背景技術(shù)：

本公開總的來說涉及電池和電池模塊的領(lǐng)域。更具體地，本公開涉及用于鋰離子(li離子)電池模塊的主動(例如，對流)熱管理特征。

本部分旨在向讀者介紹可與下文描述的本公開的各個方面相關(guān)的技術(shù)的各個方面。據(jù)信此論述有助于向讀者提供背景信息以便更好地理解本公開的各個方面。因此應(yīng)當(dāng)理解，這些陳述應(yīng)當(dāng)從這個角度來解讀，而不是作為對現(xiàn)有技術(shù)的承認。

使用一個或多個電池系統(tǒng)來為車輛提供全部或部分動力的車輛可以被稱為xev，其中術(shù)語“xev”在本文中被定義為包括所有以下車輛或其任何變型或組合：這些車輛使用電力作為其車輛動力的全部或一部分。例如，xev包括將電力用于全部動力的電動車輛(ev)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的，也被認為是xev的混合動力電動車輛(hev)將內(nèi)燃機推進系統(tǒng)和電池供電的電動推進系統(tǒng)(諸如48伏(v)或130v系統(tǒng))結(jié)合在一起。術(shù)語hev可以包括混合動力電動車輛的任何變型。例如，全混合動力系統(tǒng)(fhev)可以使用一個或多個電動機、僅使用內(nèi)燃機或使用電動機和內(nèi)燃機兩者來向車輛提供動力和其他電力。相比之下，輕度混合動力系統(tǒng)(mhev)在車輛怠速運轉(zhuǎn)時停用內(nèi)燃機，并利用電池系統(tǒng)繼續(xù)為空調(diào)單元、無線電或其他電子設(shè)備供電，以及在需要推進時重新起動發(fā)動機。輕度混合動力系統(tǒng)還可以在例如加速期間施加一定程度的動力輔助來作為對內(nèi)燃機的補充。輕度混合動力通常為96v至130v，并通過與皮帶或曲柄集成的起動器發(fā)電機回收制動能量。此外，微混合動力電動車輛(mhev)也采用類似于輕度混合動力系統(tǒng)的“啟?！毕到y(tǒng)，但mhev的微混合動力系統(tǒng)可向內(nèi)燃機提供動力輔助或者不那樣，并在低于60v的電壓下操作。出于本論述的目的，應(yīng)當(dāng)注意，mhev通常在技術(shù)上不使用直接提供給曲軸或變速器的電力作為車輛的動力的任何部分，但是mhev仍然可以視為xev，因為它在車輛怠速運轉(zhuǎn)(其中內(nèi)燃機停用)時的確使用電力來作為對車輛動力需求的補充并且通過集成的起動器發(fā)電機回收制動能量。此外，插電式電動車輛(pev)是可以從外部電源(諸如壁式插座)充電的任何車輛并且存儲在可再充電電池組中的能量驅(qū)動車輪或幫助驅(qū)動車輪。pev是一種亞范疇的ev，其包括全電動或電池電動車輛(bev)、插電式混合動力電動車輛(phev)以及混合動力電動車輛和常規(guī)內(nèi)燃機車輛的電動車輛變型。

與僅使用內(nèi)燃機和傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)(通常為由鉛酸電池供電的12v系統(tǒng))的較傳統(tǒng)的燃氣動力車輛相比，如上所述的xev可以提供許多優(yōu)點。例如，與傳統(tǒng)內(nèi)燃車輛相比，xev可以產(chǎn)生較少的不良排放產(chǎn)物并且可以表現(xiàn)出較高的燃料效率，并且在一些情況下，這種xev可以完全省去汽油的使用，正如某些類型的ev或pev的情形。

隨著技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，需要為這類車輛提供改進的電源，尤其是電池模塊。例如，現(xiàn)在認識到，希望提供改進的系統(tǒng)和方法來減小電池模塊對加熱或過熱的易感性，這種易感性可能會不利地影響電池模塊及其電化學(xué)電池單體的功能和部件。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

下文闡述本文公開的某些實施例的概述。應(yīng)當(dāng)理解，呈現(xiàn)這些方面僅僅是為了向讀者提供這些實施例的簡要概述，并且這些方面并不旨在限制本公開的范圍。實際上，本公開可以包括下文可能未闡述的各種方面。

本公開涉及一種具有電池模塊的系統(tǒng)，其中該電池模塊包括外殼，該外殼具有頂側(cè)面、縱側(cè)面以及沿著頂側(cè)面和縱側(cè)面并且在頂側(cè)面和縱側(cè)面之間延伸的邊緣。電池模塊還包括設(shè)置在外殼中的電化學(xué)電池單體和設(shè)置在外殼的縱側(cè)面上的散熱片。風(fēng)扇設(shè)置在外殼的頂側(cè)面上方。罩包括設(shè)置在外殼的頂側(cè)面和風(fēng)扇上方的第一罩部分和耦接到第一罩部分并且設(shè)置在外殼的縱側(cè)面上方的第二罩部分，其中罩限定罩和外殼之間的空間，并且罩被構(gòu)造成引導(dǎo)氣流藉由以下路線經(jīng)過所述空間：從外殼的頂側(cè)面上的風(fēng)扇開始，越過外殼的頂側(cè)面和縱側(cè)面之間的邊緣，并越過設(shè)置在外殼的縱側(cè)面上的散熱片。

本公開還涉及一種電池模塊。該電池模塊包括外殼，該外殼具有頂側(cè)面、縱側(cè)面以及沿著頂側(cè)面和縱側(cè)面并且在頂側(cè)面和縱側(cè)面之間延伸的邊緣。電池模塊還包括電化學(xué)電池單體，所述電化學(xué)電池單體設(shè)置在外殼中，以使得電化學(xué)電池單體的底端鄰近外殼的縱側(cè)面，其中所述底端與電化學(xué)電池單體的端子端相對，并且端子端包括從中延伸出的端子。電池模塊包括設(shè)置在外殼的縱側(cè)面上、鄰近電化學(xué)電池單體的底端的散熱片，以及設(shè)置在外殼的頂側(cè)面上方的風(fēng)扇。此外，電池模塊包括罩，該罩具有設(shè)置在外殼的頂側(cè)面和風(fēng)扇上方的第一罩部分和耦接到第一罩部分并且設(shè)置在外殼的縱側(cè)面上方的第二罩部分。罩限定罩和外殼之間的空間，并且罩被構(gòu)造成引導(dǎo)氣流藉由以下路線穿過所述空間：從外殼的頂側(cè)面上的風(fēng)扇開始，越過外殼的頂側(cè)面和縱側(cè)面之間的邊緣，直至外殼的縱側(cè)面。

本公開進一步涉及一種具有外殼的電池模塊，該外殼包括頂側(cè)面和在邊緣處耦接到頂側(cè)面的縱側(cè)面。電化學(xué)電池單體設(shè)置在外殼中，并且散熱片設(shè)置在外殼的縱側(cè)面上。風(fēng)扇設(shè)置在外殼的頂側(cè)面上。罩包括設(shè)置在外殼的頂側(cè)面和風(fēng)扇上方的第一罩部分和耦接到第一罩部分并且設(shè)置在外殼的縱側(cè)面上方的第二罩部分。罩限定罩和外殼之間的空間，并且罩被構(gòu)造成引導(dǎo)氣流藉由以下路線穿過所述空間：從外殼的頂側(cè)面上的風(fēng)扇開始，越過外殼的頂側(cè)面和縱側(cè)面之間的邊緣，直至外殼的縱側(cè)面。罩包括與外殼接觸以將氣流包容在所述空間內(nèi)的外脊。

附圖說明

在閱讀以下詳細描述并參考附圖時，可以更好地理解本公開的各個方面，在附圖中：

圖1是車輛的立體圖，其中該車輛具有根據(jù)本發(fā)明實施例構(gòu)造的電池系統(tǒng)以為車輛的各種部件提供電力；

圖2是圖1的車輛和電池系統(tǒng)的一個實施例的剖視示意圖；

圖3是根據(jù)本公開的一個方面的用于圖1的車輛中的電池模塊的一個實施例的分解立體圖；

圖4是根據(jù)本公開的一個方面的圖3的電池模塊的一個實施例的局部分解后視立體圖；

圖5是根據(jù)本公開的一個方面的圖3的電池模塊的一個實施例的后視立體圖；

圖6是根據(jù)本公開的一個方面的沿剖切線6-6截取的圖5的電池模塊的一個實施例的一部分的橫截面?zhèn)纫晥D；

圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個方面的具有空間的電池模塊的一部分的橫截面示意圖；

圖8是根據(jù)本公開的一個方面的用于圖3的電池模塊中的導(dǎo)流罩或蓋的一個實施例的一部分的立體圖；

圖9是根據(jù)本公開的一個方面的在圖8的導(dǎo)流罩附近的氣流的一個實施例的示意性立體圖；

圖10是根據(jù)本公開的一個方面的用于圖1的車輛中的電池模塊的一個實施例的后視立體圖；

圖11是根據(jù)本公開的一個方面的圖10的電池模塊的一個實施例的部分分解后視立體圖；以及

圖12是根據(jù)本公開的一個方面的用于電池模塊中的蒸發(fā)器板的一個實施例的立體圖。

具體實施方式

下文將描述一個或多個具體實施例。為了提供對這些實施例的簡明描述，在說明書中并未描述實際實施方式的所有特征。應(yīng)當(dāng)理解，在任何這樣的實際實施方式的開發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計項目中，必須做出許多專門針對實施方式的決策來實現(xiàn)開發(fā)者的具體目標(biāo)，例如符合系統(tǒng)相關(guān)和業(yè)務(wù)相關(guān)的約束條件，這些約束條件可能會隨著實施方式的不同而有所改變。另外，應(yīng)當(dāng)理解，這樣的開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗時的，但是對于那些受益于本公開的普通技術(shù)人員而言將為設(shè)計、制作和制造的例行任務(wù)。

本文描述的電池系統(tǒng)可以用于向各種類型的電動車輛(xev)和其他高電壓能量存儲/消耗應(yīng)用(例如，電網(wǎng)電力存儲系統(tǒng))提供電力。此類電池系統(tǒng)可以包括一個或多個電池模塊，每個電池模塊具有外殼和多個電池單體(例如，鋰離子(li離子)電化學(xué)電池單體)，該多個電池單體布置在外殼內(nèi)以提供可用于向例如xev的一個或多個部件供電的特定電壓和/或電流。作為另一示例，根據(jù)本發(fā)明實施例的電池模塊可以納入有固定式電力系統(tǒng)(例如，非機動車系統(tǒng))或提供電力給固定式電力系統(tǒng)。

根據(jù)本公開的電池模塊的各方面在操作期間可能會升高溫度。例如，當(dāng)電池模塊的電化學(xué)電池單體產(chǎn)生電力和/或向車輛提供電力時，電化學(xué)電池單體(和電池模塊的周圍特征)可能變熱(例如，相對于當(dāng)電池模塊未工作時相同特征的溫度)?，F(xiàn)在認識到，某些特征可以以有效的方式限制這種溫度升高。

實際上，根據(jù)本公開的電池模塊包括被構(gòu)造成冷卻電池模塊的熱管理特征(例如，主動或?qū)α鳠峁芾硖卣?。應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)本發(fā)明實施例的主動熱管理特征通常包括在電池模塊附近產(chǎn)生或?qū)崿F(xiàn)流體流(例如，冷卻劑或氣流)的特征(例如，風(fēng)扇、鼓風(fēng)機、蒸發(fā)器板)。此外，可以包括被動元件(例如，冷卻板、冷卻鰭片、導(dǎo)熱墊、導(dǎo)熱填充物、導(dǎo)熱粘合物和間隙墊)，并且被動元件可以與主動熱管理特征合作以從電化學(xué)電池單體提取熱量并將所提取的熱量轉(zhuǎn)移到由主動熱管理特征(例如，風(fēng)扇、鼓風(fēng)機、蒸發(fā)器板)產(chǎn)生或利用的流體流。

根據(jù)本發(fā)明實施例，電池模塊可以包括設(shè)置在電池模塊的外殼內(nèi)的電化學(xué)電池單體，其中外殼被構(gòu)造成裝配在車輛中的預(yù)定義或分配的空間內(nèi)。例如，在車輛應(yīng)用中，預(yù)定義或分配的空間可以是車輛內(nèi)用于容納電池模塊的特定區(qū)域(例如，特定的橫截面區(qū)域)。電池模塊的某些方面可以被設(shè)計成便于將電池模塊定位在所分配的空間內(nèi)。例如，熱管理特征可以設(shè)置在電池模塊的特定位置中，以減小電池模塊的占地面積(例如，最大橫截面積)，以使得該占地面積不超過車輛內(nèi)的分配的空間。根據(jù)本公開，電化學(xué)電池單體可以設(shè)置到電池模塊中，使得一旦電池模塊被設(shè)置到車輛中，寬面(例如，在電化學(xué)電池單體的底端和電化學(xué)電池單體的與底端相對的端子端之間延伸的寬面，其中電化學(xué)電池單體的端子端包括從中延伸出的端子)就在車輛中與電池模塊的占地面積(例如，所分配的橫截面積)基本平行地定位。電化學(xué)電池單體可以寬面對寬面地向上堆疊，以使得堆疊結(jié)構(gòu)從所分配的空間向上延伸(例如，一旦電池模塊定位于車輛中)。通常，可以通過產(chǎn)生穿過電化學(xué)電池單體的底端的熱傳遞路徑(例如，經(jīng)由電池模塊的傳導(dǎo)性構(gòu)件)來增強電池模塊的冷卻，其中電化學(xué)電池單體的底端設(shè)置在外殼內(nèi)鄰近外殼的一側(cè)面(例如，背側(cè)面)處。一個或多個散熱片可以設(shè)置(例如，嵌入模制)到外殼的鄰近電化學(xué)電池單體的底端的側(cè)面內(nèi)，其中散熱片的外表面暴露于電池模塊的周圍環(huán)境。

為了減小電池模塊的占地面積，風(fēng)扇(例如，被構(gòu)造成將空氣吹過散熱片)可以設(shè)置在電池模塊的外殼的頂部上，而不是設(shè)置在鄰近外殼的具有散熱片的后側(cè)面(例如，背側(cè)面)。例如，將風(fēng)扇設(shè)置在外殼的背側(cè)面上將增大電池模塊的最大橫截面積，相對于車輛中分配給電池模塊的空間而言。導(dǎo)流罩(例如，具有彼此正交延伸的兩個一體形成部分的罩)可以設(shè)置在風(fēng)扇上方并在外殼的背側(cè)面上的散熱片上方，其中兩個一體形成部分中的一個部分位于風(fēng)扇上方(并且因此位于外殼的頂部上方)，并且兩個一體形成部分中的另一個部分位于散熱片上方(并且因此在外殼的背側(cè)面上方)。因此，在罩下方限定流路徑，該流路徑從外殼的頂側(cè)面上的風(fēng)扇開始，越過外殼的邊緣(例如，外殼的頂側(cè)面和背側(cè)面之間的邊緣)，并且越過外殼的背側(cè)面(例如，在背側(cè)面和罩之間)。因此，在操作中，風(fēng)扇吹送空氣，所述空氣由罩引導(dǎo)穿過流路徑(例如，從外殼的頂部到外殼的具有散熱片的背側(cè)面)。罩可以包括流重新分配特征(例如，延伸部分)，所述流重新分配特征設(shè)置在流路徑內(nèi)并且被構(gòu)造成在氣流經(jīng)過散熱片之前或氣流經(jīng)過散熱片時重新分配(例如，分散)流，從而當(dāng)氣流沿著散熱片的長度行進時，在散熱片的寬度上(例如垂直于流路徑)提供基本上熱均勻的空氣。

在一些實施例中，作為某些上述特征的補充或替代，電池模塊還可以包括蒸發(fā)器板。例如，代替一個或多個散熱片，蒸發(fā)器板可以與外殼的背側(cè)面嵌入模制在一起(或靠近外殼的背側(cè)面設(shè)置)，其鄰近于電化學(xué)電池單體的底端。蒸發(fā)器板可以被構(gòu)造成接收流過蒸發(fā)器板的內(nèi)部通道的冷卻劑，以冷卻電池模塊(例如，從電化學(xué)電池單體提取熱量)。冷卻劑可以從車輛的制冷系統(tǒng)或車輛內(nèi)的另一系統(tǒng)引導(dǎo)到蒸發(fā)器板中，其中系統(tǒng)在冷卻劑離開蒸發(fā)器板之后從冷卻劑提取熱量并使冷卻劑返回到蒸發(fā)器板以供進一步冷卻電池模塊。應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)實施例，蒸發(fā)器板和上述風(fēng)扇和罩可以包括在同一電池模塊中或者不那樣。

為了幫助說明，圖1是可以利用再生制動系統(tǒng)的車輛10的一個實施例的立體圖。雖然針對具有再生制動系統(tǒng)的車輛給出以下論述，但是本文描述的技術(shù)適用于使用電池捕獲/存儲電能的其他車輛，所述車輛可以包括電動車輛和燃氣動力車輛。

如上所述，期望電池系統(tǒng)12在很大程度上與傳統(tǒng)的車輛設(shè)計兼容。由此，電池系統(tǒng)12可以被放置在車輛10中原本容納傳統(tǒng)電池系統(tǒng)的位置中。例如，如圖所示，車輛10可以包括設(shè)置在與典型的燃機車輛的鉛酸電池相似位置(例如，在車輛10的發(fā)動機蓋下方)的電池系統(tǒng)12。此外，如下文將更詳細描述的，電池系統(tǒng)12可以定位成便于管理電池系統(tǒng)12的溫度。例如，在一些實施例中，將電池系統(tǒng)12定位在車輛10的發(fā)動機蓋下方可以使空氣管道能夠?qū)饬饕龑?dǎo)通過電池系統(tǒng)12并且冷卻電池系統(tǒng)12。

圖2中描述了電池系統(tǒng)12的更詳細的視圖。如所描繪的，電池系統(tǒng)12包括耦接到點火系統(tǒng)14、交流發(fā)電機15、車輛控制臺16并且可選擇地耦接到電動機17的儲能部件13。通常，儲能部件13可以捕獲/存儲在車輛10中產(chǎn)生的電能并輸出電能以對車輛10中的電氣設(shè)備供電。

換句話說，電池系統(tǒng)12可以向車輛的電氣系統(tǒng)的部件供應(yīng)電力，所述部件可以包括散熱器冷卻風(fēng)扇、氣候控制系統(tǒng)、電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、活動懸架系統(tǒng)、自動泊車系統(tǒng)、電動油泵、電動增壓器/渦輪增壓器、電動水泵、加熱擋風(fēng)玻璃/除霜器、車窗升降電機、梳妝燈、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)、天窗電機控制器、電動座椅、警報系統(tǒng)、信息娛樂系統(tǒng)、導(dǎo)航特征、車道偏離警告系統(tǒng)、電動駐車制動器、外部燈，或其任何組合。示例性地，在所描繪的實施例中，儲能部件13向車輛控制臺16和點火系統(tǒng)14供應(yīng)電力，點火系統(tǒng)14可用于起動(例如，曲柄起動)內(nèi)燃機18。

此外，儲能部件13可以捕獲由交流發(fā)電機15和/或電動機17產(chǎn)生的電能。在一些實施例中，當(dāng)內(nèi)燃機18運行時，交流發(fā)電機15可產(chǎn)生電能。更具體地，交流發(fā)電機15可以將由內(nèi)燃機18的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換為電能。作為附加或替代，當(dāng)車輛10包括電動機17時，電動機17可以通過將由車輛10的移動(例如，車輪的旋轉(zhuǎn))產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換成電能來產(chǎn)生電能。因此，在一些實施例中，儲能部件13可以捕獲由交流發(fā)電機15和/或電動機17在再生制動期間產(chǎn)生的電能。因此，交流發(fā)電機15和/或電動機17在本文中總體被稱為再生制動系統(tǒng)。

為了便于捕獲和供應(yīng)電能，儲能部件13可以經(jīng)由總線19電耦接到車輛的電氣系統(tǒng)。例如，總線19可以使儲能部件13能夠接收由交流發(fā)電機15和/或電動機17產(chǎn)生的電能。此外，總線19可以使儲能部件13能夠向點火系統(tǒng)14和/或車輛控制臺16輸出電能。因此，當(dāng)使用12伏電池系統(tǒng)12時，總線19可以承載通常在8到18伏之間的電力。

另外，如所描繪的，儲能部件13可以包括多個電池模塊。例如，在所描繪的實施例中，儲能部件13包括鋰離子(例如，第一)電池模塊20和鉛酸(例如，第二)電池模塊22，所述電池模塊各自包括一個或多個電池單體。在其他實施例中，儲能部件13可以包括任何數(shù)量的電池模塊。此外，盡管鋰離子電池模塊20和鉛酸電池模塊22被描繪為彼此相鄰，但是它們可以位于車輛周圍的不同區(qū)域中。例如，鉛酸電池模塊22可以位于車輛10的內(nèi)部中或內(nèi)部周圍，而鋰離子電池模塊20可以位于車輛10的發(fā)動機蓋下方。

在一些實施例中，儲能部件13可以包括多個電池模塊以利用多種不同的電池化學(xué)成分。例如，當(dāng)使用鋰離子電池模塊20時，可以提高電池系統(tǒng)12的性能，因為鋰離子電池化學(xué)成分通常相比鉛酸電池化學(xué)成分具有較高的庫侖效率和/或較高的充能接受速率(例如，較高的最大充電電流或充電電壓)。如此，可以提高電池系統(tǒng)12的捕獲、存儲和/或配電效率。

為了便于控制對電能的捕獲和存儲，電池系統(tǒng)12可另外包括控制模塊24。更具體地，控制模塊24可以控制電池系統(tǒng)12中的部件的操作，所述部件例如是儲能部件13、交流發(fā)電機15和/或電動機17內(nèi)的繼電器(例如，開關(guān))。例如，控制模塊24可以調(diào)節(jié)由每個電池模塊20或22捕獲/供應(yīng)的電能的量(例如，以對電池系統(tǒng)12降低額定值和重新設(shè)定額定值)，在電池模塊20和22之間執(zhí)行負載平衡，確定每個電池模塊20或22的充電狀態(tài)，確定每個電池模塊20或22的溫度，控制由交流發(fā)電機15和/或電動機17輸出的電壓等。

因此，控制單元24可以包括一個或多個處理器26和一個或多個存儲器28。更具體地，一個或多個處理器26可以包括一個或多個專用集成電路(asic)、一個或多個現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、一個或多個通用處理器或其任何組合。另外，一個或多個存儲器28可以包括易失性存儲器(諸如隨機存取存儲器(ram))和/或非易失性存儲器(諸如只讀存儲器(rom)、光驅(qū)、硬盤驅(qū)動器或固態(tài)驅(qū)動器)。在一些實施例中，控制單元24可以包括車輛控制單元(vcu)的部分和/或獨立的電池控制模塊。

圖3中示出了根據(jù)本公開的鋰離子(li離子)電池模塊20的一個實施例的分解立體圖。在所例示的實施例中，電池模塊20包括容納在電池模塊20的外殼31中的多個個別電化學(xué)電池單體30(例如，鋰離子電化學(xué)電池單體)。外殼31包括頂側(cè)面32(例如，頂壁)、底側(cè)面34(例如，底壁)以及兩個加強側(cè)面35、36(例如，加強壁)，它們一起形成外殼31的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37。應(yīng)當(dāng)注意，在所例示的實施例中，對頂側(cè)面32、底側(cè)面34和兩個加強側(cè)面35、36的引用可以是指電池模塊20(并且因此其外殼31)在車輛10內(nèi)的取向。其他實施例可以包括相對于外殼31的部件(例如，側(cè)面)的類似的相對布置，但是可以包括在車輛10內(nèi)的不同定位。在所例示的實施例中，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37在前側(cè)面38上開放，并且包括部分開放的背側(cè)面40，該部分開放的背側(cè)面40通過設(shè)置在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的背側(cè)面40上(例如，與背側(cè)面40嵌入模制在一起)的導(dǎo)熱(例如，金屬)散熱片41封閉。例如，部分開放的背側(cè)面40可以經(jīng)由沿相應(yīng)側(cè)面并且在相應(yīng)側(cè)面之間延伸的邊緣耦接至頂側(cè)面32、底側(cè)面34和兩個加強側(cè)面35、36(例如與它們一體地形成)，并且部分開放的背側(cè)面40的開放的中央部分可以經(jīng)由散熱片41封閉。電化學(xué)電池單體30被設(shè)置到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37中，以使得電化學(xué)電池單體30的端子端42(例如，具有端子43)鄰近基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的前側(cè)面38，并且與端子端42相對的底端44鄰近基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的背側(cè)面40。此外，電化學(xué)電池單體被堆疊(例如，形成兩個堆疊結(jié)構(gòu)或兩列)，其中電化學(xué)電池單體30的寬面45(例如，在底端44和端子端42之間延伸的寬面45)一個抵靠在另一個上地堆疊。這種定位可以使得散熱片41能夠從底端44提取熱量。在一些實施例中，相比通過電化學(xué)電池單體30的其他部分進行熱傳遞，通過電化學(xué)電池單體30的底端44進行熱傳遞可能更有效地。

在所例示的實施例中，開放的前側(cè)面38可以至少部分地由外殼31的電子載體46封閉，電子載體46被構(gòu)造成在電化學(xué)電池單體30之間建立電連接，并且還可以被構(gòu)造成用作基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的開放的前側(cè)面38的蓋。額外的蓋48可以裝配在電子載體46上，以通過完全覆蓋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的開放的前側(cè)面38來完全封閉(例如，密封)外殼31。如前所述，散熱片41可以與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的背側(cè)面40嵌入模制在一起(或以其他方式設(shè)置在背側(cè)面40上)，以封閉背面40。導(dǎo)熱層50(例如，導(dǎo)熱墊、導(dǎo)熱間隙墊、導(dǎo)熱粘合物、導(dǎo)熱填充物、導(dǎo)熱膏)可以設(shè)置在散熱片41和電化學(xué)電池單體30的底端44之間，以增強從底端44到散熱片41的熱傳遞路徑。例如，導(dǎo)熱層50可以粘合性地耦接到電化學(xué)電池單體30的底端44以及散熱片41。導(dǎo)熱層50可以是導(dǎo)熱的，以增強從底端44到散熱片41的熱傳遞，可以是壓縮性的，以減少熱傳遞路徑(例如，在電化學(xué)電池單體30的底端44和散熱片41之間)中的氣隙，并且可以是電絕緣的，以使電化學(xué)電池單體30與散熱片41電氣隔離。

此外，頂蓋52可以裝配在外殼31的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的頂側(cè)面32上方。電池模塊20的某些部件(例如，控制電路)可以設(shè)置在頂側(cè)面32的頂部上，在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的頂側(cè)面32和外殼31的頂側(cè)蓋52之間。此外，罩54可以設(shè)置在外殼31的頂蓋52上方。罩54可以包括兩個部分56、58，其中第一部分56和第二部分58基本上彼此正交，以使得罩54具有基本上l形的橫截面。例如，在所例示的實施例中，第一部分56在方向60上在外殼31的頂蓋52上方延伸。第二部分58在方向61上從第一部分56向下延伸，經(jīng)過基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的背側(cè)面40(并且因此經(jīng)過設(shè)置(例如，嵌入模制)在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的背側(cè)面40以封閉背面40的散熱片41)，以使得罩54覆蓋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的頂側(cè)面34和背側(cè)面40之間的邊緣57。應(yīng)當(dāng)注意，第一部分56和第二部分58可以一體地形成(例如，作為單個模制件)，或者可以是作為組件耦接在一起的兩個獨立部件。單個空間可以限定在罩54的第一部分56和外殼31的頂蓋52之間(例如，單個空間的第一部分)，和限定在罩54的第二部分58和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的背側(cè)面42之間(例如，單個空間的第二部分)。風(fēng)扇62可以設(shè)置在罩54下方(例如，在罩54的第一部分56下方)，在罩54的第一部分56和外殼31的頂蓋52之間(例如，頂蓋52被設(shè)置到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的頂側(cè)面32上)。

根據(jù)本發(fā)明實施例，風(fēng)扇62被構(gòu)造成在罩54下方的空間內(nèi)吹送空氣。例如，風(fēng)扇62包括通過罩54上的一個或多個開口64將空氣吸入風(fēng)扇62的進氣口63。在所例示的實施例中，開口64設(shè)置在罩54的第一部分56的一個或多個側(cè)表面65上。在該取向上，將開口64設(shè)置在側(cè)表面65上可以降低污染物(例如，灰塵或顆粒)(例如，由于重力)從罩54上方落入罩54內(nèi)和罩54之下的可能性。風(fēng)扇62經(jīng)由進氣口63將空氣吸入風(fēng)扇62，并沿與方向60相反的方向在空間內(nèi)吹送空氣，以使得由風(fēng)扇62產(chǎn)生的氣流被引向罩54的第二部分58。該第二部分58通常構(gòu)造成使氣流在方向61上向下引導(dǎo)而越過基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的背側(cè)面40。換句話說，罩54作為導(dǎo)流罩工作。氣流繼續(xù)穿過罩54的第二部分58與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的背側(cè)面40之間的空間(例如，越過背側(cè)面40，背側(cè)面40具有嵌入模制在背側(cè)面40中的散熱片41)，以使得空氣經(jīng)過散熱片41。因此，如先前所述，散熱片41從電化學(xué)電池單體30的底端44提取熱量，并且風(fēng)扇62將空氣吹過散熱片41，以從散熱片41提取熱量?？諝庠诮?jīng)過散熱片41之后離開所述空間，并排出到電池模塊20外的區(qū)域66。

將風(fēng)扇62設(shè)置在外殼31的頂蓋52上(例如，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的頂側(cè)面32上方)，而不是與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的背側(cè)面40直接相鄰(或在背面40上)，這樣做可以顯著地減小電池模塊20的占地面積67。例如，在所例示的實施例中，電池模塊20的占地面積67可以相對于由方向60和67限定的平面限定電池模塊20的最大橫截面積。如前所述，利用電池模塊20的車輛可以具有預(yù)定義的(或分配的)空間(例如，表面區(qū)域)，電池模塊20將定位在所述空間上。車輛內(nèi)的所分配的表面區(qū)域可以與電池模塊20的占地面積67基本平行地取向，以使得電池模塊20從上方覆蓋所分配的表面區(qū)域。例如，所例示的電池模塊20被設(shè)置到車輛中，以使得所例示的占地面積67與車輛中的所分配的空間對準并對應(yīng)。通過將風(fēng)扇62設(shè)置在外殼31的頂蓋52上并將氣流引導(dǎo)到外殼31的背側(cè)面40，氣流從散熱片41提取熱量，并且風(fēng)扇62不影響占地面積67。將風(fēng)扇62設(shè)置在電池模塊20的其他區(qū)域上(例如，在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的背側(cè)面40上)將顯著地增大電池模塊20的占地面積67。

圖4中示出了圖3中的電池模塊20的一個實施例的部分分解后視立體圖。在所例示的實施例中，如前所述，散熱片41設(shè)置在外殼31的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的背側(cè)面40中(例如，與背側(cè)面40嵌入模制在一起)。所例示的散熱片41是具有從中延伸出的冷卻鰭片69的導(dǎo)熱(例如，金屬)板，但是在另一個實施例中，散熱片41可以是沒有冷卻鰭片69的導(dǎo)熱(例如，金屬)板?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)37的背側(cè)面40的中央部分70將散熱片41彼此隔開。例如，兩個散熱片41可以基本上與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37內(nèi)的兩個電化學(xué)電池單體堆疊結(jié)構(gòu)對準。內(nèi)部隔板可以將這兩個電化學(xué)電池單體堆疊結(jié)構(gòu)隔開，其中基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的背側(cè)面40的中央部分70與內(nèi)部隔板對準。這樣的配置可以實現(xiàn)成本節(jié)約。例如，散熱片41可能包括導(dǎo)熱(例如，金屬)材料，而該材料可能是昂貴的。由于電化學(xué)電池單體的底端44不鄰近中央部分70設(shè)置(它們在所例示的實施例中僅鄰近散熱片41設(shè)置)，所以中央部分70可能不會接收像散熱片41那樣多的熱量。因此，鄰近中央部分70的散熱片部分可能不會提取像所例示的散熱片41那樣多的熱量。

應(yīng)當(dāng)注意，罩54可以包括阻止鄰近中央部分70的氣流的特征，以使得氣流(例如，來自風(fēng)扇62)主要轉(zhuǎn)向而經(jīng)過散熱片41上方，并且通常避免與中央部分70進行較低效率的熱傳遞。例如，罩54的第二部分58(例如，在背側(cè)面40上方延伸的第二部分58)包括中央脊72，中央脊72被構(gòu)造成鄰近基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的背側(cè)面40的中央部分70設(shè)置。在一些實施例中，中央脊72可以與中央部分70接觸并將其密封。中央脊72被構(gòu)造成將氣流(例如，由風(fēng)扇62產(chǎn)生)轉(zhuǎn)向離開中央部分70，從而僅轉(zhuǎn)向氣流使其鄰近散熱片41。這可以實現(xiàn)改善的從散熱片41到空氣的熱傳遞，因為較多的空氣接觸散熱片41。還應(yīng)注意，罩54可以包括外脊73，外脊73被構(gòu)造成密封電池模塊20或其外殼31的各個部分。外脊73被構(gòu)造成將氣流保持在流路徑或空間內(nèi)(例如，將氣流保持在罩54下方)。圖5中示出了電池模塊20的經(jīng)組裝的實施例，該經(jīng)組裝的實施例具有密封基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的背側(cè)面的中央部分70的中央脊72，以及外脊73。

圖6中示出了電池模塊20的一個實施例的一部分的橫截面?zhèn)纫晥D。在所例示的實施例中，傳導(dǎo)性熱傳遞路徑(從電化學(xué)電池單體30)被限定為從電化學(xué)電池單體30的底端44開始，穿過熱界面50，并到達散熱片41。如前所述，風(fēng)扇62設(shè)置在外殼31的頂蓋52上，其中頂蓋52設(shè)置在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的頂側(cè)面32上方。風(fēng)扇62通常設(shè)置在罩54的第一部分56和外殼31的頂蓋52之間。風(fēng)扇62被構(gòu)造成朝向罩54的第二部分58，與方向60相反地吹送空氣。第二部分58將氣流在方向61上向下引導(dǎo)，使其經(jīng)過散熱片41。例如，風(fēng)扇62將空氣吹入罩54下方的空間80中?？臻g80包括在外殼31的頂蓋52和罩54的第一部分56之間的第一空間部分82以及在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的背側(cè)面40和罩54的第二部分58之間的第二空間部分84。第一空間部分82和第二空間部分84是流體耦接的，以使得由風(fēng)扇62(或鼓風(fēng)機)提供的空氣被引導(dǎo)穿過第一空間部分82和第二空間部分84。

在所例示的實施例中，一個海綿過濾器86(或多個海綿過濾器)設(shè)置在空間80中(例如，在第一空間部分82中)，其中海綿過濾器86被構(gòu)造成從由風(fēng)扇62引導(dǎo)到空間80的氣流去除(例如，過濾)污染物(例如，灰塵)。在一些實施例中，海綿過濾器86可以設(shè)置在第二空間部分84中，或者設(shè)置在第一空間部分82和第二空間部分84兩者中。此外，如前所述，風(fēng)扇62可以經(jīng)由進氣口63將空氣吸入風(fēng)扇62。在所例示的實施例中，風(fēng)扇62的進氣口63通過罩54的其中一個側(cè)表面65(例如，罩54的第一部分56的其中一個側(cè)表面65)中的開口64吸入空氣。這可以降低對從罩54上方落入罩54的污染物(例如，灰塵)的易感性。應(yīng)當(dāng)注意，一個或多個開口64可以以與進氣口63流體連通的方式設(shè)置在罩54的任何側(cè)表面上。此外，如前所述，與將風(fēng)扇62設(shè)置在電池模塊20的其他區(qū)域中(例如，在背側(cè)面40上)的實施例相比，將風(fēng)扇62設(shè)置在外殼31的頂蓋52上減小了電池模塊20的占地面積67(參見圖5)，同時仍然提供主動(例如，對流)冷卻。

為了清楚起見，根據(jù)本發(fā)明實施例，圖7中示出了風(fēng)扇62和空間80的示意性橫截面圖。如上所述，風(fēng)扇62的進氣口63通過罩54上的其中一個側(cè)表面65上的一個或多個開口64將空氣從周圍環(huán)境66吸入到罩54內(nèi)和罩54下方。應(yīng)當(dāng)注意，一個或多個開口64可以設(shè)置在罩54的任何側(cè)表面65上，以便阻止污染物從罩54上方落入罩54內(nèi)和罩54下方(例如，由于重力，穿過罩54的頂表面)。風(fēng)扇62將由進氣口63吸入的空氣沿與方向60相反的方向吹入空間80的第一空間部分82中，并且罩54將空氣在方向61上向下改向到空間80的第二空間部分84中?？諝饨?jīng)過散熱片41并以對流方式從散熱片41提取熱量，其中散熱片41通過電化學(xué)電池單體30的底端44和散熱片41之間的熱界面50從底端44傳導(dǎo)式地提取熱量?？諝馔ㄟ^例如罩54的第二部分58和外殼31的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的底側(cè)面34之間的開口或通氣孔88從第二空間部分84排出。

在一些實施例中，導(dǎo)流罩54包括被構(gòu)造成在氣流到達散熱片41之前和/或當(dāng)氣流經(jīng)過散熱片41時重新分配(例如，分散、分配、擴散、分流)氣流的特征。例如，圖8中示出了罩54的一部分的一個實施例的立體圖。在所例示的實施例中，示出了罩54的第二部分58。具體地，示出了罩54的第二部分58的內(nèi)表面90。如前所述，罩54的中央脊70被構(gòu)造成背離罩54的中部地引導(dǎo)流(例如，朝向散熱片41)。外脊73被構(gòu)造成將氣流容納在罩54下方。在所例示的實施例中未示出散熱片41，但是在罩54的第二部分58的內(nèi)表面90上通過虛線表示了散熱片41鄰近罩54設(shè)置的區(qū)域。

在所例示的實施例中，罩54的第二部分58包括從罩54的第二部分58的內(nèi)表面90延伸到由風(fēng)扇62提供的氣流中的延伸部92(例如，分散延伸部、分散棒、流重新分配棒、流重新分配延伸部)。延伸部92被構(gòu)造成在氣流到達散熱片41之前重新分配氣流。例如，在空氣到達散熱片41之前，空氣可能已經(jīng)從電池模塊20提取了一定量的熱量。然而，例如，電池模塊20鄰近風(fēng)扇62的一些部分可能比其他部分熱。因此，空氣的局部區(qū)域可能比其他區(qū)域更多地受熱。從散熱片41進行的熱提取通常通過以下方式來增強：向散熱片41提供熱均勻的空氣，以使得散熱片41被均勻地冷卻(并且因此，鄰近散熱片41的電化學(xué)電池單體被均勻地冷卻)。因此，延伸部92被構(gòu)造成至少部分地重新分配或中斷氣流，以使得在空氣到達散熱片41之前已經(jīng)由空氣提取的任何熱量均勻地擴散到空氣的所有區(qū)域。在所例示的實施例中，罩54的第二部分58包括約25個延伸部92。然而，罩54的第二部分58的內(nèi)表面90可以包括從中延伸出的約5至50個、約10至40個、約15至30個或約20至28個延伸部92。另外，延伸部92可以設(shè)置在罩54的任何內(nèi)部部分上，包括圖3至圖7所圖示的罩54的所例示的第二部分58或第一部分56。此外，延伸部92可以設(shè)置為緊鄰散熱片41，以使得當(dāng)空氣經(jīng)過散熱片41時重新分配氣流。圖9中示出了當(dāng)空氣經(jīng)過圖8中的延伸部92時的氣流100的一個實施例的立體圖。例如，在此模型視圖中，延伸部92可被看作氣流100的頂部部分102中的氣流100中的負性結(jié)構(gòu)(negative)(例如，孔或開口)。散熱片41的冷卻鰭片69可以看作氣流100的底部部分104中的氣流100中的負性結(jié)構(gòu)(例如，槽)。氣流100的頂部部分102中的延伸部92被構(gòu)造成在氣流100到達散熱片41之前使氣流100打旋(例如，混合、分散、重新分配)，這會沿著冷卻鰭片69引導(dǎo)氣流100。

在一些實施例中，電池模塊20可以包括其他主動(例如對流)熱管理特征。例如，圖10和圖11中示出了電池模塊20的一個實施例的后視立體圖，該電池模塊20具有設(shè)置在電池模塊20的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)37的背側(cè)面40上的蒸發(fā)器板110，其中蒸發(fā)器板110在圖11中被部分拆卸(例如，部分分解)。特別關(guān)注圖11，蒸發(fā)器板110包括被構(gòu)造成接收冷卻劑的入口112，其中冷卻劑從入口112被引導(dǎo)穿過蒸發(fā)器板110的內(nèi)部通道114。例如，入口112可以設(shè)置在蒸發(fā)器板110的第一板116的延伸部115上，其中延伸部115還包括出口118。冷卻劑可以從冷卻劑源被引導(dǎo)到入口112(由箭頭119示出)并進入內(nèi)部通道114，內(nèi)部通道114可以設(shè)置在蒸發(fā)器板110的第二板120中，所述第二板120耦接到第一板116。在一些實施例中，內(nèi)部通道114可以限定在第一板116和第二板120之間，其中第一板116和第二板120包括當(dāng)對準時形成內(nèi)部通道114的相應(yīng)凹口。在任一配置中，冷卻劑被引導(dǎo)穿過內(nèi)部通道114，并且可以通過最初從電池模塊20中的電化學(xué)電池單體提取并且被傳遞給冷卻劑的熱量至少部分地被蒸發(fā)。冷卻劑(例如，蒸發(fā)的冷卻劑)從內(nèi)部通道114被引導(dǎo)到出口118(由箭頭121示出)，并且從出口返回到冷卻劑源。應(yīng)當(dāng)注意，冷卻劑可從任何冷卻劑源被引導(dǎo)到蒸發(fā)器板110以及從蒸發(fā)器板110被引導(dǎo)到該冷卻劑源，其中冷卻劑源將冷卻劑供應(yīng)到蒸發(fā)器板110，并在冷卻劑已經(jīng)循環(huán)穿過蒸發(fā)器板110之后使冷卻劑冷卻。例如，冷卻劑可以由其中設(shè)置有電池模塊20的車輛的制冷循環(huán)或空調(diào)系統(tǒng)來管理。在一些實施例中，可利用輔助制冷循環(huán)來管理被引導(dǎo)穿過電池模塊20的蒸發(fā)器板110的冷卻劑。

還應(yīng)當(dāng)注意，先前描述的風(fēng)扇62和罩54(見圖3至圖8)也可以與圖10和圖11所示的蒸發(fā)器板110結(jié)合使用。例如，罩54可以在蒸發(fā)器板110上方延伸，以使得空氣在蒸發(fā)器板110上方被引導(dǎo)以冷卻蒸發(fā)器板110。

此外，應(yīng)當(dāng)注意，蒸發(fā)器板110可以與圖10和圖11所示不同方式地被構(gòu)造。例如，入口112和出口118可以處于不同的位置。圖12中示出了蒸發(fā)器板110的另一實施例，其中蒸發(fā)器板110是單個板，其具有朝向蒸發(fā)器板110的頂部130設(shè)置的入口112和朝向蒸發(fā)器板110的底部132設(shè)置的出口118。蒸發(fā)器板110包括內(nèi)部通道114，內(nèi)部通道114界定在蒸發(fā)器板110中，以將冷卻劑從入口112引導(dǎo)到出口118。

所公開的一個或多個實施例中可以單獨地或組合地提供有益于制造電池模塊和電池模塊的某些部分的一種或多種技術(shù)效果?？偟膩碚f，目前公開的主動(例如，對流)熱管理特征(例如，風(fēng)扇、鼓風(fēng)機、蒸發(fā)器板)被構(gòu)造成冷卻電池模塊(及其電化學(xué)電池單體)。此外，主動熱管理特征大體設(shè)置在電池模塊上，使得它們基本上不影響電池模塊的占地面積，從而能夠?qū)㈦姵啬K定位在車輛中的所分配的空間(例如橫截面積)中。本說明書中的技術(shù)效果和技術(shù)問題是示例性的而不是限制性的。應(yīng)當(dāng)注意，本說明書中描述的實施例可以具有其他技術(shù)效果并且能夠解決其他技術(shù)問題。

雖然已經(jīng)示出和描述了某些特征和實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以思及許多修改和變化(例如，各種元件的大小、尺寸、結(jié)構(gòu)、形狀和比例、參數(shù)(例如，溫度、壓力等)的值、安裝布置、材料的使用、顏色、取向等的變化)，而不本質(zhì)上脫離所公開主題的新穎教示和優(yōu)點。根據(jù)替代實施例，任何工藝或方法步驟的次序或順序可以變化或重新排序。此外，為了提供對示例性實施例的簡明描述，可能并未描述實際實施方式的所有特征。應(yīng)當(dāng)理解，在任何這樣的實際實施方式的開發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計項目中，可以做出許多專門針對實施方式的決策。這樣的開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗時的，但是對于受益于本公開的普通技術(shù)人員來說，這將是設(shè)計、制作和制造的常規(guī)工作，而無需過多的實驗。