CN117352893A - 用于袋式电池单元的集成冷却和热失控缓解容器 - Google Patents

用于袋式电池单元的集成冷却和热失控缓解容器 Download PDF

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Abstract

一种袋式电池单元模块包括电池单元堆栈，所述电池单元堆栈具有第一和第二袋式电池单元和布置在所述电池单元之间的导热且柔顺材料。所述模块还包括容纳所述第一和第二袋式电池单元并为其提供结构支撑并且包括第一、第二、第三和第四侧向壁的模块容器，其中每一壁限定至少一个冷却剂通道。所述第一至第四侧向壁中的每一者被配置成将由经历热失控事件的所述第一和第二袋式电池单元中的至少一者排放的碎屑和气体引导出所述电池模块容器。所述模块容器还包括非结构性的第五和第六侧部，所述非结构性的第五和第六侧部被配置成将由所述第一至第四侧向壁引导的所述碎屑和气体逐出到外部环境。还公开一种组装袋式电池单元模块的方法。

Description

用于袋式电池单元的集成冷却和热失控缓解容器
技术领域
本公开内容涉及一种具有集成冷却和热失控缓解功能的袋式电池单元容器。
背景技术
电池模块或阵列可以包括彼此相对紧密接近的多个电池单元。电池可以大体上分类成一次电池和二次电池。一次电池(也称为一次性电池)旨在被使用直到耗尽，在耗尽之后，简单地用新的电池替换一次电池。二次电池(更通常称为可再充电电池)采用准许此类电池被重复再充电和重新使用的特定化学成份，因此与一次电池相比，提供经济、环境和易于使用的益处。电池可以例如被配置为圆柱形电池单元、棱柱形电池单元(方型电池单元)或袋式电池单元。
可再充电电池可以用于给例如玩具、消费者电子产品和机动车辆等各种物品供电。可再充电电池(例如锂离子电池单元)的特定化学成份以及外部因素可能导致生成大量热能的内部反应速率。此类化学反应可能导致电池所生成的热多于被有效吸收的热。电池单元在延长的周期内至升高温度的暴露可能导致所述电池单元经历热失控事件。因此，在单独电池单元内开始的热失控事件可能导致热散布到模块中的相邻电池单元，并且导致热失控事件影响整个电池阵列。
发明内容
一种电池模块包括袋式电池单元堆栈，所述袋式电池单元堆栈具有第一袋式电池单元和邻近的第二袋式电池单元以及布置在所述第一与第二袋式电池单元之间的导热且柔顺或可压缩的材料元件。所述电池模块还包括被配置成容纳所述第一和第二袋式电池单元的电池模块容器。所述电池模块容器包括第一、第二、第三和第四侧向壁。所述第一至第四侧向壁中的每一者限定至少一个冷却剂通道，并且被配置成为所述第一和第二袋式电池单元提供结构支撑。所述第一至第四侧向壁中的每一者还被配置成将由经历热失控事件的所述第一和第二袋式电池单元中的至少一者排放的碎屑和气体引导出所述电池模块容器。所述电池模块容器还包括非结构性第五和第六侧部，所述非结构性第五和第六侧部被配置成将由所述第一至第四侧向壁引导的所述碎屑和气体逐出到外部环境。
所述第一、第二、第三和第四侧向壁中的每一者可能特征在于横截面包括具有第一厚度的内壁和具有第二厚度的外壁。所述内壁和所述外壁可以置于所述冷却剂通道两侧或夹设所述冷却剂通道。所述第一厚度可以小于所述第二厚度。
所述电池模块容器可以包括四个联接的铝挤出子区段，其中每一子区段限定所述第一、第二、第三和第四侧向壁中的一者的至少一部分。
在所述电池模块容器的横截面中，所述四个铝挤出子区段中的每一者可以包括被配置成与相邻子区段相匹配并接口连接的卡爪支腿形端部(dog-leg shaped end)。
所述电池模块可以包括安装并流体地连接到所述第一、第二、第三和第四侧向壁中的每一者的第一和第二冷却剂歧管。所述第一冷却剂歧管可以被配置成诸如从外部冷却剂源接收冷却剂，并且将所述冷却剂分配到所述第一、第二、第三和第四侧向壁中的每一者中的所述至少一个冷却剂通道。所述第二冷却剂歧管可以被配置成将所述冷却剂从所述第一、第二、第三和第四侧向壁中的每一者中的所述至少一个冷却剂通道例如排出到所述外部冷却剂源。
所述第一和第二冷却剂歧管中的每一者可以激光焊接到所述第一、第二、第三和第四侧向壁。
所述第一和第二冷却剂歧管中的每一者可以包括被配置成与外部冷却剂源建立流体连通的冷却剂快速连接端口。
所述电池模块还可以包括电绝缘导热界面材料，所述电绝缘导热界面材料布置在所述第一袋式电池单元与所述电池模块容器的所述第一侧向壁之间以及在所述第二袋式电池单元与所述电池模块容器的所述第二侧向壁之间。
所述电池模块可以另外包括具有对应的包覆成型的第一和第二聚合物框架的第一和第二集电器，其中所述第一和第二集电器被配置成电连接到相应的第一和第二袋式电池单元。所述第一聚合物框架可以固定到所述非结构性第五侧部，并且所述第二聚合物框架可以固定到所述电池模块容器的所述非结构性第六侧部。
所述第一和第二袋式电池单元中的每一者可以包括第一和第二接线片连接器(tab connector)。所述第一和第二袋式电池单元中的每一者的所述第一接线片连接器可以附接到所述第一集电器，并且所述第一和第二袋式电池单元中的每一者的所述第二接线片连接器可以附接到所述第二集电器。
还公开一种组装这种电池模块的方法。
本发明还包括如下方案：
方案1.一种袋式电池单元模块，其包括：
袋式电池单元堆栈，所述袋式电池单元堆栈具有：
第一袋式电池单元和邻近的第二袋式电池单元；以及
布置在所述第一袋式电池单元与第二袋式电池单元之间的导热且柔顺材料元件；
电池模块容器，所述电池模块容器被配置成容纳所述第一袋式电池单元和第二袋式电池单元，并且包括：
第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁，所述第一侧向壁至第四侧向壁中的每一者限定至少一个冷却剂通道，并且被配置成为所述第一袋式电池单元和第二袋式电池单元提供结构支撑并将由经历热失控事件的所述第一袋式电池单元和第二袋式电池单元中的至少一者排放的碎屑和气体引导出所述电池模块容器；以及
非结构性第五侧部和第六侧部，所述非结构性第五侧部和第六侧部被配置成将由所述第一侧向壁至第四侧向壁引导的所述碎屑和气体逐出到外部环境。
方案2.根据方案1所述的袋式电池单元模块，其中：
所述第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁中的每一者特征在于横截面包括具有第一厚度的内壁和具有第二厚度的外壁；
所述内壁和所述外壁置于所述冷却剂通道中的所述至少一者两侧；并且
所述第一厚度小于所述第二厚度。
方案3.根据方案2所述的袋式电池单元模块，其中所述电池模块容器包括四个联接的铝挤出子区段，每一子区段限定所述第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁中的一者的至少一部分。
方案4.根据方案3所述的袋式电池单元模块，其中在所述电池模块容器的横截面中，所述四个铝挤出子区段中的每一者包括被配置成与相邻子区段相匹配并与相邻子区段接口连接的卡爪支腿形端部。
方案5.根据方案1所述的袋式电池单元模块，其进一步包括安装并流体地连接到所述第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁中的每一者的第一冷却剂歧管和第二冷却剂歧管，其中所述第一冷却剂歧管被配置成接收冷却剂并将所述冷却剂分配到所述第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁中的每一者中的所述至少一个冷却剂通道；并且其中所述第二冷却剂歧管被配置成从所述第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁中的每一者中的所述至少一个冷却剂通道排出所述冷却剂。
方案6.根据方案5所述的袋式电池单元模块，其中所述第一冷却剂歧管和第二冷却剂歧管中的每一者被激光焊接到所述第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁。
方案7.根据方案5所述的袋式电池单元模块，其中所述第一冷却剂歧管和第二冷却剂歧管中的每一者包括被配置成与外部冷却剂源建立流体连通的冷却剂快速连接端口。
方案8.根据方案1所述的袋式电池单元模块，其进一步包括布置在所述第一袋式电池单元与所述电池模块容器的所述第一侧向壁之间以及所述第二袋式电池单元与所述电池模块容器的所述第二侧向壁之间的电绝缘导热界面材料。
方案9.根据方案1所述的袋式电池单元模块，其进一步包括具有对应包覆成型的第一聚合物框架和第二聚合物框架的第一集电器和第二集电器，其中所述第一集电器和第二集电器被配置成电连接到相应的第一袋式电池单元和第二袋式电池单元，并且其中所述第一聚合物框架固定到非结构性第五侧部，并且所述第二聚合物框架固定到所述电池模块容器的非结构性第六侧部。
方案10.根据方案9所述的袋式电池单元模块，其中所述第一袋式电池单元和第二袋式电池单元中的每一者包括第一接线片连接器和第二接线片连接器，并且其中所述第一袋式电池单元和第二袋式电池单元中的每一者的所述第一接线片连接器附接到所述第一集电器，并且所述第一袋式电池单元和第二袋式电池单元中的每一者的所述第二接线片连接器附接到所述第二集电器。
方案11.一种组装袋式电池单元模块的方法，其包括：
组装电池模块容器，其包括连接第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁以及非结构性的第五侧部和第六侧部，其中所述第一侧向壁至第四侧向壁中的每一者限定至少一个冷却剂通道；
在第一袋式电池单元与邻近的第二袋式电池单元之间布置导热且柔顺材料元件，以产生袋式电池单元堆栈；以及
将所述电池单元堆栈布置在所述电池模块容器中，使得所述第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁为所述第一袋式电池单元和第二袋式电池单元提供结构支撑并将由经历热失控事件的所述第一袋式电池单元和第二袋式电池单元中的至少一者排放的碎屑和气体引导出所述电池模块容器，并且所述非结构性的第五侧部和第六侧部被配置成将由所述第一侧向壁至第四侧向壁引导的所述碎屑和气体逐出到外部环境。
方案12.根据方案11所述的方法，其中：
所述电池模块容器特征在于横截面包括具有第一厚度的内壁和具有第二厚度的外壁；
所述内壁和所述外壁置于所述冷却剂通道中的所述至少一者两侧；并且
所述第一厚度小于所述第二厚度。
方案13.根据方案12所述的方法，其中组装所述电池模块容器包括联接四个铝挤出子区段，每一子区段限定所述第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁中的一者的至少一部分。
方案14.根据方案13所述的方法，其中在所述电池模块容器的横截面中，所述四个铝挤出子区段中的每一者包括卡爪支腿形端部，并且其中组装所述电池模块容器另外包括在相邻铝挤出子区段中匹配相应的卡爪支腿形端部并使每一卡爪支腿形端部与另一卡爪支腿形端部接口连接。
方案15.根据方案11所述的方法，其中所述电池模块包括第一冷却剂歧管和第二冷却剂歧管，并且其中组装所述电池模块另外包括使所述第一冷却剂歧管和第二冷却剂歧管安装并流体地连接到所述第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁中的每一者，使得：
所述第一冷却剂歧管被配置成接收冷却剂并将所述冷却剂分配到所述第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁中的每一者中的所述至少一个冷却剂通道，并且
所述第二冷却剂歧管被配置成从所述第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁中的每一者中的所述至少一个冷却剂通道排出所述冷却剂。
方案16.根据方案15所述的方法，其中组装所述电池模块另外包括将所述第一冷却剂歧管和第二冷却剂歧管中的每一者激光焊接到所述第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁。
方案17.根据方案15所述的方法，其中所述第一冷却剂歧管和第二冷却剂歧管中的每一者包括被配置成与外部冷却剂源建立流体连通的冷却剂快速连接端口。
方案18.根据方案11所述的方法，其进一步包括在所述第一袋式电池单元与所述电池模块容器的所述第一侧向壁之间以及所述第二袋式电池单元与所述电池模块容器的所述第二侧向壁之间布置电绝缘导热界面材料。
方案19.根据方案11所述的方法，其中所述电池模块容器包括具有对应包覆成型的第一聚合物框架和第二聚合物框架的第一集电器和第二集电器，并且其中组装所述电池模块容器另外包括将所述第一聚合物框架固定到所述非结构性的第五侧部，并且将所述第二聚合物框架固定到所述电池模块容器的所述非结构性的第六侧部；
所述方法进一步包括将所述第一集电器和第二集电器中的每一者电连接到所述第一袋式电池单元和第二袋式电池单元。
方案20.根据方案19所述的方法，其中所述第一袋式电池单元和第二袋式电池单元中的每一者包括第一接线片连接器和第二接线片连接器，所述方法进一步包括将所述第一袋式电池单元和第二袋式电池单元中的每一者的所述第一接线片连接器附接到所述第一集电器，并且将所述第一袋式电池单元和第二袋式电池单元中的每一者的所述第二接线片连接器附接到所述第二集电器。
当结合附图和所附权利要求考虑时，根据实施例的以下具体实施方式以及用于执行所描述公开内容的最佳模式，本公开内容的以上特征和优点以及其他特征和优点将容易显而易见。
附图说明
图1是采用多个动力源和电池组的机动车辆的实施例的示意性顶视图，所述电池组具有布置在被配置成生成和存储电能的模块中的袋式电池单元。
图2是根据本公开内容的诸如图1中所示的两个电池模块的示意性截面正视图，每一电池模块具有并排布置在电池模块容器内部的单独袋式电池单元。
图3是典型袋式电池单元的示意性顶视图。
图4是根据本公开内容的图2中所示的电池模块容器的示意性截面侧视图，其绘示所述容器的结构性侧向壁内的单独冷却剂通道以及布置在所述电池模块容器的非结构性侧部处的入口和出口冷却剂歧管。
图5是根据本公开内容的图2和图3中所示的电池模块容器的示意性截面顶视图，其绘示所述容器的结构性侧向壁内的单独冷却剂通道以及布置在所述电池模块容器的非结构性侧部处的入口和出口冷却剂歧管。
图6是根据本公开内容的图2中指示的电池模块容器第一、第二、第三和第四侧向壁的特定区段的示意性近距视图，并且示出所述区段的内壁和外壁的相对厚度。
图7是根据本公开内容的图2中所示的电池模块容器的示意性截面侧视图，其绘示限定第一、第二、第三和第四侧向壁的挤出激光焊接的子区段。
图8是根据本公开内容的图2中所示的电池模块的示意性透视正视图，其绘示布置在电池模块容器的非结构性侧部处并且具有包覆成型的集电器的卡扣配合式聚合物框架的布置。
图9图示根据本公开内容的组装图1-图8中所示的具有袋式电池单元的电池模块的方法。
具体实施方式
本领域的普通技术人员将认识到，诸如“在...上方”、“在...下方”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”、“左侧”、“右侧”等术语描述性地用于附图，并且并不表示对如由所附权利要求限定的本公开内容的范围的限制。此外，所述教示在本文中可以根据功能和/或逻辑块部件和/或各种处理步骤来描述。应该认识到，此类块部件可以由被配置成实施指定功能的多个硬件、软件和/或固件部件组成。
参考图1，绘示具有动力传动系12的机动车辆10。车辆10可以包括(但不限于)商用车辆、工业车辆、客车、飞行器、船只、火车等等。还可以想到，车辆10可以是移动平台(诸如飞机、全地形车辆(ATV)、船、个人移动装置、机器人等等)以实现本公开内容的目的。动力传动系12包括动力源14，动力源14被配置成生成动力源扭矩T(示出在图1中)用于经由从动轮16相对于路面18推进车辆10。动力源14被绘示为电动发电机。
如图1中所示，动力传动系12还可以包括额外动力源20，诸如内燃机。动力源14和20可以协力用于给车辆10提供动力。车辆10另外包括电子控制器22和电池组24，电池组24被配置成通过产热电化学反应生成和存储电能以用于向动力源14和20供应电能。电子控制器22可以是调节车辆10的各种功能的中央处理单元(CPU)，或者作为被配置成控制动力传动系12产生预先确定的量的动力源扭矩T的动力传动系控制模块(PCM)。电池组24可以经由高压总线25连接到动力源14和20、电子控制器22以及其他车辆系统。虽然本文中主要关于车辆环境描述电池组24，但是并不排除采用目标电池组来给其他非汽车系统提供电力。
如图1中所示，电池组24可以包括一个或多个区段，诸如袋式电池单元阵列或模块26。如图2中所示，电池模块26包括具有多个袋式电池单元的袋式电池单元堆栈28，诸如第一袋式电池单元28-1、邻近的直接相邻的第二袋式电池单元28-2和邻近第二袋式电池单元的第三袋式电池单元28-3，每一电池单元都被示出为大致向上(即，沿Z方向)延伸，如图2中所见。虽然示出三个袋式电池单元，但是并不排除电池模块26具有两个袋式电池单元(诸如第一和第二电池单元28-1、28-2)或更多数量的类似的电池单元。导热且柔顺(即，可压缩)材料元件30布置在堆栈28中的三个袋式电池单元28-1、28-2、28-3中的每一者之间。虽然在图2中示出具有电池单元堆栈28的两个模块26(例如各自具有三个袋式电池单元28-1、28-2、28-3)，但是并不排除电池组24具有更多数量的这种模块和电池单元。
在图3中图示典型袋式电池单元，诸如电池单元28-1、28-2、28-3。袋式电池单元28-1、28-2、28-3中的每一者包括密封围罩或袋29。袋29的壁通常由夹设铝层的两层聚合物构造而成，并且因此不向袋式电池单元提供刚性结构。虽然未示出，但是每一袋式电池单元28-1、28-2、28-3的负电极或阳极和正电极或阴极被封装和保持在袋29内。阳极和阴极通常浸没在电解质(未示出)中，所述电解质被配制成在袋式电池单元28-1、28-2、28-3充电和放电时在两个电极之间传导离子。袋29被设计和制造成在诸如因电池单元的操作范围内的振动和温度波动所致的多种外部和内部应力下维持目标袋式电池单元28-1、28-2、28-3的物理完整性和可靠性能。
继续参考图2，电池模块26包括电池模块容器32。电池模块容器32被配置成容纳三个袋式电池单元28-1、28-2、28-3，并且包括第一侧向壁34-1、第二侧向壁34-2、第三侧向壁34-4和第四侧向壁34-4。第一、第二、第三和第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4共同建立电池模块容器32的周界P，并且被配置成为三个袋式电池单元28-1、28-2、28-3提供结构支撑。第一至第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4中的每一者限定一个或多个相应冷却剂通道36-1、36-2、36-3、36-4。每一冷却剂通道36-1、36-2、36-3、36-4被配置成从诸如流体泵的外部冷却剂源40(示出在图4和图5中)接收冷却剂38。如图8中所示，电池模块容器32还包括非结构性(即，非支撑性、并且最初敞开的)第五侧部36-5和第六侧部36-6。第一至第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4被配置成将由经历热失控事件的三个袋式电池单元28-1、28-2、28-3中的至少一者排放的碎屑42和气体44引导出电池模块容器32。就其本身而言，第五侧部36-5和第六侧部36-6被配置成将由目标袋式电池单元28-1、28-2、28-3排放的碎屑42和气体44逐出到外部环境46。
通常，在电池模块26的正常操作期间，冷却剂38在容器侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4中的冷却剂通道36-1、36-2、36-3、36-4中的循环有效地吸收由第一、第二和第三袋式电池单元28-1、28-2和28-3释放的热能并促进所述热能传送出电池模块。然而，在极端条件期间，诸如在图2中经由附图标记48标识的热失控事件期间，由经历所述事件的袋式电池单元(例如第一袋式电池单元28-1)释放的热能将通常被传送到邻近的电池单元(即，第二袋式电池28-2)。电池模块26中的电池单元之间的这种能量传送可能最终导致热能在整个电池模块中的传播，例如传播到第三袋式电池单元28-3上，从而导致热失控。因此，术语“热失控事件”通常是指电池模块中的温度的不受控制的增加。
在热失控事件期间，电池模块或电池单元内的热产生超过所述模块的散热能力，因此导致温度的进一步增加。热失控事件可以由各种条件触发，所述条件包括电池单元内的短路、不当的电池单元使用、物理滥用、制造缺陷或电池单元至极端外部温度的暴露。例如，在第一袋式电池单元28-1中的热失控事件48期间，在容器侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4中的冷却剂通道36-1、36-2、36-3、36-4继续循环预先确定的量的冷却剂38时，从第一袋式电池单元28-1输出的热能的急剧增加可能超过在目标袋式电池单元附近循环的冷却剂的能量吸收能力。在这种情况下，第一袋式电池单元28-1中的温度增加可能导致所述电池单元的袋29的升高的内部压力和破裂50(示出在图2中)，从而将热碎屑42和气体44送出受影响的袋式电池单元并送入电池容器32。
每一模块26的容器侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4旨在经受袋29的破裂50、诸如第一袋式电池单元28-1的破裂50，并将热碎屑42和气体44引导远离邻近的模块。就其本身而言，第五和第六侧部36-5、36-6促进热碎屑42和气体44从电池模块容器32逐出到外部环境46。因此，电池模块容器32被配置成通过将热失控事件局限在所述电池模块中的一者中并减少高温碎屑42和气体44在组成的电池模块26之间的传送来控制(即，最小化)热失控事件48在电池组24内传播的可能性。
第一、第二、第三和第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4中的每一者可能特征在于图2中指示和图6中所示的横截面6-6。如图6中所示，横截面6-6可以包括具有第一厚度t1的内壁52-1和具有第二厚度t2的外壁52-2。内壁52-1和外壁52-2置于第一、第二、第三和第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4中的每一者中的相应冷却剂通道两侧或夹设所述冷却剂通道。第一厚度t1小于第二厚度t2，使得横截面6-6为第一、第二和第三袋式电池单元28-1、28-3、28-3提供经增强的冷却，并且为电池模块容器32提供经增强的结构完整性。如图7中所示，电池模块容器32可以包括四个联接的铝挤出子区段54-1、54-2、54-3和54-4或由所述四个联接的铝挤出子区段构造而成。每一子区段54-1、54-2、54-3和54-4可以限定第一、第二、第三和第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4中的一者的至少一部分。四个铝挤出子区段54-1、54-2、54-3、54-4中的每一者可以包括被配置成与相邻子区段中的配合卡爪支腿形端部56相匹配并接口连接的卡爪支腿形端部56。
继续参考图4和图5，电池模块26还可以包括安装在电池模块容器32的周界P周围并且流体地连接到第一、第二、第三和第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4中的每一者的第一和第二冷却剂歧管58-1、58-2。在这种实施例中，第一冷却剂歧管58-1被配置成从外部冷却剂源40接收冷却剂38并将所述冷却剂分配到容器侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4中的冷却剂通道36-1、36-2、36-3、36-4。第二冷却剂歧管58-2被配置成将冷却剂38从通道36-1、36-2、36-3、36-4诸如排出到外部冷却剂源40。第一和第二冷却剂歧管58-1、58-2中的每一者可以被激光焊接到相应的第一、第二、第三和第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4。另外，第一和第二冷却剂歧管58-1、58-2中的每一者可以包括被配置成与外部冷却剂源40建立流体连通的相应冷却剂快速连接端口60-1、60-2。在具有多个目标电池模块26的电池组24中，每一相应电池模块26的单独的第一冷却剂歧管58-1可以流体串联连接。每一相应电池模块26的单独第二冷却剂歧管58-2也可以流体串联连接。
继续参考图2，电池模块26可以另外包括布置在每一端部袋式电池单元与电池模块容器32的相邻侧向壁之间的电绝缘导热界面材料62。例如，在具有两个袋式电池单元(例如，第一和第二电池单元28-1、28-2)的电池模块26中，电绝缘导热界面材料62可以布置在第一袋式电池单元28-1与第一侧向壁34-1之间以及第二袋式电池单元28-2与第二侧向壁34-2之间。电池模块26还可以包括布置在邻近电池模块26之间和周围以及相邻电池模块容器32之间的气凝胶层64(示出在图2中)。
如图8中所示，电池模块26可以进一步包括第一和第二(例如卡扣配合式)聚合物框架66-1、66-2。如图示出，第一聚合物框架66-1经由卡扣配合式特征(未示出)固定到非结构性第五侧部36-5，并且第二聚合物框架66-2固定到电池模块容器32的非结构性第六侧部36-6。因此，在组装好的电池模块26中，第五和第六侧部36-5、36-6由相应第一和第二聚合物框架66-1、66-2覆盖，而不显著增加电池模块容器32的结构强度或刚度。此外，在热失控事件48期间，第一和/或第二聚合物框架66-1、66-2能够经由由袋式电池单元(诸如第一袋式电池单元28-1)的破裂50产生的压力被分离并推离电池模块容器32。因此，非结构性第五和第六侧部36-5、36-6为所排放的碎屑42和气体44提供到外部环境46的逃逸路径。
电池模块26可以进一步包括第一和第二集电器68-1、68-2用于与相应的第一、第二和第三袋式电池28-1、28-2、28-3连接。第一集电器68-1可以与第一聚合物框架66-1集成在一起，并且第二集电器68-2可以与第二聚合物框架66-2集成在一起。具体来说，第一集电器68-1可以包括包覆成型的第一聚合物框架66-1，而第二集电器68-2可以包括对应的包覆成型的第二聚合物框架66-2。第一和第二集电器68-1、68-2中的每一者被配置成电连接并紧固(诸如焊接或压接)到第一、第二和第三袋式电池单元28-1、28-2、28-3。
继续参考图8，第一、第二和第三袋式电池单元28-1、28-2、28-3中的每一者包括相应第一接线片连接器70-1和第二接线片连接器70-2。第一接线片连接器70-1是对应袋式电池单元28-1、28-2、28-3阳极的延伸部，并且第二接线片连接器70-2是对应袋式电池单元阴极的延伸部。第一、第二和第三袋式电池单元28-1、28-2、28-3中的每一者的第一接线片连接器70-1附接到第一集电器68-1，并且每一袋式电池单元的第二接线片连接器70-2电连接到第二集电器68-2。这种附接可以通过使第一和第二接线片连接器70-1、70-2朝向相应集电器68-1、68-2弯折并诸如通过焊接而固定到相应集电器68-1、68-2来实现。如图8中所示，第一和第二集电器68-1、68-2可以包括用于将对应集电器连接到总线25的相应第一和第二端子72-1、72-1。
总的来说，电池模块26的所公开的构造(包括电池模块容器32的结构)旨在在热失控事件期间保护所述模块内的邻近袋式电池单元。这种保护由电池模块容器32提供，电池模块容器32通过结构壁提供周边冷却，并且使用非结构性侧部来引导经历热失控事件的袋式电池单元的碎屑和气体远离邻近电池单元，从而促进热失控事件局限在受影响的电池单元中。从而，电池模块26的设计限制高温气体和碎屑在邻近的袋式电池单元之间的传送，并且控制热失控事件在电池模块中的传播。
在图9中绘示并且下文详细公开组装参考图1-图8描述的袋式电池单元模块26的方法100。方法100开始于组装电池模块容器32。在框102中，所述方法包括生成用于电池模块容器32的第一、第二、第三和第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4。如参考图1-图8所述，第一、第二、第三和第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4中的每一者可能特征在于横截面6-6。横截面6-6的内壁52-1和外壁52-2可以置于第一、第二、第三和第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4中的每一者中的相应冷却剂通道36-1、36-2、36-3、36-4两侧。组装电池模块容器32包括连接第一、第二、第三和第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4，其中所述第一至第四侧向壁中的每一者限定对应的冷却剂通道36-1、36-2、36-3、36-4。
在框102中组装电池模块容器32可以包括由四个联接的铝挤出子区段54-1、54-2、54-3和54-4构造目标第一、第二、第三和第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4。每一子区段54-1、54-2、54-3和54-4可以限定第一、第二、第三和第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4中的一者的至少一部分。组装电池模块容器32可以另外包括匹配相邻的铝挤出子区段54-1、54-2、54-3、54-4中的相应卡爪支腿形端部56并使每一卡爪支腿形端部与另一卡爪支腿形端部接口连接以产生电池模块容器结构。如此组装之后，电池模块容器32包括非结构性最初敞开的第五和第六侧部36-5、36-4。
与框102同时或在框102之前，在框104中，所述方法包括组装袋式电池单元堆栈28，如上文参考图2所述的。组装袋式电池单元堆栈28包括在第一袋式电池单元28-1与邻近的第二袋式电池单元28-2之间以及第二袋式电池单元28-2与邻近的第三袋式电池单元28-3之间布置导热且柔顺材料元件30。在框104之后，所述方法前进到框106。在框106中，所述方法包括将袋式电池单元堆栈28布置在电池模块容器32中，使得第一、第二、第三和第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4为第一、第二和第三袋式电池单元28-1、28-2、28-3提供结构支撑。如此布置之后，第一、第二、第三和第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4变得被配置(即，构造和定位)成将在热失控事件48期间由袋式电池单元28-1、28-2、28-3中的一者排放的碎屑42和气体44引导出电池模块容器32。另外，非结构性(敞开)第五和第六侧部36-5、36-6变得被配置成将碎屑44和气体44从电池模块容器32逐出到外部环境46。
在框106之后，所述方法可以进行到框108。在框108中，所述方法包括使第一和第二冷却剂歧管58-1、58-2安装并流体地连接到第一、第二、第三和第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4中的每一者。在这种组件中，第一冷却剂歧管58-1被配置成接收冷却剂38并将其分配到第一、第二、第三和第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4中的每一者中的冷却剂通道36-1、36-2、36-3、36-4。另外，如此组装之后，第二冷却剂歧管58-2被配置成将冷却剂38从冷却剂通道36-1、36-2、36-3、36-4排出到外部冷却剂源40。安装第一和第二冷却剂歧管58-1、58-2可以包括将每一目标冷却剂歧管激光焊接到第一、第二、第三和第四侧向壁34-1、34-2、34-3、34-4。如上文参考图4-图5所述的，第一和第二冷却剂歧管58-1、58-2中的每一者可以包括被配置成与外部冷却剂源40建立流体连通的相应冷却剂快速连接端口60-1、60-2。
从框108，方法100可以前进到框110，在框110，所述方法包括在每一袋式电池单元与电池模块容器32的相邻侧向壁之间(诸如，在限于第一和第二袋式电池单元28-1、28-2的电池模块26中，在第一袋式电池单元28-1与第一侧向壁34-1之间以及第二袋式电池单元28-2与第二侧向壁34-2之间)布置电绝缘导热界面材料62。在框110之后，所述方法可以前进到框112。在框112中，所述方法包括将第一聚合物框架66-1固定到非结构性第五侧部36-5，并且将第二聚合物框架66-2固定到电池模块容器32的非结构性第六侧部36-6。在框112之后，所述方法可以进行到框114，在框114，所述方法包括使第一和第二集电器68-1、68-2中的每一者电连接并紧固到第一、第二和第三袋式电池单元28-1、28-2、28-3。
从框114，方法100可以前进到框116，在框116，所述方法包括将每一袋式电池单元28-1、28-2、28-23的第一接线片连接器70-1附接到第一集电器68-1，并且将每一袋式电池单元的第二接线片连接器70-2附接到第二集电器68-2。所述方法可以在框118结束，其中组织、封装电池模块26和/或使电池模块26成排队布置(queueing up)以便后续并入到上述电池组24中。
具体实施方式以及附图或图对本公开内容而言是支持性和描述性的，但是本公开内容的范围仅由权利要求书限定。虽然已经详细描述用于执行所要求保护的公开内容的一些最佳模式和其他实施例，但是存在各种替代设计和实施例来实践在所附权利要求书中限定的公开内容。此外，在附图中显示的实施例或在本说明书中提及的各种实施例的特性不必理解为彼此独立的实施例。相反，可能的是，在一实施例的一个实例中描述的特性中的每一者可以与其他实施例的一个或多个其他所期望的特性组合，从而产生未用文字或通过参考附图描述的其他实施例。因此，这类其他实施例落入所附权利要求的范围的框架内。

Claims (10)

1.一种袋式电池单元模块，其包括：
袋式电池单元堆栈，所述袋式电池单元堆栈具有：
第一袋式电池单元和邻近的第二袋式电池单元；以及
布置在所述第一袋式电池单元与第二袋式电池单元之间的导热且柔顺材料元件；
电池模块容器，所述电池模块容器被配置成容纳所述第一袋式电池单元和第二袋式电池单元，并且包括：
第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁，所述第一侧向壁至第四侧向壁中的每一者限定至少一个冷却剂通道，并且被配置成为所述第一袋式电池单元和第二袋式电池单元提供结构支撑并将由经历热失控事件的所述第一袋式电池单元和第二袋式电池单元中的至少一者排放的碎屑和气体引导出所述电池模块容器；以及
非结构性第五侧部和第六侧部，所述非结构性第五侧部和第六侧部被配置成将由所述第一侧向壁至第四侧向壁引导的所述碎屑和气体逐出到外部环境。
2.根据权利要求1所述的袋式电池单元模块，其中：
所述第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁中的每一者特征在于横截面包括具有第一厚度的内壁和具有第二厚度的外壁；
所述内壁和所述外壁置于所述冷却剂通道中的所述至少一者两侧；并且
所述第一厚度小于所述第二厚度。
3.根据权利要求2所述的袋式电池单元模块，其中所述电池模块容器包括四个联接的铝挤出子区段，每一子区段限定所述第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁中的一者的至少一部分。
4.根据权利要求3所述的袋式电池单元模块，其中在所述电池模块容器的横截面中，所述四个铝挤出子区段中的每一者包括被配置成与相邻子区段相匹配并与相邻子区段接口连接的卡爪支腿形端部。
5.根据权利要求1所述的袋式电池单元模块，其进一步包括安装并流体地连接到所述第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁中的每一者的第一冷却剂歧管和第二冷却剂歧管，其中所述第一冷却剂歧管被配置成接收冷却剂并将所述冷却剂分配到所述第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁中的每一者中的所述至少一个冷却剂通道；并且其中所述第二冷却剂歧管被配置成从所述第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁中的每一者中的所述至少一个冷却剂通道排出所述冷却剂。
6.根据权利要求5所述的袋式电池单元模块，其中所述第一冷却剂歧管和第二冷却剂歧管中的每一者被激光焊接到所述第一侧向壁、第二侧向壁、第三侧向壁和第四侧向壁。
7.根据权利要求5所述的袋式电池单元模块，其中所述第一冷却剂歧管和第二冷却剂歧管中的每一者包括被配置成与外部冷却剂源建立流体连通的冷却剂快速连接端口。
8.根据权利要求1所述的袋式电池单元模块，其进一步包括布置在所述第一袋式电池单元与所述电池模块容器的所述第一侧向壁之间以及所述第二袋式电池单元与所述电池模块容器的所述第二侧向壁之间的电绝缘导热界面材料。
9.根据权利要求1所述的袋式电池单元模块，其进一步包括具有对应包覆成型的第一聚合物框架和第二聚合物框架的第一集电器和第二集电器，其中所述第一集电器和第二集电器被配置成电连接到相应的第一袋式电池单元和第二袋式电池单元，并且其中所述第一聚合物框架固定到非结构性第五侧部，并且所述第二聚合物框架固定到所述电池模块容器的非结构性第六侧部。
10.根据权利要求9所述的袋式电池单元模块，其中所述第一袋式电池单元和第二袋式电池单元中的每一者包括第一接线片连接器和第二接线片连接器，并且其中所述第一袋式电池单元和第二袋式电池单元中的每一者的所述第一接线片连接器附接到所述第一集电器，并且所述第一袋式电池单元和第二袋式电池单元中的每一者的所述第二接线片连接器附接到所述第二集电器。
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