電池殼體的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開總體上涉及電池(battery)殼體，并且具體涉及電池殼體中的電池單元(cell)之間的電互連件、使電池殼體中的電池單元熱絕緣、和用于電池殼體中的電池單元的冷卻系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]電池殼體通常包括電導體，電導體以串聯(lián)和/或并聯(lián)配置連接電池單元以形成具有期望能量容量和輸出電壓的電池系統(tǒng)。在圓柱形電池單元上，正極和負極端子被定位在電池單元的相反端。通常，電接觸被制作在電池殼體中的每個電池單元的兩端，使得正極和負極端子兩者都直接連接到導體。然而，在每個電池單元的兩端制作電接觸增加了連接系統(tǒng)中潛在故障點的數目，并且增加了電池殼體的整體成本。

【發(fā)明內容】

[0003]在一個實施例中，電池殼體包括保持多個電池單元的電池框架。每個電池單元具有在第一端處的正極端子和在與第一端相反的第二端處的負極端子。每個電池單元還包括在第一端處的導電結構和導電外殼，導電外殼將第二端處的負極端子電耦合到第一端處的導電結構。不是在電池單元的兩端都制作電接觸，而是互連件與正極端子或導電結構接觸，這兩者都在電池單元的第一端。由于導電外殼將導電結構電耦合到負極端子，制作在電池單元的卷曲結構處的接觸具有將互連件耦合到電池單元負極端子的效果。
[0004]在一個實施例中，兩個電池單元之間的互連件與第一電池單元的導電結構和第二電池單元的正極端子接觸，以串聯(lián)連接兩個電池單元。在另一實施例中，第一互連件與兩個電池單元的正極端子接觸，并且第二互連件與相同的兩個電池單元的卷曲結構接觸，以并聯(lián)連接這兩個電池單元。
[0005]電池單元被定位為使得每個電池單元的第一端和互連件都在電池框架的同一側面上，并且每個電池單元的第二端在框架的相反側。作為結果，互連件的長度可以更短，因為它不需要延伸在框架的相反側之間以連接電池單元的相反端。更短的互連件是有利的，因為它允許較低的材料和制造成本。更短的互連件還降低了電池殼體中潛在故障點的數目，并且降低了電池單元之間的連接的整體復雜度。
[0006]在一個實施例中，電池框架包括被配置為保持電池單元的多個電池單元隔室。在一個實施例中，每個電池單元隔室包括多個對齊特征，對齊特征以突起距離從隔室的內表面突起。當電池單元插入到電池單元隔室中時，對齊特征與電池單元的側面接觸，以將電池單元置于電池單元隔室的中心，且在電池單元的側面和電池單元隔室的內表面之間創(chuàng)建空氣間隙。
[0007]對齊特征的突起距離可以選擇為使得空氣間隙的厚度足夠大以提供在電池單元周圍的熱絕緣、但也足夠小以防止在空氣間隙中發(fā)生任何顯著的對流。這降低了從電池單元到鄰近電池單元的傳熱，當電池單元故障且在熱逸潰期間釋放大量的熱量時，這有利地保護了鄰近電池單元。
[0008]在一個實施例中，電池殼體還包括定位在框架的側面的散熱器和接觸散熱器表面的熱界面。當電池單元插入到電池框架中時，熱界面和散熱器被定向為使得熱界面還接觸電池單元的第二端。作為結果，熱界面建立在電池單元的第二端和散熱器表面之間的熱連接，并且允許熱量在電池單元和散熱器之間傳遞。附加的電池單元可以插入到電池框架中，且以這種方式熱耦合到散熱器。
[0009]在一些實施例中，散熱器還連接到散熱設備或冷卻設備，它們降低散熱器和電池單元的溫度。例如，散熱器可被連接到暴露于電池殼體的外部環(huán)境的電池包圍件。此外，散熱器的相反側面可以耦合到傳熱材料片。
[0010]有利的是，制作在每個電池單元的第二端處的熱連接(即，在具有負極端子的端)，因為電池單元的內部膠凝卷結構使得電池單元在其負極端子處具有較高的熱導率。因此，制作在電池單元的第二端處的熱連接允許從電池單元到散熱器的改善的傳熱。
[0011]本說明書中描述的特征和優(yōu)點并不是無所不包的，并且特別是，鑒于附圖、說明書和權利要求書，許多附加特征和優(yōu)點對于本領域普通技術人員將是顯而易見的。此外，應該注意的是，本說明書中使用的語言主要被選擇用于可讀性和教學目的，并可能未被選擇為刻畫或限制發(fā)明的主題。
【附圖說明】
[0012]圖1A-1C示出根據一個實施例的電池殼體的各種視圖。
[0013]圖2A-2B示出根據一個實施例的電池單元。
[0014]圖3A-3B示出根據一個實施例的用于將電池單元彼此耦合的互連件。
[0015]圖4A-4C示出根據一個實施例的在電池殼體的電池單元隔室內的對齊特征。
[0016]圖5A-5F示出根據一個實施例的用于電池單元的熱管理系統(tǒng)。
[0017]圖6示出根據一個實施例的安裝在電動摩托車上的電池組件。
[0018]附圖僅出于說明的目的而描繪各種實施例。本領域的技術人員將從以下討論中容易地認識到，可以采用本文中示出的結構和方法的替代實施例，而不脫離本文中所描述的原理。
【具體實施方式】
[0019]電池殼體概述
[0020]圖1A是根據一個實施例的電池殼體100的透視圖。電池殼體100包括電路板102、框架結構104和散熱器106。圖1B是將電路板102移除情況下的電池殼體100的透視圖。如圖1B所示，框架結構104包含用于電池單元108的隔室。圖1C是電池殼體100的側面剖視圖，其示出了在框架結構104內部的電池單元108。
[0021]電路板102包含用于電連接電池單元108的電路。在一個實施例中，電路板102以并聯(lián)-串聯(lián)的配置連接電池單元108。在并聯(lián)-串聯(lián)配置中，電池單元108可以被分成電池單元的組，其中每個組中的電池單元并聯(lián)連接，并且組串聯(lián)連接。在其它實施例中，電路板102可以以不同的或更復雜的方式連接電池單元108。例如，電池單元的組可以串聯(lián)連接，并且組的串聯(lián)可以與其它組的串聯(lián)并聯(lián)連接，以形成并聯(lián)-串聯(lián)-并聯(lián)配置。替代地，電路板102可以以串聯(lián)-并聯(lián)配置或串聯(lián)-并聯(lián)-串聯(lián)配置連接電池單元。用于連接電池單元108的示例配置會在下面參考圖3A-3B進行詳細描述。
[0022]框架結構104包括多個電池單元隔室，電池單元隔室向電池殼體內的電池單元108提供機械支撐。在示出的實施例中，框架結構104中的電池單元隔室被分開為左部分和右部分，且每個部分中的電池單元隔室保持電池單元108，使得電池單元被定向為基本上彼此平行。此外，電池單元隔室以六角形圖案布置，以提高電池單元108的包裝效率，并減少用于框架結構104的材料量。因此，不是在框架結構104的外周界上的每個電池單元隔室與6個其它電池單元隔室鄰近。在一個實施例中，框架結構104包括126個電池單元隔室(例如每個部分中63個電池單元隔室)，且每個電池單元隔室保持單個電池單元108。在這一實施例中，每個電池單元隔室的體積為17.3立方厘米(cc)，且用于框架結構104的材料所占體積為約262cc?？偟膩碚f，當包括電池單元隔室的體積和其它完整或部分包圍區(qū)域的體積時，框架結構104的總體積為約3000cc。在其它實施例中，框架結構104包括附加或更少的電池單元隔室。框架結構104還可以包括以下特性，該特征使每個電池單元108與鄰近電池單元熱絕緣，以當單個電池單元故障且釋放大量熱量時防止鄰近電池單元過熱。實現電池單元之間的熱絕緣的示例方法下面參考圖4A-4C進行描述。
[0023]散熱器106由導熱材料制成，其將熱量從電池單元108傳遞到一個或多個散熱設備。在一個實施例中，散熱器106的一個側面106A熱耦合到電池單元108，且散熱器的另一個側面106B耦合到其它散熱設備。散熱器106的邊緣也可以耦合到散熱設備。用于使用散熱器106來消散電池單元108生成的熱量的不同配置的示例在下面參考圖5A-5C進行詳細描述。
[0024]電池單元結構
[0025]圖2A為圓柱形電池單元108的透視圖。電池單元108表示在電池殼體100中使用的電池單元。電池單元108具有在電池單元的第一端處的正極端子202和在電池單元的第二相反端處的負極端子204。電池單元108包括提供結構支撐和容納電池單元108的內部部件的導電外殼206。導電外殼206由導電材料(例如金屬)形成，且電親合到在電池單元108的第二端處的負極端子204。導電外殼206從負極端子204向上延伸至在電池單元108的第一端處的導電結構208。在圖2A-2B所示的實施例中，導電結構208包括在電池單元108的第一端附近的卷曲結構。非導電環(huán)210將導電結構208與正極端子202分開，以防止正極端子202和導電結構208之間的電傳導(導電結構208經由導電外殼206電耦合到負極端子204)。
[0026]圖2B是示出圖2A所示電池單元108的內部的橫截面圖。電池單元108的內部包括膠凝卷212，且可以可選地包括其它部