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电池模块热隔离

文献发布时间:2023-06-19 18:32:25


电池模块热隔离

技术领域

本公开涉及用于响应于热失控事件隔离电池组内的各个电池的系统和方法,并且更具体地,涉及隔离包含膨胀型材料的电池组内的各个电池的系统和方法。

背景技术

用于向车辆提供电力的方法包括具有单独的电池单元的集合,这些电池单元互连以产生布置在电池组内的电池模块。当电池单元向车辆内的各种系统提供电力时,它们可以共同在电池模块内生成热。通风孔或阀可以用于解决模块隔间和/或各个电池模块的封装件内的热积聚,以防止热积聚达到可能导致热事件或其他形式的影响单独电池模块的性能的损坏的水平,从而在车辆电源损坏时影响车辆的整体功能。当热积聚超出结合到模块隔间和/或电池模块的封装件中的结构的通风能力时,发生热失控。在发生热失控的情况下,依赖于不足的通风的电池容器(可能包括电池组)最终将经历完全故障,因为热将继续积聚并且在整个电池组中传播,从而最终影响电池组中的所有电池模块。

其他方法依赖于电池容器(可能包括一个或多个电池组)内的电池模块的各个电池单元之间的基于硅酮的衬垫材料,衬垫材料可以作为泡沫施加。基于硅酮的泡沫可主要用于针对水分和污染物将集体电池单元密封,同时还用作将集体电池单元固定在电池模块组件内的适当位置的方式。在一些方法中,基于硅酮的泡沫可以是不易燃的。这种方法也无法解决热失控状况。尽管基于硅酮的泡沫本身可能不是易燃的,但是一旦固化,基于硅酮的泡沫就不会提供由于电池单元的子集的使用或故障而在单独的电池模块中积聚的热的任何缓解,并且不会防止热在整个电池容器和/或电池组中传播到电池模块的集合。在电池单元中的一些或全部电池单元产生足够的热以触发热失控事件的情况下,基于硅酮的泡沫不提供缓解热积聚的机制,并且不会防止由于因为热失控事件导致的电池组内的每个电池模块的逐渐故障而导致整个电池组的最终故障。

发明内容

鉴于前述内容,本文描述了用于使用例如膨胀型材料来实现电池容器和/或电池组内的各个电池模块的热隔离的系统和方法。在一些实施方案中,电池容器包括两个相对侧壁和在两个相对侧壁的内表面之间延伸的横向构件。横向构件部分地限定(例如,隔开、封装和/或支撑)在横向构件的第一侧上的第一模块隔间和/或封装件以及在横向构件的第二侧上的第二模块隔间和/或封装件。间隙位于第一模块隔间和/或封装件与第二模块隔间和/或封装件之间。膨胀型材料可以定位成靠近间隙。膨胀型材料被配置成在加热时膨胀以在第一模块隔间和/或封装件与第二模块隔间和/或封装件之间的间隙中形成至少部分密封,从而至少部分地隔离定位在每个相应模块隔间和/或封装件中的电池模块。在一些实施方案中,膨胀型材料将由于热暴露而膨胀并且被定位成使得单独的模块隔间和/或封装件将在热失控事件期间与电池模块的其余部分密封。

这些技术解决了上述其他方法的问题。电池容器和/或电池组可以被布置成使得各个电池模块定位在单独的模块隔间和/或封装件中,这些模块隔间和/或封装件例如通过隔开壁限定,使得不是所有电池单元或模块都在单个模块隔间和/或封装件中。如果单独的电池模块在导致热失控事件的条件下操作,则该单独的电池模块将通过膨胀型材料与电池容器和/或电池组中的电池模块的其余部分密封,该膨胀型材料定位成靠近保持不同电池模块的模块隔间和/或封装件之间的任何间隙。因此,虽然单个模块隔间和/或封装件和单独的电池模块可能由于热失控事件而受损,但是剩余的电池模块、模块隔间和/或封装件被隔开、隔离和/或保护,以便不经受热失控状况,并且电池组可以保持操作而不会使剩余的电池模块受隔离的电池模块所经历的事件的影响。

膨胀型材料可以包括由于暴露于热、增加的温度、热空气或气体以及改变密度而膨胀以防止热从热源转移到如由膨胀型材料隔开的热源外部的区域的材料。通过定位膨胀型材料,使得其密封具有单独的电池模块的模块隔间和/或封装件(但是可以包括单个模块隔间和/或封装件),剩余模块隔间和/或封装件将不会处于风险中或经受与其他方法相同的热失控事件。

将膨胀型材料结合到密封界面中的附加益处是膨胀型材料被配置成仅在某些条件下被活化。例如,在热失控状况不会出现的热事件中,电池容器可以被配置成包括通风结构以减小压力并且排放气体,而不会产生导致膨胀型材料活化的内部条件。考虑到该附加通风结构,可调节膨胀型材料的活化条件。将膨胀型材料结合到密封界面中的另一个益处是膨胀型材料具有活化周期,该活化周期用于在气体和压力中的一些可能逸出之前延迟形成快速密封。通过具有活化周期,膨胀型材料防止压力过度升高,一旦完全形成密封件,压力过度升高会减轻电池容器上的结构应力。

在一些实施方案中,膨胀型材料可以是给在电池容器和/或电池组内限定模块隔间和/或封装件的壁做衬里的泡沫。

在一些实施方案中,膨胀型材料可以是各自具有至少一个粘合表面的条的集合,使得它们保持附连到壁,壁部分地限定电池容器和/或电池组内的模块隔间和/或封装件。

在一些实施方案中,至少部分地限定电池容器和/或电池组的模块隔间和/或封装件的相对侧壁衬有包括条集合的膨胀型材料,而其他部分衬有由泡沫组成的膨胀型材料。例如,壁的一些部分包括不均匀的突出部和表面,用于将壁连接到也部分地限定多个模块隔间和/或封装件的覆盖件或基座构件。更不规则的表面可以衬有泡沫,该泡沫将根据周围环境的形状膨胀,并且可以填充由壁和覆盖件或基座构件之间的连接表面的形状产生的不规则部分。在另一示例中,可存在明确限定的水平部分,其中,壁和覆盖件或基座构件连接(例如,在被布置成接收紧固件或销的孔之间,以将壁固定到覆盖件或基座构件)。策略性大小的条可以放置在水平表面上并且基于特征之间的水平表面的形状提供完整密封。

在一些实施方案中,间隙由横向构件形成,并且可以包括横向构件与基座构件之间的开口。在一些实施方案中,每个模块隔间和/或封装件具有在横向构件与基座构件之间的第一间隙以及定位在每个模块隔间和/或封装件中的至少一对电池模块之间的第二间隙。每个间隙可以具有定位成靠近每个间隙的膨胀型材料,以将每个模块隔间和/或封装件彼此隔离,并且将每个模块隔间和/或封装件内的每个模块彼此隔离。例如,膨胀型材料可以被定位成使得其与横向构件或基座构件的表面接触,使得当暴露于热时,该膨胀型材料膨胀以与和膨胀型材料初始定位在其上的表面相对的表面接触。在一些实施方案中,第一间隙是横向构件中的开口,一组管延伸通过该开口。管可以是用于在整个电池容器和/或电池组中分配冷却剂的管线,并且间隙也可以用于形成用于电池容器和/或电池组内的流体的排放路径。

在一些实施方案中,限定一对模块隔间和/或封装件的相对壁中的每一者可以包括对应于至少部分地由横向构件限定的每个模块隔间和/或封装件的至少一个开口。每个开口可以被构造成使由电池模块生成的热从模块隔间和/或封装件内被动地排放到嵌入在电池容器和/或电池组的相对侧壁中的通道,该通道可以通向电池容器和/或电池组的后端处的开口。

在一些实施方案中,电池容器和/或电池组的相对壁可以包括至少一个阀,当暴露于热失控状况时,该至少一个阀使得由模块隔间和/或封装件内的电池模块生成的热能够快速排放到电池容器和/或电池组周围的环境。例如,单独的模块隔间和/或封装件内的至少一个电池模块可以在产生失控状况的条件下操作。衬在模块隔间和/或封装件上的膨胀型材料可以形成密封,以防止由模块隔间和/或封装件内的电池模块生成的热的初始传播逸出,并且防止其他模块隔间和/或封装件中的其他电池模块暴露于相同条件。为了排出热并且避免由膨胀型材料产生的密封的疲劳,被布置成嵌入在面向电池模块的环境的相对壁中的阀可以物理地变形,以在密封模块隔间和/或封装件内产生通向电池容器和/或电池组周围的环境的开口,从而使在失控事件期间生成的热快速排出。

在一些实施方案中,绝缘材料可以被布置成定位在每个模块隔间和/或封装件内的电池模块的顶部与覆盖件之间,以进一步减少从电池模块中的一个生成的热从单独的模块隔间和/或封装件内的区域传递到电池容器和/或电池组的模块隔间和/或封装件的其余部分。例如,绝缘片可以由陶瓷材料制成,并且其厚度为从电池模块的顶部到最低突出特征的距离。因为热由各个电池模块生成,所以绝缘片通过覆盖件防止热传导,使得热不会转移到具有其他电池模块的其他模块隔间和/或封装件,以确保热失控事件到单个模块隔间和/或封装件的隔离。

附图说明

参考以下附图详细描述了根据一个或多个各种实施方案的本公开。附图仅出于举例说明的目的而提供,并且仅示出典型的或示例性实施方案。提供这些附图以有利于理解本文所公开的概念,并且这些附图不应被认为是对这些概念的广度、范围或适用性的限制。应当指出的是,为了清楚起见和便于说明,这些附图未必按比例绘制。

通过结合附图考虑以下具体实施方式,本公开的上述和其他目的和优点可以显而易见,在附图中:

图1示出了根据本公开的一些实施方案的具有多个模块隔间和/或封装件的电池容器的示例,每个模块隔间和/或封装件衬有膨胀型材料;

图2示出了根据本公开的一些实施方案的具有多个模块隔间和/或封装件的电池容器的示例,这些多个模块隔间和/或封装件具有定位在每个隔间和/或封装件中的电池模块,并且在电池模块之间且沿部分限定每个隔间和/或封装件的横向构件衬有膨胀型材料;

图3A示出了根据本公开的一些实施方案的具有多个模块隔间和/或封装件的电池容器的示例,这些多个模块和/或封装件具有多个开口,这些开口被构造成使得由在每个相应隔间和/或封装件中的电池模块生成的热排出到相对侧壁中的每个侧壁中的通道中,所述侧壁部分地限定每个相应隔间和/或封装件;

图3B示出了根据本公开的一些实施方案的具有多个模块隔间和/或封装件的电池容器的示例,这些多个模块隔间和/或封装件具有嵌入相对的壁中的多个通风结构,所述相对壁部分地限定模块隔间和/或封装件中的每一者,该多个通风结构被构造成在暴露于热失控状况时机械地变形;

图4示出了根据本公开的一些实施方案的通风结构的示例,该通风结构被构造成在暴露于热失控状况时机械地变形;

图5示出了根据本公开的一些实施方案的具有一对相对壁的电池容器的示例,这对相对壁由限定多个模块隔间和/或封装件的多个横向构件连接;

图6示出了根据本公开的一些实施方案的电池容器的横截面的示例,该电池容器具有包围在一对横向构件、覆盖件以及基座构件之间的电池模块,该基座构件具有定位在电池模块的顶部与覆盖件之间的绝缘层;

图7是根据本公开的一些实施方案的表示用于组装电池容器的说明性过程的流程图,该电池容器被构造成在热事件期间隔离电池容器内的电池模块;并且

图8示出了根据本公开的一些实施方案的包括车身和电池容器的例示性车辆系统的示意图。

具体实施方式

参考以下附图详细描述了根据一个或多个各种实施方案的本公开。附图仅出于举例说明的目的而提供,并且仅示出典型的或示例性实施方案。提供这些附图以有利于理解本文所公开的概念,并且这些附图不应被认为是对这些概念的广度、范围或适用性的限制。应当指出的是,为了清楚起见和便于说明,这些附图未必按比例绘制。

图1示出了根据本公开的一些实施方案的具有多个模块隔间和/或封装件的电池容器和/或电池组100,每个模块隔间和/或封装件各自衬有膨胀型材料。电池容器100可以包括一个或多个电池组和/或电池模块。例如,电池容器100可以包括一个或多个模块隔间,其中,模块隔间包括电池模块。此外,每个模块隔间可以具有一个或多个封装件,这些封装件包围、环绕和/或围绕一个或多个电池模块。在一些实施方案中,电池容器100的一个或多个部分或全部可被配置成实现图2-图8的各种特征、过程和部件的组件或系统。尽管图1示出了一定数量的部件,但是在各种示例中,电池容器100可以包括少于所示数量的部件和/或所示数量的部件中的一个或多个部件的倍数。

电池容器100由相对侧壁102封闭。相对侧壁102容纳电池容器100的内部部件并且具有一对内表面。电池模块104a-104i在相对侧壁102之间。电池模块104a-104i中的每个电池模块包括多个电池单元的子集,这些多个电池单元被配置成向具有一组车辆系统的车辆提供电力。电池容器100通过横向构件106a-106f分成多个模块隔间和/或封装件。例如,第一模块隔间和/或封装件可以由横向构件106a和横向构件106b形成。隔间110示出了由相对侧壁102和横向构件106b和106c限定的第一模块隔间和/或封装件的示例。第一电池模块104a定位在第一模块隔间和/或封装件内。在另一示例中,第二模块隔间和/或封装件可以由横向构件106b和横向构件106c形成。第二电池模块104b和第三电池模块104c定位在第二模块隔间和/或封装件内。在一些实施方案中,多个电池模块可以定位在每对横向构件之间。电池容器100包括膨胀型材料部分108a-108d。膨胀型材料部分108a-108d(由虚线表示)沿横向构件106b-106e中的每个横向构件的长度定位。在一些实施方案中,电池容器100的相对端处的横向构件不衬有膨胀型材料的部分(例如,横向构件106a和106f可以不具有沿横向构件的长度施加的膨胀型材料的部分)。图1中未示出定位在位于横向构件106b-106e上方的电池容器覆盖件。横向构件106b-106e中的每个横向构件与电池容器覆盖件之间可存在一个或多个间隙,并且膨胀型材料的部分可以定位成靠近这些间隙。

图2示出了根据本公开的一些实施方案的具有多个模块隔间和/或封装件的电池容器和/或电池组200,这些多个模块隔间和/或封装件具有定位在每个模块隔间和/或封装件中的电池模块,并且在电池模块之间且沿横向构件衬有膨胀型材料,该横向构件部分地限定每个模块隔间和/或封装件。在一些实施方案中,电池容器200的一个或多个部分或全部可被配置成实现图1和图3A-图8的各种特征、过程和部件的组件或系统。尽管图2示出了一定数量的部件,但是在各种示例中,电池容器200可以包括少于所示数量的部件和/或所示数量的部件中的一个或多个部件的倍数。

电池容器200由相对侧壁202封闭。相对侧壁202容纳电池容器200的内部部件并且具有一对内表面。电池模块204a-204i在相对侧壁202之间。电池模块204a-204i中的每个包括多个电池单元的子集,这些多个电池单元被配置成向具有一组车辆系统的车辆提供电力。电池容器200通过横向构件206a-206f分成多个模块隔间和/或封装件。例如,第一模块隔间和/或封装件可以由横向构件206a和横向构件206b形成。隔间212示出了由相对侧壁202和横向构件206b和206c限定的第一模块隔间和/或封装件的示例。第一电池模块204a可以定位在第一模块隔间和/或封装件内。在另一示例中,第二模块隔间和/或封装件可以由横向构件206b和横向构件206c形成。第二电池模块204b和第三电池模块204c定位在第二模块隔间和/或封装件内。在一些实施方案中,多个电池模块定位在每对横向构件之间。电池容器200包括膨胀型材料部分208a-208d。膨胀型材料部分208a-208d(由虚线表示)沿横向构件206b-206e中的每个的长度定位。在一些实施方案中,电池容器200的相对端处的横向构件不衬有膨胀型材料部分(例如,横向构件206a和206f可以不具有沿横向构件的长度施加的膨胀型材料部分)。

电池容器200包括第二组膨胀型材料部分,其分别将电池模块204b、204d、204f和204h中的每个从电池模块204c、204e、204g和204隔开i。将次级膨胀型材料部分210a-210d施加到电池模块204b-204i的内表面(例如,在内表面上方和/或下方)并且定位成防止热跨如至少部分地由横向构件206b-206e中的每个限定的单独模块隔间和/或封装件传播。在一些实施方案中,次级膨胀型材料部分210a-210d每模块隔间和/或封装件仅施加到单个内部电池模块面(例如,施加到电池模块204b或204c的内面)。在一些实施方案中,膨胀型材料部分208a-208d和210a-210d中的任一个是膨胀型泡沫或膨胀型条中的至少一者。例如,壁的一些部分包括不均匀的突出部和表面,用于将壁连接到也部分地限定多个模块隔间和/或封装件的覆盖件或基座构件。在一些实施方案中,更不规则的表面可以衬有泡沫,该泡沫将根据周围环境的形状膨胀,并且可以填充由壁和覆盖件或基座构件之间的连接表面的形状产生的不规则部分。在另一示例中,可存在明确限定的水平部分,其中,壁和覆盖件或基座构件连接(例如,在被布置成接收紧固件或销的孔之间,以将壁固定到覆盖件或基座构件)。策略性大小的条可以放置在水平表面上并且基于特征之间的水平表面的形状提供完整密封。

图3A示出了根据本公开的一些实施方案的具有多个模块隔间和/或封装件的电池组300A的示例,这些多个模块和/或封装件具有多个开口,这些开口被构造成使得由在每个相应模块隔间和/或封装件中的电池模块生成的热排出到相对侧壁中的每个侧壁中的通道中,侧壁部分地限定每个相应模块隔间和/或封装件;在一些实施方案中,电池容器300A的一个或多个部分或全部可被配置成实现图1、图2、图3B-图8的各种特征、过程和部件的组件或系统。尽管图3A示出了一定数量的部件,但是在各种示例中,电池容器300A可以包括少于所示数量的部件和/或所示数量的部件中的一个或多个部件的倍数。

电池容器300A由相对侧壁302封闭。相对侧壁302容纳电池容器300A的内部部件并且具有一对内表面。电池模块304a-304i在相对侧壁302之间。电池模块304a-304i中的每个电池模块包括多个电池单元的子集,这些多个电池单元被配置成向具有一组车辆系统的车辆提供电力。电池容器300A通过横向构件306a-306f分成多个模块隔间和/或封装件。例如,第一模块隔间和/或封装件可以由横向构件306a和横向构件306b形成。隔间316示出了由相对侧壁302和横向构件306b和306c限定的第一模块隔间和/或封装件的示例。第一电池模块304a定位在第一模块隔间和/或封装件内。在另一示例中,第二模块隔间和/或封装件可以由横向构件306b和横向构件306c形成。第二电池模块304b和第三电池模块304c定位在第二模块隔间和/或封装件内。在一些实施方案中,多个电池模块定位在每对横向构件之间。电池容器300A包括膨胀型材料部分308a-308d。膨胀型材料部分308a-308d(由虚线表示)沿横向构件306b-306e中的每个横向构件的长度定位。在一些实施方案中,电池容器300A的相对端处的横向构件不衬有膨胀型材料部分(例如,横向构件306a和306f可以不具有沿横向构件的长度施加的膨胀型材料部分)。

电池容器300A通过横向构件306a-306f分成模块隔间和/或封装件。通风开口310a-310b嵌入在相对侧壁302中。通风开口310a-310f中的每个通风开口对应于具有一对电池模块(例如,电池模块304b和304c)的单独模块隔间和/或封装件。通道定位在相对侧壁302内,并且通风开口310a-310f能够使由电池模块304b-304g生成的热和压力从相应的模块隔间和/或封装件排出并且朝向结构312a和312b。通风结构312a和312b朝向电池容器300A的后部定位,并且被定位成将通过相对侧壁302中的通道推进的热排放到电池容器300A周围的环境。

图3B示出了根据本公开的一些实施方案的具有多个模块隔间和/或封装件的电池容器和/或电池组300B,这些多个模块隔间和/或封装件具有嵌入相对壁中的多个通风结构,该相对壁部分地限定模块隔间和/或封装件中的每一者,多个通风结构被构造成在暴露于热失控状况时机械地变形。在一些实施方案中,电池容器300B的一个或多个部分或全部可被配置成实现图1-图3A和图4-图8的各种特征、过程和部件的组件或系统。尽管图3B示出了一定数量的部件,但是在各种示例中,电池容器300B可以包括少于所示数量的部件和/或所示数量的部件中的一个或多个部件的倍数。

电池容器300B由相对侧壁302封闭。相对侧壁302容纳电池容器300B的内部部件并且具有一对内表面。电池模块304a-304i在相对侧壁302之间。电池模块304a-304i中的每个电池模块包括多个电池单元的子集,这些多个电池单元被配置成向具有一组车辆系统的车身中的驱动单元提供电力。电池容器300B通过横向构件306a-306f分成多个模块隔间和/或封装件。例如,第一封装件可以由横向构件306a和横向构件306b形成。隔间316示出了由相对侧壁302和横向构件306b和306c限定的第一模块隔间和/或封装件的示例。第一电池模块304a定位在第一封装件内。在另一示例中,第二封装件可以由横向构件306b和横向构件306c形成。第二电池模块304b和第三电池模块304c定位在第二封装件内。在一些实施方案中,多个电池模块定位在每对横向构件之间。电池容器300B包括膨胀型材料部分308a-308d。膨胀型材料部分308a-308d(由虚线表示)沿横向构件306b-306e中的每个横向构件的长度定位。在一些实施方案中,电池容器300B的相对端处的横向构件不衬有膨胀型材料部分(例如,横向构件306a和306f可以不具有沿横向构件的长度施加的膨胀型材料部分)。

电池容器300B通过横向构件306a-306f分成封装件。通风结构314a-314g嵌入在相对侧壁302中。通风结构310b-310g中的每个通风结构对应于具有一对电池模块(例如,电池模块304b和304c)的单独模块隔间和/或封装件。通风结构310a-310g中的每个通风结构嵌入在相对侧壁302中,使得通风结构中的至少一个通风结构对应于由横向构件306a-306f部分地限定的各个模块隔间和/或封装件。在一些实施方案中,通风结构310a-310g被构造成在暴露于热失控状况时机械地失效,以产生对应于其中单独的电池模块可经历热失控状况的模块隔间和/或封装件的开口,以使得能够使由电池模块304a-304g中的至少一个电池模块生成的热和压力从通风结构314a-314g中的一个排出。在一些实施方案中,通风结构314a-314g也与通风结构312a和312b配对,这些通风结构朝向电池容器300A的后部定位并且被定位成将朝向电池容器300B的后端推进的热排放到电池容器300B周围的环境。

图4示出了根据本公开的一些实施方案的通风结构400,该通风结构被构造成在暴露于热失控状况时机械地变形。在一些实施方案中,通风结构400的一个或多个部分或全部可被配置成实现图1-图3B和图5-图8的各种特征、过程和部件的组件或系统。尽管图4示出了一定数量的部件,但是在各种示例中,通风结构400可以包括少于所示数量的部件和/或所示数量的部件中的一个或多个部件的倍数。

通风结构400可以嵌入壁402中。壁402可以表示由图1-图3B的相对侧壁102、202或302中的任一者表示的多个壁的壁。通风结构400可以被配置成使得在其最终调整位置,包括通风结构400的整个组件不会突出穿过由壁402的外表面限定的平面。爆裂盘组件400的最顶部部分可以是可变形部分404。可变形部分404可以被构造成形成密封,以抑制流体从环境进入可以至少部分地由图1-图3B的横向构件106a-106f、206a-206f或306a-306f限定的模块隔间和/或封装件中的每一者。可变形部分404可以被构造成当暴露于对应于热失控状况的热流时变形并且形成开口,该热失控状况能够使热流410离开到由壁402限定的环境(例如,当暴露于由电池组中的至少一个电池模块形成的热失控状况时,该可变形部分可以熔化并形成开口)。例如,除了当由于暴露于该热失控事件变形之前可变形部分404位于的开口空间之外,可变形部分404在其变形时还可以通过颜色变化或由于该事件而留下的其他残余物而留下热事件的视觉指示。

径向密封环406可以位于凹槽中以抵靠由开口形成的侧壁形成密封以定位通风结构400。径向密封环406可以由已知密封防止流体(例如,水)进入电池组诸如图1-图3B的电池容器100、200、300A以及300B的任何材料构成。螺纹部分408可以位于径向密封环406下方,并且可以与壁402的螺纹部分匹配,以使得能够将通风结构400定位在壁402内,从而防止可变形部分404突出越过由周围外表面限定的平面。可变形部分404可以由适于形成密封以基于电池组的预期环境防止流体或气体进入电池组(诸如包括在图1-图3B的电池容器100、200、300A和300B中的那些电池组)的任何材料构成,同时还由被构造成在暴露于热失控事件时变形并形成开口的材料制成。压力/热的排出由热流410描绘。在一些实施方案中,可变形部分404可以结合结构元件,以使得热能够排出而不变形,从而通过启用被动通风来降低热失控事件的风险。

图5示出了根据本公开的一些实施方案的具有一对相对壁的电池容器500A,这对相对的壁由多个横向构件连接,包括在横向构件500b中描绘的特征,限定多个模块隔间和/或封装件。在一些实施方案中,电池容器500A的一个或多个部分或全部以及横向构件500b可以被配置成实现图1-图4和图6-图8的各种特征、过程和部件的组件或系统。尽管图5示出了一定数量的部件,但是在各种示例中,电池容器500A和横向构件500b可以包括少于所示数量的部件和/或所示数量的部件中的一个或多个部件的倍数。

电池容器500A由相对侧壁502封闭。相对侧壁502容纳电池容器500A的内部部件并且具有一对内表面。在相对侧壁502之间是用于电池模块的空间。电池容器500A通过横向构件504分成多个模块隔间和/或封装件。例如,第一模块隔间和/或封装件可以由第一和第二相邻的横向构件504形成。隔间516使出了由相对侧壁502和第一对横向构件504限定的第一模块隔间和/或封装件的示例。第一电池模块和第二电池模块可以定位在第一模块隔间和/或封装件内。电池容器500A包括膨胀型材料部分506。膨胀型材料部分506沿横向构件504中的每个横向构件的长度定位。在一些实施方案中,电池容器500A的相对端处的横向构件不衬有膨胀型材料部分(例如,最末端的横向构件可以不具有沿横向构件的长度施加的膨胀型材料部分)。

底部构件508进一步限定至少部分地由相对侧壁502和横向构件504限定的模块隔间和/或封装件中的每一者。例如,一对电池模块可以定位在部分地由横向构件504限定的每个相应的模块隔间和/或封装件的底部构件508的顶部上,并且横向构件504中的每个横向构件可以固定到底部构件508。在横向构件504中的每个横向构件的底部,可以存在间隙510。间隙510可以提供定位一组冷却剂管线的通道,或者可以用于引导在整个电池容器500A中累积的液体的排出。横向构件500B是包括间隙510和管512的横向构件504中的一个横向构件的示例。膨胀型材料部分514定位在间隙510的近侧。在一些实施方案中,膨胀型材料部分514被布置成通过在暴露于热失控状况时在间隙510中形成完整密封来防止在模块隔间和/或封装件之间的热的传播。通风特征516描绘图3A的电池容器300A的通风开口310a-310f或图3B的电池容器300B的通风结构314a-314g中的一个通风结构。通风特征516嵌入相对侧壁502中,并且能够使由定位在至少部分地由横向构件504限定的模块隔间和/或封装件中的每一者中的电池模块生成的热和压力排出。

图6示出了根据本公开的一些实施方案的电池容器600的横截面,该电池容器具有包围在一对横向构件、覆盖件以及基座构件之间的电池模块,该基座构件具有定位在电池模块的顶部与覆盖件之间的绝缘层;在一些实施方案中,电池容器600的一个或多个部分或全部可被配置成实现图1-图5、图7和图8的各种特征、过程和部件的组件或系统。尽管图6示出了一定数量的部件,但是在各种示例中,电池容器600可以包括少于所示数量的部件和/或所示数量的部件中的一个或多个部件的倍数。

电池容器600包括电池模块602,该电池模块定位在底部构件604上方,并且由横向构件606封闭。横向构件606与底部构件604连接以形成电池模块602定位在其中的模块隔间和/或封装件。封装件614示出了如部分地由横向构件602、底部构件604以及覆盖件608限定的第一模块隔间和/或封装件的示例。覆盖件608定位在横向构件606和电池模块602上方,以形成闭合结构,该闭合结构限定了电池容器600的模块隔间和/或封装件。绝缘层610在电池模块602的最顶部部分与覆盖件608之间。在一些实施方案中,绝缘层610可以是陶瓷材料结构,以防止热从电池模块602传播到覆盖件608。膨胀型材料部分612定位在横向构件606的顶部以及覆盖件608下方,当暴露于对应于热失控状况的热时(例如,当电池模块602过热时),该膨胀型材料部分膨胀。

热失控事件可以在电池容器和/或电池组内表现为由电池模块内的电池单元生成的热的直接结果。在车辆的操作和从电池单元汲取电流以向车辆的系统供电(例如,20W-30W连续功率输出持续5分钟-15分钟)之间,电池组内的条件可以改变,使得热可以以显著更快的速率积聚(例如,以使得电池单元的外部达到超过180℃的温度的速率积聚)。例如,图3A的电池模块304c中的电池单元由于支撑车辆系统的特定部分可能经历损坏、疲劳或者透支。因此,电池模块304c生成热。响应于生成的热并且具有对应于热失控事件的量值和速率,膨胀型材料306b和306c将膨胀以将容纳电池模块304b和304c的模块隔间和/或封装件与电池组内的剩余电池模块隔离。一旦模块隔间和/或封装件被密封,热就可以主要从通风开口310b逸出。在来自热失控事件的热中的一些跨过模块隔间和/或封装件传播到相对壁的情况下,热也可以从通风开口310c逸出,以便防止由膨胀型材料形成的密封发生疲劳,并且还防止电池模块304b以及组件中的剩余电池模块受到在电池模块304c处开始的事件的不利影响。

图7是根据本公开的一些实施方案的表示用于组装电池容器的组装过程700的流程图,该电池容器可能包括一个或多个电池组,这些一个或多个电池组被构造成在热事件期间隔离电池容器内的电池模块。在一些实施方案中,组装过程700的一个或多个部分或全部可被配置成实现图1-图6和图8的各种特征、过程和部件的系统。尽管图7示出了一定数量的步骤,但是在各种示例中,组装过程700可以包括少于所示数量的部件和/或所示数量的部件中的一个或多个部件的倍数。

在702处,提供包括两个相对侧壁和在这两个相对侧壁之间延伸的横向构件的电池容器结构。电池容器结构可以分别是图1-图3B、图5和图6的电池容器100、200、300A、300B、500A或600中的任一者或任何组合。在704处,在横向构件的第一侧上部分地限定第一模块隔间和/或封装件,并且由横向构件的第二侧部分地限定第二模块隔间和/或封装件。在706处,多个电池模块定位在第一封装件和第二模块隔间和/或封装件中的每一者中。在708处,膨胀型材料被定位成靠近位于第一模块隔间和/或封装件与第二模块隔间和/或封装件之间的间隙。膨胀型材料被配置成在加热时膨胀以至少部分地密封该间隙。

图8示出了根据本公开的一些实施方案的包括车辆802、车身804以及电池容器806的车辆系统800。在一些实施方案中,车辆系统800的一个或多个部分或全部可被配置成实现图1-图7的各种特征、过程和部件的组件或系统。尽管图8示出了一定数量的部件,但是在各种示例中,车辆系统800可以包括少于所示数量的部件和/或所示数量的部件中的一个或多个部件的倍数。

车辆系统800包括车辆802,该车辆对应于具有各种悬架和动力系统配置的机动车辆。车辆802包括车身804,该车身对应于车辆底盘和被配置成与车辆动力系统介接的其他子部件。电池容器806中的至少一个电池容器包括在车身804中或附接到该车身。电池容器806被分成模块隔间和/或封装件808a和808b。电池容器806可以分别是图1-图3B、图5和图6的电池容器100、200、300A、300B、500A或600中的任一者或任何组合。电池组隔间和/或封装件808a和808b通过膨胀型材料814a隔开。在一些实施方案中,膨胀型材料814a可以分别定位在横向构件的顶部上,如图1-图3B、图5和图6的电池容器100、200、300A、300B、500A或600中的任一者或任何组合中所描绘。

电池模块810a和810b在电池模块隔间和/或封装件808a内。电池模块810a和810b分别包括电池单元812a和812b的子集。在一些实施方案中,膨胀型材料部分814b可以隔开电池模块810a和810b中的每个电池模块。在一些实施方案中,电池组隔间和/或封装件808a的隔开部分中的每一者可以包括通风开口816a和816b、通风结构818a和818b或绝缘层820a和820b中的至少一者。这些特征中的每个分别对应于图3A的通风开口310a-310g、图3B的通风结构314a-314g和图6的绝缘层610。

电池模块810c和810d在电池模块隔间和/或封装件808b内。电池模块810c和810d分别包括电池单元812c和812d的子集。在一些实施方案中,膨胀型材料部分814c可以隔开电池模块810c和810d中的每个电池模块。在一些实施方案中,电池组隔间和/或封装件808b的隔开部分中的每一者可以包括通风开口816c和816d、通风结构818c和818d或绝缘层820c和820d中的至少一者。这些特征中的每个分别对应于图3A的通风开口310a-310g、图3B的通风结构314a-314g和图6的绝缘层610。

以上讨论的系统和过程旨在为例示性的而非限制性的。本领域的技术人员将会知道,本文讨论的过程的动作可被省略、修改、组合和/或重新布置,并且可以在不脱离本公开的范围的情况下执行任何附加动作。更一般地,上述公开内容意在是示例性的而非限制性的。仅所附的权利要求旨在设定关于本公开包括的内容的界限。此外,应当指出的是,在任何一个实施方案中描述的特征和限制可应用于本文的任何其他实施方案,并且与一个实施方案相关的流程图或示例可以合适的方式与任何其他实施方案组合、以不同顺序进行或并行进行。此外,本文所述的系统和方法可实时执行。还应当指出的是,上述系统和/或方法可应用于其他系统和/或方法或根据其他系统和/或方法使用。

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06120115607017