[发明专利]具有电源子结构和冷却子结构的背板组件

说明书

提供了一种具有电源子结构和冷却子结构的背板组件。电池模块可以与背板组件接合。在接合时，电源子结构中的电源连接器与电池模块上的相应的电源连接器接合。移动通过冷却子结构的冷却流体被引导朝向电池模块，以便在运行期间冷却电池模块。背板组件可附加地包括排气子结构。由电池模块泄出的气体移动通过排气子结构并被引导离开背板组件。

技术领域

本公开涉及用于与多个电池模块接合的背板组件，并且更具体地是，涉及具有一体式背板组件的电池架。

背景技术

一种类型的可充电电池是具有多层结构的锂离子电池，该多层结构包括由各种混合氧化物或橄榄石型材料激活的正极，由特殊碳活化的负极和全部浸没在有机电解质中的隔板。电池通常被容纳在外壳中，以形成电池模块。在正常操作条件期间，电能在充电期间被转换为化学能并且作为化学能存储起来，并且在放电期间，所存储的化学能被转换成电能。更具体地是，在充电期间，正电极中的锂被电离并且层层移动到负电极；在放电期间，离子移动到正电极并恢复成该离子的原始化合物。多个锂离子电池模块能够安装在电池架组件上，以形成电池组。

用于电池模块的当前电池架存在各种问题。电池模块通常在其前面上包括正和负连接器，电力电缆组件连接到该连接器，以形成终止于开关设备（或电池组控制器）的一串模块。冷却剂入口和出口连接通常也被设置在电池模块的前面上。外部柔性软管将这些冷却剂配件连接到安装在电池架系统的前表面上的外部刚性管道。这种连接通常难以安装和维修且安装和维修起来费力，由于压接问题而导致制造质量较差，并且还易于被安装人员/维修人员错漏接线，这可能导致短路。此外，由于电缆经常暴露在电池架的前面上，因此它们会受到来自其他设备或活动的冲击/机械损坏。由于布线暴露在模块的前面上，故电池组也存在冷却剂泄漏的风险，其中冷却剂可能溢出到电池间的紧邻区域的地板上，从而导致不安全的状况。

对于目前的电池组，电池模块的安装/维修也是一个相对复杂的过程。为了从电池组安装或移除模块，通常需要连接/拆卸上述所有的各个单独的接口，直到模块可被自由地安装到电池架上或从电池架上拆下为止。

此外，通常需要多个电缆长度来适应电池模块的各种物理布置结构。这可能导致复杂且过长的电源电路。通常，电源电路将通过电缆套管彼此接触而横跨自身，从而导致潜在的热点。由于布线而形成的整个环路面积可能是较大的，从而可能引起电磁干扰（EMI）问题。

上述的锂离子电池在航运业中很受欢迎。该电池通常一天24小时和一年中的大多数日子里运行。由于对电池的这些高能量需求，所以定期监测电池的性能并确保在其使用寿命期间它们足以满足安全要求是重要的。

性能较差的电池模块更容易遇到业内已知的“热失控（thermal runaway）”。例如，在过电压，过电流或过热的某些极端情况下，锂离子电池内能发生被称为“自加热（self-heating）”的状况，这可能导致电池进入热失控。自加热是电池单元（cell）的内部电化学结构导致其中的温度升高的状况。当电池单元中的内部温度增加到发生化学反应并释放出可燃气体的水平时，发生热失控。如果容纳单元的外壳内有足够的氧气，则可燃气体将会点燃并释放出大量能量。单个电池模块中热失控的影响可能非常剧烈且具有破坏性。当发生热失控时，产生少量氧气并且内部温度升高到大于800℃。这些事件的组合可导致内部着火，过度放气，并且随后导致围绕锂离子电池周围的外壳破裂。防止热失控是非常重要的，因此用于将电池模块温度保持在可接受范围内的冷却系统必须尽可能有效。

考虑到现有技术的电池架所面临的各种问题，特别是在航运业中使用的电池架，希望的是为现有技术所面临的至少其中一些挑战提供解决方案。

发明内容

以下描述旨在概括地提供本公开的概述，并且不应视为限制本公开的范围。

描述了一种具有背板的电池架结构，该背板包括一体式组件。具有背板的电池架可以提供运行电池模块所需的功能性，而无需任何额外的外部连接器，电缆，管子，软管或通风管道。只需使模块滑入模块槽（bay）或电池槽并利用紧固件或其他锁定机构紧固，电池架就可以提供必要的接口连接。