相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2014年9月26申請的標題為“l(fā)ithiumionbatterymodulewithfreefloatingprismaticbatterycells”的美國臨時申請?zhí)?2/056,376、2014年9月26申請的標題為“freefloatingbatterycellassemblytechniquesforlithiumionbatterymodule”的美國臨時申請?zhí)?2/056,382與2015年4月22日申請的標題為“l(fā)ithiumionbatterymoduleswithprismaticbatterycells”的美國臨時申請?zhí)?2/151,092的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，每個申請出于所有目的通過援引并入本文。

背景技術(shù)：

本公開總體上涉及蓄電池和蓄電池模塊領(lǐng)域。更確切地，本公開涉及蓄電池單元在鋰離子(li離子)蓄電池模塊內(nèi)的放置。

本部分旨在向讀者介紹下文所描述和/或要求的本披露的各個方面可能涉及的各個方面技術(shù)。這種討論被認為有助于向讀者提供背景信息以便于更好地理解本公開的各個方面。因此，應(yīng)當理解，這些陳述以該角度來閱讀，并且不視為承認現(xiàn)有技術(shù)。

使用一個或多個蓄電池系統(tǒng)以用于對車輛提供所有或一部分的原動力的車輛可稱為xev，其中術(shù)語“xev”在本文中定義為包括所有下述車輛(車輛將電功率用于其車輛原動力的全部或一部分)或其任何變型或組合。例如，xev包括將電功率用于全部原動力的電動車輛(ev)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，也視為xev的混合動力電動車輛(hev)將內(nèi)燃機推進系統(tǒng)和蓄電池供能電動推進系統(tǒng)(諸如48伏特(v)或130v系統(tǒng))相組合。術(shù)語hev可包括混合動力電動車輛的任何變型。例如，全混合動力系統(tǒng)(fhev)可利用一個或多個電動機，僅利用內(nèi)燃機或利用兩者將原動力和其它電功率提供至車輛。相比之下，輕度混合動力系統(tǒng)(mhev)在車輛空轉(zhuǎn)時停用內(nèi)燃機，并利用蓄電池系統(tǒng)來對空氣調(diào)節(jié)單元、收音機或其它電子裝置持續(xù)供能以及需要推進時重新啟動發(fā)動機。輕度混合動力系統(tǒng)還可應(yīng)用一定程度的功率輔助，例如在加速期間，以增補內(nèi)燃機。輕度混合動力通常為96v至130v，并且通過皮帶或曲軸集成起動器發(fā)電機回收制動能量。另外，微混合動力電動車輛(mhev)也使用類似于輕度混合動力的“啟-?！毕到y(tǒng)，但是mhev的微混合動力系統(tǒng)可向或不向內(nèi)燃機提供功率輔助并且以低于60v的電壓操作。出于當前討論的目的，應(yīng)當指出的是，mhev通常技術(shù)上不將直接提供至機軸或傳動裝置的電功率用于車輛的任何部分的原動力，但是mhev仍可視為xev，因為其在車輛空轉(zhuǎn)(其中內(nèi)燃機停用)以及通過集成啟動器發(fā)電機回收制動能量時不使用電功率來增補車輛的功率需求。此外，插入式電動車輛(pev)為任何車輛，該車輛可從外部電源(諸如壁插座)進行充電，并且存儲于可充電電池組中的能量驅(qū)動或有助于驅(qū)動車輪。pev為ev的子類，包括純電動或蓄電池電動車輛(bev)、插入式混合動力電動車輛(phev)，以及混合動力電動車輛和傳統(tǒng)內(nèi)燃機車輛的電動車輛變換。

上述xev相比于較傳統(tǒng)的氣體供能車輛可提供多個優(yōu)點，該較傳統(tǒng)氣體供能車輛僅使用內(nèi)燃機和傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)，該傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)通常為由鉛酸蓄電池供能的12v系統(tǒng)。例如，相比于傳統(tǒng)內(nèi)燃機車輛，xev可產(chǎn)生較少不期望的排放產(chǎn)物并且可表現(xiàn)出較高燃料效率，并且在一些情況下，此類xev可如同特定類型的ev或pev那樣完全消除汽油的使用。

隨著技術(shù)持續(xù)發(fā)展，存在對此類車輛和其他實現(xiàn)方式提供改進功率源、特別是蓄電池模塊的需求。例如，某些傳統(tǒng)蓄電池模塊可以包括多個蓄電池單元。這這類傳統(tǒng)模塊中，蓄電池單元在使用(例如，充電和放電)過程中可能發(fā)生膨脹，這可能影響其運行，并且在一些情況下，引起電池在蓄電池模塊內(nèi)移動。精心制作的夾緊機構(gòu)傳統(tǒng)上用于將蓄電池單元壓緊就位，這提供壓緊來抵消膨脹并維持其在模塊內(nèi)的位置。因此，現(xiàn)在認識到，傳統(tǒng)的蓄電池模塊可以通過例如降低或完全消除對這類夾緊機構(gòu)的需要來得到進一步改進。進一步，還認識到可能期望減少或減輕蓄電池單元膨脹。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

以下闡述了在此公開的某些實施例的概述。應(yīng)當理解的是，這些方面僅僅呈現(xiàn)為給讀者提供這樣的某些實施例的簡要概述且這些方面不旨在限制本公開的范圍。實際上，本公開可涵蓋下文可能未說明的各個方面。

本公開實施例除其他事項外還涉及鋰離子蓄電池單元的構(gòu)造。所述鋰離子蓄電池單元包括包圍電化學活性組分的棱柱形電池殼體。所述棱柱形電池殼體包括其上設(shè)置有電池端子的端子末端部分、基本上與所述端子末端部分相反的底座部分、均在所述端子末端部分與所述底座部分之間延伸的的第一面和第二面、以及均在所述端子末端部分與所述底座部分之間延伸并將所述第一和第二面相聯(lián)接的第一側(cè)和第二側(cè)。所述棱柱形電池殼體的電池厚度對應(yīng)于所述第一和第二面之間的距離，所述棱柱形電池殼體的電池寬度對應(yīng)于所述第一側(cè)和第二側(cè)的相應(yīng)最外面的表面之間的距離，并且所述棱柱形電池殼體的電池長度對應(yīng)于所述端子末端部分與所述底座部分之間的距離。電池厚度、電池寬度、電池長度和電化學活性組分使得所述鋰離子蓄電池單元具有在67瓦特小時/升(wh/l)與251wh/l之間的體積能量密度，并且具有在2.0v與4.2v之間的標稱電壓。

本公開實施例還涉及一種鋰離子蓄電池模塊，其具有設(shè)置在所述模塊的外殼內(nèi)的多個棱柱形鋰離子蓄電池單元。所述多個棱柱形鋰離子蓄電池單元彼此電聯(lián)接并且電聯(lián)接至所述鋰離子蓄電池模塊。所述多個棱柱形鋰離子蓄電池單元中的每個棱柱形鋰離子蓄電池單元具有包圍電化學活性組分的相應(yīng)棱柱形電池殼體。所述棱柱形電池殼體其上設(shè)置有電池端子的端子末端部分、基本上與所述端子末端部分相反的底座部分、均在所述端子末端部分與所述底座部分之間延伸的的第一面和第二面、以及均在所述端子末端部分與所述底座部分之間延伸并將所述第一和第二面相聯(lián)接的第一側(cè)和第二側(cè)。所述棱柱形電池殼體的電池厚度對應(yīng)于所述第一和第二面之間的距離，所述棱柱形電池殼體的電池寬度對應(yīng)于所述第一側(cè)和第二側(cè)的相應(yīng)最外面的表面之間的距離，并且所述棱柱形電池殼體的電池長度對應(yīng)于所述端子末端部分與所述底座部分之間的距離。電池厚度、電池寬度、電池長度和電化學活性組分使得每個棱柱形鋰離子蓄電池單元具有在67瓦特小時/升(wh/l)與251wh/l之間的體積能量密度，并且具有在2.0v與4.2v之間的標稱電壓。所述鋰離子蓄電池模塊的外殼具有對應(yīng)于鉛酸蓄電池的標準底座尺寸的底座。

本公開實施例除其他事項以外還涉及一種鋰離子蓄電池單元，其具有包圍電化學活性組分的棱柱形電池殼體。所述棱柱形電池殼體其上設(shè)置有電池端子的端子末端部分、基本上與所述端子末端部分相反的底座部分、均在所述端子末端部分與所述底座部分之間延伸的的第一面和第二面、以及均在所述端子末端部分與所述底座部分之間延伸并將所述第一和第二面相聯(lián)接的第一側(cè)和第二側(cè)。鋰離子蓄電池單元的重量和電化學活性組分使得所述鋰離子蓄電池單元具有在32瓦特小時/千克(wh/kg)與126wh/kg之間的重量能量密度，具有在2.0v與4.2v之間的標稱電壓，并且具有在8ah與12ah之間的標稱電壓。

附圖說明

在閱讀以下詳細說明且在參考附圖時可更好地理解本公開的各個方面，在附圖中：

圖1是根據(jù)本公開的一方面具有根據(jù)本公開實施例構(gòu)造的蓄電池模塊的xev的透視圖，所述蓄電池模塊為xev的各種部件提供功率。

圖2是根據(jù)本公開的一方面具有利用圖1的蓄電池系統(tǒng)的啟停系統(tǒng)的xev的實施例的剖面示意圖，所述蓄電池系統(tǒng)具有鋰離子蓄電池模塊。

圖3是根據(jù)本公開的一方面的各種蓄電池模塊的俯視透視圖，圖示了單種類似的蓄電池單元可以并入不同類型的鋰離子蓄電池模塊外殼內(nèi)從而將多個蓄電池單元放入浮動布置下的方式。

圖4是根據(jù)本公開的一方面與圖3的鋰離子蓄電池模塊相對應(yīng)的鋰離子蓄電池模塊尺寸的覆蓋物的俯視透視圖；

圖5是根據(jù)本公開的一方與圖3的鋰離子蓄電池模塊的可用電池容積的覆蓋物的俯視透視圖；

圖6是根據(jù)本公開的一方面可以并入圖3的蓄電池模塊中的棱柱形蓄電池單元的透視圖；

圖7是根據(jù)本公開的一方面與圖6的蓄電池單元相對應(yīng)的、并入圖4中描述的外殼覆蓋物中的多個蓄電池單元的剖面俯視透視圖；

圖8是根據(jù)本公開的一方面放置在蓄電池模塊外殼內(nèi)并且具有產(chǎn)生浮動電池布置的固定突出物放大視圖的多個蓄電池單元的俯視透視圖；

圖9是根據(jù)本公開的一方面具有浮動布置的多個蓄電池單元的鋰離子蓄電池模塊的剖面?zhèn)纫曂敢晥D，其中移除了外殼來描繪當在圖8的浮動布置下時蓄電池單元的相對定位；

圖10是根據(jù)本公開的一方面在充電前后可膨脹蓄電池單元與基本上不可膨脹蓄電池單元的對比側(cè)視圖；

圖11是根據(jù)本公開的一方面具有蓄電池單元的鋰離子蓄電池模塊的分解透視圖，集成匯流條和電壓感測子組件向內(nèi)促動所述蓄電池單元抵靠住外殼的后部；

圖12是根據(jù)本公開的一方面圖11的蓄電池模塊中的蓄電池單元沿線12-12截取的剖面?zhèn)纫晥D，并且具有在所述蓄電單元之間定位的一個或多個墊片；

圖13是根據(jù)本公開的一方面被構(gòu)造為拾取蓄電池單元并將其放置到蓄電池模塊外殼內(nèi)而不進行蓄電池單元級放的制造系統(tǒng)的框圖；

圖14是根據(jù)本公開的一方面使用圖13的系統(tǒng)進行的拾放技術(shù)的制造蓄電池模塊的流程圖；

圖15是根據(jù)本公開的一方面被構(gòu)造為對蓄電池模塊外殼分度并根據(jù)所述分度將蓄電池單元與其他部件放置在外殼內(nèi)的制造系統(tǒng)的框圖；

圖16是根據(jù)本公開的一方面用于使用圖15的系統(tǒng)進行的分度技術(shù)制造蓄電池模塊的方法的流程圖；

圖17是根據(jù)本公開的一方面圖16的分度技術(shù)的示意性圖示；并且

圖18是根據(jù)本公開的一方面具有基本上不可膨脹蓄電池單元的部分組裝鋰離子蓄電池模塊的正視圖，所述蓄電池單元具有不同的電量狀態(tài)、但基本上相同的單元厚度。

具體實施方式

以下將描述一個或多個具體實施例。為提供這些實施例的簡潔描述，本說明書未描述實際實施方式的所有特征。應(yīng)當理解，在任何此類實際實施方式的開發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計項目中，必須做出許多特定于實施方式的決策以達到開發(fā)者的特定目標，諸如兼容系統(tǒng)相關(guān)和業(yè)務(wù)相關(guān)約束條件，這些約束條件可根據(jù)實施方式變化。而且，應(yīng)當理解，此類開發(fā)工作可能是復雜的并且耗時的，然而對于受益于本公開的普通技術(shù)人員而言將為設(shè)計、制作和制造的例行任務(wù)。

在此描述的蓄電池系統(tǒng)可以用于給各種類型的電動車輛(xev)和其他高壓儲能/耗能應(yīng)用(例如，電網(wǎng)功率儲存系統(tǒng))提供功率。此類蓄電池系統(tǒng)可包括一個或多個蓄電池模塊，每個蓄電池模塊具有外殼和多個蓄電池單元(例如，鋰離子(li離子)電化學電池)，所述多個蓄電池單元布置在所述外殼內(nèi)用于提供對例如xev的一個或多個部件供能有用的特定電壓和/或電流。作為另一個實例，根據(jù)本公開實施例的蓄電池模塊可與固定式功率系統(tǒng)(例如，非機動車系統(tǒng))合并或?qū)⒐β侍峁┲了龉潭ㄊ焦β氏到y(tǒng)。

鋰離子蓄電池模塊中使用的蓄電池單元還可以稱為蓄電池單元，并且例如基于每個電池內(nèi)含有的活性物質(zhì)，不同類型的這類蓄電池單元可以具有不同的電壓和/或容量。一般而言，鋰離子蓄電池單元將包括陰極(正電極)、陽極(負電極)、和提供離子源的電解液。在某些構(gòu)造中，陰極和陽極均包括使電極能夠在充電和放電循環(huán)過程中存儲和傳遞離子(例如，鋰離子)的電極活性材料。電極是陰極還是陽極一般由每個的電極活性物質(zhì)及vsli/li+其基準電壓來決定。因此，電極活性物質(zhì)一般將是不同的。

如本領(lǐng)域的技術(shù)人員另領(lǐng)會的，在每個正電極和負電極處發(fā)生電化學半反應(yīng)。例如，在每個正電極和負電極處的電化學半反應(yīng)可以是其中一個或多個鋰離子可逆地(基于均衡)與正電極活性物質(zhì)解離的反應(yīng)，由此還釋放一個或多個電子(數(shù)量上等于離解的鋰離子的數(shù)量)。在負電極，發(fā)生的電化學半反應(yīng)可以是其中一個或多個鋰離子和(相等數(shù)量的)一個或多個電子可逆地與負電極活性物質(zhì)(例如，碳)相關(guān)聯(lián)。

在蓄電池放電過程中，電極處的均衡支持鋰離子離解和負電極活性物質(zhì)放出電子并且電子與鋰離子與正電極活性物質(zhì)重新關(guān)聯(lián)。另一方面，在充電過程中，情況相反。離子移入電極中常常稱為嵌插或注入，并且離子移動遠離電極常常稱為脫嵌或引出。因此，在放電過程中，在正電極處發(fā)生嵌插而在負電極處發(fā)生脫嵌，并且在充電過程中，情況相反。因此，鋰離子蓄電池單元一般將基于在其電極處的鋰離子嵌插和脫嵌來運行。

就此而言，蓄電池單元的多個特性可以起源于電池的實際構(gòu)造的組合(例如，其形狀、大小、布局)、及其化學構(gòu)造(例如，電極活性物質(zhì)、電解液、添加劑)。例如，在使用石墨作為陽極活性物質(zhì)的傳統(tǒng)棱柱形蓄電池單元中，由于充電和放電循環(huán)，可能發(fā)生相當大程度的大小變化，其中，在充電過程中，鋰嵌插進活性物質(zhì)(石墨)中，從而引起陽極膨脹，而在放電過程中，活性物質(zhì)釋放鋰，從而引起陽極大小減小。這類膨脹可能存在的問題在于其減小了蓄電池單元的功率密度，并且隨著陽極膨脹，這引起陽極與陰極之間發(fā)生電阻，這降低了電池的效率。在傳統(tǒng)方法中，通過例如在電極(陽極和陰極)位于的棱柱形電池活性區(qū)相對應(yīng)的位置將相當大程度的壓力施加于所述棱柱形電池上來在某種程度上減輕這種膨脹。然而，這些夾緊機構(gòu)可能是笨重的并且對具體鋰離子蓄電池模塊增加顯著重量。

例如，附接至蓄電池模塊上的可致動夾緊機構(gòu)(諸如夾鉗)、設(shè)置在蓄電池模塊外殼內(nèi)的可以(例如，使用曲柄、夾鉗、可調(diào)系緊螺栓機構(gòu))致動以緊靠蓄電池單元的可移動板、或用于致動蓄電池模塊外殼的部件(例如，外壁或內(nèi)壁)的可調(diào)系緊螺栓機構(gòu)可以用于將蓄電池單元壓緊具體量?？梢酝瓿蛇@，以使蓄電池單元的能量密度和性能維持在預定范圍內(nèi)。棱柱形蓄電池單元例如傳統(tǒng)上通過這類可致動夾緊機構(gòu)保持就位，所述夾緊機構(gòu)是蓄電池模塊外殼的一部分或與其成一體。

根據(jù)本公開，現(xiàn)在認識到可能期望在不必依賴于這類笨重的夾緊機構(gòu)的情況下減輕、減少或完全消除這類膨脹。現(xiàn)在還認識到，消除這類傳統(tǒng)的夾緊機構(gòu)可以能夠?qū)崿F(xiàn)其他鋰離子蓄電池模塊特征。例如，在本公開的某些實施例中，鋰離子蓄電池模塊可以被設(shè)計為具有用于蓄電池單元的具體容積，而鋰離子蓄電池模塊的其他部分可以用于其他模塊特征，諸如控制和調(diào)節(jié)電路(例如，蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)(bms)、蓄電池控制模塊(bcm))、熱管理特征(例如，風扇、冷卻路線)等等。實際上，減少膨脹和對夾緊機構(gòu)的依賴還可以能夠?qū)崿F(xiàn)可以特別適合于某些應(yīng)用(諸如微混合動力應(yīng)用)的蓄電池模塊大小和設(shè)計。

在記下前述內(nèi)容的情況下，本公開一方面涉及鋰離子蓄電池模塊，其包括保持在相對未壓緊狀態(tài)下(例如，沒有使用可致動或其他夾緊機構(gòu))的多個蓄電池單元(鋰離子蓄電池單元，在此又稱為電化學電池或電池)。作為一個非限制性實例，這類構(gòu)造可以包括浮動組件，其在此又稱為浮動布置。本公開實施例的浮動裝配可以包括其中每個蓄電池通過多個固定突出物(例如，兩個或更多)懸浮在模塊的外殼內(nèi)，并且所述固定突出物沿著電池的外圍(諸如僅沿著它們的外圍的一部分)保持所述電池。在其他實施例中，所述蓄電池單元可以使用在膨脹發(fā)生之前不對蓄電池單元施加夾緊力的其他機構(gòu)來固定在所述蓄電池模塊內(nèi)。例如，所述蓄電池單元可以彼此固定和/或固定到所述蓄電池模塊的外殼的某個部分上。

在某些實施例中，所述蓄電池單元可以包括能夠使在本公開蓄電池模塊中利用的電池具有極小膨脹或沒有膨脹的特定化學成份。除了其他事項以外，這還能夠避免某些夾緊機構(gòu)和引入額外的模塊特征。在一個實例中，減輕蓄電池單元膨脹可以在電池之間能夠保持間隙(例如，氣隙)而無需在電池的活性區(qū)放置夾緊特征。例如，在正常運行(例如，充電/放電維持在一定電量狀態(tài)(soc)范圍內(nèi))過程中，與傳統(tǒng)鋰離子蓄電池模塊中使用的其他蓄電池單元相比較，在此描述的電池可能膨脹程度大大減小或完全消除。下面另外詳細描述這類實施例。

雖然本公開包括可以從某些類型的膨脹已經(jīng)減小的蓄電池單元的使用中獲益的多個實施例，但應(yīng)注意，某些公開的的實施例還可以適用于使用各種各樣的電池(包括膨脹的電池)的鋰離子蓄電池模塊。就此而言，以下闡述的描述不應(yīng)解釋為局限于某些鋰離子蓄電池單元化學成份，除非另外指明。實際上，各種各樣的電極活性物質(zhì)、電解液物質(zhì)等等可以根據(jù)本公開的某些方面來使用。

一方面，鋰離子蓄電池單元中的電極的陰極活性物質(zhì)和陽極活性物質(zhì)可以被選擇為與陽極和陰極的電極活性物質(zhì)的其他組合相比膨脹減小。雖然電極活性物質(zhì)通?？梢允侨魏晤愋?、構(gòu)造、或化學成份，但在一實施例中，陰極活性物質(zhì)可以包括作為陰極活性物質(zhì)的鋰鈷鎳錳氧化物((nmc,linixmnycozo2，其中x+y+z＝l)。根據(jù)本公開的某些方面，nmc可以用作僅陰極活性物質(zhì)，或者nmc可以與其他陰極活性物質(zhì)(例如，其他鋰金屬氧化物)相組合(例如，物理混合)。陽極活性物質(zhì)可以是任何合適的物質(zhì)，但在一個具體實施例中是鈦酸鋰(lto，例如，li4ti5o12)。在預期包括具有總體上矩形形狀和硬(例如，金屬或塑料)外殼體的蓄電池單元的棱柱形蓄電池單元中，這些活性物質(zhì)的組合可以減小由于充電和放電循環(huán)引起的膨脹和相關(guān)聯(lián)的大小可變性。就此而言，這類棱柱形蓄電池單元在可能依賴電池的情況下對可靠的充電和放電循環(huán)對汽車設(shè)備、家用設(shè)備等等功能可能特別有用。

例如，在某些xev背景下(除其他事項以外，諸如非汽車或固定耗能應(yīng)用)，鋰離子蓄電池模塊的12v輸出對于對某些類型的部件(例如，傳統(tǒng)車輛中傳統(tǒng)鉛酸蓄電池功能的相似類型的部件)功能可能令人期望的，而48v輸出可能更適合于對可能需要更高電壓的其他類型部件(諸如空調(diào)系統(tǒng))功能。在記下此內(nèi)容的情況下，現(xiàn)在認識到，本公開蓄電池模塊實施例可能特別適用于這種類型的蓄電池模塊。實際上，本公開方法可以能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)這樣的鋰離子蓄電池模塊：鋰離子蓄電池模塊可以被設(shè)計成配合在xev的不同位置上、或在家或其他環(huán)境的不同位置上。

為了幫助進行說明，圖1是車輛10的實施例的透視圖，所述車輛可以利用再生制動系統(tǒng)。盡管針對帶有再生制動系統(tǒng)的車輛介紹以下討論內(nèi)容，但在此描述的技術(shù)可適配于使用蓄電池捕獲/儲存電能的其他車輛，包括電力供能和氣體供能車輛、以及其他非汽車(例如，固定)應(yīng)用。

現(xiàn)在認識到，可能期望非傳統(tǒng)蓄電池系統(tǒng)12(例如，鋰離子汽車蓄電池)與傳統(tǒng)車輛設(shè)計很大程度上相容。在此方面，本公開實施例包括用于xev的各種類型的蓄電池模塊和包括xev的系統(tǒng)。因此，蓄電池系統(tǒng)12可以放置在車輛10的已經(jīng)容納傳統(tǒng)蓄電池系統(tǒng)的位置上。例如，如所圖示的，車輛10可以包括與典型的燃燒式發(fā)動機的鉛酸蓄電池類似地定位(例如，在車輛10的發(fā)動機罩下面)的蓄電池系統(tǒng)12。另外，如以下將更詳細描述的，蓄電池系統(tǒng)12可以定位為幫助管理蓄電池系統(tǒng)12的溫度。例如，在一些實施例中，將蓄電池系統(tǒng)12定位在車輛10的發(fā)動機罩下面可以使風道引導氣流經(jīng)過蓄電池系統(tǒng)12并冷卻蓄電池系統(tǒng)12。

圖2中描述了蓄電池系統(tǒng)12的更詳細的視圖。如所描繪的，蓄電池系統(tǒng)12包括聯(lián)接至點火系統(tǒng)16、交流發(fā)電機18、車輛中控臺20、和可選地聯(lián)接至電動機22的儲能部件14。一般而言，儲能部件14可以捕獲/儲存車輛10中產(chǎn)生的電能并將電能輸出以便為車輛10中的電氣裝置供能。

換言之，蓄電池系統(tǒng)12可以向車輛的電氣系統(tǒng)的部件供應(yīng)功率，這些部件可以包括散熱器冷卻風扇、氣候控制系統(tǒng)、電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、主動式懸架系統(tǒng)、自動駐車系統(tǒng)、電動油泵、電動增壓器/渦輪增壓器、電動水泵、加熱擋風玻璃/除霜器、車窗升降電機、梳妝凳、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)、天窗電機控制器、電動座椅、報警系統(tǒng)、資訊娛樂系統(tǒng)、導航特征、車道偏離警告系統(tǒng)、電動駐車制動器、外燈、或以上的任意組合。說明性地，在所描繪的實施例中，儲能部件14向車輛中控臺20和點火系統(tǒng)16供應(yīng)功率，所述點火系統(tǒng)可以用于啟動(例如，用曲柄啟動)內(nèi)燃機24。

此外，儲能部件14可以捕獲交流發(fā)電機18和/或電動機22產(chǎn)生的電能。在一些實施例中，交流發(fā)電機18可以在內(nèi)燃機24運轉(zhuǎn)的同時產(chǎn)生電能。更確切地，交流發(fā)電機18可以將內(nèi)燃機24的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換成電能。此外或可替代地，當車輛10包括電動機22時，電動機22可以通過將車輛10的移動(例如，車輪旋轉(zhuǎn))產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換成電能來產(chǎn)生電能。因此，在一些實施例中，儲能部件14可以捕獲在再生制動過程中交流發(fā)電機18和/或電動機22產(chǎn)生的電能。如此，交流發(fā)電機和/或電動機22在此通常被稱為再生制動系統(tǒng)

為了幫助捕獲和供應(yīng)電能，儲能部件14可以經(jīng)由總線26電聯(lián)接至車輛的電動系統(tǒng)。例如，總線26可以使儲能部件14接收交流發(fā)電機18和/或電動機22產(chǎn)生的電能。此外，總線可以使儲能部件14將電能輸出至點火系統(tǒng)16和/或車輛中控臺20。因此，當使用12v蓄電池系統(tǒng)12，總線26可以攜帶通常在8-18v之間的電功率。

此外，如所描繪的，儲能部件14可以包括多個蓄電池模塊。例如，在所描繪的實施例中，儲能部件14包括鋰離子(例如，第一)蓄電池模塊28和鉛酸(例如，第二)蓄電池模塊30，每個蓄電池模塊包括一個或多個蓄電池單元。在其他實施例中，儲能部件14可以包括任意數(shù)量的蓄電池模塊。此外，盡管鋰離子蓄電池模塊28和鉛酸蓄電池模塊30被描繪為彼此相鄰，但它們可以定位在車輛周圍的不同區(qū)域中。例如，鉛酸蓄電池模塊30可以定位在車輛10內(nèi)部中或周圍，而鋰離子蓄電池模塊28可以定位在車輛10的發(fā)動機罩下面。

在一些實施例中，儲能部件14可以包括多個蓄電池模塊以利用多個不同的蓄電池化學過程。例如，當使用鋰離子蓄電池模塊28時，蓄電池系統(tǒng)12的性能可以得到提高，因為鋰離子蓄電池化學過程通常比鉛酸蓄電池化學過程具有更高的庫侖效率和/或更高的功率充電接受能力(例如，更高的最大充電電流或充電電壓)。如此，蓄電池系統(tǒng)12的捕獲、儲存、和/或分配效率可以得到提高。

為了幫助控制電能的捕獲和儲存，蓄電池系統(tǒng)12此外可以包括控制模塊32。更確切地，控制模塊32可以控制蓄電池系統(tǒng)12中的部件的運行，諸如儲能部件14、交流發(fā)電機18、、和/或電動機22內(nèi)的繼電器(例如，開關(guān))。例如，控制模塊32可以調(diào)節(jié)每個蓄電池模塊28或30捕獲/供應(yīng)的電能量(例如，降低和重定蓄電池系統(tǒng)12的額定值)，在蓄電池模塊28與30之間進行負荷平衡，確定每個蓄電池模塊28與30的剩余電量，確定每個蓄電池模塊28與30的溫度，控制交流發(fā)電機18和/或電動機22輸出的電壓等等。

因此，控制單元32可以包括一個或多個處理器34和一個或多個存儲器單元36。更確切地，一個或多個處理器34可以包括一個或多個專用集成電路(asic)、一個或多個場可編程門陣列(fpga)、一個或多個通用處理器、或以上的任意組合。此外，一個或多個存儲器36可以包括易失性存儲器，諸如隨機存取存儲器(ram)，和/或非易失性存儲器，諸如只讀存儲器(rom)，光盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器、或固態(tài)驅(qū)動器。在一些實施例中，控制單元32可以包括車輛控制單元的多個部分和/或單獨的蓄電池控制模塊。另外，如說描繪的，鋰離子蓄電池28和鉛酸蓄電池模塊30跨其端子并聯(lián)連接。換言之，鋰離子蓄電池28和鉛酸蓄電池模塊30可以經(jīng)由總線26并聯(lián)連接至車輛的電氣系統(tǒng)。

如上所述，在本公開方法的一方面中，鋰離子蓄電池模塊28大小可以被確定為配合在xev10的具體部分中，包括在發(fā)動機罩下面、在客廂下面、在后備箱中等。另外，在另一方面，根據(jù)本公開方法生產(chǎn)的多個不同類型的鋰離子蓄電池模塊28可以通過將蓄電池單元占用的體積、或蓄電池單元可用的體積設(shè)計為具有恒定的長度和寬度、并且根據(jù)模塊中電池的數(shù)量而在高度方向上不同來被設(shè)計為具有常見的占地面積。此外，電池在模塊28中的體積的設(shè)計可以包括各種其他特征，諸如氣隙，以便能夠?qū)崿F(xiàn)某些類型的無源和/或有源冷卻。

根據(jù)本公開的一方面，不同類型的鋰離子蓄電池模塊28可以利用具體類型的棱柱形蓄電池單元，如圖3中所示。確切地，如所示，第一鋰離子蓄電池模塊28a、第二鋰離子蓄電池模塊28b、和第三鋰離子蓄電池模塊28c均具有相應(yīng)的外殼40a-40c，并且全都是用棱柱形蓄電池單元44的共用源42。也就是，符合一組具體制造規(guī)格(例如，具有標準容差的標準化尺寸、結(jié)構(gòu)和化學成份)的棱柱形蓄電池單元44可以用于任何所圖示的鋰離子蓄電池模塊28。還如所示，每個鋰離子蓄電池模塊28包括蓄電池單元44在它們的外殼44內(nèi)基本上相同的布局，其中僅總數(shù)上有不同。

例如，在圖3中，第一鋰離子蓄電池模塊28a可以具有第一輸出電壓(例如，12v)和第一容量(例如，10amp小時(ah))，并且第二鋰離子蓄電池模塊28b可以具有與所述第一輸出電壓相同的輸出電壓，同時根據(jù)蓄電池單元44的電互連具有與所述第一容量不同的第二容量(例如，20ah)。從功率部件觀點出發(fā)，第二鋰離子蓄電池模塊28b與第一鋰離子蓄電池模塊28a在總的蓄電池單元44在它們各自的外殼40內(nèi)的數(shù)量上不同。在一個實施例中，第一鋰離子蓄電池模塊28a可以包括以串聯(lián)布置電聯(lián)接的第一數(shù)量(例如，6個)蓄電池單元，而具有更大容量(例如，容量的二倍)的第二鋰離子蓄電池模塊28b具有使用串聯(lián)和并聯(lián)電聯(lián)接聯(lián)接的第二數(shù)量(例如，12個)相同類型的蓄電池單元。下面更詳細描述的蓄電池單元44在外殼40內(nèi)的布置以及其相應(yīng)大小是控制鋰離子蓄電池模塊28a的相應(yīng)高度h1(圖4中所示)和鋰離子蓄電池模塊28b的相應(yīng)高度h2(圖4中所示)的主要因素。與第一和第二鋰離子蓄電池模塊28a、28b相比較，第三鋰離子蓄電池模塊28c具有顯著更大的高度h3(圖4中所示)。這至少部分是由于鋰離子蓄電池模塊28達到更高電壓(例如，48v，使用第三數(shù)量、諸如20個相同類型的串聯(lián)連接的蓄電池單元)所需的蓄電池單元44的額外數(shù)量。

大小可以被確定為適應(yīng)達到期望電壓和容量所需的具體數(shù)量蓄電池單元44的外殼40均可以是一件式外殼或多件式外殼(例如，兩件式、三件式、或更多)。為了方便決策，外殼40的不同部分(其總體上對應(yīng)于整個鋰離子蓄電池模塊28的多個部分)在此如下進行定義：底座46，其還可以被稱為底部部分并且總體上限定當投入運行時鋰離子蓄電池模塊28的占地面積(例如，在xev10中)。鋰離子蓄電池模塊28的頂部部分48與底座46相反定位，并且頂部部分48和底座46在擱置在平坦表面上時可以認為是相對于重力(即，地球引力)垂直定向，并且頂部部分48一般包括蓄電池模塊28的端子47、49(如模塊28a上所示)。然而，應(yīng)注意，外殼40的這些部分仍然可被稱為底座46和頂部部分48，即使蓄電池模塊28以不同取向設(shè)置(即，底座46和頂部部分48將不會始終垂直于重力，諸如當放置在另一側(cè)時)?？梢哉J為底座46的尺寸構(gòu)成模塊28的長度(l)和寬度(w)，這在下面另外詳細描述。

外殼40還包括可能由于不同鋰離子蓄電池模塊28的高度差引起不同的左側(cè)50a-50c和右側(cè)52a-52c，這在下面另外詳細描述。這些側(cè)面總體在底座46與頂部部分48之間延伸。在所圖示的實施例中，參照每個模塊28的電池收容區(qū)域54a-54c確定左側(cè)50a-50c和右側(cè)52a-52c?？梢哉J為電池收容區(qū)域54a-54c具有與每個鋰離子蓄電池模塊28的前端56a-56c相對應(yīng)的開口。每個模塊28的后端58a-58c定位在前端56對面。在某些蓄電池模塊構(gòu)造中，鋰離子蓄電池模塊28在運行是可以以后端58a-58c和前端56a-56c分別用作模塊28的底座和頂部的取向來放置。換言之，可以認為所描繪的蓄電池模塊28的取向表示模塊28擱置在其底座52a-52c上的水下取向，但垂直取向可以是模塊28翻轉(zhuǎn)90°擱置在其后端58a-58c上的取向。在這類垂直構(gòu)造下，后端58a-58c和前端56a-56c將垂直于重力而不是平行于重力定向，如所示。

如所示，電池收容區(qū)域54被構(gòu)造為接納具體取向的多個電池單元(例如，棱柱形蓄電池單元)。例如，根據(jù)本公開，蓄電池單元44均可以具有棱柱形殼體60。棱柱形殼體60服從于并且可能符合一組制造規(guī)格，包括其所有尺寸的大小、某些特征的位置(例如，排氣口、端子)等等。為了方便討論，每個棱柱形蓄電池單元44的布局在此如下限定：具有硬質(zhì)材料(例如，金屬或硬塑料)的棱柱形殼體60均包括總體上矩形形狀，所述形狀可以包括一個或多個圓化側(cè)和/或斜面邊緣。在所圖示的實施例中，棱柱形蓄電池單元44包括殼體頂部部分，在此稱為端子模塊62，一組電池端子64、66位于所述頂部部分中。一個或多個電池排氣孔68也可以位于于端子末端62上。每個蓄電池單元44的這組電池端子64、66能夠使電池電連接到各種電氣部件，包括其他電池，電連接到鋰離子蓄電池28的端子49、和鋰離子蓄電池28可以聯(lián)接至的負載。電池排氣口68被構(gòu)造為能夠在某些條件下排出氣體。

棱柱形電池殼體60還包括與端子末端62相反定位的殼體底部部分70，在此稱為底座殼體部分70，并且如所示，底座底部部分70可以首先放到外殼40中，使得電池端子64、66朝同一方向從電池收容區(qū)域54向外指向。第一和第二側(cè)面72、74(例如，平坦、圓化、或斜面?zhèn)?在與電池端子64、66相對應(yīng)的相應(yīng)位置上在殼體頂部部分62與殼體底部部分70之間延伸?？梢允强傮w上平坦的第一和第二面76、78在每個電池44的相反端聯(lián)接第一和第二側(cè)72、74。如圖6中所示，第一和第二側(cè)72、74可以僅包括小的圓化部分，例如，在其中側(cè)72、74與面76、78相匯。

還為了方便討論，電池44的所圖示的構(gòu)造還可以被構(gòu)造成水平疊層，其中電池44被定位成使得第一和第二面76、78基本上平行于底座46和頂部部分48，并且當?shù)鬃?2放置在平坦表面上時基本上垂直于重力。然而，本公開還包含垂直構(gòu)造，諸如其中從底座殼體部分70到端子64、66的方向在底座42放置在平坦表面上時基本上與重力對齊。進一步，在一些實施例中，蓄電池模塊28的后端58可以具有在運行過程中允許模塊28擱置在平坦表面上的構(gòu)造。例如，后端58可以具有基腳或相似特征。

可以認為具體列80、82(所圖示的模塊28中具有兩個這種列)中的電池44垂直間隔開使得第一電池的相應(yīng)第一面和第二電池的相應(yīng)第二面之間具有間隙。下面另外詳細描述這類實施例。然而，應(yīng)注意所述列還可以概括地稱為外殼40中的電池“陣列”，其中所述陣列可以概括表示蓄電池電池44的對齊陣，如所示，并且還預期包含除了所圖示的特定取向以外的取向。

電池44的列狀構(gòu)造(例如，兩個相鄰列，諸如陣列和額外陣列)和標準化尺寸例如對于在鋰離子蓄電池模塊28a-28c的不同實施例上維持底座46的標準尺寸而言是令人期望的。實際上，現(xiàn)在認識到，電池化學成份的組合(例如，nmc/lto蓄電池單元)、電池形狀、和電池大小可以方便以此方式生產(chǎn)模塊28，并且可以提供模塊28的期望能量密度。例如，現(xiàn)在認識到nmc/lto蓄電池單元、或膨脹不超過預定量、例如朝任何方向不超過0.1％與15％(例如，0.5％與5％)之間、諸如朝任何方向不超過5％的其他電池可以能夠針對每個外殼40限定總電池體積、并且相對于這個體積限定鋰離子蓄電池模塊28的其余布局。這種方法對于圖4-7更適合，所述圖描繪了生產(chǎn)具有預先限定的占地面積(即，它們各自的底座46的尺寸)的多個鋰離子蓄電池模塊28的方法的不同方面。雖然下面在具體占地面積的背景下闡述了本公開，但應(yīng)注意所述方法可以適合于其他占地面積和其他類型的電池。

如以上闡述的，鋰離子蓄電池模塊28的底座46概括限定了占地面積。關(guān)于車輛集成，這可能是重要的關(guān)注點，因為由于例如空間限制，底座46的某些大小可能期望集成到具體車輛中。再次，底座46可以由蓄電池模塊外殼40的最終安裝到或擱置在xev10的表面上(例如，最接近地面/地板)的部分的尺寸來表示。

如圖4中所示，所述圖是圖3所示的模塊28a-28c的外部尺寸的組合圖示90，所有外殼40包括底座46，所述底座總體上對應(yīng)于每個鋰離子蓄電池模塊28的長度(l)和寬度(w)。盡管鋰離子蓄電池模塊28預期表示具有鋰離子蓄電池單元的高級蓄電池模塊，但底座46可以對應(yīng)于針對傳統(tǒng)鉛酸蓄電池(例如，圖2中的鉛酸蓄電池模塊30)成立的許多組織代表(例如，國際電池理事會(bci)組織編號、德國工業(yè)標準(din準則)、歐洲標準(en)準則)中的任一者。這些成立的標準集合的每個組織(例如，組織編號)針對與具體組織名稱相對應(yīng)的具體蓄電池的底座具有標準長度和寬度。在此描述的輔助鋰離子蓄電池模塊可以具有或可以不具有基本上匹配或符合至少已知鉛酸蓄電池標準(例如，bci組織、din準則、或en準則)的底座的標準尺寸要求的尺寸。

作為一個實例，i和w大小可以被確定為具有h5(其中“h5”是din準則)底座，所述底座是242mml乘175mmw。h5底座還常常稱為ln2底座。然而，鋰離子蓄電池模塊28的底座46可以具有適合于基本上匹配鉛酸蓄電池的具體底座的任何長度和寬度。另外，應(yīng)注意，盡管針對鉛酸蓄電池進行了標準化，但使用鋰離子蓄電池單元技術(shù)符合這類標準可能是困難的，尤其是當考慮到諸如在此描述的鋰離子蓄電池模塊可能與在傳統(tǒng)鉛酸蓄電池中找不到的設(shè)備相關(guān)聯(lián)時，諸如智能控制特征、熱管理特征、高級排氣特征等等。使用以上闡述的和下面進一步詳細描述的電池44的構(gòu)造，可以實現(xiàn)這類標準。

應(yīng)注意，本公開不局限于大小與鉛酸標準相同的鋰離子蓄電池模塊28的底座46。相反，鋰離子蓄電池模塊28的各自的底座46可以具有任何大小，這在某些實施例中可能對于不同鋰離子蓄電池模塊28而言是這樣。作為非限制性實例，l可以是在150mm與450mm之間的值，而w可以是在100mm與200mm之間的值，其中所述值匹配所有模塊化鋰離子蓄電池模塊28。另外，還如所示，模塊28在底座46上具有唇緣92，其可以是被構(gòu)造為使蓄電池模塊28能夠緊固到xev10上的壓緊特征。在其他實施例中，不存在唇緣92。在所圖示的實施例中，w對應(yīng)于唇緣92確立的尺寸，而在不存在唇緣92的其他實施例中，寬度可以是w’，其可以更短或相同(在這種情況下，模塊外殼40的其他部分，諸如側(cè)，可以具有與底座46匹配的對應(yīng)大小)。

再次，蓄電池模塊28a-28c的相應(yīng)的高度h1、h2、h3分別可以基于其功率部件而不同。在一個實施例中并且通過非限制性實例的方式，h1可以是在130與160mm之間，諸如150mm,h2可以是在160與180mm之間，諸如170mm，而h3可以是在160與200mm之間，諸如190mm。應(yīng)注意，不同模塊28的相應(yīng)高度也可能受到設(shè)計限制。作為一個實例，如果模塊28預期放置在xev10的發(fā)動機罩下面，則高度h1-h3應(yīng)足夠高以允許使用期望數(shù)量的蓄電池單元44，但足夠端以便能夠關(guān)閉xev10的發(fā)動機罩。根據(jù)(除其他事項以外)預期放置，可能對蓄電池模塊設(shè)計加以相似的空間限制。

為了確定除了蓄電池單元44以外的某些部件的可用空間，可能期望確定外殼40內(nèi)的模塊28的可用電池體積，這進而根據(jù)模塊28的期望輸出、提供所述輸出(其可以由例如電池44的能量密度表示)所需的電池44的數(shù)量等等。圖5描繪了第一、第二、和第三鋰離子蓄電池模塊28a-28c的相應(yīng)可用電池體積102a-102c的實例覆蓋物100?？梢哉J為所圖示的電池體積102a-102c表示結(jié)合外殼40a-40c內(nèi)的任何固位、夾緊和間隔特征，外殼40a-40c內(nèi)可供蓄電池單元44占用的體積和尺寸?，F(xiàn)在認識到，電池44及其相關(guān)聯(lián)的固定特征占用的相應(yīng)體積102a-102c的一部分根據(jù)在此描述的某些實施例可以減小或最小化，諸如當電池44基本上無膨脹時，和/或當模塊28沒有使用電池44的壓緊或夾緊特征時。實際上，與利用電池44的夾緊和壓緊特征的實施例相比較，這樣的實施例可以減小了可用電池體積102的占用部分。

再次參照模塊28具有h5底座的實施例，可用電池體積102的尺寸中的l可以在220mm與240mm之間，并且w在110mm與150mm之間，諸如分別為235mm和140mm。對于第一模塊28a，可用體積102a的h4高度可以在40mm與50mm之間，諸如45mm。對于第二模塊28b，可用體積102b的高度h5可以在80mm與100mm之間，諸如90mm，并且對于第三模塊28c，可用體積102c的高度h6可以在135mm與165mm之間，諸如145mm。

如可以領(lǐng)會到的，具體鋰離子蓄電池模塊28中占用的可用電池體積102的量可以取決于蓄電池單元44的數(shù)量、蓄電池單元44的形狀和尺寸、以及電池44定位在模塊28的外殼40內(nèi)的方式。因此，蓄電池單元44的的尺寸、形狀和化學成份可以被設(shè)計為實現(xiàn)期望的形狀因子、體積和輸出。如以上注意到的和圖6中更詳細所示的，在此描述的蓄電池單元44通常具有棱柱形形狀，其通常包括矩形形狀，并且還可以包括如圖3所示的某些圓化側(cè)面面。圖6中所示的棱柱形蓄電池單元44的尺寸包括沿圓化側(cè)面72、74的電池長度(cl)、沿端子和底座部分62、70的電池寬度(cw)、以及在第一與第二面76、78之間延伸的電池厚度(ct)。作為一個實例，使用具有140mm的cl、容差為0.5mm、112mm的cw、容差為0.5mm以及14mmct、容差為0.5mm的電池44，蓄電池模塊28可以被設(shè)計為具有12v或48v輸出的h5底座、和10ah或20ah容量。然而，電池尺寸可以根據(jù)模塊28的期望的尺寸而不同。

基于蓄電池單元44的以上闡述的尺寸，可以確定蓄電池模塊28的電壓、和模塊28中使用的蓄電池單元44的數(shù)量、蓄電池單元44的能量密度(例如，平均值)。根據(jù)以上闡述的尺寸確定的能量密度可以基于體積的(例如，體積能量密度)。然而，在此還提供了蓄電池單元44的實例重量來基于其質(zhì)量描述能量密度(例如，重量能量密度)。

雖然在此描述的蓄電池模塊28可以具有任意數(shù)量的蓄電池單元44，如圖3中所示，但蓄電池模塊28的某些特定實施例可以具有六個、十二個、或二十個蓄電池單元44。根據(jù)蓄電池單元44的數(shù)量和電池電連接的方式，蓄電池單元44還可以具有使蓄電池模塊28能夠具有期望總體電壓的工作電壓。例如，蓄電池單元44可以具有在2.0v與4.2v之間的標稱電壓?？梢哉J為在此描述的標稱電壓表示蓄電池單元44的設(shè)計電壓，其可以主要由在電池44的陽極和陰極采用的活性物質(zhì)決定。在此描述的蓄電池單元的標稱電壓可以是例如2.0v、2.1v、2.2v、2.3v、2.4v、2.5v、2.6v、2.7v、2.8v、2.9v、3.0v、3.1v、3.2v、3.3v、3.4v、3.5v、3.6v、3.7v、3.8v、3.9v、4.0v、4.1v、或4.2v?？梢允褂眯铍姵貑卧瘜W成份的特定組合來實現(xiàn)這類電壓，這在下面進行了進一步詳細討論。蓄電池單元44的相應(yīng)容量也可以至少部分基于所利用的具體蓄電池單元化學成份、以及其他參數(shù)(例如，蓄電池單元44中的活性物質(zhì)的量)。例如，蓄電池單元44可以具有在8ah與12ah之間的容量。

鑒于前述內(nèi)容，應(yīng)領(lǐng)會到每個蓄電池單元44中能夠利用的電極活性物質(zhì)的量也可能根據(jù)每個蓄電池單元44而變化。就此而言，還應(yīng)領(lǐng)會到，蓄電池單元44的各功率和電荷能力之間達成平衡。根據(jù)本公開的某些方面，現(xiàn)在認識到，蓄電池單元44的在此描述的體積能量密度在具有期望占地面積(例如，h5占地面積)同時還具有期望的電氣能力(例如，電荷與存儲能力、功率輸出)的蓄電池模塊28的實施例的構(gòu)造中特別有用。

可以使用蓄電池單元44的體積和能量獲得具體蓄電池單元的體積能量密度。如在此計算的蓄電池單元44的能量是蓄電池單元44的標稱電壓與容量的積。然后，體積除以所計算的能量來獲得體積能量密度。還可以通過將蓄電池單元44的重量除以電池44的計算能量來獲得體積能量密度。

使用蓄電池單元44的以上闡述的尺寸(其中cl是140mm，ct是14mm，并且cw是112mm，體積是0.22l)、在8ah與12ah之間的容量范圍、和范圍從2.0v到4.2v的標稱電壓，根據(jù)電池44的標稱電壓和容量，蓄電池單元44的體積能量密度范圍在73瓦特小時/升(wh/l)與230wh/l之間。表1提供了蓄電池單元44的體積能量密度的更多具體實例。

在某些實施例中，這些體積能量密度使蓄電池模塊28能夠具有足以并入xev10的蓄電池系統(tǒng)12的某些實施例中的能量，諸如對于混合動力應(yīng)用。實際上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)以上闡述的蓄電池單元44的尺寸結(jié)合以上闡述的陰極和陽極電極活性物質(zhì)化學成份可以使蓄電池模塊28能夠具有符合某些期望的標準的某些尺寸，同時仍然提供期望的電氣輸出(例如，在不同版本的蓄電池模塊28上相似的h5底座)。

在蓄電池單元44并入所使用的與鉛酸蓄電池電聯(lián)通的蓄電池模塊28的實施例中的某些實施例中，蓄電池單元44可以具有與鉛酸蓄電池的鉛酸電池的電壓相似(例如匹配)的電壓。這類電壓可以通過蓄電池單元44的電量狀態(tài)的有源控制(例如，通過圖2的控制模塊32)、和/或通過選擇具體的電極活性物質(zhì)來實現(xiàn)，并且范圍可以在2.1v與2.5v之間(其可以根據(jù)利用鉛酸蓄電池模塊的方式和控制鋰離子蓄電池單元44的方式)。因此，如以上表1所闡述的，具有0.22l體積和在2.1v與2.5v之間的標稱電壓的蓄電池單元44的體積能量密度范圍可以從77wh/l到137wh/l。在一個具體實施例中，當標稱電壓為2.3v時，根據(jù)蓄電池單元44的容量，體積能量密度可以在84wh/l與126wh/l之間，諸如在10ah容量下為105wh/l?，F(xiàn)在認識到，在此描述的具有這類能量密度范圍的蓄電池單元44的實施例可以特別適于與傳統(tǒng)鉛酸蓄電池模塊結(jié)合使用的蓄電池模塊28的實施例(例如，在微混合動力應(yīng)用中)。

在更進一步實施例中，蓄電池單元44可以具有與以上闡述的相似的尺寸，例如在某一范圍內(nèi)。在某些實施例中，所述范圍可以基于由制造規(guī)格限定的容差。相關(guān)聯(lián)的容差可以允許ct、cw和/或cl由0.5％到5％之間的變化，意味著制造的蓄電池單元44的ct、cw和/或cl的值范圍可以從比限定的制造值低0.5％與5％之間到比限定的制造值高0.5％與5％之間(例如，加或減具體的量，諸如0.5mm)。作為一個實例，電池厚度ct可以在13mm與15mm之間，電池長度cl可以在139mm與141mm之間，并且電池寬度cw可以在111mm與113mm之間。根據(jù)這類實施例，蓄電池單元44的體積范圍可以在0.20l與0.24l之間(例如，在0.21l與0.23l之間)。根據(jù)其能量密度、標稱電壓等等，其他電池體積可以屬于本公開的范圍。

表2中闡述了具有13mm電池厚度ct、139mm電池長度cl和111mm電池寬度的蓄電池單元44的體積能量密度的特定實例。此外，表3中闡述了具有15mm電池厚度ct、141mm電池長度cl和113mm電池寬度的蓄電池單元44的體積能量密度的特定實例。

鑒于前述描述和表，應(yīng)領(lǐng)會到在此描述的蓄電池單元可以具有一系列容量、標稱電壓、和體積能量密度。在此闡述了實例蓄電池單元特征的非限制性列表。在一個實例中，蓄電池單元44的ct、cw、cl和電化學活性組分使得鋰離子蓄電池單元44具有在67瓦特小時/升(wh/l)與251wh/l之間的體積能量密度，并且具有在2.0v與4.2v之間的標稱電壓。在更特定的實例中，ct在13mm與15mm之間，cl在138mm與142mm之間，并且cw在109mm與114mm之間。在另一個實例中，體積能量密度在80wh/l與251wh/l之間，并且鋰離子蓄電池單元44具有在8ah與12ah之間的容量。在另一個實例中，ct為14mm，cl為140mm，并且cw為112mm，并且體積能量密度在77wh/l與137wh/l之間，標稱電壓在2.1v與2.5v之間，并且鋰離子蓄電池單元44具有在8ah與12ah之間的容量。

雖然以上闡述的表和描述表示棱柱形蓄電池單元44的電壓、尺寸、容量和能量密度的具體范圍和實例，但蓄電池單元44和/或封裝蓄電池單元44的蓄電池模塊28的另外大小變化、形狀變化等等也屬于本公開的范圍。例如，在此指出的蓄電池單元44的尺寸(例如，ct、cl、cw)值在具有h5占地面積的蓄電池模塊28的實施例的構(gòu)造中可能特別有用，但這些蓄電池單元44在其他構(gòu)造中也可能有用。例如，具有以上闡述的能量密度、尺寸等等的蓄電池單元44可以用于具有與許多不同的傳統(tǒng)鉛酸蓄電池(例如，在din、bci或en準則中闡述的)的尺寸相對應(yīng)的尺寸的蓄電池模塊28的實施例中。蓄電池單元44的不同形狀和大小可以包括產(chǎn)生以上闡述的范圍從0.20l到0.24l的體積的尺寸，但cw、cl和ct可以具有與在以上實例中闡述的不同的相應(yīng)尺寸。例如，cw、cl或ct之一可以相對于以上闡述的范圍增大，而cw、cl或ct中的至少一個其他項減小以將總體體積維持在這類范圍內(nèi)。然而，如以上指出的，根據(jù)其具體能量密度、標稱電壓、容量等等，其他體積和形狀(例如，圓柱形)可以屬于本公開的范圍。

作為相對于蓄電池模塊28的尺寸的電池尺寸的一個非限制性實例，模塊28的底座46與h5din底座相對應(yīng)，每個蓄電池單元44(棱柱形殼體)的ct在13mm與15mm之間，每個蓄電池單元44(棱柱形殼體)的cl在138mm與142mm之間，每個蓄電池單元44(棱柱形殼體)的cw在109mm與114mm之間，并且每個蓄電池單元44(棱柱形殼體)的體積在0.2l與0.24l之間。作為另一個實例，每個蓄電池單元44(棱柱形殼體)的ct在13.5mm與14.5mm之間，每個蓄電池單元44(棱柱形殼體)的cl在139.5mm與140.5mm之間，每個蓄電池單元44(棱柱形殼體)的cw在111.5mm與112.5mm之間，每個蓄電池單元44(棱柱形殼體)的體積在0.21l與0.23l之間，并且每個鋰離子蓄電池單元的體積能量密度在82wh/l與153wh/l之間，并且每個蓄電池單元44的標稱電壓在2.0v與3.0v之間。

如以上闡述的，蓄電池單元44的能量密度也可以表示為重量能量密度(即，基于重量的能量密度)。作為實例，在ct在13mm與15mm之間、cl在138mm與142mm之間、并且cw在109mm與114mm之間的實施例中，蓄電池單元44的重量可以在400g與500g之間，諸如在410g與490g之間、在420g與480g之間、或在430g與470g之間。進一步的實施例可以包括范圍在在440g與490g之間、諸如在450g與470g之間、或在451g與464g之間的重量。在某些特定實施例中，諸如當ct為14mm、cl為140mm、并且cw為112mm時，蓄電池單元44的重量(例如，制造的裝置的平均重量)可以在410g與490g之間，諸如在440g與490g之間(例如，在450g與465g之間)。

因為在上表中闡述的蓄電池單元的能量基于范圍在2.0v與4.2v之間的標稱電壓和范圍從8ah到12ah的容量可以在16wh與50wh之間，重量能量密度范圍可以在500g(0.5kg)蓄電池單元的32wh/kg與400g(0.4kg)蓄電池單元的126wh/kg之間。表4中提供了不同蓄電池單元的重量能量密度和能量密度范圍的特定實例。在一個非限制性實例中，除了以上闡述的體積能量密度以外或作為其替代方案，蓄電池單元44的重量在400g與500g之間，并且蓄電池單元44具有在32wh/kg與126wh/kg之間(例如，在44wh/kg與93wh/kg之間)的重量能量密度，并且蓄電池單元44具有在8ah與12ah之間的容量。在進一步的實例中，蓄電池單元44的重量在420g與450g之間，并且蓄電池單元44的重量能量密度在38wh/kg與112wh/kg之間。作為又進一步的實例，蓄電池單元44的重量為420g，重量能量密度在48wh/kg與71wh/kg之間，并且標稱電壓在2.0v與3.0v之間。作為更特定但非限制性的實例，蓄電池單元44的重量為420g，重量能量密度在48wh/kg與71wh/kg之間，并且標稱電壓在2.0v與3.0v之間。在另一個非限制性的實例中，蓄電池單元44的重量在450g與500g之間，標稱單元在2.0v與4.2v之間并且重量能量密度在32wh/kg與112wh/kg之間。例如，蓄電池單元44的重量在450g與470g之間，標稱電壓在2.0v與4.2v之間，并且重量能量密度在34wh/kg與112wh/kg之間(例如，當標稱電壓在2.0v與3.0v之間，重量能量密度可以在34wh/kg與80wh/kg之間)。

根據(jù)在表4中闡述的數(shù)據(jù)，在2.3v標稱電壓下，根據(jù)蓄電池單元的重量和容量，重量能量密度范圍可以在37wh/kg與69wh/kg。對于具有例如10ah容量的420g(0.42kg)蓄電池單元，重量能量密度范圍可以在2.0v標稱電壓時的48wh/kg與3.0v標稱電壓時的71wh/kg、或4.2v標稱電壓時的100wh/kg之間。在2.3v標稱電壓和10ah容量時,重量能量密度對于420g蓄電池單元可以是55wh/kg。作為另一個實例，對于具有10ah容量的450g(0.45kg)蓄電池單元，重量能量密度范圍可以在2.0v標稱電壓時的44wh/kg與與3.0v標稱電壓時的67wh/kg。在2.3v標稱電壓和10ah容量時,重量能量密度對于450g蓄電池單元可以是51wh/kg。再次，所公開的標稱電壓可以表示設(shè)計電壓(例如，基于正負電極活性物質(zhì)的組合)，其可以允許加或減200mv的工作窗口(例如，根據(jù)活性物質(zhì)的純度、或不同濃度的某些添加劑的使用)。因此，具有2.3v標稱電壓的蓄電池單元44可以具有在2.1v與2.5v之間的工作范圍、和與表4中列出的那些值相關(guān)聯(lián)的能量密度。

應(yīng)注意，表1-4中闡述的公開內(nèi)容旨在包含體積與重量能量密度的組合、以及使用在表中闡述的值具有起點和終點的范圍。例如，當表1-3中闡述的數(shù)據(jù)與表4中闡述的數(shù)據(jù)之間在標稱電壓上有重疊時，旨在公開在那個標稱電壓下數(shù)據(jù)的組合。通過特定實例的方式，在2.3v標稱電壓和10ah的容量下，體積能量密度可以是如表1中闡述的105wh/l，或者可以如表1中闡述的在84wh/l與126wh/l之間(基于容量范圍)，或者可以如表2中闡述的在92wh/l與138wh/l之間，或者可以如表3中闡述的在77wh/l與115wh/l之間，其中重量能量密度范圍如表4中闡述的從37wh/kg到69wh/kg，諸如46wh/kg或58wh/kg。還應(yīng)注意，預期公開數(shù)據(jù)子集，諸如能量密度范圍落在對應(yīng)范圍包含的實例值之間或包括所述值。例如，在此參照表4中的2.3v標稱電壓，針對為420g蓄電池單元和450g蓄電池單元標識的值，預期公開在51wh/kg與55wh/kg之間的范圍，其中在420g與450g之間的蓄電池單元重量與其相關(guān)聯(lián)。

在一個具體實例中，蓄電池單元44可以具有14mm的平均ct、140mm的cl、和112mm的cw、以及420g的重量。在這類實施例中，在2.3v標稱電壓下，體積能量密度可以是105wh/l并且重量能量密度在10ah容量下可以是55wh/kg。就容量范圍可以從8ah到12ah的程度而言，具有以上尺寸和2.3v標稱電壓的蓄電池單元可以具有范圍在84wh/l與126wh/l之間的體積能量密度和范圍在44wh/kg與66wh/kg之間的重量能量密度。

在另一個具體實例中，蓄電池單元44可以具有14mm的平均ct、140mm的cl、和112mm的cw、以及450g的重量。在這類實施例中，在2.3v標稱電壓和10ah容量下，體積能量密度可以是105wh/l并且重量能量密度可以是51wh/kg。

另外，應(yīng)注意，雖然以上闡述的尺寸、重量和相關(guān)聯(lián)能量密度可以適用于蓄電池單元44的電池化學成份中的任一者或組合，但數(shù)據(jù)預期特別適用于nmc用作陰極活性物質(zhì)而lto用作陽極活性物質(zhì)的蓄電池單元44的實施例。nmc和/或lto可以單獨使用、或與其他活性物質(zhì)結(jié)合使用。例如，nmc可以與其他鋰化金屬氧化物混合。

在此參照圖6中所示的棱柱形蓄電池單元44的構(gòu)造，蓄電池單元44可以包括第一和第二端子64、66，根據(jù)陽極和陰極活性物質(zhì)，所述端子可以包括相同或不同的金屬。在某些實施例中，電池的化學成份可以包括以上指出的作為陰極活性物質(zhì)的nmc和作為陽極活性物質(zhì)的lto。實際上，因為鋰離子蓄電池模塊28可以平行于鉛酸蓄電池放置，所以可能期望使用這類電極活性物質(zhì)，由于每個鋰離子蓄電池單元將基本上與誒個鉛酸蓄電池單元電壓匹配，這可以提供多個運行益處，包括電荷平衡、過充電與過放電保護等等。然而，本公開不局限于這些物質(zhì)，并且蓄電池單元44可以使用正電電極活性物質(zhì)和負電極活性物質(zhì)中的任一者或組合。

正電電極活性物質(zhì)可以概括地稱為鋰化金屬氧化物和混合金屬氧化物組分。如在此使用的，鋰化金屬氧化物和混合金屬氧化物組分可以指其化學式包括鋰和氧以及一種或多種額外金屬種類(例如，鎳、鈷、錳、鋁、鐵、或另一種合適的金屬)的任何種類的物質(zhì)。實例鋰化金屬氧化物的非限制性列表可以包括：混合金屬組成成份，包括鋰、鎳、錳、和鈷離子，諸如nmc、鋰鎳鈷鋁氧化物(nca)(例如，linixcoyalz02，其中x+y+z＝1)、鋰鈷氧化物(lco)(例如，licofu)、和鋰金屬氧化物尖晶石(lmo尖晶石)(例如，limn204)。也可以利用其他陰極活性物質(zhì)，諸如分層活性物質(zhì)。作為一個實例，在蓄電池單元44的預期運行條件下(例如，與第一電極活性物質(zhì)相比具有更高工作電壓)，第一電極活性物質(zhì)(例如，nmc)可以與第二電極活性物質(zhì)(例如，非活性鋰錳氧化物)結(jié)合使用。以此方式，例如在過電壓情況期間，第二電極活性物質(zhì)可以保持非活性，直到滿足某些條件。在這類條件下，第二電極活性物質(zhì)可以充當鋰散熱片并且可以將蓄電池單元44的可能的熱逸散開始延遲。

可以認為蓄電池單元44的負電極活性物質(zhì)包括具有與正電極活性物質(zhì)相比較低于vsli⁺/li°的電壓的電極活性物質(zhì)。根據(jù)本公開的某些實施例，負電極活性物質(zhì)可以包括某些鈦酸鹽物種(例如，lto)、石墨或這兩者的組合。在更進一步的實施例中，負電極活性物質(zhì)可以單獨或與let和/或石墨相組合地包括其他電極活性物質(zhì)。鑒于前述內(nèi)容，應(yīng)領(lǐng)會到，可以根據(jù)蓄電池單元尺寸和在此描述的其他考慮因素來利用許多不同的化學成份。例如，蓄電池單元44可以是nmc/lto蓄電池單元、nmc/石墨蓄電池單元、nca/石墨蓄電池單元等等。在此描述的蓄電池單元44的標稱電壓通常由在正負電極處使用的具體活性物質(zhì)來決定。例如，蓄電池單元的標稱電壓可以是正電極活性物質(zhì)vsli⁺/li°的電壓，小于負電極活性物質(zhì)vsli⁺/li°的電壓。

一般而言，陰極端子(例如，端子66)將是鋁端子。然而，不同的陽極活性物質(zhì)可以利用不同的端子物質(zhì)。例如，在陽極活性物質(zhì)包括石墨的實施例中，陽極端子(例如，端子64)通常將是銅。另一方面，在陽極活性物質(zhì)是鈦酸鋰的實施例中，陽極端子可以是鋁。實際上，現(xiàn)在認識到，在蓄電池單元44使用lto作為陽極活性物質(zhì)(例如，與nmc/lto電池用一樣)的實施例中，可以減小或消除蓄電池模塊28中的雙金屬區(qū)域。例如，在這類實施例中，陽極與陰極電池端子之間的匯流條連接可以使用單一導電材料(例如，鋁)，而不是會以其他方式引起不想要的電流效應(yīng)的導電材料混合物(例如，鋁和銅)。所圖示的端子64、66也顯示為平坦的。然而，在其他實施例中，端子64、66可以是柱端子，如圖3中所示。

棱柱形蓄電池單元44還可以包括活性區(qū)120，這在圖6中示意性地概括為虛線框?；钚詤^(qū)120可以具有任何形狀和大小，并且基于在“凝膠卷(jellyroll)”(其是常用的術(shù)語，指陽極和陰極層與電解液以及定位在陽極與陰極層之間的分隔層的卷繞組件)電池44的內(nèi)部的對應(yīng)位置來確定。也就是，活性區(qū)120對應(yīng)于電池44的內(nèi)部位置，在一些實施例中，可能發(fā)生膨脹。如可以領(lǐng)會到的，陽極層由于鋰嵌插而膨脹可能引起凝膠卷脫層，這增大了電池44的內(nèi)部阻力并降低其性能。這種阻力的增大還可能引起額外加熱，其可能引起電解液開始蒸發(fā)并且可能分解。一般而言，如果棱柱形蓄電池單元膨脹，其將會在活性區(qū)120中膨脹并且將會增大電池厚度(ct)。如下面另外詳細描述的，根據(jù)實施例，活性區(qū)120當放置在外殼40中時可以處于未壓緊狀態(tài)(例如，沒有對活性區(qū)120上施加相反法向力)并且在另外實施例中在鋰離子蓄電池模塊28運行過程中可以仍然處于未壓緊狀態(tài)。在其他實施例中，諸如發(fā)生膨脹的實施例中(例如，如果石墨是陽極活性物質(zhì))，則可以允許膨脹發(fā)生，使得列中的電池通過其膨脹而進入壓緊狀態(tài)。

為了說明，圖7包括鋰離子蓄電池模塊28a-28c的組合剖面視圖，其包括第一列棱柱形蓄電池單元80和與第一列相鄰設(shè)置的第二列棱柱形蓄電池單元82?？梢哉J為每一列中的棱柱形蓄電池單元44處于垂直間隔布置，因為所述列中的每個棱柱形蓄電池單元44與緊鄰的蓄電池單元44間隔開一定距離。根據(jù)實施例，所述距離可以限定使第一和第二面76、78能夠接觸熱管理流體(例如，空氣)的氣隙。下面另外詳細描述這類實施例。然而，應(yīng)注意以下闡述的描述還可以適用于每個陣列中的棱柱形蓄電池單元44之間沒有間隙的構(gòu)造。

如在說明性實例中所示，模塊28中存在兩個電池列(陣列)，并且陣列數(shù)量和/或每個陣列中的電池44的數(shù)量由模塊28中利用的電池的總數(shù)決定。在其他實施例中，可以存在僅一陣列電池、或多于兩個陣列。使用模塊28和每個蓄電池單元44的以上闡述的尺寸，可以看到模塊28中使用的電池44的數(shù)量及其尺寸使得電池44占用的體積容易配合在外殼40的尺寸內(nèi)。如關(guān)于列80、82(例如，陣列)的寬度所示，電池寬度的兩倍(2*cw)和額外空間(表示為“x”)可以配合在輪廓內(nèi)，意味著電池可以不需要緊密接觸，或者存在用于有待定位在模塊外殼40內(nèi)的其他特征(例如，墊片)的額外空間。

參照圖8可以另外領(lǐng)會以上注意的間隔(例如，垂直間隔)布置，所述圖描繪了蓄電池模塊28的實施例，其中電池收容區(qū)域54包括總體上與第一和第二電池列(陣列)130、132相對應(yīng)的第一和第二電池區(qū)域140、142。每個所圖示的電池區(qū)域140、142包括被構(gòu)造為以水平取向放置電池列，在水平取向下，所述電池列處于豎直間隔布置下。確切地，在所圖示的實施例中，區(qū)域140、142包括從外殼40的內(nèi)表面向內(nèi)延伸進每個區(qū)域140、142中的固定突出物144。在所圖示的實施例中，所述內(nèi)表面包括定位在電池收容區(qū)域54內(nèi)的第一側(cè)壁146(例如，內(nèi)側(cè)壁)、定位在第一側(cè)壁146對面的第二側(cè)壁148(例如，內(nèi)側(cè)壁)、以及電池列分隔物154的第一和第二側(cè)150、152。電池列分隔物154總體上被構(gòu)造為將電池列130、132分開，并且還提供內(nèi)表面從而能夠在電池區(qū)域140、142內(nèi)形成不連續(xù)狹槽156(例如，部分維護結(jié)構(gòu))。在實施例中，電池列分隔物154在第一和第二側(cè)壁146、148之間的中途。

因此，區(qū)域140、142均包括一列不連續(xù)狹槽156，每個不連續(xù)狹槽156被構(gòu)造為接納棱柱形蓄電池單元44中的單者并且在區(qū)域140、142的一個相應(yīng)區(qū)域的一定寬度上延伸。不連續(xù)狹槽156和更具體地不連續(xù)狹槽156的突出物144被構(gòu)造為以浮動布置使棱柱形蓄電池單元44懸浮在外殼40內(nèi)。再次，可以認為浮動布置是電池44沒有彼此夾緊、沒有夾緊就位到外殼40的突出物144上、并且沒有被壓緊的浮動布置。另外，在某些實施例中，每個棱柱形蓄電池單元44的相應(yīng)活性區(qū)120沒有接觸任何固位特征或其他特征，包括固定突出物144。在其他實施例中，一個或多個熱管理特征，諸如熱間隙墊(未示出)等等可以結(jié)合相應(yīng)的棱柱形蓄電池單元44包括在不連續(xù)狹槽156中。例如，熱間隙墊可以與棱柱形蓄電池單元44平行并且抵靠其定位。

在一些實施例中，突出物144可以通過僅接觸電池44的外圍來使電池44懸浮在外殼40內(nèi)。例如，固定突出物144可以沿棱柱形蓄電池單元44的側(cè)面72、74延伸基本上整個電池長度(cl)，并且當模塊28完成形成和運行時僅接觸側(cè)面72、74。也就是，在完全組裝的蓄電池模塊28中，除了蓄電池單元44的側(cè)面72、74以外的部分(至少上下極端電池44之間的電池44)可以不被外殼接觸，在突出物144接觸之外。

參照圖9可以另外領(lǐng)會到電池44的浮動布置，所述圖描繪了從電池44上移除的外殼40。如所圖示的，每列80、82中的電池44彼此豎直間隔開(例如通過突出物144)，使得第一電池的第一面76與第二電池的第二面78之間存在間隙160。間隙106可以是使電池44的活性區(qū)120能夠接觸熱管理流體(例如，空氣)的氣隙。實際上，根據(jù)本公開的某些實施例，電池44可以是朝任何方向膨脹不超過1％、5％或10％的nmc/lto電池(即，讓nmc作為陰極活性物質(zhì)的讓lto作為陽極活性物質(zhì)的電池)。在此方面，每個電池44的相應(yīng)活性區(qū)120可以不彼此接觸。更進一步地，在某些實施例中，電池44可以在其相應(yīng)的底部部分70接觸熱間隙墊162、164以便進行額外熱管理。

在其他實施例中，可以使用其他化學成份、例如使用引起電池44膨脹的其他陽極活性物質(zhì)(例如，石墨)構(gòu)造電池44。在這類實施例中，電池44可以被構(gòu)造為膨脹進入間隙160中，其中膨脹引起在電池44上于電池44與外殼40之間施加壓緊力(例如，外殼40的頂部和底部內(nèi)表面)。在某些實施例中，這類構(gòu)造可能是令人期望的，其中期望電池44的帶電殼體之間接觸，例如，在緊鄰的蓄電池單元44的殼體之間形成電連接。

圖10是在運行過程中展現(xiàn)出膨脹的第一蓄電池單元44a(例如，nmc/石墨電池)與在運行過程中展現(xiàn)出極小到?jīng)]有膨脹的第二蓄電池單元44b(例如，nmc/lto電池)之間的電池構(gòu)造差別的實例。根據(jù)蓄電池單元44的具體形狀(例如，矩形vs部分圓化棱柱形)，電池44可能朝一個方向或兩個方向膨脹，或可能朝若干個方向膨脹。對于蓄電池單元44，發(fā)生的任何膨脹將通常使得電池厚度(ct)增大。

在運行過程中，并且根據(jù)電池44充電和放電的程度，第一和第二蓄電池單元44a和44b可能膨脹到某種程度。然而，在正常運行過程中，第二蓄電池單元44b的膨脹程度可以比第一蓄電池單元44a更小，如電池厚度ct所示。確切地，第一蓄電池單元44a從在第一狀態(tài)(例如，低soc)下具有相應(yīng)的第一和第二面76a、78a轉(zhuǎn)變到在其活性區(qū)120a中具有膨脹的第一和第二面76a’、78a’的第二狀態(tài)(例如，較高soc)。

相比之下，第二蓄電池單元44b沒有膨脹到適當程度，或者膨脹到第一程度，使得其外圍從具有相應(yīng)的第一和第二面76b、78b的第一外圍(例如，從左側(cè)相對放電后狀態(tài))變?yōu)榫哂邢鄳?yīng)的膨脹后的第一和第二面76b’、78b’的第二外圍(例如，右側(cè)在充電后狀態(tài)下)。第一電池44a(例如，nmc/石墨電池)從第一外圍到第二外圍的變化總體上大于第二電池44b(例如，nmc/lto電池)，如所示。膨脹程度可以由在電池44當相對放電后狀態(tài)(例如，第一狀態(tài))時的構(gòu)造與在相對充電后狀態(tài)(例如，第二狀態(tài))下的電池的構(gòu)造之間電池殼體60的外表面的位移程度來表示。僅僅由于從一側(cè)、兩側(cè)、或超過兩側(cè)膨脹，可能存在厚度差。對于nmc/lto電池，在一側(cè)、兩側(cè)或超過兩側(cè)仍然可能存在膨脹，但將會小于nmc/石墨電池。

應(yīng)注意，棱柱形蓄電池單元44的膨脹還可能受到它們放電和充電程度的影響，這通常由圖2的控制單元32控制。例如，控制單元32可以將鋰離子蓄電池模塊28的電量狀態(tài)(soc)維持在第一soc與高于第一soc的第二soc之間的范圍。通過非限制性實例的方式，第一soc可以在15％與25％之間，而第二soc可以在40％與60％之間。在一個實施例中，第一soc可以是25％，而第二soc可以是50％。在另一個實施例中，第一soc可以是大約60％，而第二soc可以是大約90％。然而，在此指出的soc范圍是實例，并且其他soc范圍可以根據(jù)本公開的某些方面加以采用。通過以此方式控制蓄電池單元44的soc，在利用nmc/lto電池的一些實施例中，膨脹可能是可忽略的。可能存在與這類減小、減輕、或可忽略的膨脹相關(guān)聯(lián)的多個優(yōu)點。

例如，棱柱形蓄電池單元的浮動布置可以不使用夾緊或壓緊特征，這可以減小電池及其相關(guān)聯(lián)特征(例如，間隙墊、墊片)占用的外殼40的體積，并且還可以減輕鋰離子蓄電池模塊28的重量。另外，在某些實施例中，沒有從電池44外在第一和第二面76、78上施加相反的法向力，意味著電池44的活性區(qū)120可以仍然處于基本上未壓緊狀態(tài)，這能夠與周圍流體(例如，空氣)進行熱交換，并且減少電池44之間的(例如，減輕、消除)熱能量傳遞。熱傳遞的減少可能是令人期望的，例如，以減小棱柱形蓄電池單元44之一的熱逸散對其余的棱柱形蓄電池單元44的影響。

其他優(yōu)點可以與根據(jù)本公開的、具有減輕的、減少的或可忽略的膨脹的棱柱形蓄電池單元44相關(guān)聯(lián)。例如，如圖11中所圖示的，第一和第二棱柱形蓄電池單元列80、82可以在其相應(yīng)的棱柱形蓄電池單元44的相應(yīng)的第一和第二端子處聯(lián)接至集成匯流條和電壓感測子組件180。集成匯流條和電壓感測子組件180可以包括被構(gòu)造為將電池端子64、66電聯(lián)接至電路184的匯流條182，所述電路將第一和第二列80、82放入電聯(lián)接分組，所述分組具有與鋰離子蓄電池模塊28的額定電壓和額定容量相對應(yīng)的總電壓和容量。就此而言，集成匯流條和電壓感測子組件180可以包括額外匯流條186，所述額外匯流條被構(gòu)造為將棱柱形蓄電池單元44(例如，以上指出的電連接分組)電連接至鋰離子蓄電池模塊28的正負端子47、49(例如，第一端子和第二端子)以使鋰離子蓄電池模塊28能夠向外部負載(例如，xev10的負載)提供電輸出。

集成匯流條和電壓感測子組件180的這些部件可以集成到載體188上，所述載體被構(gòu)造為為匯流條182、186和電路184提供結(jié)構(gòu)支撐。確切地，載體188(其可以稱為“電子載體”)可以包括用于保持匯流條182、186和電路184的對應(yīng)連接特征以及被構(gòu)造為接納電池端子64、66的開口190。在一個實施例中，載體188可以僅是鋰離子蓄電池模塊28的對棱柱形蓄電池單元44提供任何外部壓緊的特征。確切地，如圖11中所描繪的，所述集成匯流條和電壓感測子組件180及棱柱形蓄電池單元44可以以嵌套布置放置在外殼40內(nèi)，并且載體188可以包括使載體188能夠固定到外殼40上通過朝后方向192促動電池44從前部到后部58的特征。雖然這可能對電池44給予一些壓緊力，但這不在其活性區(qū)120壓緊電池44，例如，使得相反的法向力施加于面76、78上。就此而言，當電池化學成份發(fā)生膨脹時(例如，具有石墨陽極活性物質(zhì)的電池)，載體188不一定防止電池44膨脹。相反，其提供用于載體188與電池44之間進行電傳輸?shù)慕佑|。其還促進熱傳遞。例如，在圖12中，可以看到載體188朝向后方向192將棱柱形蓄電池單元44從前部56壓到喉部58并且進入例如熱間隙墊162、164。因此，載體188可以沿著棱柱形蓄電池單元44的長度在所述棱柱形蓄電池單元上施加(例如，維持)壓緊力。

雖然本公開實施例使電池44能夠以浮動布置放入外殼40中，電池的面76、78之間存在氣隙(例如，如圖9中所示)，但應(yīng)注意到鋰離子蓄電池模塊28在其他實施例中可以使用放置在面76、78之間的一個或多個層194。層194可以是例如結(jié)構(gòu)支撐層(例如，用于緩沖電池44的填充層)、熱界面層(例如，用于在電池44與外殼40的其他部分之間或彼此傳遞熱能量)、電絕緣層、黏附層等等。在某些實施例中，層194可以用作墊片。作為實例，層194可以用于電池44之間的電隔離。作為另一個實例，層194可以用于對外殼40內(nèi)的電池44的位置(例如，垂直位置)加墊片。例如，可以對電池44的垂直位置加墊片以促進電池端子64、66與載體188對齊。此外或替代地，可以對電池44的垂直位置加墊片，使得每個狹槽(例如，不連續(xù)狹槽)被裝滿(例如，裝滿電池44之一和層194中的一個或多個層)。

雖然當使用在此描述自由浮動的蓄電池單元組件時獲得某些優(yōu)點，但本公開不一定局限于這類構(gòu)造。實際上，除了上述不連續(xù)狹槽156以外或作為其替代方案，外殼40可以包括完全連續(xù)的狹槽、或沒有狹槽。實際上，適當時，以上闡述的描述還可以適用于外殼40中完全連續(xù)的狹槽或沒有狹槽的應(yīng)用。在這類實施例中，當使用不會膨脹超過具體量的棱柱形蓄電池單元44時，仍然可以實現(xiàn)各種實踐結(jié)果。

例如，本公開的某些實施例還涉及可以自動化或可以不自動化生產(chǎn)蓄電池模塊28(例如，將棱柱形蓄電池單元44放入外殼40中)的制造方法和系統(tǒng)。雖然圖13中所示的實施例被描繪為形成自由浮動組件，但預期表示不一定合并自由浮動電池布置的其他類型的構(gòu)造。根據(jù)在此描述的基本上不膨脹的nmc/lto蓄電池單元(例如，朝任何方向膨脹不超過20％、諸如小于20％、小于15％、小于10％、小于5％、或者朝任何方向在10％與0.1％之間的電池)的使用，自動化制造系統(tǒng)可以不需要考慮當選擇或以其他方式挑選具體棱柱形蓄電池單元44來放置在蓄電池模塊28的外殼40內(nèi)時的大小差異的差異。

在傳統(tǒng)制作系統(tǒng)中，一組棱柱形蓄電池單元44在經(jīng)受相同制造規(guī)格時可能跨一個或多個容差范圍在那些規(guī)格內(nèi)不同。例如，電池厚度(ct)、電池長度(ct)、電池寬度(w)、或其任意組合可能在棱柱形蓄電池單元44之間不同。在傳統(tǒng)蓄電池單元中，這種變化可能是由于例如有差別的電量狀態(tài)，其中第一相對放電后(相對低的soc)蓄電池單元可能具有第一大小(例如，大小容差范圍相對小)并且由于鋰嵌插進陽極，第二相對充電后蓄電池單元(相對高的soc)可以具有與第一蓄電池單元不同第二大小。在傳統(tǒng)蓄電池模塊中，模塊外殼可能不能夠配合一組膨脹的(例如，高soc)電池，因為它們?nèi)荚诰哂兄圃齑笮∪莶畹妮^大端上。另一方面，一組相對低的soc蓄電池單元可能不會將外殼填充到足夠的程度，這會引起模塊不穩(wěn)定。實際上，一組蓄電池單元可以包括低soc蓄電池單元與高soc蓄電池單元的混合物，意味著對于傳統(tǒng)蓄電池單元，蓄電池單元在制造容差內(nèi)有不同程度的變化。為了確保正確配合，傳統(tǒng)制造系統(tǒng)可以決定大小、變化程度、soc、或以上的任意組合，對于每個蓄電池單元，確定蓄電池單元是否適當配合在具體外殼內(nèi)。這類方法可以概括地稱為“電池分度”方法。

現(xiàn)在認識到，根據(jù)本公開的某些方面可以減少或消除這類分度方法，因為nmc/lto棱柱形蓄電池單元44沒有膨脹，或者僅膨脹不超過相對于小的百分比(例如，不超過5％)。例如，棱柱形蓄電池單元44可以具有限定的尺寸(例如，電池厚度ct)、和限定的ct容差范圍以允許某種程度的制造可變性(例如，由于膨脹引起)。例如，具體標準可以允許5％的ct變化，意味著這組棱柱形蓄電池單元44可以具有范圍從比限定的ct低5％到壁限定的ct高5％的的厚度。再次，5％的使用是一個實例。

現(xiàn)在認識到，沒有考慮由于制作可變性引起的蓄電池單元大小變化差(例如，由于膨脹)可能提高制造方法的速度，并且還可以降低與實施制造系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的資本成本。圖13示意性示出了這類制造系統(tǒng)200的一個實例(例如，拾放系統(tǒng))。確切地，在制造系統(tǒng)200的所圖示實施例中，具有控制邏輯204的控制系統(tǒng)202(例如，包括一個或多個處理器和一個或多個存儲器單元、一個或多個asic、一個或多個fpga、一個或多個通用處理器、或以上的任意組合)可以編程有指令，所述指令被配置為引起機器人放置系統(tǒng)206(例如，電池定位系統(tǒng))拾取(例如，使用捕獲機構(gòu)接合)棱柱形蓄電池單元并將它們放在外殼40內(nèi)而無需進行電池分度過程(例如，無需確定nmc/lto棱柱形蓄電池單元的標準化尺寸的制造容差內(nèi)的大小可變性)。在這樣做時，捕獲機構(gòu)可以接合棱柱形蓄電池單元44并且將其從一組組裝的蓄電池單元44，并且這可以在無需電池分度過程。換言之，控制系統(tǒng)202可以具有控制邏輯204，所述控制邏輯不決定當與(例如，機器人放置系統(tǒng)206的)夾緊機構(gòu)接合時棱柱形蓄電池單元44的大小。可以避免這類電池分度過程，因為可以假設(shè)基本上基本上不可膨脹蓄電池單元44全都具有基本上相同的大小。

制造系統(tǒng)200可以包括組裝路線208，所述組裝路線被構(gòu)造為輸送模塊外殼40、和將外殼40定位在系統(tǒng)200的、機器人放置系統(tǒng)206將棱柱形蓄電池單元44插入其相應(yīng)的電池收容區(qū)54中的位置上。組裝路線208可以包括被構(gòu)造為沿著操作外殼40以合并額外的部件所在的路線移動多個蓄電池模塊外殼40中所有或一部分外殼。例如，組裝路線208可以包括各種電機、輸送機、傳感器等等。所述傳感器可以例如由控制系統(tǒng)202用于確定外殼40何時相對于機器人放置系統(tǒng)206適當定位成使得控制系統(tǒng)202可以指導機器人放置系統(tǒng)206開始拾取棱柱形蓄電池單元44并將其放置到外殼40中。

制造系統(tǒng)200還包括電池進給路線210，所述電池進給路線將棱柱形蓄電池單元44從蓄電池單元源212輸送到鄰近機器人放置系統(tǒng)206的位置。蓄電池單元源212可以表示例如一批(一組)全都符合一組制造規(guī)格的棱柱形蓄電池單元。也就是，每個棱柱形蓄電池單元44可以具有在棱柱形蓄電池單元尺寸的制造容差內(nèi)的尺寸。根據(jù)本公開，所述電池通過具有相同的電池化學成份(例如，相同的陽極和陰極化學成份、大小、形狀等等、相同的電解液和添加劑)、和相同的限定的制造尺寸(即，一組相同的標準化尺寸)而全都符合這組制造規(guī)格，其中符合的電池的實際尺寸在限定的尺寸的制造容差內(nèi)。

作為說明性實例，參照圖6中所圖示的棱柱形蓄電池單元44，電池44的電池厚度ct可以具有例如14mm的限定值，并且厚度容差可以是例如0.50mm，以考慮制造可變性(例如，由于不同的soc和相關(guān)聯(lián)膨脹)。因此，蓄電池單元源212可以具有使用與圖6的棱柱形蓄電池單元相同的規(guī)格制造的一批棱柱形蓄電池單元44，并且具有從例如13.5mm到14.5mm變化的厚度。電池寬度cw和電池長度cl也可以具有限定的制造值、和與限定的制造值相關(guān)聯(lián)的限定容差。就此而言，cl、cw和ct全都具有限定的制造值和相關(guān)聯(lián)的容差。相關(guān)聯(lián)的容差范圍可以例如從限定的制造值的0.5％到5％，意味著制造的蓄電池單元44的值范圍可以從比限定的制造值低0.5％與5％之間到比限定的制造值高0.5％與5％之間。通過實例方式，容差可以是制造值的0.5％、1％、2％、3％、4％或5％。容差范圍可以根據(jù)nmc/lto電池的小量膨脹引起的大小變化的預期程度。就此而言，可以認為蓄電池單元44的這類實施例具有比傳統(tǒng)組蓄電池單元具有緊得多的容差，并且因此可以認為具有基本上匹配的大小(例如，ct、cw和cl全都可以在設(shè)計值的5％內(nèi))。

現(xiàn)在返回到圖13的制造系統(tǒng)200，示出了機器人放置系統(tǒng)206正將第一棱柱形蓄電池單元214放入電池收容區(qū)域54中。第一棱柱形蓄電池單元214可以具有的實際尺寸(cl、cw、ct)具有第一soc和在標準化尺寸內(nèi)的相關(guān)聯(lián)可變性程度。

機器人放置系統(tǒng)206還可以根據(jù)控制系統(tǒng)202的指令拾取第二棱柱形蓄電池單元216并將其放在外殼40內(nèi)而控制系統(tǒng)202不進行關(guān)于第二棱柱形蓄電池單元216在標準化尺寸內(nèi)的可變性程度的確定。類似地，控制系統(tǒng)202可以引起機器人放置系統(tǒng)206拾取第三棱柱形蓄電池單元218并將其放在外殼40內(nèi)而控制系統(tǒng)202不進行關(guān)于第三棱柱形蓄電池單元218在標準化尺寸內(nèi)的可變性程度的確定。盡管第二棱柱形蓄電池單元216可以具有第二soc和在標準化尺寸內(nèi)的相關(guān)聯(lián)可變性程度，并且第三棱柱形蓄電池單元218可以具有在標準化尺寸內(nèi)的相關(guān)聯(lián)可變性程度，因為棱柱形蓄電池單元是nmc/lto電池，它們在運行過程中可能不膨脹到適當程度并且因此假設(shè)大小被確定為適于模塊40。

使用系統(tǒng)200生產(chǎn)鋰離子蓄電池模塊的方法200的實施例被描繪為圖14的流程圖。如所圖示的，方法220可以包括獲得(框222)蓄電池模塊外殼40。例如，獲得蓄電池模塊外殼40可以包括將蓄電池模塊外殼40形成(例如，模制)為一件式結(jié)構(gòu)或多件式結(jié)構(gòu)。外殼40可以具有任何構(gòu)造，如以上指出的，諸如通常中空的或包括用于棱柱形蓄電池單元的狹槽或部分狹槽的“鞋盒”結(jié)構(gòu)。作為一個實例，形成蓄電池模塊可以包括將蓄電池模塊外殼模制成具有第一列和第二列不連續(xù)狹槽156，如圖13中概括所示。

可以在模制過程中通過例如將固定突出物模制到外殼40的內(nèi)部來形成所述不連續(xù)狹槽。在其他實施例中，獲得蓄電池模塊外殼可以僅僅對應(yīng)于購買所述外殼。在更進一步實施例中，可以通過除了模制以外的方法(諸如機加工)形成所述蓄電池模塊外殼。更進一步地，可以通過模制與機加工相組合來生產(chǎn)所述外殼。

方法220還可以包括定蓄電池模塊外殼40定位(框224)為接納模塊部件(例如，在定位系統(tǒng)將部件插入外殼40中的取向和位置上)，包括棱柱形電化學電池44。例如，如圖13中所示，組裝路線208可以將外殼40鄰近機器人定位系統(tǒng)206定位。

方法220還包括獲得(框226)全都符合一組制造規(guī)格(包括一組標準化尺寸)的一組蓄電池單元。再次，根據(jù)本公開，蓄電池單元可以是朝任何方向膨脹不超過5％的nmc/lto電池。如以上指出的，現(xiàn)在認識到，nmc/lto電池的基本上不可膨脹性質(zhì)意味著不管其相應(yīng)的電量狀態(tài)如何，蓄電池單元均適合于定位在外殼40中。因此，方法220包括將蓄電池單元放入(框228)外殼40(例如，在狹槽、部分狹槽、不連續(xù)狹槽中)，而不確定蓄電池單元的大小變化。再次，消除這個制造步驟可以加速制造和降低成本。因此，可以僅僅從例如電池進給路徑210上拾取nmc/lto棱柱形蓄電池單元并將其放入外殼40中。

圖15描繪了制造系統(tǒng)200的另一個實施例，所述制造系統(tǒng)可以與圖13的系統(tǒng)200的元件(例如，被配置為引起拾取并放置蓄電池單元放置)結(jié)合、或代替這類元件使用。確切地，制造系統(tǒng)200包括與圖13中所示的相同的系統(tǒng)部件，并且還包括分度系統(tǒng)230。分度系統(tǒng)230可以包括(除其他事物以外)使分度系統(tǒng)230能夠單獨或與控制系統(tǒng)202相組合地對蓄電池模塊外殼40進行分度的傳感器、計算設(shè)備(例如，存儲電路和處理電路)等等。在分度蓄電池模塊外殼40時，分度系統(tǒng)230可以例如分度外殼40的多個蓄電池單元位置232，所述位置對應(yīng)于蓄電池單元44在外殼40放置的位置。在一些實施例中，分度系統(tǒng)230還可以分度可以位于蓄電池單元44之間的墊片236的墊片位置234(例如，層194)。墊片236可以例如用于電絕緣和熱傳導，并且可以包括填充層、熱間隙墊等等。墊片236此外或可替代地可以用于將蓄電池單元44在外殼44內(nèi)壓緊?？梢韵嘟M合地或單獨地分度蓄電池單元位置232和墊片位置234。另外，應(yīng)注意，每個圖示的用于蓄電池單元位置232和墊片位置234的盒可以對應(yīng)于外殼40中的被構(gòu)造為將蓄電池單元44彼此分開的狹槽，或在其他實施例中，可以僅僅對應(yīng)于一個位置，而不是外殼40的實際特征。

作為一個實例，分度系統(tǒng)230可以對墊片位置234分度以確定與每個墊片位置234相對應(yīng)的距離238，并且還可以對蓄電池位置232分度以確定與每個蓄電池位置232相對應(yīng)的距離240。分度系統(tǒng)230可以進行這類分度以確定在組裝模塊28的過程中將蓄電池模塊外殼40移位的程度。這些分度距離可以例如由控制系統(tǒng)202存儲(例如，在非瞬態(tài)機器可讀存儲器中)，并且用于引起分度系統(tǒng)230的外殼致動系統(tǒng)242將外殼40移動所述分度距離。通過實例方式，外殼致動系統(tǒng)242可以包括致動器，諸如一個或多個伺服機構(gòu)，用于將外殼40(和外殼40內(nèi)安裝的部件)移動與墊片位置234相對應(yīng)的分度距離、與蓄電池單元位置232相對應(yīng)的分度距離、或兩個分度距離的組合、或分度距離的任意組合。例如，外殼致動系統(tǒng)242可以朝方向244致動模塊外殼40與分度距離相對應(yīng)的量，并且蓄電池單元位置232之一和/或墊片位置234之一可以定位在分度系統(tǒng)的插入位置246上。插入位置246可以是機器人放置系統(tǒng)206反復地將蓄電池單元44之一和墊片236之一、或以上的組合插入外殼40中的位置。

根據(jù)本公開，與外殼40的分度相關(guān)的實施例可以作為與蓄電池單元44到外殼40中的拾放插入相關(guān)的實施例的替代方案或與其組合使用。就此而言，本公開還提供了一種用于根據(jù)上述分度方法制造鋰離子蓄電池模塊的方法250，圖16中描繪了其實施例。為了幫助說明方法250的方面，將結(jié)合圖17的圖示描述方法250，所述圖描繪了分度過程中的各個步驟。

如圖16中所圖示的，方法250可以包括對外殼40進行分度(框252)，例如以確定外殼40中與有待插入蓄電池單元44的地方相對應(yīng)的位置的空間、距離、或另一個適當測量項。根據(jù)框252的分度可以包括例如進行自動化測量(例如，使用分度系統(tǒng)242)。在其他實施例中，可以將測量結(jié)果提供給分度系統(tǒng)242和/或控制系統(tǒng)202，并且分度系統(tǒng)242和/或控制系統(tǒng)202可以使輸入的測量結(jié)果與外殼40的適當特征相關(guān)聯(lián)(例如，距離238、240)。

為了準備將蓄電池單元44插入外殼40，方法250還包括將蓄電池模塊外殼40定位(框224)成接納某些部件，如以上關(guān)于圖14所描述的。在某些實施例中，定位外殼40時(例如，使用外殼致動系統(tǒng))可能涉及到所述分度系統(tǒng)。

一旦適當定位了外殼40，一組蓄電池單元44中的第一蓄電池單元(例如，來自圖14的電池源212)可以放置(框254)在外殼40的蓄電池單元位置上，例如在機器人放置系統(tǒng)206的具體電池插入位置。第一蓄電池單元的對應(yīng)位置可以稱為外殼內(nèi)的第一位置。方法250還可以單獨或與出入第一蓄電池單元相組合地包括將墊片插入外殼40的對應(yīng)墊片位置上(例如，第一墊片的第一墊片位置)。例如，如圖17中所示，模塊外殼40可以具有第一蓄電池單元44a的第一蓄電池單元位置232a、第一墊片236a的第一墊片位置234a。方法250根據(jù)框254可以引起放置系統(tǒng)(例如，圖14的機器人放置系統(tǒng)206)或輸送系統(tǒng)255(例如，包括輸送帶等等)、或兩者將第一蓄電池單元44a引導到外殼40的第一蓄電池單元位置232a。在某些實施例中，同時或在將第一蓄電池單元44a放到第一蓄電池單元位置232a上之后還可以將第一墊片236a引導到第一墊片位置234a，之后沿著與第一蓄電池單元位置232a和/或第一墊片位置234a的空間大小相對應(yīng)的固定距離進行致動。

就此而言，返回到圖16，一旦第一蓄電池單元(和任何相關(guān)聯(lián)墊片)定位在外殼40中，方法250包括將外殼40移動(框256)移動固定距離以將外殼40定位成使得可以將額外的部件(例如，蓄電池單元、墊片)插入其中。例如，外殼40移動的距離可以對應(yīng)于根據(jù)框252確定的分度距離中的任一者或組合。再次，可以例如通過外殼致動系統(tǒng)(例如，一個或多個伺服機構(gòu))進行所述移動。另外，應(yīng)注意本公開還包含更復雜的移動。例如，框256可以可替代地包括沿著固定距離結(jié)合一次或多次旋轉(zhuǎn)來移動外殼40，接著是額外移動。在這類實施例中，移動、旋轉(zhuǎn)和移位全都可以根據(jù)分度分離和空間關(guān)系。例如，如在從圖17的頂部到底部轉(zhuǎn)變時所示，可以看到將外殼40(例如，沿著方向244和/或沿著旋轉(zhuǎn)軌跡257)移動到第二蓄電池位置232b通常與輸送系統(tǒng)255相一致放置的地方。

參照圖16，一旦通過沿著固定距離移動(或固定移動的組合)來適當定位外殼40，方法250就包括將第二蓄電池單元放入(框258)外殼40中(例如，鄰近第一蓄電池單元)?？梢砸耘c以上針對框254闡述的相同方式進行所述放置，如圖17所示。在圖17中，可以看到第二蓄電池單元44b放置到外殼40中的與第二蓄電池單元44b的指定位置相對應(yīng)的第二蓄電池位置232b上。再次，這可以單獨或與墊片放置到外殼中(例如，第二墊片放置到第二墊片位置上)相結(jié)合地進行。另外，應(yīng)注意，在自動化系統(tǒng)中，機器人放置系統(tǒng)206可以進行高度精確和反復的移動，這可以比具有與部件放置相關(guān)聯(lián)的多個變量更可靠。因此，在這類實施例中，機器人放置系統(tǒng)206可以將第二蓄電池單元放置到與其定位第一蓄電池單元(即，其使用相同的移動)相同的位置上。然而，因為已經(jīng)根據(jù)框256移動了外殼40，所以將第二蓄電池單元放置到外殼40內(nèi)的適當位置上。

如以上指出的，現(xiàn)在認識到不膨脹可感知程度(例如，朝任何方向小于5％)的某些類型的電池可以提供關(guān)于鋰離子蓄電池模塊的夾緊、固位和制造的某些益處。實際上，拾放制造方法和分度制造方法可以從這類蓄電池模塊中受益，并且現(xiàn)在認識到某些中間體，諸如根據(jù)本公開技術(shù)的部分組裝的蓄電池模塊，與傳統(tǒng)中間體相比可能不同。圖18中描繪了一個實例，所述圖是組裝的鋰離子蓄電池模塊270的正視圖。

確切地，圖17的部分組裝的鋰離子蓄電池模塊270包括設(shè)置在外殼40的相應(yīng)不連續(xù)狹槽156中的多個棱柱形蓄電池單元44。在其他實施例中，棱柱形蓄電池單元44可以設(shè)置在連續(xù)狹槽中，或可以僅僅使用內(nèi)置到外殼40中的固位或懸浮特征而處于層疊布置下。例如，蓄電池單元44可以彼此上下層疊，其中其之間定位一個或多個墊片。根據(jù)本公開，蓄電池單元44可以是基本上不可膨脹的，或者可能不展現(xiàn)出可感知的膨脹量。也就是，棱柱形蓄電池單元44可以朝任何方向并且尤其是朝厚度方向膨脹不超過5％、不超過4％、不超過3％、不超過2％、不超過1％、不超過0.5％。在一個實施例中，棱柱形蓄電池單元44全都包括作為陰極活性物質(zhì)的nmc、和作為陽極活性物質(zhì)的lto。因此，它們?nèi)际莕mc/lto棱柱形蓄電池單元。

與傳統(tǒng)中間體不同，圖18中的蓄電池單元44具有不同的電量狀態(tài)(soc)，所述電量狀態(tài)以其他方式阻止所述蓄電池單元合并到部分組裝的蓄電池模塊中。作為實例，將定位到電池收容區(qū)域54中的所有部件全部存在，包括任何潛在的夾緊特征、任何潛在墊片和任何潛在蓄電池單元。換言之，裝滿電池收容區(qū)域54。.與包括多個件并且用螺栓連接在一起的外殼、或具有內(nèi)置式曲柄機構(gòu)的外殼不同，根據(jù)本公開的一方面并且如所圖示的，外殼40完全形成并且是一件式結(jié)構(gòu)，但不包括在蓄電池單元44上、尤其是在電池44的活性區(qū)域120上(例如，在其面76、78上)施加夾緊力的任何內(nèi)置式夾緊特征。實際上，蓄電池單元44全都處于未壓緊狀態(tài)，并且還在浮動布置下不受限制。

更確切地，圖18中的棱柱形蓄電池單元44的電量狀態(tài)全都可以是相對高的，全都可以是相對低的，或者可以是以其他方式引起傳統(tǒng)蓄電池單元膨脹或由于各種原因不以具體組合使用的不同電量狀態(tài)的混合。通過實例方式，所述多個蓄電池單元44可以包括第一棱柱形nmc/lto蓄電池單元44a、第二棱柱形nmc/lto蓄電池單元44b、第三棱柱形nmc/lto蓄電池單元44c、第四棱柱形nmc/lto蓄電池單元44d、第五棱柱形nmc/lto蓄電池單元44e、和第六棱柱形nmc/lto蓄電池單元44f，每一者具有相應(yīng)的電池厚度ct1–ct6，并且每一者具有相應(yīng)的電量狀態(tài)。在傳統(tǒng)構(gòu)造下，如果電池44的電量狀態(tài)在多個電池上變化超過例如30％，則ct1–ct6將變化對應(yīng)的量，例如與由于引起的電量狀態(tài)成比例的量。然而，根據(jù)本公開，ct1–ct6可以變化不超過5％，因為電量狀態(tài)對其相應(yīng)的厚度具有極小或沒有影響。實際上，所述多個蓄電池單元44a-44f的電量狀態(tài)可以變化在25％與60％之間，但ct1–ct6變化不超過5％、不超過4％、不超過3％、不超過2％、不超過1％、或不超過0.5％。換言之，nmc/lto電池可以具有廣泛不同的電量狀態(tài)，但通常不會具有不同的電池厚度。

應(yīng)領(lǐng)會到，在其他實例中可能存在不同數(shù)量的這類電池，諸如在圖3所示的其他實施例中。另外，應(yīng)注意，部分組裝的蓄電池模塊270可以不包括將以其他方式用于平衡多個蓄電池單元的電量狀態(tài)。例如，部分組裝的蓄電池模塊270可以不包括將蓄電池單元44彼此電連接的電氣部件、或?qū)⒁云渌绞接糜谄胶舛鄠€蓄電池單元44上的電荷的蓄電池控制模塊和相似的調(diào)節(jié)與控制電路。

本公開實施例的中的一個或多個實施例可以單獨或相組合地提供一個或多個技術(shù)效果，包括使用處于未夾緊、未壓縮布置的基本上不膨脹蓄電池單元、以及為某些應(yīng)用(例如，微混合動力應(yīng)用)配置的具有特定大小、形狀、體積和能量密度的蓄電池單元。使用這類布置可以產(chǎn)生不需要使用夾緊機構(gòu)、蓄電池單元壓緊機構(gòu)等等的蓄電池模塊，并且因此具有減輕的重量和相關(guān)聯(lián)的成本。另外，這種類型的蓄電池單元的使用方便了制造并且通過經(jīng)使一組具體蓄電池單元能夠具有總體上相同的大小和能量密度并且由于制造引起極小或沒有變化來能夠更快速制造和蓄電池模塊之間更大的相容性來降低了相關(guān)聯(lián)的成本。本說明書中的技術(shù)效果和技術(shù)問題是示例性的而非限制性的。應(yīng)注意，本說明書中描述的實施例可以具有其他技術(shù)效果并且可以解決其他技術(shù)問題。

已經(jīng)通過實例方式示出了上述具體實施例，并且應(yīng)理解這些實施例可以受到各種修改和替代性形式的影響。應(yīng)進一步理解，權(quán)利要求書不旨在局限于所公開的具體形式，而是涵蓋所有修改、等效物、和屬于本公開的精神與范圍的替代方案。