下”、“下部”、“在……之上”、“上部”等类似的术语，可在本文中使用以便于描述，来描述一个元件或特征与另一个元件或特征的关系，如图所示。另外，除了图中所示的方向，空间相关术语可以旨在涵盖在使用或操作中的设备的不同方向。例如，如果将图中的设备翻转过来，那么描述为在其他元件或特征“下方”或“下部”的元件，可以将其定向为在其他元件或特征“上方”。因此，示例术语“下方”可以包括上方和下方的取向。该设备可以以其他方式定向(旋转90度或以其他方式定向)，并且在此使用的空间对应的描述标记来对应解释。
参照附图，其中相同的附图标记表示相同的部件，图1是可以作为设备12的一部分的电池组件10的透视示意图。设备12可以是移动平台，例如但不限于客车、越野车、轻型卡车、重型车辆、ATV、微型货车、公共汽车、运输车辆、自行车、机器人、农具、运动相关装备、船、飞机、火车或其他运输装置。设备12还可以是非移动平台，例如但不限于台式计算机、家用电器、医疗设备、家庭自动化单元和工业自动化单元。设备12可以采用多种不同的形式，并且包括多个和/或备用的组件和设施。
电池组件10在图1中示出作为移动平台12系统的一部分，移动平台12是相对于车身18布置有驱动轮16的机动车辆。电池组件10为驱动轮16或系统上的另一负载供电，例如给发电机、电动机、辅助动力单元、压缩机等负载供电。在非限制性示例的实施例中，图1的电池组件10可以分别配置为可再充电锂离子或镍镉电池组。可以设想其他实施例具有不同的形状或额定功率，或者采用其他活性材料，因此图1的具体构造是示例性的而非限制性的。
现在参见图2-5，电池组件10包括一个或多个电池模块20。每个该一个或多个电池模块20包括电池模块壳体22，该电池模块壳体具有至少一个壁24，该壁设置为用于在其中至少部分地封闭或封装多个电池单元26。电池模块壳体24可以由单件铸造泡沫工艺制成。多个电池单元26可以具有各种构造，包括但不限于如图2所示的聚合物涂覆的金属箔袋式电池单元等。
每一电池单元26具有正性(+)和负性(-)的电极延长部，其可以设置为电池单元26的片状延长部28。预定数目的电池单元26可在电池单元接口30内彼此相邻设置。电池单元26和接口30可以通过至少一个端板(通常由附图标记32表示)固定，使得各个电池单元26的电极片状延长部28串联布置或者以其他方式定位在预定的方向上。
如本文所用，术语“电池”是指具有两个电极且能够作为电池操作的锂离子电池。在一些情况下，特别是当单元通过公共正总线结构和公共负总线结构并联连接时，术语“单元”还可以用于指代多个单元。在这种情况下，可以串联或并联组装多个电池单元以形成电池模块。因此，在一些情况下，术语“电池”可以用于本文中使用的电池的等同物，或者用于电池和模块之间的中间单元。然而，如此处所使用的，术语“模块”用于指代多个可操作连接的电池，使得图2以具有一个以上的电池来表示模块。通常，术语“组”是指多个可操作连接的模块。
图2-5的电池模块20的结构是基本的图示，并且图示的电池模块20的一部分可以是电池组件中的较大模块或多个电池模块的一部分。模块20中的电池单元26可以包住或封装在容器中，该容器可以是硬的(例如，金属的)壳体或软袋(例如，多层聚合物、多层金属片材、或以上组合)。
电池模块20可采用可再充电的能量存储系统，或者装配多个类似构造的电池模块20组件的一部分，以布置形成如图1所示的较大电池组或组件10。电池组件10可以是具有多个电池模块20和电池单元26的相对高压的能量存储设备，电池模块20和电池单元26取决于所需电功率的量。例如，在一个示范性实施例中可以使用二十四个或更多个单独的锂离子蓄电池单元26，这些电池单元26依靠该构型而能够共同地输出至少18-60kWh的能量。
电池模块壳体22的至少一个壁24可以包括多个壁，这些壁用于配合以形成壳体22。例如，电池模块壳体22可以包括配合以形成壳体22的第一壁或第一侧壁24A，相对的第二壁或第二侧壁24B，在第一壁24A和第二壁24B之间延伸的第三壁或顶壁24C，以及在第一壁24A和第二壁24B之间延伸的、与第三壁24C相对的第四壁或底壁24D。壁的数量可以根据各种几何形状而变化，包括例如单个圆柱形壁，一对配合的半圆柱形壁等。壁24可以由金属制成，例如铝、铝合金等或聚合物、聚合物复合材料或其他足够刚性的材料。电池模块壳体22可以设置为具有壁24A、24B、24C、24D的整体结构。可替代地，电池模块壳体22可以由壁24A、24B、24C、24D组装，或者通过使具有壁24A、24B、24C、24D的上部和下部配合来组装。
每个壁24包括外周边34和相对的内周边36。壁24A、24B、24C、24D在配合且设置在一起以构成电池模块壳体22时，还共同限定了电池模块壳体22的外周边34和内周边36。壁24A、24B、24C、24D在配合且设置在一起以构成电池模块壳体22时，进一步限定了至少第一端48A和相对的第二端48B。
至少一个孔38、40可以由电池模块壳体22的第一端48A和第二端48B中的至少一个中的壁24形成，并且形成在壁24之间。该至少一个孔38、40可以与电池模块壳体22的内周边36配合并且提供通向该内周边36的通路。多个电池单元26的部分，例如电极片状延长部28，可以至少部分地延伸穿过孔38、40，并且接合界面30和端板32以允许电连接。一个或多个凸缘41可以设置在一个或多个壁24的外周边34上，其可以提供壳体22到表面(未示出)的连接。
一个或多个通道42可以限定在并延伸于外周边34和内周边36之间的至少一个壁24，并至少部分地穿过该至少一个壁24。每个壁24中的一个或多个通道42的数量和位置可以用于适应多种因素，例如但不限于电池模块壳体22的尺寸、以及由壳体22的内周边36接收和支撑的电池单元26的类型和数量。此外，通道42可形成在每一个壁24的各种位置和配置中，且还可与电池模块壳体22的相邻壁24中的通道42配合。另外，一个或多个通道可以至少部分地封装在至少一个壁24中，或者完全封闭在至少一个壁24的外周边34和内周边36之间。
在图2和3所示的一个示例性实施例中，电池模块壳体22是由第一侧壁24A、相对的第二侧壁24B、顶壁24C和底壁24D形成的整体结构。在壁24中限定或形成的一个或多个通道42可以包括至少：第一组通道42A，形成为至少部分地穿过并沿顶壁24C的第一方向延伸；第二组通道42B，形成为至少部分地穿过并沿顶壁24C的第二方向延伸。当通道42A、42B延伸穿过顶壁24C时，通道42A和42B可彼此相交或配合以流体连通。然而，通道42A、42B可以设置为可替代的构造和几何形状以实现本发明的目的。
另外，第一组通道42C可以限定为或形成为至少部分地穿过并沿第一侧壁24A的第一方向延伸，而第二组通道42D可以形成为至少部分地穿过并沿第一侧壁24A的第二方向延伸。与通道42A和42B相同，当通道42C、42D延伸穿过壁24B时，通道42C、42D可以彼此相交和配合。还可以想到，当壁24A、24C形成电池模块壳体22时，限定在电池模块壳体22的相邻壁24中的一个或多个通道42(例如顶壁24C中的第二组通道42B和第一侧壁24A中的第二组通道42D)可以彼此相交和配合。
至少一个入口部分44可以限定为或形成在电池模块壳体22的至少一个壁24中，并且从中至少部分地延伸穿过。可以调整电池模块壳体22中的至少一个入口部分44的数量和位置以适应多种因素，例如但不限于电池模块壳体22的尺寸、以及由壳体22的内周边36接收和支撑的电池单元26的类型和数量。例如，该至少一个入口部分44可以在电池模块壳体22的第一端48A、第二端48B中的一个或多个中形成，并且至少部分地延伸穿过该一个或多个。
另外，至少一个入口部分44可以至少部分地封装在至少一个壁24中，或者完全封闭在至少一个壁24的外周边34和内周边36之间。此外，至少一个入口部分44可以与电池模块壳体22的至少一个壁24中的一个或多个通道42配合并且流体连通。或者，至少一个入口部分44可通过连接器等(未示出)与一个或多个通道42配合。
至少一个出口部分46可以限定为或形成在电池模块壳体22的至少一个壁24中，并且从中至少部分地延伸穿过。与至少一个入口部分44一样，电池模块壳体22中的至少一个出口部分46的数量和位置可调整以满足多种条件，例如但不限于电池模块壳体22的尺寸、以及由壳体22的内周边36接收和支撑的电池单元26的类型和数量。例如，该至少一个出口部分46可以在电池模块壳体22的第一端48A，第二端48B中的一个或多个中形成，并且至少部分地延伸穿过该一个或多个。
至少一个出口部分46可以与电池模块壳体22的至少一个壁24中的至少一个入口部分44及一个以上通道42配合，并且流体连通。该至少一个出口部分46可以至少部分地封装在该至少一个壁24中，或者完全封闭在该至少一个壁24的外周边34与内周边36之间。此外，至少一个出口部分46通过连接器等(未示出)与至少一个入口44及一个或多个通道42配合。
如图2和3所示，电池模块壳体22的第一侧壁24A、相对的第二侧壁24B、顶壁24C和相对的底壁24D的外周边34，可以形成壳体22的至少第一端48A和第二端48B。形成在至少一个壁24中的一个或多个通道42可以延伸到壳体22的至少第一端48A和第二端48B。
可以围绕电池壳体模块22的第一端48A和第二端48B中的至少一个添加一个或多个封闭件50，用于在壳体22中至少部分地封闭并用于对流体交换系统52的密封，该密封用于一个或多个通道42、至少一个入口部分44和至少一个出口部分46之间。在一个或多个通道42、至少一个入口部分44和至少一个出口部分46之间的流体交换系统52，可用于支持冷却设置在电池模块壳体22的内周边36内的多个电池单元26。
在一个示例性实施例中，冷却剂或冷却流体通过至少一个入口部分44被引入一个或多个通道42。冷却剂或冷却流体可以代表多种流体，包括但不限于气体或液体，例如水基冷却剂或电介质油。冷却剂或冷却流体可以通过泵或其他设备循环经至少一个入口部分44进入一个或多个通道42，或者可以被动地被引入一个或多个通道42。除了与泵的连接之外，该至少一个出口部分46还可以与热交换器等连接，用于在冷却流体离开电池模块20之后重新调节冷却流体。
现在参考图6，更详细地描述电池模块壳体的形成方法。电池模块壳体可以使用多种形成工艺形成。在一个示例性实施例中，电池模块壳体可以使用消失模铸造工艺形成。在框100处，电池模块壳体泡沫模具可由聚合材料块(例如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等)手工切割或机加工而成。切割或机加工过程形成壳体的内周边和外周边，同时，一个或多个冷却通道、入口和出口形成发泡模具。
或者，电池模块壳体发泡模具可通过在低压下将预热的聚苯乙烯珠粒注射到预热的铝模具中来成型。向聚苯乙烯施加蒸汽，使聚苯乙烯膨胀并填充模具。电池模块壳体泡沫模具产生过程可用于产生单个泡沫模具或产生多个泡沫模具。
还可以想到，电池模块壳体发泡模具可以由单个发泡模具形成，或者可以由连接模具组件接合、粘附或紧固在一起而形成。还可以想到，多个电池模块壳体发泡模具可以成组布置。
在框102处，可以将耐火涂层涂覆到发泡模具上以制备用于铸造工艺的发泡模具。可以使用各种方法涂覆耐火涂层，包括在发泡模具上喷涂、刷涂或浸渍涂层。耐火涂层作为发泡模具和铸造支撑材料之间的屏障。还可以想到，耐火涂层使用的材料允许在铸造过程中产生的气体通过铸造支撑材料逸出。
在框104处，对发泡模具进行干燥处理，以确保耐火涂层在发泡模具上干燥。一旦干燥，在框106处，将涂覆好的发泡模具插入铸造烧瓶或鼓中。将砂或其他铸造支撑材料添加到铸造烧瓶中以围绕发泡模具或发泡模具组。铸造烧瓶可经过振动压实工序以确保铸造支撑材料围绕并包裹发泡模具。发泡模具的一部分或发泡模具连接组可以从铸造支撑材料露出。
在框108处，可以将熔融金属(例如铝、铝合金等)浇注在发泡模具的露出部分上并且浇注到包含在铸造支撑材料中的发泡模具中。熔融金属通过热解或热降解过程蒸发聚苯乙烯发泡模具，其中发泡模具逐渐被金属替代。耐火涂层保持电池模块壳体的形状不受发泡模具的影响，并用作铸造支撑材料的屏障。来自汽化发泡模具的所得气体流经耐火涂层和铸造支撑材料，并通过排气口流出烧瓶。在框110处，将铸造金属电池模块壳体从铸造支撑材料中移除。
返回参见图5，示出了电池模块20的至少一个实施例的截面图。在电池模块20的第一实施例中，电池模块壳体22包括一个或多个通道42，其在每一个第一侧壁24A、相对的第二侧壁24B、连接顶壁24C和相对的连接底壁24D中形成，用于冷却储存在其中的多个电池单元。入口部分44可以设置在顶壁24C中。应当理解，可以调整电池模块壳体22中的至少一个入口部分44的数量和位置以实现本发明的目的。
一个或多个通道42E至少部分地延伸穿过顶壁24C并且与入口部分44配合。通常由箭头和附图标记54表示的冷却剂流通过入口部分44被引入到一个或多个通道42E中。在第一温度下从入口部分44引入冷却剂54，通常用附图标记52表示，循环或流过流体交换系统的一个或多个通道42，用于从电池模块壳体22的内周边36接收的多个电池单元26吸取热量，从而冷却电池模块壳体22中的电池单元26。
冷却剂54从入口部分44经通道42E流向与相对的第一侧壁24A和第二侧壁24B中的通道42E流体连通的通道42F、42G。当冷却剂54从电池模块壳体22的一个或多个通道42循环或流过时，冷却剂54吸取由多个电池单元26产生的热量。由此将冷却剂54的温度从第一温度(当冷却剂54在至少一个入口部分44处被引入流体交换系统52时)增加到第二温度(朝向至少一个出口部分46流动时)。至少一个出口部分46可以与电池模块壳体22的底壁24D中的一个或多个通道42H配合，由此冷却剂54允许被加热到至少一个第二温度，从而离开电池模块壳体22或从中被移除。
现在参见图7，示出了电池模块20的第二实施例。与图6所示的电池模块20的第一实施例相同，电池模块壳体22包括顶壁24C、相对的底壁24D、以及在顶壁24C和底壁24D之间延伸并与二者连接的一对相对的侧壁24A、24B。一个或多个通道42延伸穿过每个壁24并且彼此流体连通。电池模块壳体22进一步包括与一个或多个通道42流体连通的至少一个入口部分44和至少一个出口部分46，以形成流体交换系统52。
电池模块壳体22可以进一步包括：至少一个连接构件62，其与壳体22的第一侧壁24A和第二侧壁24B中的一个或多个配合，并且至少部分地延伸穿过其中的一个或多个。至少一个连接构件62包括与壁24中的一个或多个通道42、至少一个入口部分44和至少一个出口部分46流体连通的通道64。壁24中的一个或多个通道42和至少一个连接构件62中的通道64引导冷却剂54在第一温度下在至少一个入口部分44处流动，由此从容纳在电池模块壳体22的内周边36内的多个电池单元26吸取热量，使得冷却剂54在至少第二温度下朝向至少一个出口部分46的方向流动。可以设想，至少一个连接构件或连接器62和通道64可以设置在一个或多个壁24中的任何一个内。
电池模块20的第三实施例在图8中示出。电池模块壳体22内包括与一个或多个通道42E结合的第一或顶壁24C，以及与一个或多个通道42H结合的相对的底壁24D。相对的第一和第二侧壁24A、24B在顶壁24C和底壁24D之间延伸。第一入口部分44A与顶壁24C配合并且与一个或多个通道42E流体连通，而第二入口部分44B与底壁24D配合并且与一个或多个通道42H流体连通。
在第一温度下，冷却剂54被引入并穿过入口部分44A、44B并流经通道42E、42H，用来冷却容纳在电池模块壳体22的内周边36内的多个电池单元26。冷却剂54通过出口部分46A、46B并被其承载的由电池单元26产生的热加热到至少第二温度而离开。
或者，如图9所示，电池模块20的电池模块壳体22可形成为包括位于壳体22的单个壁(例如底壁24D)中的一个或多个通道42。冷却剂54以第一温度流经入口部分44而进入通道42H。通道42H中的冷却剂54从壳体22的内周边36中的多个电池单元26吸收热量。冷却剂54承载由电池单元26产生的热量而被加热到至少第二温度，并且通过与通道42H流体连通的出口部分46离开壳体22。
现在参见图5，电池模块壳体22可以包括一系列结构间隔构件78，这些结构间隔构件各自设置在相邻的一对电池单元26A和/或26B之间从而将它们分开。通过分离相邻的成对电池单元26A、26B，冲击力具有至少垂直于间隔构件78长度方向(例如，从电池单元26A、26B的其中一个到位于插入的间隔构件78的相对侧上的电池单元26A、26B中的另一个的方向)上的分量，从而将至少部分地被间隔构件78吸收。此外，可以在位于电池模块壳体22的在内周边36和电池单元26之间的内周边36中设置柔性支撑结构80，例如泡沫等，以支撑和保护电池模块壳体22中的电池单元26。
详细描述和附图或图支持和描述本公开，但是本公开的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了用于实行所要求保护的公开内容的一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实践所附权利要求中限定的公开内容的各种可替换设计和实施例。另外，附图中示出的实施例或本说明书中提及的各个实施例的特征不一定被理解为彼此独立的实施例。而是，可以将实施例的示例中的一个描述的特征中的每一个与来自其它实施例的一个或多个其它期望特征相结合，产生未在文字中或通过参考附图进行描述的其它实施例。因此，这样的其它实施例落在所附权利要求的范围的框架内。

Claims (10)

1.一种电池模块，包括：
多个电池单元；以及
电池模块壳体，所述电池模块壳体被设置为至少部分地封闭所述多个电池单元，所述电池模块壳体包括：
限定外周边和相对的内周边的至少一个壁，
一个或多个通道，所述通道形成在所述至少一个壁中并且至少部分地延伸穿过所述至少一个壁，
至少一个入口部分，所述至少一个入口部分被限定在所述至少一个壁中并且至少部分地延伸穿过所述至少一个壁，以及
至少一个出口部分，所述至少一个出口被部分地限定在所述至少一个壁中，并且至少部分地延伸穿过所述至少一个壁，其中所述一个或多个通道、所述至少一个入口部分和所述至少一个出口部分配合以形成用于所述电池模块壳体的流体交换系统，
其中冷却剂通过所述至少一个入口部分被引入所述流体交换系统，循环通过所述一个或多个通道，并且通过所述至少一个出口部分离开所述流体交换系统，以冷却所述电池模块壳体中的所述多个电池单元。
2.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池模块壳体进一步包括第一侧壁，设置为与所述第一侧壁相对的第二壁，在所述第一侧壁与所述第二侧壁之间延伸的顶壁，以及在所述第一侧壁与所述第二侧壁之间延伸的与所述顶壁相对的底壁，用于限定所述电池模块壳体的所述外周边和所述内周边。
3.如权利要求2所述的电池模块，其中，所述电池模块壳体的第一侧壁、第二侧壁、顶壁和底壁的外周边形成所述电池模块壳体的至少第一端和第二端。
4.如权利要求3所述的电池模块，还包括在所述电池模块壳体的第一端和第二端中的一个或多个中的至少一个孔，其中所述至少一个孔与所述电池模块壳体的内周边配合。
5.如权利要求3所述的电池模块，还包括一个或多个封闭件，其应用于并至少部分地封闭所述电池模块壳体的第一端和第二端中的至少一个。
6.如权利要求3所述的电池模块，其还包括电池单元接口和至少一个端板，所述电池单元接口用于接收并固定所述多个电池单元中每个电池单元的电极延长部，所述至少一个端板能够固定至所述电池单元接口，以及与所述电池模块壳体的第一端和第二端中的至少一个相配合，并至少部分地封闭所述电池模块壳体的第一端和第二端中的至少一个。
7.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述流体交换系统的所述一个或多个通道至少部分地被封装在所述电池模块壳体的所述至少一个壁中。
8.如权利要求7所述的电池模块，其中，限定在所述至少一个壁中的所述一个或多个通道进一步包括：第一组通道，其形成为至少部分地穿过并沿所述至少一个壁的第一方向延伸；第二组通道，其形成为至少部分地穿过并沿所述至少一个壁的第二方向延伸。
9.一种用于容纳多个电池单元的电池模块的电池模块壳体的形成方法，所述方法包括：
形成电池模块壳体模具；
向所述电池模块壳体模具涂覆耐火涂层；
对所述电池模块壳体模具上的耐火涂层采用干燥工艺；
将所述电池模块壳体模具插入铸造鼓中；
向所述铸造鼓添加铸造支撑材料以至少部分地围绕和围绕所述电池模块壳体模具；以及
将熔融金属添加至所述电池模块壳体模具。
10.如权利要求9所述的方法，其中，形成所述电池模块壳体模具的步骤进一步包括：
提供聚合物材料以形成所述电池模块壳体模具；
形成所述电池模块壳体的至少一个壁以限定所述壳体的内周边和外周边；
在所述至少一个壁的内周边和外周边之间至少部分地穿过所述至少一个壁形成一个或多个冷却通道；
在所述至少一个壁的内周边和外周边之间至少部分地穿过所述至少一个壁形成至少一个入口部分；以及
在所述至少一个壁的内周边和外周边之间至少部分地穿过所述至少一个壁形成至少一个出口部分。
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