电池模组、用于电池模组的端部封闭件和壳体的制作方法

1.本实用新型总体上涉及软包类多电芯电池模组(pouch-type multicell battery modules)的领域。具体地，本实用新型涉及用于电池模组壳体的端部封闭件(end closures)，和包含该端部封闭件的电池模组壳体和电池模组。


背景技术：

2.随着燃烧发动机驱动的交通工具和有线设备被电池驱动的等效物所取代，以及随着可再生能源变得越来越普遍而导致的电力存储需求也在增长，电池变得越来越普遍。在许多应用中，用于这些应用的电池基于电化学电芯(electrochemical cell)，例如锂金属电芯和锂离子电芯，并且这些电芯通常是软包类的，其通常具有矩形的形状因子。因为单独的电芯受到相关化学物质的限制，只能产生相对低的电压和相对低的电流，所以用于能量密集型应用的多个单独的电芯被封装在一起并彼此电连接，以形成具有较高输出电压和/或较高输出电流的电池模组。如果能量需求大于单个模组所能提供的能量需求，则将多个单独的模组分组和/或封装在一起，并且彼此电连接，以形成电池包(battery pack)，该电池包具有所讨论的特定应用所需的必要能量需求和输出电压及电流特性。
3.电池模组的电芯堆(cell stack)通常由全铝合金壳体或复合壳体保护，该复合壳体具有铝中间外壳和固定到中间外壳的塑料端板。在这些模组中的一些中，端板包括用于将模组固定到支撑结构的固定点，该支撑结构在使用期间将模组保持在适当的位置。
4.当端板由铝合金制成时，例如美国材料试验协会(astm)a356.2压铸合金或锻造合金指定系统(wads)6系列合金，合金的相对高的材料密度导致更高的模组重量，因此，导致更低的重量能量密度，并且导致对于使用这些模组的电动交通工具(ev)的更低的系统能量效率。此外，当端板由铝合金制成时，它们是导电的，因此，壳体结构需要用电绝缘板来扩充，这进一步增加了模组的重量。
5.当端板由工程塑料制成时，端板的机械强度相对低，当端板包括固定点时，这可能需要使用比其他情况下需要的更多的塑料。这种额外的材料不仅增加了模组的重量，而且通常还增加了模组的总体积，这降低了重量能量密度和体积能量密度，并降低了电动交通工具的系统效率。当塑料端板包括固定点时，可能出现的另一个问题是端板不能焊接到铝制中间外壳。相反，需要使用另一种类型的紧固手段(比如结合和/或机械紧固)来连结异种材料。这些可选择的紧固手段通常不如焊接，并且使接合部更容易损坏，尤其是在电池模组部署在电动交通工具中时在惯性力的影响下更容易损坏。


技术实现要素：

6.在一种实施方式中，本公开涉及一种用于电池模组的端部封闭件，该电池模组包括具有一对敞开的端部的中间外壳，并且该电池模组包含电芯堆，该电芯堆具有多于一个极耳(pole tabs)和位于极耳之间的极耳间空间中的极耳间绝缘体(inter-tab insulation)。端部封闭件包括端帽，端帽被设计和构造成牢固地固定到中间外壳，其中端
帽由一种或更多种工程塑料制成，并且端帽包括：具有内部空间的封闭件外壳(closure shell)；以及多于一个间隔肋(spacing ribs)，该间隔肋固定到封闭件外壳并位于内部空间中，该间隔肋被设计和构造成当端部封闭件安装在电池模组中以封闭中间外壳的敞开的端部中的一个时接合极耳间绝缘体以形成多于一个隔离室，隔离室将极耳中的紧邻的极耳对彼此隔离。
7.在另一种实施方式中，本公开涉及一种用于电池模组的端部封闭件，该电池模组包括具有一对敞开的端部的中间外壳，该端部封闭件包括：端帽，该端帽被设计和构造成牢固地固定到中间外壳，以便封闭中间外壳的敞开的端部中的一个，其中该端帽由一种或更多种工程塑料制成；以及至少一个固定点，该固定点被设计、构造和定位成当端部封闭件安装在电池模组中时通过该至少一个固定点接纳用于将电池模组固定到支撑结构的机械紧固件，固定点包括端帽中的套筒柱接受器(sleeve-column receptacle)和接合在套筒柱接受器中的金属套筒柱(metal sleeve-column)。
8.在又一实施方式中，本公开涉及一种用于电池模组的端部封闭件，该电池模组包括由金属制成并具有一对敞开的端部的中间外壳。端部封闭件包括端帽，端帽被设计和构造成牢固地固定到中间外壳，以便封闭中间外壳的敞开的端部中的一个，其中端帽由一种或更多种工程塑料制成；以及用于将端帽固定到中间外壳的附接框架，附接框架固定到端帽并且包括金属，当端部封闭件安装在所述电池模组中时，附接框架焊接到中间外壳。
9.本实用新型还提供以下项目：
10.1.一种用于电池模组的端部封闭件，所述电池模组包括中间外壳，所述中间外壳具有一对敞开的端部，并且所述电池模组包含电芯堆，所述电芯堆具有多于一个极耳和位于所述极耳之间的极耳间空间中的极耳间绝缘体，所述端部封闭件包括：
11.端帽，其被设计和构造成牢固地固定到所述中间外壳，其中所述端帽由一种或更多种工程塑料制成，并且包括：
12.封闭件外壳，其具有内部空间；以及
13.多于一个间隔肋，其固定到所述封闭件外壳并位于所述内部空间中，所述间隔肋被设计和构造成当所述端部封闭件安装在所述电池模组中以便封闭所述中间外壳的所述敞开的端部中的一个时接合所述极耳间绝缘体以形成多于一个隔离室，所述隔离室将所述极耳中的紧邻的极耳对彼此隔离。
14.2.根据项目1所述的端部封闭件，其中，当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时，所述多于一个间隔肋中的每一个延伸到所述中间外壳中。
15.3.根据项目1所述的端部封闭件，其中，所述端帽包括至少一个固定点，所述固定点被设计、构造和定位成当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时通过所述固定点接纳用于将所述电池模组固定到支撑结构的机械紧固件，所述固定点包括所述端帽中的套筒柱接受器和接合在所述套筒柱接受器中的金属套筒柱。
16.4.根据项目3所述的端部封闭件，其中，所述端帽包括台阶部分，并且所述套筒柱延伸穿过所述台阶部分。
17.5.根据项目3所述的端部封闭件，其中，所述套筒柱具有纵向轴线和沿所述纵向轴线彼此相对的第一端部和第二端部，所述紧固件具有头部，并且所述套筒柱包括一对凸缘，所述一对凸缘分别位于所述第一端部和所述第二端部处，用于在所述紧固件的所述头部和
所述支撑结构之间传递压缩力。
18.6.根据项目1至5中任一项所述的端部封闭件，其中，所述中间外壳由金属制成，并且所述端部封闭件还包括附接框架，所述附接框架用于将所述端帽固定到所述中间外壳，所述附接框架固定到所述端帽并且包括金属，当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时所述附接框架焊接到所述中间外壳。
19.7.根据项目6所述的端部封闭件，其中，所述中间外壳具有内周，并且所述附接框架具有内周并且包括遮光凸缘，所述遮光凸缘围绕所述附接框架的所述内周延伸，并且当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时，所述遮光凸缘邻近所述中间外壳的所述内周延伸到所述中间外壳中。
20.8.一种用于电池模组的端部封闭件，所述电池模组包括具有一对敞开的端部的中间外壳，所述端部封闭件包括：
21.端帽，所述端帽被设计和构造成牢固地固定到所述中间外壳，以便封闭所述中间外壳的所述敞开的端部中的一个，其中所述端帽由一种或更多种工程塑料制成；以及
22.至少一个固定点，所述固定点被设计、构造和定位成当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时通过所述固定点接纳用于将所述电池模组固定到支撑结构的机械紧固件，所述固定点包括所述端帽中的套筒柱接受器和接合在所述套筒柱接受器中的金属套筒柱。
23.9.根据项目8所述的端部封闭件，其中，所述套筒柱具有纵向轴线和沿所述纵向轴线彼此相对的第一端部和第二端部，所述紧固件具有头部，并且所述套筒柱包括一对凸缘，所述一对凸缘分别位于所述第一端部和所述第二端部处，用于在所述紧固件的所述头部和所述支撑结构之间传递压缩力。
24.10.根据项目8所述的端部封闭件，其中，所述端帽包括台阶部分，并且所述套筒柱延伸穿过所述台阶部分。
25.11.根据项目9或项目10所述的端部封闭件，其中，所述中间外壳容纳电芯堆，所述电芯堆具有多于一个极耳和位于所述极耳之间的极耳间空间中的极耳间绝缘体，并且所述端帽还包括：
26.封闭件外壳，其具有内部空间；以及
27.多于一个间隔肋，其固定到所述封闭件外壳并位于所述内部空间中，所述间隔肋被设计和构造成当所述端部封闭件安装在所述电池模组中以便封闭所述中间外壳的所述敞开的端部中的一个时接合所述极耳间绝缘体以形成多于一个隔离室，所述隔离室将所述极耳中的紧邻的极耳对彼此隔离。
28.12.根据项目11所述的端部封闭件，其中，当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时，所述间隔肋延伸到所述中间外壳中。
29.13.根据项目9或项目10所述的端部封闭件，其中，所述中间外壳由金属制成，并且所述端部封闭件还包括附接框架，所述附接框架用于将所述端帽固定到所述中间外壳，所述附接框架固定到所述端帽并且包括金属，当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时所述附接框架焊接到所述中间外壳。
30.14.根据项目13所述的端部封闭件，其中，所述中间外壳具有内周，并且所述附接框架具有内周并且包括遮光凸缘，所述遮光凸缘围绕所述附接框架的所述内周延伸，并且当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时，所述遮光凸缘邻近所述中间外壳的所述内周
延伸到所述中间外壳中。
31.15.一种用于电池模组的端部封闭件，所述电池模组包括中间外壳，所述中间外壳由金属制成并具有一对敞开的端部，所述端部封闭件包括：
32.端帽，其被设计和构造成牢固地固定到所述中间外壳以便封闭所述中间外壳的所述敞开的端部中的一个，其中所述端帽由一种或更多种工程塑料制成；以及
33.附接框架，其用于将所述端帽固定到所述中间外壳，所述附接框架固定到所述端帽并且包括金属，当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时，所述附接框架焊接到所述中间外壳。
34.16.根据项目15所述的端部封闭件，其中，所述中间外壳具有内周，并且所述附接框架具有内周并且包括遮光凸缘，所述遮光凸缘围绕所述附接框架的所述内周延伸，并且当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时，所述遮光凸缘邻近所述中间外壳的所述内周延伸到所述中间外壳中。
35.17.根据项目16所述的端部封闭件，其中，所述中间外壳容纳电芯堆，所述电芯堆具有多于一个极耳和位于所述极耳之间的极耳间空间中的极耳间绝缘体，并且所述端帽还包括：
36.封闭件外壳，其具有内部空间；以及
37.多于一个间隔肋，其固定到所述封闭件外壳并位于所述内部空间中，所述间隔肋被设计和构造成当所述端部封闭件安装在所述电池模组中以便封闭所述中间外壳的所述敞开的端部中的一个时接合所述极耳间绝缘体以形成多于一个隔离室，所述隔离室将所述极耳中的紧邻的极耳对彼此隔离。
38.18.根据项目17所述的端部封闭件，其中，当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时，所述间隔肋延伸到所述中间外壳中。
39.19.根据项目16所述的端部封闭件，其中，所述端部封闭件还包括至少一个固定点，所述固定点被设计、构造和定位成当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时通过所述固定点接纳用于将所述电池模组固定到支撑结构的机械紧固件，所述固定点包括所述端帽中的套筒柱接受器和接合在所述套筒柱接受器中的金属套筒柱。
40.20.根据项目19所述的端部封闭件，其中，所述端帽包括台阶部分，并且所述套筒柱延伸穿过所述台阶部分。
41.21.根据项目19所述的端部封闭件，其中，所述套筒柱具有纵向轴线和沿所述纵向轴线彼此相对的第一端部和第二端部，所述紧固件具有头部，并且所述套筒柱包括一对凸缘，所述一对凸缘分别位于所述第一端部和所述第二端部处，用于在所述紧固件的所述头部和所述支撑结构之间传递压缩力。
42.22.一种用于电池模组的壳体，所述壳体包括：
43.中间外壳，其具有一对敞开的端部；以及
44.一对端部封闭件，其用于分别封闭所述中间外壳的所述一对敞开的端部，其中每个端部封闭件根据项目1至21中的任一项制成。
45.23.一种电池模组，包括：
46.电芯堆；以及
47.壳体，其容纳所述电芯堆，所述壳体包括：
48.中间外壳，其具有一对敞开的端部；以及
49.一对端部封闭件，其用于分别封闭所述中间外壳的所述一对敞开的端部，其中每个端部封闭件根据项目1至21中的任一项制成。
附图说明
50.为了说明的目的，附图示出了本实用新型的一个或更多个实施例的方面。然而，应理解，本公开的实用新型不限于在附图中所示的精确布置和机构，在附图中：
51.图1是根据本公开的方面制造的示例性电池模组的透视图；
52.图2是图1的第一端部封闭件的放大透视分解图；
53.图3a是图2的端帽的端视图；
54.图3b是沿图3a的线3b-3b截取的端帽的放大横截面图；
55.图4是图1的模组的部分横截面图，示出了安装在模组中的第一端部封闭件；
56.图5是图2的两个套筒柱中的一个的放大透视图；
57.图6是部分横截面图，图示了两个套筒柱中的一个处于原位，其中紧固件将模组固定到支撑结构；
58.图7是图2的附接框架的放大透视图；以及
59.图8是图1的模组的第二端部封闭件的端视图。
具体实施方式
60.在一些方面，本公开涉及用于电池模组(在本文的其他地方简称为“模组”)的壳体的端部封闭件。在一些实施例中，端部封闭件包括端帽，该端帽由一种或更多种工程塑料制成，该工程塑料比如增强聚合物(例如，玻璃纤维增强的聚酰亚胺(如pa+gf30)，或玻璃纤维增强的聚对苯二甲酸丁二醇酯)，等等。在一些实施例中，端部封闭件还包括一个或更多个金属部件，每个金属部件由例如一种或更多种优选轻质的金属(比如铝合金等)制成。在一些实施例中，端帽形成端部封闭件的主体。塑料端帽的优点在于，其重量与常规的铝相比较轻以及其介电性能，该介电性能提供了相对于位于模组内部靠近端部封闭件的通电部件(比如内部的电芯的极耳和将电芯堆连接到模组的输出电端子的引出缆线)的电绝缘。
61.端部封闭件可以包括一个或更多个固定点，每个固定点包括管状金属套筒柱，该管状金属套筒柱位于形成在端帽中的套筒柱接受器中。当模组被固定到在模组的使用寿命期间将模组保持在适当位置的支撑结构(例如，支撑框架、支撑平台等)时，每个套筒柱接纳对应的螺栓或其他机械紧固件，该螺栓或其他机械紧固件将模组固定在适当位置。当紧固件被拧紧时，套筒柱承受压缩力，该压缩力施加在紧固件头部和紧固件与其接合的支撑结构之间。利用适当的设计，套筒柱的使用控制塑料端帽在模组使用期间所经历的应力大小。在一些实施例中，每个套筒柱可以包覆成型到塑料端帽中，而在其他实施例中，每个套筒柱可以在端帽已经形成之后安装到塑料帽中。在后一种情况下，可以使用粘合剂或其他固定手段将套筒柱固定到适当位置。
62.在一些实施例中，端部封闭件可以被构造成与极耳间电绝缘体(在本文的其他地方简称为“极耳间绝缘体”)一起使用，该极耳间电绝缘体存在于模组内部的电化学电芯(在下文中简称为“电芯”)的极耳中的紧邻的极耳之间的空间内。在如此构造的端部封闭件中，
端部封闭件可以包括界定端帽内的内部空间的封闭件外壳，并且一个或更多个间隔肋可以固定到封闭件外壳并位于封闭件外壳的内部空间中，使得当端部封闭件与模组接合时，间隔肋从封闭件外壳延伸到极耳间绝缘体。当(一个或更多个)间隔肋牢固地接合极耳间绝缘体时，(一个或更多个)间隔肋或极耳间绝缘体用于形成一组隔离室，隔离室将极耳中紧邻的极耳对彼此隔离和/或将对应的电芯彼此隔离。在该上下文中，隔离可与爬电有关，其中间隔肋阻止或防止沿着绝缘体在紧邻的极耳之间的爬电。在该上下文中，隔离也可以或可选择地与当一个或更多个电芯热失控时经由隔离室控制壳体内部的膨胀力有关。在一些实施例中，极耳间绝缘体包括可压缩泡沫，并且间隔肋的大小被设定为使得当端部封闭件固定到模组的壳体主体时，间隔肋的端部压缩极耳间绝缘体以确保有效隔离。
63.在一些实施例中，端部封闭件还可以包括附接框架，该附接框架用于将端帽连结到壳体的中间外壳。当中间外壳由金属(例如铝合金)制成时，附接框架可以由金属(例如铝合金)制成，该附接框架可以焊接到中间外壳，以提供相对牢固的连接和连续的密封，用于例如经由气密密封来密封壳体。附接框架可以与注射模制的端帽包覆成型，或者可选择地，在端帽形成后固定到端帽。在后一种情况下，可以使用任何一种或更多种合适的紧固手段(比如粘合剂结合和/或机械紧固等)来实现附接框架到端帽的固定。在一些实施例中，附接框架可以设置有内部遮光凸缘，该内部遮光凸缘围绕附接框架的内周延伸，并且当端部封闭件与中间外壳接合时，该内部遮光凸缘延伸到中间外壳中。当附接框架被激光焊接到中间外壳时，遮光凸缘阻挡用于将附接框架焊接到中间外壳的激光在焊接期间到达位于中间外壳内部的电化学电芯的堆并对堆造成损坏。
64.在一些方面，本公开涉及一种用于电池模组的壳体。在一些实施例中，壳体包括中间外壳和用于封闭敞开的端部的一对端部封闭件，中间外壳通常是矩形管，该矩形管具有位于管的相对的端部处的敞开的端部。每个端部封闭件可以与上述端部封闭件相同或相似。在一些实施例中，中间外壳由金属(比如铝合金)等制成。
65.在一些方面，本公开涉及一种电池模组，其包括包含在壳体(比如上面刚刚描述的壳体)中的电化学电芯的堆(本文其他地方称为“电芯堆”)。在一些实施例中，模组包括极耳间绝缘体，该极耳间绝缘体与具有形成如上所述的隔离室的间隔肋的端部封闭件的实施例兼容。下面描述了并在附图中图示了本公开的前述和其他方面。
66.现在参考附图，图1图示了根据本公开制造的示例性电池模组100(在本文的其他地方简称为“模组”)。模组100分别具有第一端部100(1)和第二端部100(2)，在该示例中，第一端部100(1)是电引出端，并且第二端部100(2)是数据连接端。模组100包括单独的电化学电芯(参见图4的电芯412；在本文的其他地方简称为“电芯”)的堆104(在本文的其他地方称为“电芯堆”)。如本领域技术人员将容易理解的，电芯的数量可以是任何数量，该数量是适合模组的特定要求所需的并且是基于相关电芯的大小和化学性质的。未示出但在一些实施例中可能存在围绕堆进行缠绕的缠绕操作。
67.堆104包含在壳体108内，壳体108具有中间外壳108ms和第一端部封闭件108ec(1)和第二端部封闭件108ec(2)，第一端部封闭件108ec(1)和第二端部封闭件108ec(2)分别在模组100的第一端部100(1)和第二端部100(2)处封闭和密封壳体。在一些实施例中，并且如上文所指出的，中间外壳108ms可以由一种或更多种金属(比如铝合金(例如，astm a3652.2压铸合金或wads 6系列合金)和/或其他金属)制成。在一些实施例中，中间外壳108ms可以
由一种或更多种非金属材料(比如工程塑料)制成，或者可以由金属和非金属材料制成，如特定设计可能需要的。
68.在该示例中，第一端部封闭件108ec(1)包括一对固定点112(1)和112(2)以及一对输出电端子116(1)和116(2)。同样在该示例中，第二端部封闭件也包括一对固定点120(1)和120(2)(在图1中仅示出一个；参见图8)和数据通信连接器(未示出，但是参见图8的数据通信连接器800)。下面结合附图2至附图8描述示例性第一端部封闭件108ec(1)和第二端部封闭件108ec(2)中的每一个的结构。
69.图2更详细地图示了第一端部封闭件108ec(1)。参照图2，在本实施例中，第一端部封闭件108ec(1)包括端帽200、作为固定点112(1)和112(2)的部分的一对套筒柱204(1)和204(2)以及附接框架208，在该示例中，附接框架208用于将端帽附接到中间外壳108ms(图1)。下面详细描述第一端部封闭件108ec(1)的这些部件中的每一个。
70.端帽200形成第一端部封闭件的主体，并且由一种或更多种工程塑料制成，该工程塑料比如再成型聚合物(reinformed polymer)(例如，玻璃纤维增强的聚酰亚胺(如pa+gf30)，或玻璃纤维增强的聚对苯二甲酸丁二醇酯)，等等，以适合特定的设计。如在图3b和图4中最佳看到的，在该示例中，端帽200包括界定内部空间304的封闭件外壳300。在一些实施例中，可以出于许多原因中的任何一个或更多个原因提供内部空间304，比如为热逃逸期间产生的气体提供膨胀空间和/或为模组100(图1和图4)的内部部件(比如母线、传感器、数据收集电路等)提供空间，如特定设计可能需要的。
71.在该示例中且如图3b和图4中所看到的，端帽200包括一组间隔肋308，这里是四个间隔肋308(1)至308(4)，这些间隔肋在内部空间304内固定到封闭件外壳300。在该示例中，间隔肋308(1)至308(4)与极耳间绝缘体400(图4)协同地作用，以便提供隔离室416，这里是五个隔离室416(1)至416(5)，极耳间绝缘体400位于模组100内部的电芯412的极耳408中的紧邻的极耳之间的极耳间空间404中。如上文所指出的，隔离室416可以被设置成阻止或防止在极耳408中的紧邻的极耳之间沿着极耳间绝缘体400的爬电和/或为电芯堆104在热逃逸事件期间可能释放的气体提供受控的膨胀空间。要注意的是，在图4中仅标记了极耳间绝缘体400、极耳间空间404、极耳408和电芯412中的每一者中的一些，以避免混乱。
72.极耳间绝缘体400可以由任何合适的介电材料制成，该介电材料使极耳408中的紧邻的极耳彼此电绝缘。在一些实施例中，极耳间绝缘体包括可压缩的介电泡沫。因为通常期望使诸如模组100的电池模组尽可能轻，所以介电泡沫是介电材料的好选择。适合于极耳间绝缘体的泡沫的示例包括但不限于聚氨酯(pu)、硅橡胶和聚乙烯(pe)等。也可以使用泡沫以外的材料，只要它/它们提供必要的电绝缘。每个间隔肋308的大小设计成延伸到中间外壳108ms中并牢固地接触极耳间绝缘体400，并且，如果极耳间绝缘体包括可压缩泡沫，则每个间隔肋可以将泡沫压缩到期望的程度，以便确保间隔肋和极耳间绝缘体之间的适当接触。
73.在图4所图示的电芯堆104的实施例中，电芯彼此电串联连接，使得极耳408中的成对的极性相反的紧邻的极耳朝向彼此弯曲，并且彼此电连接，从而形成对应的相应极对408pp。也就是说，要注意的是，其它实施例不需要在任何特定模组中存在的电芯之间具有相同的电连接性。例如，在其他实施例中，一些或所有电芯可以彼此并联电连接和/或具有少于所有的串联电连接的电芯，比如并联连接的电芯的串联连接分组的情况。在这方面，该
示例不包括任何母线；然而，母线可以是模组100的一部分。
74.再次参照图2并如上文结合图1所指出的，该示例的第一端部封闭件108ec(1)包括一对固定点112(1)和112(2)。如图2、图3a、图3b、图5和图6所看到的，每个固定点112(1)和112(2)包括对应的套筒柱204(1)、204(2)，如图5最佳地看到的，套筒柱204(1)、204(2)包括管500和在管的相对的端部上固定到管的一对凸缘504(1)和504(2)。在使用期间且如图6所看到的，套筒柱204(1)和204(2)中的每一个的管500接纳穿过其中的机械紧固件600，该机械紧固件600用于将模组100(图1)固定到支撑结构604。机械紧固件600可以是任何合适类型的机械紧固件，例如具有头部600h的螺栓(示出)、带头螺钉、螺纹杆和螺母等。在该示例中，支撑结构604包括用于以螺纹方式接纳机械紧固件600的嵌入式螺纹插入件604i。然而，在其他实施例中，支撑结构604可以具有用于牢固地接纳紧固件的另一结构。
75.仍然参考图6，如本领域技术人员将容易理解的，当机械紧固件600被拧紧时，套筒柱204(1)、204(2)在紧固件的头部600h和支撑结构604之间被压缩，并且通常承受由拧紧机械紧固件引起的全部压缩载荷。这允许塑料端帽200基本上没有这些应力，使得塑料端帽不需要像如果端帽需要承受这些压缩应力时所需要的那样坚固。在这方面，期望凸缘504(1)和504(2)的外部面504f(1)和504f(2)与端帽200的任何环绕的外表面200es(1)和200es(2)齐平或从外表面200es(1)和200es(2)突出地延伸。
76.注意，示例性套筒柱204(1)和204(2)被示出为每个具有凸缘504(1)和504(2)的结构。然而，在一些实施例中，每个套筒柱不需要具有凸缘。例如，在一些实施例中，管(例如，管500)的壁厚可以足以接合所使用的紧固件的头部(或可与其一起使用的垫圈)，并承受拧紧的机械紧固件的载荷。在另一示例中，在一些实施例中，管的壁厚可以沿着管的长度变化，使得管壁在管的端部处更厚，使管具有大致沙漏形状。在任何情况下，本领域技术人员将容易理解如何构造每个套筒柱204(1)、204(2)，以提供所讨论的应用所需的性能。还应注意的是，尽管该示例示出端帽200具有两个固定点112(1)和112(2)以及对应的套筒柱204(1)和204(2)，但在其他实施例中，端帽可以具有一个这样的固定点或三个或更多个这样的固定点，这取决于设计。
77.参照图2、图3a和图6，在该示例中，端帽200包括第一台阶部分220(1)和第二台阶部分220(2)，第一台阶部分220(1)和第二台阶部分220(2)相对于端帽的至少一个其他部分(这里分别是部分224(1)和224(2))从中间外壳108ms向外呈阶梯式。在该示例中，套筒柱204(1)和204(2)接合在对应的相应套筒柱接受器228(1)和228(2)中，套筒柱接受器228(1)和228(2)存在于台阶部分220(1)和220(2)中，如在图6中最佳地看到的。在一些实施例中，套筒柱204(1)和204(2)包覆成型到端帽200中，并且在一些实施例中，在端帽已经形成之后，套筒柱被安装到套筒柱接受器228(1)和228(2)中。每个套筒柱204(1)和204(2)通常由一种或更多种材料制成，该材料比端帽200的塑料具有更高的压缩强度，并且比端帽的塑料更刚性。较高的强度可能是期望的，以适应来自机械紧固件600的拧紧的压缩应力，并且较高的刚度可能是期望的，以最大限度地减少通过套筒柱204(1)和204(2)将压缩应力传递到端帽200的塑料中。可用于制造套筒柱204(1)和204(2)的示例材料包括但不限于金属(例如，轻质金属，如铝合金、钛等)和复合材料，比如，例如纤维增强碳，等等。
78.再次参考图2，并且如上文所指出的，示例性第一端部封闭件108ec(1)包括附接框架208，附接框架208用于将端帽200固定到中间外壳108ms(图1)，特别是当中间外壳由金属
制成时。在该示例中，附接框架208由金属制成，当中间外壳由金属制成时，该附接框架可焊接到中间外壳108ms(图1)。参照图7，在该示例中，附接框架208特别设计成通过激光焊接焊接到中间外壳108ms(图1)。遮光凸缘700在附接框架208的内周208ip处设置到附接框架208。遮光凸缘700围绕整个内周208ip连续，以阻挡来自焊接工艺的激光到达模组100内部的电芯堆104(图1)。在一些实施例中，附接框架208围绕模组100满360
°
地连续焊接到中间外壳108ms(图1)，以关于模组的内部空间提供牢固的接合部和气密密封。
79.在该示例中，附接框架208具有大体上与壳体的中间外壳108ms(图1)的外周相匹配的外周208op，使得当附接框架安装在模组100中时，这些外周彼此齐平。在该示例中，遮光凸缘700从附接框架208的外周208op后退等于或大于中间外壳108ms(图1)的厚度的距离，使得当附接框架安装在模组100中时，遮光凸缘延伸到中间外壳中。
80.仍然参照图7，示例性附接框架208还包括连接凸缘704，连接凸缘704用于将附接框架连接到端帽200(图2)。当附接框架208是金属并且端帽200(图2)是塑料时，附接框架可以以任何合适的方式附接至端帽。例如，连接凸缘704可以在端帽形成期间包覆模制到端帽200(图2)中，或者连接凸缘704可以在端帽已经形成之后例如通过粘合剂结合固定到端帽。在涉及将连接凸缘704粘合地结合到端帽200(图2)的示例中，端帽可设置有凸缘接纳通道312(图3b)，凸缘接纳通道312共形地接纳连接凸缘。诸如粘合剂的结合剂(未示出)可用于将连接凸缘704结合地固定在凸缘接纳通道内。在图7的示例性附接框架208中，连接凸缘704中的两个间隙704g(1)和704g(2)容纳输出电端子116(1)和116(2)(参见例如图1)。
81.返回参考图2，如上文所指出的，在该示例中，第一端部封闭件108ec(1)是模组100(图1)的引出端，因此包括模组的输出电端子116(1)和116(2)。在该示例中，输出电端子116(1)和116(2)包括对应的相应的带螺纹的极连接器232(1)和232(2)以及匹配螺母236(1)和236(2)。
82.图2-图7图示了图1的模组100的第一端部封闭件108ec(1)的细节，而图8示出了模组的第二端部封闭件108ec(2)。如上文所指出的，第二端部100(2)(图1)是模组100的数据通信端。因此，第二端部封闭件108ec(2)包括与模组100(图1)上的电子设备电通信的数据通信连接器800。关于数据通信连接器800的类型，本领域技术人员将理解，其类型可以是任何合适的类型，比如标准类型(例如，rs-232、de-9、de15等)或定制类型。在一些实施例中，物理数据通信连接器800可以例如被取消并由无线数据端口(未示出)代替。图8还示出了两个螺母804(1)和804(2)，螺母804(1)和804(2)用于将位于模组100(图1)内的连接器支撑件(未示出)固定到第二端部封闭件108ec(2)。未在图8中示出的第二端部封闭件108ec(2)的所有其他方面，比如内部间隔肋的存在、固定点120(1)和120(2)的细节以及附接框架的存在等等，可以与如上所述和/或如图2至图7所图示的第一端部封闭件108ec(1)的对应的相应部件相同或相似。本领域技术人员将容易理解如何仅使用本公开作为指导来进行所需的任何调节，以适应模组100的第一端部100(1)和第二端部100(2)(图1)之间的任何差异。
83.可做出各种修改和添加而不偏离本实用新型的精神和范围。上面所述的各种实施例中的每个实施例的特征可适当地与其它所述实施例的特征组合，以便提供在相关的新实施例中的多种特征组合。此外，虽然前述内容描述了多个单独的实施例，但是在本文所述的内容仅仅说明本实用新型的原理的应用。此外，虽然在本文的特定方法可被示出和/或描述为以特定的顺序被执行，但是该顺序在普通技能内是高度可变的以实现本公开的多个方
面。相应地，该描述意在只作为示例被采取，且不以其它方式限制本实用新型的范围。
84.示例性实施例在上面已经被公开并在附图中被图示。本领域中的技术人员将理解，可对本文中具体公开的内容做出各种变化、省略和添加而不偏离本实用新型的精神和范围。

技术特征：
1.一种用于电池模组的端部封闭件，其特征在于，所述电池模组包括中间外壳，所述中间外壳具有一对敞开的端部，并且所述电池模组包含电芯堆，所述电芯堆具有多于一个极耳和位于所述极耳之间的极耳间空间中的极耳间绝缘体，所述端部封闭件包括：端帽，其被设计和构造成牢固地固定到所述中间外壳，其中所述端帽由工程塑料制成，并且所述端帽包括：封闭件外壳，其具有内部空间；以及多于一个间隔肋，其固定到所述封闭件外壳并位于所述内部空间中，所述间隔肋被设计和构造成当所述端部封闭件安装在所述电池模组中以便封闭所述中间外壳的所述敞开的端部中的一个时接合所述极耳间绝缘体以形成多于一个隔离室，所述隔离室将所述极耳中的紧邻的极耳对彼此隔离。2.根据权利要求1所述的端部封闭件，其特征在于，当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时，所述多于一个间隔肋中的每一个延伸到所述中间外壳中。3.根据权利要求1所述的端部封闭件，其特征在于，所述端帽包括至少一个固定点，所述固定点被设计、构造和定位成当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时通过所述固定点接纳用于将所述电池模组固定到支撑结构的机械紧固件，所述固定点包括所述端帽中的套筒柱接受器和接合在所述套筒柱接受器中的金属套筒柱。4.根据权利要求3所述的端部封闭件，其特征在于，所述端帽包括台阶部分，并且所述套筒柱延伸穿过所述台阶部分。5.根据权利要求3所述的端部封闭件，其特征在于，所述套筒柱具有纵向轴线和沿所述纵向轴线彼此相对的第一端部和第二端部，所述紧固件具有头部，并且所述套筒柱包括一对凸缘，所述一对凸缘分别位于所述第一端部和所述第二端部处，用于在所述紧固件的所述头部和所述支撑结构之间传递压缩力。6.根据权利要求1至5中任一项所述的端部封闭件，其特征在于，所述中间外壳由金属制成，并且所述端部封闭件还包括附接框架，所述附接框架用于将所述端帽固定到所述中间外壳，所述附接框架固定到所述端帽并且所述附接框架由金属制成，当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时所述附接框架焊接到所述中间外壳。7.根据权利要求6所述的端部封闭件，其特征在于，所述中间外壳具有内周，并且所述附接框架具有内周并且包括遮光凸缘，所述遮光凸缘围绕所述附接框架的所述内周延伸，并且当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时，所述遮光凸缘邻近所述中间外壳的所述内周延伸到所述中间外壳中。8.一种用于电池模组的端部封闭件，其特征在于，所述电池模组包括具有一对敞开的端部的中间外壳，所述端部封闭件包括：端帽，所述端帽被设计和构造成牢固地固定到所述中间外壳，以便封闭所述中间外壳的所述敞开的端部中的一个，其中所述端帽由工程塑料制成；以及至少一个固定点，所述固定点被设计、构造和定位成当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时通过所述固定点接纳用于将所述电池模组固定到支撑结构的机械紧固件，所述固定点包括所述端帽中的套筒柱接受器和接合在所述套筒柱接受器中的金属套筒柱。9.根据权利要求8所述的端部封闭件，其特征在于，所述套筒柱具有纵向轴线和沿所述纵向轴线彼此相对的第一端部和第二端部，所述紧固件具有头部，并且所述套筒柱包括一
对凸缘，所述一对凸缘分别位于所述第一端部和所述第二端部处，用于在所述紧固件的所述头部和所述支撑结构之间传递压缩力。10.根据权利要求8所述的端部封闭件，其特征在于，所述端帽包括台阶部分，并且所述套筒柱延伸穿过所述台阶部分。11.根据权利要求9或权利要求10所述的端部封闭件，其特征在于，所述中间外壳容纳电芯堆，所述电芯堆具有多于一个极耳和位于所述极耳之间的极耳间空间中的极耳间绝缘体，并且所述端帽还包括：封闭件外壳，其具有内部空间；以及多于一个间隔肋，其固定到所述封闭件外壳并位于所述内部空间中，所述间隔肋被设计和构造成当所述端部封闭件安装在所述电池模组中以便封闭所述中间外壳的所述敞开的端部中的一个时接合所述极耳间绝缘体以形成多于一个隔离室，所述隔离室将所述极耳中的紧邻的极耳对彼此隔离。12.根据权利要求11所述的端部封闭件，其特征在于，当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时，所述间隔肋延伸到所述中间外壳中。13.根据权利要求9或权利要求10所述的端部封闭件，其特征在于，所述中间外壳由金属制成，并且所述端部封闭件还包括附接框架，所述附接框架用于将所述端帽固定到所述中间外壳，所述附接框架固定到所述端帽并且所述附接框架由金属制成，当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时所述附接框架焊接到所述中间外壳。14.根据权利要求13所述的端部封闭件，其特征在于，所述中间外壳具有内周，并且所述附接框架具有内周并且包括遮光凸缘，所述遮光凸缘围绕所述附接框架的所述内周延伸，并且当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时，所述遮光凸缘邻近所述中间外壳的所述内周延伸到所述中间外壳中。15.一种用于电池模组的端部封闭件，其特征在于，所述电池模组包括中间外壳，所述中间外壳由金属制成并具有一对敞开的端部，所述端部封闭件包括：端帽，其被设计和构造成牢固地固定到所述中间外壳以便封闭所述中间外壳的所述敞开的端部中的一个，其中所述端帽由工程塑料制成；以及附接框架，其用于将所述端帽固定到所述中间外壳，所述附接框架固定到所述端帽并且所述附接框架由金属制成，当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时，所述附接框架焊接到所述中间外壳。16.根据权利要求15所述的端部封闭件，其特征在于，所述中间外壳具有内周，并且所述附接框架具有内周并且包括遮光凸缘，所述遮光凸缘围绕所述附接框架的所述内周延伸，并且当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时，所述遮光凸缘邻近所述中间外壳的所述内周延伸到所述中间外壳中。17.根据权利要求16所述的端部封闭件，其特征在于，所述中间外壳容纳电芯堆，所述电芯堆具有多于一个极耳和位于所述极耳之间的极耳间空间中的极耳间绝缘体，并且所述端帽还包括：封闭件外壳，其具有内部空间；以及多于一个间隔肋，其固定到所述封闭件外壳并位于所述内部空间中，所述间隔肋被设计和构造成当所述端部封闭件安装在所述电池模组中以便封闭所述中间外壳的所述敞开
的端部中的一个时接合所述极耳间绝缘体以形成多于一个隔离室，所述隔离室将所述极耳中的紧邻的极耳对彼此隔离。18.根据权利要求17所述的端部封闭件，其特征在于，当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时，所述间隔肋延伸到所述中间外壳中。19.根据权利要求16所述的端部封闭件，其特征在于，所述端部封闭件还包括至少一个固定点，所述固定点被设计、构造和定位成当所述端部封闭件安装在所述电池模组中时通过所述固定点接纳用于将所述电池模组固定到支撑结构的机械紧固件，所述固定点包括所述端帽中的套筒柱接受器和接合在所述套筒柱接受器中的金属套筒柱。20.根据权利要求19所述的端部封闭件，其特征在于，所述端帽包括台阶部分，并且所述套筒柱延伸穿过所述台阶部分。21.根据权利要求19所述的端部封闭件，其特征在于，所述套筒柱具有纵向轴线和沿所述纵向轴线彼此相对的第一端部和第二端部，所述紧固件具有头部，并且所述套筒柱包括一对凸缘，所述一对凸缘分别位于所述第一端部和所述第二端部处，用于在所述紧固件的所述头部和所述支撑结构之间传递压缩力。22.一种用于电池模组的壳体，其特征在于，所述壳体包括：中间外壳，其具有一对敞开的端部；以及一对端部封闭件，其用于分别封闭所述中间外壳的所述一对敞开的端部，其中每个端部封闭件是根据权利要求1至21中的任一项所述的端部封闭件。23.一种电池模组，其特征在于，包括：电芯堆；以及壳体，其容纳所述电芯堆，所述壳体包括：中间外壳，其具有一对敞开的端部；以及一对端部封闭件，其用于分别封闭所述中间外壳的所述一对敞开的端部，其中每个端部封闭件是根据权利要求1至21中的任一项所述的端部封闭件。

技术总结
本申请涉及电池模组、用于电池模组的端部封闭件和壳体。端部封闭件用于容纳由彼此堆叠的电化学电芯构成的电池模组的壳体。每个模组包括管状的并包括一对敞开的端部的中间外壳。在每个敞开的端部处提供端部封闭件。在一些实施例中，端部封闭件包括端帽，端帽包括封闭件外壳和间隔肋。当端部封闭件安装在适当地构造的模组中时，间隔肋有助于界定隔离室，隔离室将电芯极耳中的相邻的电芯极耳对彼此隔离。在一些实施例中，端帽由塑料制成，且至少一个接纳紧固件的套筒柱与端帽接合，以提供用于将模组固定到支撑结构的稳固固定点。在一些实施例中，端部封闭件包括附接框架，用于将塑料端帽固定到由金属制成的中间外壳。固定到由金属制成的中间外壳。固定到由金属制成的中间外壳。


技术研发人员：梁记卫 王显杰 段勇
受保护的技术使用者：麻省固能（上海）新能源科技有限公司
技术研发日：2022.12.20
技术公布日：2023/8/8