CN114788080A - 电池组 - Google Patents

Abstract

描述了一种具有多个电池模块(12a‑h)的电池组(10)。每个电池模块(12a‑h)具有支撑件(31)和安装在支撑件(31)上的多个单元组(13a‑d)，每个单元组(13a‑d)具有多个电池单元(14)。电池模块(12a‑h)被布置成使得电池模块(12a‑h)的相应单元组(13a‑d)限定多个单元组行(13a‑d)。每行的单元组(13a‑d)沿该行电连接。

Description

电池组

技术领域

本发明涉及电池，尤其涉及包括电池模块的电池组。除了其他用途之外，该电池组适用于电动车辆。

背景技术

电池是电动汽车不可或缺的一部分。在一些情况下，包括电池和框架的电池组可以形成电动车辆结构的至少一部分。电动车辆，尤其是电动车辆中的电池组的维护可能是经常发生的，并且由于电池组在电动车辆中的位置，可能是具有挑战性的。因此，可能需要提供一种用于电动车辆的实用且可靠的电池组，其易于制造和维护。减轻电池组的重量也可能是电动车辆领域中提高性能的期望。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种包括多个电池模块的电池组，每个电池模块包括支撑件和安装在支撑件上的多个单元组，每个单元组包括多个电池单元。电池模块被布置成使得电池模块的相应单元组限定多个单元组行，并且每行的单元组沿着该行电连接。

以这种方式，每个单元组可以具有相对较低的电压，并且单元组可以独立于连接的多个单元组中的其他单元组安全且方便地安装、移除或更换。

电池模块可以彼此相邻地设置在电池组内。电池模块被布置成使得电池模块的单元组彼此对齐以限定多个单元组行。电池模块被布置成使得电池模块的单元组与每个其他电池模块的相应单元组对齐，以限定多个单元组行。

每个电池模块中的单元组可以与电池模块内的每个其他单元组电隔离。以这种方式，当没有连接到其他电池模块时，电池模块两端的带电电压被限制为电池模块的单元组两端的带电电压，从而提高了组装和处理期间的安全性。

每行的单元组可以沿着该行串联电连接。

每个电池模块中的单元组可以间隔开，以在相邻的单元组之间形成至少一个通道。通道可以为通道中各种部件的位置提供空间，例如冷却系统部件和电池管理系统电路。这可以实现电池组中空间的有效利用。

每个支撑件可以包括相对的第一和第二面，并且第一多个单元组可以安装在支撑件的第一面上，第二多个单元组可以安装在支撑件的第二面上。该支撑件可以提供稳定的结构，在该结构上可以将单元组保持在适当的位置。当移除或维护多个单元组时，提供安装在支撑件的相对面上的多个单元组可以提供模块化。

该支撑件可以包括用于将电池模块安装在电池组中的安装特征。支撑件可以包括细长板。支撑件可以是平面的并且大致矩形的。板可以在板的任一侧为单元组提供合适的支撑，同时占用很少的空间。

支撑件可以是冷却构件。将单元组设置在冷却构件的任一侧可以提供有效的冷却布置。例如，以这种方式布置的冷却构件可以比在单个面上布置有单元组的类似冷却构件向更多的单元组提供冷却。

每个面上的单元组可以间隔开，以在第一面上的单元组之间形成第一通道，在第二面上的单元组之间形成第二通道，并且第一通道可以在第二通道上方。也就是说，第一通道可以位于支撑件上对应于第二通道位置的位置。第一和第二通道可以具有相同的宽度。

第一和第二通道中的每一个可以与每个相邻电池模块中的相应通道纵向对齐，以形成沿着电池组的相应通路，每个通路分隔单元组的相邻行。因此，电池组可以包括由各个电池模块的第一面上的通道限定的第一通路，以及由各个电池模块的第二面上的通道限定的第二通路，每个通路沿着电池组的尺寸延伸。通路可以提供电池组中各种部件的位置，例如冷却系统部件和电池管理系统电路。这可以有效利用电池组中的空间。每个通道可以位于电池模块的中央，每个通路可以位于电池组的中央。这样，电池组是对称的，例如通过具有位于中心的质心，改善了偏转特性并提供了平衡的电池组。这可能是有益的，特别是如果电池组将用于电动车辆中。

第一单元组行可以与第二单元组行串联电连接以形成第一总电流流动路径，第三单元组行可以与第四单元组行串联电连接以形成第二总电流流动路径。因此，总电流流动路径可以包括两个电流路径臂，每个臂包括在相应行中流动的总电流。

第一和第三单元组行中的每个单元组可以位于相应支撑件的第一面上，第二和第四单元组行中的每个单元组可以位于相应支撑件的第二相对面上。第一单元组行可以在第二单元组行上方，第三单元组行可以在第四单元组行上方。以这种方式，每个总电流路径可以包括在平行于相应电池模块的第一面的第一平面中流动的电流路径臂，以及在与第一平面隔开并平行于第一平面的第二平面中流动的电流路径臂。替代地，第一和第二单元组行中的每个单元组可位于相应支撑件的第一面上，第三和第四单元组行中的每个单元组可位于相应支撑件的第二相对面上。这样，每个总电流路径可以在一个平面中包括两个电流路径臂。

第一总电流路径中的电流可以以与第二总电流路径中的电流相反的方向流动。以这种方式，在每个电流路径臂中产生的磁场可以定向为与在每个相邻的和上方/下方的电流路径臂中产生的磁场相反的方向。相反的磁场可以在电池组的中心，例如在通道或通路中，至少部分地相互抵消。这可以为安装电路或其他部件提供方便的位置，同时降低部件之间磁干扰的风险。

每个电池单元可以在电池单元的一端包括正极和负极端子，并且可以在电池单元的相对端固定到支撑件，在第一端具有正极和负极电池单元端子可以允许电池单元以相同的取向安装在支撑件上，正极和负极端子二者都远离支撑件。这可以提供对电池单元的端子的方便访问，例如，用于电连接电池单元。此外，制造具有以彼此相同的取向安装在支撑件上的电池单元的电池模块可能更方便。电池单元之间的电连接可以远离支撑件，该支撑件可以是电绝缘的或者可以不是电绝缘的，从而降低损坏电池模块的风险和受伤的风险。

每行中的单元组可以具有公共的结构。例如，每行中的单元组可以具有以公共结构或模式布置的电池单元。公共单元组结构可以在电池模块和/或电池组的制造中提供规模经济，并且允许方便地更换损坏或磨损的电池模块。这可以提供优于替换整个电池组或拆卸不具有模块化结构的电池组的优点。

每行内的单元组可以是共面的。每行内的单元组之间的电连接可以是共面的。具有共面单元组的行可以被认为是单元组的层状布置。单元组的层状布置是电池组中单元组以层的布置。由于电池模块是共面的，所以单元组可以是共面的。提供共面电连接可以允许相邻电池模块的相应单元组的电连接重叠，从而有利于电连接的物理连接。

每个单元组行可以具有位于该行第一端的第一端子和位于该行相对的第二端的第二端子。第一和第二行的第二端子可以通过第一连接器连接，第三和第四行的第二端子可以通过第二连接器连接。这样，可以在单元组的连接行之间进行简单的连接，而不需要长的电线或复杂的电缆布线。

第一和第二连接器可以包括第一和第二保险丝和/或断路开关。为了安全和操作，可以使用第一和第二保险丝和/或断路开关将电池组分成较低电压的电路。断路开关可以包括一个部件，当该部件被移除时，即被断开时，断开电气连接。

第一和第二连接器可以位于沿着电池组的第一尺寸的公共位置。例如，第一和第二连接器可以位于每行的第二端子附近。公共接近开口可以提供对第一和第二连接器以及第二端子的访问。

第一端子可位于电池组的第一端，第二端子可位于电池组的第二相对端。在电池组的相对端具有端子意味着在操作过程中，操作者可能难以同时接触第一和第二端端子。因此，电池组可以更安全地处理。如果电池组的长度大于人的臂展，这可能是特别相关的。

第一总电流流动路径可以例如通过电路与第二总电流流动路径串联或并联连接。这可以通过可切换的第一端子来实现，使得第一总电流流动路径与第二总电流流动路径串联或并联连接。

电池组可以包括电池管理系统(BMS)。BMS可以控制电池组的操作和/或监控电池组中部件的性能。总电流流动路径的串联或并联的连接可以是可配置的或可切换的，例如通过BMS。BMS可以包括位于第一端子附近的电池输入/输出。这样，电池组可以在不同的电压下工作。这有利于改变电池组的充电/放电速率，或者为安装电池组的系统(例如电动车辆)中的不同部件供电。

电池组可以是电动车辆电池组。

本发明的第二方面提供了一种包括根据本发明第一方面的电池组的电动车辆。电动车辆电池组可能希望在重量和体积方面具有高能量密度。根据本发明的电池组可以通过在支撑件的任一侧将单元组堆叠在彼此的顶部来有效利用空间。电池模块可以是可替换的，或者可以与电池组分离以用于其他目的，例如安装在工业、商业或家用能量存储系统中。

本发明的其它特征和优点将从下面参照附图对本发明的优选实施例的描述中变得显而易见，这些描述仅作为示例给出。

附图说明

为了更容易理解本发明，现在将参照附图描述本发明的例子，其中:

图1是根据示例的组装电池组的视图；

图2是图1的电池组的电池模块的布置的视图；

图3是图1的电池组的电池模块的示意图；

图4是图3的电池模块的示意图，示出了电池单元；

图5是图4的电池模块内的单元组的俯视示意图；

图6是图3的电池模块中电流的示意图；

图7是图2的电池模块的布置中的电流的示意图；

图8是图3的电池模块的布置的俯视示意图，其中电池模块彼此连接；

图9是在图1的电池组中产生的磁场的示意图；

图10是根据示例的冷却组件的透视图；

图11是图10的冷却组件中的冷却构件的透视图；

图12是图11的冷却构件中的流动路径的俯视示意图；

图13是图10的冷却组件的两个相邻冷却构件的俯视透视图；

图14是图13的冷却构件的安装特征的放大示意图；

图15是适用于图1电池组的电池组框架的透视图；

图16是根据示例的电动车辆的示意性侧视图；和

图17是图16的电动车辆下侧的示意平面图。

具体实施方式

参考附图，根据示例的方法和系统的细节将从以下描述中变得明显。在本说明书中，出于解释的目的，阐述了示例的许多具体细节。说明书中对“示例”或类似语言的引用意味着结合示例描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个示例中，但不一定包括在其他示例中。还应注意，附图中所示的示例以各种不同的方式描述，并且是示意性地描述的，为了便于解释和理解示例背后的概念，省略和/或必要地简化了某些特征。

在下文中，术语“电池”、“单元”和“电池单元”可以互换使用，并且可以指各种不同的电池单元类型和配置中的任何一种，包括但不限于锂离子、锂离子聚合物、镍金属氢化物、镍镉、镍氢、碱性或其他电池单元类型/配置。

将在用于电动车辆的电池模块或电池组的背景下描述本发明的示例。本领域技术人员将认识到，该示例不限于此目的。例如，本文所述的电池模块或电池组可替代地用于为任何种类的工业、商业或家用目的提供和存储电能，例如用于智能电网、家庭能量存储系统、电力负载平衡等中的能量存储和输送。

图1的电池组10包括支撑在框架50中的电池模块12a至12h的布置。框架50将电池模块12a至12h保持在布置中。电池组10分别具有第一尺寸25和第二尺寸26，分别对应于电池组的长度和宽度尺寸。第一和第二尺寸25、26也可以称为“y”和“x”尺寸。第三尺寸，这里也称为“z”尺寸，与第一和第二尺寸25、26正交，并对应于电池组的深度或高度尺寸。在图示的例子中，第一尺寸25也是电池组10的主要尺寸。在其他示例中，第一尺寸25可以是电池组10的次要尺寸，或者电池组10可以是等边的。如本文所用，术语“主要尺寸”和“次要尺寸”分别指结构的最长和最短跨度或长度。主要尺寸通常(如这里的情况)但不排他地垂直于次要尺寸。

电池模块12a至12h的布置也在图2中示出，而单个电池模块，例如12a，也在图3和4中以不同的方式示出。根据本示例的每个电池模块12a至12h包括布置成四个单元组13a、13b、13c、13d的多个电池单元14。即，每个电池模块12a至12h包括第一单元组13a、第二单元组13b、第三单元组13c和第四单元组13d。单元组13a、13b、13c、13d可以替代地称为“单元的组13a、13b、13c、13d”或“电池单元组13a、13b、13c、13d”。构成每个单元组13a、13b、13c、13d的电池单元14以串联和并联连接的组合电连接，例如使用母线或其他电连接装置。

每个电池模块12a至12h包括具有相对的第一和第二面32、33的冷却构件31，单元组13a、13b、13c、13d安装在第一和第二面32、33上。冷却构件31可以由刚性材料构成，以便为布置在冷却构件31上的单元组13a、13b、13c、13d提供支撑。冷却构件31是平面构件，单元组13a、13b、13c、13d安装在两个相对面32、33上。在本文中，即使面32、33的表面不完全平坦(例如由于容纳了相对于大致平坦的表面可以凸起或凹陷的一个或多个特征)，冷却构件31也可以被称为“平面的”。在本示例中，冷却构件31也被示出为大致规则的矩形板状构件，包括主要尺寸和次要尺寸，并且支撑大致立方形的单元组13a、13b、13c、13d。冷却构件31是流体冷却的，并且包括内部冷却通道(未示出)以接收冷却剂流。冷却剂可以是液体，例如含有防腐和/或防冻添加剂的水。在电动车辆的情况下，冷却剂可以通过电动车辆的冷却系统循环。如图3的例子所示，冷却构件31包括入口和出口端口34a、34b，它们流体联接到相应的辅助供应和返回导管35a、35b，以供应冷却剂流。这种冷却特征将在下文中参照图10至13进行更详细的描述。从以下描述中可以理解，在其他示例中，冷却构件31可以不是流体冷却的，因此可以不需要冷却剂通道和入口/出口端口34a、34b。

尽管在本文中被称为冷却构件31，但是本领域技术人员将会理解，这种构件同样可以用于加热电池单元，例如通过在使用中加热流过冷却构件的冷却剂。例如，当希望预调节电池单元时，例如在充电的情况下，这可能特别有用。因此，冷却构件31可以更普遍地被认为是传热构件。

电池模块12a至12h包括四个单元组13a、13b、13c、13d，它们被布置成使得两个单元组13a、13c间隔开地安装在冷却构件31的第一面32上，并且两个单元组13b、13d间隔开地安装在冷却构件31的第二面33上。第二单元组13b可以被认为是相对于第一单元组13a的堆叠配置，第四单元组13d可以被认为是相对于第三单元组13c的堆叠配置。

单个电池单元14在图1、2或3中不可见，但在图4中示出。在图示的例子中，电池单元14是圆柱形的。然而，也考虑了其他形式的电池单元14。例如，电池单元14可以是细长的，并且可以具有多边形、半多边形或椭圆形截面中的一种或多种，例如六边形或半圆柱形截面。替代地，电池单元14可以不是细长的和/或横截面可以是一些其他形状。例如，电池单元14可以基本上是矩形和平面的，并且在这种情况下，可以以堆叠布置(例如，在z尺寸上堆叠)的方式布置在单元组13中，或者在一行中彼此相邻地布置，使得每个电池单元14的平面平行于每个其他电池单元14的平面。

再次参考图示的例子，每个电池单元14包括第一端46和与第一端46相对的第二端47。在该示例中，电池单元14的第二端47固定到冷却构件31的面，由此电池单元14的第一端46共面，位于与冷却构件31的平面平行的平面中。尽管这里没有详细示出，但是电池单元的第一端46包括正极电池单元端子48和负极电池单元端子49。这样，每个电池单元14的电池单元端子48、49暴露在电池单元14的第一端46上，远离冷却构件31。电池单元14可以通过适当的支撑结构(未示出)相对于彼此以及相对于冷却构件31保持就位。

在其他示例中，单元组13a、13b、13c、13d可以通过任何合适的方法安装到冷却构件31，包括但不限于使用粘合剂、固定机构，例如钩扣、夹具、支架或任何其他合适的附接机构。冷却构件31可以被形成为接收单元组13a、13b、13c、13d。例如，冷却构件31可以具有至少一个凹部，电池单元或单元组可以容纳在该凹部中并安装在其上。根据本示例，该安装提供了冷却构件31和单元组13a、13b、13c、13d中的电池单元14之间的导热性。同时，根据本示例，单元组13a、13b、13c、13d与冷却构件31电绝缘，特别是当冷却构件31由导电材料构成时。

在图3所示的例子中，冷却构件31的每个面32、33上的单元组13a、13b、13c、13d间隔开，以在第一面32上的单元组13a、13c之间形成第一通道16，在第二相对面33上的单元组13b、13d之间形成第二通道17。每个通道16、17的宽度大于每个单元组内相邻电池单元14之间的最大距离。此外，每个通道16、17的宽度大于每个单元组13a、13b、13c、13d内相邻电池单元14之间的平均距离。

在图1、2、3和4所示的例子中，第一和第二通道16位于中央并平行于冷却构件31的次要尺寸和外边缘。通道16、17也垂直于相应电池组10的x尺寸，并平行于y尺寸，冷却构件31可以支撑在其中。在所示的示例中，第一通道16位于第二通道17上方，并且每个通道与冷却构件31的外边缘等距。在其他示例中，第一和第二通道16、17中的任一个可以偏离冷却构件的中心，和/或第一和第二通道16、17可以不彼此重叠。在每个面32、33上可以有两个以上的单元组13a、13b、13c、13d，并且在单元组之间的每个面上可以有一个以上的通道16、17。

电池模块12a至12h在图1和图2的布置中沿宽度方向并排布置，在第一尺寸25上彼此相邻且共面，使得每个电池模块12a至12h的单元组13a、13b、13c、13d与每个其他电池模块12a至12h的相应单元组13a、13b、13c、13d对齐。这样，对齐的单元组13a、13b、13c、13d形成沿着电池组10的第一尺寸25延伸的单元组13a、13b、13c、13d的行20a、20b、20c、20d。该示例中的每行20a、20b、20c、20d由每个电池模块12a至12h的一个单元组13a、13b、13c、13d形成。在所示的示例中，由于相应的冷却构件31类似地共面，所以电池模块12a至12h的上表面和下表面共面。

在所示的例子中，每个电池模块12a至12h的第一和第二通道16、17与每个其他电池模块12a至12h的相应的第一和第二通道16、17纵向对齐。第一通道16的对齐在该布置中的单元组13a、13c之间形成第一纵向通路18，第二通道17的对齐在该布置中的单元组13b、13d之间形成第二纵向通路19。根据本示例，第一和第二纵向通路18、19平行于电池组10的第一尺寸25延伸。

每个单元组13a、13b、13c、13d在单元组13a、13b、13c、13d的主要尺寸上的长度通常比单元组13a、13b、13c、13d的次要尺寸长2至4倍，例如长3倍。在其他示例中，可以设想其他长宽比，这里定义为单元组13在主要尺寸上的长度与单元组13在次要尺寸上的长度之间的比率。每个单元组13a、13b、13c、13d的次要尺寸平行于单元组安装在其上的冷却构件31的次要尺寸，并且每个电池模块的第一和第二通道16、17沿着冷却构件31的次要尺寸延伸。此外，在示出的示例中，电池模块12a至12h被布置成使得各个冷却构件31和单元组13a、13b、13c、13d的次要尺寸与电池组10的第一尺寸25对齐。

当电池模块12a至12h与电池组10中的其他电池模块12a至12h连接时，同一电池模块12a至12h中的特定单元组13a、13b、13c、13d电连接在电路中。然而，在电池模块12a至12h如此连接之前，单元组13a、13b、13c、13d在电池模块12a至12h内彼此电隔离。也就是说，孤立地考虑电池模块12a至12h，在冷却构件31的第一面32上的电池单元组13a、13c之间，或者在冷却构件31的第二面33上的电池单元组13b、13d之间没有电连接。类似地，孤立地考虑电池模块12至12h，在冷却构件31的相对面32、33上的电池单元组13a、13b、13c、13d之间没有电连接。电池模块内的单个单元组13a、13b、13c、13d的电隔离最小化了每个电池单元组的带电电压，这可以提高处理和组装期间的安全性。

图4示出了电池模块12的示意性剖视图，该电池模块12可以根据本文的示例来使用。图4还示出了单元组13c中的电池单元14。图5示出了如图4所示布置的单元组13的俯视示意图。单元组13包括正极端子连接件41和负极端子连接件42。单元组端子连接件41、42各自连接到并联连接的电池单元14的排组(或子组)43a、43e，其安装在单元组13的周边。如将要描述的，单元组端子连接件41、42可连接到相邻电池模块12a至12h的相应单元组端子连接件41、42，以沿着一行单元组形成电路或电流路径。所示例子中的单元组端子连接件41、42每个都包括大致平坦或平面的突出部，该突出部远离单元组平行于冷却构件31的平面延伸。在其他示例中，单元组端子连接件41、42可以替代地或附加地包括适于电连接相邻电池模块12a至12h的单元组13a、13b、13c、13d的任何其他连接件，例如电线。

如图5所示，单元组13中的电池单元14被布置成电池单元14的多个并联连接的排组(或子组)43a至43e。为了清楚起见，图5中的电池单元14的每个排组43a至43e被填充白色或阴影，以将电池单元14的排组43a至43e彼此区分开来。如图所示，每个端子连接件41、42可以通过充当集电器44的导电构件连接到电池单元14的周边并联连接的排组43a、43e。集电器44包括成形的导电片，该导电片具有跨电池单元14的排组43a、43e的第一边缘和会聚区域，该会聚区域从单元组的上表面向下会聚到单元组端子连接件41、42，其与第一边缘的长度相比相对较窄。集电器44被配置成在电池单元14的周边并联连接的排组43a、43e和单元组端子连接件41、42之间传导电流。

电池单元14的每个排组43a至43e中的电池单元14沿着单元组13的主要尺寸延伸，并且通过相应的母线45彼此并联连接。在本示例中，母线45可以是细长的导电线、导电板或导电杆，其沿着排组43a至43e连接(未详细示出)到电池单元14的相应正极或负极端子48、49。每个母线跨越电单元13的主要尺寸。除了单元组13周边上的母线45之外，所示示例中的每个母线45被配置为将电池单元14的一个排组中的每个电池单元的正极电池单元端子48连接到电池单元14的相邻排组中的每个电池单元的负极电池单元端子49。以这种方式，单个母线45将第一排组43a至43e的电池单元14彼此并联连接，并将第二排组43a至43e的电池单元14彼此并联连接，同时还将第一排组与第二排组串联连接。单元组13的周边上的每个母线45被配置为将电池单元14的相应周边排组43a、43e的电池单元14彼此并联连接。

图示的示例示出了并联连接的电池单元14的五个子组或排组43a至43e，每个子组43a、43b包括六个或七个电池单元14；然而，在其他示例中，可以有任意数量的这种子组43a至43e并且在每个子组43中可以有任意数量的电池单元14。此外，所示的子组43a至43e在主要尺寸上跨越单元组13的长度，并且每个子组被限制在固定布置40中的单个行。如图所示，每个子组43a至43e通常是一维矩形阵列。应当理解，在其他示例中，并联连接的电池单元14的每个排组或子组43a至43e可以不跨越单元组13在主要尺寸上的整个长度，并且排组43a至43e可以跨越固定布置40中的多行，或者可以不限于这样的行或矩形阵列。

在示出的示例中，电池单元14的排组43a至43e连接成使得电流在单元组13的次要尺寸上在排组之间串联流动。这样，单元组13中的电流总体上可以垂直于在主要尺寸上延伸的母线45。该方向被称为“总体上”或“平均上”，因为在电流方向上可能存在一些微小的偏差，例如，这可以由电池单元14的特定布置和/或连接电池单元14的母线45的形状来确定。

图6是电池模块12的示意图，示出了电池模块的每个单元组13a、13b、13c、13d中电池单元14的排组43a至43e之间的所谓单元组电流路径60的总方向。在每个单元组电流路径60中流动的电流是至少流过单元组13的电池单元14和母线45的电流的集合。在单元组电流路径60中流动的电流在单元组13的主要尺寸上横跨单元组13的长度分布，并且在单元组13的次要尺寸上在平行于单元组宽度的方向上横向流动通过细长母线45。

具有跨越单元组的主要尺寸的细长母线45，同时具有跨越单元组的次要尺寸的总电流路径60，使得母线45的厚度能够减小(与具有跨越次要尺寸的母线45和具有跨越主要尺寸的总电流路径60相比)，同时保持期望的横截面积和电流密度。例如，图示的例子包括具有大约3∶1的纵横比(即，主要尺寸比次要尺寸长三倍)的单元组13a、13b、13c、13d。因此，单元组13a、13b、13c、13d可以包括比纵横比为1∶1的单元组13所需的母线薄三倍的母线45，同时在母线45中提供相同的电流密度。因此，母线45在每单位面积上可以更薄更轻，这意味着它们在每单位面积上需要更少的空间，并且可以更容易形成，例如，为了连接到单个电池单元的端子。此外，较短的单元组电流路径60可以导致母线45中的电阻减小，因为电阻与电流路径的长度成比例。

如图6所示，电池模块12a至12h中的单元组13a、13b、13c、13d被配置成使得每个单元组电流路径60中的电流流动方向与每个相邻的和每个上方/下方的单元组电流路径60中的电流流动方向相反。在所示的例子中，相邻的电流路径60在例如由“x”和“y”轴定义的相同的水平面上彼此平行布置，而上方和下方的电流路径在z方向上间隔开的水平面上彼此平行布置。每个单元组13a、13b、13c、13d中的电池单元和母线的布置是相同或相似的，并且单元组13a、13b、13c、13d安装在冷却构件31上，并且以这样的方式连接，使得电流以与相应的相邻的和上方/下方的单元组13a、13b、13c、13d相反的方向流过单元组13。例如，第一面32上的单元组13a、13c可以围绕正交于冷却构件31的主要尺寸和次要尺寸的轴线相对于彼此旋转180度，而相应的相对面32、33上的相应单元组13a、13b和13c、13d可以围绕平行于冷却构件31的主要尺寸的轴线相对于彼此旋转180度。

图7示出了如图1和2所示的电池模块12a至12h的布置的一部分。在所示的例子中，有四行20a、20b、20c、20d的单元组13a、13b、13c、13d。每行20a、20b、20c、20d包括来自每个电池模块12a至12h的单个单元组13a、13b、13c、13d。所示例子中的行20a、20b、20c、20d中的每一个也可以被认为是单元组的层或层状布置。在这种情况下，单个行20a、20b、20c、20d的单元组13a、13b、13c、13d可以被认为是层状布置，同样，支撑在冷却构件31的同一面上的两个相邻行20a、20b、20c、20d也可以被认为是单元组13a、13b、13c、13d的层状布置。在其他示例中，行20a、20b、20c、20d可以是单元组13a、13b、13c、13d的任何其他层状布置。根据本示例的行20a、20b、20c、20d或层状布置中的单元组13a、13b、13c、13d也是共面的。具体而言，根据本示例，在行20a、20b、20c、20d中或者跨越相邻行20a、20b、20c、20d的单元组13a、13b、13c、13d的上表面和下表面共享公共平面。

纵向通路18将相应冷却构件31的第一面32上的单元组13a、13c的行20a、20c分开，并且纵向通路19将相应冷却构件31的第二面33上的单元组13b、13c的行20b、20d分开。电池模块12a至12h沿着电池组10布置中的第一尺寸25间隔开，以在电池组10中形成多个横向通路27。所示示例的横向通路27在电池组10的第二尺寸26中延伸。

每行20a、20b、20c、20d中的单元组13a、13b、13c、13d通过相应的正极和负极单元组端子连接件41、42串联电连接，以形成多个所谓的总行电流路径61，每个路径沿着第一尺寸25延伸。在图6和7所示的例子中，每行20a、20b、20c、20d中的单元组13a、13b、13c、13d通过各自的单元组端子连接件41、42串联连接，以限定沿着行20a、20b、20c、20d延伸的总行电流路径61或“总电流臂”61。换句话说：第一行20a中的单元组13a被电连接以在单元组13的第一行20a中限定第一总电流臂61a；第二行20b中的单元组13b被电连接以在单元组13的第二行20b中限定第二总电流臂61b；第三行20c中的单元组13c被电连接以在单元组13的第三行20c中限定第三总电流臂61c；并且第四行20d中的单元组13d被电连接以在单元组13a、13b、13c、13d的第四行20d中限定第四总电流臂61d。因此，在总电流臂61a、61b、61c、61d中流动的电流包括流过行20a、20b、20c、20d中的每个单元组13a、13b、13c、13d的电流以及经由相应的单元组端子连接件41、42在单元组13a、13b、13c、13d之间流动的电流的集合。在图示的示例中，在电池模块12a至12h的布置中，总电流臂61a、61b、61c、61d基本上彼此平行。

如图7所示，第一总电流臂61a与第三总电流臂61c间隔开并相邻，第二总电流臂61b与第四总电流臂61d间隔开并相邻。此外，第一、第二、第三和第四行20a、20b、20c、20d电连接，使得：第二总电流臂61b中的电流以与第一总电流臂61a中的电流相反的方向流动；第四总电流臂61d中的电流以与第三总电流臂61c中的电流相反的方向流动；第三总电流臂61c中的电流与第一总电流臂61a中的电流相反的方向流动；并且第四总电流臂61d中的电流以与第二总电流臂61b中的电流相反的方向流动。换句话说，每个总电流臂61中的电流流动方向与每个相邻或上方/下方的总电流臂61中的电流流动方向相反。

图8示出了电池组10中电池模块12a至12h的布置的俯视示意图。在电池模块12a至12h的一侧上的各个单元组13a、13b、13c、13d的单元组端子连接件41、42位于各个横向通路27中。在该布置中，相邻单元组13a、13b、13c、13d的单元组端子连接件41、42并置在相应的横向通路27中，以有效地利用可用空间，并使得能够接近和可靠地保持机械和电连接。同一行和相邻电池模块12a至12h中的单元组13a、13b、13c、13d的单元组端子连接件41、42电联接，例如通过紧固在一起，以在单元组端子连接件41、42之间产生电连接。例如，可以通过螺栓连接、夹紧或其他方式将单元组端子连接件41、42紧固在一起来实现紧固。在其他例子中，单元组端子连接件41、42可以例如彼此相邻和/或间隔开，和/或它们可以不共面。在这种情况下，单元组端子连接件41、42可以通过合适的连接器连接。

在示出的例子中，单元组端子连接件41、42位于横向通路27中，并且在x尺寸上偏离每个单元组13a、13b、13c、13d的中心轴线28，中心轴线28位于单元组13a、13b、13c、13d在单元组13a、13b、13c、13d的主要尺寸上的中点，并且平行于单元组13a、13b、13c、13d的次要尺寸定向。在图示的例子中，单元组端子连接件41、42在z方向上偏离冷却构件31的平面。在其他例子中，单元组端子连接件41、42可以与冷却构件31的平面共面。

在图示的例子中，如图8所示，第一单元组13a的单元组端子连接件41、42在平行于电池组10的第二尺寸26的第一方向上偏离中心轴线28。下方的第二单元组13b的单元组端子连接件41、42在与第一方向相反的第二方向上偏离。第三和第四单元组13c、13d的单元组端子连接件41、42也是如此。以这种方式，相应的上和下单元组13a、13b、13c、13d的单元组端子连接件41、42不是并置的，也不是在上方/在下方。在其他例子中，单元组端子连接件41、42可以不在x尺寸上偏离中心轴线28，或者相应的上方/下方的单元组13a、13b、13c、13d的单元组端子41、42可以在x尺寸上在相同的方向上偏离。

在如图7和8所示的示例中，第一和第二行20a、20b通过第一连接器63a电连接，以形成第一电池组电流路径(或“第一电路”)62a，第三和第四行20c、20d通过第二连接器63b电连接，以形成第二电池组电流路径(或“第二电路”)62b。因此，每个电路62a、62b可以由第一平面中的一个层状布置或行20a、20c和与第一平面间隔开并平行于第一平面的第二平面中的一个层状布置或行20b、20d形成。在其他示例中，每个电路62a、62b可以由一个平面中的两个层状布置形成。电路62a、62b间隔开并且彼此相邻。图8中示出了电路62a、62b，其中实线表示沿第一平面中的相应行20a、20c流动的电流，虚线表示沿第二平面(第一平面下面)中的相应行20b、20d流动的电流。

在一个示例中，第一和第二连接器63a、63b包括保险丝和/或断路开关，例如隔离开关或插头。连接器63位于沿着电池组10的第一尺寸25的公共位置。在图示的例子中，连接器63每个都位于电池组10的第二端55。每行20a、20b、20d、20c包括位于平行于第一尺寸25的行20a、20b、20c、20d的第一端66处的第一端电连接端子(这里称为“第一端端子”)64a、64b、64c、64d，以及位于平行于第一尺寸25的行20a、20b、20d、20c的第二相对端67处的第二端电连接端子(这里称为“第二端端子”)65a、65b、65c、65d。每行20a、20b、20c、20d的第一和第二端66、67分别位于电池组10的第一和第二端54、55。第一和第二行20a、20b的第二端端子65a、65b通过第一连接器63a连接，第三和第四行20c、20d的第二端子65c、65d通过第二连接器63b连接。在所示示例中，第一行20a的第一端端子64a和第四行20d的第一端端子64d各自包括正极端子，第二行20b的第一端端子64b和第三行20c的第一端端子64c各自包括负极端子。这样，电流以与第二电路62b中的电流相反的方向流过第一电路62a。每行的第一端子可以连接在电池组中，使得第一电路与第二电路串联或并联。在一些示例中，电路62a、62b的串联或并联连接是可配置的，使得电池组的电能输入/输出也是可配置的。

可以通过使电流流过总电流臂61来产生总磁场。图9示出了由流过相应总电流臂61a至61d的电流产生的总磁场68a至68d的正面示意图。总电流臂61a至61d在图9中显示为点和十字，这些点代表流入(十字)和流出(点)页面的电流。如上所述，使电流在相邻的和上方/下方的总电流臂61中以相反的方向流动，提供了具有相反取向的总磁场68a-6d。在所示的例子中，由沿着第一和第四总电流臂61a、61d流动的电流产生的总磁场68a、68d具有相同的取向，这与由沿着第二和第三总电流臂61b、63c在相反方向流动的电流产生的磁场68b、68c的取向相反。总磁场68a至68d在行20a至20d之间的区域中相互作用。特别地，总磁场68a至68d相互作用，使得行20a至20d之间的中心区域中的局部磁场69减小。图9示出了这种中心区域中的局部磁场的示例磁场线69，突出了来自总磁场68a至68d中的每一个的贡献。如局部磁场线69所示，x和z尺寸上的相反贡献朝向相反的方向，这意味着总磁场68a至68d在中心区域至少部分地相互抵消。因此，由于电流在每个相邻的和上方/下方的总电流臂61a至61d中以相反方向流动，可以在行20a至20d之间形成具有减弱磁场的区域。在一些示例中，电路可以设置在行之间的低磁场区域中，从而降低对潜在敏感部件的潜在磁干扰水平。

图10和11示出了用于冷却电池组10中各个电池模块12a至12h的冷却组件30的一部分。冷却组件30包括冷却构件31和辅助供应和返回导管35a、35b，如参考图1至4所介绍的。辅助供应和返回导管35a、35b流体联接到相应冷却构件31的相应入口和出口端口34a、34b，以向冷却构件31供应冷却剂流。入口和出口端口34a、34b可以被认为是冷却构件入口和出口34a、34b。冷却组件30还包括公共供应和返回导管36a、36b，其通过多个分接连接件37与相应电池模块12a至12h的辅助供应和返回导管35a、35b连接。公共供应导管36a的每个分接连接件37流体联接到相应冷却构件31的辅助供应导管35a，公共返回导管36b的每个分接连接件37流体联接到相应冷却构件31的辅助返回导管35b。以这种方式，公共供应和返回导管36a、36b配置为经由联接的辅助供应和返回导管36a、36b分别向和从每个电池模块12a至12h的冷却构件31运送流体。应当理解，公共供应和返回导管36a、36b以及辅助供应和返回导管35a、35b可以分别被称为公共和辅助入口和出口导管。

在所示示例中，辅助供应和返回导管35a、35b各自位于相应电池模块12的第一通道16中，并且公共供应和返回导管36a、36b各自位于相应电池模块12a至12h的第二通道17中。这样，辅助供应和返回导管35a、35b方便地位于第一纵向通路18中，公共供应和返回导管36a、36b方便地位于第二纵向通路19中。因此，公共和辅助导管35、36跨过由冷却构件31限定的平面连接。该连接例如可以在电池模块12a至12h之间的横向通路27中。替代地或附加地，辅助供应和返回导管35a、35b可以穿过由冷却构件31限定的平面，以将公共供应和返回导管36a、36b流体联接到相应的流体入口和出口端口34a、34b。在一些例子中，辅助和公共导管35、36可以各自位于相同的纵向通路18、19中，或者它们可以位于不同的纵向通路18、19中。在其他示例中，可以不需要辅助供应和返回导管35a、35b，并且公共供应和返回导管36a、36b可以直接流体联接到冷却构件31。

图12示出了示例冷却构件31的俯视示意图。冷却构件31包括入口室38a和出口室38b。流体入口端口34a配置成将流体运送或传送到入口室38a，并且流体出口端口34b配置成将流体运送或传送到出口室38b。冷却构件31包括一个或多个流动路径39，用于在入口室38a和出口室38a之间运送流体。在一个示例中，冷却构件31可以是大致中空的，并且可以包括冷却构件31内的多个通道，用于在冷却构件31中运送流体。冷却流体可以是水/乙二醇混合物，或者可以是冷却流体的任何其他混合物。在图示的例子中，流动路径39沿着冷却构件31的主要尺寸延伸。在其他示例中，流动路径39可以是缠绕的、蜿蜒的或曲折的。

图13示出了根据例子的两个相邻的冷却构件31。冷却构件31包括安装特征52，用于将相应的电池模块12a至12h安装在电池组10中。图14示出了冷却构件31的示例安装特征52的放大示意图。安装特征52与相邻冷却构件31的相应安装特征52协作，以限定一个或多个孔57，每个孔配置为接收紧固件53，用于将冷却构件31固定到电池组10的框架50。在示出的示例中，安装特征52包括周边突出部，每个突出部包括至少一个凹部58。因此，每个冷却构件31包括位于冷却构件周边的一个或多个凹部58。相邻冷却构件31的凹部58协作以至少部分地限定或界定一个或多个孔57。安装特征52和/或凹部58设置在每个冷却构件31上，使得一个或多个孔57仅被限定用于相邻冷却构件31的单一取向。也就是说，在所示的示例中，冷却构件31是不对称的，并且电池模块12a至12h仅可以以单一的正确取向安装在电池组10中。这提供了一种在电池组10的制造和组装过程中确保单元组13a、13b、13c、13d以期望的取向安装的便利方式。在其他示例中，安装特征52可以不包括突出部，并且凹部58可以替代地限定在冷却构件31的主体的周边上。

如图14所示，安装特征52可以包括定位特征59，用于相对于框架50定位冷却构件。框架50包括至少一个孔，用于接收相应的一个或多个紧固件53，并且定位特征59被接收在至少一个孔中。在图示的例子中，定位特征59包括从冷却构件延伸的突起。该突起或每个突起可以是锥形突起，例如图示示例中的圆锥形或半圆锥形突起。在其他示例中，突起可以是任何其他形状的突起，例如直突起或圆形突起。

图15示出了电池组10的示例框架50。框架50包括至少一个下支撑构件70和至少一个上支撑构件71。电池组10中的多个电池模块12a至12h(图15中未示出)经由相应的冷却构件31安装到该布置中的下支撑构件。下支撑构件70包括用于接收冷却构件31的定位特征59和/或用于接收将冷却构件31紧固到下支撑构件70的紧固件53的孔或孔口。上支撑构件71固定到下支撑构件70，冷却构件31位于下支撑构件70和上支撑构件71之间。在一些示例中，冷却构件31可以被下支撑构件70和上支撑构件71夹紧并保持就位。框架50包括至少一个切口72，其被构造成与第一和/或第二纵向通路18、19配合。这样，公共供应和返回导管36a、36b可以设置在相应的纵向通路18、19和切口72中。在所示示例中，切口72设置在至少一个下支撑构件70中。在其他例子中，切口可以设置在至少一个上支撑构件72中，或者设置在下支撑构件70和上支撑构件71二者中。

在一些示例中，电池组10和/或电池模块12a至12h可以适用于电动车辆。图16示出了电动车辆80的示意性侧视图，其包括设置在电动车辆80中的电池组10。电池组10可以朝向电动车辆80的下侧设置，以便降低电动车辆80的质心。

图17示出了电动车辆80下侧的示意图。电动车辆80可以包括前电驱动单元81和后电驱动单元82，用于向电动车辆80的驱动轮83传递动力。电池组10可以位于前和后电驱动单元81、82之间。前和后电驱动单元81、82可以包括逆变器，用于将DC电池电流转换成AC电流以输送给牵引马达。在图示的示例中，电池组10包括用于将电池组10连接到后电驱动单元82的电连接件85。电连接件85沿着电池组的至少一个纵向通路18、19延伸。在一些示例中，电池组10被布置成使得电池输入/输出86朝向电动车辆的前电驱动单元81定位，并且电连接件85从电池输入/输出86沿着纵向通道18、19延伸到后电驱动单元81。后电驱动单元82可以包括逆变器，并且电连接件85可以连接到逆变器。在其他示例中，将电池组的输入/输出86连接到前电驱动单元81或电动车辆80的充电端口的电连接件可以沿着电池组10的纵向通道18、19延伸。在进一步的例子中，电池输入/输出可以位于电池组10上的任何其他位置，例如朝向使用它的电动车辆80的后电驱动单元82。

在所示示例中，电池组10包括八个电池模块12，每个电池模块包括四个单元组13a、13b、13c、13d。在一些示例中，电池组10中可以有多于或少于八个电池模块12a至12h，和/或多于或少于四个单元组13a、13b、13c、13d。在一个示例中，电池组10配置成使得每个总电流臂61a-61d输送最大201.6伏特(V)，标称电压约为175V。这样，第一和第二电路62a、62b中的每一个都包括相应的两个总电流臂61a至61d，被配置为传送大约400V的最大值。电池组10的输入/输出86可以连接到用于控制电池组10的配置的电路，使得第一和第二电路62a、62b可以串联或并联连接。对这种控制电路的描述超出了本公开的范围。因此，当第一和第二电路62a、62b串联连接时，电池组10可以在大约800V下工作，和/或当第一和第二电路62a、62b并联连接时，可以在大约400V下工作。在特定电压下操作电池组10可以包括在该电压下充电或输送能量。

总电流臂61a、61b、61c、61d在电池组10的第一端54具有一个端子，在电池组10的第二端55具有一个端子。这样，为了安全和操作，连接器63a、63b提供了将电池组物理分离成较低电压子组的便利手段。此外，将第一和第二端端子64、65定位在电池组10的相对端54、55意味着，在操作过程中，很难同时与第一和第二端端子64、65二者接触。如果电池组10在第一尺寸25上的长度比典型的人的臂长更长，这是特别相关的，在一些示例中可能是这种情况。连接件63a、63b位于电池组的第二端55，邻近第二端端子65a、65b、65c、65d。连接件63a、63b和第二端端子65a、65b、65c、65d因此可以通过电池组10的第二端55处的公共舱口接近。

将会理解，在一些示例中，电池组10和包含在其中的电流路径或电路可以被配置为在不同于所描述的电压下操作。例如，电池组10配置用于家用能量存储系统，或者可以在低于400V的电压下工作，而被配置用于工业用途的电池组10可以在高于800V的电压下工作。

在所示示例中，电池组10包括电池管理系统(“BMS”)84，其被配置为控制电池组10的充电/放电和一般操作。BMS可以包括电池组10的输入/输出86和/或用于监控与电池组10的操作相关的信息的电路，等等。在图示的例子中，BMS 84包括位于电池组10第一端的主电路板和位于相应电池模块12a至12h的通道16、17或电池组10的纵向通路18、19中的电路。BMS 84电路可以位于电池组10的具有低磁场强度的区域。

上述例子应被理解为本发明的说明性例子。设想了本发明的其他例子。例如，电池组10或电池模块12a至12h可以替代地用于为任何种类的工业、商业或家用目的提供和存储电能，例如在智能电网、家用能量存储系统、电力负载平衡等中用于能量存储和输送。电池组10可以包括任意数量的电池模块12，并且单元组13a、13b、13c、13d可以包括任意数量的电池单元14。

应当理解，关于任何一个示例描述的任何特征可以单独使用，或者与所描述的其他特征结合使用，并且还可以与任何其他示例的一个或多个特征结合使用，或者与任何其他示例的任何组合结合使用。此外，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，也可以采用上面没有描述的等同物和修改。

Claims (17)

1.一种电池组，包括多个电池模块，每个电池模块包括支撑件和安装在支撑件上的多个单元组，每个单元组包括多个电池单元；

其中电池模块布置成使得电池模块的单元组与每个其他电池模块的相应单元组对齐，以限定多个单元组行，

其中每行的单元组沿着该行电连接，

并且其中第一单元组行与第二单元组行串联电连接以形成第一总电流流动路径，并且其中第三单元组行与第四单元组行串联电连接以形成第二总电流流动路径。

2.根据权利要求1所述的电池组，其中，每行的单元组沿着该行串联电连接。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的电池组，其中，每个电池模块中的单元组间隔开，以在相邻单元组之间形成至少一个通道。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电池组，其中，每个支撑件包括相对的第一面和第二面，并且其中第一多个单元组安装在支撑件的第一面上，第二多个单元组安装在支撑件的第二面上。

5.根据权利要求4所述的电池组，其中，每个面上的单元组间隔开，以在所述第一面上的单元组之间形成第一通道，并在所述第二面上的单元组之间形成第二通道，并且其中，所述第一通道在所述第二通道上方。

6.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述第一通道和第二通道中的每一个与每个相邻电池模块中的相应通道纵向对齐，以形成沿着电池组的相应通路，每个通路将相邻的单元组行分开。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电池组，其中，每个电池单元在电池单元的一端包括正极端子和负极端子，并且在电池单元的相对端固定到支撑件。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电池组，其中，每行中的单元组具有布置成公共结构的电池单元。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电池组，其中，每行内的单元组是共面的。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电池组，其中，每行内的单元组之间的电连接是共面的。

11.根据前述权利要求中任一项所述的电池组，其中，第一单元组行和第三单元组行中的每个单元组位于相应支撑件的第一面上，并且其中第二单元组行和第四单元组行中的每个单元组位于相应支撑件的相对的第二面上。

12.根据权利要求11所述的电池组，其中，第一单元组行在第二单元组行上方，并且第三单元组行在第四单元组行上方。

13.根据前述权利要求中任一项所述的电池组，其中，每个单元组行具有位于该行第一端的第一端子和位于该行相对的第二端的第二端子，其中第一行和第二行的第二端子通过第一连接器连接，第三行和第四行的第二端子通过第二连接器连接。

14.根据权利要求13所述的电池组，其中，所述第一连接器和第二连接器包括第一和第二保险丝和/或断路开关。

15.根据权利要求13或14所述的电池组，其中，所述第一连接器和第二连接器位于沿着所述电池组的第一尺寸的公共位置。

16.根据前述权利要求中任一项所述的电池组，其中，所述电池组是电动车辆电池组。

17.一种电动车辆，包括根据前述权利要求中任一项所述的电池组。

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