本公开涉及一种用于电动车辆的电池单元组、一种包括多个电池单元组的电池组、以及一种包括电池组的电动车辆。
背景技术：
1、电动车辆(ev)例如电池电动车辆(bev)使用高压电池作为车辆的能源。为了使用当前的电池单元技术提供足够的续航里程，电池被置于车舱(cabin)下方。电池通常包括多个串联或并联连接的电池单元。每个电池单元在面向电动车辆车舱的电池单元顶侧上具有两个端子和一个电池单元通气口。电池单元通气口允许在电池寿命期间释放由电池单元中的电解质产生的易燃气体。
2、为了处理安全热事件，例如热失控(thermal runaway)，热保护材料板通常设置在顶盖与包括端子与电池单元通气口的电池的顶侧之间，以保护车辆的乘员舱免受高温。
3、此外，为了降低电池单元的温度，在电池单元的与顶侧相反的底侧下方通常设置冷却板。此外，为了减少从电池单元和冷却系统到环境的热损失，在冷却系统下方设置热绝缘材料。
技术实现思路
1、根据本公开的一个方面，本技术提供了一种电池单元组。所述电池单元组包括：电池单元，其具有在电池单元的底侧上的第一端子和第二端子和通气口；在电池单元的底侧上的框架，框架包括具有与第一端子和第二端子对齐的第一开口和第二开口以及与通气口对齐的第三开口的框架板和垂直于所述框架板延伸的第一与第二中间框架壁；以及在所述中间框架壁之间延伸的热保护板，其中所述中间框架壁和所述热保护板在所述端子之间形成沿着所述电池单元的底侧的长度的通道。所述中间框架壁可沿着电池单元的厚度方向延伸。因此，所述通道也可沿着电池单元的厚度方向延伸。如背景技术中所述，典型的配置需要在电池单元与车舱地板之间设置热保护板，以便在发生热失控时保护乘客。由于冷却板设置在电池单元的顶侧上，因此本配置为车舱提供了保护屏障。特定的配置和设置在不增加电池高度的情况下提供了该保护，从而为引擎提供了更紧凑的电池结构。
2、在本公开的上下文中，在电池单元处于工作位置时电池单元的底侧是电池单元面向下的一侧。在工作位置，电池单元可用在电池单元组中，例如本公开的电池单元组中。
3、在本公开的一个示例中，两个中间框架壁分别设置在端子的每个开口和电池单元通气口之间。这意味着所述两个中间框架壁中的每一个布置在用于端子的第一和第二开口中的一个与用于通气口的第三开口之间。所述中间框架壁分别位于第一和第二开口与第三开口之间的这样的布置允许避免因通过电池单元通气口的导电排放气体而在电池单元端子之间短路。换言之，所述中间框架壁分别在所述第一和第二开口中的一个与第三开口之间形成屏障。
4、在本公开的一个示例中，电池单元组的框架还包括第一和第二端部框架壁，所述第一和第二端部框架壁垂直于所述框架板延伸并且设置在底表面的端侧上。这样的端部框架壁允许将电池单元的第一和第二端子与在相邻电池单元组之间流动的任何冷却剂(例如气体或液体)隔离。这降低了相邻电池单元组的端子之间短路的风险。所述第一和第二端部框架壁可沿着所述电池单元的厚度方向延伸。
5、在本公开的一个示例中，框架包括塑料材料。合适的塑料材料的示例是聚丙烯和聚乙烯以及类似的塑料材料。这样的塑料材料能够具有良好的电绝缘和热绝缘，允许将框架下方的任何部件与端子和排放的气体电和热隔离。此外，塑料材料相对便宜并且通常易于制造，因此节省了成本。
6、在本公开的一个示例中，热保护板包括云母材料。这样的云母材料能够具有良好的电绝缘和热绝缘，允许热保护板下方的部件与排放的气体电隔离和热隔离。云母材料的使用防止热损坏电池的底板，使得气体能够以受控的方式从电池中排出。
7、在本公开的一个示例中，电池单元是矩形电池单元。这意味着电池单元的横截面是大致矩形的，而不是圆形的。例如，电池单元能够是棱柱形电池单元或袋式电池单元(pouch battery cell)。这样的形状允许以高封装效率堆叠电池单元，从而减少电池单元所需的总体积。优选地，电池单元是棱柱形电池单元。
8、在本公开的一个示例中，电池单元组还能够包括平行于所述电池单元的底侧延伸并且与所述第一和第二中间框架壁接触的底板。这样的底板能够支撑电池单元组。在这个上下文中，所述中间框架壁不仅形成用于排出气体的通气口的通道，还使得电池单元组在机械方面更可靠和稳固。简言之，所述中间框架壁具有结构功能。
9、需要注意的是，在一个可替换实施例中，底板不与所述第一和第二中间框架壁接触或仅与第一和第二框架壁中的一个接触。当然，在这个结构中，也必须避免由于通过电池单元通气口的导电排出气体而导致电池单元端子之间短路。这可能是如果第一和第二中间框架壁具有足够的尺寸的情况。
10、在本发明的一个示例中，热保护板与底板接触。热保护板的这样的配置允许使通道的容积最大化，从而允许最大量的气体流出电池组。
11、在本公开的一个示例中，底板包含铝。铝的使用能够允许高温沿底板均匀分布。这样的均匀分布允许底板比沿着底板发生热点时更快地变冷。
12、在本公开的一个示例中，电池单元组还包括布置在电池单元的与底侧相反的顶侧上方的冷却板。这样的冷却板使电池单元温度稳定并提供最佳温度均匀性。这允许降低电池单元组的温度，并在发生电池单元热事件的情况下对车舱形成热屏障，而无需额外的热保护屏障。如背景技术中所述，典型的配置需要在冷却板下方设置热保护板，以保护(电池单元的底侧上方的)冷却板免受外部热损失，从而进一步增加电池高度。
13、在本公开的一个示例中，冷却板包含铝。铝材料是一种轻质材料，这进一步减轻了电池单元组的重量。
14、在本公开的一个示例中，电池单元组还包括设置在电池单元的顶侧与冷却板之间的热界面材料(tim)。tim促进热流动，允许沿冷却板的热量分布，并允许减少相邻电池单元之间的不均匀温度分布。如图1所示，当前配置使得电池单元组更紧凑。
15、在本公开的一个示例中，电池组包括以堆叠方式布置的多个电池单元组，使得所述多个电池单元组的第一端子和第二端子对齐以形成在电池组的底侧上的第一端子排和第二端子排；并且所述多个电池单元组的通气口对齐，以在所述电池组的底侧上形成通气口排。传统的电池制造过程是从电池单元到模块，再从模块到组。这个中间步骤将电池分成各个模块。在这种设计中，模块的端子板、侧板和内部连接器占用空间和重量。本公开提供的电池组降低了电池组的高度(在z轴上)，因为电池组中的板层更少并且消除了模块结构因而减轻了重量。换言之，根据本公开的电池组不分成模块或者说不包括模块。而是通过以堆叠方式布置多个电池单元组来直接形成电池组。
16、在本文的上下文中，电池组的底侧是在电池组处于工作位置(例如安装在车辆中)时电池组的面向下的一侧。
17、在本公开的一个示例中，电动车辆包括乘员舱和位于乘员舱下方的电池组。换言之，在车辆处于运行位置，即处于其能够驾驶的位置的情况下，电池组布置在乘员舱的竖直下方。电池高度直接影响车辆高度，因而影响车辆消耗。本发明降低了电池单元组的高度，从而提高了整体车辆效率。
18、在一个示例中，所述电池组的所述多个电池单元组的第一和第二端子的朝向背离乘员舱。这意味着在车辆的运行位置，第一和第二端子面向下。如前面提到的，这种朝向允许降低电池组的高度，尤其是在和现有电池组进行比较时。
19、这些特征和结构可以包括在各种组合中，这些组合包括这些特征和结构中的一些、所有这些特征和结构、或这些特征和结构之一。
1.一种电池单元组(10)，包括：
2.根据权利要求1所述的电池单元组(10)，其中，所述两个中间框架壁(34a、34b)中的每一个设置在用于所述端子(21a、21b)的所述第一和第二开口(23a、23b)中的一个与用于所述通气口(22)的所述第三开口(23a)之间。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元组，其中，所述框架(30)还包括垂直于所述框架板(32)延伸并且设置在所述底侧(20a)的端侧上的第一和第二端部框架壁(36a、36b)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元组，其中，所述框架(30)由塑料材料制成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元组，其中，所述热保护板(40)包括云母材料。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元组，其中，所述电池单元(20)是矩形电池单元，优选地，棱柱形电池单元。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元组，还包括底板(50)，所述底板(50)平行于所述电池单元(20)的底侧(20a)延伸并且与所述第一和第二中间框架壁(34a、34b)接触。
8.根据权利要求7所述的电池单元组，其中，所述热保护板(40)与所述底板(50)接触。
9.根据权利要求7或8所述的电池单元组，其中，所述底板(50)包含铝。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元组，还包括布置在所述电池单元(20)的与所述底侧(20a)相反的顶侧(20b)上方的冷却板(70)。
11.根据权利要求10所述的电池单元组，其中，所述冷却板(70)包含铝。
12.根据权利要求10或11所述的电池单元组，还包括在所述电池单元(20)的顶侧(20b)与所述冷却板(70)之间的热界面材料tim(60)。
13.一种电池组(200)，包括以堆叠方式布置的多个根据前述权利要求中任一项所述的电池单元组(10)，使得
14.一种电动车辆，包括乘员舱(300)和位于乘员舱下方的根据权利要求13所述的电池组(200)。
15.根据权利要求14所述的电动车辆，其中，所述电池组(200)的所述多个电池单元组(10)的所述第一和第二端子(21a、21b)背离所述乘员舱。
