[发明专利]灵活型电压嵌套式电池模块设计

说明书

交叉引用

本申请是提交于2008年4月14日的美国临时申请No.61/044,784的非临时申请。

技术领域

根据本发明的示例性实施例总体涉及电池模块设计，更特别地，涉及具有多个电化学电池电芯(cell)的灵活型电压嵌套式电池模块。

背景技术

电池模块可以包括组合在一起的多个电化学电芯。电芯可以例如为圆柱形锂离子电芯，每个电芯具有布置在该电芯的两个相对端部处的两个电源端子(正极端子和负极端子)。两个电源端子典型地由不同的材料制成。例如，电源端子通常由铝(正极)和铜(负极)或者镀镍钢(负极)制成。

图1是具有圆柱形电芯104的电池模块102的顶视图，所述圆柱形电芯布置成矩阵构造，并且在电芯104之间具有间隙106。每个模块只能提供单一电压，在这个意义上说，电池模块，例如模块102，为非灵活型的。为了提供不同的电压，多个传统的电池模块必须串联连接，从而使电池尺寸增大。同样，图1所示电池的包装密度不是最优的。

就圆柱形电芯104如何机械和电连接到周围元件上而言，传统的电池模块缺乏稳固的构造。另外，传统的电池模块具有散热不足并且不能有效地将多个单个模块连接在一起的缺点。因此，需要一种易于制造且提供增大的电芯包装密度的电池模块。

发明内容

本发明的示例性实施例提供了具有嵌套在一起的多个电芯的灵活型的多电压电池模块。电芯例如为圆柱形锂离子电芯。为了提高电芯包装密度，电芯可以设置成嵌套构造，使得相邻电芯的中心形成等边三角形。电芯可以放置在具有互锁突舌的外壳或壳体(例如，塑料外壳)内，所述互锁突舌允许多个模块连接在一起。在模块内，电芯可以通过位于电池电芯顶部和底部的汇流条(buss bar)连接成不同的构造。不同的构造可以给模块提供不同的电压。汇流条可以包括由焊接在一起的不同材料制成的两个部分(例如，铝部分和铜部分)。电池模块可以包括位于一端或两端的散热装置，用于通过汇流条冷却电池模块。

本发明的示例性实施例还提供了具有电芯通气管道设计的电池模块，所述电芯通气管道设计在不给模块增加额外部件的情况下冷却并重新引导高温和高速气体。在电池模块中，电池电芯可以具有位于金属汇流条的边缘之间的电芯通气口。汇流条可以由液体冷却系统冷却并且可以用于降低从电芯通气口排出的气体的温度和速度。

在示例性实施例中，提供了包括电芯壳体的电池模块。多个电池电芯布置在电芯壳体内，电池电芯分别具有端子，所述端子具有顶部和周侧部。至少一个汇流条部件提供一组电池电芯之间的电连接并且跨过该组电池电芯的纵向端部延伸以接触端子顶部。端子的周侧部不受汇流条部件的阻碍，使得激光可以被引向周侧部以将端子焊接到汇流条部件上。

在一个方面，电池电芯具有包括至少两个周侧部的端子，汇流条部件包括与端子接触的突起。突起具有与端子的至少两个周侧部对准的第一侧部和第二侧部。在另一个方面，提供了多个汇流条部件，每个汇流条部件沿着沿一排电池电芯延伸的方向彼此隔开。

在一个方面，电芯壳体包括互锁机构，其用于将电芯壳体联接到相邻的电芯壳体上。互锁机构可以包括突舌和狭缝中的至少一种。在另一方面，互锁机构包括用于分别与相邻电芯壳体的狭缝和突舌接合的突舌和狭缝。

在一个方面，电池电芯组包括至少第一排和第二排，所述端子具有带多个角部的外周形状，使得第一排中的端子的角部之一背离第二排指向，并且第二排中的端子的角部之一背离第一排指向。端子可以具有正方形外周形状。

在另一方面，电池模块包括印刷电路板，其监控电池模块的电压和温度中的至少一项。电池模块还可以包括盖，其中，所述印刷电路板沿着多个汇流条部件在所述盖和多个汇流条部件之间延伸。

在另一方面，多个汇流条部件在电池电芯的纵向端部处形成第一汇流条构造，电池模块包括位于电池电芯另一端部处的第二多个汇流条部件以形成第二汇流条构造。第一汇流条构造可以具有比第二汇流条构造多的部件。在更进一步的方面，提供冷却第二汇流条构造的散热装置。散热装置沿着第二汇流条构造延伸并且包括冷却剂入口和出口。

根据示例性实施例，电池模块构造包括多个电芯壳体，每个电芯壳体包括多个开口。多个电池电芯布置在多个开口内，每个电芯壳体具有互锁机构，其用于将电芯壳体联接在一起，所述互锁机构布置在电芯壳体的侧部上。

根据一个方面，互锁机构包括突舌和狭缝中的至少一种。电芯壳体之一的互锁机构可以包括用于分别与另一电芯壳体的狭缝和突舌接合的突舌和狭缝。