專利名稱：具有容納惰性氣體的腔的蓄電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)一般地涉及蓄電池領(lǐng)域及蓄電池系統(tǒng)。更具體地，本申請(qǐng)涉及蓄電池以及蓄電池系統(tǒng)，所述蓄電池及蓄電池系統(tǒng)可用于機(jī)動(dòng)車應(yīng)用中以向機(jī)動(dòng)車提供至少一部分原動(dòng)力。
背景技術(shù)：
用電力作為它們的全部或部分原動(dòng)力的機(jī)動(dòng)車(例如，電動(dòng)車(EVs)，混合電動(dòng)車 (HEVs)，插電式混合電動(dòng)車(PHEVs)等，統(tǒng)稱為“電動(dòng)車”)與使用內(nèi)燃機(jī)的更傳統(tǒng)的以燃?xì)鉃閯?dòng)力的機(jī)動(dòng)車相比，可提供許多優(yōu)點(diǎn)。例如，與使用內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動(dòng)車相比，電動(dòng)車可產(chǎn)生更少的不期望的排放物并且可能展示更高的能源效率(和在一些情況下，這種機(jī)動(dòng)車完全排除汽油的使用，如在PHEVs特定類型的情況下)。隨著蓄電池技術(shù)的繼續(xù)演化，存在為這種機(jī)動(dòng)車提供改進(jìn)的動(dòng)力源(例如蓄電池系統(tǒng)或模塊)的需求。例如，期望在不需要對(duì)蓄電池充電的情況下增加這種機(jī)動(dòng)車可能行駛的距離。還期望改進(jìn)這種蓄電池的性能以及減小與蓄電池系統(tǒng)有關(guān)的成本。繼續(xù)發(fā)展的一個(gè)改進(jìn)領(lǐng)域是蓄電池化學(xué)領(lǐng)域。早期電動(dòng)車系統(tǒng)使用鎳-金屬-氫 (NiMH)蓄電池作為推進(jìn)力源。隨著時(shí)間的流逝，不同的添加物和更改已經(jīng)改進(jìn)了 NiMH蓄電池的性能、可靠性和實(shí)用性。近來(lái)，制造商已經(jīng)開始發(fā)展可用于電動(dòng)車的鋰離子蓄電池。將鋰離子蓄電池用于機(jī)動(dòng)車應(yīng)用中具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，鋰離子蓄電池比NiMH蓄電池具有更高的電荷密度和比功率。也就是說(shuō)，當(dāng)存儲(chǔ)相同量的電荷時(shí)，鋰離子蓄電池可以比NiMH蓄電池更小，這允許節(jié)省電動(dòng)車的重量和空間(或者，可替代地，這個(gè)特征可允許制造商在不增加機(jī)動(dòng)車的重量或者蓄電池系統(tǒng)所占空間的情況下，為機(jī)動(dòng)車提供更大量的功率)。已經(jīng)公知鋰離子蓄電池的性能不同于NiMH蓄電池，并且可能呈現(xiàn)與NiMH蓄電池技術(shù)所呈現(xiàn)的設(shè)計(jì)和工程挑戰(zhàn)不同的設(shè)計(jì)和工程挑戰(zhàn)。例如，與NiMH蓄電池相比，鋰離子蓄電池可能更易于改變蓄電池溫度，并且因而需要用來(lái)在機(jī)動(dòng)車運(yùn)行過(guò)程中調(diào)整鋰離子蓄電池的溫度的系統(tǒng)。鋰離子蓄電池的制造也存在只有這種蓄電池化學(xué)才有的挑戰(zhàn)，進(jìn)而正在發(fā)展新的方法和系統(tǒng)以克服這些挑戰(zhàn)。期望提供一種用于電動(dòng)車的改進(jìn)的蓄電池模塊和/或系統(tǒng)，其克服了與用于這種機(jī)動(dòng)車的NiMH和/或鋰離子蓄電池系統(tǒng)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)挑戰(zhàn)。還期望提供一種蓄電池模塊和/或系統(tǒng)，其包括因查閱本公開內(nèi)容而變得明顯的任何一個(gè)或多個(gè)有利特征。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)示例 性實(shí)施例，蓄電池模塊包括多個(gè)電化學(xué)蓄電池單元。每個(gè)蓄電池單元包括位于蓄電池單元端部處的通風(fēng)孔。蓄電池模塊還包括鄰近所述電化學(xué)蓄電池單元的的通風(fēng)孔的腔室。所述蓄電池模塊還包括位于所述腔室中的惰性氣體，用于減少存在于所述腔室中的氧氣的量。根據(jù)示例性實(shí)施例，一種方法包括提供具有多個(gè)電化學(xué)蓄電池單元的蓄電池模塊。每個(gè)蓄電池單元包括位于所述蓄電池單元端部處的通風(fēng)孔。所述方法還包括提供鄰近所述電化學(xué)蓄電池單元的通風(fēng)孔的腔室。所述方法還包括在所述腔室中提供惰性氣體，用來(lái)減少存在于所述腔室中的氧氣的量，從而當(dāng)所述通風(fēng)孔從其中一個(gè)電化學(xué)蓄電池單元展開時(shí)降低燃燒的風(fēng)險(xiǎn)。


圖1是包括根據(jù)示例性實(shí)施例的蓄電池模塊的機(jī)動(dòng)車的透視圖。圖2是包括根據(jù)示例性實(shí)施例的蓄電池模塊的機(jī)動(dòng)車的剖視示意圖。圖3-4是根據(jù)示例性實(shí)施例的蓄電池系統(tǒng)的局部剖視圖。圖5-6是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于蓄電池系統(tǒng)的蓄電池模塊的一部分的透視圖。圖7是圖5的蓄電池模塊的局部分解圖。圖8是圖5的蓄電池模塊的俯視圖。圖9是沿圖8的線9-9剖切的圖8的蓄電池模塊的一部分的剖面圖。圖10是圖9的蓄電池模塊的一部分的細(xì)節(jié)視圖。圖11是圖9的蓄電池模塊的另一部分的細(xì)節(jié)視圖。圖IlA是圖11所示蓄電池模塊的部分的細(xì)節(jié)視圖，顯示排放口處于根據(jù)示例性實(shí)施例的展開位置。圖12是圖11所示蓄電池模塊的部分的細(xì)節(jié)視圖，顯示惰性氣體提供在根據(jù)示例性實(shí)施例的蓄電池模塊的腔室中。圖13是圖11所示蓄電池模塊的部分的細(xì)節(jié)視圖，顯示惰性氣體提供在根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的密封結(jié)構(gòu)中。圖13A是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的圖13的密封結(jié)構(gòu)的透視圖。圖13B是根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的圖13的密封結(jié)構(gòu)的透視圖。圖14是圖11所示蓄電池模塊的部分的細(xì)節(jié)視圖，顯示惰性氣體設(shè)置在根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的密封結(jié)構(gòu)中。圖15A是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的圖14的密封結(jié)構(gòu)的透視圖。圖15B是圖15A的密封結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖16A是根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的圖14的密封結(jié)構(gòu)的透視圖。圖16B是圖16A的密封結(jié)構(gòu)的俯視圖。
具體實(shí)施例方式圖1是汽車(例如，轎車)形式的機(jī)動(dòng)車10的透視圖，其中，機(jī)動(dòng)車10具有用于為機(jī)動(dòng)車10提供全部或部分原動(dòng)力的蓄電池系統(tǒng)20。這種機(jī)動(dòng)車10能夠是電動(dòng)車(EVs)，混合電動(dòng)車(HEVs)，插電式混合電動(dòng)車(PHEVs)或使用電力作為推進(jìn)力的其他類型的機(jī)動(dòng)車(統(tǒng)稱為“電動(dòng)車”)。 雖然機(jī)動(dòng)車10在圖1中圖示為轎車，根據(jù)其他示例性實(shí)施例，機(jī)動(dòng)車的類型可以不同，所有這些類型的機(jī)動(dòng)車都意圖落入本公開的保護(hù)范圍內(nèi)。例如，機(jī)動(dòng)車10可以是卡車、公共汽車、工業(yè)用車輛、摩托車、休閑車、小船或可從使用電力作為全部或部分推進(jìn)力中受益的任何其他類型的機(jī)動(dòng)車。雖然蓄電池系統(tǒng)20在圖1中圖示為定位于機(jī)動(dòng)車的車尾行李箱或后部，根據(jù)其他示例性實(shí)施例，蓄電池系統(tǒng)20的位置可以不同。例如，蓄電池系統(tǒng)20的定位可以基于機(jī)動(dòng)車內(nèi)的可用空間、機(jī)動(dòng)車的期望重量平衡、與蓄電池系統(tǒng)20 —起使用的其他部件的位置 (例如，蓄電池管理系統(tǒng)、排放口或冷卻裝置等)，以及其他考慮因素進(jìn)行選擇。圖2例示根據(jù)示例性實(shí)施例設(shè)置為HEV形式的機(jī)動(dòng)車11的剖視示意圖。蓄電池系統(tǒng)21設(shè)置為朝向機(jī)動(dòng)車11的后部，緊鄰燃料箱12 (蓄電池系統(tǒng)21可以設(shè)置為直接鄰近燃料箱12或者可以設(shè)置在機(jī)動(dòng)車11的后部的單獨(dú)隔室中(例如，行李箱)或者可以設(shè)置在機(jī)動(dòng)車11中的其他位置處)。當(dāng)機(jī)動(dòng)車11使用汽油動(dòng)力時(shí)，內(nèi)燃機(jī)14運(yùn)行數(shù)次以推進(jìn)機(jī)動(dòng)車11。電動(dòng)機(jī)16、功率分配裝置17和發(fā)電機(jī)18也設(shè)置為機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的部分。這種機(jī)動(dòng)車11可以僅利用蓄電池系統(tǒng)21、僅利用發(fā)動(dòng)機(jī)14或者利用蓄電池系統(tǒng) 21和發(fā)動(dòng)機(jī)14提供動(dòng)力或由其驅(qū)動(dòng)。應(yīng)當(dāng)注意的是，根據(jù)其他示例性實(shí)施例，可以使用其他類型的機(jī)動(dòng)車和用于機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造，并且圖2的示意性圖示不應(yīng)認(rèn)為是限制本申請(qǐng)中所述的主題的保護(hù)范圍。根據(jù)不同示例性實(shí)施例，蓄電池系統(tǒng)20、21的尺寸、形狀和位置、機(jī)動(dòng)車11的類型、機(jī)動(dòng)車技術(shù)的類型(例如，EV、HEV、PHEV等)以及蓄電池化學(xué)，除了其他特征外，可以不同于那些所顯示的或所描述的。現(xiàn)在參照?qǐng)D3-4，圖3-4示出根據(jù)示例性實(shí)施例的蓄電池系統(tǒng)20的局部剖視圖。 根據(jù)示例性實(shí)施例，蓄電池系統(tǒng)20負(fù)責(zé)包裝或容納電化學(xué)蓄電池或蓄電池單元24，將電化學(xué)蓄電池單元24彼此連接和/或連接到機(jī)動(dòng)車電氣系統(tǒng)的其他部件，并且調(diào)整電化學(xué)蓄電池單元24和蓄電池系統(tǒng)20的其他特征。例如，蓄電池系統(tǒng)20可以包括負(fù)責(zé)如下功能的特征，即負(fù)責(zé)監(jiān)視和控制蓄電池系統(tǒng)20的電氣性能、管理蓄電池系統(tǒng)20的熱行為、容納流出物和/或?yàn)榱鞒鑫锎_定路徑(例如，可以從蓄電池單元24排出的氣體)，以及蓄電池系統(tǒng) 20的其他方面。根據(jù)圖3-4中所示的示例性實(shí)施例，蓄電池系統(tǒng)20包括包圍蓄電池系統(tǒng)20的部件的罩或殼體26。包括在蓄電池系統(tǒng)中的是并排地安置在殼體26內(nèi)部的兩個(gè)蓄電池模塊 22。根據(jù)其他示例性實(shí)施例，不同數(shù)量的蓄電池模塊22可以包括在蓄電池系統(tǒng)20中，這取決于蓄電池系統(tǒng)20的期望功率和其他特征。根據(jù)其他示例性實(shí)施例，蓄電池模塊22可以安置成除并排以外的構(gòu)造(例如，端對(duì)端等)。如圖3-4所示，根據(jù)示例性實(shí)施例，蓄電池系統(tǒng)20還包括安置在蓄電池系統(tǒng)20的一個(gè)端部的高壓連接器28和安置在與第一端部相對(duì)的蓄電池系統(tǒng)20的第二端部的維修斷開機(jī)構(gòu)30。高壓連接器28將蓄電池系統(tǒng)20連接到機(jī)動(dòng)車10。當(dāng)用戶致動(dòng)時(shí)，維修斷開機(jī)構(gòu)30使兩個(gè)單個(gè)的蓄電池模塊22彼此斷開，這樣蓄電池系20的整體電壓電勢(shì)(voltage potential)降低一半，以使用戶維修蓄電池系統(tǒng)20。
根據(jù)示例性實(shí)施例，每個(gè)蓄電池模塊22包括多個(gè)蓄電池單元管理控制器 (CSCs) 32以在需要時(shí)監(jiān)視和調(diào)整電化學(xué)蓄電池單元24。根據(jù)其他各種示例性實(shí)施例， CSCs32的個(gè)數(shù)可以不同。CSCs32安裝在顯示為示蹤板34(例如，印刷電路板)的構(gòu)件上。 示蹤板34包括必需的配線以將CSCs32連接到單個(gè)電化學(xué)蓄電池單元24并且將CSCs32連接到蓄電池系統(tǒng)20的蓄電池管理系統(tǒng)(未示出)。示蹤板34還包括各種連接器(例如溫度連接器、電連接器、電壓連接器等)以使這些連 接成為可能。仍然參照?qǐng)D3-4，每個(gè)蓄電池模塊22包括多個(gè)電化學(xué)蓄電池單元24(例如，鋰離子蓄電池單元、鋰聚合物蓄電池單元、鎳_金屬-氫蓄電池單元等，或者現(xiàn)在已知或以后發(fā)展的其他類型的電化學(xué)蓄電池單元)。根據(jù)示例性實(shí)施例，電化學(xué)蓄電池單元24是構(gòu)造成儲(chǔ)存電荷的大致圓柱形鋰離子蓄電池單元。根據(jù)其他示例性實(shí)施例，電化學(xué)蓄電池單元24能夠具有其他物理構(gòu)造(例如，橢圓形、棱柱形、多邊形等)。根據(jù)其他示例性實(shí)施例，電化學(xué)蓄電池單元24的容量、規(guī)格、設(shè)計(jì)和其他特征也可以與圖示的那些不同。每個(gè)電化學(xué)蓄電池單元24使用提供的形式為導(dǎo)電條36的連接器電聯(lián)接到一個(gè)或多個(gè)其他電化學(xué)蓄電池單元24或蓄電池系統(tǒng)20的其他部件上。根據(jù)其他示例性實(shí)施例， 導(dǎo)電條36被容納或包括在導(dǎo)電條夾持器37。根據(jù)示例性實(shí)施例，導(dǎo)電條36由例如銅(或銅合金)、鋁(或鋁合金)或其他適當(dāng)材料的導(dǎo)電材料建造。根據(jù)示例性實(shí)施例，利用焊接 (例如，電阻焊)或通過(guò)使用緊固件40(例如，螺栓或螺釘可以接收在導(dǎo)電條36的端部的孔中，并且旋入接線端38、39中的螺紋孔內(nèi))，導(dǎo)電條36可以聯(lián)接到電化學(xué)蓄電池單元24的接線端38、39?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5-11，圖5-11顯示根據(jù)示例性實(shí)施例的使用于蓄電池系統(tǒng)20的一部分蓄電池模塊22。蓄電池模塊22包括多個(gè)電化學(xué)蓄電池單元24，它們?cè)O(shè)置在第一構(gòu)件或托盤42(例如，結(jié)構(gòu)、殼體等)中。雖然如圖5所示具有特殊數(shù)量的電化學(xué)蓄電池單元24(即， 布置成三行電化學(xué)蓄電池單元，使得在每行中布置14個(gè)電化學(xué)蓄電池單元，共計(jì)42個(gè)電化學(xué)蓄電池單元)，應(yīng)當(dāng)注意的是，根據(jù)其他示例性實(shí)施例，根據(jù)任何不同考慮(例如，蓄電池模塊22的期望功率、蓄電池模塊22必須裝配于其中的可用空間等)，不同數(shù)量和/或布置的電化學(xué)蓄電池單元24可以使用于蓄電池模塊22中。根據(jù)示例性實(shí)施例，托盤42接收以適當(dāng)?shù)亩ㄏ蚪邮諉蝹€(gè)電化學(xué)蓄電池單元24以組裝蓄電池模塊22。根據(jù)示例性實(shí)施例，托盤42還可以包括提供蓄電池單元離開托盤的底部和/或離開相鄰蓄電池單元的結(jié)構(gòu)元件。例如，根據(jù)示例性實(shí)施例，托盤可以包括一系列顯示為插座44的結(jié)構(gòu)元件(例如，開口、隙縫等)以安置和保持電化學(xué)蓄電池單元24在托盤42的底部上方就位。如圖5-8所示，根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，托盤42可還包括顯示為凸臺(tái)46的結(jié)構(gòu)元件，凸臺(tái)46意在輔助留置殼體或罩(未示出)，從而包圍和/或容置多個(gè)蓄電池單元24。 根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，凸臺(tái)46可還輔助將托盤42緊固到機(jī)動(dòng)車上火蓄電池系統(tǒng)的其他部件上。根據(jù)示例性實(shí)施例，托盤42可由聚合材料或其他合適材料(例如，電絕緣材料) 制成。根據(jù)示例性實(shí)施例，托盤42的插座44構(gòu)造成接收(例如，容置、保持、安置等)單個(gè)電化學(xué)蓄電池單元24的下端或下部部分。根據(jù)示例性實(shí)施例，插座44是大致圓柱形開口，具有構(gòu)造成接合或接收電化學(xué)蓄電池單元24的下部部分的至少一個(gè)臺(tái)階或表面48 (例如，如圖10所示)。根據(jù)其他示例性實(shí)施例，插座44的開口可具有其他形狀，以便接收不同形狀(例如，棱柱形、橢圓形等)的蓄電池單元。插座44的下部臺(tái)階或表面48將電化學(xué)蓄電池單元24安置在托盤42所限定的空氣間隔或腔室50的頂部部分(例如，如圖9所示)。 腔室50構(gòu)造成接收由電化學(xué)蓄電池單元24經(jīng)過(guò)電化學(xué)蓄電池單元24的通氣結(jié)構(gòu)元件或排放裝置(例如，如圖11-11A所示的排放口 52)排出的氣體和/或流出物?，F(xiàn)在 參照?qǐng)D7-9，蓄電池模塊22可還包括顯示為密封墊或密封件54的構(gòu)件。根據(jù)示例性實(shí)施例，密封件54構(gòu)造成輔助密封托盤42中的電化學(xué)蓄電池單元24的下部部分， 以便幫助將從電化學(xué)蓄電池單元24排出的任何氣體容置到腔室50中。根據(jù)示例性實(shí)施例， 密封件54設(shè)置在鄰近托盤42的頂表面。根據(jù)示例性實(shí)施例，密封件54可以由柔韌的不導(dǎo)電材料(例如，如硅膠、橡膠等)構(gòu)建。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，密封件54可以從硅膠板或其他合適材料上沖切。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，密封件54可以是模制件(例如，利用注射模制工藝制造)，例如硅膠模制件。根據(jù)示例性實(shí)施例，顯示為夾板56的構(gòu)件(例如夾具、設(shè)備、板、保持架等)可以設(shè)置在密封件54的上方，以便使密封件54相對(duì)于托盤42保持就位。夾板56可以例如利用螺紋緊固件(未示出)聯(lián)接到托盤42，所述螺紋緊固件(未示出)延伸穿過(guò)夾板56中的孔58，并且被托盤42中的螺紋孔60接收。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，夾板56可以經(jīng)由搭扣配合聯(lián)接到托盤42?，F(xiàn)在參照?qǐng)D10-11，根據(jù)示例性實(shí)施例，密封件54包括與托盤42的多個(gè)插座44對(duì)齊的多個(gè)開口 62。密封件54的每個(gè)開口 62包括凸緣部或邊緣部64 (例如，可變形的延展部)，設(shè)置成與電化學(xué)蓄電池單元24接觸。根據(jù)示例性實(shí)施例，密封件54的邊緣部64傾斜地(angle in)朝向電化學(xué)蓄電池單元24，以便提供與電化學(xué)蓄電池單元24干涉配合，從而輔助密封腔室50。根據(jù)示例性實(shí)施例，密封件54的邊緣部64比密封件54的其余部分狹窄，給予邊緣部柔韌性以適應(yīng)電化學(xué)蓄電池單元24的外直徑，從而輔助密封電化學(xué)蓄電池單元24。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，密封件54的邊緣部是從密封件54的主部分66向下到邊緣部64 的尖端68逐漸變細(xì)。這種逐漸變細(xì)輔助給予邊緣部64柔韌性以適應(yīng)電化學(xué)蓄電池單元24 的外直徑，但仍然保持強(qiáng)度以便使邊緣部64隨時(shí)間的推移而保持其形狀(例如，減小密封件54的蠕變和松弛以維持與電化學(xué)蓄電池單元24的干涉配合)。根據(jù)示例性實(shí)施例，間隔70設(shè)置在密封件54的邊緣部64和托盤42的每個(gè)插座 44之間(例如，如圖11所示)。間隔70與腔室50相連接(例如，以流體連通方式)，使得當(dāng)氣體排出到腔室50中時(shí)，氣體可進(jìn)入間隔70(例如，滑過(guò)電化學(xué)蓄電池單元24的底部和插座44)。根據(jù)示例性實(shí)施例，排出的氣體將密封件54更緊地壓在電化學(xué)蓄電池單元24 上，以便增加密封件54的密封性能。如圖10所示，密封件54包括在托盤42的上部表面的溝槽或凹口 74中設(shè)置的增大部分72 (區(qū)段、區(qū)域、環(huán)、球狀物等)。當(dāng)密封件54的增大部分72利用夾板56保持就位時(shí)，密封件54的增大部分72具有接觸在夾板56和/或托盤42之間的幾個(gè)接觸點(diǎn)。根據(jù)示例性實(shí)施例，密封件54的增大部分72的頂部具有與夾板56接觸的單個(gè)接觸點(diǎn)。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，密封件54的增大部分72的下側(cè)具有與托盤42接觸的兩個(gè)接觸點(diǎn)。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，密封件54的增大部分72壓縮在夾板56和托盤42的上部表面之間，從而密封件54的增大部分72具有與夾板56接觸和與托盤42的上部表面接觸的連續(xù)接觸線。
這多個(gè)接觸點(diǎn)和/或接觸線輔助密封(S卩，禁閉)腔室中的排出的氣體，并且不允許已經(jīng)到達(dá)托盤42和密封件54的邊緣部64之間的間隔70的氣體泄漏。根據(jù)示例性實(shí)施例，密封件54的增大部分72可以沿密封件54的周緣定位(例如，如圖7所示)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D11-14，電化學(xué)蓄電池單元24顯示具有排放口 52。排放口 52(例如， 減壓裝置或區(qū)域等)提供用于電化學(xué)蓄電池單元24的減壓機(jī)構(gòu)，這允許蓄電池單元24內(nèi)部的壓力受控地釋放和來(lái)自蓄電池單元24內(nèi)部的氣體受控地排出。根據(jù)示例性實(shí)施例，排放口 52包括構(gòu)件或元件(例如，排放口盤)，構(gòu)造成從電化學(xué)蓄電池單元24展開或分離，通過(guò)在薄弱區(qū)域(例如，裂縫點(diǎn)或凹口)從電化學(xué)蓄電池單元24的殼體“脫離”，如果電化學(xué)蓄電池單元24內(nèi)部的壓力增加到預(yù)定點(diǎn)上方。根據(jù)其他示例性實(shí)施例，可以使用其他類型的排放口(例如，不使用裂縫點(diǎn)的排放口，如，例如減壓閥)。當(dāng)排放口 52展開時(shí)，氣體和/ 或流出物從電化學(xué)蓄電池單元24的殼體的內(nèi)部釋放，并且進(jìn)入腔室50中。當(dāng)排放口 52展開(例如，如圖IlA所示)時(shí)，允許氣體和/或流出物離開電化學(xué)蓄電池單元24并且進(jìn)入腔室50，提升腔室50內(nèi)部的壓力。在一些情況下，一旦氣體已經(jīng)進(jìn)入腔室50，氣體可以通過(guò)電化學(xué)蓄電池單元24的底部和托盤42泄漏。這些氣體則可以進(jìn)入設(shè)置在密封件54和托盤42之間的間隔70。當(dāng)排出的氣體進(jìn)入這個(gè)間隔70時(shí)，密封件54 被向上移動(dòng)(壓縮、變形等)并且壓在電化學(xué)蓄電池單元24上，以便創(chuàng)建更緊的密封。這是由于密封件54后面的間隔70內(nèi)部(和腔室50中)的壓力比密封件54上方的壓力大的事實(shí)。仍然參照?qǐng)D11-14，腔室50(例如，間隔、充滿物質(zhì)的空間、空穴、洞窟、隔室等)設(shè)置成與電化學(xué)蓄電池單元24流體連通，并且構(gòu)造成接收從蓄電池單元24釋放(例如，經(jīng)由排放口 52)釋放的任何氣體和/或流出物。腔室50還構(gòu)造成使排出的氣體與機(jī)動(dòng)車駕駛室隔離。根據(jù)示例性實(shí)施例，腔室50構(gòu)造成將氣體引導(dǎo)到外部環(huán)境(例如，機(jī)動(dòng)車的外部)。來(lái)自電化學(xué)蓄電池單元24的排出的氣體可包括可燃化合物，這些可燃化合物可與氧氣(例如，大氣空氣中的氧氣)反映以在特定情形下產(chǎn)生燃燒。為了減小發(fā)生燃燒的概率，物質(zhì)、材料或物料(例如，氣體、液體或固體)可以設(shè)置在腔室50中，以取代以其他方式存在于腔室50中的氧氣。通過(guò)取代氧氣，排出的氣體將不與所述氧氣混合(并且將不可能發(fā)生反應(yīng))。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，取代氧氣的材料是惰性氣體(在圖12-16B中用參考數(shù)字 100概括地表示)。由于惰性氣體100不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(在正常情形下)，減小了發(fā)生燃燒的概率。附加地，由于當(dāng)排出的氣體離開電化學(xué)蓄電池單元24且進(jìn)入腔室50時(shí)被允許膨脹，排出的氣體被允許冷卻。進(jìn)一步地，通過(guò)允許排出的氣體與惰性氣體100混合(惰性氣體100處于低于排出的氣體的溫度)，排出的氣體甚至被允許冷卻，因而進(jìn)一步減小了燃料的概率。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，惰性氣體100是氬氣。然而，根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例， 惰性氣體100可以是在正常情形下不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的任何元素氣體或分子氣體(例如，如氦氣、氖氣、氪氣、氙氣、氡氣等)。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，取代氧氣的材料可以是不易燃的泡沫或與可從電化學(xué)蓄電池單元24排出的氣體和/或流出物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的其他合適的物質(zhì)。根據(jù)示例性實(shí)施例，不易燃的泡沫可以是硬的或軟的泡沫。如圖11-14所示，根據(jù)示例性實(shí)施例，密封件54設(shè)置在蓄電池單元24和蓄電池模塊22的殼體的托盤42之間，從而腔室50大致由蓄電池模塊22的其余部分密封。閥門(例如，如如圖11-14所示的單向閥110)可以設(shè)置在形成腔室50的部分 殼體(例如，托盤42) 中。單向閥110包括構(gòu)件或球112和偏置元件或彈簧114以偏置(例如，施加力)球112 到單向閥110的開口中以關(guān)閉單向閥110。但排出的氣體離開電化學(xué)蓄電池單元24且進(jìn)入腔室50時(shí)，腔室50中的壓力增大。更高的壓力引起單向閥110打開(例如，彈簧114的力被克服)并且排出的氣體被允許離開，通過(guò)單向閥110到達(dá)外部環(huán)境中。然而，單向閥110阻止外部氣體(例如，包括氧氣)流到腔室50中。通過(guò)在通過(guò)單向閥110離開腔室50以前允許排出的氣體與惰性氣體 100混合，排出的氣體被允許冷卻。一旦排出的氣體離開腔室50，通過(guò)單向閥110到達(dá)外部環(huán)境，這減小發(fā)生燃燒的概率。如圖12所示，根據(jù)示例性實(shí)施例，腔室50充滿惰性氣體100 (例如，通過(guò)端口或開口(未示出))以取代以其他方式存在于腔室50中的包括氧氣的大氣空氣。在本實(shí)施例中， 腔室50構(gòu)造成在蓄電池模塊22運(yùn)行期間將惰性氣體100容置在腔室50內(nèi)部。其中一個(gè)電化學(xué)蓄電池單元24的排放口 52展開時(shí)，從電化學(xué)蓄電池單元24釋放的氣體和/或流出物被允許與腔室50中的惰性氣體100混合。蓄電池模塊22可以包括閥門(例如，如上述的單向閥110)以允許排出的氣體和/或流出物(與惰性氣體一起)離開腔室50。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，充滿惰性氣體100的密封結(jié)構(gòu)設(shè)置在腔室50 (例如，如密封結(jié)構(gòu)115、120、130、140、150、160，分別如圖13-16B所示的那樣)。惰性氣體100設(shè)置在密封結(jié)構(gòu)中以減小惰性氣體100可能泄漏出腔室50 (并且允許氧氣進(jìn)入腔室50)的風(fēng)險(xiǎn)。例如，密封結(jié)構(gòu)可以由聚合物薄膜材料(例如，如聚乙烯、聚丙烯等)形成，形成一個(gè)密封袋(例如，如圖13-13B所示)或多個(gè)密封袋或氣囊(例如，如圖14-16B所示)。根據(jù)示例性實(shí)施例，聚合物薄膜材料比較薄。例如，聚合物薄膜材料可以具有約1到2微米的厚度。然而，根據(jù)其他示例性實(shí)施例，聚合物薄膜材料可以具有更大或更小的厚度。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，密封結(jié)構(gòu)可以由聚合物層壓金屬箔(例如，類似于薯片)形成。展開排放口 52時(shí)，從電化學(xué)蓄電池單元24排出的氣體的溫度高得足以熔化形成圖13-16A所示的密封結(jié)構(gòu)的材料。當(dāng)材料熔化時(shí)，密封袋破裂，惰性氣體100釋放到腔室 50中以與排出的氣體混合并且冷卻排出的氣體。這種腔室50可還包括單向閥110(如上所述)以允許惰性氣體100和排出的氣體離開腔室50到達(dá)外部環(huán)境。根據(jù)示例性實(shí)施例，包括惰性氣體100的密封結(jié)構(gòu)構(gòu)造成大致填充腔室50，從而取代以其他方式存在于腔室50中的大量氧氣(例如，如圖13所示)。根據(jù)示例性實(shí)施例， 在密封結(jié)構(gòu)的頂部和電化學(xué)蓄電池單元24的排放口 52之間存在余隙空間(例如，如圖13 所示)以允許適當(dāng)?shù)卣归_排放口 52。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，余隙空間具有大約3到4毫米的高度，但根據(jù)其他示例性實(shí)施例，可以具有更大或更小的高度。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例(未示出)，密封結(jié)構(gòu)可以設(shè)置成使得密封結(jié)構(gòu)大致鄰近排放口 52(例如，密封結(jié)構(gòu)可以靠著排放口平接)。在這種情況下，密封結(jié)構(gòu)將容納相對(duì)低壓的惰性氣體100(即，密封結(jié)構(gòu)具有高伸展量)，以便在排放口 52展開期間，對(duì)排放口 52而言，移動(dòng)密封結(jié)構(gòu)而使其不擋道。
現(xiàn)在更詳細(xì)地描述密封結(jié)構(gòu)的特定實(shí)例(如圖13A-i;3B和15A-16B所示)。應(yīng)當(dāng)注意的是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易地認(rèn)識(shí)到除圖中所示外，更多形狀、尺寸和構(gòu)造的密封結(jié)構(gòu)是可能的。如圖13A所示，圖13A顯示根據(jù)示例性實(shí)施例的密封結(jié)構(gòu)120。密封結(jié)構(gòu)120顯示包括頂部部分122、底部部分IM和側(cè)壁126，其中，側(cè)壁1 將頂部部分122連接到底部部分124。根據(jù)示例性實(shí)施例，側(cè)壁1 可以用圓拐角或直拐角連接到底部部分122和底部部分124(例如，如圖13A所示，如圓拐角127或直拐角128)。如圖13B所示，圖13B顯示根據(jù)示例性實(shí)施例的密封結(jié)構(gòu)130。密封結(jié)構(gòu)130包括頂部部分132和底部部分134。頂部部分132和底部部分134在接縫136處彼此連接。根據(jù)示例性實(shí)施例，在接縫136處將頂部部分132和底部部分134聯(lián)接(例如焊接)在一起之前，惰性氣體100設(shè)置在密封結(jié)構(gòu)130內(nèi)部。如圖15A-15B所示，圖15A-15B顯示根據(jù)示例性實(shí)施例的密封結(jié)構(gòu)150。密封結(jié)構(gòu) 150包括在基礎(chǔ)構(gòu)件巧4上設(shè)置的多個(gè)密封袋或氣囊152。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，基礎(chǔ)構(gòu)件IM形成每個(gè)密封袋152的底部部分。根據(jù)示例性實(shí)施例，每個(gè)密封袋152容納惰性氣體 100。根據(jù)示例性實(shí)施例，每個(gè)密封袋152具有大致圓柱形或圓頂形的形狀(例如，類似于在包裝業(yè)和航運(yùn)業(yè)中所用的氣泡襯墊包裝物)。多個(gè)密封袋152設(shè)置成彼此緊緊地靠近， 以降低在密封結(jié)構(gòu)50放置在腔室50時(shí)存在于腔室50中的氧氣量。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，密封袋152彼此鄰近地設(shè)置，從而每個(gè)密封袋152與另一個(gè)密封袋152接觸。然而，根據(jù)其他示例性實(shí)施例，密封袋152可以設(shè)置成使得它們不相互接觸。如圖16A-16B所示，圖16A-16B顯示根據(jù)示例性實(shí)施例的密封結(jié)構(gòu)160。密封結(jié)構(gòu) 160包括在基礎(chǔ)構(gòu)件164上設(shè)置的多個(gè)密封袋或氣囊162。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，基礎(chǔ)構(gòu)件164形成每個(gè)密封袋162的底部部分。根據(jù)示例性實(shí)施例，每個(gè)密封袋162容納惰性氣體 100。根據(jù)示例性實(shí)施例，每個(gè)密封袋162具有大致矩形或棱柱形的形狀。附加地，每個(gè)密封袋162具有圓形頂部部分，但是根據(jù)其他示例性實(shí)施例，可以具有其他外形。多個(gè)密封袋162設(shè)置成彼此緊緊地靠近，以降低在密封結(jié)構(gòu)160放置在腔室50中時(shí)存在于腔室50 中的氧氣量。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，密封袋162以交替方式設(shè)置成彼此鄰近，使得每個(gè)密封袋162的拐角或邊緣與另一個(gè)密封袋162的拐角或邊緣接觸。然而，根據(jù)其他示例性實(shí)施例，密封袋162可以設(shè)置成它們不相互接觸。一個(gè)示例性實(shí)施例涉及一種包括設(shè)置具有至少一個(gè)蓄電池單元和鄰近所述蓄電池單元端部的腔室的蓄電池模塊的方法。惰性氣體設(shè)置在所述腔室中。所述蓄電池單元具有構(gòu)造成從所述蓄電池單元排出氣體到所述腔室的排放裝置。當(dāng)來(lái)自所述蓄電池單元的氣體排出到所述腔室時(shí)，發(fā)生燃燒的風(fēng)險(xiǎn)減小。惰性氣體可以設(shè)置在塑料或氣泡襯墊包裝物中。當(dāng)所述氣體從蓄電池單元釋放時(shí)，所述氣體處于其溫度高得足以熔化所述氣泡襯墊包裝物以便釋放所述惰性氣體。如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)“約”、“大約” “大致”和類似術(shù)語(yǔ)意圖具有與本公開主題所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常和接受的用途相符合的廣泛意義。查閱過(guò)本公開的那些技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些術(shù)語(yǔ)意圖使所描述和主張的特定特征的描述表示不將這些特征的保護(hù)范圍限制于所提供的精確數(shù)值范圍。因此，這些術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)解釋為對(duì)所述和所主張的主題的非實(shí)質(zhì)性或無(wú)關(guān)緊要的修改或變換應(yīng)認(rèn)為落入所附權(quán)利要求書所述的本發(fā)明的保護(hù)范圍中。應(yīng)當(dāng)注意的是，在這里用于描述不同實(shí)施例的術(shù)語(yǔ)“示例性”意圖表示這種實(shí)施例是可能的實(shí)施例的可能的實(shí)例，代表和/或例示(并且該術(shù)語(yǔ)不意圖暗示這種實(shí)施例是格外必需的或最好的實(shí)例)。這里所使用的術(shù)語(yǔ)“聯(lián)接”、“連接”等意味著兩個(gè)構(gòu)件彼此直接或間接結(jié)合。這種結(jié)合可以是靜止的(例如，永久性的)或可移動(dòng)的(例如，可拆卸的或可釋放的)。這種結(jié)合可以這樣實(shí)現(xiàn)，即所述兩個(gè)構(gòu)件或兩個(gè)構(gòu)件于任何附加中間構(gòu)件彼此一體地形成為單個(gè)的單塊本體，或者兩個(gè)構(gòu)件或兩個(gè)構(gòu)件與任何附加的中間構(gòu)件彼此附接。這里的元件位置的參照(例如，“頂部”、“底部”、“上方”、“下方”等)僅用于各個(gè)元件在附圖中的定向。應(yīng)當(dāng)注意的是，根據(jù)其他示例性實(shí)施例，各個(gè)元件的定向可以不同， 并且這種變化意圖包含在本公開中。注意到所示各個(gè)示例性實(shí)施例中的燃燒限制通氣腔室的構(gòu)建和布置僅僅是例示的，這是非常重要的。雖然在本公開中僅已經(jīng)詳細(xì)描述了一些實(shí)施例，查閱過(guò)本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地理解在實(shí)質(zhì)性偏離這里所述的主題的新穎教導(dǎo)和優(yōu)點(diǎn)的條件下能夠做出許多變型(例如，變化各個(gè)元件的規(guī)格、尺寸、結(jié)構(gòu)、形狀和性能，參數(shù)的值、安裝布置、 使用的材料、色彩、定向等)。例如，顯示為一體形成的元件可以構(gòu)建為多個(gè)部分或元件，元件的位置可以顛倒或變化，并且離散的元件和位置的數(shù)量或性質(zhì)可以更改或變化。任何工藝或方法步驟的順序或次序根據(jù)替代實(shí)施例可以變化或重新排序。在偏離本發(fā)明的保護(hù)范圍的條件下，還可以對(duì)各個(gè)示例性實(shí)施例的設(shè)計(jì)、操作條件和布置做出其他替代、變型、改換和忽略。
權(quán)利要求
1.一種蓄電池模塊，包括多個(gè)電化學(xué)蓄電池單元，每個(gè)電化學(xué)蓄電池單元包括位于其端部的排放口 ； 鄰近所述電化學(xué)蓄電池單元的排放口的腔室；以及位于所述腔室中的惰性氣體，所述腔室中的惰性氣體用于減小存在于所述腔室中的氧氣量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池模塊，其特征在于，所述惰性氣體選自包括氬氣、氦氣、氖氣、氪氣、氙氣和氡氣的組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池模塊，其特征在于，所述蓄電池模塊包括用于密封所述腔室中的惰性氣體的密封件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池模塊，其特征在于，所述惰性氣體設(shè)置于在所述腔室內(nèi)部安置的密封結(jié)構(gòu)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電池模塊，其特征在于， 所述密封結(jié)構(gòu)包括至少部分地由聚合材料形成的結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蓄電池模塊，其特征在于， 所述聚合材料選自包括聚乙烯和聚丙烯的組。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電池模塊，其特征在于， 所述密封結(jié)構(gòu)包括多個(gè)密封袋。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓄電池模塊，其特征在于， 所述多個(gè)密封袋設(shè)置成彼此緊緊地靠近。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的蓄電池模塊，其特征在于，所述多個(gè)密封袋中的一個(gè)的至少一部分與所述多個(gè)密封袋中的另一個(gè)的至少一部分相接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓄電池模塊，其特征在于， 所述多個(gè)密封袋中的至少一些具有大致棱柱形的形狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓄電池模塊，其特征在于， 所述多個(gè)密封袋中的至少一些具有大致圓柱形的形狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓄電池模塊，其特征在于， 所述多個(gè)密封袋中的至少一些容納惰性氣體。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電池模塊，其特征在于，當(dāng)所述排放口展開時(shí)，從所述電化學(xué)蓄電池單元釋放的任何氣體處于足以熔化所述密封結(jié)構(gòu)以釋放所述腔室中的惰性氣體的溫度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池模塊，其特征在于，所述蓄電池模塊還包括用于有選擇地允許從所述電化學(xué)蓄電池單元釋放的任何氣體離開所述腔室的閥。
15.一種根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)的方法，包括提供具有多個(gè)電化學(xué)蓄電池單元的蓄電池模塊，每個(gè)蓄電池單元包括位于其端部的排放口 ；提供鄰近所述電化學(xué)蓄電池單元的排放口的腔室；以及在所述腔室中提供惰性氣體，以減小存在于所述腔室中的氧氣量，使得當(dāng)所述排放口從所述電化 學(xué)蓄電池單元的一個(gè)上展開時(shí)減小發(fā)生燃燒的風(fēng)險(xiǎn)。
全文摘要
一種蓄電池模塊包括多個(gè)電化學(xué)蓄電池單元。每個(gè)蓄電池單元包括位于蓄電池單元端部的排放口。所述蓄電池模塊還包括鄰近所述電化學(xué)蓄電池單元的排放口的腔室。所述蓄電池模塊還包括位于所述腔室中的惰性氣體，以減小存在于所述腔室中的氧氣量。
文檔編號(hào)H01M2/10GK102318105SQ201080007550
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
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