專利名稱：集成的冷卻翅片和框架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及電池組，且更具體地涉及用于電池組的集成的冷卻翅片和框
^K O
背景技術(shù)：
當(dāng)前，在一些電池組中的電池單元被布置在框架中，所述框架用于容納電池、冷卻翅片(板)以及膨脹材料(例如，泡沫板)。然而，在一些配置中，這些單獨(dú)部件可相對(duì)于彼此滑動(dòng)，這增加了電池組的尺寸變化。此外，該運(yùn)動(dòng)可能將所述單元的邊緣暴露于冷卻翅片， 從而可能導(dǎo)致電弧。因此，需要一種電池組，其減少了產(chǎn)生電弧的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明滿足了這種需求。本發(fā)明的一個(gè)方面是集成的冷卻翅片和框架。集成的冷卻翅片和框架包括冷卻翅片，所述冷卻翅片具有鄰近于至少一個(gè)邊緣的冷卻通道，所述冷卻通道具有入口和出口 ；以及框架，所述框架圍繞冷卻翅片并且覆蓋冷卻翅片的邊緣，所述框架具有用于冷卻通道的入口和出口的開口。本發(fā)明的另一方面是一種電池組。所述電池組包括一對(duì)端部框架，一個(gè)端部框架具有正端子且另一端部框架具有負(fù)端子；至少一個(gè)集成的冷卻翅片和框架，其包括冷卻翅片，所述冷卻翅片具有鄰近于至少一個(gè)邊緣的冷卻通道，所述冷卻通道具有入口和出口 ； 以及框架，所述框架圍繞冷卻翅片并且覆蓋冷卻翅片的邊緣，所述框架具有用于冷卻通道的入口和出口的開口 ；多個(gè)電池單元，所述多個(gè)電池單元中的每一個(gè)都具有正接頭和負(fù)接頭，所述多個(gè)電池中單元的一個(gè)的正接頭電連接到正端子，所述多個(gè)電池單元中的另一個(gè)的負(fù)接頭電連接到負(fù)端子，所述框架將電池單元的正接頭和負(fù)接頭與冷卻翅片隔離；至少一個(gè)功率連接器，其將所述電池單元中的一個(gè)的負(fù)接頭電連接到所述多個(gè)電池單元中相鄰一個(gè)的正接頭；以及流體岐管，所述流體岐管連接到所述冷卻通道的入口和出口，用于循環(huán)流體至所述冷卻通道。本發(fā)明的另一方面是一種制造集成的冷卻翅片和框架的方法。所述方法包括提供冷卻翅片，所述冷卻翅片具有在至少一個(gè)邊緣上的冷卻通道，所述冷卻通道具有入口和出口 ；以及圍繞冷卻翅片模制框架，使得所述框架覆蓋冷卻通道以及冷卻翅片的邊緣，將冷卻翅片密封到框架，以及具有用于冷卻通道的入口和出口的開口。本發(fā)明還包括以下方案方案1. 一種集成的冷卻翅片和框架，包括
冷卻翅片，所述冷卻翅片具有鄰近于至少一個(gè)邊緣的冷卻通道，所述冷卻通道具有入口和出口 ；和
框架，所述框架圍繞所述冷卻翅片并且覆蓋所述冷卻翅片的邊緣，所述框架具有用于所述冷卻通道的入口和出口的開口。方案2.根據(jù)方案1所述的集成的冷卻翅片和框架，其中，所述冷卻翅片由導(dǎo)熱材料制成。方案3.根據(jù)方案2所述的集成的冷卻翅片和框架，其中，所述導(dǎo)熱材料是鋁、氧化鋁、銅、鋁碳化硅、氧化鈹、或它們的組合。方案4.根據(jù)方案1所述的集成的冷卻翅片和框架，其中，所述冷卻翅片包括一對(duì)導(dǎo)熱板，所述一對(duì)導(dǎo)熱板由膨脹補(bǔ)償器層分隔開。方案5.根據(jù)方案5所述的集成的冷卻翅片和框架，其中，所述膨脹補(bǔ)償器是可壓縮泡沫。方案6.根據(jù)方案1所述的集成的冷卻翅片和框架，其中，所述框架覆蓋所述冷卻通道。方案7.根據(jù)方案1所述的集成的冷卻翅片和框架，其中，所述框架具有用于機(jī)械連接器的至少一個(gè)孔。方案8.根據(jù)方案1所述的集成的冷卻翅片和框架，其中，所述框架具有接頭，所述接頭具有用于機(jī)械連接器的孔。方案9.根據(jù)方案1所述的集成的冷卻翅片和框架，其中，所述冷卻通道繞三個(gè)邊緣延伸。方案10.根據(jù)方案1所述的集成的冷卻翅片和框架，其中，所述冷卻通道繞四個(gè)邊緣延伸。方案11. 一種電池組，包括
一對(duì)端部框架，一個(gè)端部框架具有正端子且另一端部框架具有負(fù)端子； 至少一個(gè)集成的冷卻翅片和框架，包括
冷卻翅片，所述冷卻翅片具有鄰近于至少一個(gè)邊緣的冷卻通道，所述冷卻通道具有入口和出口 ；和
框架，所述框架圍繞所述冷卻翅片并且覆蓋所述冷卻翅片的邊緣，所述框架具有用于冷卻通道的入口和出口的開口；
多個(gè)電池單元，所述多個(gè)電池單元中的每一個(gè)都具有正接頭和負(fù)接頭，所述多個(gè)電池單元中的一個(gè)的正接頭電連接到所述正端子，所述多個(gè)電池單元中的另一個(gè)的負(fù)接頭電連接到所述負(fù)端子，所述框架將所述電池單元的正接頭和負(fù)接頭與所述冷卻翅片隔離；
至少一個(gè)功率連接器，所述至少一個(gè)功率連接器將所述電池單元中的一個(gè)的負(fù)接頭電連接到所述多個(gè)電池單元中相鄰一個(gè)的正接頭；和
流體岐管，所述流體岐管連接到所述冷卻通道的入口和出口，用于循環(huán)流體至所述冷去陋道。方案12.根據(jù)方案11所述的電池組，其中，所述冷卻翅片由導(dǎo)熱材料制成。方案13.根據(jù)方案12所述的電池組，其中，所述導(dǎo)熱材料是鋁、氧化鋁、銅、鋁碳化硅、氧化鈹、或它們的組合。方案14.根據(jù)方案11所述的電池組，其中，所述冷卻翅片包括一對(duì)導(dǎo)熱板，所述一對(duì)導(dǎo)熱板由膨脹補(bǔ)償器層分隔開。方案15.根據(jù)方案11所述的電池組，其中，所述框架覆蓋所述冷卻通道。方案16.根據(jù)方案11所述的電池組，其中，所述框架具有用于機(jī)械連接器的至少一個(gè)孔。方案17.根據(jù)方案11所述的電池組，其中，所述框架具有接頭，所述接頭具有用于機(jī)械連接器的孔。方案18.根據(jù)方案11所述的電池組，其中，所述冷卻通道繞三個(gè)邊緣延伸。方案19.根據(jù)方案19所述的電池組，其中，所述集成的冷卻翅片和框架將所述單元的接頭以及所述單元的邊緣與所述冷卻翅片隔離。方案20. —種制造集成的冷卻翅片和框架的方法，所述方法包括
提供冷卻翅片，所述冷卻翅片具有在至少一個(gè)邊緣上的冷卻通道，所述冷卻通道具有入口和出口 ；和
圍繞所述冷卻翅片模制框架，使得所述框架覆蓋所述冷卻通道以及所述冷卻翅片的邊緣，將所述冷卻翅片密封到所述框架，以及具有用于所述冷卻通道的入口和出口的開口。方案21.根據(jù)方案20所述的方法，其中，所述框架使用注射成型來模制。


圖1是集成的冷卻翅片和框架的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖2是冷卻翅片的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖3A-3C是冷卻翅片和框架的一個(gè)實(shí)施例的示意圖O
圖4A-4C是集成的冷卻翅片和框架的不同實(shí)施例的示意圖。
圖5是集成的冷卻翅片和框架的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖6是電池單元以及集成的冷卻翅片和框架的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖7是電池單元以及集成的冷卻翅片和框架的另一實(shí)施例的示意圖。
圖8A-B是集成的冷卻翅片和框架的另一實(shí)施例的示意圖。
圖9是一系列集成的冷卻翅片和框架至歧管的連接的示意圖。
圖10是組裝的電池組的一個(gè)實(shí)施例的俯視平面圖。
圖11是圖10中的實(shí)施例的分解圖。
圖12是內(nèi)部功率連接器的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖13是用于連接電池單元的彈力加載的金屬夾的--個(gè)實(shí)施例的示意圖
圖14是彈力加載的金屬夾的條帶的示意圖。
圖15是組裝電池組的一個(gè)實(shí)施例的俯視平面圖的--部分。
圖16是組裝電池組的另一實(shí)施例的俯視平面圖。
圖17是圖16中的實(shí)施例的分解圖。
圖18A-D是集成的框架的兩個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖19A-C是集成的框架的另一實(shí)施例的示意圖。
圖20A-C是集成的框架的又一實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式集成的冷卻翅片和框架提供了電隔離，并且有效地管理來自電池單元的熱傳遞。 集成的冷卻翅片和框架通過用框架覆蓋冷卻翅片的邊緣從而將所述單元的邊緣與冷卻翅片電隔離。集成的冷卻翅片和框架消除了用帶包繞電池單元的邊緣以防止電弧的需要。冷卻翅片的導(dǎo)熱材料調(diào)節(jié)來自于包封單元的熱傳遞。集成的冷卻翅片和框架減少了單獨(dú)部件的數(shù)量，因此簡(jiǎn)化了組裝過程。這允許在制造電池單元堆中使用焊接連接或機(jī)械連接。集成的冷卻翅片和框架還改善了在電池單元堆中的壓力分布。如圖1-5所示，集成的冷卻翅片和框架605包括框架610和冷卻翅片615。存在用于冷卻翅片615的流體入口 620和流體出口 625?？蚣?10優(yōu)選在兩側(cè)覆蓋冷卻翅片的邊緣?？蚣軕?yīng)當(dāng)覆蓋電池單元的邊緣可能接觸冷卻翅片的所有區(qū)域。存在鄰近于冷卻翅片的邊緣且位于流體入口 620和流體出口 625之間的冷卻通道 635。冷卻通道應(yīng)當(dāng)盡可能地靠近冷卻翅片的邊緣。例如，冷卻通道在需要時(shí)可距邊緣大約 3 mm。然而，與邊緣的距離可取決于期望的電池設(shè)計(jì)和熱特性而變化。通過使得冷卻通道接近冷卻翅片的邊緣且因此處于電池單元的邊緣，其消除了通道可能留在電池單元表面上的印跡(imprints)。在該實(shí)施例中，框架610覆蓋冷卻通道615。期望的是框架在幾何尺寸允許的情況下覆蓋冷卻通道。冷卻通道根據(jù)需要可繞冷卻翅片中的一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或全部四個(gè)邊緣延伸。冷卻通道的位置可被調(diào)節(jié)以提供周邊冷卻和/或支持流體入口和出口以及電池單元接頭布置的不同配置。例如，圖4A示出了在冷卻翅片上與流體入口 620和流體出口 625相同的一側(cè)上的電池單元接頭660、665。在該配置中，冷卻通道635可延伸穿過冷卻翅片的一個(gè)邊緣。 圖4B示出了在冷卻翅片上與流體入口 620和流體出口 625相對(duì)的一側(cè)上的電池單元接頭 660、665。在該情形中，冷卻通道635可延伸穿過冷卻翅片的三個(gè)邊緣。圖4C示出了在冷卻翅片的相對(duì)側(cè)上的單元接頭660、665。在該配置中，冷卻通道635可延伸穿過冷卻翅片的全部四個(gè)邊緣。圖6示出了布置在兩個(gè)集成的冷卻翅片和框架605之間的電池單元630。在相鄰框架的流體入口 620之間存在密封件622。在該實(shí)施例中，冷卻翅片包括通過可壓縮泡沫層 640分隔開的一對(duì)導(dǎo)熱板617。可壓縮泡沫(或其他膨脹補(bǔ)償器)允許電池單元由于所述單元的電荷狀態(tài)、加熱和冷卻而導(dǎo)致的在冷卻翅片的任一側(cè)上的膨脹和收縮。在電池單元的兩側(cè)上存在冷卻翅片提供了用于增強(qiáng)的熱管理的雙側(cè)冷卻。通過集成的冷卻翅片和框架605分隔開的一系列電池單元630可如圖7所示地組裝。電池單元630可通過焊接單元接頭或通過使用可逆機(jī)械連接從而連接起來?？赡鏅C(jī)械連接的一個(gè)實(shí)施例在圖8中被示出?？蚣?10可包括用于系桿或螺栓的孔645?？蚣?10 可具有在其中帶有孔645的一個(gè)或多個(gè)接頭650(圖8A)，或孔645可自身延伸通過框架610 (圖8B)。當(dāng)孔延伸通過框架時(shí)，孔645可延伸通過冷卻翅片615，只要所述孔不干涉冷卻通道635即可。然而，這相比于孔僅延伸通過框架而言，是較少期望的。圖9示出了通過集成的冷卻翅片和框架605分隔開的一系列電池。流體歧管650 被附連到流體入口 620和出口(未示出)，以將冷卻流體分配通過冷卻通道。歧管在需要時(shí)可被銅釬焊到流體入口和出口上。替代性地，歧管可使用可移除連接(例如，用密封件)來連接。使用可移除連接改善了維護(hù)性。冷卻翅片可以是單個(gè)板或多層結(jié)構(gòu)，這取決于具體應(yīng)用的冷卻需求。冷卻翅片可由任何常規(guī)冷卻材料制成。合適材料包括但不局限于輕質(zhì)的熱導(dǎo)體，例如鋁、氧化鋁、銅、鋁碳化硅、氧化鈹?shù)?，或者是輕質(zhì)的熱導(dǎo)體與可壓縮泡沫或其他膨脹補(bǔ)償器的夾層結(jié)構(gòu)?？蚣芡ǔＳ奢p質(zhì)的不導(dǎo)電材料制成。合適材料包括但不局限于塑料，例如聚丙烯， 尼龍6-6以及其他低成本材料?？蚣茉谛枰獣r(shí)可進(jìn)行用于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的纖維強(qiáng)化。集成的冷卻翅片和框架可通過圍繞冷卻翅片模制框架而制成。冷卻翅片的邊緣由框架覆蓋，從而將冷卻框架的邊緣與電池單元接頭和邊緣隔離。冷卻通道還通常由框架覆蓋，但這不是必需的。合適的模制工藝包括但不局限于注射成型、壓模成型或傳遞模塑等等。注射成型工藝是期望的，包括夾物模壓和多次噴射注射成型。模制設(shè)計(jì)消除了在冷卻翅片和框架之間具有附加密封件的需要，因?yàn)槊芊饧ㄟ^模制而形成。替代性地，冷卻翅片可被插入到框架中，且附加密封件可被包括以將冷卻翅片密封到框架。集成的冷卻翅片和框架可結(jié)合于2010年8月10日提交的標(biāo)題為“INTEGRATED STACKABLE BATTERY” 且美國序列號(hào) No. 12/853, 462 (代理人案號(hào) P009089-BAT-CHE)的申請(qǐng)中描述的端部框架和集成框架來使用，所述文獻(xiàn)以引用的方式結(jié)合到本文。如在No. 12/853, 462中所描述的那樣，框架可結(jié)合有一個(gè)或多個(gè)下述設(shè)計(jì)特征優(yōu)化的接頭位置和尺寸；嵌入式功率連接器，其具有彈力作用的接觸機(jī)構(gòu)或用于外部功率連接器的槽；嵌入式熱監(jiān)測(cè)；嵌入式電壓監(jiān)測(cè)器/電池單元充電電線；嵌入式電池本地單元部件管理系統(tǒng)；包括凹陷接觸機(jī)構(gòu)的嵌入式加熱/冷卻翅片；嵌入式熱交換器；嵌入式表面，以隔離隔離邊緣從而最小化泄漏/短路；以及防出錯(cuò)組裝特征。圖10-11示出了電池組10的一個(gè)實(shí)施例。電池組10具有一對(duì)端部框架15、20以及設(shè)置在端部框架15、20之間的集成框架25。端部框架15、20具有圍繞內(nèi)部部分35的升高邊緣部分30。內(nèi)部部分30通常如圖所示地是敞開的(或開口的)(S卩，類似于鏡框)。然而，在需要時(shí)可存在全部方向上或在部分方向上延伸跨越內(nèi)部部分的薄層。在端部框架15 中存在負(fù)端子40并且在端部框架20中存在正端子45。端子可以是任何合適類型的端子， 包括但不局限于螺紋插口和螺紋柱。端部框架15、30可包括冷卻翅片50，其在需要時(shí)延伸跨越內(nèi)部部分35的全部或其一部分。集成框架25具有圍繞內(nèi)部部分60的升高的外部部分55。內(nèi)部部分60通常如圖所示地是敞開的(或開口的)(即，類似于鏡框)，但是可存在延伸跨越內(nèi)部部分的全部或其一部分的薄層。如果需要，集成框架25可包括冷卻翅片65，其可延伸并部分或全部地跨越內(nèi)部部分60。在電池組10中，除了兩個(gè)端部框架以外，存在至少一個(gè)集成框架25，通常存在多個(gè)。在大多數(shù)情形中，將存在比串聯(lián)連接的電池單元的數(shù)量少一的集成框架。例如，如果存在串聯(lián)連接的18個(gè)電池單元，那么可存在17個(gè)集成框架。在一些情形中，可存在相同數(shù)量的集成框架和電池單元。電池單元70設(shè)置在集成框架25的內(nèi)部部分60和端部框架20中。電池單元70 具有正接頭75和負(fù)接頭80。取決于其在電池組中的位置，電池單元70以及正接頭75和負(fù)接頭80都由集成框架25的升高的邊緣部分55或端部框架20的升高的邊緣部分30支承。集成框架和端部框架的升高邊緣部分被設(shè)計(jì)成支承(或支架)電池單元和接頭。所述升高部分的設(shè)計(jì)取決于所使用的特定電池單元。冷卻翅片50和65 (如果存在的話)也可部分地支承電池單元。如圖所示，正電池接頭75位于電池單元中與負(fù)接頭80相對(duì)的一側(cè)上。使單元的接頭位于該單元的相對(duì)側(cè)上產(chǎn)生了更均勻的熱量生成。當(dāng)單元的接頭接近彼此或位于一側(cè)上時(shí)，它們趨于具有更高的熱量集中并且在所述單元的體積上具有更高的溫度差，這可導(dǎo)致局部熱點(diǎn)。然而，單元的接頭的這些配置可以與合適冷卻一起使用。此外，電池制造商還具有各種其他構(gòu)造的單元接頭。單元接頭的具體配置不是重要的，且集成框架組件可制造成匹配任何構(gòu)造的單元接頭。集成框架和/或端部框架能可任選地包括電壓傳感器孔90和溫度傳感器孔95。 一個(gè)期望的配置在集成框架的相對(duì)側(cè)上具有電壓傳感器孔和溫度傳感器孔，但這并非必需的。此外，一些框架可能僅具有電壓傳感器孔，其他框架可能僅具有溫度傳感器孔，以及一些框架可能兩者都不具有；然而，使用這些選擇可能增加所需要的部件的數(shù)量。需要的話， 電壓傳感器和溫度傳感器可連接到電池管理系統(tǒng)(將在下文描述)。需要的話，還可使用其他類型的傳感器。傳感器孔可設(shè)計(jì)成容納特定類型的傳感器，或者一個(gè)傳感器孔可設(shè)計(jì)成容納多種傳感器。相鄰電池單元的正接頭和負(fù)接頭通過功率連接器97電連接。功率連接器由導(dǎo)電材料制成。功率連接器可以是內(nèi)部或外部的。圖10-12描述了嵌入到集成框架中的內(nèi)部功率連接器97的一個(gè)實(shí)施例。內(nèi)部功率連接器97是大致U形的且延伸通過集成框架，其中U形的每個(gè)腿部形成了在集成框架的相對(duì)側(cè)上的接觸表面。如果需要，則內(nèi)部功率連接器可被彈力加載(spring loaded)，以有助于獲得與單元的接頭的良好接觸。壓力例如通過延伸通過框架的疊堆的螺栓而施加到功率連接器，以在電池接頭和功率連接器之間提供必需的接觸，從而獲得低阻抗連接。在功率連接器與接頭之間的良好電連接涉及它們之間的表面接觸面積的量。如果兩個(gè)表面不平行，則一個(gè)大表面面積可能難以實(shí)現(xiàn)與單元接頭的完全接觸。例如，在一端的高點(diǎn)可能不允許相對(duì)端移動(dòng)足夠遠(yuǎn)以實(shí)現(xiàn)密實(shí)接觸。功率連接器的表面可通過添加縫或切口而節(jié)段化，從而提供多個(gè)更小的表面，每個(gè)表面具有增加的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。因此，在一端上的高點(diǎn)將不會(huì)防止下一節(jié)段實(shí)現(xiàn)良好接觸。此外，連接器的表面粗糙度可通過化學(xué)或機(jī)械研磨劑或通過在表面上沉積涂層來修改。外部功率連接器的一個(gè)實(shí)施例是如圖13所示的彈力加載的導(dǎo)電夾100。所述夾的彈力通常在大約500 N至大約1500 N的范圍內(nèi)。所述夾可由導(dǎo)電材料制成，所述導(dǎo)電材料包括但不局限于金屬。用于夾的一種合適材料示例是彈簧鋼，其利用銅和鎳來涂覆或電鍍 (或采用另外的工藝)。一系列夾100可附連到非導(dǎo)電柔性束帶或者條帶105，如圖14所示。夾在條帶上間隔開，使得它們可插入到位于交替框架上的模制槽中，所述交替框架包封棱柱狀電池單元的堆。在正接頭和負(fù)接頭位于電池單元的相對(duì)側(cè)面上的一個(gè)實(shí)施例中，在電池組的每個(gè)側(cè)面上可存在一個(gè)條帶，以便形成必要的連接。這允許所述堆中的一些尺寸變化。框架和夾被設(shè)計(jì)成便于組裝和拆卸過程、最小化單元接頭表面上的磨損、以及在組裝之后保持低阻抗電接觸。條帶可以由非導(dǎo)電柔性材料(例如，塑料)制成。合適塑料的示例包括但不局限于聚丙烯和尼龍。條帶可以是在固定器之間具有塑料束帶的模制部件，所述固定器之間的塑料束帶允許沿著其長度的一些運(yùn)動(dòng)。替代使用電壓傳感器孔來監(jiān)測(cè)電壓，條帶可在每個(gè)夾處提供電氣監(jiān)視器電線，其捆扎在條帶中用于連接到公共電池管理系統(tǒng)。如果需要，則電池管理系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)電池組內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)狀況，包括但不局限于電壓、電流、以及在電池組的選定位置處的溫度。所得到的讀數(shù)可用于各種目的，例如診斷或?qū)④囕v運(yùn)行在不同模式。在充電循環(huán)期間，電池管理系統(tǒng)可通過使用簡(jiǎn)單電阻器轉(zhuǎn)移能量，或可能將能量轉(zhuǎn)移至能夠吸收能量的相鄰單元從而防止對(duì)單獨(dú)單元的過充電，這取決于電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。當(dāng)使用外部功率連接器時(shí)，電池組保持為低電壓(例如，3 V)系統(tǒng)直到條帶被完全插入時(shí)為止，并且在任一條帶部分地脫離時(shí)恢復(fù)為低電壓系統(tǒng)。這在制造、在零售商處維護(hù)、以及重新制造期間提供了用于顯著改善電氣安全性的良機(jī)。通過正好在關(guān)閉蓋之前的最終組裝時(shí)安裝條帶，由于顯著地減少了工廠的高電壓區(qū)域，所以可減少制造成本。此外， 單元的充電可在組裝之后但在安裝條帶之前在單獨(dú)單元上便利且更經(jīng)濟(jì)地實(shí)施。通過在移除電池蓋之后立即拉開條帶來斷開高電壓的能力，使得能夠?qū)崿F(xiàn)更多維修選項(xiàng)，包括單獨(dú)單元的更換，而且其可允許零售商在維修過程中起到更大的作用。壓力通過夾的彈性被直接施加，以保持低阻抗電接觸。這減少或消除了對(duì)于通過框架疊堆(例如，使用通過集成框架和端部框架的一個(gè)或多個(gè)螺栓)施加的壓力的依賴性， 通過框架疊堆施加的壓力可能經(jīng)受電池堆中尺寸變化的影響。在一個(gè)實(shí)施例中，集成框架和夾可分別包括斜塊102和槽口特征，以保持夾張開并且機(jī)械地防止夾在插入過程期間滑動(dòng)越過單元接頭。在槽中的斜塊102強(qiáng)制夾的腳張開，直到槽口越過斜塊，此時(shí)夾豎直地卡扣到單元接頭的表面上。這導(dǎo)致在插入期間夾在單元接頭表面上的零滑動(dòng)或極小滑動(dòng)。在組裝和拆卸中可使用插入工具。該工具暫時(shí)地附連到條帶，從而強(qiáng)制夾張開得比所需更寬，以經(jīng)過斜塊而不接觸。該工具免除了在組裝期間需要施加過量力或叩擊電池框架。該工具還可用于通過將夾張開得足夠?qū)捯栽竭^以斜塊-槽口特征構(gòu)成的鎖定機(jī)構(gòu)來脫開條帶。工具上的銷在與接頭接觸豎直的方向上打開和關(guān)閉夾開口，因而在電極表面上不會(huì)發(fā)生磨損。圖15示出了電池組10的實(shí)施例的一部分，其包括在端部框架15、20以及集成框架25中的冷卻通道115。冷卻通道是作為允許冷卻劑經(jīng)過暴露的冷卻翅片的流動(dòng)路徑的開口空間。圖16-17示出了電池單元并聯(lián)連接的另一實(shí)施例。電池組210具有一對(duì)端部框架 215,220以及設(shè)置在端部框架215、220之間的集成框架225。端部框架215、220具有圍繞內(nèi)部部分235的升高邊緣部分230。在端部框架215中具有負(fù)端子M0，并且在端部框架220 中具有正端子對(duì)5。需要的話，端部框架215、220可包括延伸跨越內(nèi)部部分235的冷卻翅片 250。集成框架225具有圍繞內(nèi)部部分260的升高的外部部分255。需要的話，集成框架 225可包括延伸跨越內(nèi)部部分沈0的冷卻翅片沈5。
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電池單元對(duì)270設(shè)置在集成框架225內(nèi)部部分260和端部框架220中。電池單元對(duì)270具有正接頭275和負(fù)接頭觀0。電池單元對(duì)270在需要時(shí)刻通過松散的冷卻翅片253 分隔開。電池單元270以及正接頭275和負(fù)接頭280都由集成框架225的升高的邊緣部分 255或者端部框架220的升高邊緣部分230支承。電池單元270還可由冷卻翅片250和265支承。端部框架和集成框架的升高部分在該實(shí)施例中不同于在單個(gè)電池單元的實(shí)施例中的端部框架和框架的升高部分。這些框架將更寬，以便容納兩個(gè)單元以及松散冷卻翅片 (如果有的話)。集成框架和/或端部框架可任選地包括電壓傳感器孔290和/或溫度傳感器孔 295。相鄰電池單元的正接頭275和負(fù)接頭280通過例如如上所述的功率連接器而電連接。功率連接器可以是內(nèi)部功率連接器或外部功率連接器，例如彈力加載的金屬夾300。需要的話，集成框架可包括防出錯(cuò)特征。防出錯(cuò)特征通過允許組裝僅以正確方式發(fā)生從而有助于防止錯(cuò)誤。防出錯(cuò)特征是本領(lǐng)域已知的。圖18A-D示出了具有防出錯(cuò)特征的集成框架的一個(gè)示例。存在右集成框架425A 和左集成框架425B。集成框架具有升高邊緣部分455和內(nèi)部部分460。存在冷卻通道515。 存在互鎖孔520A和520B以及銷525A和525B。互鎖的銷和孔將所述集成框架互鎖?；ユi孔520和銷525可在右框架和左框架上偏移。右框架可具有兩組孔以及從所述孔偏移的兩組銷，而左框架具有與右框架中的孔對(duì)應(yīng)的兩組銷以及與右框架中的銷對(duì)應(yīng)的兩組孔。在右框架425A上的孔520A與左框架425B上的銷525B配合，并且在右框架425A上的銷525A 與孔520B配合。右框架425A和左框架425B可如圖18C-D所示那樣容易地堆疊和分離。右框架425A和左框架425B可交替，以制造電池組。該配置使得電池組的組裝能夠防出錯(cuò)，這是因?yàn)殇N和孔的偏移需要交替采用右框架和左框架。可使用如圖19A-C和20A-C所示的單個(gè)框架。在如圖19A-C所示的實(shí)施例中，框架425具有升高邊緣部分455和內(nèi)部部分460。存在冷卻通道515。存在對(duì)稱的互鎖孔520 和銷525。在該配置中，銷總是位于一側(cè)上，且孔總是位于另一側(cè)上，這使得堆疊以及拆開堆疊都稍微更加困難。當(dāng)制造電池組時(shí)，框架翻扣在上面，如圖19C所示，從而提供防出錯(cuò)的制造。另一單個(gè)框架的實(shí)施例在圖20A-C中示出。在該實(shí)施例中，存在銷525和孔520的斜對(duì)地對(duì)稱設(shè)計(jì)。框架可容易地堆疊以及拆開堆疊，因?yàn)樗鼈兪卿N對(duì)銷的，如圖20B所示。 每隔一個(gè)框架旋轉(zhuǎn)180°，從而提供防出錯(cuò)的制造。要注意的是，類似于“優(yōu)選地”、“共同地”和“通常”的術(shù)語在本文不是用于限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，或暗示某些特征對(duì)于要求保護(hù)的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或功能而言是關(guān)鍵的、必需的或甚至重要的。而是，這些術(shù)語僅旨在強(qiáng)調(diào)替代或附加特征，其可能或可能不用于本發(fā)明的具體實(shí)施例中。為了描述并限定本發(fā)明的目的，要注意的是，術(shù)語“裝置”在本文用于表示部件的組合以及單獨(dú)部件，與所述部件是否與其它部件組合無關(guān)。例如，根據(jù)本發(fā)明的“裝置”可包括電化學(xué)轉(zhuǎn)化組件或燃料電池，結(jié)合有根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)轉(zhuǎn)化組件的車輛等等。
為了描述并限定本發(fā)明的目的，要注意的是，術(shù)語“大致，，在本文用于表示是任何數(shù)量比較、值、測(cè)量值或其它表示所具有的不確定性的固有程度。術(shù)語“大致”在本文也用于表示數(shù)量表示可能從所述參考值變化而不會(huì)導(dǎo)致討論的主題內(nèi)容的基本功能發(fā)生變化的程度。已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明以及參考了其具體實(shí)施例，但是顯而易見的是，在不偏離由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明范圍的前提下可能做出變化和修改。更具體地，雖然本發(fā)明的一些方面在本文被認(rèn)為是優(yōu)選或尤其有利的，但是所構(gòu)想到的是，本發(fā)明不必局限于本發(fā)明的這些優(yōu)選方面。
權(quán)利要求
1.一種集成的冷卻翅片和框架，包括冷卻翅片，所述冷卻翅片具有鄰近于至少一個(gè)邊緣的冷卻通道，所述冷卻通道具有入口和出口 ；和框架，所述框架圍繞所述冷卻翅片并且覆蓋所述冷卻翅片的邊緣，所述框架具有用于所述冷卻通道的入口和出口的開口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成的冷卻翅片和框架，其中，所述冷卻翅片由導(dǎo)熱材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成的冷卻翅片和框架，其中，所述導(dǎo)熱材料是鋁、氧化鋁、 銅、鋁碳化硅、氧化鈹、或它們的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成的冷卻翅片和框架，其中，所述冷卻翅片包括一對(duì)導(dǎo)熱板，所述一對(duì)導(dǎo)熱板由膨脹補(bǔ)償器層分隔開。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的集成的冷卻翅片和框架，其中，所述膨脹補(bǔ)償器是可壓縮泡沫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成的冷卻翅片和框架，其中，所述框架覆蓋所述冷卻通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成的冷卻翅片和框架，其中，所述框架具有用于機(jī)械連接器的至少一個(gè)孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成的冷卻翅片和框架，其中，所述框架具有接頭，所述接頭具有用于機(jī)械連接器的孔。
9.一種電池組，包括一對(duì)端部框架，一個(gè)端部框架具有正端子且另一端部框架具有負(fù)端子； 至少一個(gè)集成的冷卻翅片和框架，包括冷卻翅片，所述冷卻翅片具有鄰近于至少一個(gè)邊緣的冷卻通道，所述冷卻通道具有入口和出口 ；和框架，所述框架圍繞所述冷卻翅片并且覆蓋所述冷卻翅片的邊緣，所述框架具有用于所述冷卻通道的入口和出口的開口 ；多個(gè)電池單元，所述多個(gè)電池單元中的每一個(gè)都具有正接頭和負(fù)接頭，所述多個(gè)電池單元中的一個(gè)的正接頭電連接到所述正端子，所述多個(gè)電池單元中的另一個(gè)的負(fù)接頭電連接到所述負(fù)端子，所述框架將所述電池單元的正接頭和負(fù)接頭與所述冷卻翅片隔離；至少一個(gè)功率連接器，所述至少一個(gè)功率連接器將所述電池單元中的一個(gè)的負(fù)接頭電連接到所述多個(gè)電池單元中相鄰一個(gè)的正接頭；和流體岐管，所述流體岐管連接到所述冷卻通道的入口和出口，用于循環(huán)流體至所述冷去陋道。
10.一種制造集成的冷卻翅片和框架的方法，所述方法包括提供冷卻翅片，所述冷卻翅片具有在至少一個(gè)邊緣上的冷卻通道，所述冷卻通道具有入口和出口 ；和圍繞所述冷卻翅片模制框架，使得所述框架覆蓋所述冷卻通道以及所述冷卻翅片的邊緣，將所述冷卻翅片密封到所述框架，以及具有用于所述冷卻通道的入口和出口的開口。
全文摘要
本發(fā)明涉及集成的冷卻翅片和框架。具體地，公開了一種集成的冷卻翅片和框架。該集成的冷卻翅片和框架包括冷卻翅片，所述冷卻翅片具有鄰近于至少一個(gè)邊緣的冷卻通道，所述冷卻通道具有入口和出口；以及框架，所述框架圍繞冷卻翅片并且覆蓋冷卻翅片的邊緣，所述框架具有用于冷卻通道的入口和出口的開口。還公開了包括集成的冷卻翅片和框架的電池組以及制造集成的冷卻翅片和框架的方法。
文檔編號(hào)H05K7/20GK102376993SQ20111022827
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者U. 奧杜莫杜 K. 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司