相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2014年9月26日提交的標(biāo)題為“freefloatingbatterycellassemblytechniquesforlithiumionbatterymodule”的美國臨時申請序列號62/056,382的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，出于所有目的，所述申請通過援引以其全部內(nèi)容并入本文

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(rèn)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(dāng)理解，這些陳述以該角度來閱讀，并且不視為承認(rèn)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將電功率用于其車輛原動力的全部或一部分的所有下述車輛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(jī)推進(jìn)系統(tǒng)和蓄電池供能電動推進(jìn)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(jī)，僅利用內(nèi)燃機(jī)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(jī)，并利用蓄電池系統(tǒng)來對空氣調(diào)節(jié)單元、收音機(jī)或其它電子裝置持續(xù)供能以及需要推進(jìn)時重新啟動發(fā)動機(jī)。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(bǔ)內(nèi)燃機(jī)。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(jī)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(jī)提供功率輔助并且以低于60v的電壓操作。出于當(dāng)前討論的目的，應(yīng)當(dāng)指出的是，mhev通常技術(shù)上不將直接提供至機(jī)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(jī)停用)以及通過集成啟動器發(fā)電機(jī)回收制動能量時不使用電功率來增補(bǔ)車輛的功率需求。此外，插入式電動車輛(pev)為可從外部電源(諸如壁插座)進(jìn)行充電的任何車輛，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(jī)車輛的電動車輛變換。

上述xev相比于僅使用內(nèi)燃機(jī)和傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)(通常為由鉛酸蓄電池供能的12v系統(tǒng))的較傳統(tǒng)氣體供能車輛可提供多個優(yōu)點。例如，相比于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)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(jìn)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(yùn)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(jī)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(rèn)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(jī)構(gòu)的需要來得到進(jìn)一步改進(jìn)。進(jìn)一步，還認(rèn)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(dāng)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。

本公開實施例涉及具有多個蓄電池單元(其在此還可以稱為電化學(xué)電池)的一連串蓄電池模塊。例如，一方面，本公開涉及一種鋰離子蓄電池模塊，其具有棱柱形鋰離子電池單元陣列，所述棱柱形鋰離子電池單元定位在所述鋰離子蓄電池模塊的外殼的電池收容區(qū)內(nèi)。所述陣列中的棱柱形鋰離子電池單元通過從所述外殼的形成所述電池收容區(qū)的內(nèi)表面延伸出來的固定突出物以間隔布置彼此間隔開，并且所述固定突出物向內(nèi)延伸以橫跨所述電池收容區(qū)的寬度形成多個不連續(xù)狹槽。

在另一方面，本公開還涉及一種鋰離子蓄電池模塊系統(tǒng)，其包括外殼，所述外殼具有：底座；與所述底座相反的頂部部分；第一電池收容區(qū)，所述第一電池收容區(qū)包括第一列不連續(xù)狹槽，所述第一列朝一定方向從所述底座延伸到所述頂部部分。所述外殼還包括第二電池收容區(qū)，所述第二電池收容區(qū)平行于所述第一電池收容區(qū)定向并且具有第二列不連續(xù)狹槽。所述第一和第二列不連續(xù)狹槽均被構(gòu)造為接納棱柱形蓄電池單元，并且由固定到所述外殼的內(nèi)表面上的多個突出物形成。

在又另一個方面，本公開還涉及一種鋰離子蓄電池模塊，包括外殼，所述外殼具有底座和與所述底座相反的頂部部分并且具有被構(gòu)造為能夠與所述鋰離子蓄電池模塊電連接的端子。所述鋰離子蓄電池模塊還包括被定位成彼此相鄰并且平行并且在所述外殼內(nèi)的第一和第二棱柱形鋰離子蓄電池單元陣列。所述第一和第二棱柱形鋰離子蓄電池單元陣列均具有一組對齊的棱柱形鋰離子蓄電池單元，所述棱柱形鋰離子蓄電池單元具有定位在所述外殼的單側(cè)面上的它們各自的正負(fù)端子。每個棱柱形鋰離子蓄電池單元通過氣隙與緊鄰的棱柱形棱柱形蓄電池單元間隔開。

附圖說明

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(dāng)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(dāng)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(dá)到開發(fā)者的特定目標(biāo)，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(dāng)理解，此類開發(fā)工作可能是復(fù)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)可以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)蓄電池單元)，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(jī)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(fù)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(zhǔn)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(fù)電極處發(fā)生電化學(xué)半反應(yīng)。例如，在每個正電極和負(fù)電極處的電化學(xué)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(fù)電極，發(fā)生的電化學(xué)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(fù)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(fù)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(yuǎn)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(fù)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(yùn)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(xué)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(dāng)大程度的大小變化，其中，在充電過程中，鋰嵌插進(jìn)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(dāng)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(yù)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(jī)構(gòu)保持就位，所述夾緊機(jī)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(rèn)識到可能期望在不必依賴于這類笨重的夾緊機(jī)構(gòu)的情況下減輕、減少或完全消除這類膨脹。現(xiàn)在還認(rèn)識到，消除這類傳統(tǒng)的夾緊機(jī)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(fēng)扇、冷卻路線)等等。實際上，減少膨脹和對夾緊機(jī)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，其包括浮動裝配(在此又稱為浮動布置)的多個蓄電池單元(鋰離子蓄電池單元，在此又稱為電化學(xué)電池或電池)。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。在某些實施例中，所述蓄電池單元可以包括具體的化學(xué)成份，所述化學(xué)成份使本公開蓄電池模塊中利用的電池發(fā)生極小或沒有膨脹，這些在這類實施例中能夠在電池之間維持間隙(例如，氣隙)而無需在電池的活性區(qū)上放置夾緊特征。例如，在正常運(yùn)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(xì)描述這類實施例。

現(xiàn)在還認(rèn)識到，并入在此描述的蓄電池模塊中的棱柱形蓄電池單元的膨脹減小可以用于實現(xiàn)某些制造過程的效率提高。例如，在組裝鋰離子蓄電池模塊的過程中，可以在自動化或非自動化制造過程中“拾放”電池。也就是，可以將電池逐一從進(jìn)給路線或從箱子拾取出來而無需確定具體電池是否適合于包括在具體蓄電池模塊或電池組內(nèi)。相反，蓄電池電池可以僅僅放置到模塊外殼內(nèi)。

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(xué)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)一般可以具有任何類型、構(gòu)造、或化學(xué)成份，在一個實施例中，陰極活性物質(zhì)可以包括鋰鈷鎳錳氧化物(nmc、lini1/3co1/3mn1/3o2)，其可以與其他陰極活性物質(zhì)組合(例如，混合)，諸如鋰鈷氧化物(lco，licoo2)，而陽極活性物質(zhì)可以是鈦酸鋰(lto，li4ti5o12)。在預(yù)期包括具有總體上矩形形狀和硬(例如，金屬)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(rèn)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(jìn)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(rèn)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中本來會用于容納傳統(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(jī)車輛的鉛酸蓄電池類似地定位(例如，在車輛10的發(fā)動機(jī)罩下面)的蓄電池系統(tǒng)12另外，如以下將更詳細(xì)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(jī)罩下面可以使風(fēng)道引導(dǎo)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(xì)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(jī)18、車輛中控臺20、和可選地聯(lián)接至電動機(jī)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(fēng)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(fēng)玻璃/除霜器、車窗升降電機(jī)、裝飾燈、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)、天窗電機(jī)控制器、電動座椅、報警系統(tǒng)、資訊娛樂系統(tǒng)、導(dǎo)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(jī)24。

此外，儲能部件14可以捕獲交流發(fā)電機(jī)18和/或電動機(jī)22產(chǎn)生的電能。在一些實施例中，交流發(fā)電機(jī)18可以在內(nèi)燃機(jī)24運(yùn)轉(zhuǎn)的同時產(chǎn)生電能。更確切地，交流發(fā)電機(jī)18可以將內(nèi)燃機(jī)24的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。此外或可替代地，當(dāng)車輛10包括電動機(jī)22時，電動機(jī)22可以通過將車輛10的移動(例如，車輪旋轉(zhuǎn))產(chǎn)生的機(jī)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(jī)18和/或電動機(jī)22產(chǎn)生的電能。如此，交流發(fā)電機(jī)和/或電動機(jī)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(jī)18和/或電動機(jī)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(dāng)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(jī)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(xué)成份。例如，當(dāng)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(xué)成份通常比鉛酸蓄電池化學(xué)成份具有更高的庫侖效率和/或更高的功率充電接受率(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(yùn)行，諸如儲能部件14、交流發(fā)電機(jī)18、、和/或電動機(jī)22內(nèi)的繼電器(例如，開關(guān))的運(yùn)行。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(jìn)行負(fù)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(jī)18和/或電動機(jī)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(jī)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(vcu)的多個部分和/或單獨(dú)的蓄電池控制模塊。另外，如說描繪的，鋰離子蓄電池模塊28和鉛酸蓄電池模塊30跨其端子并聯(lián)連接。換言之，鋰離子蓄電池模塊28和鉛酸模塊30可以經(jīng)由總線26并聯(lián)連接至車輛的電氣系統(tǒng)。

應(yīng)注意，本公開的實施例可以適用于具有上述和以下詳細(xì)描述的相同或不同構(gòu)造和/或取向的任何蓄電池模塊。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，除非明確指明，用于描述根據(jù)本公開的蓄電池模塊的部件和實例不應(yīng)被解釋為將本公開限制于僅僅那些部件和實例。相反，所公開的實例僅旨在用作幫助討論本公開的非限制性實例。

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(jī)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(biāo)準(zhǔn)容差的標(biāo)準(zhǔn)化尺寸、結(jié)構(gòu)和化學(xué)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(xì)描述的蓄電池單元在外殼40內(nèi)的布置是引起鋰離子蓄電池模塊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(dá)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(dá)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(jìn)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(dāng)投入運(yùn)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(rèn)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(dāng)放置在另一側(cè)時)?？梢哉J(rèn)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(xì)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(xì)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，所述電池收容區(qū)域可以被認(rèn)為對應(yīng)于每個鋰離子蓄電池模塊28的前端56a-56c。每個模塊28的后端58a-58c定位在前端56對面。

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，棱柱形蓄電池單元44的布置在此進(jìn)行如下定義：具總體上硬質(zhì)材料(例如，金屬)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)面，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62，一組電池端子64、66(例如，正負(fù)電池端子)位于所述殼體頂部部分中。一個或多個電池排氣孔68也可以位于于殼體頂部部分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(fù)載。電池排氣口68被構(gòu)造為能夠在某些條件下排出氣體。

棱柱形殼體60還包括與殼體頂部部分62相反定位的殼體底部部分70，并且如所示，殼體底部部分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)接第一和第二圓化側(cè)面72、74。

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(dāng)?shù)鬃?2放置在平坦表面上時基本上垂直于重力?？梢哉J(rèn)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(xì)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(yù)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)尺寸而言是令人期望的。實際上，現(xiàn)在認(rèn)識到，電池化學(xué)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。例如，現(xiàn)在認(rèn)識到nmc/lto蓄電池單元、或膨脹不超過預(yù)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(yù)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(yù)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(biāo)準(zhǔn)(din準(zhǔn)則)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)(en)準(zhǔn)則)中的任一者。這些成立的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)(例如，bci組織、din準(zhǔn)則、或en準(zhǔn)則)的底座的標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，但使用鋰離子蓄電池單元技術(shù)符合這類標(biāo)準(zhǔn)可能是困難的，尤其是當(dāng)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(jìn)一步詳細(xì)描述的電池44的構(gòu)造，可以實現(xiàn)這類標(biāo)準(zhǔn)。

應(yīng)注意，本公開不局限于大小與鉛酸標(biāo)準(zhǔn)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。在所圖示的實施例中，w對應(yīng)于唇緣92確立的尺寸，而在其他實施例中，唇緣92不存在，寬度可以是“w”，其可以更短。

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(yù)期放置在xev10的發(fā)動機(jī)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(jī)罩。根據(jù)(除其他事項以外)預(yù)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(jìn)而根據(jù)模塊28的期望輸出、提供所述輸出所需的電池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(rèn)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。現(xiàn)在認(rèn)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(dāng)電池44基本上無膨脹時，和/或當(dāng)模塊28沒有使用電池44的壓緊或減振特征時。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230mm與240mm之間，并且w在110mm與130mm之間，諸如分別為236mm和120mm。對于第一模塊28a，可用體積102a的高度h4可以在140mm與150mm之間，諸如144mm。對于第二模塊28b，可用體積102b的高度h5可以在160mm與170mm之間，諸如164mm，并且對于第三模塊28c，可用體積102c的高度h6可以在180mm與190mm之間，諸如184mm。

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的尺寸、形狀和化學(xué)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(xì)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)、沿頂部部分和底部部分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以及14mmct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。電池的化學(xué)成份在這類實施例中可以包括作為陰極活性材料(例如，nmc和licoo2(lco)的組合)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(yùn)行益處，包括電荷平衡、過充電與過放電保護(hù)等等。

在更一般意義上，圖6中所示的棱柱形蓄電池單元44的實施例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。通過舉例方式，正電極活性物質(zhì)可以包括一種或多種鋰金屬氧化物(lmo)組分。如在此使用的，鋰金屬氧化物(lmo)可以指其化學(xué)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lmo的非限制性列表可以包括：混合金屬組成成分，包括鋰、鎳、錳、和鈷離子，諸如鋰鎳鈷錳氧化物(nmc)(例如，lini1/3co1/3mn1/3o2)、鋰鎳鈷鋁氧化物(nca)(例如，lini0.8co0.15al0.05o2)、鋰鈷氧化物(lco)(例如，licoo2)、和鋰金屬氧化物尖晶石(lmo尖晶石)(例如，limn2o4)。

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(rèn)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(dǎo)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(dǎo)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(xì)描述的，根據(jù)實施例，活性區(qū)120當(dāng)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(yùn)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(jìn)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(rèn)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(xì)描述這類實施例。

如在說明性實例中所示，模塊28中存在兩個電池列，并且電池排的數(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，可以存在僅一列電池、或多于兩列。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。

參照圖8可以另外領(lǐng)會以上注意的垂直間隔布置，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130、132相對應(yīng)的第一和第二電池區(qū)域140、142。每個電池區(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(jìn)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(hù)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之間的大約中途。

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(rèn)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的圓化側(cè)面72、74延伸基本上整個電池長度(cl)，并且當(dāng)模塊28完成形成和運(yùn)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(jìn)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(jìn)行額外熱管理。

在其他實施例中，可以使用其他化學(xué)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(jìn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(dāng)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(dāng)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可以是大約25％，而第二soc可以是大約50％。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?？赡艽嬖谂c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(jìn)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(fù)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(fù)載(例如，xev10的負(fù)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56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(dāng)電池化學(xué)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(jìn)行電傳輸?shù)慕佑|。其還促進(jìn)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(jìn)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)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(jìn)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(yù)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％、或者朝任何方向在大約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(dāng)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(jìn)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(dāng)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(rèn)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(biāo)準(zhǔn)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％的厚度。再次，5％的使用是一個實例。

現(xiàn)在認(rèn)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(jī)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(jī)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)化尺寸的制造容差內(nèi)的大小可變性)。在這樣做時，捕獲機(jī)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(dāng)與(例如，機(jī)器人放置系統(tǒng)206的)夾緊機(jī)構(gòu)接合時棱柱形蓄電池單元44的大小?？梢员苊膺@類電池分度過程，因為可以假設(shè)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(jī)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(jī)、輸送機(jī)、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(jī)器人放置系統(tǒng)206適當(dāng)定位成使得控制系統(tǒng)202可以指導(dǎo)機(jī)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(jìn)給路線210，所述電池進(jìn)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(jī)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(xué)成份(例如，相同的陽極和陰極化學(xué)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(biāo)準(zhǔn)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(yù)期程度。就此而言，可以認(rèn)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(rèn)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)化尺寸內(nèi)的相關(guān)聯(lián)可變性程度。

機(jī)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(jìn)行關(guān)于第二棱柱形蓄電池單元216在標(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(jìn)行關(guān)于第三棱柱形蓄電池單元218在標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(yùn)行過程中可能不膨脹到適當(dāng)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220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(jìn)一步實施例中，可以通過除了模制以外的方法(諸如機(jī)加工)形成所述蓄電池模塊外殼。更進(jìn)一步地，可以通過模制與機(jī)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(xué)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)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/ltq電池。如以上指出的，現(xiàn)在認(rèn)識到，nmc/ltq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(jìn)給路徑210上拾取nmc/ltq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(dú)或與控制系統(tǒng)202相組合地對蓄電池模塊外殼40進(jìn)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(dǎo)，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。可以相組合地或單獨(dú)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(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)器人放置系統(tǒng)206反復(fù)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(jìn)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(dāng)測量項。根據(jù)框252的分度可以包括例如進(jìn)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(dāng)特征相關(guān)聯(lián)(例如，距離238、240)。

為了準(zhǔn)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(dāng)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(jī)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(dú)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(jī)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(dǎo)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(dǎo)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(jìn)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(jī)構(gòu))進(jìn)行所述移動。另外，應(yīng)注意本公開還包含更復(fù)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(dāng)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(jìn)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(dú)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(jìn)行。另外，應(yīng)注意，在自動化系統(tǒng)中，機(jī)器人放置系統(tǒng)206可以進(jìn)行高度精確和反復(fù)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(jī)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(dāng)位置上。

如以上指出的，現(xiàn)在認(rèn)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(rèn)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ltq。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(jī)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。

本公開實施例中的一個或多個實施例可以單獨(dú)或相組合地提供一個或多個技術(shù)效果，包括使用在未夾緊、未壓緊狀態(tài)下的基本上不可膨脹的蓄電池單元。使用這類布置可以產(chǎn)生不需要使用減振機(jī)構(gòu)、蓄電池單元壓緊機(jī)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。

雖然僅圖示和描述了根據(jù)本公開的某些特征和實施例，但在不實質(zhì)性脫離權(quán)利要求書中所述的主題的新穎教導(dǎo)與優(yōu)點的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到許多修改和改變(例如，構(gòu)造元件的大小、尺寸、結(jié)構(gòu)、形狀和比例、參數(shù)(例如，溫度、壓力等)值、安裝布置、材料使用、顏色、取向等的變化)。任何過程或方法的順序或次序可以根據(jù)替代實施例而不同或重新排序。因此應(yīng)理解，應(yīng)理解所附權(quán)利要求書旨在涵蓋屬于本公開的實際精神的所有這樣的修改和改變。另外，為了提供對示例性實施例的簡潔描述，可能沒有描述實際實施方式的所有特征。應(yīng)理解，在任何這類實際實施方式的開發(fā)中，與在任何工程或設(shè)計項目中一樣，可以做出許多實施方式特定決策。此類開發(fā)工作可能是復(fù)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)，而無需過度實驗。