电池组结构和系统的制作方法

电池组结构和系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2020年10月22日提交的美国非临时申请序列号17/077,259的权益，该美国非临时申请据此全文以引用方式并入以用于所有目的。
技术领域
3.本技术涉及电池结构和系统。更具体地，本技术涉及在电池组内配置和耦接电池的方法。


背景技术：

4.电池组内的电池放置可在许多考虑下执行。例如，具有紧凑放置的电池单元的电池配置可通过允许电池组内有更多电池单元来提供增加的能量密度。在电池单元的紧凑放置方面存在许多热、结构和机械挑战。


技术实现要素：

5.根据本技术的一些实施方案的电池组可包括纵梁。这些电池组可包括邻近该纵梁设置的多个电池单元。每个电池单元的特征可在于第一表面和与该第一表面相反的第二表面。每个电池单元的特征可在于在该第一表面与该第二表面之间竖直延伸的第三表面。该第一表面可面向该纵梁，并且电池端子可从该第三表面延伸。每个电池单元的特征可在于与该第三表面相反的第四表面。这些电池组可包括与该多个电池单元中的每个电池单元的该第一表面耦接的盖。这些电池组可包括与该多个电池单元中的每个电池单元的该第二表面耦接的基部。
6.在一些实施方案中，电池组可包括在两个电池单元之间从该纵梁延伸的侧壁。该多个电池单元可包括第一组电池单元和第二组电池单元。该纵梁的特征可在于第一纵向表面和与该第一纵向表面相反的第二纵向表面。该第一组电池单元的每个电池单元的该第三表面可面向该纵梁的该第一纵向表面。该第二组电池单元的每个电池单元的该第三表面可面向该纵梁的该第二纵向表面。这些电池组可包括邻近该第一组电池单元中的每个电池单元的该第四表面定位的第一侧梁。这些电池组可包括邻近该第二组电池单元中的每个电池单元的该第四表面定位的第二侧梁。
7.该多个电池单元中的每个电池单元可包括在该电池单元的该第四表面中的通气口。该多个电池单元中的第一电池单元可具有在该第四表面中限定的靠近该第一电池单元的该第一表面的该通气口。该多个电池单元中邻近该第一电池单元的第二电池单元可具有在该第四表面中限定的靠近该第二电池单元的该第二表面的该通气口。邻近该第一电池单元和该第二电池单元的侧梁可限定第一气室和第二气室。该第一气室可与该第一电池单元的该通气口对准。该第二气室可与该第二电池单元的该通气口对准。该基部可以是热交换器，并且该基部可限定正交于该纵梁延伸的流体通道。该纵梁可以是或包括i形梁。该多个电池单元中的每个电池单元的这些电池端子可在沿着该i形梁的表面限定的凹部内延伸。
8.本技术的一些实施方案可包括电池组。这些电池组可包括纵梁，该纵梁的特征在于第一纵向表面和与该第一纵向表面相反的第二纵向表面。这些电池组可包括第一侧梁。这些电池组可包括第二侧梁。这些电池组可包括多个电池单元，该多个电池单元可包括设置在该第一侧梁与该纵梁的该第一纵向表面之间的第一组电池单元。这些电池单元可包括设置在该第二侧梁与该纵梁的该第二纵向表面之间的第二组电池单元。该第一组电池单元中的每个电池单元和该第二组电池单元中的每个电池单元的特征在于第一表面、与该第一表面相反的第二表面以及在该第一表面与该第二表面之间竖直延伸的第三表面。该第一表面可面向该纵梁，并且电池端子可从该第三表面延伸。这些电池单元的特征还可在于与该第三表面相反的第四表面。这些电池组可包括与该多个电池单元中的每个电池单元的该第一表面耦接的盖。这些电池组可包括与该多个电池单元中的每个电池单元的该第二表面耦接的基部。
9.在一些实施方案中，这些电池组可包括在该第一侧梁与该纵梁的该第一表面之间延伸的第一侧壁。该第一侧壁可在该第一组电池单元的两个电池单元之间延伸。第二侧壁可在该第二侧梁和该纵梁的该第二表面之间延伸。该第二侧壁可在该第二组电池单元的两个电池单元之间延伸。该基部可以是热交换器，并且该基部可限定正交于该纵梁延伸的流体通道。该基部可在基部内限定凹部，并且该第一侧壁可安置于限定在该基部内的该凹部内。这些电池组可包括延伸穿过该盖并与该电池组的该多个电池单元耦接的电接口。这些电池组可包括安置于该盖上并与该电接口电耦接的电子模块。该电子模块可与该第一侧壁耦接。
10.该多个电池单元中的每个电池单元可包括在该电池单元的该第四表面中的通气口。该第一组电池单元中的第一电池单元可具有在该第四表面中限定的靠近该第一电池单元的该第一表面的该通气口。该第一组电池单元中邻近该第一电池单元的第二电池单元可具有在该第四表面中限定的靠近该第二电池单元的该第二表面的该通气口。邻近该第一组电池单元的第一侧梁可限定第一气室和第二气室。该第一气室可与该第一电池单元的该通气口对准。该第二气室可与该第二电池单元的该通气口对准。这些电池单元可在该电池组的体积的至少约60％内延伸。
11.本技术的一些实施方案涵盖电池组。这些电池组可包括纵梁，该纵梁的特征在于第一纵向表面和与该第一纵向表面相反的第二纵向表面。这些电池组可包括多个电池单元，该多个电池单元包括邻近该纵梁的该第一纵向表面设置的第一组电池单元。这些电池单元可包括邻近该纵梁的该第二纵向表面设置的第二组电池单元。该第一组电池单元中的每个电池单元和该第二组电池单元中的每个电池单元的特征在于第一表面、与该第一表面相反的第二表面以及在该第一表面与该第二表面之间竖直延伸的第三表面。该第一表面可面向该纵梁，并且电池端子可从该第三表面延伸。这些电池单元的特征可在于与该第三表面相反的第四表面。这些电池组可包括与该多个电池单元中的每个电池单元的该第一表面耦接的盖。这些电池组可包括与该多个电池单元中的每个电池单元的该第二表面耦接的基部。该基部可在该基部内限定多个热交换流体通道。
12.此类技术可提供优于常规技术的诸多有益效果。例如，相比于传统电池组结构，本系统可增加体积能量密度。另外，通过利用这些电池单元作为支撑结构的一部分，本系统可具有改进的部件结构完整性。这些和其他实施方案，以及其许多优点和特征，结合以下描述
和附图以更详细地描述。
附图说明
13.可通过参考说明书和附图的其余部分来实现所公开的实施方案的特点和优点的进一步理解。
14.图1示出了根据本技术的一些实施方案的电池组的示意性分解图。
15.图2示出了根据本技术的一些实施方案的电池组的示意性局部剖视图。
16.图3示出了根据本技术的一些实施方案的电池组的基部构件的示意性等距视图。
17.图4示出了根据本技术的一些实施方案的电池组的基部构件的示意性局部剖视图。
18.图5示出了根据本技术的一些实施方案的电池组的盖的示意性局部视图。
19.图6示出了根据本技术的一些实施方案的电池组的一部分的示意性局部剖视图。
20.图7示出了根据本技术的一些实施方案的穿过电池组的侧梁的示意性局部截面图。
21.这些附图中的几个附图作为示意图包含在内。应当理解，附图仅用于示例性目的，并且除非具体表明按比例，否则不应被视为按比例。另外，作为示意图，提供附图以帮助理解，并且可不包括与实际表示相比的所有方面或信息，并且可包括用于示例性目的的放大材料。
22.在附图中，类似的部件或特征部可以具有相同数字的参考标号。此外，相同类型的各种部件可以通过在参考标号后用在相似部件和/或特征部之间区分的字母来区分。如果在说明书中仅使用第一数字参考标号，则该描述适用于具有相同第一数字参考标号的任何一个类似部件和/或特征部，而与字母后缀无关。
具体实施方式
23.电池组可包括封装在一起以产生一定量的功率的任意数量的电池单元。例如，许多可再充电电池可包括具有任意数量的设计的多个单元，该任意数量的设计包括卷绕、堆叠、棱柱形以及其他配置。各个单元可以多种方式耦接在一起，包括串联连接和并联连接。由于从较小的形状因素寻求增加的容量，因此电池单元配置和封装可在正常操作条件下以及在滥用条件期间在电池系统的操作中扮演重要角色。
24.例如，在一些电池单元设计中，单元损坏可能导致短路，这可能导致温度升高，引发放热反应，进而导致热失控。这些事件可在一段时间内生成几百度的温度，该段时间可以是数秒、数分钟或更多，这取决于单元的大小和容量。当电池单元内的内部温度超过阈值温度时，无论单元内是否已经发生损坏，都可能发生热失控。不管引发机制如何，一旦开始，结果通常是连续的热生成，直到反应已经消耗了单元材料为止。当电池单元被放置在电池组设计内时，邻近单元可能暴露于来自经历故障事件的相邻单元的高温。如果这种暴露在足够的时间段内发生，则邻近单元内的内部温度可超过热失控的阈值，从而将故障扩展到邻近单元。该过程然后可跨电池组内的每个单元继续，最终消耗大多数单元(如果不是每个单元的话)。
25.传统电池组已经尝试通过隔离单元、结合广泛的绝缘或增加单元彼此的分离来控
制这种性质的故障扩散。尽管这可提供防止单元故障扩散到邻近电池的附加保护，但是这也可将电池组的容量限制到低于一些系统要求。另外，当电池组被用于可能掉落、受撞击、被刺穿或以其他方式被损坏的设备中时，电池组和组成单元也可能被损坏，这可能导致类似的放热反应发生。因此，传统技术可进一步使电池单元与外壳或结构支撑件绝缘和隔离，这可进一步降低电池组的容量或能量密度。本技术通过创建将电池单元结合到结构内的系统来促进针对许多不同滥用事件的负载分布来克服这些问题。通过将电池单元直接与整个电池组结构支撑件结合，可减少外壳和壳体部件，这可允许电池组的增加的体积密度和比能量，与传统系统相比，这可提供更紧凑和更稳健的设计。有利地，通过以节省空间的方式结合部件，由于将单元直接耦接到壳体的固有热扩散，本技术可利用较少的绝缘。
26.虽然说明书的剩余部分将经常参考锂离子或其他可再充电电池，本领域技术人员将容易理解本技术并不限于此。本技术可与任意数量的电池或储能设备一起使用，包括其他可再充电和一次、或不可再充电电池类型以及电化学电容器，也称为超级电容器或超电容器。此外，本技术可适用于可用于任意数量的技术中的电池和储能设备，该任意数量的技术可包括但不限于电话和移动设备，手持式电子设备，膝上型电脑和其他计算机，器具，重型机械，运输装置，包括汽车，水蒸汽船，航空旅行装置和空间旅行装置以及可使用电池或受益于所讨论的设计的任何其他设备。因此，本公开和权利要求书不应视为限于任何具体讨论的示例，而是可与任意数量的设备广泛利用，该任意数量的设备可能表现出所讨论的示例的电气或其他特性中的一些或全部。
27.图1示出了根据本技术的一些实施方案的电池组100的示意性分解图。电池组100包括沿着纵梁110的任一侧成行分布的多个电池单元105。电池单元105可通过纵梁110彼此分离成延伸电池组的长度的两行。在一些实施方案中，多个纵梁可包括在电池组内，其中产生附加的结构支撑件或更大的形状因素。纵梁可为电池组提供结构完整性，并且可为电池端子和电池耦接提供保护，如将在下文进一步解释的。如图所示，电池组100包括两组电池单元105，包括第一组112a电池单元105和第二组112b电池单元105。如图所示，第一组112a电池单元可从纵梁110的第一纵向表面111a向外延伸，并且第二组112b电池单元可从纵梁110的第二纵向表面111b向外延伸，该第二纵向表面可与该第一纵向表面相反。如下文将进一步描述的，电池单元105可在两组之间反向取向，并且这可将用于所有单元的电池端子取向为面向纵梁110。
28.沿着电池单元的与面向纵梁的表面相反的表面可以是侧梁。例如，第一侧梁115可邻近第一组112a电池单元中的每个电池单元定位，并且第二侧梁117可邻近第二组112b电池单元中的每个电池单元定位。在电池单元之间的间隔处可包括一个或多个侧壁120，该一个或多个侧壁可在每组电池单元的两个电池单元之间从纵梁110延伸。在根据本技术的电池组中可包括任意数量的侧壁120，该任意数量的侧壁可进一步支撑每组电池单元，并且提供附加的结构完整性。侧壁可以电池的任何间隔结合，该间隔在电池组上可以是相等的或可以是不同的。这可允许利用侧壁以用于附加的耦接，如将在下文描述的。盖125可被耦接成覆盖电池单元，这些电池单元可被安置于基部130上。在一些实施方案中，盖125可充当结构构件，该结构构件向其中结合有电池组的系统提供结构附接。电子模块135和功率管理单元可被安置于盖上，并且可与电池单元电子地耦接，如将在下文进一步描述的。
29.如图所示，根据本技术的一些实施方案的电池组可不包括将电池组的电池单元与
结构支撑件分离的附加外壳。许多传统电池组可隔离模块中的电池单元，这些模块然后可结合到电池组的结构设置内。因为此类模块的特征可在于特定的几何形状，所以所得到的电池组可能无效地利用空间，并且可能在结构构件周围保持多个间隙。本技术可利用另选的电池几何形状和材料，其可直接与电池组结构一起使用以提供整个电池组以及电池组可结合到其中的系统的进一步增强。例如，尽管本技术所涵盖的电池单元的特征可在于任何尺寸，但是根据本技术的一些实施方案的电池单元的特征可在于大于或约10cm的侧向尺寸，诸如正交于纵梁110的长度延伸，并且特征可在于大于或约20cm、大于或约30cm、大于或约40cm、大于或约50cm、大于或约60cm、大于或约70cm、大于或约80cm、大于或约90cm、大于或约100cm或更大的侧向尺寸。因此，每个电池单元可从纵梁110延伸到相关联的侧梁。
30.在许多传统设计中，可沿着每个单元块的所有侧面提供绝缘以帮助控制到邻近单元的散热。然而，由于在故障事件期间热量的快速生成，传递到邻近电池单元的热量可能仍然足以将邻近电池单元的内部温度升高到阈值以上，从而也在邻近电池单元中引发热失控。由于绝缘围绕电池延伸，热量向紧邻电池的分布可以是基本上均匀的，并且在热失控中生成的热量可导致每个邻近单元的内部温度增加到热失控阈值以上。因此，许多传统设计可限于结合附加且较厚绝缘的不太紧凑的配置以及结合较多电池单元分离的模块设计。
31.在一些实施方案中，本技术可利用电池单元，这些电池单元的特征可在于故障事件期间的较慢反应，或在于单元材料的较低退化速率。例如，在故障事件期间，可基于单元的化学组成来控制消耗电池内的活性材料的反应以减缓反应，这可降低事件的温度。因此，故障期间的峰值温度可保持低于或约1,000℃，并且可保持低于或约900℃、低于或约800℃、低于或约700℃、低于或约600℃、低于或约500℃、低于或约400℃或更低。这可限制对邻近单元的影响，否则这些单元可能无法经受可导致邻近电池的热失控的较高温度。因此，在本技术的一些实施方案中，电池可更紧密地间隔在一起，或者在邻近电池之间具有更少的绝缘。
32.通过将电池单元耦接到周围结构部件，来自电池单元的热传递可进一步提高，并且可在电池组内结合更少的绝缘，这可进一步改进体积能量密度。例如，在一些实施方案中，盖125可利用热界面材料140与每个电池单元105的第一表面耦接。热界面材料140可直接接触两组或所有组的每个电池单元105，并且可在相反表面上接触盖125。类似地，在一些实施方案中，基部130可与每个电池单元105的与第一表面相反的第二表面耦接。基部130可使用热界面材料145与电池单元耦接。同样，热界面材料145可直接接触电池组的每个电池单元105，并且可在相反表面上接触基部130。如下文将描述的，基部130可以是或包括热交换器，并且因此电池单元与基部之间的更直接接触可进一步促进在操作期间来自电池单元的热传递。
33.在本技术的一些实施方案中，顺应垫150可定位在每个电池单元与邻近电池单元之间，以及电池单元与侧向构件之间。当电池单元在其寿命期间循环时，单元可随时间以及在电池发热的正常操作期间膨胀。当单元严格压缩或容纳在特定结构内时，该单元可具有缩短的循环寿命。然而，本技术可包括被配置为提供一定量的挠曲或压缩以容纳电池单元随时间的溶胀以及减少或限制邻近单元块之间的热传递的顺应垫或绝缘。顺应垫150可被配置为在每个电池单元之间完全占据空间，以限制结构内的任何间隙。然而，热绝缘材料可被配置为容纳其厚度的高达约50％或更多的压缩，以容纳随时间推移的电池溶胀。不像不
可提供此类容纳的传统技术，本技术可基于在每个单元块内电池溶胀的结合容纳而产生更长的电池寿命周期，并且可容纳单元厚度公差。
34.在每个侧梁与电池单元之间，可结合密封泡沫155或垫，其可确保侧梁和电池单元的完全安置，并且限制或防止部件之间的任何间隙。端梁160a和160b可在电池组的纵向端部处抵靠电池单元耦接以完成电池组结构。如图所示，端梁160可形成为可与每组电池单元耦接的半部或区段。这可允许电池集完全形成为包括端梁，随后与类似于电池组的纵梁和侧梁的结构梁连接。
35.顺应垫150和/或密封泡沫155可旨在减少热传递，并且特征可在于小于或约0.5w/m
·
k的热导率，并且特征可在于小于或约0.4w/m
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k、小于或约0.3w/m
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k、小于或约0.2w/m
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k、小于或约0.1w/m
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k、小于或约0.05w/m
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k或更小的热导率。垫可以是或包括任意数量的绝缘材料，并且可包括热阻毯、垫子和可包括各种金属的氧化物的其他材料，以及可有助于所述的任何热导率数值的其他绝缘材料。由于热量远离邻近电池分布，本技术可促进单元之间绝缘的降低。例如，在一些实施方案中，每个电池单元之间提供的绝缘的量可小于或约2cm的厚度，并且在一些实施方案中可小于或约为1cm、小于或约为8mm、小于或约为6mm、小于或约为5mm、小于或约为4mm、小于或约为3mm、小于或约为2mm或更小。减小的绝缘可有助于电池组中的附加体积，其可用于结合附加或较大电池单元，从而增加总容量。
36.热界面材料140和/或热界面材料145可旨在增加热传递，并且特征可在于大于或约0.5w/m
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k的热导率，并且特征可在于大于或约1w/m
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k、大于或约2w/m
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k、大于或约5w/m
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k、大于或约10w/m
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k、大于或约25w/m
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k或更大的热导率。热界面材料可以是或包括任意数量的导热材料，并且可包括热膏或油脂、聚合物或其他导热材料。例如，在一些实施方案中，热界面材料可不导电。在一些实施方案中，因为单元块的表面可不带电荷，所以可使用也可增加热导率的导电膏。另外，材料140和/或材料145可以是除导热粘合剂之外或作为导热粘合剂的另选方案的结构粘合剂。这可增加电池组内的整体封装效率。通过利用热界面材料来促进远离电池组的电池单元的热传递，可减少利用的绝缘的量，因为电池单元温度可保持在较低温度，并且这又可增加电池组内用于电池单元的可用空间。
37.纵梁、侧梁、端梁和侧壁以及盖和/或基部可由任意数量的材料制成，并且可充当电池组100的结构构件。因此，这些材料可以是或包括铝、钢、塑料材料或在强度、刚性和柔性之间提供一些平衡的复合材料。纵梁和侧壁还可提供远离处于故障或其他滥用条件(包括热失控)的电池单元块的一定量的热传导。在本技术的一些实施方案中，纵梁和侧壁可以是i形梁。虽然这可沿梁的长度产生凹陷空间，但是该空间可用于容纳本技术的各方面。例如，侧壁可将顺应垫安置在i形梁凹部内，或者该凹部的大小可被确定为使得电池单元的高度可小于i形梁的高度，这可允许邻近电池单元安置在凹部内以限制间隙，这些间隙可进一步由顺应垫容纳。侧壁还可为辅助系统提供结构附接，以及到其中可结合电池组的设备或系统的附接。
38.类似地，纵梁110可在梁的每一侧上包括凹部，该凹部可容纳电池单元的各方面。图2示出了根据本技术的一些实施方案的电池组200的示意性局部剖视图，并且可示出侧向延伸跨电池组的截面，诸如从第一侧梁到第二侧梁，从如先前所述。电池组200可包括电池组100的任何特征、部件或特性，并且可示出电池组100或由本技术涵盖的其他电池组的附加特征。电池组200可示出完全耦接的部件，其可包括电池单元205和纵梁210，如先前所述。
39.电池单元205可以是可再充电单元，诸如锂离子电池单元，尽管根据本技术的一些实施方案，任何电池单元或储能设备都可用于电池组中。电池单元205的特征可在于取决于单元的几何形状的多个侧表面。图2示出了电池组200内的矩形单元，尽管也涵盖其他几何形状和配置。如图所示，每个电池单元205的特征可在于参照纵梁210的侧表面。例如，电池单元的特征可在于邻近电池组的盖的第一侧表面206。如先前所述，热界面材料可将每个电池单元与盖耦接。这可允许每个单元被包括作为电池组的附加结构构件。例如，不像可将单元与周围结构构件完全分离的许多传统技术，本技术可通过结合电池单元作为电池组的结构部件来进一步加固电池组。电池单元205的特征可在于与第一侧表面206相反的第二侧表面207。第二侧表面207可邻近电池组200的基部，并且热界面材料可将每个电池单元与电池组的基部耦接，如先前所述。电池单元205的特征可在于在第一侧表面与第二侧表面之间竖直延伸的第三侧表面208。每个电池单元的第三侧表面208可面向纵梁210，并且因此第一组212a单元的电池单元和第二组212b单元的电池单元可在取向上相反，使得每个单元组的每个单元的第三侧面面向纵梁210。电池单元205的特征还可在于与第三表面208相反的第四侧表面209。
40.电池组200可包括邻近第一组电池单元的第一侧梁215，并且可包括邻近第二组电池单元的第二侧梁217。如图所示，每个侧梁可在侧梁内限定一个或多个气室。作为非限制性示例，侧梁215可示出限定在侧梁内的第一气室220和第二气室222。每个电池单元可包括在单元的第四表面209中形成的通气口224，其可允许排出的流出物从通气口排出并进入限定在侧梁内的气室。如下文将进一步描述的，与单元205a和单元205b类似，邻近电池单元可交替通气口的竖直位置。例如，电池单元205a可包括在电池单元靠近第二表面207的第四表面内形成的通气口224a，如图所示，并且该通气口可与在侧梁中形成的第二气室222对齐。另外，电池单元205b可包括在电池单元靠近第一表面206的第四表面内形成的通气口224b，如图所示，并且该通气口可与在侧梁中形成的第一气室220对齐。通过在邻近电池之间交替通气口位置，可在特定滥用事件期间向邻近电池单元提供较低的热冲击。如图所示，第一气室和第二气室可通过侧梁中的横向构件彼此流体隔离，如果两个邻近电池通过将材料在侧梁内彼此分离而排出加热的流出材料，则这可进一步限制冲击。
41.电池组200还可包括与电池单元的第一表面206耦接的盖225，如先前所述，并且除了用作密封构件之外，该盖还可用作电池组的结构构件。另外，电池组200可包括与电池单元的第二表面207耦接的基部230，如先前所述。如上所述，基部230可以是或包括用于在操作期间促进来自电池单元的热传递的热交换器。例如，基部230可限定正交于纵梁210的长度延伸的一个或多个流体通道232。通过每个侧梁，入口/出口端口235可从基部构件延伸，用于输送或回收可在通道内流动的传热流体。如下文将描述的，入口/出口端口235可使传热流体沿着流动路径纵向地流动穿过电池组并且穿过流体通道232，这些流体通道然后可在另一个入口/出口端口处回收传热流体之前沿着相反的侧梁处的流动路径引导传热流体。
42.在本技术的一些实施方案中，盖225也可以是或包括类似的热交换器或限定类似的流体通道，这些流体通道可与基部热交换器一起利用以进一步改进通过电池组的热传递。另外，例如，盖热交换器在被结合时可从基部热交换器接收流体，或者反之亦然，并且可通过限定在盖中的流体通道跨电池单元的第一表面往回输送传热流体。传热流体可在与基
部内相反的方向上被引导，这可减小由流体在单个方向上流过基部所引起的跨电池组的温度梯度。另外或另选地，在一些实施方案中，用于传热流体的泵或输送系统可以规则的间隔反向流动，以限制或减小跨电池组的梯度。
43.电池组200还示出了其中纵梁210是i形梁的实施方案。如先前所述，电池端子240可每个电池单元的第三表面208朝向纵梁210延伸。电池端子可限制电池单元可与纵梁结合的齐平程度。然而，因为i形梁结构可提供限定在梁的每个侧面上的凹部，所以电池端子可定位在凹部内，这可允许电池单元更紧密地封装在电池组内。母线可邻近纵梁延伸，并且可延伸串联耦接每个电池集合的电池组的长度，尽管可类似地涵盖并联配置。电池组的电池集合然后可串联耦接在一起以增加电池组的电压，或者并联耦接以增加在设定电压下的能量密度。如下文将描述的，电耦接可延伸穿过盖225或穿过电池组的端部。
44.通过如所描述地限制电池组的部件和绝缘，通过利用电池单元作为电池组的结构设置的一部分，并且通过如所示地减小部件之间的公差，电池组的体积能量密度和比能量可通过增加与电池单元相关联的电池组的体积而相对于传统技术得到改善。例如，在本技术的一些实施方案中，电池单元可占电池组体积的大于或约50％，并且可占电池组体积的大于或约55％、电池组体积的大于或约60％、电池组体积的大于或约65％、电池组体积的大于或约70％、电池组体积的大于或约75％、电池组体积的大于或约80％或更多。这可允许在电子设备和机器中利用较小的电池组，并且可减少与电池组相关联的重量。
45.图3示出了根据本技术的一些实施方案的可用于电池组的基部构件300的示意性等距视图。基部构件300可被包括在本公开中别处所述的电池组中，并且可示出根据本技术的一些实施方案的基部构件的附加特征。基部构件300可包括可结合、焊接或以其他方式耦接在一起以形成基部构件的一个或多个区段。每个区段可被挤压或以其他方式形成以提供延伸跨过基部构件的流体通道。每个通道可在基部内流体隔离，以控制基部内的流体流动，并且维持传热流体与电池单元隔离。在流体通道中，基部构件300可限定一个或多个凹部305。这些凹部可将侧壁安置在电池单元之间，这可允许单元抵靠基部齐平地安置，或抵靠耦接在基部与每个电池单元之间的热界面材料齐平地安置，如先前所述。基于材料和配置，基部构件300可用作热交换器以及电池组的外部支撑件和保护构件。通过将这些特征组合成单个部件，可提供进一步的空间节省。
46.如图所示，基部构件300可包括用于从基部构件300输送和回收传热流体的入口/出口端口310。为了便于观察而从基部构件移除的歧管315可限定沿着歧管延伸的通道318，并且该通道可沿着基部构件的长度输送传热流体。如图所示，歧管通道318的体积或宽度沿着长度增加，并且相反的歧管可具有形成的反向通道。这些通道可协作以在沿着基部构件的纵向穿过基部构件的每个流体通道处产生传热流体的更相等的传导性，这可促进来自电池组的每个电池单元的更均匀的热传递。
47.图4示出了根据本技术的一些实施方案的用于电池组中的基部构件300的示意性局部剖视图，并且可示出基部构件300和延伸穿过该基部构件的流体通道的附加特征。如图所示，流体通道405可形成在基部构件内。在一些实施方案中，流体通道405可与基部构件区段一体地形成，这些基部构件区段可以是挤压金属。因此，通道可各自彼此流体隔离并且与可安置在基部构件上的电池单元流体隔离，或者用热界面材料与基部构件耦接。如先前所述的凹部305可形成在流体通道405之间。因此，侧壁可安置在凹部305内，同时保持形成在
基部构件内的通道405内的流体隔离。隔离通道的这种形成还可增加热交换器可承受的压力阈值。因此，在一些实施方案中，可在系统中使用的传热流体可包括含水流体，诸如可包括乙二醇或其他材料，以及可在压力下保持在基部构件和相关联的制冷剂回路内的制冷剂。
48.图5示出了根据本技术的一些实施方案的电池组的盖500的示意性局部视图。如先前所述，在本技术的一些实施方案中，电源模块或电子模块可安置在盖上。盖可限定通路，电接口505可延伸通过该通路。电接口505可包括一个或多个连接器，该一个或多个连接器提供用于接入电池单元的电耦接。盖可包括从盖突出并围绕电接口505延伸的凸台510。凸台可包括限制侵入到电池组结构中的环境密封件。连接器可包括一个或多个高压总线连接，其可提供与各个电池单元的电耦接，以及用于电池单元的任何其他电源或传感器连接。
49.图6示出了根据本技术的一些实施方案的电池组600的一部分的示意性局部剖视图，并且可示出跨电池组的一部分纵向延伸的截面，诸如穿过多个电池单元和侧壁。电池组600可包括先前所述的电池组的任何特征、部件或特性，并且可示出在别处所述的任何电池组或由本技术涵盖的其他电池组的附加特征。电池组600可示出完全耦接的部件，这些部件可包括如先前所述的电池单元605。电池组600可包括盖610，该盖可与电池单元的第一表面耦接，如先前所述。类似地，电池组600可包括基部615，该基部可限定用于输送热交换流体的多个流体通道，如上所述。
50.电池组600可包括如先前所述的一个或多个侧壁620，该一个或多个侧壁可在电池单元之间间隔地延伸。如上所述，侧壁620可在凹部618处安置在基部615内，这可允许电池单元605被设置成与基部构件或者将电池单元与基部耦接的热界面材料更紧密地接触。一些侧壁620还可包括可延伸穿过盖610的接口622或容器，如图所示。这些接口可允许部件诸如电子模块625的机械耦接。这些接口还可用于将电池组耦接在周围结构内，这可进一步改进电池组刚度和加固。如图所示，电子模块可安置在电池组的盖上，并且可与延伸穿过盖的连接器耦接，如先前所述。为了限制电子模块的移动，模块可利用接口622与侧壁耦接。电子模块可包括与电池单元的电连接，并且可包括与电池组操作相关联的附加监测、感测和控制部件。
51.图7示出了根据本技术的一些实施方案的穿过电池组700的侧梁的示意性局部截面图，并且可示出跨电池组的一部分诸如沿着侧梁纵向延伸的截面。电池组700可包括先前所述的电池组的任何特征、部件或特性，并且可示出在别处所述的任何电池组或由本技术涵盖的其他电池组的附加特征。根据一些实施方案，电池组700可示出形成在侧梁内的气室结构的附加特征。例如，侧梁705可限定第一气室710和第二气室715，它们可沿着侧梁用分隔器720流体地分离。气室可邻近电池单元的通气口形成。如先前所述，每个电池单元可具有形成在与邻近电池单元交替的位置处的通气口。例如，虽然第一电池单元包括靠近盖的通气口，其可排放到第一气室710中，但是邻近电池单元可包括靠近基部的通气口，其可排放到第二气室715中。这些分开的通气气室可限制流出材料与邻近电池的相互作用。气室可延伸到位于端梁处或整合到侧梁中的电池组通气口，这可允许任何流出材料离开电池组。通过利用根据本技术的实施方案的结构部件和配置，可生成具有改进的结构完整性的电池组，同时限制由于附加的封装和绝缘材料而导致的体积增加。
52.在先前描述中，为了说明的目的，讨论许多特定细节以便提供对本技术的实施方
案的理解。然而，对本领域的技术人员而言显而易见的是，可以在不存在这些具体细节中某些细节，或者具有另外细节的情况下实践某些实施方案。
53.公开了几个实施方案，本领域的技术人员能够认识到，可使用多种修改，另选结构，和等价物而不背离实施方案的精神。此外，许多公知的过程和元素没有描述以避免不必要地模糊本技术。因此，以上描述不应视为限制本技术的范围。
54.如果提供了一系列值，则应当理解，除非上下文另有明确规定，也具体公开了在该范围的上限和下限之间所述下限的单元的最小部分的每个居间值。涵盖了所述范围中的任何所述值或未说明居间值以及所述范围中任何其他所述或居间值之间的任何较窄范围。这些较小范围的上限和下限可独立地包括在所述范围内或被排除在外，并且任何限制，没有一个限制或两者包括在较小范围内的每个范围也涵盖在所述技术范围内，但受所述范围内的任何具体排除的限制。在所述范围包括一个或两个限制范围的情况下，也包括排除那些包括的限制中的一者或两者的范围。如果列表中提供了多个值，则类似地具体公开了涵盖或基于任何这些值的任何范围。
55.如本文和所附权利要求中所使用，单数形式“一”，“一个”，和“该”包括复数引用除非上下文明确地另有规定。因此，例如，提及“材料”包括多个此类材料，并且提及“单元”包括提及本领域技术人员已知的一个或多个单元及其等同物等等。
56.另外，词语“包括”，“包含”和“含有”，当用于本说明书和以下权利要求书中时，旨在指定所述特征，整数，部件或操作的存在，但它们不排除存在或添加一个或多个其他特征，整数，部件，操作，行为或分组。

技术特征：
1.一种电池组，包括：纵梁；多个电池单元，所述多个电池单元邻近所述纵梁设置，其中，每个电池单元的特征在于：第一表面，第二表面，所述第二表面与所述第一表面相反，第三表面，所述第三表面在所述第一表面与所述第二表面之间竖直延伸，其中，所述第一表面面向所述纵梁，并且其中，电池端子从所述第三表面延伸，和第四表面，所述第四表面与所述第三表面相反；盖，所述盖与所述多个电池单元中的每个电池单元的所述第一表面耦接；和基部，所述基部与所述多个电池单元中的每个电池单元的所述第二表面耦接。2.根据权利要求1所述的电池组，还包括：侧壁，所述侧壁在两个电池单元之间从所述纵梁延伸。3.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述多个电池单元包括第一组电池单元和第二组电池单元，其中，所述纵梁的特征在于第一纵向表面和与所述第一纵向表面相反的第二纵向表面，其中，所述第一组电池单元中的每个电池单元的所述第三表面面向所述纵梁的所述第一纵向表面，并且其中，所述第二组电池单元中的每个电池单元的所述第三表面面向所述纵梁的所述第二纵向表面。4.根据权利要求3所述的电池组，还包括：第一侧梁，所述第一侧梁邻近所述第一组电池单元中的每个电池单元的所述第四表面定位；和第二侧梁，所述第二侧梁邻近所述第二组电池单元中的每个电池单元的所述第四表面定位。5.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述多个电池单元中的每个电池单元包括在所述电池单元的所述第四表面中的通气口。6.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述多个电池单元中的第一电池单元具有在所述第四表面中限定、在所述第一电池单元的所述第一表面附近的所述通气口，并且其中，所述多个电池单元中邻近所述第一电池单元的第二电池单元具有在所述第四表面中限定、在所述第二电池单元的所述第二表面附近的所述通气口。7.根据权利要求6所述的电池组，其中，邻近所述第一电池单元和所述第二电池单元的侧梁限定第一气室和第二气室，其中，所述第一气室与所述第一电池单元的所述通气口对准，并且其中，所述第二气室与所述第二电池单元的所述通气口对准。8.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述基部是热交换器，并且其中，所述基部限定正交于所述纵梁延伸的流体通道。9.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述纵梁包括i形梁，并且其中，所述多个电池单元中的每个电池单元的所述电池端子在沿着所述i形梁的表面内限定的凹部内延伸。10.一种电池组，包括：纵梁，所述纵梁的特征在于第一纵向表面和与所述第一纵向表面相反的第二纵向表面；
第一侧梁；第二侧梁；多个电池单元，所述多个电池单元包括：第一组电池单元，所述第一组电池单元设置在所述第一侧梁与所述纵梁的所述第一纵向表面之间；第二组电池单元，所述第二组电池单元设置在所述第二侧梁与所述纵梁的所述第二纵向表面之间，其中，所述第一组电池单元中的每个电池单元和所述第二组电池单元中的每个电池单元的特征在于：第一表面，第二表面，所述第二表面与所述第一表面相反，第三表面，所述第三表面在所述第一表面与所述第二表面之间竖直延伸，其中，所述第一表面面向所述纵梁，并且其中，电池端子从所述第三表面延伸，和第四表面，所述第四表面与所述第三表面相反；盖，所述盖与所述多个电池单元中的每个电池单元的所述第一表面耦接；和基部，所述基部与所述多个电池单元中的每个电池单元的所述第二表面耦接。11.根据权利要求10所述的电池组，还包括：第一侧壁，所述第一侧壁在所述第一侧梁与所述纵梁的所述第一表面之间延伸，其中，所述第一侧壁在所述第一组电池单元中的两个电池单元之间延伸；和第二侧壁，所述第二侧壁在所述第二侧梁与所述纵梁的所述第二表面之间延伸，其中，所述第二侧壁在所述第二组电池单元中的两个电池单元之间延伸。12.根据权利要求11所述的电池组，其中，所述基部是热交换器，并且其中，所述基部限定正交于所述纵梁延伸的流体通道。13.根据权利要求12所述的电池组，其中，所述基部限定所述基部内的凹部，并且其中，所述第一侧壁安置于在所述基部内限定的所述凹部内。14.根据权利要求11所述的电池组，还包括：电接口，所述电接口延伸穿过所述盖并且与所述电池组的所述多个电池单元耦接。15.根据权利要求14所述的电池组，还包括：电子模块，所述电子模块安置于所述盖上并且与所述电接口电耦接，其中，所述电子模块与所述第一侧壁耦接。16.根据权利要求10所述的电池组，其中，所述多个电池单元中的每个电池单元包括在所述电池单元的所述第四表面中的通气口。17.根据权利要求16所述的电池组，其中，所述第一组电池单元中的第一电池单元具有在所述第四表面中限定、在所述第一电池单元的所述第一表面附近的所述通气口，并且其中，所述第一组电池单元中邻近所述第一电池单元的第二电池单元具有在所述第四表面中限定、在所述第二电池单元的所述第二表面附近的所述通气口。18.根据权利要求17所述的电池组，其中，邻近所述第一组电池单元的第一侧梁限定第一气室和第二气室，其中，所述第一气室与所述第一电池单元的所述通气口对准，并且其中，所述第二气室与所述第二电池单元的所述通气口对准。
19.根据权利要求10所述的电池组，其中，所述电池单元包括所述电池组的体积的至少约60％。20.一种电池组，包括：纵梁，所述纵梁的特征在于第一纵向表面和与所述第一纵向表面相反的第二纵向表面；多个电池单元，所述多个电池单元包括：第一组电池单元，所述第一组电池单元邻近所述纵梁的所述第一纵向表面设置；第二组电池单元，所述第二组电池单元邻近所述纵梁的所述第二纵向表面设置，其中，所述第一组电池单元中的每个电池单元和所述第二组电池单元中的每个电池单元的特征在于：第一表面，第二表面，所述第二表面与所述第一表面相反，第三表面，所述第三表面在所述第一表面与所述第二表面之间竖直延伸，其中，所述第一表面面向所述纵梁，并且其中，电池端子从所述第三表面延伸，和第四表面，所述第四表面与所述第三表面相反；盖，所述盖与所述多个电池单元中的每个电池单元的所述第一表面耦接；和基部，所述基部与所述多个电池单元中的每个电池单元的所述第二表面耦接，其中，所述基部限定所述基部内的多个热交换流体通道。

技术总结
根据本技术的一些实施方案的电池组可包括纵梁。这些电池组可包括邻近该纵梁设置的多个电池单元。每个电池单元的特征可在于第一表面和与该第一表面相反的第二表面。每个电池单元的特征可在于在该第一表面与该第二表面之间竖直延伸的第三表面。该第一表面可面向该纵梁，并且电池端子可从该第三表面延伸。每个电池单元的特征可在于与该第三表面相反的第四表面。这些电池组可包括与该多个电池单元中的每个电池单元的该第一表面耦接的盖。这些电池组可包括与该多个电池单元中的每个电池单元的该第二表面耦接的基部。的该第二表面耦接的基部。的该第二表面耦接的基部。


技术研发人员：N
受保护的技术使用者：苹果公司
技术研发日：2021.10.05
技术公布日：2023/8/14