CN116508200A - 模块化电池包 - Google Patents
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Abstract
提供了一种具有六个侧面的模块化电池包，其包括多个电池组电池，具有用于接收所述电池组电池的末端的开口或凹口的第一电池座和第二电池座，与所述多个电池组电池连接的电源插座，附接到所述电池座的侧面的两个板件，以及一起形成所述模块化电池包的四个侧面的两个侧壳体，而所述两个板件形成所述电池包的第五侧面和第六侧面。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年10月12日提交的美国临时申请序列号63/090314和2021年2月18日提交的美国临时申请序列号63/150749的权益，它们通过引用以其整体并入本文。
发明领域
本发明总体上涉及一种用于将电池组电池阵列保持在移动车辆(例如轻型电动车辆)内部的模块化包中的装置。
发明概述
在一个实施方案中，具有六个侧面的模块化电池包(battery pack)，其包括多个电池组电池，每个电池具有第一末端和第二末端；第一电池座，其具有第一侧面和与所述第一侧面相对设置的第二侧面，所述第一侧面具有开口或凹口以接收所述电池组电池的第一末端；第二电池座，其具有第一侧面和与所述第一侧面相对设置的第二侧面，所述第一侧面具有开口或凹口以接收所述电池组电池的第二末端；电源插座，其与所述多个电池组电池连接；第一板件，其附接到所述第一电池座的第二侧面；第二板件，其附接到所述第二电池座的第二侧面；和第一侧壳体和第二侧壳体，它们一起形成所述模块化电池包的四个侧面，其中所述第一板件形成所述电池包的第五侧面，并且其中所述第二板件形成电池包的第六侧面。
在另一个实施方案中，所述第一电池座包括所述第二侧面上的板条，并且可以进一步包括所述第二侧面上的配件(fitting)。在一个不同的实施方案中，所述模块化电池包可以进一步包括与电池组电池以及所述第一板件和所述第二板件之一接触的导热粘合剂。在另一个实施方案中，所述模块化电池包进一步包括与所述第一电池座和所述第二电池座之一接触的汇流排。
在又一个实施方案中，所述第一电池座和所述第二电池座可以包含聚碳酸酯，并且可以进一步包含至少一种选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚四氟乙烯、芳族磷酸酯酯、磷腈、双酚A磷酸二苯酯、磷酸三苯酯和间苯二酚双磷酸二苯酯的化合物。在一个不同的实施方案中，所述第一电池座和所述第二电池座包含导热聚碳酸酯。
在一个尚未公开的实施方案中，所述第一侧壳体和所述第二侧壳体由热塑性塑料，优选聚碳酸酯构造，并且还可以包含至少一种选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚四氟乙烯、芳族磷酸酯酯、磷腈、双酚A-磷酸二苯酯、磷酸三苯酯和间苯二酚双磷酸二苯酯的化合物。
在再一个实施方案中，所述第一板件和/或所述第二板件包含金属，优选超过80％的金属，优选铝。在另一个实施方案中，所述第一板件和/或所述第二板件包含导热聚碳酸酯。在一个不同的实施方案中，所述第一板件或所述第二板件进一步包含冷却通道。
在本发明的一个不同实施方案中，所述模块化电池包的六个侧面中的每一个与四个其它侧面相隔90度且与一个其它侧面相隔180度。在另一个实施方案中，所述侧面中的两个包含金属板件，并且可以主要是金属，而所述侧面中的四个基本是塑料，并且可以主要是塑料。
在又一个实施方案中，所述第一侧壳体和所述第二侧壳体基本包封所述第一板件、所述第二板件、所述第一电池座、所述第二电池座和所述电池组电池。在另一个实施方案中，所述第一侧壳体和所述第二侧壳体一起在任何方向上比所述第一板件和所述第二板件突出得更远。
在另一个实施方案中，所述模块化电池包进一步包括设置在所述第一电池座和所述第二电池座之间的泡沫，优选其中所述泡沫具有1W/m-K或更高的热导率。
在另一个实施方案中，电动汽车包括上述任一项的模块化电池包。
本发明的这些和其它优点和益处将从本文以下发明详述中显而易见。
附图简述
为了说明而非限制的目的，现在将结合附图描述本发明，其中：
图1是本发明的模块化电池包的透视图，其中示出了第二板件；
图2是图1的模块化电池包的另一个透视图，其中示出了第一板件；
图3是图1的模块化电池包的后视图；
图4是第一电池座的透视图，示出了第一外向侧面；
图5是第一电池座的透视图，示出了朝向电池组电池的侧面；
图6是第二电池座的透视图，示出了第二外向侧面；
图7是第二电池座的透视图，示出了朝向电池组电池的侧面；
图8是电池组电池阵列以及第一和第二电池座的分解视图；
图9是第二电池座和电池组电池的一部分的横截面视图；
图10是第一电池座的透视图，示出了附接有汇流排的第一外向侧面；
图11是电池组电池阵列、第一和第二电池座且与汇流排附接的另一分解视图；
图12是电池组电池阵列与第一和第二电池座附接且与电气连接件附接的透视图；
图13是电池组电池阵列与第一和第二电池座和电气连接件附接，连同第一和第二板件一起的分解视图；
图14是图1的模块化电池包的分解视图；
图15是另一个实施方案的第一电池座的透视图，示出了朝向电池组电池的侧面；和
图16是图15的实施方案的第二电池座的透视图，示出了朝向电池组电池的侧面。
发明详述
本发明提供了一种模块化电池包，其可以用于轻型电动车辆，例如电动滑板车或人力车。在这样的应用中使用的电池包应该是紧凑的、抗冲击的和模块化的，以使其可以根据需要连接到其它电池包。如本文所述，电池组被配置为以固定的方式保持电池组电池阵列以用于移动车辆。聚碳酸酯模制部件包围在电池组电池阵列的四个侧面上，而金属板件包围在电池的两个侧面上，从而提供结构强度和抗冲击性，同时还提供在操作期间冷却电池组电池的能力。
模块化电池包包括电池组电池阵列，其通过阵列的相对侧面上的两个电池座保持。所述电池座可以由阻燃聚碳酸酯、聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共混物、导热聚碳酸酯或这些材料的共混物制成。所述电池座之一可以具有汇流排以辅助用于冷却的导热性。
模块化电池包还包括两个板件，这两个板件优选是基本平坦的并且彼此平行，并且优选金属例如铝或导热聚碳酸酯，以提供结构稳定性和导热性。此外，导热聚碳酸酯可以增加电池组电池的寿命，因为它能够更有效地冷却电池组，并降低操作温度。两个塑料部件，优选主要包含聚碳酸酯，装配在电池组电池阵列、电池座和板件的周围，并包围在电池组电池的四个侧面上，并且优选超过所述板件安装，从而在电动车辆发生事故时为电池包提供抗冲击性。最后，模块化电池包包括从电池组电池至模块化电池包外部的电气连接件(connection)。
聚碳酸酯
合适的芳族聚碳酸酯和/或芳族聚酯碳酸酯在文献中是已知的，或者可以通过文献中已知的方法制备(关于芳族聚碳酸酯的制备参见例如Schnell，“Chemistry andPhysics of Polycarbonates”，Interscience Publishers，1964和DE-AS 1 495 626、DE-A2 232 877、DE-A 2 703 376、DE-A 2 714 544、DE-A 3 000 610、DE-A 3 832 396；关于芳族聚酯碳酸酯的制备参见例如DE-A 3 007 934)。
芳族聚碳酸酯的制备根据界面法进行，例如通过二酚与碳酸卤化物(优选光气)和/或与芳族二羧酸二卤化物(优选苯二甲酰卤)的反应，任选地使用链终止剂，例如单酚，以及任选地使用具有三或大于三的官能度的支化剂，例如三酚或四酚。通过熔融聚合法通过二酚与例如碳酸二苯酯的反应制备也是可行的。
用于制备芳族聚碳酸酯和/或芳族聚酯碳酸酯的二酚优选为式(I)的那些
其中
A是单键、C1-C5-亚烷基、C2-C5-烷叉基、C5-C6-环烷叉基、O、-SO-、-CO-、-S-、-SO2-、其上可稠合任选地含杂原子的其它芳族环的C6-C12-亚芳基，
或式(II)或(III)的基团
B在每种情况下为C1-C12-烷基，优选甲基、卤素，优选氯和/或溴，
x彼此独立地为0、1或2，
p为1或0，并且
R5和R6可针对每个X1单独选择，并且彼此独立地为氢或C1-C6-烷基，优选氢、甲基或乙基，
X1为碳和
m为4至7的整数，优选4或5，前提是在至少一个原子X1上，R5和R6同时是烷基。
优选的二酚为氢醌、间苯二酚、二羟基二酚、双-(羟基苯基)-C1-C5-烷烃、双-(羟基苯基)-C5-C6-环烷烃、双-(羟基苯基)醚、双-(羟基苯基)-亚砜、双-(羟基苯基)酮、双-(羟基苯基)-砜和α，α-双-(羟基苯基)-二异丙基-苯及其在环上溴化和/或氯化的衍生物。
特别优选的二酚为4，4′-二羟基联苯、双酚A、2，4-双(4-羟基-苯基)-2-甲基丁烷、1，1-双-(4-羟基苯基)-环己烷、1，1-双-(4-羟基-苯基)-3，3，5-三甲基环己烷、4，4′-二羟基二苯基硫醚、4，4′-二羟基二苯基砜及其二-和四-溴化或氯化的衍生物，例如，2，2-双(3-氯-4-羟基-苯基)-丙烷、2，2-双-(3，5-二氯-4-羟基苯基)-丙烷或2，2-双-(3，5-二溴-4-羟基-苯基)-丙烷。特别优选的是2，2-双-(4-羟基苯基)-丙烷(双酚A)。
二酚可以单独使用或者以任意混合物的形式使用。二酚在文献中已知或者可通过文献中已知的方法获得。
适合用于制备热塑性芳族聚碳酸酯的链终止剂为例如苯酚、对氯苯酚、对叔丁基苯酚或2，4，6-三溴苯酚，以及长链烷基酚，例如根据DE-A 2 842 005的4-[2-(2，4，4-三甲基戊基)]-苯酚、4-(1，3-四甲基-丁基)-苯酚，或在烷基取代基中具有总共8至20个碳原子的单烷基酚或二烷基酚，例如3，5-二-叔丁基-苯酚、对异辛基苯酚、对-叔辛基苯酚、对-十二烷基-苯酚和2-(3，5-二甲基-庚基)-苯酚和4-(3，5-二甲基庚基)-苯酚。所使用的链终止剂的量基于在特定情况下所使用的二酚的摩尔总和计通常为0.5摩尔％至10摩尔％。
热塑性芳族聚碳酸酯具有15,000g/mol至80,000g/mol，优选19,000g/mol至32,000g/mol，特别优选22,000g/mol至30,000g/mol的平均分子量(重均Mw，通过GPC(凝胶渗透色谱)用聚碳酸酯标准物测量)。
热塑性芳族聚碳酸酯可以以已知的方式支化，优选通过掺入基于所使用的二酚的总和计的0.05摩尔％至2.0摩尔％的具有三或大于三的官能度，例如具有三个或大于三个酚基的化合物。优选使用直链聚碳酸酯，更优选基于双酚A的聚碳酸酯。
均聚碳酸酯和共聚碳酸酯都是合适的。对于组分A的共聚碳酸酯的制备，也可以使用基于所使用的二酚的总量计的1重量％至25重量％，优选2.5重量％至25重量％的具有羟基芳氧基端基的聚二有机硅氧烷。这些是已知的(US 3 419 634)并且可以根据文献中已知的方法制备。同样合适的是含有聚二有机硅氧烷的共聚碳酸酯；含有聚二有机硅氧烷的共聚碳酸酯的制备描述于例如DE-A 3 334 782中。
用于制备芳族聚酯碳酸酯的芳族二羧酸二卤化物优选间苯二甲酸、对苯二甲酸、二苯基醚4，4′-二甲酸和萘-2，6-二甲酸的二酰氯。
特别优选的是间苯二甲酸和对苯二甲酸的二酰氯以1∶20至20∶1的比例的混合物。
在聚酯碳酸酯的制备中，还同时额外使用碳酸卤化物，优选光气作为二官能酸衍生物。
用于制备芳族聚酯碳酸酯的合适的链终止剂，除了已经提到的单酚外，还为其氯碳酸酯和芳族单羧酸的酰氯，其可以任选地被C1-C22-烷基或被卤素原子取代，以及脂族C2-C22-单羧酸氯化物。
链终止剂的量在每种情况下为0.1摩尔％至10摩尔％，在酚类链终止剂的情况下基于二酚的摩尔计以及在单羧酸氯化物链终止剂的情况下基于二羧酸二氯化物的摩尔计。
一种或多种芳族羟基羧酸可额外用于制备芳族聚酯碳酸酯。
芳族聚酯碳酸酯可以是直链的和以已知的方式支化(就此参见DE-A 2 940 024和DE-A 3 007 934)，优选直链聚酯碳酸酯。
可用作支化剂的有例如具有三或大于三的官能度的羧酸氯化物，例如均苯三甲酰氯、氰脲三酰氯、3，3′，4，4′-二苯甲酮-四甲酰氯、1，4，5，8-萘-四甲酰氯或均苯四甲酰氯，其量为0.01摩尔％至1.0摩尔％(基于所使用的二羧酸二氯化物计)，或具有三或更高官能度的酚类，例如间苯三酚、4，6-二甲基-2，4，6-三-(4-羟基苯基)-庚-2-烯、4，6-二甲基-2，4，6-三-(4-羟基苯基)-庚烷、1，3，5-三-(4-羟基苯基)-苯、1，1，1-三-(4-羟基-苯基)-乙烷、三-(4-羟基苯基)-苯基甲烷、2，2-双[4，4-双(4-羟基-苯基)-环己基]-丙烷、2，4-双(4-羟基苯基-异丙基)-苯酚、四-(4-羟基-苯基)-甲烷、2，6-双(2-羟基-5-甲基-苄基)-4-甲基-苯酚、2-(4-羟基苯基)-2-(2，4-二羟基苯基)-丙烷、四-(4-[4-羟基-苯基-异丙基]-苯氧基)-甲烷、1，4-双[4，4′-(二羟基-三苯基)-甲基]-苯，其量为0.01摩尔％至1.0摩尔％，基于所使用的二酚计。酚类支化剂可以与二酚一起放置在容器中；酰氯支化剂可以与二酰氯一起引入。
热塑性芳族聚酯碳酸酯中碳酸酯结构单元的含量可根据需要变化。基于酯基团和碳酸酯基团的总和计，碳酸酯基团的含量优选至多100摩尔％，特别是至多80摩尔％，特别优选至多50摩尔％。芳族聚酯碳酸酯中所含的酯和碳酸酯都可以以嵌段的形式存在或无规分布于缩聚产物中。
热塑性芳族聚碳酸酯和聚酯碳酸酯可以单独使用或以任意混合物的形式使用。
其它组分
在一些组合物中，可以包含导热添加剂，尤其是在那些部件或部件的部分中，其可以通过将热传递到板件或其它部件来帮助冷却电池组。这样的添加剂可以是石墨烯、石墨、铝或其它金属颗粒、碳纤维、或其它导体、或导热聚合物。在一个优选的实施方案中，膨胀石墨是导热添加剂。
膨胀石墨及其生产方法是本领域技术人员已知的。膨胀石墨可以以本发明的组合物的10％至70％，更优选20％至60％和最优选30％至50％的量存在。膨胀石墨可以以这些值的任何组合之间的量(包括所列举的值)存在于本发明的组合物中。本发明人已经发现膨胀石墨颗粒的至少90％应具有至少200微米的粒度。
塑料模制部件可以进一步包含至少一种选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚四氟乙烯、芳族磷酸酯酯、磷腈、双酚-A磷酸二苯酯、磷酸三苯酯和间苯二酚双磷酸二苯酯的化合物。
所使用的磷腈是根据式(X)的环磷腈
其中
R在每种情况下是相同或不同的并且表示
-胺基团，
-C1-C8-烷基，优选甲基、乙基、丙基或丁基，各自任选地卤化，优选被氟卤化，更优选单卤化，
-C1-C8-烷氧基，优选甲氧基、乙氧基、丙氧基或丁氧基，
-C5-C6-环烷基，各自任选地被烷基、优选C1-C4-烷基，和/或被卤素、优选氯和/或溴取代，
-C6-C20-芳氧基，优选苯氧基、萘氧基，各自任选地被烷基、优选C1-C4-烷基，和/或被卤素、优选氯、溴，和/或被羟基取代，
-C7-C12-芳烷基，优选苯基-C1-C4-烷基，各自任选地被烷基、优选C1-C4-烷基，和/或被卤素、优选氯和/或溴取代，或
-卤素基团，优选氯或氟，或
-OH基团，
k具有上述含义。
以下是优选的：丙氧基磷腈、苯氧基磷腈、甲基苯氧基磷腈、氨基磷腈和氟烷基磷腈，以及具有以下结构的磷腈：
在以上示出的化合物中，k＝1、2或3。
k＝1(C1)情况下的低聚物的含量为60摩尔％至98摩尔％的苯氧基磷腈(所有R＝苯氧基)是优选的。
在其中根据式(X)的磷腈在磷上被卤素取代的情况下，例如来自未完全反应的起始材料，则该在磷上被卤素取代的磷腈的含量优选小于1000ppm，更优选小于500ppm。
磷腈可以单独使用或以混合物的形式使用，也就是说，基团R可以相同，或者式(X)的两个或更多个基团可以不同。磷腈的基团R优选是相同的。
在一个进一步优选的实施方案中，仅使用具有相同R的磷腈。在一个优选的实施方案中，四聚体(k＝2)(C2)的含量基于磷腈的量计为2摩尔％至50摩尔％，更优选5摩尔％至40摩尔％，还更优选10摩尔％至30摩尔％，特别优选10摩尔％至20摩尔％。
在一个优选的实施方案中，高级低聚磷腈(k＝3、4、5、6和7)(C3)的含量基于磷腈的量计为0摩尔％至30摩尔％，更优选2.5摩尔％至25摩尔％，还更优选5摩尔％至20摩尔％，并且特别优选6摩尔％至15摩尔％。
在一个优选的实施方案中，k＞＝8(C4)情况下的低聚物的含量基于磷腈的量计为0摩尔％至2.0摩尔％，并且优选0.10摩尔％至1.00摩尔％。
在一个进一步优选的实施方案中，磷腈满足上述关于含量(C2-C4)的所有三个条件。
磷腈优选为苯氧基磷腈，其中三聚体含量(k＝1)为65摩尔％至85摩尔％，四聚体含量(k＝2)为10摩尔％至20摩尔％，高级低聚磷腈(k＝3、4、5、6和7)的含量为5摩尔％至20摩尔％，以及k＞＝8情况下的磷腈低聚物的含量为0摩尔至2摩尔％，基于磷腈的总量计。
磷腈特别优选为苯氧基磷腈，其中三聚体含量(k＝1)为70摩尔％至85摩尔％，四聚体含量(k＝2)为10摩尔％至20摩尔％，高级低聚磷腈的含量(k＝3、4、5、6和7)为6摩尔％至15摩尔％，以及k＞＝8情况下的磷腈低聚物的含量为0.1摩尔％至1摩尔％，基于磷腈的总量计。
在一个进一步特别优选的实施方案中，磷腈是苯氧基磷腈，其中三聚体含量(k＝1)为65摩尔％至85摩尔％，四聚体含量(k＝2)为10摩尔％至20摩尔％，高级低聚磷腈的含量(k＝3、4、5、6和7)为5摩尔％至15摩尔％，以及k＞＝8情况下的磷腈低聚物的含量为0摩尔％至1摩尔％，基于磷腈的总量计。
n根据下式限定k的加权算术平均值：
其中xi是低聚物ki的含量，并且所有xi的总和相应地为1。
在一个替代性的实施方案中，n为1.10至1.75，优选1.15至1.50，更优选1.20至1.45，并且特别优选1.20到1.40(包括范围的端值)。
磷腈及其制备描述于例如EP A 728 811、DE A 1 961668和WO 97/40092中。
在配混后，共混样品中磷腈的低聚物组成也可以借助于31P NMR(化学位移；δ三聚体：6.5ppm至10.0ppm；δ四聚体：-10ppm至13.5ppm；δ高级低聚物：-16.5ppm至-25.0ppm)进行检测和量化。
塑料模制部件可以包含其它常规聚合物添加剂，例如除抗滴落剂之外的阻燃增效剂、润滑剂和脱模剂(例如季戊四醇四硬脂酸酯)、成核剂、稳定剂(例如UV/光稳定剂、热稳定剂、抗氧化剂、酯交换抑制剂、水解稳定剂)，抗静电剂(例如导电炭黑、碳纤维、碳纳米管以及有机抗静电剂，例如聚亚烷基醚、烷基磺酸盐或含聚酰胺的聚合物)以及着色剂、颜料、填料、滑石和增强材料，特别是玻璃纤维、矿物增强材料和碳纤维。
优选用作稳定剂的有空间位阻酚和亚磷酸酯或其混合物，例如IRGANOX B900(Ciba Speciality Chemicals)。优选使用季戊四醇四硬脂酸酯作为脱模剂。进一步优选使用炭黑作为黑色颜料(例如BLACK PEARLS)。
还包含任选的其它添加剂，特别优选的模塑组合物包含脱模剂，特别优选季戊四醇四硬脂酸酯，其量为0.1重量份至1.5重量份，优选0.2重量份至1.0重量份，特别优选0.3重量份至0.8重量份。还包含任选的其它添加剂，特别优选的模塑组合物包含至少一种稳定剂，例如选自空间位阻酚、亚磷酸酯及其混合物，并且特别优选IRGANOX B900，其量为0.01重量份至0.5重量份，优选0.03重量份至0.4重量份，特别优选0.06重量份至0.3重量份。
如上所述，塑料模制部件的组合物可以进一步包含抗滴落剂聚四氟乙烯(PTFE)或含PTFE的组合物，例如PTFE与含苯乙烯或含甲基丙烯酸甲酯的聚合物或共聚物的母料，其为粉末的形式或以凝固混合物的形式。
用作抗滴落剂的氟化聚烯烃具有高分子量并且具有超过-30℃、通常超过100℃的玻璃化转变温度，优选65重量％至76重量％、特别是70重量％至76重量％的氟含量，0.05μm至1000μm、优选0.08μm至20μm的平均粒径d50。通常，氟化聚烯烃具有1.2g/cm3至2.3g/cm3的密度。优选的氟化聚烯烃是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物和乙烯/四氟乙烯共聚物。氟化聚烯烃是已知的(参见Schildknecht，John Wiley&Sons，Inc.，纽约，1962年，第484至494页的“Vinyl and Related Polymers”；Wall，Wiley Interscience，John Wiley&Sons，Inc.，纽约，第13卷，1970年，第623至654页的“Fluoropolymers”；“Modern Plastics Encyclopedia”，1970年至1971年，第47卷，第10A号，1970年10月，McGraw-Hill，Inc.，纽约，第134和774页；“Modern Plastics Encyclopaedia”，1975年至1976年，1975年10月，第52卷，第10A号，McGraw-Hill，Inc.，纽约，第27、28和472页以及US-PS 3 671 487、3 723 373和3 838 092)。
它们可以通过已知的方法制备，例如通过在水性介质中使用自由基形成催化剂(例如过二硫酸钠、钾或铵)，在7kg/cm2至71kg/cm2的压力和在0℃至200℃的温度、优选20℃至100℃的温度下聚合四氟乙烯。(关于进一步的细节参见例如美国专利号2 393 967。)取决于它们的使用形式，这些材料的密度可以是1.2g/em3至2.3g/em3，并且平均粒度可以是0.05μm至1000μm。
优选的氟化聚烯烃具有0.05μm至20μm、优选0.08μm至10μm的平均粒径，以及1.2g/cm3至1.9g/cm3的密度。
可以以粉末形式使用的合适的氟化聚烯烃为四氟乙烯聚合物，其具有100μm至1000μm的平均粒径和2.0g/em3至2.3g/em3的密度。合适的四氟乙烯聚合物粉末是商业产品，并且由例如DuPont以商品名TEFLON提供。
还包含任选的其它添加剂，特别优选的阻燃组合物包含氟化聚烯烃，其量为塑料模制部件组合物的0.05重量份至5.0重量份，优选0.1重量份至2.0重量份，特别优选0.3重量份至1.0重量份。
在一个实施方案中，塑料模制部件是基本不导电且导热的。
构造的额外材料，例如导热粘合剂、泡沫或其它导热材料，将结合以下讨论的实施方案进行讨论。
模块化电池包
本发明的一个实施方案，模块化电池包10示于图1中。图2和图3示出了模块化电池包10的额外视图。虽然本文可以使用正面和背面的描述，但模块化电池包10可以在任何方向上使用。这样的描述仅仅是为了阐明本文所描述的各个部件。
图4示出了第一电池座12，其中外侧面显示朝上。在外侧面上，有板条16和配件18，其被设计成装配如本文所述的汇流排。图5示出了第一电池座12，其中内侧面显示朝上。该侧面包括用于保持电池组电池的开口20。图6示出了第二电池座14，其中外侧面显示朝上。在外侧面上，可以看到用于电池组电池的开口22。图7示出了第二电池座14，其中内侧面显示朝上。该视图还示出了电池组电池开口22。
图8示出了电池组电池26的阵列24如何与第一电池座12和第二电池座14装配。还示出了结构元件28，其可以存在以提供结构支撑，以及由于其沿阵列24的边缘和拐角定位而提供抗冲击性。图9示出了保持电池组电池30的电池座的横截面。截面32是电池座的一部分，如上所述，其可以由聚碳酸酯构造，包括导热聚碳酸酯。电池组电池30可以进一步通过导热粘合剂34保持就位，该导热粘合剂34有助于冷却电池组电池30。如图5至7所示，导热粘合剂34通过开口20或22与电池组电池30、截面32以及可以邻接电池座的任何表面附接。如下面的图13中所示，第二板件52邻接第二电池座14，且因此导热粘合剂34也将与第二板件52附接。如图10所示，汇流排36被放置在第一电池座12的外侧面上，通过配件18保持并对齐就位。图11示出了阵列24如何与具有汇流排的第一电池座38和第二电池座14装配。还示出了用于到每个电池组电池的电气连接件(未示出)的开口40。图12示出了电池座接线组装件44，其包括具有汇流排的第一电池座38、第二电池座14和阵列24。还示出了通过绝缘线材48连接的电气连接器42、电源插座插头46。
在未示出的本发明的一个实施方案中，由单组分或双组分聚氨酯或其它合适的化学物质组成的泡沫产生泡孔结构，以填充阵列中电池组电池之间的空间。泡沫可以被限制在电池周围的附近区域，例如在第一电池座和第二电池座之间，或者它可以填充第一板件和第二板件之间的整个模块空间。泡沫可以吸收冲击力，从而改善碰撞性能，通过增加爬电距离提供改善的电阻，并改善模块的防潮性和热管理。
在一个实施方案中，热导率为1W/m-K或更高的泡沫可以提供通向或来自电池的热路径，从而允许电池根据操作条件进行冷却或加热。在另一个实施方案中，绝缘泡沫可以用作断热件(thermal break)，其具有在热失控事件中抑制或减缓火焰传播的能力。
所使用的泡沫在固化前可以具有足够低的粘度，使得它可以在最终组装前被倒入模块中，或在组装后通过模块壳体中的端口注入。引入的泡沫体积根据其膨胀性质进行校准，以避免在模块上过度的过填和膨胀力。模块化电池包可以进一步包括内部坝，其特征为阻挡泡沫填充不必要填充有泡沫的区域。
图13示出了电池座接线组装件44、第一板件50和第二板件52，它们各自通过连接器54附接到电池座接线组装件44。第一板件50与具有汇流排的第一电池座38相邻，并且第二板件52与第二电池座14相邻。在一个实施方案中，第一板件50不与具有汇流排的第一电池座38上的任何汇流排直接接触，而是与汇流排保持偏移，以避免产生短路。配件18(如图10所示)以及其它支撑件可以防止第一板件50接触任何汇流排。相较之下，第二板件52可以直接接触第二电池座14以及导热粘合剂34，以形成从电池组电池30到第二板件52用于热冷却的热回路。第二板件52优选地由导电金属制成，该导电金属例如铝并且具有足够的厚度以充当用于冷却组装件44内的电池组的热导体，而第一板件50可以是较薄构造的金属，并且可以仅提供结构强度和最小的冷却。第一板件50和第二板件52中的每一个可以包含80重量％或更大的铝。或者，第一板件50和第二板件52中的每一个都可以由导热聚碳酸酯构造。在另一个实施方案中，第一板件50由不导热的聚碳酸酯构造。在另一个实施方案中，第二板件是主动冷却板件，这意味着它包括冷却通道和冷却剂，该冷却剂通过第二板件内的冷却通道流动，或者接触第二板件，以在电池组电池的操作过程中主动冷却板件。在该实施方案中，第二板件可以进一步包括用于冷却通道的入口和出口。
图14示出了带有板件的接线电池座组装件60，连同侧壳体56和58，侧壳体56、58被制成基本包封在组装件60的四个侧面上，并且一起形成模块化电池包。虽然侧壳体可能不会完全包封在组装件60的四个侧面上，但“基本”意味着壳体将连续地包裹组装件的四个侧面，从而在壳体中允许一个或多个孔或其它开口。此外，侧壳体56和58被设计为与板件重叠并包围电气连接器和线材，除了其中电气连接器要从壳体中露出以允许其连接到其它电气连接件的位置，使得侧壳体在任何方向上突出得最远。通过这种方式，电池组可以从聚碳酸酯侧壳体的抗冲击性中获益，同时仍然使用板件来实现结构稳定性和冷却。在其它实施方案中，侧壳体主要是塑料的，这意味着从侧面看超过50％的区域包含塑料。在一个实施方案中，侧壳体56和58将具有捕获第一板件50和第二板件52中的一个或两个的边缘的凹槽，并且密封剂可以用于提供水密接合。
本文所述的模块化电池包有六个侧面从，如从第一、背面、顶部、底部、右侧和左侧看出。在另一个实施方案中，六个侧面可以被视为六个视图，其中四个视图分别与第一视图成90度角，且第六视图与第一视图呈180度。侧面仅供参考，且不需要完全笔直、水平或相同的长度、宽度或面积。同样地，侧面可以在任何方向或取向上转动。本文描述侧面是为了展示有多少部件装配在一起，尤其是板件50和52以及侧壳体56和58。然而，当从这六个侧面中的每一个观察时，其中四个侧面基本由塑料外壳组成，并且其中两个侧面包括板件，优选金属板件。在进一步的实施方案中，两个侧面主要是金属，和/或四个侧面主要是塑料。
在图15中的另一个实施方案中，第一电池座62示出有朝上的内侧面，并具有用于电池组电池的开口64。此外，第一电池座62包含凹口66，这些凹口以这样的方式对齐使得其能够容纳可能存在于棱柱形或袋型电池组的末端处的长矩形条。这种矩形特征将被设计成专门构建的棱柱形电池壳体的外部，或用于现有棱柱形或袋状电池的适配器组装件的一部分。以这种方式，第一电池座62可以容纳不同形式的电池组，而不必改变第一电池座62的设计。在一个实施方案中，不同的电池组类型被改变或装配有用于将它们固定在第一电池座62中的部件。图16示出了具有朝上的内侧面并且具有开口70和凹口72的第二电池座68。凹口66和72的尺寸可以在形状和尺寸上被设计为适应其可支撑的电池组的预期尺寸和形状。
模块化电池包可以连接到其它模块化电池包以根据需要增加功率或容量，来根据需要驱动电动车辆(如电动滑板车和人力车)或其它电动车辆或移动电动装置。
本文所述主题的各个方面在以下编号条款中阐述：
条款1.一种具有六个侧面的模块化电池包，其包括：多个电池组电池，每个电池具有第一末端和第二末端；第一电池座，其具有第一侧面和与所述第一侧面相对设置的第二侧面，所述第一侧面具有开口或凹口以接收所述电池组电池的第一末端；第二电池座，其具有第一侧面和与所述第一侧面相对设置的第二侧面，所述第一侧面具有开口或凹口以接收所述电池组电池的第二末端；电源插座，其与所述多个电池组电池连接；第一板件，其附接到所述第一电池座的第二侧面；第二板件，其附接到所述第二电池座的第二侧面；以及第一侧壳体和第二侧壳体，它们一起形成所述模块化电池包的四个侧面，其中所述第一板件形成所述电池包的第五侧面，并且其中所述第二板件形成所述电池包的第六侧面。
条款2.根据条款1所述的模块化电池包，其中所述第一电池座包括所述第二侧面上的板条。
条款3.根据条款1和2中任一项所述的模块化电池包，其中所述第一电池座包括所述第二侧面上的配件。
条款4.根据条款1至3中任一项所述的模块化电池包，进一步包括与电池组电池以及所述第一板件和所述第二板件之一接触的导热粘合剂。
条款5.根据条款1至4中任一项所述的模块化电池包，进一步包括与所述第一电池座和所述第二电池座之一接触的汇流排。
条款6.根据条款1至5中任一项所述的模块化电池包，其中所述第一电池座和所述第二电池座包含聚碳酸酯。
条款7.根据条款1至6中任一项所述的模块化电池包，其中所述第一电池座和所述第二电池座进一步包含至少一种选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚四氟乙烯、芳族磷酸酯酯、磷腈、双酚-A磷酸二苯酯、磷酸三苯酯和间苯二酚双磷酸二苯酯的化合物。
条款8.根据条款1至7中任一项所述的模块化电池包，其中所述第一电池座和所述第二电池座包含导热聚碳酸酯。
条款9.根据条款1至8中任一项所述的模块化电池包，其中所述第一侧壳体和所述第二侧壳体由热塑性塑料构造。
条款10.根据条款1至9中任一项所述的模块化电池包，其中所述第一侧壳体和所述第二侧壳体包含聚碳酸酯。
条款11.根据条款1至10中任一项所述的模块化电池包，其中所述第一侧壳体和所述第二侧壳体进一步包含至少一种选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚四氟乙烯、芳族磷酸酯酯、磷腈、双酚-A磷酸二苯酯、磷酸三苯酯和间苯二酚双磷酸二苯酯的化合物。
条款12.根据条款1至11中任一项所述的模块化电池包，其中所述第一板件或所述第二板件包含金属，优选超过80％的金属，优选铝。
条款13.根据条款1至12中任一项所述的模块化电池包，其中所述第一板件和所述第二板件包含金属，优选铝。
条款14.根据条款1至13中任一项所述的模块化电池包，其中所述第一板件或所述第二板件包含导热聚碳酸酯。
条款15.根据条款1至14中任一项所述的模块化电池包，其中所述第一板件和所述第二板件包含导热聚碳酸酯。
条款16.根据条款1至15中任一项所述的模块化电池包，其中所述第一板件或所述第二板件进一步包括冷却通道。
条款17.根据条款1至16中任一项所述的模块化电池包，其中所述六个侧面中的每一个与四个其它侧面相隔90度，并且与一个其它侧面相隔180度。
条款18.根据条款1至17中任一项所述的模块化电池包，其中所述侧面中的两个包括金属板件并且所述侧面中的四个基本是塑料。
条款19.根据条款1至18中任一项所述的模块化电池包，其中所述侧面中的两个主要是金属并且所述侧面中的四个主要是塑料。
条款20.根据条款1至19中任一项所述的模块化电池包，其中所述第一侧壳体和所述第二侧壳体基本包封所述第一板件、所述第二板件、所述第一电池座、所述第二电池座和所述电池组电池。
条款21.根据条款1至20中任一项所述的模块化电池包，其中所述第一侧壳体和所述第二侧壳体一起在任何方向上比所述第一板件和所述第二板件突出得更远。
条款22.根据条款1至21中任一项所述的模块化电池包，进一步包括设置在所述第一电池座和所述第二电池座之间的泡沫，优选其中所述泡沫具有1W/m-K或更高的热导率。
条款23.一种电动车辆，其包括根据条款1至22中任一项所述的模块化电池包。
Claims (25)
1.一种具有六个侧面的模块化电池包，其包括：
多个电池组电池，每个电池具有第一末端和第二末端；
第一电池座，其具有第一侧面和与所述第一侧面相对设置的第二侧面，所述第一侧面具有开口或凹口以接收所述电池组电池的第一末端；
第二电池座，其具有第一侧面和与所述第一侧面相对设置的第二侧面，所述第一侧面具有开口或凹口以接收所述电池组电池的第二末端；
电源插座，其与所述多个电池组电池连接；
第一板件，其附接到所述第一电池座的第二侧面；
第二板件，其附接到所述第二电池座的第二侧面；和
第一侧壳体和第二侧壳体，它们一起形成所述模块化电池包的四个侧面，
其中所述第一板件形成所述模块化电池包的第五侧面，并且
其中所述第二板件形成所述模块化电池包的第六侧面。
2.根据权利要求1所述的模块化电池包，其中所述第一电池座包括所述第二侧面上的板条。
3.根据权利要求1所述的模块化电池包，其中所述第一电池座包括所述第二侧面上的配件。
4.根据权利要求1所述的模块化电池包，进一步包括与电池组电池以及所述第一板件和所述第二板件之一接触的导热粘合剂。
5.根据权利要求1所述的模块化电池包，进一步包括与所述第一电池座和所述第二电池座之一接触的汇流排。
6.根据权利要求1所述的模块化电池包，其中所述第一电池座和所述第二电池座包含聚碳酸酯。
7.根据权利要求6所述的模块化电池包，其中所述第一电池座和所述第二电池座进一步包含至少一种选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚四氟乙烯、芳族磷酸酯酯、磷腈、双酚-A磷酸二苯酯、磷酸三苯酯和间苯二酚双磷酸二苯酯的化合物。
8.根据权利要求6所述的模块化电池包，其中所述第一电池座和所述第二电池座包含导热聚碳酸酯。
9.根据权利要求1所述的模块化电池包，其中所述第一侧壳体和所述第二侧壳体由热塑性塑料构造。
10.根据权利要求9所述的模块化电池包，其中所述第一侧壳体和所述第二侧壳体包含聚碳酸酯。
11.根据权利要求10所述的模块化电池包，其中所述第一侧壳体和所述第二侧壳体进一步包含至少一种选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚四氟乙烯、芳族磷酸酯酯、磷腈、双酚-A磷酸二苯酯、磷酸三苯酯和间苯二酚双磷酸二苯酯的化合物。
12.根据权利要求1所述的模块化电池包，其中所述第一板件或所述第二板件包含金属，优选铝。
13.根据权利要求12所述的模块化电池包，其中所述第一板件或所述第二板件包含超过80％的金属，优选铝。
14.根据权利要求12所述的模块化电池包，其中所述第一板件和所述第二板件包含金属，优选铝。
15.根据权利要求1所述的模块化电池包，其中所述第一板件或所述第二板件包含导热聚碳酸酯。
16.根据权利要求15所述的模块化电池包，其中所述第一板件和所述第二板件包含导热聚碳酸酯。
17.根据权利要求1所述的模块化电池包，其中所述第一板件或所述第二板件进一步包括冷却通道。
18.根据权利要求1所述的模块化电池包，其中每个侧面与其它四个侧面相隔90度，并且与一个其它侧面相隔180度。
19.根据权利要求1所述的模块化电池包，其中所述侧面中的两个侧面包含金属板件并且所述侧面中的四个侧面基本是塑料。
20.根据权利要求1所述的模块化电池包，其中所述侧面中的两个侧面主要是金属并且所述侧面中的四个侧面主要是塑料。
21.根据权利要求1所述的模块化电池包，其中所述第一侧壳体和所述第二侧壳体基本包封所述第一板件、所述第二板件、所述第一电池座、所述第二电池座和所述电池组电池。
22.根据权利要求1所述的模块化电池包，其中所述第一侧壳体和所述第二侧壳体一起在任何方向上比所述第一板件和所述第二板件突出得更远。
23.根据权利要求1所述的模块化电池包，进一步包括设置在所述第一电池座和所述第二电池座之间的泡沫。
24.根据权利要求23所述的模块化电池包，其中所述泡沫具有1W/m-K或更高的热导率。
25.一种电动车辆，其包括根据权利要求1所述的模块化电池包。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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