本發(fā)明總體涉及電池組，且更具體地涉及用于電池組件的電流分配系統(tǒng)，以及用于使用非疊置母線的電池組件的電流分配系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

響應(yīng)于由日益升高的燃油價(jià)格和全球變暖的可怕后果所帶來(lái)的消費(fèi)者的需求，汽車行業(yè)開(kāi)始接受超低排放、高效率汽車的需求。盡管在該行業(yè)中的一些人嘗試通過(guò)建造更高效的內(nèi)燃機(jī)而實(shí)現(xiàn)這些目的，然而其他人將混合動(dòng)力或者全電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合至其車輛系列。

無(wú)論電動(dòng)車輛(EV)使用混合或者全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于該汽車中的電池組為車輛設(shè)計(jì)隊(duì)伍和制造商提出了多種挑戰(zhàn)。例如，電池組的尺寸影響了車輛的重量、性能、行駛里程、可用乘客艙空間和成本。電池性能是另一個(gè)特征，其中具有多種權(quán)衡，例如在功率密度、充電速度、使用壽命、老化速度、電池穩(wěn)定性和固有電池安全性之間。其它的電池組設(shè)計(jì)因素包括成本、材料可回收性和電池組熱管理要求。

考慮到用于常規(guī)EV的電池組的尺寸已經(jīng)這樣的電池組通常使用大量的小外形系數(shù)電池的事實(shí)，那么減少部件成本和裝配時(shí)間以降低車輛的總成本是關(guān)鍵的。簡(jiǎn)化電池組設(shè)計(jì)的一個(gè)方法是將電池對(duì)齊，從而可通過(guò)使用多個(gè)母線和高電流互連部而在各電池的一端進(jìn)行所有的電連接。該方法對(duì)允許基于空氣或者基于液體制冷劑的冷卻系統(tǒng)熱連接至各電池的相反端部是有利的，從而允許高效地散去在操作過(guò)程中電池所產(chǎn)生的熱量。

此外，所需要是簡(jiǎn)化電池組配置的電池組設(shè)計(jì)，其中在各電池的一端進(jìn)行所有的電連接。本發(fā)明提供了這樣的設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種電池組件，包括(i)多個(gè)電池，其中每個(gè)電池包括在該電池的第一端部處可接入的第一端子和第二端子，其中所述多個(gè)電池被分為多個(gè)電池分組，每個(gè)電池分組包括一個(gè)子組的電池，其中在各子組內(nèi)的電池被并聯(lián)地電連接，且其中電池分組被串聯(lián)地電連接；(ii)多個(gè)母線，其中所述多個(gè)母線為非疊置的，且被配置成與所述多個(gè)電池分組成交替圖案，其中所述交替圖案在單個(gè)母線與單個(gè)電池分組之間交替，從而各電池分組的各側(cè)僅有一個(gè)相鄰母線，其中第一組母線為第一極性，且其中第二組母線為第二極性，其中所述多個(gè)母線在所述第一極性和所述第二極性之間交替，其中相應(yīng)的電池分組的各電池經(jīng)由所述第一端子電連接至與所述相應(yīng)電池分組的第一側(cè)相鄰的第一組母線的一個(gè)母線，并且經(jīng)由所述第二端子電連接至與所述相應(yīng)的電池分組的第二側(cè)相鄰的第二組母線的一個(gè)母線；(iii)第一電流分配連接部，其電連接至所述多個(gè)母線的第一母線且電連接至第一高電流輸入部，其中所述第一母線為所述第一極性，所述第一電流分配連接部包括第一片材料和第一組多個(gè)槽，其中所述第一組多個(gè)槽在所述第一高電流輸入部和所述多個(gè)電池分組的第一電池分組的各電池之間限定等長(zhǎng)度的第一組多個(gè)電流路徑，其中所述第一電池分組電連接至所述第一母線；和(iv)第二電流分配連接部，其電連接至所述多個(gè)母線的最后一個(gè)母線且電連接至第二高電流輸入部，其中所述最后一個(gè)母線為所述第二極性，所述第二電流分配連接部包括第二片所述材料和第二組多個(gè)槽，其中所述第二組多個(gè)槽在所述第二高電流輸入部和所述多個(gè)電池分組的第二電池分組的各電池之間限定等長(zhǎng)度的第二組多個(gè)電流路徑，其中所述第二電池分組電連接至所述最后一個(gè)母線。構(gòu)成第一和第二電流分配連接部的材料可以是選自鋁和銅的金屬。

在另一方面方面，所述多個(gè)母線可不具有接觸指狀元件。優(yōu)選地，所述母線為線性的且具有大體一致的厚度和大體一致的寬度。

在另一個(gè)方面，所述電池組件還可包括上托盤元件，其中所述上托盤元件保持每個(gè)電池的所述第一端部，且其中所述上托盤元件還包括多個(gè)孔徑，其中所述多個(gè)孔徑提供了至每個(gè)電池的所述第一電池端子和第二電池端子的通路。所述多個(gè)母線可附接至所述上托盤元件的上表面，例如通過(guò)將母線結(jié)合至所述上表面，或模制在所述上托盤元件的所述上表面中。各母線的上表面可與所述上托盤元件的所述上表面共面。與上托盤元件對(duì)應(yīng)的多個(gè)孔徑可包括每個(gè)電池分組對(duì)應(yīng)的單個(gè)孔徑，其中該單個(gè)孔徑提供至相應(yīng)電池分組的各電池的第一和第二端子的通路。該組件還可包括(i)下托盤元件，所述下托盤元件包括第二組多個(gè)孔徑且保持各電池的第二端部，和(ii)連接至所述下托盤元件的下表面的均熱器(heat spreader)，從而各電池的最下表面穿過(guò)所述下托盤元件且與所述均熱器的上表面熱接觸。導(dǎo)熱材料可設(shè)置在所述均熱器的上表面與每個(gè)電池的所述最下表面之間。包括至少一個(gè)冷卻管道的散熱器或者熱管理系統(tǒng)可與所述均熱器的下表面熱接觸。該組件還可包括電池分隔元件，所述電池分隔元件包括與所述多個(gè)電池對(duì)應(yīng)的多個(gè)六邊形腔體，其中每個(gè)電池的第一端部從所述電池分隔元件的第一側(cè)延伸出并且被所述上托盤元件保持，且其中每個(gè)電池的所述第二端部從所述電池分隔元件的第二側(cè)延伸出且被所述下托盤元件保持。所述六邊形腔體的每邊是直的且等長(zhǎng)度，可選地，所述六邊形腔體的每邊可朝向相應(yīng)的腔體中心線向內(nèi)彎曲的，可選地，所述六邊形腔體的每邊可從相應(yīng)的腔體中心線向外彎曲離開(kāi)。

在另一個(gè)方面，使用引線結(jié)合部將所述電池電連接至母線，其中所述引線結(jié)合部使用結(jié)合技術(shù)，該結(jié)合技術(shù)選自超聲結(jié)合、電阻結(jié)合、熱壓結(jié)合和熱超聲結(jié)合。

通過(guò)參考說(shuō)明書的剩余部分和附圖將更好地理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

應(yīng)理解，附圖僅僅是示意性的而不對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制，且不應(yīng)認(rèn)為是按比例繪制的。此外，在不同附圖中的相同的附圖標(biāo)記應(yīng)理解為指示相同的構(gòu)件或者相似功能的構(gòu)件。

圖1提供了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有在電池上方和下方的母線的電池組的示意圖；

圖2提供了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)兩個(gè)母線均與各電池一端相鄰的電池組的示意圖；

圖3提供了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)處于特定層疊配置的母線的詳細(xì)透視圖；

圖4提供了根據(jù)本發(fā)明的電池模塊的簡(jiǎn)化視圖；

圖5提供了以串聯(lián)配置結(jié)合的多個(gè)圖4中所示電池模塊的電池組的示意圖；

圖6提供了以并聯(lián)配置結(jié)合的多個(gè)圖4中所示電池模塊的電池組的示意圖；

圖7提供了如圖4所示的電池模塊的一部分的透視圖；

圖8提供了根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施方式的電池模塊的簡(jiǎn)化視圖；

圖9提供了圖8中所示的電池模塊的相同部分的透視圖，其中上托盤元件以及電池被移除；

圖10提供了如圖8和9中所示的電池模塊的相同部分的透視圖，其中上托盤元件、電池分隔元件和電池被移除；

圖11示出了本發(fā)明的電流分配連接部的基本設(shè)計(jì)；

圖12示出了常規(guī)、單點(diǎn)電連接中的電流，其中連接部連接至并聯(lián)連接的十六個(gè)電池；

圖13示出了使用本發(fā)明的電流分配連接部的電流，其中連接部連接至并聯(lián)連接的十六個(gè)電池；

圖14示出了在多余的連接部材料被移除之后的圖11的電流分配連接部；

圖15示出了本發(fā)明的電流分配連接部的可選實(shí)施方式；

圖16示出了使用圖15中所示的電流分配連接部的電流，其中連接部連接至并聯(lián)連接的十六個(gè)電池；和

圖17示出了在多余的連接部材料被移除之后的圖15的電流分配連接部。

具體實(shí)施方式

如這里所使用的，單數(shù)形式和“所述”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另外指示。如這里所使用的術(shù)語(yǔ)“包括”、“包括有”、“具有”和/或“包含”表示所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或構(gòu)件的存在，但是不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、處理步驟、操作、元件、構(gòu)件和/或其組的存在或者添加。如這里所使用的，詞“和/或”和符號(hào)“/”表示包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出的項(xiàng)目的任何和所有組合。此外，盡管這里可使用術(shù)語(yǔ)第一、第二等來(lái)描述不同的步驟、計(jì)算或構(gòu)件，然而這些步驟、計(jì)算或構(gòu)件不應(yīng)限于這些術(shù)語(yǔ)，而是這些術(shù)語(yǔ)僅用于將一個(gè)步驟、計(jì)算或構(gòu)件從另一個(gè)區(qū)別開(kāi)。例如，第一計(jì)算可稱作第二計(jì)算，且類似地，第一步驟可稱作第二步驟，而不偏離本發(fā)明的范圍。

在下文中，術(shù)語(yǔ)“蓄電池”、“電池”和“蓄電電池”可互換地使用，且可指多種不同電池配置和化學(xué)品中的任一種。傳統(tǒng)的化學(xué)電池包括但不限于鋰離子、鋰離子聚合物、鎳金屬氫化物、鎳鎘、鎳氫、鎳鋅和銀鋅。在此使用術(shù)語(yǔ)“電池分組”表示彼此互相連接以實(shí)現(xiàn)要求的電壓和容量的電池的組，其中電池組件通常容納在一個(gè)外殼中。術(shù)語(yǔ)“電動(dòng)車”和“EV”可互換地使用，且可指全電動(dòng)車，插電式混合動(dòng)力車，也可指PHEV，或者混合動(dòng)力車，還可指HEV，其中混合動(dòng)力車使用多個(gè)推進(jìn)源，包括電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

圖1示出了使用常規(guī)電池組配置的示例性電池組100的一部分。如圖所示，電池組100包括并聯(lián)連接的第一分組電池102和104，并聯(lián)連接的第二分組電池106和108，以及并聯(lián)連接的第三分組電池110和112。該第一、第二和第三分組電池串聯(lián)連接。母線114、116、118、120、122、124用于以該并聯(lián)和串聯(lián)的配置連接電池。各母線以一個(gè)或多個(gè)互連部125而連接至相應(yīng)的電池。較粗的電線126將第二母線114連接至第三母線122，形成在第一和第二電池分組之間的串聯(lián)連接，而第二較粗的電線128將第四母線116連接至第五母線124，形成在第二和第三電池分組之間的串聯(lián)連接。因此，第一母線120為電池組100的負(fù)極端子，而第六母線118為電池組100的正極端子。

如圖1所示的在電池的兩端使用的母線需要較復(fù)雜的制造過(guò)程，從而(i)將電池互連部125附接在電池端表面和母線之間，且(ii)將連接上母線的電線(例如，電線126和128)附接至下母線。電線126和128的問(wèn)題在于其可將寄生電阻引入電流路徑中，其進(jìn)而可在高耗用電流情況下引入電壓降。此外，該配置阻止或者至少限制通過(guò)將散熱器固定至電池端表面而有效地去除電池組熱量的能力。

圖2示出了使用可選的常規(guī)電池組配置的電池組200，其中所有的母線接近電池組的一端，從而允許從電池的另一端的高效散熱。此外，通過(guò)將母線214、216、218和222定位成接近電池的一端，需要比電池組100更少的母線。在圖2所示的實(shí)施方式中也去除了從上母線至下母線的較粗的電線126和128。

在電池的一端(即，電池的頂端)連接電池組200的正極和負(fù)極端子，其中母線通過(guò)電池互連部而連接至正極和負(fù)極端子。如在現(xiàn)有技術(shù)配置中，第一分組電池102和104并聯(lián)地連接，第二分組電池106和108并聯(lián)地連接，且第三分組電池110和112并聯(lián)地連接。該第一、第二和第三分組電池串聯(lián)地連接。母線214、216、218、222用于以該并聯(lián)和串聯(lián)配置連接電池。具體地，從電池組200的負(fù)極端子開(kāi)始，第一母線214連接至第一分組電池102和104的負(fù)極端子，而第二母線222連接至該相同分組電池102和104的正極端子，均在各電池的頂端部138。該第一和第二母線214和222將第一分組電池102和104并聯(lián)地連接。類似地，第二母線222和第三母線216將第二分組電池106和108并聯(lián)地連接，而第三母線216和第四母線218將第三分組電池110和112并聯(lián)地連接。電池分組之間的串聯(lián)連接由母線形成，具體地，第二母線222將第一分組電池102和104的正極端子連接至第二分組電池106和108的負(fù)極端子；并且第三母線216將第二分組電池106和108的正極端子連接至第三分組電池110和112的負(fù)極端子。第四母線218為電池組200的正極端子。

在電池組200中，母線以層疊250布置。在第一母線214和第三母線216的該層疊布置中，第一母線214和第三母線216由空氣間隙或者其它電絕緣體間隔以防止短路，并且其被布置在第一層230。類似地，也由間隙或絕緣體間隔的第二母線222和第四母線218被設(shè)置在第三層234。設(shè)置在層230和234之間的是電絕緣層232。為了簡(jiǎn)化制造，該層疊可通過(guò)多層電路板而形成，例如，其中母線由銅層或者其它合適導(dǎo)電金屬(例如，鋁)制成(或在其上制成)，且絕緣層由樹(shù)脂浸漬玻璃纖維或者其它合適的電絕緣材料制成。

圖1和2中所示的電池，以及在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中所使用的電池，具有在電池的頂端的凸起塊作為正極端子，以及具有罐(也稱作殼體)作為負(fù)極電池端子。該電池優(yōu)選為具有平坦底部表面的圓柱形狀(例如使用18650形狀因子)。通常，負(fù)極端子的一部分位于電池的頂端，例如，由于當(dāng)殼體圍繞電池的容納物而密封時(shí)所形成的殼體卷邊。在電池的頂端處的負(fù)極端子的該卷邊或者其它部分提供了至電池的負(fù)極端子的實(shí)體和電通路。該卷邊通過(guò)可填充有或沒(méi)有填充絕緣體的間隙而與凸起塊的周緣側(cè)間隔開(kāi)。

優(yōu)選地，在其中在電池的一端(例如，端部138)處進(jìn)行電池連接的諸如電池組200的電池組中，散熱器252熱連接至各電池的相反端部140。該方法特別適用于共面的電池配置，其提供了較平坦的表面以附接散熱器。散熱器252可以是帶散熱片的或者使用空氣或液體冷卻劑通道。如果散熱器252是空氣冷卻的，則可使用電扇來(lái)提供在一個(gè)或多個(gè)散熱器表面上的空氣流動(dòng)。在一些配置中，散熱器252可被附接至或固定至電池架的底部。

在其中所有的電池連接都在電池的一端的常規(guī)電池組中，通常使用多層疊(例如，疊250)來(lái)提供用于兩個(gè)端子的母線，以及設(shè)置在母線之間的合適絕緣體。該方法得到較復(fù)雜的母線配置。例如，共同受讓美國(guó)專利申請(qǐng)No.14/203,874的圖3示出了多層母線配置，其中母線疊置，絕緣體介于其間，且其中各母線包括多個(gè)接觸指狀元件301，該專利申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容結(jié)合于此用于任何和全部目的。

為了簡(jiǎn)化母線設(shè)計(jì)和配置，從而顯著地降低材料和制造成本以及總體電池組復(fù)雜性，電池組可配置有交替極性的一組非疊置母線。在2015年7月17日提交的申請(qǐng)序列號(hào)為14/802,207的共同受讓美國(guó)專利申請(qǐng)中公開(kāi)了這樣的配置，該申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容結(jié)合于此用于任何和全部目的。盡管本方法可用于整個(gè)電池組，然而其優(yōu)選地用于形成電池模塊，其中電池模塊接著被電連接以形成電池組。假設(shè)如優(yōu)選地，電池組用于電動(dòng)車中，則單獨(dú)的電池模塊可容納在單個(gè)電池組殼體中，或者在多個(gè)殼體中，該后一種方法允許模塊的子組在整個(gè)車上分布，從而獲得特定的重量分布，或者匹配在特定車輛包絡(luò)或結(jié)構(gòu)的邊界內(nèi)。

圖4提供了使用交替極性的一組非疊置母線的電池模塊400的頂視圖。在圖4中可以看到多個(gè)電池401的每個(gè)的端部，其中通過(guò)在上托盤元件403中的相應(yīng)孔徑，該端部是可觸及的。托盤元件403被制備和/或處理以提供電池之間的電絕緣，例如通過(guò)由諸如塑料等的電絕緣材料制造托盤元件，或者將托盤元件涂覆有電絕緣材料。該電池被分為多排405，其中各排405包括十六個(gè)電池401。盡管模塊400示出為具有七排405，然而應(yīng)理解本發(fā)明不限于使用該數(shù)量電池排的配置，且因此可同等地應(yīng)用于使用更少或更多數(shù)量的電池排405的配置。類似地，本發(fā)明不限于各電池排包括十六個(gè)電池的配置，而是本發(fā)明可用于每電池排405使用更少或更多數(shù)量電池401的配置。

在圖4所示的配置中，設(shè)置在電池排405之間的是線性母線407，其中各母線407避免了在圖3中所示的現(xiàn)有技術(shù)方法中所使用的接觸指狀元件。母線407優(yōu)選地由銅制成，然而也可使用其它合適的導(dǎo)電材料，例如鋁。盡管本方法可使用可在電池的單個(gè)端部接入兩個(gè)端子的任何電池類型，然而所示的組件的電池401為圓柱形的，優(yōu)選使用18650形狀因子。

在單個(gè)排405中的電池形成一分組，其中第一極性的所有端子都在電池排的一側(cè)電連接至單個(gè)母線，且第二極性的所有端子都在電池排的另一側(cè)上連接至單個(gè)母線。例如，電池排405A的所有正極端子都電連接至母線407A，且電池排405A的所有負(fù)極端子都電連接至母線407B。作為該方法的結(jié)果，由單排表示的各電池分組并聯(lián)地電連接，而在單個(gè)模塊400內(nèi)的多個(gè)電池排串聯(lián)地電連接。通過(guò)改變?cè)趩闻胖械碾姵氐臄?shù)量，以及在單個(gè)模塊中的排的數(shù)量，模塊的期望電壓和電流能力可根據(jù)需要被配置而符合特定應(yīng)用的設(shè)計(jì)要求。

優(yōu)選地，將電池401電連接至母線407的互連部409包括引線結(jié)合部(wire bond)?；ミB部409可通過(guò)適用于所選擇的線規(guī)、線材、和母線材料的任何引線接合技術(shù)而附接。常規(guī)的引線結(jié)合技術(shù)包括但不限于超聲焊接，電阻焊接、熱壓焊接和熱超聲焊接。

如前文所述，模塊400可被配置為整個(gè)電池組。然而，對(duì)于一些應(yīng)用，多個(gè)模塊400可彼此電連接以實(shí)現(xiàn)期望的電池組輸出特征。例如，模塊400可如圖5所示地以串聯(lián)的方式彼此電連接，或者如圖6所示以并聯(lián)的方式彼此電連接。其它串聯(lián)/并聯(lián)配置可用于本發(fā)明。

圖7提供了如圖4所示的模塊的電池模塊的一部分的透視圖。為了清楚的目的，在圖7中所示的電池的僅一部分與相鄰的母線彼此連接。該圖示出了在上托盤元件403中制造的接入孔徑(access aperture)701的更清楚的視圖，該孔徑701允許觸及設(shè)置在電池的端部的電池端子。用于所示的實(shí)施方式中使用的接入孔徑701是連續(xù)的槽，其提供了至單個(gè)排中的所有電池的方便的電氣接入，同時(shí)將電池保持定位。因此，在該配置中，每電池分組有單個(gè)接入孔徑。然而，應(yīng)理解，接入孔徑701可使用另外的形狀，且可被配置成允許接入至多于或者少于一個(gè)電池組。例如，接入孔徑可被配置為圓形或者橢圓形形狀，其中每個(gè)電池具有一個(gè)開(kāi)口，或者每個(gè)子組電池(例如，兩個(gè)或多個(gè)電池)具有一個(gè)開(kāi)口。

模制，鑄造，使用3D打印機(jī)打印，或者使用另外的技術(shù)制造的上托盤元件403優(yōu)選地由塑料(例如，聚碳酸酯，丙烯睛-丁二烯-苯乙烯(ABS)，聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)，聚對(duì)苯二甲酸乙酯(PET)，尼龍等)制成，然而其它材料也可用于制造該托盤元件。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，母線407集成至上托盤元件403中，例如，通過(guò)在托盤元件制造過(guò)程中將母線模制到托盤元件中?？蛇x地，母線407可結(jié)合進(jìn)入在上托盤元件403內(nèi)模制的槽中。將母線集成至托盤元件403的上表面保證了在電池互連過(guò)程中母線被適當(dāng)?shù)囟ㄎ?，且保證了在電池組制造之后母線不會(huì)移動(dòng)，該移動(dòng)會(huì)施加壓力于電池互連部且可能損壞電池互連部。此外，通過(guò)根據(jù)需要和所示地使得母線的頂表面與托盤元件的頂表面共面，在電池端子和母線之間沒(méi)有可視的線(line-of-sight)。因此，如果電池互連熔化，則在所影響的電池與相鄰母線之間的擊穿的風(fēng)險(xiǎn)降低。

優(yōu)選地，母線407為線性的，即，其制造為直的母線且沒(méi)有接觸指狀元件。結(jié)果，簡(jiǎn)化了模塊制造，并且減少了母線材料，且因此減少了電池組的成本和重量。應(yīng)理解，該配置在電池分組，例如電池排405，也是線性地布置的時(shí)候最佳地工作。如果電池分組沒(méi)有以線性的方式布置，則母線可使用類似的形狀。例如，如圖8所示，如果各排電池401以非線性的方式布置，則母線801可使用相似的曲線形狀。在模塊800中，母線801使用鋸齒形狀。然而，由于該配置避免使用母線接觸指形元件，且保持了母線的大體一致的寬度，所以仍然實(shí)現(xiàn)了較簡(jiǎn)單和節(jié)約成本的配置。

在圖7中還示出了組件400的其它方面，具體地，下托盤元件703，電池分隔元件705和均熱器707。應(yīng)理解，元件701、703和705的配置設(shè)定為使用圓柱形電池，如優(yōu)選的，且使用其它形狀因子的電池401將需要重新設(shè)計(jì)元件701、703和705。分隔元件705由電絕緣材料制成，優(yōu)選地為塑料，例如聚碳酸酯，丙烯睛-丁二烯-苯乙烯(ABS)，聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)，聚對(duì)苯二甲酸乙酯(PET)，或尼龍。元件705使用擠壓工藝或其它工藝而制造，其它工藝?yán)缒Ｖ啤㈣T造、或使用3D打印機(jī)打印。

在所示的組件中，且如圖9所示，各電池401被保持在分隔元件705內(nèi)的其本身的腔體901內(nèi)。各電池腔體901的壁903可使用任何不同的形狀，例如各腔體可具有圓形或者非圓形橫截面。在所示的組件中，各電池腔體901被制造為六邊形形狀，其中六邊為相同長(zhǎng)度(即，正六邊形狀)。各壁903可以是直的；可選地，各壁903可以是從腔體中心線向外彎曲離開(kāi)的；可選地，各壁903可以是如圖所示朝向腔體中心線向內(nèi)彎曲的。

圖10提供了下托盤元件703和均熱器707的視圖。托盤元件703通常由與元件705相同的電絕緣材料制成，然而也可使用不同的電絕緣材料。優(yōu)選地，元件703由塑料制成(例如，聚碳酸酯，丙烯睛-丁二烯-苯乙烯(ABS)，聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)，聚對(duì)苯二甲酸乙酯(PET)，或尼龍)。元件703可被模制，例如通過(guò)注模，然而也可使用其它制造技術(shù)。優(yōu)選地，用于電池分隔元件705的六邊形腔體通過(guò)腔體1001穿過(guò)托盤元件703繼續(xù)延伸。腔體1001完全穿過(guò)托盤元件703，從而允許在電池401與下面的導(dǎo)熱均熱器707之間的良好的熱接觸。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，元件707由鋁制成，然而應(yīng)理解均熱器707也可由其它導(dǎo)熱材料制成。優(yōu)選地，均熱器707具有至少100Wm^-1K^-1的導(dǎo)熱系數(shù)。

為了實(shí)現(xiàn)期望的散熱水平，各電池401的最下表面，且更優(yōu)選地各電池401的下部分通過(guò)導(dǎo)熱材料的層1003而連接至均熱器707，導(dǎo)熱材料例如是導(dǎo)熱環(huán)氧樹(shù)脂，其中所選擇的材料優(yōu)選具有至少0.75Wm^-1K^-1，更優(yōu)選地至少2.0Wm^-1K^-1，仍更優(yōu)選地至少5.0Wm^-1K^-1，仍更優(yōu)選地至少10.0Wm^-1K^-1，且仍更優(yōu)選地至少20.0Wm^-1K^-1的導(dǎo)熱系數(shù)。通過(guò)如優(yōu)選地將各電池的下部分熱經(jīng)由層1003連接至均熱器707而促進(jìn)了從電池的散熱，而不是簡(jiǎn)單地將層1003設(shè)置在各電池的最下表面與均熱器之間。盡管層1003優(yōu)選地包括如上所述的導(dǎo)熱環(huán)氧樹(shù)脂，然而發(fā)明人預(yù)見(jiàn)了還可使用其它材料(例如，陶瓷)。盡管在圖中未示出，優(yōu)選地?zé)崃客ㄟ^(guò)與均熱器707的最下表面熱接觸的空氣冷卻散熱器或者容納在一組冷卻管道中的熱量交換液體而從均熱器散去。

選擇包括各層1003的材料以具有較高的電阻率，優(yōu)選地為至少10¹²ohm-cm的量級(jí)，從而將電池與下面的均熱器707電絕緣。盡管不必需，如在共同待審核共同受讓的美國(guó)專利申請(qǐng)14/331,300中所述，其公開(kāi)內(nèi)容在此結(jié)合用于任意和所有目的，多個(gè)非導(dǎo)電顆粒，例如由氧化鋁或硅石制成，設(shè)置在層1003中。作為該顆粒的結(jié)果，即使層1003是柔軟的，該顆粒有助于防止電池與下面的均熱器接觸。

在如上所述的現(xiàn)有的電池組組件中，交替極性非疊置母線的使用提供了簡(jiǎn)化的配置，其減輕了重量以及減少了材料和降低了制造成本。然而，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)使用該組件的單點(diǎn)電連接(即，在圖4中的電互連部411以及在圖8中的互連部803)具有明顯的缺點(diǎn)。該缺點(diǎn)是由于在并聯(lián)連接的電池之間的弱的電流共用，導(dǎo)致在電池之間的峰值電流和產(chǎn)生熱的較大差異。作為該不平衡的結(jié)果，在電池組中的電池老化有顯著差異。此外，假設(shè)使用熔線，則這些電流差異需要在大電流連接部(例如，互連部411或803)附近使用較大電流處理熔線，從而防止這些熔線過(guò)早地到達(dá)其電流上限。

為了克服這些缺陷，本發(fā)明提供了電流分配連接部(current distribution link)，在此也稱作電流分配互連部。該連接部的目的是在并聯(lián)的電池之間均勻地分配電流，從而消除由現(xiàn)有的組件連接所產(chǎn)生的電流不平衡。通過(guò)消除該電流不平衡，在所有的電池之間的電池老化效果大體相同，且熔線可被設(shè)置為較低值。

圖11示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的電流分配連接部的基本設(shè)計(jì)，該所示實(shí)施方式具有圖4的電池組件。應(yīng)理解，該配置可同等地應(yīng)用于其它使用并聯(lián)布置的大量電池的電池組件，例如組件800。

在組件1100中，電流分配連接部1101經(jīng)由高電流輸入部1103和1104而連接至例如相鄰的電池模塊或者電源控制器。通過(guò)該高電流輸入部1103和1104的電流接著經(jīng)由將電流路徑分為一組對(duì)稱、等長(zhǎng)度電流路徑的分支結(jié)構(gòu)(fan-out structure)而在并聯(lián)的電池之間均勻地分布。本發(fā)明的該方面在圖12和13中圖示地示出，其中電流由線的寬度表示。在圖12中，其使用常規(guī)、單點(diǎn)電連接，由于不均勻的電流路徑(即，隨著源1203與各電池1201之間的距離的增加電流路徑增長(zhǎng)，其中電池1201A最接近源1203且電池1201B距離源1203最遠(yuǎn))，所以電流在十六個(gè)電池1201之間分配不均勻。與常規(guī)、單點(diǎn)電連接形成鮮明對(duì)比，本發(fā)明的電流分配連接部如圖13所示將電流在十六個(gè)電池之間均勻分配，從而有助于保證電池以基本相同的速度老化。此外，通過(guò)提供平衡電流，與各電池對(duì)應(yīng)的熔線對(duì)于各電池可具有相同尺寸(假設(shè)在該組件中使用熔線)。此外，該熔線可被尺寸設(shè)置成用于與常規(guī)、單點(diǎn)電連接中所使用的電流相比較低電流。

為了簡(jiǎn)化電流分配連接部的制造，同時(shí)降低成本且保證性能，優(yōu)選地連接部1101由單片導(dǎo)電材料制成，例如一片金屬，例如一片銅或鋁。為了形成對(duì)稱、等長(zhǎng)度的電流路徑，在連接部中形成一組槽1105，例如通過(guò)沖壓處理，激光切割處理，或者其它制造技術(shù)。

應(yīng)理解，隨著電流路徑分支開(kāi)，從而電流減弱，電流路徑的橫截面積也可減小。這導(dǎo)致連接部重量的減輕。例如，在路徑1301中的電流小于在路徑1303中的電流，其進(jìn)而小于路徑1305中的電流，其進(jìn)而小于在路徑1307中的電流。除了可通過(guò)對(duì)各電流路徑進(jìn)行適當(dāng)?shù)某叽缭O(shè)置來(lái)減輕重量之外，重量的進(jìn)一步減輕還可通過(guò)去除不必要的分配連接部材料而實(shí)現(xiàn)，即去除不構(gòu)成電流路徑的連接部材料。圖14示出了基于連接部1101的示例性連接部1401，其中通過(guò)去除多余材料而減輕重量。

圖15-17示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，其中消除了之前的實(shí)施方式中的豎直槽。在該實(shí)施方式中，水平槽執(zhí)行在連接的電池之間均勻地分配電流的功能。圖15示出了電流分配連接部1500，且圖16示出了典型的電流路徑。圖17示出了該相同的電流分配連接部，其中去除了多余的材料。

已經(jīng)總體地描述了系統(tǒng)和方法，以有助于理解本發(fā)明的細(xì)節(jié)。在一些情況下，沒(méi)有具體地示出或詳細(xì)的描述公知的結(jié)構(gòu)、材料和/或操作，以避免使本發(fā)明的多個(gè)方面不清楚。在其它情況下，已經(jīng)給出了具體細(xì)節(jié)，已提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解。相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)為其它特定形式，例如為了適應(yīng)特定系統(tǒng)或設(shè)備或條件或材料或部件，而不偏離本發(fā)明的本質(zhì)或?qū)嵸|(zhì)性特征。因此，這里的公開(kāi)和描述旨在是本發(fā)明的范圍的示例，而不是限制。