專利名稱：具有帶整體形成的端子的電化學電池的電池模塊的制作方法
技術領域：
本申請總得涉及電池和電池模塊領域。本申請尤其涉及可以用于車輛中，用以 提供至少一部分的汽車動力的電池和電池模塊。
背景技術：
使用電能作為全部或者部分動力的車輛(例如電動車輛(EVs)、混合動力電動車 輛(HEVs)、插電式混合動力電動車輛(PHEVs)，以及類似車輛，共同被稱為“電動車 輛”)與更傳統(tǒng)的使用內(nèi)燃機的氣體動力車輛相比，具有一些優(yōu)點。例如，電動車輛與 使用內(nèi)燃機的車輛相比能夠產(chǎn)生較少的不必要的排放物和能夠表現(xiàn)更高的燃料效率(以 及，在一些情況下，這種車輛能夠完全消除汽油的使用，例如在一些類型的PHEVs的情 況中)。隨著電動車輛技術繼續(xù)發(fā)展，需要為這種車輛提供改善的能源(例如，電池系統(tǒng)或者模塊)。例如，希望這種車輛在不必對電池再充電的條件下能夠增加行駛距離。 還希望改進這種電池的性能和降低與電池系統(tǒng)相關的成本。持續(xù)發(fā)展改善的一個領域是在電池化學領域。早期電動車輛系統(tǒng)使用金屬氫化 物鎳(NiMH)電池作為推動力源。隨著時間推移，不同的添加和改進提高了 NiMH電池 的性能、可靠性和實用性。更近時間，制造者已經(jīng)開始發(fā)展可以用在電動車輛中的鋰離子電池。在車輛應 用中使用鋰離子電池具有一些優(yōu)點。例如，鋰離子電池具有比NiMH電池更高的電荷密 度和比功率。用另一種方式來說，在存儲相同量的電荷時，鋰離子電池比NiMH電池 小，這使得能夠在電動車輛中節(jié)省重量和空間(或者，可替換地，這個特征讓制造者在 不增加車輛重量或由電池系統(tǒng)所占據(jù)空間的情況下為車輛提供更大動力)。眾所周知，鋰離子電池和NiMH電池運行不同，且由于與NiMH電池技術上存 在不同，可能存在設計和工程上的挑戰(zhàn)。例如，鋰離子電池與相當?shù)腘iMH電池相比更 易于在電池溫度上變化，因此在車輛運行期間可能需要使用調(diào)節(jié)鋰離子電池的溫度的系 統(tǒng)。鋰離子電池的制造還存在對于該電池化學的獨特的挑戰(zhàn)，并且正在研發(fā)新方法和系 統(tǒng)來解決這些挑戰(zhàn)。需要提供改進的用在電動車輛中的電池模塊和/或系統(tǒng)，以解決與用在該車輛 中的NiMH和/或鋰離子電池系統(tǒng)相關聯(lián)的一個或多個挑戰(zhàn)。同樣需要提供一種電池模 塊和/或系統(tǒng)，該電池模塊和/或系統(tǒng)包括任何一個或多個從本公開的描述中將變得顯而 易見的有益特征。

發(fā)明內(nèi)容
一個實施例涉及包括多個電化學電池的電池模塊。電池中的每一個均包含具有 縱軸線的外殼和耦合到外殼的罩。罩包括配置成用作電池的第一端子的元件。該元件的 至少一部分在大致垂直于該縱軸線的方向上從該外殼延伸開。電池模塊進一步包括配置 成接收多個電池并且包括多個凹陷部的結構。該多個凹陷部的每一個被配置成接收該元 件的至少一部分，從而該元件被正確地對準，用于與鄰近電池的端子的導電耦合。一個實施例涉及制造包括提供一種結構的電池模塊的方法。該方法還包括對于 該結構提供多個電化學電池，從而該結構的多個凹陷部中的每一個接收該多個電化學電 池的每一個的元件，使得該元件被正確地對準，用于與鄰近電池的端子的導電耦合，該 方法進一步包括將多個電化學電池中的一個的元件耦合到鄰近電池的端子。


圖1是具有根據(jù)示例性實施例的電池系統(tǒng)的車輛的透視圖。圖2是根據(jù)示例性實施例的混合電動車輛的圖解剖面圖。圖3是根據(jù)示例性實施例的電池系統(tǒng)的剖面透視圖。圖4是根據(jù)示例性實施例利用匯流條耦合到第二電化學電池的第一電化學電池 的透視圖。圖5是根據(jù)示例性實施例耦合到鄰近電化學電池的匯流條的透視圖。圖6是具有第一電化學電池的電池模塊的一部分的透視圖，該第一電化學電池 用如圖5所示的匯流條耦合到第二電化學電池。圖7是根據(jù)示例性實施例示出的沒有電極的電化學電池的一部分的剖面透視 圖。圖8是如圖7所示的電化學電池的分解視圖。圖9是根據(jù)示例性實施例具有耦合到端子的整體匯流條的罩的透視圖。圖10是如圖9所示的罩的透視圖。圖11是根據(jù)示例性實施例的電池模塊的透視圖。圖12是如圖11所示的電池模塊的透視圖，上托架被移除。圖13是根據(jù)示例性實施例設置在上托架中的多個電化學電池的透視圖。圖14是根據(jù)示例性實施例設置在上托架中的多個電化學電池的透視圖。圖15是如圖11所示的上托架的頂視圖。圖16是如圖11所示的上托架的透視圖。圖17是如圖11所示的上托架的底視圖。圖18是如圖11所示的上托架的底透視圖。
具體實施方式

參照圖1，示意了根據(jù)一個示例性實施例的車輛12，且其包括電池系統(tǒng)14。電 池系統(tǒng)14的大小、形狀、配置和位置以及車輛12的類型可以根據(jù)不同實施例而改變。例 如，當如圖1所示的車輛12是汽車，依據(jù)不同示例性實施例，車輛12可以包含車輛的各種各樣的不同類型包括，除了其他類型以外，摩托車、公共汽車、旅游汽車、船及其類 似物。依據(jù)實施例，車輛12有給車輛12提供全部或部分動力的電池系統(tǒng)14。這種車輛 可以是電動車輛(EV)、混合動力電動車輛(HEV)、插電式混合動力電動車輛(PHEV)、 或其它類型的使用電力作為動力的車輛(共同被稱為“電動車輛”)。盡管電池系統(tǒng)14在圖1中圖解定位在車輛12的行李箱或后部，依據(jù)其它示例性 實施例，電池系統(tǒng)14的位置可以改變。例如，電池系統(tǒng)14的位置可以基于車輛12中的 有效空間、車輛12的需要的重量平衡、與電池系統(tǒng)14 一起使用的其它部件(例如，電池 管理系統(tǒng)，通風口或冷卻設備等)的位置和各種各樣的其它考慮來選擇。圖2舉例說明了根據(jù)示例性實施例的以PHEV形式提供的車輛100的圖解剖面 圖。電池系統(tǒng)102設置成朝著車輛100的后部緊接燃料槽104 (電池系統(tǒng)102可以設置成 緊鄰燃料槽104，或可以設置在車輛100的后部中的獨立隔間中(例如，行李箱)，或可 以設置在車輛100中的其它位置)。內(nèi)燃機106設置成在車輛100利用汽油動力推動自己 時使用。電動機108、動力分配設備112、和發(fā)電機114也被提供作為車輛100的車輛驅 動系統(tǒng)的一部分。車輛100可以僅使用電池系統(tǒng)102、僅使用內(nèi)燃機106、或使用電池系 統(tǒng)102和內(nèi)燃機106兩者來提供動力或驅動。 應該注意其它類型車輛和車輛電動系統(tǒng)的配置可以根據(jù)其它實施例來使用，并 且圖2的圖解說明不應該被認為是限制本申請描述的主題范圍。參考圖3，根據(jù)示例性實施例的電池系統(tǒng)116被示出和包括具有電化學電池或電 池組(batteries) 118的電池模塊117。根據(jù)示例性實施例，電池模塊117包括一些特征或 部件，該特征或部件用于將電化學電池118彼此連接和/或將電化學電池118連接到車輛 電動系統(tǒng)的其它部件，并且也用于調(diào)節(jié)電化學電池118和電池系統(tǒng)116的其它特征。例 如，電池系統(tǒng)116—些特征，該特征負責監(jiān)視和控制電池系統(tǒng)116的電學性能、管理電 池116的熱特性、流出物(例如，可以是從電池118中排出的氣體)的容納和/或路徑安 排，以及電池系統(tǒng)116的其它方面。根據(jù)示例性實施例，電池模塊117包括多個電化學電池或電池組118 (例如，鋰 離子電池、金屬氫化物鎳電池、鋰聚合物電池等，或現(xiàn)在已知或將來發(fā)展的其它類型的 電化學電池)。根據(jù)示例性實施例，電化學電池118—般是圓柱型鋰離子電池，其配置成 存儲電荷。依據(jù)其它示例性實施例，電池118可具有其它物理配置(例如，橢圓形、菱形、 多邊形，等)。電池118的電容量、尺寸、結構、和其它特征可以與依據(jù)其它實施例所 示的那些不同。依據(jù)示例性實施例，電池118的每一個具有至少一個位于其端部的端子 119(例如，如圖3所示)。依據(jù)另一個實施例，電池每一個具有位于其端部處的兩個端 子(例如，如圖4所示，第一或正端子1012，和第二或負端子1014)。根據(jù)不同示例性實施例，除了其他特征以外，電池模塊117或電池系統(tǒng)116的尺 寸、形狀、和位置，車輛100的類型，車輛技術的類型(例如，EV、HEV、PHEV等)， 和電池化學性質，可以與所示或所描述的不同。盡管在圖3舉例說明為具有特定數(shù)量的電化學電池118，應該注意到依據(jù)其它實 施例，電化學電池118的不同數(shù)量和/或布置可以根據(jù)各種各樣的考慮(例如，電池系統(tǒng) 116的需要能量，電池系統(tǒng)116必須裝配入的可用空間，等)中的任一個來使用。
依據(jù)示例性實施例，提供處于托架140形式或相似結構的一系列元件或構件以 包含關于彼此的不同的電池118。托架140可以用聚合材料或其它合適材料(例如，電絕 緣材料)制備。托架140也可以包括使電池118從托架140的表面間隔開或從鄰近的電 池118間隔開的部件。外殼或蓋142和基板(沒有示出)可以設置成部分地或完全地圍 繞或包圍電池118和托架140。盡管圖3示出電池模塊117的示例性實施例，應理解電池模塊117不限制于本領 域技術人員在本公開中所看到的任何具體布置。例如，盡管圖3所示的電池模塊117顯 示為具有水平定向的電池118，該電池118由平行框架元件(例如，托架140)被背對背 布置成兩排或組，應理解電池模塊117可以具有許多不同的配置。例如，電池118也可 以為大致豎直的，幾個分開的組，或布置成其它結構。另外，可以使用不同數(shù)量和類型 (例如，金屬氫化物鎳電池，等)的電池118。蓋142可以包括旨在接收和布置電池118 的部件(例如，邊壁等)?，F(xiàn)在參考圖4，根據(jù)示例性實施例示意了連接鄰近電池1010的端 子1012、1014 的方法。使用以匯流條1016形式或相似構件來提供的連接器將電池1010中的每一個電耦 合到一個或多個其它電池1010或電池系統(tǒng)116的其它部件(例如，在圖3中示出)。例 如，圖4示出根據(jù)示例性實施例兩個電池1010用匯流條1016耦合在一起。匯流條1016 的一部分被示為斷面視圖，以顯示匯流條1016和端子1012之間的界面。匯流條1016為 將第一電池1010的負端子1014耦合到第二電池1010的正端子1012的金屬元件(例如， 銅、銅合金、鋁、鋁合金等)。匯流條1016包括被耦合到第一電池1010的負端子1014 的第一端部1018(例如，通過干涉配合，通過焊接等)和被耦合到第二電池1010的正端 子1012的第二端部1020 (例如，通過干涉配合，通過焊接等)。匯流條1016的第一端部1018和第二端部1020各包括突出部1022(例如，突出 脊、唇狀部、凸緣、延伸部，等)，該突出部1022被配置成實質上圍繞電池1010的端子 1012、1014。突出部1022可以是鑄件或通過機械加工例如沖壓操作、穿孔操作或擠出 操作形成。該機械加工使突出部1022從匯流條1016的頂表面1024向外延伸。突出部 1022形成限定孔1028的大致豎直的壁1026，該孔1028被配置成接收突出部1022的端子 1012、 1014。根據(jù)示例性實施例，孔1028具有小于端子1012、1014的直徑的直徑，從而當端 子1012、1014通過孔1028被接收時匯流條1016利用干涉配合被耦合到電池1010。通 過首先加熱匯流條1016 (例如，通過感應加熱，通過烘箱，通過火焰或加熱構件，等)將 匯流條1016與電池1010組裝。根據(jù)實施例，匯流條1016的加熱作為裝配線加工的一部 分進行，其中匯流條1016在裝配線中被加熱(例如，在烘箱中)并且直接與電池1010裝 配。根據(jù)示例性實施例，匯流條1016被加熱到足以膨脹匯流條1016的材料、擴大由 突出部1022形成的孔1028和允許端子1012、1014由匯流條1016中的孔1028接收的溫 度。根據(jù)不同的示例性實施例，該溫度根據(jù)匯流條1016的材料特性(例如，熱膨脹系 數(shù))而變化。隨著匯流條1016冷卻，孔1028的直徑收縮，形成與端子1012、1014的干 涉配合。絕緣體1132(例如，如圖5所示)可以設置在匯流條1016的下方并且圍繞端子 1012、1014，以減少匯流條1016和電池1010的罩或蓋1034之間無意接觸的可能性。
匯流條1016可以進一步利用焊接操作例如超聲焊接操作、激光焊接操作或電阻 焊接操作而被耦合到電池1010。根據(jù)另一個示例性實施例，匯流條1016可以僅被焊接到 電池1010的端子1012、1014，以代替通過干涉配合并且焊接到電池1010的端子1012、 1014。根據(jù)另一示例性實施例，匯流條1016可以僅被壓配合到電池1010的端子1012、 1014，以代替被焊接到電池1010的端子1012、1014。圖5-6示出了根據(jù)另一示例性實施例耦合到電池1110的端子1112的匯流條 1116。匯流條1116的一部分為了顯示匯流條1116和端子1112間的界面而被示為破斷視 圖。匯流條1116為將第一電池1110耦合到第二電池(例如，如圖6所示)的金屬元件 (例如，銅、銅合金、鋁、鋁合金等)。匯流條1116包括被耦合到第一電池1110的端子 1112的第一端部1118 (例如，通過干涉配合，通過焊接等)和被耦合到第二電池1110的 外殼1136的第二端部1120(例如，通過壓配合、通過干涉配合，通過焊接等)。如圖5 所示的匯流條1116的第一端部1118相似于如圖4所示的匯流條1016的第一端部1018。 然而，如圖5所示的匯流條1116的第二端部1120被配置為耦合到第二鄰近電池1110的 外殼1136并且用作第二電池的蓋。匯流條1116的第一端部1118包括突出部1122 (例如，突出脊、唇狀部、凸緣、 延伸部，等)，該突出部1122被配置成實質上圍繞第一電池1110的端子1112。突出部 1122可以是鑄件或通過機械加工例如沖壓操作、穿孔操作或擠出操作形成。該機械加工 使突出部1122從匯流條1116的頂表面1124向外延伸。突出部1122形成限定孔1128的 大致豎直的壁1126，該孔1128被配置成接收電池1010的端子1112。換句話說，端子 1112被接收在由匯流條1116的突出部1122所限定的孔1128中，從而在端子1112和突出 部1122的內(nèi)表面1130之間產(chǎn)生接觸。圖6示出了包括兩個電池1110的電池模塊的一部分，該兩個電池1110利用圖5 的匯流條1116耦合在一起。電池1110為具有頂或第一表面1134的大致圓柱體，該頂或 第一表面1134具有從頂表面1134大致向上延伸的端子1112 (例如，負端子，正端子)。 端子1112被電耦合到在電池1110的外殼1136內(nèi)的第一電極(沒有示出)(例如，負電 極、正電極)。然而，端子1112與外殼1136本身電絕緣(例如，通過絕緣體1132)。電 池1110的外殼1136，包括電池1110的頂表面1134，被電耦合到電池1010的外殼1136 內(nèi)的第二電極(沒有示出)(例如，正電極、負電極)。通過首先將匯流條1116的第二端部1120耦合到第二電池1110的頂表面1134， 來將匯流條1116耦合到電池1110。根據(jù)一示例性實施例，匯流條1116的第二端部1120 被壓配合入第二電池1110的外殼1136的頂部，并且然后被焊接(例如超聲、激光或電阻 等)，以形成用于電池1110的蓋(例如，蓋包括延伸部或凸緣，其用作用于耦合到鄰近電 池的匯流條或端子)。根據(jù)另一實施例，匯流條1116的第二端部1120比第二電池1110 的頂部的直徑大，并且利用干涉配合被耦合到第二電池1110的頂部。匯流條1116的第 二端部1120通過冷卻過程(例如，使用液氮)收縮(例如，減小尺寸，變小，等)。匯 流條1116的第二端部1120然后被放置到第二電池1110的頂部的敞開端內(nèi)，并且允許返 回到室溫。匯流條1116的第二端部1120可以隨后通過焊接操作例如超聲焊接操作、激 光焊接操作或電阻焊接操作被進一步耦合到電池1110。匯流條1116的第一端部1118然后被耦合到第一電池1110的端子1112。根據(jù)示例性實施例，匯流條1116的第一端部1118被焊接(例如超聲、激光、電阻，等)到第一電池1110的端子1112。根據(jù)另一個示例性實施例，匯流條1116的第一端部1118被壓配 合到第一電池1110的端子1112。根據(jù)另一實施例，匯流條1116的第一端部1118中的孔 1128具有小于端子1112的直徑的直徑，從而使得匯流條1116的第一端部1118利用干涉 配合被耦合到第一電池1110的端子1112。匯流條1116第一端部1118被加熱(例如，通 過將第一端部1118放置在加熱構件或火焰附近)。加熱匯流條1116的第一端部1118膨 脹金屬，擴大由突出部1122形成的孔1128并且允許端子1112被接收在匯流條1116的第 一端部1118中的孔1128中。隨著匯流條1116冷卻，孔1128的直徑收縮，形成與端子 1112的干涉配合。絕緣體1132(例如，如圖6所示)可以設置在匯流條1116的下方并 且圍繞端子1112，以減少匯流條1116和電池1010的外殼1136之間無意接觸的可能性。 匯流條1116可以隨后進一步利用焊接操作例如超聲焊接操作、激光焊接操作或電阻焊接 操作而被耦合到電池1010的端子1112?，F(xiàn)在參照圖7-8，根據(jù)一示例性實施例，示出了用于電化學電池1210的電池罐 或外殼1212(例如，容器、鑄件等)。外殼1212用來接收或容納沒有被示出的電池構件 (例如，纏繞圓柱形電池構件)。根據(jù)一示例性實施例，外殼1212包含三件式結構，包 含主體1214(其可以，例如，用鋁管或管件制成)、第一蓋或底部1216、以及第二蓋或罩 1218，第二蓋或罩1218包括凸緣(例如，突出片、翼片、伸出部、延伸部、突出部，突 起，唇狀物、懸伸部、隆起部等)，該凸緣用作用于將電池1210耦合到鄰近電池的端子 的匯流條或端子。如圖8所示，三件式外殼1212提供了可以被改變(例如，在長度上)的靈活 設計，以提供不同大小和容量的電池構件。例如，不同長度的主體1214可以與相同的 底部1216和罩1218—起使用。另外，對于不同應用可以改變內(nèi)部連接(例如，集電器 等)，而不影響模塊的外部界面(例如，罩1218、匯流條1226等)，電池1210被設置在 模塊內(nèi)。另外，該類型的分開的部件設計允許對于研發(fā)的低成本加工工具以及規(guī)模經(jīng)濟 的高效率，因為對于底部1216和罩1218的相同設計可以與不同長度的主體1214交換地 使用。根據(jù)示例性實施例，分開的部件(即，主體1214、底部1216和罩1218)比先前 設計更容易清潔和處理。例如，主體1214、底部1216和罩1218可以分別清洗然后裝配 在一起。具有與主體形成整體的底部或罩的先前設計，使得清潔主體的內(nèi)部和/或底部 或罩很困難。具有分開的部件允許對于外殼1212的所有部件的完全接觸?，F(xiàn)在參照圖8，根據(jù)示例性實施例，底部1216可以具有整體的排氣口結構 1220。排氣口結構1220可以被配置成從底部1216分開或展開，如果外殼1212內(nèi)的壓力 達到預定值。不同尺寸的排氣口 1220可以與底部1216—起使用，以允許根據(jù)使用的排氣 口 1220的設計(例如尺寸)來獲得不同的內(nèi)壓。另外，根據(jù)應用的需要，不同尺寸的排 氣口 1220可以與不同尺寸的外殼1212互換。根據(jù)示例性實施例，底部1216被耦合(例 如，通過焊接加工，如激光焊接)到外殼1212的較低部分。參照圖9-10，根據(jù)示例性實施例，示出了用于外殼1212的蓋1218或罩。罩 1218包括第一端子1222 (例如，正端子)，該第一端子1222可以被設置在例如罩1218的 中心。通過使用被示為絕緣體1224的絕緣材料或絕緣設備，第一端子1222與罩1218絕緣。第一端子1222可以用集電器(未圖示)被耦合到電池構件(沒有示出)的電極(例 如，正電極)。根據(jù)實施例，罩1218被耦合(例如，通過焊接加工，如激光焊接)到外 殼1212的上部分。
仍然參照圖9-10，罩1218也包括示為凸緣(例如，突出片、翼片、伸出部、延 伸部、突出部，突起，唇狀物、懸伸部、隆起部等)的元件，其可以用作對于電池1210 的端子或匯流條1226。根據(jù)示例性實施例，匯流條1226與罩1218形成整體(也就是說， 匯流條1226和罩1218為單個整體)。使匯流條1226與罩1218形成整體減少了系統(tǒng)的總 部件數(shù)量。另外，需要的緊固件(沒有示出)的數(shù)量(例如，將匯流條1226耦合到端子 1222)被減少。另外，通過有整體的匯流條1226而消除或減少使用的銅的量可以降低總 系統(tǒng)成本。如圖9-10所示，匯流條1226延伸出并遠離罩1218。根據(jù)示例性實施例，匯流 條1226在不同于(也就是，高于)罩1218高度的高度，允許匯流條1226被放置成高于 鄰近電池1210的端子1222 (也就是，在其頂上)。匯流條1226被配置成在匯流條1226 的端部處有孔1228。根據(jù)示例性實施例，孔1228被配置成允許緊固件(沒有示出)穿過 孔1228放置，以將匯流條1226耦合到鄰近電池1210的端子1222。根據(jù)另一實施例，罩1218也可以包括示為填充洞1230的孔或洞。填充洞1230 被配置成在電池1210被裝配后允許物質(例如，電解質)被放置到電池1210中。根據(jù) 另一實施例，蓋也可以包括孔或洞1234，該孔或洞1234被配置成接收第一端子1222和絕 緣體1224 (例如，如圖10所示)。根據(jù)另一示例性實施例，匯流條1226可以用作電池1210的第二端子1232(例 如，負端子)，因為匯流條1226可以被電連接到電池構件(沒有示出)的電極(例如，負 電極)。與罩1218形成整體的匯流條1226可以通過罩1218被連接到電極，罩1218被電 連接到外殼1212的主體1214。外殼1212的主體1214被電連接外殼1212的底部1216， 其然后依序被電連接到電池構件的電極，完成從匯流條1226到電極的連接?，F(xiàn)在參考圖11-14，根據(jù)示例性實施例，示出了利用具有罩1312的電池1310的 電池模塊1300，該罩1312具有整體的端子或匯流條1314。電池模塊1300可以與另一電 池模塊1300電耦合以形成電池系統(tǒng)(沒有示出)或可以被獨立地使用來形成其自身的電 池系統(tǒng)。電池系統(tǒng)可以包括其他特征(未示出)，該特征負責監(jiān)視和控制該系統(tǒng)的電學性 能、管理該系統(tǒng)的熱特性、流出物(例如，可以是從電池1310中排出的氣體)的容納和 /或路徑安排，以及電池模塊1300和電池系統(tǒng)的其它方面。如圖11所示，電池模塊1300包括多個電化學電池1310，該電化學電池1310各 具有凸緣(例如，突出片、翼片、伸出部、延伸部、突出部，突起，唇狀物、懸伸部、 隆起部等)，該凸緣示出為形成在電池1310的罩1312中的整體的端子或匯流條1314、第 一結構或上托架1316、和第二結構或下托架1318。多個電池1310被設置在上托架1316 和下托架1318之間。盡管在圖11中舉例說明成具有電化學電池1310的特定數(shù)量，應注 意，根據(jù)其它實施例，根據(jù)任何不同的考慮(例如，電池模塊1300需要的能量、電池模 塊1300必須裝配入的可用空間等)，可以使用不同數(shù)量和/或布置的電化學電池1310。根據(jù)示例性實施例，上托架1316包括接收單個電池1310的整體的匯流條1314 的結構1320(例如，凸起部分、切口、溝道、空間、成型區(qū)域等)，以正確地定向或對準電池1310 (和整體的匯流條1314)，從而匯流條1314被正確地對準，以被連接到鄰近的電 池1310。上托架1316還包括示為壁1322 (例如，如圖14所示)的結構，該結構局部地 圍繞電池1310的上部分，以輔助適當?shù)囟ㄎ浑姵?310。應注意，與上托架1316結合使 用的匯流條1314不必與罩1312形成整體(例如，上托架1316將仍能夠正確地對準和定 向具有非整體的匯流條1314的電池1310)。根據(jù)另一示例性實施例，上托架1316還包括開口或孔1324，其暴露匯流條1314 的一部分(例如，具有孔1326的匯流條1314的端部)以被耦合(例如，用緊固件、通過 焊接，等)到鄰近電池1310的端子1328。根據(jù)一示例性實施例，鄰近電池1310的端子 1328被切螺紋(例如，接收緊固件，如圖12所示)。根據(jù)另一實施例，鄰近電池1310 的端子1328可以是平坦的，從而端子1328可以被焊接到匯流條1314。上托架1316可以 由聚合物(例如，聚丙烯、聚乙稀等)或任何其他合適材料(例如，絕緣材料)制成。仍然參考圖11，為了密封位于下托架1318內(nèi)的室(未圖示)，示出的電池模塊 1300包括沿著下托架1318的上表面提供的密封件1330。根據(jù)一示例性實施例，密封件 1330被配置成密封電池1310的下部分和下托架1318之間的間隙(當電池1310被放置在 下托架1318中時)。根據(jù)一實施例，密封1330可以由硅樹脂(例如，成型硅樹脂)或其 他合適材料構成。根據(jù)一示例性實施例，密封件1330配置成輔助容納任何從電池1310中排入到室 內(nèi)的氣體。例如，氣體可以從電池1310經(jīng)由位于電池1310中的每一個的下端處的排出 設備或排出口結構1334(例如，如圖13-14中所示)排出。根據(jù)另一實施例，開口或出口 1336(例如，如圖11所示)可以設置成與室流體連接。出口 1336可以被用來將氣體從室 (在已經(jīng)被從電池1310排出后)導向到電池模塊1300的外部(例如，車輛的外部)?，F(xiàn)在參考圖12，電池模塊1300被示出為上托架1316被移除。從圖12中可以 看出，電池1310的匯流條1314被適當?shù)囟ㄏ?，從而它們準備好至鄰近電?310的端子 1328的連接(或至另一模塊1300或電池系統(tǒng)的其它部件的連接)。根據(jù)另一示例性實施 例，電池模塊1300還可以包括孔或洞，該孔或洞被顯示為在電池1310的罩1312中的填 充洞1332。填充洞1332允許物質(例如，電解質)進入電池1310。如圖13-18所示，根據(jù)示例性實施例上托架1316可以用作裝配工具或固定設 備。從圖13-14中可以看出，具有整體匯流條1314的電池1310被設置在上托架1316 (其 被顛倒顯示)中。在上托架1316中設置的對準結構1320(在圖14、17-18中示為凹陷部) 提供了裝配/固定工具，以在裝配模塊1300時將單個電池1310正確地對準和定向在合適 的位置上。利用上托架1316作為裝配工具，節(jié)省了裝配電池模塊1300中的時間、能量 和金錢。如前所示，與上托架1316結合使用的匯流條1314不必與罩1312整體形成(也 就是，上托架1316仍然能夠正確對準和定向具有非整體的匯流條1314的電池1310)。
電池1310 (具有耦合到罩1312的整體的匯流條1314或分開的匯流條)被顛倒地 設置到上托架1316內(nèi)(也就是，具有罩1312和匯流條1314的電池1310的端部被放置在 上托架1316內(nèi))。每個單獨電池1310的匯流條1314將被對準，用于與另一電池1310的 端子1328正確耦合(或至電池模塊1300的另一部件或電池系統(tǒng))。另外，上托架1316 的壁結構1322可以有助于正確定位單獨的電池1310。一旦所有電池1310被正確地定位在上托架1316中，底托架1318被裝配到電池1310 (再一次，顛倒)。底托架1318可以具有設置在其上以密封電池1310的下端的密封 件1330 (如圖11所示)。然后將電池模塊1300翻轉成正確的側邊朝上，然后在此處匯流 條1314被耦合到它們各自的端子1328 (例如，通過緊固件，通過焊接，等)。根據(jù)一個示例性實施例，包括多個電化學電池的電池模塊被設置在底托架和上托架之間。電化學電池可以包括具有管狀主體、底部、和罩的外殼。該底部可以包括排 出口結構，以允許來自外殼內(nèi)部的氣體和/或流出物的排出。罩可以包括與罩絕緣的第 一端子和與罩形成整體的匯流條。整體的匯流條可以用作電池的第二端子。電池模塊 還可以包括設置在電池的下端和下托架之間的密封件，以密封配置成接收來自電池的氣 體的室。上托架可以包括結構和/或切口來幫助正確地對準和定向具有整體匯流條的電 池。根據(jù)另一個示例性實施例，電池模塊包括設置在第一結構和第二結構之間的多 個電化學電池。每一個電化學電池包括從電化學電池的頂部延伸的結構，該結構配置成 將電化學電池電耦合到鄰近電化學電池的端子或電池模塊的其它部件。該第一結構包括 正確地定向該電化學電池的每一個的結構。根據(jù)另一個示例性實施例，裝配電池模塊的方法包括在第一結構中提供多個電 化學電池。該多個電化學電池中的每一個具有罩，該罩具有整體匯流條。該第一結構具 有正確地定向多個電化學電池的每一個的整體匯流條的結構。該方法進一步包括在電化 學電池的端部上設置第二結構。提供與電池或單元電池的蓋、罩或容器整體地形成的端子的一個優(yōu)點是消除了 單獨制造和將端子耦合到蓋、罩或容器上的需要。與其他電池相比，在該其他電池中端 子與罩、蓋或容器分開制造，以本發(fā)明的方式可以降低勞動和制造成本。另外，提供整 體形成的端子降低了發(fā)生錯誤模式的機會(例如，因為端子不被焊接到蓋或容器，沒有 可能是電短路或失效的點的焊接點)。閱讀本公開的技術人員會理解已經(jīng)被示出和描述的不同示例性實施例，根據(jù)不 同示例性實施例，與一個示例性實施例相關的特征可以與包括在其他示例性實施例中的 特征一起使用。如在此使用的那樣，術語“大約”、“約”、“實質上”以及類似術語意在具 有廣泛的含義，所述廣泛的含義與由本發(fā)明主題相關領域技術人員常用并接受的用意相 一致。閱讀本公開的本領域技術人員應該理解，這些術語意在允許所描述和要求的一定 特征的描述而不使這些特征的范圍限制在所提供的精確量化范圍內(nèi)。因此，這些術語應 該被解釋為表示所描述和要求的主題的非實質性或不重要的修改或改變被認為處于所附 權利要求所述的本發(fā)明的范圍內(nèi)。應該注意這里用來描述不同例子使用的術語“示例性”意欲指出這樣的實施例 是可能例子、代表和/或可能實施例的說明(并且這樣的術語不是用來暗示這種實施例是 必然不同尋常的或最好的例子)。這里使用的術語“耦合”、“連接”等意味著兩個元件直接地或者間接地彼此 接合。這種接合可以是靜止的(例如，永久的)，或者是可移動的(例如，可移除或可釋 放的)。這種接合可以如下實現(xiàn)，即兩個元件之間或者兩個元件與任何其它中間元件整 體形成為單個整體，或者兩個元件之間或者兩個元件與任何其它中間元件彼此連接在一起。在此參考構件的位置(例如，“頂部”、“底部”、“在…之上”、“在…之
下”等)僅僅用來描述圖中不同構件之間的定向。應該注意不同構件的定向可以根據(jù)其 它實施例來改變，并且這種改變旨在被本公開所包含。需要著重注意，在不同實施例中顯示的具有帶整體形成端子的電化學電池的電 池模塊的結構和布置只是示例性的。雖然只有少許實施例在本申請公開內(nèi)容中被詳細描 述，但是閱讀本申請公開內(nèi)容的本領域技術人員將易于理解在實質上沒有脫離權利要求 中所述主題新穎教導和優(yōu)點的情況下，可以進行許多改造(例如，尺寸、大小、結構、 形狀以及各種構件的比例，參數(shù)值、安裝布置、材料使用、顏色、方向等等的改變)。例 如，電池可以是非圓柱形的(例如，橢圓的、矩形的，等)，構件的位置可以顛倒或以其 它方式改變(例如，端子的定向)，和電池可以是不同類型(例如，金屬氫化物鎳、鋰離 子、鋰聚合物，等)。因此，所有這些改進意于被包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。任何過程或方 法步驟的順序或次序可根據(jù)其它示例性實施例改變或再排序。在沒有脫離本發(fā)明范圍的 情況下，可以在各種示例性實施例的設計、操作條件以及布置中進行其它替代、改進、變化以及省略。
權利要求
1.一種電池模塊(1300)，包括多個電化學電池(1110，1210，1310)，該電池(1110，1210，1310)中的每一個包括 具有縱軸線的外殼(1136，1212)和耦合到該外殼(1136，1212)的罩(1218，1312)，該罩 (1218，1312)包括配置成用作電池(1110，1210，1310)的第一端子(1116，1226，1314) 的元件(1116，1226，1314)，該元件(1116，1226，1314)的至少一部分在大致垂直于該 縱軸線的方向上從該外殼(1136，1212)延伸開；和配置成接收多個電池(1110，1210，1310)并且包括多個凹陷部(1320)的結構 (1316)，該多個凹陷部(1320)中的每一個被配置成接收該元件(1116，1226，1314)的 至少一部分，從而該元件(1116，1226，1314)被正確地對準，用于與鄰近電池(1110， 1210，1310)的端子(1112，1222，1328)的導電耦合。
2.如權利要求1所述的電池模塊(1300)，其中該多個凹陷部(1320)的每一個至少部 分地包圍元件(1116，1226，1314)，以輔助電絕緣該元件(1116，1226，1314)。
3.如權利要求1所述的電池模塊(1300)，其中該多個凹陷部(1320)的每一個包括允 許接近該元件(1116，1226，1314)的孔(1128，1228，1326)的切口(1324)。
4.如權利要求1所述的電池模塊(1300)，其中該結構(1316)進一步包括多個壁部件 (1322)，該壁部件配置成輔助正確地對準多個電化學電池(1110，1210，1310)。
5.如權利要求4所述的電池模塊(1300)，其中該多個壁部件(1322)的每一個至少部 分地包圍該多個電化學電池(1110，1210，1310)的每一個的端部。
6.如權利要求1所述的電池模塊(1300)，其中該元件(1116，1226，1314)與罩 (1218，1312)整體地形成。
7.如權利要求1所述的電池模塊(1300)，其中該多個電池(1110，1210，1310)的每 一個進一步包括第二端子(1112，1222，1328)，其中第一電池(1110，1210，1310)的第 一端子(1116，1226，1314)被導電地耦合到鄰近電池(1110，1210，1310)的該第二端子 (1112， 1222， 1328)。
8.如權利要求7所述的電池模塊(1300)，其中該第一端子(1116，1226，1314)的表 面與該鄰近電池(1110，1210，1310)的該第二端子(1112，1222，1328)的表面處于端面 接合(facing engagement)。
9.如權利要求1-6中任何一項所述的電池模塊(1300)，其中該罩(1318，1312)包括 孔(1234)，該電池(1110，1210，1310)的第二端子(1112，1222，1328)穿過該孔延伸， 其中該第二端子(1112，1222，1328)與該蓋(1218，1312)電絕緣。
10.如權利要求1-6中任何一項所述的電池模塊(1300)，其中該元件(1116，1226， 1314)的一部分被配置成提供與該鄰近電池(1116，1226，1314)的端子(1112、1222、 1328)的表面接觸。
11.如權利要求10所述的電池模塊(1300)，其中該元件(1116，1226，1314)包括 孔(1128，1228，1326)并且被配置成接收緊固件(1329)，用于將該元件(1116，1226， 1314)耦合到該鄰近電池(1116，1226，1314)的端子(1112，1222，1328)。
12.如權利要求1所述的電池模塊(1300)，其中該結構(1316)包括聚合物材料。
13.—種制造前述權利要求中任何一項所述的電池(1300)的方法，包括提供結構(1316)；為該結構(1316)提供多個電化學電池(1110，1210，1310)，從而該結構(1316)的 多個凹陷部(1320)中的每一個接收該多個電化學電池(1110，1210，1310)的每一個的元 件(1116，1226，1314)，使得該元件(1116，1226，1314)被正確地對準，用于與鄰近電 池(1110，1210，1310)的端子(1112、1222、1328)的導電耦合；和將該多個電化學電池(1110，1210，1310)中的一個的元件(1116、1226、1314)耦合 到鄰近電池的端子(1112，1222，1328)。
14.如權利要求13所述的方法，進一步包括提供第二結構(1318)，該第二結構 (1318)位于與該元件(1116，1226，1314)相對的該多個電化學電池(1110，1210，1310) 中的每一個的端部處。
15.如權利要求14所述的方法，進一步包括向該第二結構(1318)提供密封元件 (1330)，該密封元件(1330)被配置成密封與該元件(1116，1226，1314)相對的該多個電 化學電池(1110，1210，1310)中的每一個的端部。
全文摘要
一種包括多個電化學電池的電池模塊。每一個電池包括具有縱軸線的外殼和耦合到外殼的罩。該罩包括設置作為電池第一端子的元件。元件的至少一部分在大致垂直于縱軸線的方向上從外殼延伸出。電池模塊進一步包括設置來接收多個電池的結構并且包括多個凹陷部。多個凹陷部中的每一個設置來接收元件的至少一部分，從而使得元件被正確地對準，用于與鄰近電池的端子的導電耦合。
文檔編號H01M10/00GK102013509SQ20091025845
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權日2008年10月1日
發(fā)明者D·B.·特雷斯特, G·P.·霍欽米勒, J·D.·富爾, T·J.·多爾蒂 申請人:江森自控帥福得先進能源動力系統(tǒng)有限責任公司