CN114256548A - 不含紧固件的电池模块 - Google Patents
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Abstract
本发明题为不含紧固件的电池模块。本发明公开一种电池系统,该电池系统包括布置并粘附到载体的电池单元。用粘合剂将一个或多个侧壁粘结到这些电池单元以提供支撑,并且集电器组件也粘附在这些电池单元的一个轴向侧上。可包括一个或多个隔离壁以维持并联连接的电池单元组之间的电隔离。这些电池单元的另一轴向侧粘附到冷却板。用粘合剂将类似的结构粘结到该冷却板的另一侧以形成紧凑的电池系统。用粘合剂将剪力壁、母线、端子母线和具有安装的电子控制单元的隔离托架粘结到该组件以形成该电池系统。每种粘合剂或每种类型的粘合剂可表现出指定的标准和需求,诸如强度、热导率、电子电导率、固化需求或它们的组合。
Description
引言
本公开涉及不含紧固件的电池模块,并且更具体地涉及使用粘合剂组装以减少或避免使用紧固件的电池模块。
发明内容
在一些实施方案中,本公开涉及一种装置,该装置包括使用粘合剂组装的多个电池单元、载体、集电器、侧壁和冷却板。多个电池单元被配置为提供电能。载体被配置为维持多个电池单元的对准。在一些实施方案中,载体包括多个凹槽,该多个凹槽被配置为在载体的第一侧上接收多个电池单元。集电器被配置为电耦接到多个电池单元以形成一条或多条总线。侧壁被配置为向装置提供结构支撑。冷却板被配置为传递来自多个电池单元的热量以及向装置提供结构支撑。第一类型的粘合剂将载体的第一侧粘结到多个电池单元,第二类型的粘合剂将侧壁粘结到多个电池单元,第三类型的粘合剂将集电器粘结到载体的第二侧,并且第四类型的粘合剂将多个电池单元粘结到冷却板。
在一些实施方案中,该装置包括多个隔离壁,该多个隔离壁使用第一类型的粘合剂粘结到载体并且被配置为维持多个电池单元的分离。
在一些实施方案中,侧壁包括使用第二类型的粘合剂粘结到多个电池单元的至少一个短侧面,以及使用第二类型的粘合剂和第三类型的粘合剂粘结到多个电池单元的至少一个长侧面。例如,在一些实施方案中,侧壁包括一个或多个区段以向电池单元提供支撑、隔离或两者。
在一些实施方案中,第一类型的粘合剂和第二类型的粘合剂是相同类型的粘合剂。在一些实施方案中,第二类型的粘合剂包括快速固化的粘合剂和缓慢固化的粘合剂,并且第一类型的粘合剂和缓慢固化的粘合剂是相同的粘合剂。
在一些实施方案中,本公开涉及一种用于在不使用紧固件的情况下组装电池系统的方法。该方法包括:将粘合剂施加到相应部件;以及定位这些部件。在一些实施方案中,该方法包括:将第一类型的粘合剂施加到载体和多个电池单元中的至少一者;以及将多个电池单元定位在载体的相应凹槽中。第一类型的粘合剂将多个电池单元粘结到载体。在一些实施方案中,该方法包括:将第二类型的粘合剂施加到侧壁的侧表面和多个电池单元的侧面中的至少一者;以及将侧壁的侧表面抵靠多个电池单元定位。第二类型的粘合剂将侧壁粘结到多个电池单元的侧面。在一些实施方案中,第一类型的粘合剂和第二类型的粘合剂是相同类型的粘合剂。在一些实施方案中,第二类型的粘合剂包括快速固化的粘合剂和缓慢固化的粘合剂,并且第一类型的粘合剂和缓慢固化的粘合剂是相同的粘合剂。在一些实施方案中,该方法包括:将第三类型的粘合剂施加到集电器组件和载体中的至少一者;以及将集电器组件抵靠载体的第二侧定位。第三类型的粘合剂将集电器组件粘结到载体。在一些实施方案中,该方法包括:将第四类型的粘合剂施加到多个电池单元和冷却板中的至少一者;以及将多个电池单元抵靠冷却板定位。第四类型的粘合剂将多个电池单元粘结到冷却板。在一些实施方案中,该方法包括:施加第一类型的粘合剂,之后施加第四类型的粘合剂。
在一些实施方案中,该方法包括:将粘合剂施加到剪力壁(shear wall)和侧壁中的至少一者;以及将剪力壁抵靠侧壁定位。第五类型的粘合剂将剪力壁粘结到侧壁以向多个电池单元提供结构支撑。
在一些实施方案中,该方法包括:将集电器组件电耦接到多个电池单元以形成一条或多条总线。例如,集电器组件可包括集电器,这些集电器被配置为将电池单元的子集彼此并联耦接并且与其他子集串联耦接。
在一些实施方案中,该方法包括:施加粘合剂以将至少一条端子母线粘结到侧壁;以及将至少一条端子母线抵靠侧壁定位。至少一条端子母线被配置为电耦接到多个电池单元。在一些实施方案中,该方法包括:施加粘合剂以将至少一条端子母线粘结到侧壁和冷却板。
在一些实施方案中,该方法包括:施加粘合剂以将母线粘结到侧壁;以及将母线抵靠侧壁定位。母线被配置为电耦接到集电器组件。
在一些实施方案中,该方法包括:通过侧向布置多个电池单元来将多个电池单元定位在载体的相应凹槽中;以及轴向按压多个电池单元,使得多个电池单元的在载体远侧的底端基本上位于平行于载体的顶部平面的平面中。
在一些实施方案中,第四类型的粘合剂被配置用于在多个电池单元和冷却板之间传递热量和剪切应力。在一些实施方案中,第一类型的粘合剂被配置用于维持载体和多个电池单元之间的电隔离。在一些实施方案中,第二粘合剂被配置用于在多个电池单元和侧壁之间传递热量和剪切应力。
在一些实施方案中,本公开涉及一种装置,该装置包括使用粘合剂组装的电池子模块、冷却板和剪力壁。电池子模块包括具有第一多个电池单元的第一电池子模块和具有第二多个电池单元的第二电池子模块。冷却板被配置为传递来自第一多个电池单元和第二多个电池单元的热量。剪力壁被配置为提供结构支撑。使用第一类型的粘合剂将第一电池子模块附连到冷却板,使用第一类型的粘合剂将第二电池子模块附连到冷却板,并且使用第二类型的粘合剂将剪力壁附连到第一电池子模块的第一侧表面并附连到第二电池子模块的第二侧表面。
在一些实施方案中,每个电池子模块包括:载体,该载体粘结到多个电池单元并且被配置为维持多个电池单元的对准;集电器,该集电器电耦接到多个电池单元以形成一条或多条总线;以及侧壁,该侧壁粘结到多个电池单元并且被配置为向装置提供结构支撑。
附图说明
参考以下附图详细描述了根据一个或多个各种实施方案的本公开。附图仅出于举例说明的目的而提供,并且仅示出典型的或示例性实施方案。提供这些附图以有利于理解本文所公开的概念,并且这些附图不应被认为是对这些概念的广度、范围或适用性的限制。应当指出的是,为了清楚起见和便于说明,这些附图未必按比例绘制。
图1示出了根据本公开的一些实施方案的包括粘合接头的例示性电池组的分解图;
图2示出了根据本公开的一些实施方案的包括两个电池组(例如,子模块)和粘合接头的例示性电池模块的分解图;
图3示出了根据本公开的一些实施方案的用于使用粘合剂而不用紧固件组装电池系统的例示性方法的流程图;
图4示出了根据本公开的一些实施方案的具有母线、托架和控制电路的例示性电池模块的透视图;并且
图5示出了根据本公开的一些实施方案的图4的例示性电池模块的方面的透视图。
具体实施方式
仅由电动传动系统推进的电池电动车辆(BEV)可具有大约数十分钟的长充电时间,并且BEV制造商通常期望增加BEV电池组的能量密度。更高能量密度电池组可具有更高容量重量比,并且因此实现更长车辆范围。许多BEV制造商极大地依赖于紧固件的使用,这些紧固件占据了可以其他方式填充有更多电池单元的宝贵封装空间。因此,需要从电池组中移除零件诸如紧固件,并且相反满足相同需求而不占用它们原本将需要的封装空间。
在一些实施方案中,本公开涉及一种电池模块设计,该电池模块设计几乎完全依赖于粘合剂以用于结构支撑。例如,结构承载接头可仅使用粘合剂耦接。在一些实施方案中,粘合剂可用于主要结构支撑,其中为了丰余性而包括紧固件。例如,在一些实施方案中,电池模块的高电压母线可由于母线在一些情况下可达到的高温而引起的故障的潜在严重性外加潜在发生可能性而包括丰余推杆铆钉螺母。
在一些实施方案中,使用粘合剂而不是紧固件来接合零件允许填充零件之间的间隙以及提供机械负载、热负载和/或电气负载可通过其传输的基板。例如,电池模块内的每个粘合接头可在操作期间发挥多种功能,包括例如:(1)在零件A和零件B之间传递准静态负载;(2)在零件A和零件B之间传递机械冲击脉冲;(3)在零件A和零件B之间传递热能;以及(4)抵抗电能在零件A和零件B之间的传递。
为了说明,即使一些粘合剂可能比它们在零件之间置换的空气密度大约三个数量级(或更多),但在总体能量密度计算中,封装节省仍可能比质量重要。这是因为,与紧固件相比,可节省螺栓头和螺纹周围将需要的附加空隙,以包括更多电池单元。
在例示性示例中,根据本公开的满足粘结标准的粘合剂可被称为结构、热、电界面材料(STEIM)。例如,典型的粘合剂可仅解决这些中的少许或仅一个(例如,仅具有热管理功能的粘合剂)。为了说明,作为STEIM对热界面材料(TIM)的粘合剂之间的区别可能是显著的,原因是满足结构、电气和热需求的粘合剂的功能性能的验证会极大地影响必须借以验证它们在设计中的性能的计划(例如,测试环境)。
在一些实施方案中,本公开涉及一组粘合剂,该组粘合剂包括用于将电池单元结构粘结到冷却板的热粘合剂。例如,热粘合剂可表现出1W/mK至1.1W/mK的热导率范围。在另一个示例中,热导率可被限制为约1.1W/mK或以下以防止过高的热填料负载,因此使得粘合剂太脆弱而无法在操作期间可靠地吸收冲击和振动负载而不在电池的整个使用寿命期间断裂。在另一个示例中,被配置为粘结镀镍钢的热粘合剂在操作寿命起点的搭接剪切强度可以是约14MPa,并且粘合剂可被配置为在2小时长的沸水浸泡期间吸收小于2重量%的水。在另一个示例中,热粘合剂的玻璃化转变温度可被选择为超出电池单元的最高操作温度至少30℃,以减少由在操作期间循环通过玻璃化转变温度所致的疲劳。
一组粘合剂的合适的验证可有助于确保不太可能在操作期间失效。例如,通过指定每个粘合接头的多个需求,在设计中使用的每种粘合剂的设计验证计划(DVP)与之前在粘合剂工业中看到的相比可相对更复杂。传统上,粘合剂被选择用于单个目的(例如,结构支撑或热界面管理),但是当这些需求与例如电介质需求相结合时,验证矩阵对于每种粘合剂可(至少)翻三倍。例如,要在测试矩阵中考虑的例示性特性可包括(1)本体粘合剂属性,(2)粘合接头属性,以及(3)操作期间的降解模式。
本体粘合剂属性通常可用于检查许多现成的粘合剂(例如,并且通常相对易于确定)。材料特性可包括与操作期间(例如,搭接剪切、拉伸强度、t剥离强度、模量)和模拟中(例如,泊松比、损耗模量)的机械强度相关的那些特性、电介质强度(例如,就电介质击穿电压或体积和表面电阻而言)、热性能(比热容、热导率)或它们的组合。根据本公开,可在电池组的操作温度范围内的所有温度下确定该组本体特性。例如,可直接地或间接地确定特性(例如,确定足够数量的数据点以生成作为温度的函数的性能曲线)。为了说明,可能需要在从低至-40℃至高达100℃的温度范围内在热腔室内执行测试。
如果验证方案被划分成电池模块的所有单独接头的相关需求,则测试矩阵可能变得更复杂。例如,单一粘合剂可用于多个接头,并且可直接粘结到多种不同材料,诸如例如像聚碳酸酯、环氧树脂粉末涂覆的铝、不锈钢、镀镍钢、尼龙、铝、用于电池模块中的任何其他合适的材料或它们的任何组合。在发展测试期间,可确定到这些基板中的每个基板的粘合剂粘结的强度。例如,由于剪切强度可以是粘合剂的主要特性,因此接头可被设计用于加载剪切力,并且到这些基板的强度应当在合适的材料测试设备用搭接剪切测试来测量。在另一个示例中,在预期接头主要在T剥离中加载的情况下(例如,在接头的端部处的线性拉伸负载),可替代地执行合适的T剥离测试。在一些情况下,本体粘合剂强度可超出到特定表面的粘结强度,并且因此可识别工艺参数以增加到表面的粘合强度(例如,在生成最终零件工具之前)。在一些此类情况下,应力破裂可沿着粘合剂粘结的表面发展,并且可由于降解因素而在操作期间快速蔓延。为了解决粘结强度不足的可能性,在一些实施方案中,修改一个或多个工艺参数,诸如例如表面粗糙度(例如,更大的粗糙度通常导致更大的粘合力)、表面活化能(例如,更高的能量通常导致更大的粘合力)、表面洁净度(例如,表面上更少的颗粒和油通常导致更大的粘合力)、可影响粘结的任何其他合适的参数或它们的任何组合。在例示性示例中,工艺步骤或改变可包括:酸蚀刻用于该表面的零件工具、在粘合剂分配之前对该表面进行等离子体处理、在粘合剂分配之前用醇清洁粘结表面、用于制备该表面的任何其他合适的工艺或它们的任何组合。
关于降解因素,每个接头处的功能性能损失的影响可通过测量例如以下项来监测:(1)来自湿气的水分吸收;(2)来自电离的颗粒的水分吸收(电池排气);(3)来自偶然暴露于冷却剂的水分吸收(例如,50:50的水:乙二醇);(4)循环通过玻璃化转变温度(Tg);(5)来自循环的机械疲劳;(6)来自热循环的应力裂纹扩展;(7)在高温下蠕变;任何其他合适的参数或现象;或它们的任何组合。在一些情况下,在破坏性机械测试诸如搭接剪切之前执行降解测试。然而,由于这些粘合剂也可实现的电和热功能,因此可将降解因素应用于测试试样块,这些测试试样块随后运行以同样重新验证电和热特性。因此,在电和热操作条件下,可总体上考虑降解因素。
在一些实施方案中,本公开涉及包括用于结构支撑、热管理和电介质保护的粘合剂的装置。将粘合剂用于电池模块的一些益处包括生产和制造、封装的效率以及基于每个特定界面处的需求对电池模块的界面进行定制的方法的改进。
图1示出了根据本公开的一些实施方案的包括粘合接头的例示性电池模块100的分解图。电池模块100包括使用粘合剂151-156附连在一起的多个电池单元110、载体102、层101、隔离壁107和侧壁区段103-106。如本文所用,术语“侧壁”是指围绕多个电池单元布置的侧表面的集合,并且可包括单个区段或者彼此相邻布置或在一个或多个相邻区段之间具有间隙的多于一个区段(例如,多个区段,诸如四个区段,如图所示)。为了说明,侧壁区段103-106可接合为任选地具有开缝以允许易于安装的单个部件(例如,弯曲金属片)或以其他方式作为单个部件的零件。如图所示,粘合剂152将多个电池单元110粘结到载体102;粘合剂151将载体102粘结到层101;粘合剂153将侧壁区段103粘结到多个电池单元110的第一侧;粘合剂154将侧壁区段104粘结到多个电池单元110的第二侧;粘合剂155将侧壁区段105粘结到多个电池单元110的第三侧;粘合剂156将侧壁区段106粘结到多个电池单元110的第四侧;并且隔离壁107布置在多个电池单元110之间(例如,在串联电连接的相邻组的电池单元之间)并且通过粘合剂152粘结到载体102。多个电池单元110的侧面包括侧壁区段103-106可粘结到的圆柱形界面的集合。例如,侧壁区段103-106中的每个侧壁区段可仅接触布置在相应侧上的电池单元的一部分(例如,最外侧部分)。在另一个示例中,侧壁区段103-106可以是平坦的、弯曲的、分段的、复合形状的、扇形的(例如,以容纳并且更完全地遵循弯曲的电池单元),具有任何其他合适的轮廓或形状,或它们的任何组合。
在一些实施方案中,载体102包括多个凹槽。例如,载体102可包括孔阵列,该孔阵列被配置为容纳多个电池单元110中的相应电池单元。为了说明,多个电池单元110中的每个电池单元可定位在载体102的相应凹槽中,该相应凹槽侧向地布置多个电池单元110。该布置可包括紧密堆积(例如,具有任何合适间距的六边形紧密堆积)、阵列(例如,矩形阵列)或任何其他合适的布置。在一些实施方案中,可轴向按压多个电池单元110中的每个电池单元,使得多个电池单元的在载体102远侧的端部基本上位于平行于载体102的平面中(例如,因此侧向和轴向对准)。因此,粘合剂152可以是连续层、具有孔或开口的层、与多个电池单元110的布置对应的合适的液滴或小块的布置、延伸以与多个电池单元110中的每个电池单元交接的路径(例如,呈螺线形路径)、任何其他合适的应用类型或它们的任何组合。
层101可包括被配置为电耦接到多个电池单元110或它们的子集的一个或多个集电器。例如,层101可包括集电器组件,该集电器组件包括多个集电器(例如,该多个集电器可包括在层101的平面中铺展在电池单元上的梳状结构)。每个集电器可耦接到多个电池单元110的子集以形成电总线。电耦接可通过接线粘结、焊接(例如,超声焊接、激光焊接)、按压或弹簧力或它们的组合来实现。为了说明,载体102可以是电介质的或原本非导电的,因此在层101和多个电池单元110之间提供绝缘。因此,多条引线可附连到集电器和多个电池单元110以在多个电池单元110之间形成导电路径。集电器可并联电耦接电池单元的子集,其中子集被串联电耦接。
在一些实施方案中,粘合剂152、155和156包括相同类型的粘合剂。在一些实施方案中,粘合剂153和154各自包括相同的一种或多种粘合剂。例如,粘合剂153-156可各自包括两种粘合剂以形成图案(例如,快速固化的粘合剂和缓慢固化的粘合剂)。在一些实施方案中,粘合剂151具有相对高的电介质强度以防止从多个电池单元110到层101的电短路(例如,层101可包括一个或多个集电器和绝缘体)。例如,在一些实施方案中,粘合剂151可与粘合剂153和154的至少一种组分或部分相同。
图2示出了根据本公开的一些实施方案的包括两个电池子模块和粘合接头的例示性电池模块200的分解图。电池子模块201和202中的每个电池子模块可但不必与图1的电池模块100相同。电池模块200包括使用粘合剂251-257附连在一起的电池子模块201和202、覆盖件203和204、冷却板205、剪力壁206和207、母线208、端子母线209和210、隔离托架211和控制电路212。如图所示,粘合剂251将电池子模块201粘结到冷却板205;粘合剂252将电池子模块202粘结到冷却板205;粘合剂253将剪力壁206粘结到电池子模块201和202;粘合剂254将剪力壁207粘结到电池子模块201和202;粘合剂255将母线208粘结到电池子模块201和202;粘合剂256将端子母线209和210分别粘结到电池子模块201和202;并且粘合剂257将隔离托架211粘结到端子母线209和210。
在一些实施方案中,粘合剂253、254、255、256和257包括一种或多种相同类型的粘合剂。例如,粘合剂253-257可表现出相对高的剪切强度。在一些实施方案中,可包括相同类型的粘合剂的粘合剂251和252具有相对高的热导率,以允许从电池组201和202到冷却板205的热传递。
图3示出了根据本公开的一些实施方案的用于使用粘合剂而不用紧固件组装电池系统的例示性方法300的流程图。方法300可应用于例如组装用于电动车辆的电池系统,与使用紧固件组装的系统相比,该电池系统相对更轻质且更紧凑。此外,在一些实施方案中,可包括一个或多个紧固件以向粘合剂粘结提供丰余性。
步骤302包括:将第一类型的粘合剂施加到载体和多个电池单元中的至少一者。在一些实施方案中,载体包括在载体的第一侧上的被配置为接收多个电池单元的多个凹槽。第一类型的粘合剂可包括任何合适的属性。例如,第一类型的粘合剂(例如,UV固化结构粘合剂)可包括小于60秒的固化时间(例如,通过透明聚碳酸酯)、在25℃下超过15MPa的搭接剪切强度、0.3W/mK的热导率以及超过19.0kV/mm的电介质击穿强度。在例示性示例中,第一类型的粘合剂可用作图1的粘合剂152,其将多个电池单元110粘结到载体102。
步骤304包括:将多个电池单元定位在载体的相应凹槽中。步骤302的第一类型的粘合剂将多个电池单元粘结到载体。在一些实施方案中,步骤304包括:侧向布置多个电池单元(例如,在载体的相应凹槽中);以及轴向按压多个电池单元,使得多个电池单元的在载体远侧的端部基本上位于平行于载体的平面中。
步骤306包括:将第二类型的粘合剂施加到侧壁的侧表面、多个电池单元的侧面或两者。第二类型的粘合剂可包括任何合适的属性。例如,第二类型的粘合剂(例如,与环境温度固化2K结构粘合剂合作使用的UV固化结构粘合剂)可包括介于18MPa和22MPa之间的平均接头搭接剪切强度、超过15.0kV/mm的电介质击穿强度以及在环境温度下在40分钟内的固定强度固化时间。第二类型的粘合剂是电介质的以防止多个电池单元之间的短路。在一些实施方案中,第二粘合剂被配置用于在多个电池单元和侧壁之间传递热量和剪切应力。在一些实施方案中,第二类型的粘合剂可包括具有不同固化属性的粘合剂的组合。在例示性示例中,第二类型的粘合剂可以是图1的粘合剂153-156中的一种粘合剂,其将侧壁103-106中的一个侧壁粘结到多个电池单元110的侧面。在另一个示例中,粘合剂153和154可各自包括多于一种类型的粘合剂。在一些实施方案中,第二类型的粘合剂与步骤302的第一类型的粘合剂相同。在一些实施方案中,第二类型的粘合剂包括快速固化的粘合剂和缓慢固化的粘合剂,并且步骤302的第一类型的粘合剂和缓慢固化的粘合剂是相同类型的粘合剂。
步骤308包括:将侧壁的侧表面抵靠多个电池单元的侧面定位,以便步骤306的第二类型的粘合剂将侧壁粘结到多个电池单元的侧面。应当理解,将侧壁的侧表面抵靠多个电池单元的侧面定位包括:将侧壁定位成与电池单元的侧面相邻并且与电池单元的侧面间隔开,其间具有第二类型的粘合剂。在一些实施方案中,可针对多个电池单元的每一侧重复步骤306和308。
步骤310包括:将第三类型的粘合剂施加到集电器组件和载体中的至少一者。集电器组件可包括例如被配置为以并联、串联或它们的组合的方式电耦接电池单元的一条或多条母线。第三类型的粘合剂可包括任何合适的属性。例如,第三类型的粘合剂(例如,环境温度固化2K结构粘合剂)可包括超过18MPa的本体搭接剪切强度、超过15.0kV/mm的电介质击穿强度、以及在环境温度下在40分钟内的固定强度固化时间(例如,具有或不具有用于胶层凝结的嵌入式玻璃珠)。第三类型的粘合剂是电介质的以防止多个电池单元和集电器、集电器的母线或两者之间的短路。在例示性示例中,第三类型的粘合剂可用作图1的粘合剂151,其将载体102粘结到层101(例如,集电器组件)。
步骤312包括:将集电器组件抵靠载体的第二侧定位。应当理解,将集电器组件抵靠多个电池单元的侧面定位包括:将集电器组件定位成与载体的第二侧相邻并且与载体的第二侧间隔开,其间具有第三类型的粘合剂。在一些实施方案中,步骤312或后续步骤包括:将集电器组件电耦接到多个电池单元以形成一条或多条总线。
步骤314包括:将第四类型的粘合剂施加到多个电池单元和冷却板中的至少一者。第四类型的粘合剂可包括任何合适的属性。例如,第四类型的粘合剂(例如,具有热填料的环境温度固化2K结构粘合剂)可包括14MPa或更高的本体搭接剪切强度、超过1.5GPa的拉伸模量、介于1.0W/mK和1.2W/mK之间的热导率、超过19kV/mm的电介质击穿强度、以及在环境温度下在30分钟内的固定强度固化时间(例如,具有或不具有用于胶层凝结的嵌入式玻璃珠)。第四类型的粘合剂是电介质的以防止多个电池单元和冷却板之间的短路。此外,第四类型的粘合剂在多个电池单元和冷却板之间提供热传递、剪切应力传递或两者。在例示性示例中,第四类型的粘合剂可用作图2的粘合剂251或252,其将电池子模块201或202粘结到冷却板205。在一些实施方案中,在步骤302处施加第一类型的粘合剂发生于在步骤314处施加第四类型的粘合剂之前。
步骤316包括将多个电池单元抵靠冷却板定位。例如,在第四类型的粘合剂固化时,可将多个电池单元压靠冷却板。应当理解,将多个电池单元抵靠冷却板定位包括:将多个电池单元定位成与冷却板相邻并与冷却板间隔开,其间具有第三类型的粘合剂。
方法300可包括:使用粘合剂将任何合适的部件定位并粘结在电池组件中。例如,在一些实施方案中,方法300包括:将另一类型的粘合剂施加到剪力壁和侧壁中的至少一者;以及将剪力壁抵靠侧壁定位(例如,另一类型的粘合剂将剪力壁粘结到侧壁以向多个电池单元提供结构支撑)。在另一个示例中,在一些实施方案中,方法300包括:施加另一种粘合剂以将至少一条端子母线粘结到侧壁;以及将至少一条端子母线抵靠侧壁定位(例如,至少一条端子母线被配置为电耦接到多个电池单元)。在另一个示例中,在一些实施方案中,方法300包括:施加另一种粘合剂以将至少一条端子母线粘结到冷却板(例如,至少一条端子母线被配置为热耦接到冷却板)。在另一个示例中,在一些实施方案中,方法300包括:施加第五粘合剂以将母线粘结到侧壁;以及将母线抵靠侧壁定位(例如,母线被配置为电耦接到集电器组件)。
步骤318包括固化步骤302、306、310和314的粘合剂中的一种或多种。例如,固化可包括:施加热量、施加UV光、施加化学试剂以引起固化(例如,底漆)、允许经过至少预定时间段直到应力被施加到粘附的接头、施加任何其他合适的固化或它们的任何组合。应当理解,步骤318可执行多次。例如,步骤318可在步骤302和304之后、在步骤306和308之后、在步骤310和312之后以及在步骤314和316之后执行。
在一些实施方案中,针对第二子模块重复图3的步骤,该第二子模块定位在冷却板的第二侧上以形成例如图2的电池模块200。
图4示出了根据本公开的一些实施方案的具有母线409和410、托架411和控制电路412的例示性电池模块400的透视图。使用粘合剂450附连母线409和410、托架411和控制电路412,这由图4中的点虚线指示(例如,粘合剂被施加并且将部件粘结在一起的区域)。如图所示,电池模块400包括电池子模块401和402(例如,其可类似于图2的电池子模块201和202)、侧壁403和404、以及电池子模块401和402的电池单元粘附到的冷却板460。使用粘合剂将母线409和410附连到相应电池子模块401和402,由点虚线指示。如图所示,使用粘合剂将托架411附连到母线409和410两者,并且使用粘合剂将控制电路412附连到托架411。使用粘合剂将母线409和410各自附连到冷却板460(例如,以改进刚度,以提供用于到冷却板460的热传递的导热路径,或两者)。
图5示出了根据本公开的一些实施方案的图4的例示性电池模块的方面的透视图。
面板501示出母线409和冷却板460之间的界面的展开图。粘合剂461将母线409粘结到冷却板460,因此提供结构支撑、热传递路径或两者。例如,粘合剂461可以是导热的,以有助于将热量从母线409传递到冷却板460。在另一个示例中,粘合剂461可以是电介质的以防止母线409和冷却板460之间的短路(例如,或可包括绝缘片材或其他电介质材料连同粘合剂461以防止电短路)。
面板502示出母线410和冷却板460之间的界面的展开图。粘合剂462将母线410粘结到冷却板460,因此提供结构支撑、热传递路径或两者。例如,粘合剂462可以是导热的,以有助于将热量从母线410传递到冷却板460。在另一个示例中,粘合剂462可以是电介质的以防止母线410和冷却板460之间的短路(例如,或可包括绝缘片材或其他电介质材料连同粘合剂462以防止电短路)。
面板503示出托架411和冷却板460之间的界面的展开图。粘合剂463将母线411粘结到冷却板460,因此提供结构支撑、热传递路径或两者。例如,粘合剂463可以是导热的,以有助于将热量从托架411传递到冷却板460。在另一个示例中,粘合剂463可以是电介质的以防止托架411和冷却板460之间的短路(例如,或可包括绝缘片材或其他电介质材料连同粘合剂463以防止电短路)。
前述内容只是举例说明本公开的原理,并且在不脱离本公开的范围的情况下,本领域的技术人员可做出各种修改。上述实施方案是出于举例说明而非限制的目的而呈现的。本公开还可采用除本文明确描述的那些形式之外的许多形式。因此,应当强调的是,本公开不限于明确公开的方法、系统和装置,而是旨在包括其变型和修改,这些变型和修改在以下权利要求书的实质内。
Claims (20)
1.一种装置,所述装置包括:
多个电池单元,所述多个电池单元被配置为提供电能;
载体,所述载体被配置为维持所述多个电池单元的对准;
集电器,所述集电器被配置为电耦接到所述多个电池单元以形成一条或多条总线;
侧壁,所述侧壁被配置为向所述装置提供结构支撑;
冷却板,所述冷却板被配置为传递来自所述多个电池单元的热量以向所述装置提供结构支撑;
第一类型的粘合剂,所述第一类型的粘合剂将所述载体的第一侧粘结到所述多个电池单元;
第二类型的粘合剂,所述第二类型的粘合剂将所述侧壁粘结到所述多个电池单元;
第三类型的粘合剂,所述第三类型的粘合剂将所述集电器粘结到所述载体的第二侧;和
第四类型的粘合剂,所述第四类型的粘合剂将所述多个电池单元粘结到所述冷却板。
2.根据权利要求1所述的装置,所述装置还包括多个隔离壁,所述多个隔离壁使用所述第一类型的粘合剂粘结到所述载体并且被配置为维持所述多个电池单元的分离。
3.根据权利要求1所述的装置,其中所述侧壁包括:
至少一个短侧面,所述至少一个短侧面使用所述第二类型的粘合剂粘结到所述多个电池单元;和
至少一个长侧面,所述至少一个长侧面使用所述第二类型的粘合剂和所述第三类型的粘合剂粘结到所述多个电池单元。
4.根据权利要求1所述的装置,其中所述第一类型的粘合剂和所述第二类型的粘合剂是相同类型的粘合剂。
5.根据权利要求1所述的装置,其中所述第二类型的粘合剂包括快速固化的粘合剂和缓慢固化的粘合剂,并且其中所述第一类型的粘合剂和所述缓慢固化的粘合剂是相同类型的粘合剂。
6.一种用于在不使用紧固件的情况下组装电池系统的方法,所述方法包括:
将第一类型的粘合剂施加到载体和多个电池单元中的至少一者,其中所述载体包括多个凹槽,所述多个凹槽被配置为在所述载体的第一侧上接收所述多个电池单元;
将所述多个电池单元定位在所述载体的相应凹槽中,其中所述第一类型的粘合剂将所述多个电池单元粘结到所述载体;
将第二类型的粘合剂施加到侧壁的侧表面和所述多个电池单元的侧面中的至少一者;
将所述侧壁的所述侧表面抵靠所述多个电池单元定位,其中所述第二类型的粘合剂将所述侧壁粘结到所述多个电池单元的所述侧面;
将第三类型的粘合剂施加到集电器组件和所述载体中的至少一者;
将所述集电器组件抵靠所述载体的第二侧定位,其中所述第三类型的粘合剂将所述集电器组件粘结到所述载体;
将第四类型的粘合剂施加到所述多个电池单元和冷却板中的至少一者;以及
将所述多个电池单元抵靠所述冷却板定位,其中所述第四类型的粘合剂将所述多个电池单元粘结到所述冷却板。
7.根据权利要求6所述的方法,其中所述第一类型的粘合剂和所述第二类型的粘合剂是相同类型的粘合剂。
8.根据权利要求6所述的方法,其中所述第二类型的粘合剂包括快速固化的粘合剂和缓慢固化的粘合剂,并且其中所述第一类型的粘合剂和所述缓慢固化的粘合剂是相同类型的粘合剂。
9.根据权利要求6所述的方法,所述方法还包括:
将第五类型的粘合剂施加到剪力壁和所述侧壁中的至少一者;以及
将所述剪力壁抵靠所述侧壁定位,其中所述第五类型的粘合剂将所述剪力壁粘结到所述侧壁以向所述多个电池单元提供结构支撑。
10.根据权利要求6所述的方法,所述方法还包括:
施加第五类型的粘合剂以将至少一条端子母线粘结到所述侧壁;以及
将所述至少一条端子母线抵靠所述侧壁定位,其中所述至少一条端子母线被配置为电耦接到所述至少一条端子母线到所述多个电池单元。
11.根据权利要求6所述的方法,所述方法还包括:
施加第五类型的粘合剂以将至少一条端子母线粘结到所述冷却板;以及
将所述至少一条端子母线抵靠所述冷却板定位,其中所述至少一条端子母线被配置为电耦接到所述至少一条端子母线到所述多个电池单元。
12.根据权利要求6所述的方法,所述方法还包括:
施加第五类型的粘合剂以将母线粘结到所述侧壁;以及
将所述母线抵靠所述侧壁定位,其中所述母线被配置为电耦接到所述集电器组件。
13.根据权利要求6所述的方法,其中施加所述第一类型的粘合剂发生在施加所述第四类型的粘合剂之前。
14.根据权利要求6所述的方法,其中将所述多个电池单元定位在所述载体的相应凹槽中包括:
侧向布置所述多个电池单元;以及
轴向按压所述多个电池单元,使得所述多个电池单元的在所述载体远侧的端部基本上位于平行于所述载体的平面中。
15.根据权利要求6所述的方法,其中所述第四类型的粘合剂被配置用于在所述多个电池单元和所述冷却板之间传递热量和剪切应力。
16.根据权利要求6所述的方法,其中所述第一类型的粘合剂被配置用于维持所述载体和所述多个电池单元之间的电隔离。
17.根据权利要求6所述的方法,其中所述第二粘合剂被配置用于在所述多个电池单元和所述侧壁之间传递热量和剪切应力。
18.一种装置,所述装置包括:
第一电池子模块,所述第一电池子模块包括第一多个电池单元;
第二电池子模块,所述第二电池子模块包括第二多个电池单元;
冷却板,所述冷却板被配置为传递来自所述第一多个电池单元和所述第二多个电池单元的热量;
剪力壁,所述剪力壁被配置为提供结构支撑,其中:
使用第一类型的粘合剂将所述第一电池子模块附连到所述冷却板,
使用所述第一类型的粘合剂将所述第二电池子模块附连到所述冷却板,并且
使用第二类型的粘合剂将所述剪力壁附连到所述第一电池子模块的第一侧表面和所述第二电池子模块的第二侧表面。
19.根据权利要求18所述的装置,其中所述第一电池子模块和所述第二电池子模块各自还包括:
载体,所述载体粘结到所述多个电池单元并且被配置为维持所述多个电池单元的对准;
集电器,所述集电器电耦接到所述多个电池单元以形成一条或多条总线;和
侧壁,所述侧壁粘结到所述多个电池单元并且被配置为向所述装置提供结构支撑。
20.根据权利要求18所述的装置,所述装置还包括:
至少一条端子母线,所述至少一条端子母线电耦接到所述第一多个电池单元,其中使用第三类型的粘合剂将所述至少一条端子母线附连到所述冷却板。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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