波纹翅片电池模块制造技术

本发明专利技术提供一种电池模块，其包括两个或更多个电池单体和设置在电池单体之间的连续的波纹翅片。波纹翅片的结构大致是一件式的，使得需要较少的部件来形成电池模块。在优选的形式中，波纹翅片由高导热性材料制成，以便在电池操作期间促进由电池产生的热量的移除。波纹翅片的没有与电池单体直接接触的部分可以放置为与散热器直接接触，以便帮助从模块移除过量的热量。膨胀单元或相关的附加结构可以沿着各种电池单体放置在大致蜿蜒形状的波纹翅片之间以便提供单体间隔的均匀性。还描述了制造一个或多个电池模块的方法。

【技术实现步骤摘要】
波纹翅片电池模块
本专利技术总体涉及电池，且更具体地涉及一种具有增强的热效率和降低的封装复杂度的电池模块。
技术介绍
混合动力和电动车辆通过补充(在混合动力车辆的情况下)或者完全地替换(在电动车辆的情况下)传统的内燃发动机(ICE)为车辆原动力的常规手段提供替代方案。这种替代性车辆的一种形式已知为增程式电动车辆(EREV)。在EREV的一个实施例中，主电力驱动由电池实现，该电池用作电动机、发电机或变速器的直流(DC)电压源，该主电力驱动进而可用于提供旋转一个或多个车轮所需的能量。一旦来自电池的电量已经被消耗，则备用功率可以来自ICE，以提供辅助的车载发电。雪弗兰Volt是由本专利技术受让人制造的EREV。可以采用各种电池架构给EREV提供原动力或相关功率，所述各种电池架构包括镍金属氢化物电池、铅酸电池、锂聚合物电池和锂离子电池。当然，锂离子电池看起来对于车辆应用特别有前途。不管电池的形式，一种考虑是在操作期间移除由发生在电池中的电化学反应所产生的过量的热量。当前的电池内部热交换器需要众多构件和密封连接件，以及复杂的制造工艺。用于冷却电池单体的一种已知方法是使两个单体与冷却剂流经的冷却翅片面接触。通过将翅片两侧上的入口和出口集管孔整合来连接冷却翅片。然后通过将两个或更多个翅片堆叠在一起并将入口和出口集管孔连接来形成入口和出口集管。可以使用O形环密封件(或类似的密封件)在两个翅片之间形成密封。用于入口和出口两者的密封件通常被整合到框架中，框架将单体和翅片保持在堆中的适当位置。图1中示出了这种类型的系统的一个示例，其中，示出了电池组10的分解视图。单独的电池单体15由冷却翅片20分开，使得由电池单体15产生的热量被传导到冷却翅片20中。冷却翅片20在一侧上包括冷却入口 25，在另一侧上包括冷却出口 30，通道35将入口 25流体联接到出口 30。两个电池单体 15和冷却翅片20可以容纳在框架40中。在冷却翅片20的两侧上具有用于冷却入口 25和冷却出口 30的密封件45，这些密封件45可以整合到框架40中或单独地形成并且随后进行附接。除了密封件45之外，这种布置需要多个构件，以及复杂的组装工艺。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，公开了电池模块，其包括至少两个电池单体和形成在电池单体附近和之间的连续的波纹翅片。波纹翅片限定大致 蜿蜒形状，其由利用波纹顶部段而彼此联接的重复序列的直线波纹翅片段组成，每个波纹顶部段连接两个相邻的直线波纹翅片段。可选地，在波纹翅片的一个特定实施例中，其在基本整个所述电池模块上限定连续的结构。在另一可选方案中，柔性的膨胀单元可以设置在一个电池单体和至少另一个电池单体或波纹翅片的直线段之间。膨胀单元可以利用任何已知的方法而固定到一个或多个相邻的直线段，诸如利用粘合剂。在一个特定形式中，膨胀单元的一侧或两侧与相邻一个直线段接触。在另一形式中，膨胀单元的一侧(或两侧)与相邻的另一个电池单体接触。引导凹槽可以形成为一个直线段的一部分。在另一个可选方案中，每个电池单体的一侧或多侧可以与波纹翅片的相邻的直线段接触。在另一个可选方案中，每个电池单体的一侧与相邻的一个直线段接触，而另一侧与膨胀单元接触。在另一个可选形式中，每个电池单体的一侧与相邻的一个直线段接触，而另一侧与另一个电池单体接触。散热器可以联接到电池模块。 在优选形式中，其沿着与波纹翅片的波纹顶部部分(也称为顶部段)相符的模块表面而附接到模块上。在优选形式中，散热器附接到电池模块，以便压缩由顶部段所限定的大致圆形的端部，以此方式，顶部段变形，使得其限定大致平面的接触表面，增强其与相邻的散热器的大致平面表面的接触面积。将认识到，可以采用圆形端部的形状的变化，使得建立适当的表面接触量和界面压力。在一个特定形式中，散热器可以包括液体冷却剂所通过的通道，以便增强散热器从电池模块传送过量热量的能力。另外的一层热界面材料也可以设置在顶部段和散热器之间，这种材料可以根据电池模块的特定的热传递需求而调整。根据本专利技术的另一方面，车辆功率源包括一个或多个电池模块以及与这种一个或多个模块协作的电动马达。由电池模块产生的电流通过马达为车辆提供原动力。模块包括多个电池单体以及限定了大致蜿蜒形状的波纹翅片，所述波纹翅片带有交替的直线段和顶部段，使得所述多个电池单体中的至少一个设置在所述波纹翅片的限定在相邻直线段之间的区域中。在本文中，车辆是能够使用机械(即，机动)功率作为推动源的任何形式的人类运输工具。因此，车辆可以包括小轿车、卡车、飞机、宇宙飞船、船只、摩托车及其变型。类似地， 电动马达可以包括本领域已知的任何形式，诸如线圈缠绕的静态场(定子)围绕旋转的电枢 (转子)的电感应马达，本领域技术人员将认识到，当电流通过定子的绕组时，缠绕有绕组的称为极(其可由磁可透过材料组成，诸如铁)的定子的一部分被磁激励，从而对转子施加电磁力，使其旋转。在动力应用中，可用附接至转子的轴通过转动一个或多个所连接的车轮而向车辆提供推动力。可选地，包括联接到电池 模块的散热器，使得增强它们之间的热接触。具体而言， 这种增强可以来自于两者之间的轻微的界面配合，其中，散热器压靠顶部段，压缩顶部段的接触表面，这种压缩导致接触的顶部段部分的大致平坦状地变平。这种变平用于增加散热器和波纹翅片之间的表面区域接触，从而增强它们之间的热传递。如同在其它部分所述的， 顶部段的形状可以是曲线的，尽管可以是促进顶部段的变平的其它形状，以便增强与散热器的接触表面面积。这种热传递可以利用可选的形成在散热器中的冷却流体路径来增强。 也可以使用膨胀件，如同之前的方面所述，其可以由柔性材料制成，并且可以设置在波纹翅片的蜿蜒图案内的不同位置。例如，膨胀单元可以放置在一个电池单体和另一个电池单体之间。在另一形式中，膨胀单元可以放置在一个电池单体和波纹翅片的一个直线段之间。根据本专利技术的另一方面，公开了制造电池模块的方法。该方法包括使传导性片材弯折，形成连续的波纹翅片。由波纹翅片所形成的每个区域都限定了两个相邻直线段之间的空间或体积以及连接两个相邻的直线段的顶部段。这些区域允许放置一个或多个电池单体和膨胀单元。该方法还包括将一个或多个电池单体放置在形成于相邻的直线段之间的至少一些区域之间。可选地，该方法包括将可压缩的膨胀单元放置在至少一些直线段之间。该方法可以另外地包括将散热器放置为与顶部段的至少一部分热连通，这可以通过将一层热界面材料放置在一个或多个顶部段和散热器之间而进一步地增强。在一个优选形式中，将散热器放置为与顶部段热连通造成至少顶部段与散热器的大致平面表面接触的部分的变平，这种变平用于增加它们之间的表面区域接触(和伴随的热接触)。对于之前的实施例，还可以包括其它特征，诸如引导凹槽。类似地，可以包括梳状部件，以便确保维持顶部段和散热器之间的热接触。此外，本专利技术还涉及以下技术方案。1. 一种电池模块，包括多个电池单体；以及限定了大致蜿蜒形状的波纹翅片，所述波纹翅片带有交替的直线段和顶部段，使得所述多个电池单体中的至少一个设置在所述波纹翅片的限定在相邻直线段之间的区域中。2.如技术方案I所述的电池模块，还包括由至少一层柔性材料制成的膨胀单元， 所述膨胀单元设置在所述电池单体之一以及所述电池单体的至少另一个或所述波纹翅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池模块，包括：多个电池单体；以及限定了大致蜿蜒形状的波纹翅片，所述波纹翅片带有交替的直线段和顶部段，使得所述多个电池单体中的至少一个设置在所述波纹翅片的限定在相邻直线段之间的区域中。

【技术特征摘要】
2011.10.19 US 13/276,4091.一种电池模块,包括多个电池单体；以及限定了大致蜿蜒形状的波纹翅片，所述波纹翅片带有交替的直线段和顶部段，使得所述多个电池单体中的至少一个设置在所述波纹翅片的限定在相邻直线段之间的区域中。2.如权利要求1所述的电池模块，还包括由至少一层柔性材料制成的膨胀单元，所述膨胀单元设置在所述电池单体之一以及所述电池单体的至少另一个或所述波纹翅片的所述直线段之间。3.如权利要求2所述的电池模块，其中，所述膨胀单元的至少一侧与所述直线段中相邻的一个接触。4.如权利要求2所述的电池模块，其中，所述膨胀单元的至少一侧与所述多个电池单体中相邻的一个接触。5.如权利要求1所述的电池模块，还包括形成在所述直线段的至少一个中的引导凹槽。6.如权利要求1所述的电池模块,其中,所述多个电池单体中的每一个的至少一侧与所述直线段中相邻的一个接触。7.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：SA塞德，RJ海德尔，JG多拉夫，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：