CN214706037U - 导热衬垫以及电池组 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及导热衬垫以及电池组。具体而言，公开了一种导热衬垫(54)，所述导热衬垫用于在电池组(10)中的电池模块(12)和冷却系统(14)之间提供热接触。导热衬垫(54)包括一层电绝缘膜(95)和至少一层导热塑性材料(94)。导热衬垫(54)可有助于维持爬电值和间隙值，同时确保冷却系统(14)和电池模块(12)之间的良好热接触。此外，如果需要更换电池模块，则衬垫(54)可同时容易地更换，从而允许实现与新模块的良好热接触。此外，衬垫可避免冷却系统为了提供电绝缘而具有涂层或膜的需要，这可简化制造的成本和复杂性。

Description

导热衬垫以及电池组
技术领域
本实用新型涉及一种导热衬垫，并且具体地涉及用于在包括多个电池模块和冷却系统的电池组中使用的导热衬垫。本实用新型特别但不排他地应用于在诸如电动车辆或混合动力电动车辆、建筑设备等的移动应用中使用的电池组。
背景技术
电动车辆和混合动力电动车辆(例如小汽车、公共汽车、货车和卡车)通常使用电池组，这种电池组被设计成具有高安培-小时容量，以便在持续的时间段内提供电力。电池组通常包括串联和并联连接以实现总电压和电流要求的大量单独电化学电池。为了有助于制造和组装，电池组中的电池可以被分组成模块。电池模块可以包括支撑结构和用以管理电池充电和放电的电池管理单元。电池组的电池模块和其它部件可以容纳在壳体内，该壳体可以包括框架和壳体面板。可以在框架内部在电池模块的排之间设置横向构件。
为了有助于包装效率，一些已知的电池模块使用软包电池(pouch cell)。通常，多个软包电池在支撑结构内部堆叠在一起以形成电池模块。模块中的电池串联和并联连接以实现目标电压。软包电池以相对薄且大致扁平的包袋的形式提供能量密集的电存储。然而，电池之间缺乏空气间隙会导致热量的积累。因此，已知的是给电池组设置冷却系统，以便冷却电池并由此延长它们的工作寿命。
为了有助于电池组的维修，电池模块可以是可更换的。在这种情况下，必须确保将可移除电池模块充分地限制在电池组内。这可以使用某种形式的夹紧装置来实现。
当使用可更换的电池模块时，电池模块本身通常对电池组的结构没有贡献。因此，可能需要给电池组设置结构特征以确保电池组具有足够的整体强度。此外，可能需要冷却系统来吸收来自电池模块的负载。因此，冷却系统可能需要相对重，以便确保冷却系统具有所需的机械强度。这些(和其它)要求可能使得难以实现关于电池组的总电池组体积和质量的高能量密度电池组，而这些(和其它)要求是移动电池组应用中的关键参数。
用于电池组的冷却系统可以包括冷却板。通常，邻近每个电池模块设置单独的冷却板。冷却板包括腔室，冷却流体可以流动经过该腔室，以便将热量从电池模块传导走。为了确保良好的热性能，期望在冷却系统和电池模块之间具有良好的热接触。然而，同时，还必须确保在系统的电气部件之间实现爬电距离和间隙距离要求。这可能降低冷却系统将热量从电池模块传导出去的能力。
因此，希望提供一种夹紧装置，该夹紧装置可以帮助确保结构刚度和模块约束，同时帮助减小电池组体积和重量。还期望在冷却系统和电池模块之间提供良好的热接触，同时实现期望的爬电距离和间隙距离。
实用新型内容
根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于在电池组中的电池模块和冷却系统之间提供热接触的导热衬垫，该导热衬垫包括一层电绝缘膜和至少一层导热塑性材料。
至少一层导热塑性材料优选地是呈现塑性变形的材料。这可以允许导热衬垫变形以便符合电池模块和/或冷却系统的形状。因此，导热衬垫可以帮助补偿电池模块和/或冷却系统的表面高度的任何变化，从而帮助确保良好的热接触。电绝缘膜优选地提供电池模块和冷却系统之间的电隔离。
通过提供包括一层电绝缘膜和一层导热塑性材料的导热衬垫，可以维持爬电值和间隙值，同时确保冷却系统和电池模块之间的良好热接触。例如，导热塑性材料可有助于补偿由公差叠加和组装公差引起的电池模块内的电池之间的高度差。此外，如果需要更换电池模块，则可以同时容易地更换衬垫，从而允许实现与新模块的良好热接触。此外，衬垫的使用可避免冷却系统为了提供电绝缘而具有涂层或膜的需要，这可简化制造的成本和复杂性。
优选地，导热衬垫包括两层导热塑性材料，在电绝缘膜的每一侧各有一层。这可以帮助确保导热衬垫能够符合电池模块和冷却系统的形状。
优选地，选择电绝缘膜以便在电池模块和冷却系统之间提供足够的电绝缘，同时维持两者之间的导热性。这可以例如通过适当选择材料的类型和厚度来实现。
优选地，所述一层电绝缘膜延伸超过所述一层或每层导热塑性材料。因此，导热衬垫可以包括电绝缘膜的延伸超过导热塑性材料的裙部。这可以帮助维持爬电距离。此外，裙部可包括对准特征，该对准特征可用于定位和保持衬垫。
优选地，导热衬垫包括用于定位该衬垫的至少一个对准孔。例如，在衬垫包括电绝缘膜的裙部的情况下，裙部可以包括一个或多个对准孔。
根据本实用新型的另一方面，提供了一种电池组，该电池组包括电池模块、冷却系统和上述形式中的任一种形式的导热衬垫，其中，导热衬垫设置在电池模块和冷却系统之间。
电池组还可以包括用于夹紧电池模块的夹紧装置，该夹紧装置包括用于向电池模块施加夹紧力而使得电池模块经由导热衬垫与冷却系统维持接触的装置。
优选地，夹紧装置还包括用于向冷却系统提供反作用力的装置。用于提供反作用力的装置可以是例如压缩泡沫或任何其它合适的弹性材料。例如，在一个实施方式中，反向夹紧部件包括位于冷却系统的与电池模块相对的一侧的泡沫层。在这种情况下，可以选择泡沫的尺寸、类型和/或压缩曲线以及夹紧装置的其它参数，以提供所需的反作用力，从而确保在电池模块和冷却系统之间维持热接触。
夹紧装置还可以包括用于支撑电池模块的支撑装置。支撑装置可以被布置成定位电池模块。这可以帮助确保当插入或替换电池模块时，电池模块正确地定位在电池组内。然而，如果需要，还可以与支撑装置分开地设置用于定位电池模块的装置。
支撑装置可以包括多个销。这些销可以连接到支撑结构(诸如壳体面板)并且可以被布置成与电池模块接合。
这些销中的至少一个可以是定位销，该定位销可以被布置成与电池模块中的对应孔接合。定位销可以包括可以用作压缩止动件的肩部。替代地或另外，这些销中的至少一个可以是支撑销，该支撑销可以被布置成与电池模块上的衬垫接合。销可以具有任何适当的横截面，例如圆形、椭圆形、矩形、正方形、六边形等。
通过提供用于支撑电池模块的多个销，可以实现比在其它情况下更精确的模块定位。精确的模块定位可有助于确保冷却板上的均匀压力，降低冷却系统中的压降的风险，并且可有助于实现模块放置的更好的灵活性。
在优选实施方式中，支撑装置包括具有肩部的至少一个定位销，该肩部用作压缩止动件。例如，支撑装置可以包括多个定位销(例如，三个定位销)和用于每个电池模块的至少一个支撑销。这可以帮助确保电池模块被正确地定位，同时允许电池模块具有一些公差和/或膨胀，并且提供压缩止动件。
可替代地，这些销和/或衬垫中的至少一些可以以相反的方式设置，即，这些销中的一个或多个可以设置在电池模块上并且布置成与支撑结构上的孔或衬垫接合。
导热衬垫可包括至少一个对准孔，并且支撑装置可穿过对准孔。例如，裙部可以包括一个或多个孔，支撑装置可以穿过所述孔。这可以帮助确保导热衬垫被正确地定位，而不需要提供单独的对准特征。
在上述任一方面中，电池模块可以包括用于接收支撑装置的一部分的至少一个孔和/或用于与支撑装置接合的至少一个衬垫。例如，在设置一个或多个定位销的情况下，电池模块可以包括用于接收定位销的一个或多个孔。在这种情况下，这些孔中的一个或多个孔可以具有与定位销的横截面对应的形状。替代地或另外地，这些孔中的一个或多个孔可以具有相对于定位销的横截面细长的形状。例如，这些孔中的一个或多个孔可以是狭槽。在设置衬垫的情况下，这可以被布置成与支撑销接合。这些布置可以帮助确保电池模块被正确地定位，同时允许电池模块具有一些公差和/或膨胀。
优选地，支撑装置被布置成经过冷却系统。例如，支撑装置可以穿过冷却系统或在冷却系统旁边穿过。在一个实施方式中，冷却系统包括冷却板，该冷却板可以具有供支撑装置穿过的孔。例如，在支撑装置包括销的情况下，则销可以穿过孔。这可以有助于确保动态负载可以通过支撑装置而不是通过冷却系统传递。
优选地，电池组包括多个电池模块。电池模块可以布置成排，并且横向构件可以设置在相邻的排之间。横向构件可以与夹紧板一起使用以向电池模块施加夹紧力。
在优选实施方式中，电池组包括壳体面板，并且支撑装置附接到壳体面板。在这种情况下，壳体面板可以用作反向夹具。这可以提供的优点是，通过使用壳体面板作为用于电池模块的反向夹紧部件，可以减少或避免对其它反向夹紧部件的需要。这可以帮助减少电池组的总重量和成本，并且因此可以帮助在电池组中实现更高的能量密度。
优选地，用于向冷却系统施加反作用力的装置设置在壳体面板和冷却系统之间。例如，可以在壳体面板和冷却系统之间设置一层支撑泡沫或任何其它合适的弹性材料。这可以有助于确保施加所需的反向夹紧力以维持电池模块和冷却系统之间的热接触。
附图说明
现在将参照附图仅通过示例的方式描述本实用新型的优选特征，在附图中：
图1示出了电池组的概略图；
图2示出了电池模块的部件；
图3是电池模块的分解图；
图4示出了本实用新型的实施方式中的模块夹紧组件的基本原理；
图5示出了模块夹紧板的示例；
图6是穿过模块夹紧组件的部件的横截面；
图7更详细地示出了夹紧组件的部件；
图8示出了具有在适当位置的模块和模块夹具的电池组的部件；
图9A和图9B示出了定位销和支撑销的示例；
图10示意性地示出了定位销和支撑销相对于电池模块的位置；
图11示意性地示出了模块的底部中的用于接收定位销的孔；
图12示出了电池模块的底部；
图13示意性地示出了夹紧装置的部件；
图14示出了电池组底部面板的示例；
图15示出了本实用新型的实施方式中的导热衬垫的部件；
图16是导热衬垫的侧视图；以及
图17示出了图16的细节。
具体实施方式
电池组
图1示出了本实用新型的实施方式可以与其一起使用的一种类型的电池组。图1的电池组被设计成与电动车辆和混合动力车辆一起使用，特别是在例如公共汽车、卡车、货车、建筑设备等大马力应用中使用。然而，本实用新型的原理可以应用于在任何合适的应用中使用的任何类型的电池组。
参考图1，电池组10包括多个电池模块12、多个冷却板14、横向构件15、电池管理系统16、模块保持器18、环绕框架20、顶部面板21和底部面板22。在该示例中，十五个电池模块12被设置成五排，每排三个模块。每排的三个电池模块12位于对应的冷却板14上。冷却板14是中空的以允许冷却剂流动。横向构件15设置在电池模块的排之间。电池管理系统16位于电池组的一端处。在组装状态下，横向构件15附接到环绕框架20并且从一侧到另一侧跨越框架。顶部面板21和底部面板22分别附接到框架20和横向构件15的顶部和底部。电池模块12、冷却板14、电池管理系统16和保持器18容纳在框架20和面板21、22内部。模块保持器18用于将电池模块12和其它部件保持在适当位置。
电池模块
图2示出了本实用新型的一个实施方式中的电池模块的部件。参考图2，在该示例中，电池模块12包括并排堆叠在一起的二十四个电池单元24。这些电池单元24串联和/或并联电连接以实现目标模块电压。端板26设置在模块的每一侧。电池单元24和端板26通过钢带28保持在一起。可移除的盖30设置在模块的一端。电池管理单元在盖30下方与模块12集成在一起，以监测和管理电池充电和电池操作的其它方面。
图3是电池模块的分解图。参照图3，电池模块12通过将多个电池单元24堆叠在一起而形成。在相邻的电池单元之间设置压缩泡沫膨胀衬垫36。每个电池单元24为保持在电池盘34内的软包电池32的形式。在该示例中，电池盘34由诸如热塑性塑料之类的塑性聚合物材料制成。每个电池单元24包括连接到软包电池32的电端子的电端子区块38。每个电池单元24还具有冷却片40，该冷却片用于将热量从软包电池32传导走。在图3中，冷却片40设置电池的后侧。每个冷却片包括围绕电池盘34的底部延伸的突片41。这些突片41被设计成接触诸如图1所示的冷却板，以便将热量从电池传导走。冷却片40由导热材料制成，例如铝或石墨。在冷却片上设置有导热电绝缘膜。
在图3的布置中，层压母线42用于与各个电池单元24进行电连接。层压母线42借助于导电销44连接到电池单元24。销44穿过母线42中的孔并进入电池单元的端子区块38中的对应孔中，以便在两者之间提供电连接和机械连接。层压母线42包括电导体(母线)，该电导体以所需的串联和/或并联连接来连接电池单元24，以实现目标电压。层压母线42还连接到正极和负极端子45，该正极和负极端子提供到电池模块和来自电池模块的电连接。
图3中还示出了电池管理单元46。该电池管理单元46用于与图1所示的电池管理系统配合地来监测和管理电池充电和电池操作的其它方面。电池管理单元46设置在电路板上，该电路板经由电绝缘阻挡板48安装在层压母线42上。多个温度传感器和电压传感器设置在层压母线42上，并且由电池管理单元46使用以监测电池温度和电压。电池管理单元46由可移除的盖30保护。可移除的盖30由塑性聚合物材料制成，例如热塑性塑料。
为了组装电池模块，将各个电池单元24(包括软包电池32、电池盘34、端子区块38、冷却板40和电池盖50)堆叠在一起，其中导热泡沫膨胀衬垫36位于各个相邻电池单元之间。电池盘包括定位特征，使得电池单元仅能够在一个定向上堆叠。然后将端板26添加到电池单元的堆叠的每一侧。然后将电池单元的堆叠压缩到所需压力。这确保泡沫膨胀衬垫36向每个软包电池32施加压力。当电池保持在压力下时，将钢带28围绕电池的堆叠放置。然后将钢带的端部压接在一起。钢带确保抵靠模块中的电池维持所需压力，并且维持电池模块的尺寸和形状。
再次参考图1，设置包括多个电池模块的电池组的优点在于，如果单个模块失效，则可以更换单个模块，而无需更换整个电池组。然而，当使用可更换的电池模块时，可能难以实现关于电池组的总电池组体积和质量的高能量密度电池组，总电池组体积和质量是市场上的关键参数。
如下面将讨论的，本实用新型的实施方式涉及电池模块组件，其有助于确保结构刚度和模块约束，同时有助于减小电池组体积和重量。
模块夹紧
当电池模块被组装在电池组中时，必须确保它们被适当地保持并且维持与冷却板的最佳接触。
在本实用新型的实施方式中，使用模块夹紧板将电池模块固定在电池组中。模块夹紧板附接到电池组横向构件，这些横向构件横跨图1所示的环绕框架20的宽度延伸。模块夹紧板还连接相邻的横向构件以增加结构的刚性。模块夹紧板利用横向构件和模块夹具之间的设计好的间隙，通过支撑泡沫施加所需的压缩力，以便使模块冷却片与冷却板实现热接触最佳。可以使用环氧树脂涂层将模块夹紧板与模块电绝缘。
图4示出了模块夹紧组件的基本原理。参照图4，夹紧组件包括模块夹紧板52、电池组横向构件15、间隙衬垫54、定位销56、冷却板14、冷却板支撑泡沫58和电池组底部面板22。图4中还示出了电池模块12和电池组顶部面板21。
在图4的布置中，模块夹紧板52在每一侧连接到电池组横向构件15。这将向下的压力施加到电池模块12。该向下的压力中的一些压力从电池模块12通过间隙衬垫54被施加到冷却板14的顶部。反向压力从底部面板22通过支撑泡沫58被施加到冷却板的底部。电池模块12位于定位销56上。定位销56连接到底部面板22，并穿过支撑泡沫58和冷却板14中的孔。定位销56的顶部与电池模块12的底部中的孔接合。定位销包括用作压缩止动件的肩部。这限制了被施加到冷却板的负载。其余的负载通过定位销58被施加到底部面板22。
图5示出了模块夹紧板的示例。参照图5，夹紧板52基本上是扁平的，并且具有比电池模块12的顶部的尺寸稍大的尺寸。在夹紧板中设置狭槽60以允许空气流动并减小重量。夹紧板包括允许夹紧板连接到电池组横向构件的孔62、63。在该示例中，夹紧板52由具有高强度重量比的金属制成，例如铝合金。施加环氧树脂涂层用于电绝缘。
图6是穿过模块夹紧组件的一部分的横截面，示出了模块夹紧板如何连接到横向构件。参考图6，模块夹紧板52经由模块夹紧衬套64附接到横向构件15。模块夹紧板52使用螺栓65附接到模块夹紧衬套64。模块夹紧衬套64使用螺栓66附接到横向构件15，螺栓66穿过衬套64中的孔并进入横向构件15的顶部的螺纹孔。图7更详细地示出夹紧组件围绕夹紧衬套的部分。
在图6和图7的布置中，模块和模块夹紧组件的尺寸使得在衬套64和横向构件15之间留有小间隙68。该小间隙确保夹紧板52能够向模块12施加向下的压力。通过调节螺栓66拧入横向构件的量，能够调节向下压力的量。在组装期间，可以通过将螺钉拧紧到所需扭矩来实现所需压力。
图8示出了模块和模块夹紧板处于适当位置的电池组的部件。参考图8，模块夹紧板52被放置在每个电池模块12上面并且以上述方式附接到横向构件15。
上述夹紧装置可以允许通过电池模块12向冷却板14施加均匀压力。这可以帮助确保模块内的电池的均匀冷却，这可以帮助延长模块的寿命。此外，已经发现，通过使用模块夹紧板52连接电池组横向构件15，可以改善电池组的结构刚度。特别地，连接横向构件可以改善电池组的扭转刚度，这可以帮助防止电池组在使用中扭曲。
在模块夹紧板和横向构件之间的夹紧装置中设计有间隙，以便施加压缩力，从而确保模块和冷却板之间的热接触压力。
模块约束
当将电池模块组装在电池组中时，必须确保它们被适当地约束并且维持与冷却板的最佳接触。然而，在使用期间电池的膨胀和公差累积可能使这难以实现。
返回参考图4，夹紧组件包括定位销56，该定位销用于将电池模块定位在电池组中。定位销56附接到底部面板22并穿过冷却板14中的孔。定位销56的顶部与电池模块14的底部中的孔接合。
在本实用新型的实施方式中，使用三个定位销和一个支撑销来定位和支撑每个模块。图9A和图9B分别示出了定位销和支撑销的示例。
参考图9A，定位销56包括基部部分70、销部分72和肩部74。基部部分70的底部被设计成装配到电池组底部面板22中的浅孔中。基部部分70的顶部被设计成穿过电池组冷却板14中的孔。销部分72被设计成装配到电池模块12中的孔或狭槽中。电池模块中的孔或狭槽的尺寸被设计成使得电池模块位于定位销的肩部74上。
参考图9B，支撑销76包括基部部分78和销部分80。基部部分78的底部被设计成装配到电池组底部面板22中的浅孔中。销部分80的顶部处于与定位销56的肩部74大致相同的高度(相对于底部面板22)。
图10示意性地示出了定位销和支撑销相对于电池模块的位置。参考图10，每个定位销56位于电池模块的三个拐角中的一个拐角处。支撑销76位于电池模块的第四拐角处。电池模块相对于销的位置由虚线示出。
图11示意性地示出了设置在模块的底部中以接收定位销的孔。在图11中，x方向是沿着电池组的纵向方向，y方向是横穿电池组的横向方向，z方向是在电池组内的竖直方向。参照图11，模块包括一个圆孔80和两个长圆孔或长槽孔82、83。圆孔80用作位置约束装置，以约束电池模块在x和y方向上的移动。长槽孔82用于约束电池模块在y方向上的移动，但允许在x方向上的一些移动。这允许电池模块中具有一些端对端的公差。长槽孔83用于约束电池模块在x方向上的移动，但允许在y方向上的一些移动。这允许电池模块中具有一些侧对侧的公差。图11还示出了设置在电池模块的底部上的衬垫84的位置。衬垫84被设计成搁置在支撑销76上。这有助于确保电池模块在冷却系统上的均匀压缩。
图12示出了一个实施方式中的电池模块的底部。参照图12，电池模块12包括由钢带28保持在一起的电池单元24的堆叠和两个端板26。圆孔80和长槽孔82设置在端板26中的一个中。长槽孔83和衬垫84设置在另一个端板26上。
上述装置有助于改善模块和冷却系统之间的导热性，并且还允许电池的膨胀和公差累积。
在替代装置中，销中的一个或多个将有可能设置在电池模块上，且与底部面板22中的一个或多个孔或衬垫接合。
动态负载
在现有的电池组中，电池模块通常放置在冷却系统上。因此，当电池组在使用中时，电池模块将静态和动态负载置于冷却系统上。这要求冷却系统足够坚固以吸收由冲击和其它移动引起的动态负载。特别地，冷却系统必须具有足够的机械强度以避免约束冷却流体的供应。如果冷却板被压下或变形，这将限制冷却流体的流动，这可能导致不均匀的电池冷却，并最终导致电池失效。然而，提供所需机械强度的需要意味着现有的冷却系统倾向相对较重。
返回参考图1，电池组10包括冷却系统，该冷却系统包括多个冷却板14。每个冷却板都是中空的，以允许冷却流体穿过。冷却板经由端口连接在一起，这些端口允许冷却流体从一个冷却板流到另一个冷却板。输入和输出端口用于提供冷却流体到电池组和从电池组提供冷却流体。
在图1的装置中，冷却板14从一侧到另一侧横跨电池组延伸。在每个冷却板14上设置三个电池模块12。冷却板热连接到电池模块12，以便将热量从电池传导走。
在本实用新型的实施方式中，不是将电池模块的整个动态负载放置在冷却系统上，而是通过定位销56和支撑销76设置动态负载路径。这可以允许冷却系统的重量减小，因为冷却系统不再需要承受电池模块的动态负载。
图13示意性地示出了夹紧装置的部件，示出了如何通过定位销施加动态负载。参考图13，定位销56(和支撑销76)附接到电池组底部面板22。面板22主要由碳纤维面板构成。电池模块12位于定位销56和支撑销76上，所述定位销和支撑销穿过冷却系统中的孔。模块12被上述模块夹紧板向下推动。模块通过夹具的力F停止在定位销56和支撑销76上。在模块和底部面板之间，从顶部到底部有导热衬垫(间隙衬垫)54、冷却板14和支撑泡沫58。支撑泡沫58附接到底部面板22。支撑泡沫将负载从冷却板14分配到底部面板，以便不损坏冷却板。冷却泡沫还提供冷却板与底部面板之间的热绝缘。
在上述装置中，电池模块12被夹紧在定位销56和支撑销76上，从而在所有三个轴线上都被定位。所有的安装和冲击负载主要通过定位销和支撑销传递到基部面板22中。冷却系统在x和y方向上定位在定位销和支撑销上。
这种布置的关键特征是，经由热间隙衬垫和被压缩的支撑泡沫之间的力平衡，允许冷却系统在z方向上“浮动”。
在上述装置中，由电池模块施加到冷却板的负载量可以基于冷却泡沫的厚度的选择以及泡沫的性质例如泡沫材料及其压缩曲线来调节。因此，施加到冷却板的压力是充分压缩泡沫(和间隙衬垫)以使电池模块12搁置在定位销56的肩部上和支撑销76上所需的压力。该压力被选择为足够大以确保模块和冷却板之间的良好热接触，但足够小以避免使冷却板变形。任何附加的力通过定位销和支撑销而不是通过冷却板传递。因此，如果通过电池组的冲击或其它运动产生动态负载，则该动态负载将通过销而不是冷却系统传递。
上述装置的优点在于，冷却板可以比在其它情况下制作的更轻和更薄，因为它不需要吸收动态负载。此外，可以避免否则由于动态负载而可能发生的冷却板的变形。此外，单个冷却板可以用于一排电池模块，而不是为每个模块提供单独的冷却板。这可以导致冷却系统的重量的进一步降低和/或冷却剂流动的改进，从而导致冷却效率的改进。
底部面板
在该实施方式中，底部面板22用作用于可更换电池模块的反向夹紧部件。电池模块位于销和衬垫上，这导致电池模块冷却片和冷却板界面之间的均匀压力分配。精确的模块定位有助于将冷却板保持在相同的水平，有助于避免冷却系统中的压降。此外，上述装置有助于实现车辆中的电池放置关于系统中的其它组的更好的灵活性。
图14示出了底部面板的一个示例。参照图14，底部面板22包括基部面板86和侧边缘88。底部面板22主要由碳纤维层构成。定位销56和支撑销76在所需位置处附接到底部面板。定位销56和支撑销76被设计成穿过冷却板中的孔并且以上述方式与电池模块接合。底部面板还包括波纹部90(厚度增加的区域)，波纹部90与侧边缘88一起增加底部面板的刚性。底部面板被设计成附接到环绕框架20，如图1所示。
间隙衬垫
在诸如上述的电池组装置中，需要在冷却系统和电池模块之间提供良好的热接触。然而，同时，需要满足电气部件的爬电距离和间隙距离要求。提供适当的爬电距离和间隙距离的需要可能降低冷却系统将热量使其远离电池模块的能力。
在本实用新型的实施方式中，设置导热衬垫以便帮助在冷却系统与电池模块之间提供良好的热接触，同时满足爬电距离和间隙距离要求。导热衬垫使用分层的概念来帮助实现这些冲突的要求。这涉及在两层导热油灰材料之间使用一层电绝缘膜。
图15示出了本实用新型的一个实施方式中的导热衬垫的部件。参照图15，导热衬垫(间隙衬垫)54包括一层电绝缘膜92，在该层电绝缘膜的顶部上设置一层导热油灰(塑料)材料94。以与顶部上的导热油灰材料的方式类似的方式，在膜92的下侧设置单独的导热油灰材料层。该膜围绕导热油灰的边缘向外延伸以形成裙部95。该裙部用于维持爬电距离并提供一些对准特征。在所示的装置中，裙部95包括四个孔96和凹口98。这四个孔96用于将衬垫54定位在定位销56和支撑销76上。设置凹口是为了避免与电池组横向构件上的提升特征接触。在这种装置中，每个电池模块使用一个间隙衬垫。相邻间隙衬垫的裙部彼此重叠以增加爬电距离。
图16示出了导热衬垫54的侧视图。图17示出了图16的细节A。参考图16和图17，可以看出，导热油灰94设置在电绝缘层92的两侧。电绝缘层92具有厚度L1，而导热油灰层均具有厚度L2。导热衬垫50的总厚度为LT。
电绝缘层可以由具有所需热特性和电特性的任何合适的材料制成。在一个实施方式中，电绝缘层由热塑性聚合物制成，例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或聚酰胺。这种材料即使在小的厚度下也具有高的介电强度。电绝缘膜92的厚度L1选择为使得，一方面，它足够厚以确保提供足够的电绝缘以实现爬电/间隙要求，而另一方面，它足够薄以确保热导率的损失很小。在一个实施方式中，已经发现适当的厚度为大约0.025mm，给出大约8kVAC的介电强度和大约3W/MK的标称热导率，但是当然可以根据环境使用其它值。
导热油灰材料94可以是硅树脂热衬垫的形式。这种衬垫在本领域中是公知的，并且通常用于帮助将热量从CPU传导走。热衬垫可以被设置为在一侧有粘性的预先形成的矩形材料，以允许其粘附到电绝缘膜。热衬垫的另一侧优选地是非粘性的，以允许其容易地从模块的下侧移除。热衬垫在室温下可以相对坚固，并且在较高温度下可以软化。这可以允许衬垫变形以便在使用时符合电池模块的下侧和冷却模块的顶侧。用于热衬垫的合适材料是陶瓷填充的硅树脂，不过可以替代地使用其它合适的塑性材料。在一个实施方式中，热衬垫94的厚度L2为约0.75mm，但也可以代替地使用其它值。两层油灰材料54可以具有相同的厚度，或者不同的厚度。
通过在电绝缘层的两侧具有导热油灰，油灰材料补偿了由公差累积和组装公差引起的电池模块12(使用软包电池/冷却翅片装置)内的每个冷却片40之间的高度差，并且补偿了冷却板的高度的任何变化。导热油灰是基本上类似于粘土或油灰的塑性材料(即，呈现塑性变形)。因此，导热油灰在负载下变形。
电绝缘层有助于维持爬电值和间隙值，而不需要冷却板具有涂层或膜来提供电绝缘。如果存在问题或者如果电池模块需要更换，则导热衬垫54易于更新。这可以使维修和修理更具成本效益，因为可以仅更换单个或几个衬垫，而不需要更换冷却系统。
因此，导热衬垫54可以帮助确保电池单元24中的冷却片40上的突片41与冷却系统中的冷却板14之间的良好热接触，同时帮助满足爬电距离和间隙距离要求。
当系统被构建时，支撑泡沫处于压缩状态。这向间隙衬垫提供了恒定负载(但是低于夹紧负载，以防止夹具的结构失效)。这为间隙衬垫提供了均匀且一致的压力。这又导致在产品寿命期间具有一致的热性能。

Claims (15)

1.一种导热衬垫，所述导热衬垫用于在电池组中的电池模块和冷却系统之间提供热接触，其特征在于，所述导热衬垫包括一层电绝缘膜和至少一层导热塑性材料。
2.根据权利要求1所述的导热衬垫，其特征在于，所述至少一层导热塑性材料层被布置成变形，以便符合所述电池模块和/或所述冷却系统的形状。
3.根据权利要求1或2所述的导热衬垫，其特征在于，所述导热衬垫包括两层导热塑性材料，在所述电绝缘膜的每一侧各有一层导热塑性材料。
4.根据权利要求1或2所述的导热衬垫，其特征在于，所述一层电绝缘膜提供所述电池模块与所述冷却系统之间的电隔离。
5.根据权利要求1或2所述的导热衬垫，其特征在于，所述一层电绝缘膜延伸超过所述至少一层导热塑性材料。
6.根据权利要求1或2所述的导热衬垫，其特征在于，所述导热衬垫包括至少一个对准孔。
7.一种电池组，所述电池组包括电池模块、冷却系统和根据权利要求1或2所述的导热衬垫，其特征在于，所述导热衬垫设置在所述电池模块和所述冷却系统之间。
8.根据权利要求7所述的电池组，其特征在于，所述电池组还包括用于夹紧所述电池模块的夹紧装置，所述夹紧装置包括用于向所述电池模块施加夹紧力而使得所述电池模块经由所述导热衬垫与所述冷却系统维持接触的装置。
9.根据权利要求8所述的电池组，其特征在于，所述电池组还包括用于向所述冷却系统施加反作用力的装置。
10.根据权利要求8所述的电池组，其特征在于，所述夹紧装置还包括用于支撑所述电池模块的支撑装置。
11.根据权利要求10所述的电池组，其特征在于，所述支撑装置被布置成定位所述电池模块。
12.根据权利要求10所述的电池组，其特征在于，所述支撑装置包括多个销。
13.根据权利要求10所述的电池组，其特征在于，所述导热衬垫包括至少一个对准孔，并且所述支撑装置穿过所述对准孔。
14.根据权利要求10所述的电池组，其特征在于，所述电池模块包括用于接收所述支撑装置的一部分的至少一个孔。
15.根据权利要求10所述的电池组，其特征在于，所述支撑装置被布置成经过所述冷却系统。
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