CN102013509B - 具有带整体形成的端子的电化学电池的电池模块 - Google Patents
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Abstract
一种包括多个电化学电池的电池模块。每一个电池包括具有纵轴线的外壳和耦合到外壳的罩。该罩包括设置作为电池第一端子的元件。元件的至少一部分在大致垂直于纵轴线的方向上从外壳延伸出。电池模块进一步包括设置来接收多个电池的结构并且包括多个凹陷部。多个凹陷部中的每一个设置来接收元件的至少一部分，从而使得元件被正确地对准，用于与邻近电池的端子的导电耦合。
Description
相关专利申请的交叉引用
本申请要求享有2008年10月1提交的美国临时申请号61/101,985以及2009年1月23日提交的美国临时申请号61/146,994的权益，在此以引用的方式加入其全部公开内容。
技术领域
本申请总得涉及电池和电池模块领域。本申请尤其涉及可以用于车辆中，用以提供至少一部分的汽车动力的电池和电池模块。
背景技术
使用电能作为全部或者部分动力的车辆(例如电动车辆(EVs)、混合动力电动车辆(HEVs)、插电式混合动力电动车辆(PHEVs)，以及类似车辆，共同被称为“电动车辆”)与更传统的使用内燃机的气体动力车辆相比，具有一些优点。例如，电动车辆与使用内燃机的车辆相比能够产生较少的不必要的排放物和能够表现更高的燃料效率(以及，在一些情况下，这种车辆能够完全消除汽油的使用，例如在一些类型的PHEVs的情况中)。
随着电动车辆技术继续发展，需要为这种车辆提供改善的能源(例如，电池系统或者模块)。例如，希望这种车辆在不必对电池再充电的条件下能够增加行驶距离。还希望改进这种电池的性能和降低与电池系统相关的成本。
持续发展改善的一个领域是在电池化学领域。早期电动车辆系统使用金属氢化物镍(NiMH)电池作为推动力源。随着时间推移，不同的添加和改进提高了NiMH电池的性能、可靠性和实用性。
更近时间，制造者已经开始发展可以用在电动车辆中的锂离子电池。在车辆应用中使用锂离子电池具有一些优点。例如，锂离子电池具有比NiMH电池更高的电荷密度和比功率。用另一种方式来说，在存储相同量的电荷 时，锂离子电池比NiMH电池小，这使得能够在电动车辆中节省重量和空间(或者，可替换地，这个特征让制造者在不增加车辆重量或由电池系统所占据空间的情况下为车辆提供更大动力)。
众所周知，锂离子电池和NiMH电池运行不同，且由于与NiMH电池技术上存在不同，可能存在设计和工程上的挑战。例如，锂离子电池与相当的NiMH电池相比更易于在电池温度上变化，因此在车辆运行期间可能需要使用调节锂离子电池的温度的系统。锂离子电池的制造还存在对于该电池化学的独特的挑战，并且正在研发新方法和系统来解决这些挑战。
需要提供改进的用在电动车辆中的电池模块和/或系统，以解决与用在该车辆中的NiMH和/或锂离子电池系统相关联的一个或多个挑战。同样需要提供一种电池模块和/或系统，该电池模块和/或系统包括任何一个或多个从本公开的描述中将变得显而易见的有益特征。
发明内容
一个实施例涉及包括多个电化学电池的电池模块。电池中的每一个均包含具有纵轴线的外壳和耦合到外壳的罩。罩包括配置成用作电池的第一端子的元件。该元件的至少一部分在大致垂直于该纵轴线的方向上从该外壳延伸开。电池模块进一步包括配置成接收多个电池并且包括多个凹陷部的结构。该多个凹陷部的每一个被配置成接收该元件的至少一部分，从而该元件被正确地对准，用于与邻近电池的端子的导电耦合。
一个实施例涉及制造包括提供一种结构的电池模块的方法。该方法还包括对于该结构提供多个电化学电池，从而该结构的多个凹陷部中的每一个接收该多个电化学电池的每一个的元件，使得该元件被正确地对准，用于与邻近电池的端子的导电耦合，该方法进一步包括将多个电化学电池中的一个的元件耦合到邻近电池的端子。
附图说明
图1是具有根据示例性实施例的电池系统的车辆的透视图。
图2是根据示例性实施例的混合电动车辆的图解剖面图。
图3是根据示例性实施例的电池系统的剖面透视图。
图4是根据示例性实施例利用汇流条耦合到第二电化学电池的第一电化学电池的透视图。
图5是根据示例性实施例耦合到邻近电化学电池的汇流条的透视图。
图6是具有第一电化学电池的电池模块的一部分的透视图，该第一电化学电池用如图5所示的汇流条耦合到第二电化学电池。
图7是根据示例性实施例示出的没有电极的电化学电池的一部分的剖面透视图。
图8是如图7所示的电化学电池的分解视图。
图9是根据示例性实施例具有耦合到端子的整体汇流条的罩的透视图。
图10是如图9所示的罩的透视图。
图11是根据示例性实施例的电池模块的透视图。
图12是如图11所示的电池模块的透视图，上托架被移除。
图13是根据示例性实施例设置在上托架中的多个电化学电池的透视图。
图14是根据示例性实施例设置在上托架中的多个电化学电池的透视图。
图15是如图11所示的上托架的顶视图。
图16是如图11所示的上托架的透视图。
图17是如图11所示的上托架的底视图。
图18是如图11所示的上托架的底透视图。
具体实施方式
参照图1，示意了根据一个示例性实施例的车辆12，且其包括电池系统14。电池系统14的大小、形状、配置和位置以及车辆12的类型可以根据不同实施例而改变。例如，当如图1所示的车辆12是汽车，依据不同示例性实施例，车辆12可以包含车辆的各种各样的不同类型包括，除了其他类型以外，摩托车、公共汽车、旅游汽车、船及其类似物。依据实施例，车辆12有给车辆12提供全部或部分动力的电池系统14。这种车辆可以是电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、或其它类型的使用电力作为动力的车辆(共同被称为“电动车辆”)。
尽管电池系统14在图1中图解定位在车辆12的行李箱或后部，依据其它示例性实施例，电池系统14的位置可以改变。例如，电池系统14的位置可以基于车辆12中的有效空间、车辆12的需要的重量平衡、与电池系统14一起使用的其它部件(例如，电池管理系统，通风口或冷却设备等)的位置和各种各样的其它考虑来选择。
图2举例说明了根据示例性实施例的以PHEV形式提供的车辆100的图解剖面图。电池系统102设置成朝着车辆100的后部紧接燃料槽104(电池系统102可以设置成紧邻燃料槽104，或可以设置在车辆100的后部中的独立隔间中(例如，行李箱)，或可以设置在车辆100中的其它位置)。内燃机106设置成在车辆100利用汽油动力推动自己时使用。电动机108、动力分配设备112、和发电机114也被提供作为车辆100的车辆驱动系统的一部分。车辆100可以仅使用电池系统102、仅使用内燃机106、或使用电池系统102和内燃机106两者来提供动力或驱动。
应该注意其它类型车辆和车辆电动系统的配置可以根据其它实施例来使用，并且图2的图解说明不应该被认为是限制本申请描述的主题范围。
参考图3，根据示例性实施例的电池系统116被示出和包括具有电化学电池或电池组(batteries)118的电池模块117。根据示例性实施例，电池模块117包括一些特征或部件，该特征或部件用于将电化学电池118彼此连接和/或将电化学电池118连接到车辆电动系统的其它部件，并且也用于调节电化学电池118和电池系统116的其它特征。例如，电池系统116一些特征，该特征负责监视和控制电池系统116的电学性能、管理电池116的热特性、流出物(例如，可以是从电池118中排出的气体)的容纳和/或路径安排，以及电池系统116的其它方面。
根据示例性实施例，电池模块117包括多个电化学电池或电池组118(例如，锂离子电池、金属氢化物镍电池、锂聚合物电池等，或现在已知或将来发展的其它类型的电化学电池)。根据示例性实施例，电化学电池118一般是圆柱型锂离子电池，其配置成存储电荷。
依据其它示例性实施例，电池118可具有其它物理配置(例如，椭圆形、菱形、多边形，等)。电池118的电容量、尺寸、结构、和其它特征可以与依据其它实施例所示的那些不同。依据示例性实施例，电池118的每 一个具有至少一个位于其端部的端子119(例如，如图3所示)。依据另一个实施例，电池每一个具有位于其端部处的两个端子(例如，如图4所示，第一或正端子1012，和第二或负端子1014)。
根据不同示例性实施例，除了其他特征以外，电池模块117或电池系统116的尺寸、形状、和位置，车辆100的类型，车辆技术的类型(例如，EV、HEV、PHEV等)，和电池化学性质，可以与所示或所描述的不同。
尽管在图3举例说明为具有特定数量的电化学电池118，应该注意到依据其它实施例，电化学电池118的不同数量和/或布置可以根据各种各样的考虑(例如，电池系统116的需要能量，电池系统116必须装配入的可用空间，等)中的任一个来使用。
依据示例性实施例，提供处于托架140形式或相似结构的一系列元件或构件以包含关于彼此的不同的电池118。托架140可以用聚合材料或其它合适材料(例如，电绝缘材料)制备。托架140也可以包括使电池118从托架140的表面间隔开或从邻近的电池118间隔开的部件。外壳或盖142和基板(没有示出)可以设置成部分地或完全地围绕或包围电池118和托架140。
尽管图3示出电池模块117的示例性实施例，应理解电池模块117不限制于本领域技术人员在本公开中所看到的任何具体布置。例如，尽管图3所示的电池模块117显示为具有水平定向的电池118，该电池118由平行框架元件(例如，托架140)被背对背布置成两排或组，应理解电池模块117可以具有许多不同的配置。例如，电池118也可以为大致竖直的，几个分开的组，或布置成其它结构。另外，可以使用不同数量和类型(例如，金属氢化物镍电池，等)的电池118。盖142可以包括旨在接收和布置电池118的部件(例如，边壁等)。
现在参考图4，根据示例性实施例示意了连接邻近电池1010的端子1012、1014的方法。使用以汇流条1016形式或相似构件来提供的连接器将电池1010中的每一个电耦合到一个或多个其它电池1010或电池系统116的其它部件(例如，在图3中示出)。例如，图4示出根据示例性实施例两个电池1010用汇流条1016耦合在一起。汇流条1016的一部分被示为断面视图，以显示汇流条1016和端子1012之间的界面。汇流条1016为将第一 电池1010的负端子1014耦合到第二电池1010的正端子1012的金属元件(例如，铜、铜合金、铝、铝合金等)。汇流条1016包括被耦合到第一电池1010的负端子1014的第一端部1018(例如，通过干涉配合，通过焊接等)和被耦合到第二电池1010的正端子1012的第二端部1020(例如，通过干涉配合，通过焊接等)。
汇流条1016的第一端部1018和第二端部1020各包括突出部1022(例如，突出脊、唇状部、凸缘、延伸部，等)，该突出部1022被配置成实质上围绕电池1010的端子1012、1014。突出部1022可以是铸件或通过机械加工例如冲压操作、穿孔操作或挤出操作形成。该机械加工使突出部1022从汇流条1016的顶表面1024向外延伸。突出部1022形成限定孔1028的大致竖直的壁1026，该孔1028被配置成接收突出部1022的端子1012、1014。
根据示例性实施例，孔1028具有小于端子1012、1014的直径的直径，从而当端子1012、1014通过孔1028被接收时汇流条1016利用干涉配合被耦合到电池1010。通过首先加热汇流条1016(例如，通过感应加热，通过烘箱，通过火焰或加热构件，等)将汇流条1016与电池1010组装。根据实施例，汇流条1016的加热作为装配线加工的一部分进行，其中汇流条1016在装配线中被加热(例如，在烘箱中)并且直接与电池1010装配。
根据示例性实施例，汇流条1016被加热到足以膨胀汇流条1016的材料、扩大由突出部1022形成的孔1028和允许端子1012、1014由汇流条1016中的孔1028接收的温度。根据不同的示例性实施例，该温度根据汇流条1016的材料特性(例如，热膨胀系数)而变化。随着汇流条1016冷却，孔1028的直径收缩，形成与端子1012、1014的干涉配合。绝缘体1132(例如，如图5所示)可以设置在汇流条1016的下方并且围绕端子1012、1014，以减少汇流条1016和电池1010的罩或盖1034之间无意接触的可能性。
汇流条1016可以进一步利用焊接操作例如超声焊接操作、激光焊接操作或电阻焊接操作而被耦合到电池1010。根据另一个示例性实施例，汇流条1016可以仅被焊接到电池1010的端子1012、1014，以代替通过干涉配合并且焊接到电池1010的端子1012、1014。根据另一示例性实施例，汇流条1016可以仅被压配合到电池1010的端子1012、1014，以代替被焊接到电池1010的端子1012、1014。
图5-6示出了根据另一示例性实施例耦合到电池1110的端子1112的汇流条1116。汇流条1116的一部分为了显示汇流条1116和端子1112间的界面而被示为破断视图。汇流条1116为将第一电池1110耦合到第二电池(例如，如图6所示)的金属元件(例如，铜、铜合金、铝、铝合金等)。汇流条1116包括被耦合到第一电池1110的端子1112的第一端部1118(例如，通过干涉配合，通过焊接等)和被耦合到第二电池1110的外壳1136的第二端部1120(例如，通过压配合、通过干涉配合，通过焊接等)。如图5所示的汇流条1116的第一端部1118相似于如图4所示的汇流条1016的第一端部1018。然而，如图5所示的汇流条1116的第二端部1120被配置为耦合到第二邻近电池1110的外壳1136并且用作第二电池的盖。
汇流条1116的第一端部1118包括突出部1122(例如，突出脊、唇状部、凸缘、延伸部，等)，该突出部1122被配置成实质上围绕第一电池1110的端子1112。突出部1122可以是铸件或通过机械加工例如冲压操作、穿孔操作或挤出操作形成。该机械加工使突出部1122从汇流条1116的顶表面1124向外延伸。突出部1122形成限定孔1128的大致竖直的壁1126，该孔1128被配置成接收电池1010的端子1112。换句话说，端子1112被接收在由汇流条1116的突出部1122所限定的孔1128中，从而在端子1112和突出部1122的内表面1130之间产生接触。
图6示出了包括两个电池1110的电池模块的一部分，该两个电池1110利用图5的汇流条1116耦合在一起。电池1110为具有顶或第一表面1134的大致圆柱体，该顶或第一表面1134具有从顶表面1134大致向上延伸的端子1112(例如，负端子，正端子)。端子1112被电耦合到在电池1110的外壳1136内的第一电极(没有示出)(例如，负电极、正电极)。然而，端子1112与外壳1136本身电绝缘(例如，通过绝缘体1132)。电池1110的外壳1136，包括电池1110的顶表面1134，被电耦合到电池1010的外壳1136内的第二电极(没有示出)(例如，正电极、负电极)。
通过首先将汇流条1116的第二端部1120耦合到第二电池1110的顶表面1134，来将汇流条1116耦合到电池1110。根据一示例性实施例，汇流条1116的第二端部1120被压配合入第二电池1110的外壳1136的顶部，并且然后被焊接(例如超声、激光或电阻等)，以形成用于电池1110的盖 (例如，盖包括延伸部或凸缘，其用作用于耦合到邻近电池的汇流条或端子)。根据另一实施例，汇流条1116的第二端部1120比第二电池1110的顶部的直径大，并且利用干涉配合被耦合到第二电池1110的顶部。汇流条1116的第二端部1120通过冷却过程(例如，使用液氮)收缩(例如，减小尺寸，变小，等)。汇流条1116的第二端部1120然后被放置到第二电池1110的顶部的敞开端内，并且允许返回到室温。汇流条1116的第二端部1120可以随后通过焊接操作例如超声焊接操作、激光焊接操作或电阻焊接操作被进一步耦合到电池1110。
汇流条1116的第一端部1118然后被耦合到第一电池1110的端子1112。根据示例性实施例，汇流条1116的第一端部1118被焊接(例如超声、激光、电阻，等)到第一电池1110的端子1112。根据另一个示例性实施例，汇流条1116的第一端部1118被压配合到第一电池1110的端子1112。根据另一实施例，汇流条1116的第一端部1118中的孔1128具有小于端子1112的直径的直径，从而使得汇流条1116的第一端部1118利用干涉配合被耦合到第一电池1110的端子1112。汇流条1116第一端部1118被加热(例如，通过将第一端部1118放置在加热构件或火焰附近)。加热汇流条1116的第一端部1118膨胀金属，扩大由突出部1122形成的孔1128并且允许端子1112被接收在汇流条1116的第一端部1118中的孔1128中。随着汇流条1116冷却，孔1128的直径收缩，形成与端子1112的干涉配合。绝缘体1132(例如，如图6所示)可以设置在汇流条1116的下方并且围绕端子1112，以减少汇流条1116和电池1010的外壳1136之间无意接触的可能性。汇流条1116可以随后进一步利用焊接操作例如超声焊接操作、激光焊接操作或电阻焊接操作而被耦合到电池1010的端子1112。
现在参照图7-8，根据一示例性实施例，示出了用于电化学电池1210的电池罐或外壳1212(例如，容器、铸件等)。外壳1212用来接收或容纳没有被示出的电池构件(例如，缠绕圆柱形电池构件)。根据一示例性实施例，外壳1212包含三件式结构，包含主体1214(其可以，例如，用铝管或管件制成)、第一盖或底部1216、以及第二盖或罩1218，第二盖或罩1218包括凸缘(例如，突出片、翼片、伸出部、延伸部、突出部，突起，唇状物、悬伸部、隆起部等)，该凸缘用作用于将电池1210耦合到邻近电池的 端子的汇流条或端子。
如图8所示，三件式外壳1212提供了可以被改变(例如，在长度上)的灵活设计，以提供不同大小和容量的电池构件。例如，不同长度的主体1214可以与相同的底部1216和罩1218一起使用。另外，对于不同应用可以改变内部连接(例如，集电器等)，而不影响模块的外部界面(例如，罩1218、汇流条1226等)，电池1210被设置在模块内。另外，该类型的分开的部件设计允许对于研发的低成本加工工具以及规模经济的高效率，因为对于底部1216和罩1218的相同设计可以与不同长度的主体1214交换地使用。
根据示例性实施例，分开的部件(即，主体1214、底部1216和罩1218)比先前设计更容易清洁和处理。例如，主体1214、底部1216和罩1218可以分别清洗然后装配在一起。具有与主体形成整体的底部或罩的先前设计，使得清洁主体的内部和/或底部或罩很困难。具有分开的部件允许对于外壳1212的所有部件的完全接触。
现在参照图8，根据示例性实施例，底部1216可以具有整体的排气口结构1220。排气口结构1220可以被配置成从底部1216分开或展开，如果外壳1212内的压力达到预定值。不同尺寸的排气口1220可以与底部1216一起使用，以允许根据使用的排气口1220的设计(例如尺寸)来获得不同的内压。另外，根据应用的需要，不同尺寸的排气口1220可以与不同尺寸的外壳1212互换。根据示例性实施例，底部1216被耦合(例如，通过焊接加工，如激光焊接)到外壳1212的较低部分。
参照图9-10，根据示例性实施例，示出了用于外壳1212的盖1218或罩。罩1218包括第一端子1222(例如，正端子)，该第一端子1222可以被设置在例如罩1218的中心。通过使用被示为绝缘体1224的绝缘材料或绝缘设备，第一端子1222与罩1218绝缘。第一端子1222可以用集电器(未图示)被耦合到电池构件(没有示出)的电极(例如，正电极)。根据实施例，罩1218被耦合(例如，通过焊接加工，如激光焊接)到外壳1212的上部分。
仍然参照图9-10，罩1218也包括示为凸缘(例如，突出片、翼片、伸出部、延伸部、突出部，突起，唇状物、悬伸部、隆起部等)的元件，其 可以用作对于电池1210的端子或汇流条1226。根据示例性实施例，汇流条1226与罩1218形成整体(也就是说，汇流条1226和罩1218为单个整体)。使汇流条1226与罩1218形成整体减少了系统的总部件数量。另外，需要的紧固件(没有示出)的数量(例如，将汇流条1226耦合到端子1222)被减少。另外，通过有整体的汇流条1226而消除或减少使用的铜的量可以降低总系统成本。
如图9-10所示，汇流条1226延伸出并远离罩1218。根据示例性实施例，汇流条1226在不同于(也就是，高于)罩1218高度的高度，允许汇流条1226被放置成高于邻近电池1210的端子1222(也就是，在其顶上)。汇流条1226被配置成在汇流条1226的端部处有孔1228。根据示例性实施例，孔1228被配置成允许紧固件(没有示出)穿过孔1228放置，以将汇流条1226耦合到邻近电池1210的端子1222。
根据另一实施例，罩1218也可以包括示为填充洞1230的孔或洞。填充洞1230被配置成在电池1210被装配后允许物质(例如，电解质)被放置到电池1210中。根据另一实施例，盖也可以包括孔或洞1234，该孔或洞1234被配置成接收第一端子1222和绝缘体1224(例如，如图10所示)。
根据另一示例性实施例，汇流条1226可以用作电池1210的第二端子1232(例如，负端子)，因为汇流条1226可以被电连接到电池构件(没有示出)的电极(例如，负电极)。与罩1218形成整体的汇流条1226可以通过罩1218被连接到电极，罩1218被电连接到外壳1212的主体1214。外壳1212的主体1214被电连接外壳1212的底部1216，其然后依序被电连接到电池构件的电极，完成从汇流条1226到电极的连接。
现在参考图11-14，根据示例性实施例，示出了利用具有罩1312的电池1310的电池模块1300，该罩1312具有整体的端子或汇流条1314。电池模块1300可以与另一电池模块1300电耦合以形成电池系统(没有示出)或可以被独立地使用来形成其自身的电池系统。电池系统可以包括其他特征(未示出)，该特征负责监视和控制该系统的电学性能、管理该系统的热特性、流出物(例如，可以是从电池1310中排出的气体)的容纳和/或路径安排，以及电池模块1300和电池系统的其它方面。
如图11所示，电池模块1300包括多个电化学电池1310，该电化学电池1310各具有凸缘(例如，突出片、翼片、伸出部、延伸部、突出部，突起，唇状物、悬伸部、隆起部等)，该凸缘示出为形成在电池1310的罩1312中的整体的端子或汇流条1314、第一结构或上托架1316、和第二结构或下托架1318。多个电池1310被设置在上托架1316和下托架1318之间。尽管在图11中举例说明成具有电化学电池1310的特定数量，应注意，根据其它实施例，根据任何不同的考虑(例如，电池模块1300需要的能量、电池模块1300必须装配入的可用空间等)，可以使用不同数量和/或布置的电化学电池1310。
根据示例性实施例，上托架1316包括接收单个电池1310的整体的汇流条1314的结构1320(例如，凸起部分、切口、沟道、空间、成型区域等)，以正确地定向或对准电池1310(和整体的汇流条1314)，从而汇流条1314被正确地对准，以被连接到邻近的电池1310。上托架1316还包括示为壁1322(例如，如图14所示)的结构，该结构局部地围绕电池1310的上部分，以辅助适当地定位电池1310。应注意，与上托架1316结合使用的汇流条1314不必与罩1312形成整体(例如，上托架1316将仍能够正确地对准和定向具有非整体的汇流条1314的电池1310)。
根据另一示例性实施例，上托架1316还包括开口或孔1324，其暴露汇流条1314的一部分(例如，具有孔1326的汇流条1314的端部)以被耦合(例如，用紧固件、通过焊接，等)到邻近电池1310的端子1328。根据一示例性实施例，邻近电池1310的端子1328被切螺纹(例如，接收紧固件，如图12所示)。根据另一实施例，邻近电池1310的端子1328可以是平坦的，从而端子1328可以被焊接到汇流条1314。上托架1316可以由聚合物(例如，聚丙烯、聚乙稀等)或任何其他合适材料(例如，绝缘材料)制成。
仍然参考图11，为了密封位于下托架1318内的室(未图示)，示出的电池模块1300包括沿着下托架1318的上表面提供的密封件1330。根据一示例性实施例，密封件1330被配置成密封电池1310的下部分和下托架1318之间的间隙(当电池1310被放置在下托架1318中时)。根据一实施例，密封1330可以由硅树脂(例如，成型硅树脂)或其他合适材料构成。
根据一示例性实施例，密封件1330配置成辅助容纳任何从电池1310中排入到室内的气体。例如，气体可以从电池1310经由位于电池1310中 的每一个的下端处的排出设备或排出口结构1334(例如，如图13-14中所示)排出。根据另一实施例，开口或出口1336(例如，如图11所示)可以设置成与室流体连接。出口1336可以被用来将气体从室(在已经被从电池1310排出后)导向到电池模块1300的外部(例如，车辆的外部)。
现在参考图12，电池模块1300被示出为上托架1316被移除。从图12中可以看出，电池1310的汇流条1314被适当地定向，从而它们准备好至邻近电池1310的端子1328的连接(或至另一模块1300或电池系统的其它部件的连接)。根据另一示例性实施例，电池模块1300还可以包括孔或洞，该孔或洞被显示为在电池1310的罩1312中的填充洞1332。填充洞1332允许物质(例如，电解质)进入电池1310。
如图13-18所示，根据示例性实施例上托架1316可以用作装配工具或固定设备。从图13-14中可以看出，具有整体汇流条1314的电池1310被设置在上托架1316(其被颠倒显示)中。在上托架1316中设置的对准结构1320(在图14、17-18中示为凹陷部)提供了装配/固定工具，以在装配模块1300时将单个电池1310正确地对准和定向在合适的位置上。利用上托架1316作为装配工具，节省了装配电池模块1300中的时间、能量和金钱。如前所示，与上托架1316结合使用的汇流条1314不必与罩1312整体形成(也就是，上托架1316仍然能够正确对准和定向具有非整体的汇流条1314的电池1310)。
电池1310(具有耦合到罩1312的整体的汇流条1314或分开的汇流条)被颠倒地设置到上托架1316内(也就是，具有罩1312和汇流条1314的电池1310的端部被放置在上托架1316内)。每个单独电池1310的汇流条1314将被对准，用于与另一电池1310的端子1328正确耦合(或至电池模块1300的另一部件或电池系统)。另外，上托架1316的壁结构1322可以有助于正确定位单独的电池1310。
一旦所有电池1310被正确地定位在上托架1316中，底托架1318被装配到电池1310(再一次，颠倒)。底托架1318可以具有设置在其上以密封电池1310的下端的密封件1330(如图11所示)。然后将电池模块1300翻转成正确的侧边朝上，然后在此处汇流条1314被耦合到它们各自的端子1328(例如，通过紧固件，通过焊接，等)。
根据一个示例性实施例，包括多个电化学电池的电池模块被设置在底托架和上托架之间。电化学电池可以包括具有管状主体、底部、和罩的外壳。该底部可以包括排出口结构，以允许来自外壳内部的气体和/或流出物的排出。罩可以包括与罩绝缘的第一端子和与罩形成整体的汇流条。整体的汇流条可以用作电池的第二端子。电池模块还可以包括设置在电池的下端和下托架之间的密封件，以密封配置成接收来自电池的气体的室。上托架可以包括结构和/或切口来帮助正确地对准和定向具有整体汇流条的电池。
根据另一个示例性实施例，电池模块包括设置在第一结构和第二结构之间的多个电化学电池。每一个电化学电池包括从电化学电池的顶部延伸的结构，该结构配置成将电化学电池电耦合到邻近电化学电池的端子或电池模块的其它部件。该第一结构包括正确地定向该电化学电池的每一个的结构。
根据另一个示例性实施例，装配电池模块的方法包括在第一结构中提供多个电化学电池。该多个电化学电池中的每一个具有罩，该罩具有整体汇流条。该第一结构具有正确地定向多个电化学电池的每一个的整体汇流条的结构。该方法进一步包括在电化学电池的端部上设置第二结构。
提供与电池或单元电池的盖、罩或容器整体地形成的端子的一个优点是消除了单独制造和将端子耦合到盖、罩或容器上的需要。与其他电池相比，在该其他电池中端子与罩、盖或容器分开制造，以本发明的方式可以降低劳动和制造成本。另外，提供整体形成的端子降低了发生错误模式的机会(例如，因为端子不被焊接到盖或容器，没有可能是电短路或失效的点的焊接点)。
阅读本公开的技术人员会理解已经被示出和描述的不同示例性实施例，根据不同示例性实施例，与一个示例性实施例相关的特征可以与包括在其他示例性实施例中的特征一起使用。
如在此使用的那样，术语“大约”、“约”、“实质上”以及类似术语意在具有广泛的含义，所述广泛的含义与由本发明主题相关领域技术人员常用并接受的用意相一致。阅读本公开的本领域技术人员应该理解，这些术语意在允许所描述和要求的一定特征的描述而不使这些特征的范围限制在 所提供的精确量化范围内。因此，这些术语应该被解释为表示所描述和要求的主题的非实质性或不重要的修改或改变被认为处于所附权利要求所述的本发明的范围内。
应该注意这里用来描述不同例子使用的术语“示例性”意欲指出这样的实施例是可能例子、代表和/或可能实施例的说明(并且这样的术语不是用来暗示这种实施例是必然不同寻常的或最好的例子)。
这里使用的术语“耦合”、“连接”等意味着两个元件直接地或者间接地彼此接合。这种接合可以是静止的(例如，永久的)，或者是可移动的(例如，可移除或可释放的)。这种接合可以如下实现，即两个元件之间或者两个元件与任何其它中间元件整体形成为单个整体，或者两个元件之间或者两个元件与任何其它中间元件彼此连接在一起。
在此参考构件的位置(例如，“顶部”、“底部”、“在…之上”、“在…之下”等)仅仅用来描述图中不同构件之间的定向。应该注意不同构件的定向可以根据其它实施例来改变，并且这种改变旨在被本公开所包含。
需要着重注意，在不同实施例中显示的具有带整体形成端子的电化学电池的电池模块的结构和布置只是示例性的。虽然只有少许实施例在本申请公开内容中被详细描述，但是阅读本申请公开内容的本领域技术人员将易于理解在实质上没有脱离权利要求中所述主题新颖教导和优点的情况下，可以进行许多改造(例如，尺寸、大小、结构、形状以及各种构件的比例，参数值、安装布置、材料使用、颜色、方向等等的改变)。例如，电池可以是非圆柱形的(例如，椭圆的、矩形的，等)，构件的位置可以颠倒或以其它方式改变(例如，端子的定向)，和电池可以是不同类型(例如，金属氢化物镍、锂离子、锂聚合物，等)。因此，所有这些改进意于被包含在本发明的范围内。任何过程或方法步骤的顺序或次序可根据其它示例性实施例改变或再排序。在没有脱离本发明范围的情况下，可以在各种示例性实施例的设计、操作条件以及布置中进行其它替代、改进、变化以及省略。
Claims (15)
1.一种电池模块(1300)，包括：
多个电化学电池(1110，1210，1310)，该电池(1110，1210，1310)中的每一个包括具有纵轴线的外壳(1136，1212)和耦合到该外壳(1136，1212)的罩(1218，1312)，该罩(1218，1312)包括配置成用作电池(1110，1210，1310)的第一端子(1116，1226，1314)的元件(1116，1226，1314)，该元件(1116，1226，1314)的至少一部分在大致垂直于该纵轴线的方向上向外延伸超出该外壳(1136，1212)；和
结构(1316)，配置成在该结构(1316)的第一侧上接收多个电池(1110，1210，1310)，该结构(1316)的第一侧包括多个凹陷部(1320)，该多个凹陷部(1320)中的每一个被配置成接收该元件(1116，1226，1314)的至少一部分，从而该元件(1116，1226，1314)被正确地对准，用于与邻近电池(1110，1210，1310)的端子(1112，1222，1328)的导电耦合。
2.如权利要求1所述的电池模块(1300)，其中该多个凹陷部(1320)的每一个至少部分地包围元件(1116，1226，1314)，以辅助电绝缘该元件(1116，1226，1314)。
3.如权利要求1所述的电池模块(1300)，其中该多个凹陷部(1320)的每一个包括允许接近该元件(1116，1226，1314)的孔(1128，1228，1326)的切(1324)。
4.如权利要求1所述的电池模块(1300)，其中该结构(1316)进一步包括多个壁部件(1322)，该壁部件配置成辅助正确地对准多个电化学电池(1110，1210，1310)。
5.如权利要求4所述的电池模块(1300)，其中该多个壁部件(1322)的每一个至少部分地包围该多个电化学电池(1110，1210，1310)的每一个的端部。
6.如权利要求1所述的电池模块(1300)，其中该元件(1116，1226，1314)与罩(1218，1312)整体地形成。
7.如权利要求1所述的电池模块(1300)，其中该多个电池(1110，1210，1310)的每一个进一步包括第二端子(1112，1222，1328)，其中第一电池(1110，1210，1310)的第一端子(1116，1226，1314)被导电地耦合到邻近电池(1110，1210，1310)的该第二端子(1112，1222，1328)。
8.如权利要求7所述的电池模块(1300)，其中该第一端子(1116，1226，1314)的表面与该邻近电池(1110，1210，1310)的该第二端子(1112，1222，1328)的表面处于端面接合(facing engagement)以电连接该第一端子(1116，1226，1314)和该第二端子(1112，1222，1328)。
9.如权利要求1-6中任何一项所述的电池模块(1300)，其中该罩(1218，1312)包括孔(1234)，该电池(1110，1210，1310)的第二端子(1112，1222，1328)穿过该孔延伸，其中该第二端子(1112，1222，1328)与该罩(1218，1312)电绝缘。
10.如权利要求1-6中任何一项所述的电池模块(1300)，其中该元件(1116，1226，1314)的一部分被配置成提供与该邻近电池(1110，1210，1310)的端子(1112、1222、1328)的表面接触。
11.如权利要求10所述的电池模块(1300)，其中该元件(1116，1226，1314)包括孔(1128，1228，1326)并且被配置成接收紧固件(1329)，用于将该元件(1116，1226，1314)耦合到该邻近电池(1110，1210，1310)的端子(1112，1222，1328)。
12.如权利要求1所述的电池模块(1300)，其中该结构(1316)包括聚合物材料。
13.一种制造前述权利要求中任何一项所述的电池(1300)的方法，包括：
提供结构(1316)；
在该结构(1316)的第一侧提供多个电化学电池(1110，1210，1310)，从而该结构(1316)的多个凹陷部(1320)中的每一个接收该多个电化学电池(1110，1210，1310)的每一个的元件(1116，1226，1314)，使得该元件(1116，1226，1314)被正确地对准，用于与邻近电池(1110，1210，1310)的端子(1112、1222、1328)的导电耦合；和
将该多个电化学电池(1110，1210，1310)中的一个的元件(1116、1226、1314)耦合到邻近电池的端子(1112，1222，1328)。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括提供第二结构(1318)，该第二结构(1318)位于与该元件(1116，1226，1314)相对的该多个电化学电池(1110，1210，1310)中的每一个的端部处。
15.如权利要求14所述的方法，进一步包括向该第二结构(1318)提供密封元件(1330)，该密封元件(1330)被配置成密封与该元件(1116，1226，1314)相对的该多个电化学电池(1110，1210，1310)中的每一个的端部。
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