專利名稱：具有排污歧管的電池系統(tǒng)的制作方法
具有擁將歧管的電M統(tǒng)
相關申請的交叉引用本申請要求2006年1月6日提交的美國臨時專利申請No. 60/757,068
的權益，其，內容并Ajtb處以作參考。
背景技術：
本發(fā)明主要涉及電池和電池系統(tǒng)領域。更具體地，本發(fā)明涉及用于封 裝、連接和調控多個電池(例如，在電池組件或模塊中)的系統(tǒng)。公知的是提供電池用作例如汽車的車輛。例如，鉛酸電池已經使用在
啟動、照明和點應用上。就，已經妒出混制力車，其利用與其它系統(tǒng)(例
如內燃機)組合4頓的電池(例如鎳金屬混合(NiMH)電池)來向車輛提供動力。
能夠有利地在混合動力車上的電池系統(tǒng)的設計和管理可以包括例 如電力性會濫測、熱管理以及廢物的抑制(例如可從電池單元中放出的氣體)方 面的考慮。鋰離子電池具有比NiMH電池更高的電量密度(即，在維持相同電量的 情況下，鋰離子電池比同等NiMH電池小)，并且因此在M^通常類似的電力負載 時占據(jù)更小的空間。公知的，鋰離子電池的性能與NiMH電池不一樣。在一些應用中，獲得 鋰離子電池的增強的功率/性能可能是所期望的。例如，鋰離子電池可以提供比 NiMH電池更大的特定功率。然而，鋰電池技術的，表現(xiàn)出的設計和工程挑, M51常傳統(tǒng)NiMH電池技術。能夠有利地使用在混合動力車上的鋰電池系統(tǒng)的設計和運用可以包括 例如電力性肯濫測、熱管理以皿物的抑制(例如可從電池單元中放出的氣體) 方面的考慮。所需的是提供—種用于車輛的改進的電池系統(tǒng)。還需要的提供一種 用于從系統(tǒng)中頓的電池高效地和有鄉(xiāng)也排出廢物的系統(tǒng)。所需的是提供一種包 括本發(fā)明中顯而易見的15M—個或多個這些^它的優(yōu)點的電池系統(tǒng)。

發(fā)明內容
—個示例性實施例涉及一種包括多個電池模塊的電^t^且件。*電池 模±央包括互聯(lián)的多個電化學電池單元和至少一個用于允許廢物從電池?！罓T咄的 開口。掛共歧管用于將電池模t劃咄的廢物引向遠離電池組件的OT。該歧管包 括與電池模塊中的開口對齊的結構，用以允許廢物流向歧管。


圖1A是用在電 1^且件中的公知電池模塊的透視圖。
圖1B是圖1A所示模i央的、，1B-1B的剖視圖。
圖2是具有多個依據(jù)示例性實施例的電池模±央的電^^且件的透視圖。
圖3A是圖2所示的電^ta件中使用的電池模塊的透視圖。
圖3B是圖3A所示電池模塊的沼錢3B-3B的剖視圖。
圖4A是示出依據(jù)一個示例性實施例的端板的圖3A所示的電池模塊的 局部剖視圖。圖4B是示出依據(jù)另一個示例性 例的端板的圖3A所示的電池模塊 的局部剖視圖。圖4C是示出依據(jù)另一個示例性鄉(xiāng)例的端板的圖3A戶標的電池模土央 的局部剖視圖。圖5A-5C是依據(jù)幾個示例性實施例的電^tMa件和排出歧管的透視圖。
圖6A是依l個具體^M例的電 M電池單元的透視圖。
圖6B是圖6A中的電池單元的沿線6B~€B的剖視圖。
圖7A是依l個示例性實施例的電池單元的透視圖。
圖7B是圖7A中的電池單元的，7B-7B的剖視圖。
圖8A是依^~個示例性^^例的電池單元的透視圖。
圖8B是圖8A中的電池單元的，8B-8B的剖視圖。
圖9是其中具有依l個示例性鄉(xiāng)例的電池模塊的糊的透視圖。 具體鄉(xiāng)方式圖1A和1B示出包含多個依據(jù)公知^^例的電皿電池單元40的電池 模塊。電池單元40與錐形適配器150相連。適配器150包含端面152、圓筒部分 154、傾斜部分156以及排出孔158。端面152連接到一個電池單元40的端面44 上，而圓筒部分154接收并雜到另一個電池單元40的夕卜殼42上。傾斜部分156 ,端面152和圓筒部分154并且允許電流在端面152和圓筒部分154之間流動。以排出孔158 (例如縫、出口等)為形式的開口或孔洞衛(wèi)共招喊斗部
分156上并允許廢物(例如氣體)從電池單元40排出并離開適配器150形成的空
間。圖1A和1B中示出的結構中的困難是離開電池單元的J^n會與電池模塊周圍
的空氣混合，而不是從車輛中排出。所需要的是將廢氣與周圍的空氣保持分離并 將其排到輔外面。圖2示出依i個示例性實施例的電^tMa件io。電^tMa件io想要提
供在，ll (參見例如圖9)上并且包含托架20、端板12以及多個電池模塊30。 托架20包含底部或下半^P分21以及頂部或上半部分22 (圖5A)，并且配置成包 住或容納模塊30。端板12 KB成與模塊30的端子35導電相連。每一個模塊30包括多個電池單元40 (例如NiMH電池)、適配器50、 絕緣環(huán)32、管套34 (圖2中示出了去掉部分的情況)以及端子35。依據(jù)一個示例 性實施例，組成該模塊的電池單元以端對端的形式設置以形成電池單元的棒狀或 線狀排列。依l個示例性實施例，電鵬且件10包括三個模塊20，其中的每一個 包括三個電滅電池單元40。雖然圖2戶標實施例示出了具有三個電池單元40的 模決30，應該 的是不同| 的電池可以在每一個模塊(例如四個，多電池 單元等)上4頓。而且，應該鵬的是依據(jù)其它示例性實施例，電池組件可以包
括不同，的模塊(例如，多于或少于附圖戶;f^的M的模塊)。而且，雖然圖2
所示的電池單元具有，圓柱狀的形狀，然而依據(jù)其它示例性實施例，電池單元 可以采用其它形式(例如橢圓形、棱跡等)。依據(jù)另外的其它的示例性實施例， 電、池單^t可以是鋰離子、鎳鎘或任意其它適用的電化學電池單元。依據(jù)一個示例性實施例，電池單元40是，圓柱形NiMH電池單元并 且lSa皿儲和^it電荷。如附圖2和附圖3A-3B戶斥示，電池單元40包括外套或 外殼42、端^M44、絕緣環(huán)46以及排出體48 (例如開口、孔洞、縫等)。外 殼42通常是中空體(例如框架、遮蓋物、管套等)，其用作電池單元40的內部元 件(例如至少一個負電極或陽極、至少一個正電極或陰極、隔離物、電解液等) 的容器并且限定電池單元40的外形。依據(jù)一個示例性實施例，外殼42可以用作 電池單元40的一個端子(負t^正極)。端板44娥辨面體，其用作電池單元40的一端和電池單元40的一 個端子(負極^IE極)。絕,46通常是非導電部件，其連接在外殼42和端板44 之間并且減少電池單元40矢鵬(即，M31電池單元40的夕卜殼42與電池單元的端
板44接觸)的機會。排出體48允許電池單元40失效時可^i鵬方臟力和氣體， 齡外殼42鵬的機會。參考圖3A和3B，示出依據(jù)一個示例性實施例的模塊30。電池單元40 與適配器50牽鵬^^接在一起。適配器50包括圓筒部分52、凸起部分54 (即突 出部艦伸部)、端面56以及排出孔58。圓筒部分52接收并連接到電池單元40 的外殼42，而凸起部分54連接到相鄰電池單元40的端面44。端面56連接凸起 部分54和圓筒部分52并且允許電流在凸起部分54和圓筒部分52之間流動。排 出孔58是圓筒部分52中的開口 (例如縫、孑L洞、空間、出口等)并允iW勤可從 電池單元40中釋放的廢物(例如氣體)離瓶配器50形成的空間。絕^Jf 32通常是非導電部件，其連接到電池單元40上并且M^、模塊 30短路(即，iiil一電池單元40的外殼42與相鄰電池單元40的適配器50接觸) 的機會。管套34 (附圖2)通常是非導電部件，其j妙卜殼42與外界絕緣并且減 少電擊的機會。管套34包含多個與適配器50上的排出孔58對應的開口 31 (例如 縫、孔、孔洞等)?，F(xiàn)在參考圖4A-4C，示出了依據(jù)各種示例性實施例的模i央端子。這種 端子設置成導電部件，其意在將模塊機械和電學連接到端板。在圖4A-4C所示的 示例性實施例中，端子35、 135、 235趟入型連接器，其插入到開口 (例如孑L洞、 縫等)以連接到電池單元的端板12。參考圖4A并且依據(jù)一個示例性實施例，端子 35通常是將平面部件^:件彎曲，成為，U形輪廓。端子35包含后背部分 36、頂部分37、前面部分38以及孔洞或孔39。依l個示例性實施例，后背部 分36焊接到在模塊30末端上的電池單元40的端板44上。孔39是前面部分38 上的開口 (例如縫、孔洞等)。體孔39是為了焊接工藝中會^M到后背部分 36。依據(jù)其它示例性 例，后背部分36倉,以形成導,接的任何其它適合的 方式，到電池單元40的端板44上。前面部分38配置皿合端板12上的導電 部件或插座。現(xiàn)在參考圖4B 據(jù)另一個示例性實施例，辭135通常是將平面部 件^;件彎曲，^;，l型的輪廓并且包含后背部分136和頂部分137。依據(jù) 一個示例性實施例，后背部分136 M^接到模塊30 *^上電池單元40的端板44 上。依據(jù)其它示例性實施例，后背部分136育辦以形成導電連接的ffi可其它適合
的方式連接到電池單元40的端板44上。頂部分137 SSa成接合端板112上的導 電部件或插座。圖4A-4C所示實施例的一個有益特征是，端子可以焊接(例如激光焊 接)至U端板以及端社的導電部件或插座上，因此M^了電池組件所需部件的整 體數(shù)量并增加了組裝的鵬(以及，與此同時，減少了與組裝相關的必需勞動成 本)。例如，模塊中的每一個電池單元可以激光焊接在一起。依據(jù)另一個示例性實 施例，單個電池單元可以不ilil焊接而連接在一起。依據(jù)另一個示例性實施例，
端子可以不焊接到端板(例如，它們可以M;其它方式例如緊固件、卡扣配合等
來固定)?，F(xiàn)在參考圖5A-5C，示出依據(jù)不同示例性實施例的歧管，其可以結合 在例如附圖2所示的電 魁且件中。如這ll^頓的，術語"歧管"意指部件(例 如導管、管桶、軟管、溝槽等)的組合，該部件配置成從電池單元收集排出廢物 (例如氣體)并且ES^排出這^it物使之釋放在^^^卜部。圖5A所示為歧管的一個示例性實施例。 —結構包括包含一系列凸起部 件^￡件23 (例如壁、隔離物、支撐物、肋等)的托架20、實質上平行的空氣空 間25、實質上平行的溝槽27以及端溝槽29。依據(jù)示例性實施例，托架20的底部 或下半部分21和頂部^h半部分22是對稱的(依據(jù)其它示例性實施例，頂部和 底部可以是非對稱的)。元件23lSfi^接收和支撐其上的模決30?？諝饪臻g25大 致是平行的空間，其方向確定為基本上與徵央30垂餅JJ^m咬氣的空間。 溝槽27是凹陷(例如管道、凹槽、溝等)，其形自空氣空間25之間的部件23 中并且相應TiS配器50中的排出孔58 (如圖5A所示，排出孔58位于電池模塊 30的下側上，并且當模i^S頓當錢時，排出孔58與形鵬部件中的凹陷的 底部對齊；根據(jù)其他示例性 例，該祠夂出孔58可以與沿著該凹陷的不同的點與 溝槽對齊)。端溝槽29是煩與溝槽27垂直的凹陷(例如髓、凹槽、溝等)并 且雜至購槽27以形j^S配器50上的排出孔58和夕卜鵬粒間的雜的、基
本密封的空間。依據(jù)其它可選實施例，托架20能夠包括襯墊部件，其配置成增強托架20的兩半部分之間的密封并且將廢氣與冷卻空氣基本隔離。圖5B所示為歧管的另一個示例性實施例。歧管60包含多個部件^; 件62、 68 (例如管、溝槽等)。部件62通常是中空部件(例如導管、軟管、管等)， 其配置成與模塊30相連以接收樹可來自電池單元40的廢氣并且將方向確定為平 行于豐莫塊30。依據(jù)示例性實施例，部件62包含本體63、閉合端64、與中空的本 體63相連的開口端65以及多個開口 66 (如圖5B所示，開口 66 ，在部件62的 下側上)。依據(jù)一個示例性實施例，本體63是煩圓筒形并鄉(xiāng)成部件的側壁。 閉合端64和開口端65位于部件62的相反的鄉(xiāng)。開口 66 (例如孔、縫、孔洞等) 相應于適配器50上的排出孔58。部件68 (例如歧管的基部)是基本上中空的部 件(例如管、導管、軟管、管道等)，其連接到部件62的開口端65以形^ffig配 器50上的排出孔58和夕卜部環(huán)境之間的驗的、基本密封的空間。圖5C戶標為歧管的另一個示例性實施例。歧管160包含多^H件162、 168 (例如導管、軟管、管等)。管162通常是中空部件，其SCS^與模塊30相連 以接收倒可來自電池單元40的^并且)|各方向確定為垂直于?！姥?0。依據(jù)示例性 實施例，部件162包含本體163、閉合端164、與中空的本體163相連的開口端165 以及多個開口 166 (如附圖5C所示，開口 166 ,在部件162的下側上)。依據(jù)一 個示例性實施例，本體163是大致圓筒形并且形成管132的側壁。閉合端164和 開口端165位于部件162的相反的鄉(xiāng)。開口 166 (例如孔、縫、？L洞等)對應于 適配器50上的排出孔58。部件168 (例如基部)錢本上中空的部件(例如管、 導管、軟管、f^等)，其連接到部件162的開口端165以形成在配器50上的 排出孔58和外部環(huán)境之間的連續(xù)的、基本密封的空間。圖2到5C所示示例性實施例示出具有相對平滑的夕卜部表面的電池或電池單元，圖6A到8B示出依據(jù)其它示例性實施例的電池或電池單元。通常的混合 電動車電M31平層氣流冷卻。依據(jù)一個示例性實施例，不規(guī)的輪廓(例如波 紋、褶鈹、溝槽等)加到電池單元和電池單元的分立容器上，會導致湍流氣流并 且增加電池單元的劍專導性能。依l個示例性鄉(xiāng)例，這種輪廓是內部中空的， 這種輪廓可以有益地增加電池單元的內部體積，這可以用來增加電，積蓄的體 積和電池單元的絲。參考圖6A和6B并且依據(jù)一個示例性實施例，電池單元140包含具有
一系列魏144 (例如背脊、肋、突出等)的夕卜殼142，其KS鵬加艦電池單 元140的7鄉(xiāng)空氣的湍流離并且基本上平行于電池單元140的軸線。魏144 限定內部體積146，其允許額外的^ M容納在電池單元140中(例如，其可以通 鵬免隔板的書棘增加電池單元的絲)。依據(jù)示例性實施例，魏144具有大 致長斜方形的截面。依據(jù)其它示例性實施例，可以j頓用于突起的其它微(例 如截面可以是半圓形、正方形、矩形、三角形等)。參考圖7A和7B并且依據(jù)另一個示例性實施例，電池單元240包含具 有系列魏244 (例如背脊、肋、突出等)的外殼242，其酉遭鵬加了、船電池 單元240的冷卻空氣的湍流禾號并且基本上垂直于電池單元240的軸線。突起244 限定內部^f只246，其允許額々卜的電^^容納在電池單元240中。依據(jù)示例性實施 例，魏244具有;^C長斜方形的截面。依據(jù)其它示例性實施例，可以f頓用于 魏的其它靴(例如截面可以是半圓形、正方形、矩形、三角形等)。參考圖8A和8B并且依據(jù)另一個示例性實施例，電池單元340包含具 有系列^344 (例如鼓起、突出等)的外殼342，其KS成增加M:電池單元340 的7轉P空氣的湍流禾號并且延伸到外殼342外部。魏344限定內部1^只346，其 允許額屏的電鵬容納在電池單元340中。依據(jù)示例性鄉(xiāng)例，魏344具有大 致l斜方形的截面。依據(jù)其它示例性實施例，可以l頓用于魏的其它靴(例 如截面可以是半圓形、正方形、矩形、三角形等)。圖6A-8B示出具有形成為部分外殼的突起，依據(jù)其它示例性實施例， 突起可以提供為容納模塊的蓋的結構(例如具有覆蓋其上的熱縮包的褶皺塑料 蓋)。以這種方式，，可以用來產生湍流氣流而不需要對另外的基本光滑的電池 單元的外表面進行改變(但是應該注意的是，在蓋上而不是在電池單元本身上提 供^^不會Jli共電池單元中的,卜的電Mi積蓄術只的有益的特征)。依據(jù)其它 示例性 例，提供在電池單元上的，可以是實心的而不是中空的。通過回顧本發(fā)明可以理解的是，^&tt示出的示例性實施例可以獲 得眾多優(yōu)點。例如，圖4A至4C戶標的這些端子可以Ml消除電艦莫塊的糊端 子的相對笨重的螺^i接來減少與電池制造相關的部件和組件成本。如圖5A到5C所示，fflaiOT連接到組件內的M電池模塊的歧管系 棘從組件移出廢物，使得從電^^且件移出廢物變得便利。例如，歧管系統(tǒng)中的 開口或 L洞可以與電池模塊的開口或孔洞對齊和/或連接以將廢物引導到糊外
部的位置，從而PMJt物累積在電池模塊和/或電池組件的附近。應該注意的是在說明書中擬啲"前"、"后"、"上"和"下"，
僅僅是在附圖的方向上區(qū)分不同的元件，"前"和"后"是相對于^i共設備的環(huán) 境來說的。對于本發(fā)明的目的，術語"連接"代表兩1^件互相直接或間^^接。
這種連接可以實際上是靜態(tài)的或動態(tài)的。這種連接可以M;兩^P件或兩^P件 以及任何附加的中間部件彼此結合成一個整體獲得，或者通過兩個部件或兩個部 件以及樹可附加的中間部件彼itk^接獲得。這種連接可以實質上是永久的或實質 上是可拆卸或，放的。需要嚴重注意的是，在不同示例性實施例中示出的電池系統(tǒng)的構造和
設置僅作為示例。盡管只有幾個實施例在本發(fā)明中詳細描述，本領域技術人員通 過回顧本發(fā)明將容易離許多修改是可能的(例如各種部件的大小、尺寸、結構、 外形和比例、參數(shù)數(shù)值、安裝設置、材料的4頓、顏色、方向等的改變)，而不實 質上脫離權利要求中列舉的主題的新穎教導和優(yōu)點。例如，一體形成的元件可以
是多個部分^件構成的，元fKi置可以顛倒或做另外的改變，分立元件的'M 或數(shù)量或位置可以改變。任意工藝或方法步驟的次序或工序可以依據(jù)可選實施例 而改變或重新編序。其它替換、修改、改變和省略也可以在各種示例性實施例的 設計、操作剝特n體上實施，而不脫離附加的權利要^ii出的本發(fā)明的范圍。
權利要求
1、—種電池組件，包含 多個電池模塊，每一個電池塊包含連接在一起的多個電化學電池單元和用于允許廢物離開該電池模塊的至少一個開口；以及歧管，用于將廢物從電池模塊引導到遠離該電池組件的位置；其中，歧管包括與電池模塊中的開口對齊的結構從而允許廢物流進歧管。
2、 權禾腰求l的電鵬且件，其中戶腿多個電池模塊中的電池單元端對端排列 從而形戯有中心縱軸線的棒。
3、 任意一個前述權利要求的電^t^且件，其中該歧管包含至少一個中空管。
4、 權利要求3的電鵬且件，其中戶;MS少一個中空管平纟豫電池模塊的縱軸線。
5、 權利要求3的電鵬且件，其中戶; ^s少一個中空管垂直該電池模塊的縱軸線。
6、 權利要求3至5的任意一個的電^ia件，其中所，少一個中空管，是 圓筒形。
7、 ^^利要求3至6的任意一個的電ttMa件，其中所述結構包含中空管中的與 電池模塊中的開口對齊的開口。
8、 權利要求3至7的任意一個的電鵬且件，其中所，少一個中空t^到 并流^lilj一中空部件用于弓l導自遠離電 t^且件。
9、 權利要求3至8的任意一個的電^t^且件，其中該歧管包含多個中空管。
10、 權利要求2的電鵬且件，其中該歧管包含一結構，該結構具有與電池模 塊的開口對齊的至少一個溝槽以從電池模塊弓l導自。
11、 權利要求10的電池組件，其中戶;MM少一個溝槽Ji^^，電池模塊的壁中。
12、 權利要求io或ii的電^iMa件，其中該結構^括向電池模塊引導^iP 空氣的空間的,。
13、 權利要求10至12的電、;^且件，其中該托架包括用于向電池模塊引導冷 卻空氣的空間。
14、 任意一個前述權利要求的電 t^且件，其中電池模塊的用于允許廢物離開 電池模塊的開口^^在連接到電池模塊的電池單元的適配器上。
全文摘要
一種電池組件包括多個電池模塊。每一個該電池模塊包括多個互相連接的電化學電池單元和允許廢物離開該電池模塊的至少一個開口。歧管用于從該電池模塊引導廢物到遠離該電池組件的位置。該歧管包括與該電池模塊的該開口對齊的結構從而允許該廢物流進該歧管。
文檔編號H01M2/10GK101366145SQ200780001869
公開日2009年2月11日 申請日期2007年1月4日 優(yōu)先權日2006年1月6日
發(fā)明者S·J·伍德, W·H·蒂德曼 申請人:約翰遜控制技術公司