專利名稱：具有滑動重復元件的電池單元模塊的制作方法
技術領域：
本公開涉及電池單元模塊，并且更具體地涉及用于電池單元模塊的冷卻系統(tǒng)。
背景技術：
已經提出將電池單元作為用于電動車輛和各種其它應用的清潔、高效且環(huán)保的電源。一種電池單元已知為鋰離子電池。鋰離子電池可再充電并且能成形為多種形狀和尺寸，以便有效地填充電動車輛內的可用空間。例如，電池單元可具有棱柱罐的形式。多個電池單元能以電池單元包或模塊的形式設置，以提供足夠操作電動車輛的能量。已知諸如鋰離子電池單元的電池單元在操作期間且由于再充電時的充電循環(huán)而產生熱量。當過熱或以其它方式暴露于高溫環(huán)境時，不期望的效應會影響鋰離子電池的操作。在典型的電池單元模塊中，電池單元隨溫度變化而膨脹和收縮。電池單元模塊通常使用冷卻系統(tǒng)來緩解不期望的過熱條件。常規(guī)的冷卻系統(tǒng)包括設置在電池單元模塊內的各個電池單元之間的諸如冷卻板的重復元件。重復元件限定了在電池單元之間的空氣冷卻間隙或通道，以用于在操作中通過使空氣循環(huán)通過電池單元模塊而冷卻電池單元模塊。然而，在交替的電池單元和重復元件在壓縮作用下被剛性地固定的已知的電池單元模塊中，電池單元隨溫度變化的膨脹會不期望地導致電池單元的過度壓縮以及冷卻間隙寬度的減小，這會負面地影響電池單元模塊的可用壽命。一直需要一種電池單元模塊，其在電池單元在操作中的膨脹期間允許重復元件移動并適應電池單元的整個厚度范圍，同時也在其它方向上保持重復元件并緩解電池單元的過度壓縮。有利地，電池單元模塊使電池單元的膨脹與由重復元件和電池單元限定的冷卻間隙的寬度無關，保持在重復元件和電池單元之間的冷卻間隙中的每一個的基本上恒定的寬度，并且允許優(yōu)化電池單元的厚度和冷卻間隙的寬度兩者。

發(fā)明內容
根據本公開，令人驚奇地發(fā)現一種電池單元模塊，其在電池單元在操作中的膨脹期間允許重復元件移動并適應電池單元的整個厚度范圍，同時也在其它方向上保持重復元件并緩解電池單元的過度壓縮，并且該電池單元模塊使電池單元的膨脹與由重復元件和電池單元限定的冷卻間隙的寬度無關，保持在重復元件和電池單元之間的冷卻間隙中的每一個的基本上恒定的寬度，并且允許優(yōu)化電池單元的厚度和冷卻間隙的寬度兩者。在一個示例性實施例中，電池冷卻系統(tǒng)包括具有電池單元、側軌和重復元件的電池單元模塊。重復元件具有一體的間隔件。這些間隔件尺寸設計成防止電池單元被壓縮超過預定量，從而緩解電池單元的過度壓縮。電池冷卻系統(tǒng)可獨立于重復單元的其它元件而使用。側軌在兩個軸線上約束重復元件，但允許重復元件在第三軸線上移動。當通過交替電池單元和重復單元而堆疊電池單元模塊時，重復單元的間隔件裝配在所述側軌內部。側軌由模塊端板封蓋，該模塊端板在電池單元模塊堆疊和壓縮完成之后安裝。電池單元模塊具有一個或幾個彈簧元件(例如金屬彈簧或泡沫)，其為電池單元提供所需的力/撓曲曲線。當電池單元由于諸如歸因于電池老化的荷電狀態(tài)或電池膨脹中的變化的多種因素而導致厚度膨脹時，重復元件在厚度變化的方向上可自由滑動。另外，冷卻系統(tǒng)適應由電池單元制造工藝的變化導致的初始厚度的改變。在第一實施例中，電池單元模塊包括電池單元、滑動的重復元件和導軌。重復元件設置在電池單元附近。在電池單元和重復元件之間限定有間隙。重復元件具有主體和聯接到該主體的至少一個間隔件。導軌與至少一個間隔件配合，并且允許重復元件隨電池單元的膨脹而移動，從而緩解電池單元的過度壓縮。在另一個實施例中，電池單元模塊包括多個電池單元、多個滑動的重復元件和至少一個導軌。重復元件與電池單元在疊堆中交替。在電池單元和重復元件之間限定有多個間隙。重復元件中的每一個具有主體和聯接到該主體的至少一個間隔件。至少一個導軌與間隔件配合并允許重復元件隨電池單元的膨脹而移動。至少一個導軌與間隔件的配合緩解電池單元的過度壓縮。在另一個實施例中，電池單元模塊包括多個電池單元、多個重復元件和至少一個導軌。重復元件與電池單元在疊堆中交替并限定在兩者間的多個間隙。重復元件中的每一個具有主體和聯接到該主體的至少一個間隔件。重復元件中的每一個還包括至少一個間隙設定部分，間隙設定部分的厚度大于主體的主要或剩余部分的厚度。間隙設定部分中的每一個鄰接電池單元中的一個。至少一個導軌與間隔件配合，并且允許重復元件隨電池單元的膨脹而移動并緩解電池單元的過度壓縮。至少一個導軌在沿電池單元模塊的高度的Y軸線上、沿電池單元模塊的寬度的X軸線上、以及沿電池單元模塊的長度的Z軸線上約束至少一個間隔件。本發(fā)明提供下列技術方案。技術方案1.一種電池單元模塊，包括:
電池單元；
重復元件，其設置在所述電池單元附近，在所述電池單元和所述重復元件之間限定有間隙，所述重復元件具有主體和聯接到所述主體的至少一個間隔件；以及
導軌，其與所述至少一個間隔件配合，并且允許所述重復元件隨所述電池單元的膨脹而移動，并緩解所述電池單元的過度壓縮。技術方案2.根據技術方案I所述的電池單元模塊，其中，所述電池單元為棱柱罐式電池。技術方案3.根據技術方案I所述的電池單元模塊，其中，所述重復元件為冷卻板。技術方案4.根據技術方案I所述的電池單元模塊，其中，所述重復元件包括至少一個間隙設定部分。技術方案5.根據技術方案4所述的電池單元模塊，其中，所述至少一個間隙設定部分的厚度大于所述主體的剩余部分的厚度。技術方案6.根據技術方案5所述的電池單元模塊，其中，所述至少一個間隙設定部分包括鄰近所述主體的第一側面的第一間隙設定部分和鄰近所述主體的第二側面的第二間隙設定部分。技術方案7.根據技術方案6所述的電池單元模塊，其中，所述至少一個間隙設定部分鄰接所述電池單元，并且所述間隙由在所述電池單元和所述重復元件之間的空間限定。技術方案8.根據技術方案I所述的電池單元模塊，其中，所述至少一個間隔件設置在所述重復模塊的一側上。技術方案9.根據技術方案I所述的電池單元模塊，其中，所述至少一個間隔件包括第一間隔件和第二間隔件，所述第一間隔件設置在所述主體的第一側面上，并且所述第二間隔件設置在所述主體的第二側面上。技術方案10.根據技術方案8所述的電池單元模塊，其中，所述第一間隔件和所述第二間隔件中的每一個設置在所述主體的底側面附近。技術方案11.根據技術方案I所述的電池單元模塊，其中，所述導軌沿第一軸線和第二軸線約束所述至少一個間隔件，并且允許所述至少一個間隔件沿第三軸線的移動。技術方案12.根據技術方案11所述的電池單元模塊，其中，所述第一軸線被定向成正交于所述第二軸線，并且所述第三軸線被定向成正交于所述第一軸線和所述第二軸線兩者。技術方案13.根據技術方案12所述的電池單元模塊，其中，所述第一軸線是沿所述電池單元模塊的高度的Y軸線，所述第二軸線是沿所述電池單元模塊的寬度的X軸線，并且所述第三軸線是沿所述電池單元模塊的長度的Z軸線。技術方案14.根據技術方案I所述的電池單兀模塊,其中,所述導軌包括一對間隔開的構件，所述一對間隔開的構件各自在橫截面上為基本上L形的。技術方案15.根據技術方案14所述的電池單元模塊，其中，所述間隔件可滑動地設置在所述一對間隔開的構件之間。技術方案16.根據技術方案I所述的電池單元模塊，其中，所述導軌是具有沿其長度形成的通道的一體構件。技術方案17.根據技術方案16所述的電池單元模塊，其中，所述間隔件可滑動地設置在所述通道中。技術方案18.根據技術方案17所述的電池單元模塊，其中，所述導軌在橫截面上為基本上C形的。技術方案19.一種電池單元模塊，包括:
多個電池單元；
多個重復元件，所述重復元件與所述電池單元交替成疊堆并且限定在所述重復元件和所述電池單元間的多個間隙，所述重復元件中的每一個具有主體和聯接到所述主體的至少一個間隔件；以及
至少一個導軌，其與所述間隔件配合且允許所述重復元件隨所述電池單元的膨脹而移動并緩解所述電池單元的過度壓縮。技術方案20.—種電池單元模塊，包括:
多個電池單元；
多個重復元件，所述重復元件與所述電池單元交替成疊堆并且限定在所述重復元件和所述電池單元間的多個間隙，所述重復元件中的每一個具有主體和聯接到所述主體的至少一個間隔件，并且包括至少一個間隙設定部分，所述至少一個間隙設定部分的厚度大于所述主體的剩余部分的厚度，所述間隙設定部分中的每一個鄰接所述電池單元中的一個；以及
至少一個導軌，其與所述間隔件配合并允許所述重復元件隨所述電池單元的膨脹而移動，并且緩解所述電池單元的過度壓縮，所述至少一個導軌在沿所述電池單元模塊的高度的Y軸線上、沿所述電池單元模塊的寬度的X軸線上、以及沿所述電池單元模塊的長度的Z軸線上約束所述至少一個間隔件。


對于本領域的技術人員而言，通過下面的詳細描述，特別是當結合本文所述附圖來考慮時，本公開的上述以及其它優(yōu)點將變得顯而易見。圖1是根據本公開的一個實施例的用于電池單元模塊的重復元件的前透視 圖2是圖1所示重復元件的前視 圖3是根據本公開的一個實施例的用于電池單元模塊的側軌的前透視 圖4是根據本公開的另一個實施例的用于電池單元模塊的側軌的前透視 圖5是根據本公開的一個實施例的電池單元模塊的片段側視圖，其包括圖1-2所示重復元件和圖3所示側軌；
圖6是圖5所示電池單元模塊的片段前透視 圖7是根據本公開的另一個實施例的電池單元模塊的片段側視圖，其包括圖1-2所示重復元件和圖4所示側軌；以及
圖8是圖7所示電池單元模塊的片段前透視圖。
具體實施例方式下面的詳細描述和附圖描述和示出了本發(fā)明的各個實施例。描述和附圖用來使本領域技術人員能夠制作和使用本發(fā)明，而并不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。參照圖1-8，根據本公開的電池單元模塊100包括至少一個電池單元102、至少一個重復元件104和至少一個導軌106。重復元件104設置在電池單元102附近。間隙108限定在電池單元102和重復元件104之間，并且提供用于冷卻空氣流經過電池單元模塊100的路徑。導軌106允許重復元件104隨電池單元102的膨脹而可滑動地移動，并且因此緩解電池單元102在操作中的過度壓縮。如圖5-8所示，多個電池單元102與多個重復元件104交替而布置成疊堆，以形成電池單元模塊100。電池單元模塊100可包括壓縮系統(tǒng)(未示出)，該壓縮系統(tǒng)為多個電池單元102和多個重復元件104提供所需的壓縮力。電池單元模塊100還可包括一對導軌106，電池單元102和重復元件104設置在這對導軌106之間。作為非限制性示例，壓縮系統(tǒng)可包括至少一個彈簧元件(未示出)，例如金屬彈簧或泡沫彈簧。在某些實施例中，也可以采用帶螺紋的壓縮桿(未示出)。導軌106也通過諸如配合板的保持裝置(未示出)剛性地保持在電池單元模塊100內，該配合板設置在電池單元模塊100的端部處。根據需要，可以采用其它裝置以將電池單元102、重復元件104、導軌106和其它元件或子模塊固定在電池單元模塊100中。圖5-8所示電池單元102為棱柱罐式電池單元。作為非限制性示例，電池單元102中的每一個可以是棱柱罐式鋰離子(Li離子)電池單元。電池單元102也可以例如經由一系列線束、母線條等電氣通信，線束、母線條等能夠將電能從電池單元102輸送到諸如電動車輛的負載。應當理解，在本發(fā)明的范圍內，也可以使用采用諸如袋式電池的不同結構和不同電化學性的其它罐式電池單元102。重新參照圖1-2，本公開的重復元件104具有主體110和聯接到主體110的至少一個間隔件112、114。重復元件104還包括至少一個間隙設定部分116、118。至少一個間隙設定部分116、118的厚度大于主體110的剩余主要或剩余部分120的厚度。至少一個間隙設定部分116、118鄰接電池單元102，并且因此形成具有預定寬度的空間，該空間限定在電池單元102和重復元件104之間的間隙108。作為非限制性示例，重復元件104可以是冷卻板。本領域的普通技術人員應當理解，重復元件104可以根據需要單獨地或與電池單元模塊100的其它部件一體地形成。在圖1-2所示實施例中，至少一個間隙設定部分116、118包括鄰近主體110的第一側面122的第一間隙設定部分116和鄰近主體110的第二側面124的第二間隙設定部分118。第一間隙設定部分116和第二間隙設定部分118也可在重復元件104上基本上豎直居中。在本公開的范圍內，也可使用至少一個間隙設定部分116、118的備選位置、尺寸和形狀。進一步參照圖1-2,重復元件104還包括至少一個間隔件112、114。至少一個間隔件112、114聯接到重復模塊104的第一側面122和第二側面124中的一個。至少一個間隔件112、114可與主體110—體地形成，或者可以單獨形成，然后附接到主體110，如非限制性示例那樣。在一個示例性實施例中，至少一個間隔件112、114包括第一間隔件112和第二間隔件114。第一間隔件112聯接到主體110的第一側面122。第二間隔件114聯接到主體110的第二側面124。特別地，第一間隔件112和第二間隔件114中的每一個可以設置在主體110的底側面130附近。如圖所示，至少一個間隔件112、114可以在橫截面上為基本上四邊形的。然而，也可以根據需要采用至少一個間隔件112、114的其它位置、尺寸和形狀。在電池單元模塊100組裝時，至少一個間隔件112、114可滑動地設置在導軌106中。有利的是，導軌106沿第一軸線和第二軸線約束至少一個間隔件112、114，并且允許至少一個間隔件112、114沿第三軸線的移動。在某些實施例中，在導軌106中的至少一個和至少一個間隔件112、114之間的接觸面可以制造成有利于至少一個間隔件112、114在操作中的可滑動移動。作為非限制性示例，可以將合適的潤滑劑設置在導軌106中的至少一個和至少一個間隔件112、114之間，以有利于至少一個間隔件112、114在操作中的可滑動移動。在某些實施例中，也可以采用滾柱軸承(未示出)。在某些實施例中，第一軸線被定向成正交于第二軸線，并且第三軸線被定向成正交于第一軸線和第二軸線兩者。例如，如圖1-8所示，第一軸線可以是沿電池單元模塊100的高度的Y軸線，第二軸線可以是沿電池單元模塊100的寬度的X軸線，并且第三軸線可以是沿電池單元模塊100的長度的Z軸線。本公開的導軌106可具有任何合適形狀，以便沿第一軸線和第二軸線約束至少一個間隔件112、114，同時允許至少一個間隔件112、114沿第三軸線的可滑動移動。在某些實施例中，例如，如圖3和圖5-6所示，導軌106包括一對間隔開的構件130、132，其具有定向成基本上正交于第二部分128的第一部分126。作為非限制性示例，間隔開的構件130、132中的每一個可以在橫截面上為基本上L形的。在電池單元模塊100的組裝期間，至少一個間隔件112、114可滑動地設置在一對間隔開的構件130、132之間。在其它實施例中，例如，如圖4和7-8所示，導軌106包括具有通道136的一體構件134，通道136沿一體構件134的長度形成。至少一個間隔件112、114可滑動地設置在通道136中。作為非限制性示例，導軌106可以在橫截面上為基本上C形的。在本公開的范圍內，也可以使用導軌106的其它形狀。有利的是，本公開的電池單元模塊100補償了電池單元102隨變化的溫度的膨脹，并且通過保持所需寬度的間隙108而允許使用空氣冷卻系統(tǒng)，冷卻空氣流循環(huán)通過間隙108。特別地，電池單元模塊100允許沿僅一個軸線的膨脹，并且至少一個間隔件112、114具有預定長度，該長度允許電池單元102膨脹，同時提供過度壓縮保護。技術人員還應理解，由于至少一個間隔件112、114在至少一個導軌106內部滑動的能力，與至少一個導軌106配合的重復元件104的至少一個間隔件112、114在壽命初期允許電池單元102的厚度上的制造偏差。雖然出于說明本發(fā)明的目的示出了某些代表性實施例和細節(jié)，但對于本領域技術人員而言顯然在不脫離本公開的范圍的情況下可以做出各種修改，本公開的范圍在下文的所附權利要求中進一步描述。
權利要求
1.一種電池單元模塊，包括: 電池單元； 重復元件，其設置在所述電池單元附近，在所述電池單元和所述重復元件之間限定有間隙，所述重復元件具有主體和聯接到所述主體的至少一個間隔件；以及 導軌，其與所述至少一個間隔件配合，并且允許所述重復元件隨所述電池單元的膨脹而移動，并緩解所述電池單元的過度壓縮。
2.根據權利要求1所述的電池單元模塊，其中，所述電池單元為棱柱罐式電池。
3.根據權利要求1所述的電池單元模塊，其中，所述重復元件為冷卻板。
4.根據權利要求1所述的電池單元模塊，其中，所述重復元件包括至少一個間隙設定部分。
5.根據權利要求4所述的電池單元模塊，其中，所述至少一個間隙設定部分的厚度大于所述主體的剩余部分的厚度。
6.根據權利要求5所述的電池單元模塊，其中，所述至少一個間隙設定部分包括鄰近所述主體的第一側面的第一間隙設定部分和鄰近所述主體的第二側面的第二間隙設定部分。
7.根據權利要求6所述的電池單元模塊，其中，所述至少一個間隙設定部分鄰接所述電池單元，并且所述間隙由在所述電池單元和所述重復元件之間的空間限定。
8.根據權利要求1所述的電池單元模塊，其中，所述至少一個間隔件設置在所述重復模塊的一側上。
9.一種電池單兀模塊,包括: 多個電池單元； 多個重復元件，所述重復元件與所述電池單元交替成疊堆并且限定在所述重復元件和所述電池單元間的多個間隙，所述重復元件中的每一個具有主體和聯接到所述主體的至少一個間隔件；以及 至少一個導軌，其與所述間隔件配合且允許所述重復元件隨所述電池單元的膨脹而移動并緩解所述電池單元的過度壓縮。
10.一種電池單元模塊，包括: 多個電池單元； 多個重復元件，所述重復元件與所述電池單元交替成疊堆并且限定在所述重復元件和所述電池單元間的多個間隙，所述重復元件中的每一個具有主體和聯接到所述主體的至少一個間隔件，并且包括至少一個間隙設定部分，所述至少一個間隙設定部分的厚度大于所述主體的剩余部分的厚度，所述間隙設定部分中的每一個鄰接所述電池單元中的一個；以及 至少一個導軌，其與所述間隔件配合并允許所述重復元件隨所述電池單元的膨脹而移動，并且緩解所述電池單元的過度壓縮，所述至少一個導軌在沿所述電池單元模塊的高度的Y軸線上、沿所述電池單元模塊的寬度的X軸線上、以及沿所述電池單元模塊的長度的Z軸線上約束所述至少一個間隔件。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有滑動重復元件的電池單元模塊。一種電池單元模塊包括電池單元、滑動重復元件和導軌。重復元件設置在電池單元附近。在電池單元和重復元件之間限定有間隙。重復元件具有主體和聯接到該主體的至少一個間隔件。導軌與至少一個間隔件配合，并且允許重復元件隨電池單元的膨脹而移動。導軌與至少一個間隔件的配合由此緩解電池單元的過度壓縮。
文檔編號H01M10/42GK103165957SQ20121054083
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權日2011年12月14日
發(fā)明者B.W.麥克勞林, M.A.塞洛托 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司