用于向电动车辆提供电力的模块化电池系统的制作方法

文档序号:20890013发布日期:2020-05-26 17:50阅读:208来源:国知局
用于向电动车辆提供电力的模块化电池系统的制作方法

本申请要求于2018年8月30日提交的标题为“modularbatterysystemtoprovidepowertoelectricvehicles”的美国专利申请号16/118,362的权益和优先权,该申请根据35u.s.c.§119(e)要求于2017年9月12日提交的标题为“smallformatbasedmodularbatterysystem”的美国临时申请62/557,689的权益和优先权,这两个申请的全部内容通过引用并入本文。



背景技术:

诸如机动车的车辆可以包括电源。电源可以为车辆的电动机或其它系统供电。



技术实现要素:

在至少一个方面,提供了一种为电动车辆供电的系统。该系统包括电池组以为电动车辆供电。电池组可以驻留在电动车辆中,并包括多个电池模块。多个电池模块中的每一个可以包括多个电池块。多个电池模块中的每一个可以包括一对电池模块端子。每一对电池模块端子可以具有跨该对电池模块端子两端的电池模块电压。每个电池块可以具有并联连接的多个圆柱形电池电芯(batterycell),并且可以具有一对电池块端子,其中跨该对电池块端子两端的限定最大电压小于电池模块电压。每个圆柱形电池电芯可以具有一对电池电芯端子。每一对电池电芯端子可以具有跨该对电池电芯端子两端的限定的最大电压。多个电池模块中的第一电池模块可包括与该多个电池模块中的第一电池模块联接的电池监测单元。多个电池模块中的第一电池模块可以包括与第一电池模块和电池监测单元联接的冷板。冷板可以接收来自电池监测单元的控制信号以向第一电池模块的多个电池块的至少一个子集提供冷却水平。

在至少一个方面,提供了一种为电动车辆供电的电动车辆电池组系统。电动车辆电池组系统可以包括电池组,以为电动车辆供电。电池组可以驻留在电动车辆中,并包括多个电池模块。多个电池模块中的每一个可以具有多个电池块。多个电池模块中的每一个可以具有一对电池模块端子。每一对电池模块端子可以具有跨该对电池模块端子两端的电池模块电压。每个电池块可以具有并联连接的多个圆柱形电池电芯。每个电池块可以具有一对电池块端子,其中跨该对电池块端子两端的限定最大电压小于电池模块电压。每个圆柱形电池电芯可以具有一对电池电芯端子。每一对电池电芯端子可以具有跨该对电池电芯端子两端的限定的最大电压。电池监测单元可与多个电池模块中的第一电池模块联接。冷板可以与第一电池模块和电池监测单元联接。电池监测单元可提供第一控制信号,第一控制信号识别多个电池模块中的第一电池模块,并且识别用于第一电池模块的第一气候控制参数。基于第一控制信号,冷板可以将第一气候控制参数应用于第一电池模块。电池监测单元可提供第二控制信号。第二控制信号可识别多个电池模块中的第二电池模块,并识别用于第二电池模块的第二气候控制参数。基于第二控制信号,冷板能够将第二气候控制参数应用于第二电池模块。

在至少一个方面,提供了一种方法。该方法可包括排列多个圆柱形电池电芯以形成电池块。多个圆柱形电池电芯中的每一个可以具有一对电池电芯端子。电池块可以具有一对电池块端子。每一对电池电芯端子可以具有跨该相应的一对电池电芯端子两端的限定的最大电压。该方法可以包括并联电连接多个圆柱形电池电芯,以使每一对电池块端子具有跨相应的一对电池块端子两端的限定的最大电压。该方法可以包括将电池块与一个或多个其它电池块组合以形成电池模块。电池模块可以具有一对电池模块端子。该对电池模块端子可具有跨相应的一对电池模块端子两端的最大电压,该最大电压大于跨每一对电池块端子两端的限定的最大电压。该方法可包括将可组合的电池模块与一个或多个其它电池模块组合以形成具有电池组容量和电池组电压的电池组。电池模块和一个或多个其它电池模块可以从电池组移除并且可以由另一电池模块替换。该方法可以包括将电池监测单元联接到电池模块。该方法可以包括在电池模块的表面和电池监测单元之间布置冷板。冷板可以与第一电池模块和电池监测单元联接。冷板可以接收来自电池监测单元的控制信号以向第一电池模块的多个电池块的至少一个子集提供冷却水平。该方法可以包括由电池监测单元向冷板提供第一控制信号。第一控制信号可识别多个电池模块中的第一电池模块,并识别用于第一电池模块的第一气候控制参数。该方法可包括通过冷板并且基于第一控制信号将第一气候控制参数应用于第一电池模块。该方法可以包括由电池监测单元提供第二控制信号。第二控制信号可识别多个电池模块中的第二电池模块,并可识别用于第二电池模块的第二气候控制参数。该方法可包括通过冷板并且基于第二控制信号将第二气候控制参数应用于第二电池模块。

在另一方面,提供了一种用于提供电动车辆电池组系统的方法,该电动车辆电池组系统为电动车辆供电。该方法可包括提供为电动车辆供电的电动车辆电池组系统。电动车辆电池组系统可以包括电池组,以为电动车辆供电。电池组可以驻留在电动车辆中,并包括多个电池模块。多个电池模块中的每一个可以具有多个电池块。多个电池模块中的每一个可以具有一对电池模块端子。每一对电池模块端子可以具有跨该对电池模块端子两端的电池模块电压。每个电池块可以具有并联连接的多个圆柱形电池电芯。每个电池块可以具有一对电池块端子,其中跨该对电池块端子两端的限定最大电压小于电池模块电压。每个圆柱形电池电芯可以具有一对电池电芯端子。每一对电池电芯端子可以具有跨该对电池电芯端子两端的限定的最大电压。电池监测单元可与多个电池模块中的第一电池模块联接。冷板可以与第一电池模块和电池监测单元联接。电池监测单元可提供第一控制信号,第一控制信号识别多个电池模块中的第一电池模块,并且识别用于第一电池模块的第一气候控制参数。基于第一控制信号,冷板可以将第一气候控制参数应用于第一电池模块。电池监控单元可提供第二控制信号。第二控制信号可识别多个电池模块中的第二电池模块,并识别用于第二电池模块的第二气候控制参数。基于第二控制信号,冷板能够将第二气候控制参数应用于第二电池模块。

在另一方面,提供了一种电动车辆。电动车辆可以包括电动车辆电池组系统,该系统为电动车辆供电。电动车辆电池组系统可以包括电池组,以为电动车辆供电。电池组可以驻留在电动车辆中,并包括多个电池模块。多个电池模块中的每一个可以具有多个电池块。多个电池模块中的每一个可以具有一对电池模块端子。每一对电池模块端子可以具有跨该对电池模块端子两端的电池模块电压。每个电池块可以具有并联连接的多个圆柱形电池电芯。每个电池块可以具有一对电池块端子,其中跨该对电池块端子两端的限定最大电压小于电池模块电压。每个圆柱形电池电芯可以具有一对电池电芯端子。每一对电池电芯端子可以具有跨该对电池电芯端子两端的限定的最大电压。电池监测单元可与多个电池模块中的第一电池模块联接。冷板可以与第一电池模块和电池监测单元联接。电池监测单元可提供第一控制信号,第一控制信号识别多个电池模块中的第一电池模块,并且识别用于第一电池模块的第一气候控制参数。基于第一控制信号,冷板可以将第一气候控制参数应用于第一电池模块。电池监控单元可提供第二控制信号。第二控制信号可识别多个电池模块中的第二电池模块,并识别用于第二电池模块的第二气候控制参数。基于第二控制信号,冷板能够将第二气候控制参数应用于第二电池模块。

这些和其它方面和实施方式将在以下详细讨论。前述信息和以下详细描述包括各个方面和实施方式的说明性示例,并且提供了用于理解所要求保护的方面和实施方式的性质和特征的概述或框架。附图提供了对各个方面和实施方式的说明和进一步理解,并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。

附图说明

附图不一定按比例绘制。在各个附图中,相同的附图标记和名称表示相同的元件。为了清楚起见,不是每个部件都在每个附图中被标记。

在附图中:

图1描绘了用于提供能量存储的电池模块的说明性实施例的非等轴视图;

图2描绘了用于提供能量存储的电池块的说明性实施例的等轴视图;

图3描绘了用于提供能量存储的系统的说明性实施例的俯视图的爆炸图;

图4描绘了用于提供能量存储的系统的说明性实施例的俯视图;

图5描绘了用于提供能量存储的电池组的说明性实施例的等轴视图;

图6描绘了用于提供能量存储的电池组的说明性实施例的另一视图;

图7是描述安装有电池组的电动车辆的说明性实施例的剖视图的框图;

图8是描绘用于提供能量存储装置的方法的说明性实施例的流程图;

图9是描绘提供电池块的方法的说明性实施例的流程图;以及

图10是描述为电动车辆供电的电动车辆电池组系统的说明性实施例的框图。

具体实施方式

以下是为电动车辆供电的电动车辆电池组系统的方法、设备、装置和系统相关的各种概念的更详细的描述,以及这些方法、设备、装置和系统的实施方式。以上引入并在以下更详细讨论的各种概念可以以多种方式中的任何一种来实施。

本文描述的系统和方法涉及模块化电池单元,本文描述为电池模块,其可以使用多个电池块形成,其中每个电池块具有多个电池电芯。电池电芯的设计和尺寸可以标准化,使得电池电芯可以容易地和单独地修理、替换或维护。如本文所述,多个电池模块可被包括在一起作为用于为电动车辆供电的电池组。

电池模块可以各自包括冷板(例如,冷却系统、气候控制系统),该冷板可以是相应的电池模块或电池组的部件或者独立于相应的电池模块或电池组。例如,每个电池模块或电池组可包括至少一个冷板、至少一个电芯保持器和至少一个电池监测单元,该电池监测单元测量各种类型的数据(例如,温度数据、电压数据、电流数据)并且可控制对应的电池模块或电池块。多个电池块可以封装为单个电池模块,并且可被安装在单个单元中,例如但不限于安装在电动车辆系统的驱动单元中。电池模块可以包括快速脱开装置,并且被设计成使得电池电芯或电池块可以容易地和单独地移除或替换,以满足或延长相应电池组的终身保修。

图1描绘了电池模块100的示例性实施例的等轴视图。如本文所述的电池模块100可指具有多个电池块105(例如,两个或更多个)的电池系统。例如,多个电池块105可以彼此电联接以形成电池模块100。电池模块100可以形成为具有各种不同的形状。例如,电池模块100的形状可以确定或选择为适应电池组,相应的电池模块100将布置在该电池组内。电池模块100的形状可以包括但不限于正方形、矩形、圆形或三角形。在公共电池组中的电池模块100可以具有相同的形状。在公共电池组中的一个或多个电池模块100可以具有与在该公共电池组中的一个或多个其他电池模块100不同的形状。

每个电池块105包括第一电芯保持器115和第二电芯保持器120,其中多个电池电芯110布置在第一电芯保持器115和第二电芯保持器120之间或联接在它们之间。每个电池模块100(例如,模块化或标准化电池模块)可具有独立或专用的冷板130或电池监测单元140或与其联接,电池监测单元可测量或控制对应的电池模块100和电池模块100的部件(例如,电池电芯110、电池块105)。例如,冷板130可以与电池模块100联接,以向形成相应的电池模块100的电池电芯110提供冷却或温度控制。例如,冷板130可以与电池模块100的第二侧(例如,底侧、底端)联接。冷板130可以包括与形成电池模块100的每个电池块105联接的单个冷板130,或者冷板130可以包括多个冷板130(例如,图1)。多个冷板130可以包括两个或更多个彼此层叠的冷板130,以形成多层冷板130。多层冷板130可以与电池模块100联接。多个冷板130可以包括多个独立的冷板130,其中每个冷板130与电池模块100的电池块105中的至少一个联接。冷板130可以包括单个冷却区域或多个冷却区域。例如,冷板130可以包括与至少一个电池块105联接的至少一个冷却区域。冷板130可以包括与电池模块100的每个电池块105联接的单个冷却区域。

电池块105可以使用一个或多个电芯保持器115、120保持在一起。例如,电芯保持器115、120中的单个电芯保持器可以在单个塑料壳体中容纳至少两个电池块105。电池电芯110可以使用黏合材料(例如,双组份环氧树脂、基于硅树脂的胶或其他液体黏合剂)、热熔或压配合而定位在电芯保持器115、120中的相应一个内。电池电芯110可以定位在电芯保持器115、120中的相应一个内以将它们保持就位。例如,作为制造过程的一部分,电池电芯110可以具有高度的公差。该公差可以通过将相应的电池电芯110的顶部或底部定位到公共平面并将它们固定在电芯保持器115、120中的相应一个内来解决。例如,每个电池电芯110的底端可以相对于彼此平坦地定位,以向冷板130提供平坦的配合表面。电池电芯110的顶端可以相对于第一电芯保持器115平坦地定位,以提供或形成用于形成电池电芯到集流体连接(例如,引线键合、激光焊接)的平坦平面。平坦平面可以仅设置在电池电芯110的顶部平面或底部平面上,因为电芯保持器115、120可以使用黏合材料(例如,双组份环氧树脂、基于硅树脂的胶或其他液体黏合剂)、螺栓/紧固件、压敏黏合剂(psa)带或这些材料的组合而保持在相应的电池模块100中。电芯保持器115、120放置或布置在其中的电池模块100的结构可以包括冲压、弯曲或成形的金属壳体,或者可以是通过注射成型或另一制造方法制成的塑料壳体。电池块105和电池模块100之间的电连接可以使用具有紧固件的铝或铜汇流条(各种形状的冲压/切割金属件)、导线和带(铝、铜或两者的组合)、具有铜缆的压配合螺柱和连接器、或弯曲/成形/冲压的铜或铝板。

冷板130可以向电池模块100、电池块105或电池电芯110的至少一个表面提供主动冷却。例如,冷板130可以与电池模块100、电池块105或电池电芯110的至少一个表面接触以提供主动冷却。冷板130可以例如通过一个或多个冷却区域向电池模块100的不同部分提供不同水平的冷却或温度控制。例如,冷板130可以向电池模块100的第一部分提供第一水平的冷却,并向电池模块100的第二,不同的部分提供第二,不同的水平的冷却。不同的部分可以包括不同的电池块105或电池块105的不同分组。不同的部分可以包括不同的电池电芯110或电池电芯110的不同分组。例如,不同部分可以包括在公共电池块105内的电池电芯110的不同子集或不同分组。多个冷板130可以设置在电池组或电池模块100内。每个冷板130可以与电池模块100的多个电池块105中的至少一个电池块105的至少一个表面(例如,底表面)联接。多个冷板130中的每一个可以单独地与电池监测单元140联接以接收相同或不同的控制信号。冷板130可以包括单个冷却板或多个冷却板。例如,冷板130的冷却板的数量可以对应于电池模块100的电池块105的数量(例如,一个冷却板与至少一个电池块105联接)。形成冷却系统的冷却板或多个冷却板可以是单独地(彼此)可移除的和可替换的。冷板130可以包括导电金属,例如但不限于铝或铜。例如,冷板可以形成为冲压板并且包括3000系列铝材料或1000系列铝材料。冷板130可以由联接或以其它方式接合在一起的两个或更多个不同板的组合形成。例如,冷板130可以由使用黏合剂材料、钎焊技术或焊接技术联接在一起的多个不同的板形成。冷板130可以形成为具有彼此层叠的多个板,例如以形成顶层或顶表面和底层或底表面。冷板130可以包括铝顶层或顶表面,该铝顶层或顶表面与一个或多个弯曲铜管联接,该一个或多个弯曲铜管钎焊、焊接、或使用黏合剂材料与铝顶层联接。

电池监测单元140可以与电池模块100或冷板130联接,以向电池模块100和冷板130提供系统监测和控制。例如,电池监测单元140具有电池模块100、一个或多个电池块105、一个或多个电池电芯110和一个或多个冷板130,通过一个或多个bmu连接器145。bmu连接器145,例如有线、无线或机械连接器,可包括信号路径或导电路径,其具有至少一个与电池监测单元140的端口(例如输入端口、输出端口)联接的第一端,以接收来自电池模块100的至少一个部件的信号或将信号传输到电池模块100的至少一个部件。bmu连接器145可以包括信号路径或导电路径,其具有与电池模块100的端口(例如输入端口、输出端口)、一个或多个电池块105、一个或多个电池电芯110以及一个或多个冷板130联接的至少一个第二端,以接收来自电池监测单元140的信号或从将来自相应的部件的信号传输到向电池监测单元140(例如电压信号、电流信号、温度信号、功率信号、状态信号)。bmu连接器145可以包括导线或感测线。bmu连接器145可以包括导电材料,例如但不限于铝或铜。电池监测单元140能够监测形成电池模块100的每个电池块105和形成电池块105的每个电池电芯110。例如,电池监测单元140可以与电池电芯110的输出、电池块105的输出、电池模块的输出或电池组(例如,图5至6的电池组505)的输出联接,以接收信息,例如但不限于电流数据、电压数据或温度数据。因此,电池监测单元140可以监测和接收来自电池组、电池模块100、电池块105或电池电芯110的信息和数据。电池监测单元140可以生成用于冷板130、电池模块100、电池块105或电池电芯110的控制信号。例如,响应于接收电流数据、电压数据或温度数据,电池监测单元140可以生成控制信号以修改接收相应控制信号的相应电池组、电池模块100、电池块105或电池电芯110的电流水平、电压水平或温度水平。电池监测单元140可生成控制信号以维持公共电池模块100内的多个电池块105的电流水平、电压水平或温度水平,使得多个电池块具有相同的电流水平、电压水平或温度水平。电池监测单元140可以生成控制信号以激活或去激活(例如,打开、关闭)接收相应控制信号的冷板130、电池组、一个或多个电池模块100、一个或多个电池块105、或一个或多个电池电芯110。

电池监测单元140可以生成用于冷板130的具有一个或多个气候控制参数的控制信号。气候控制参数可用于为电池模块100、电池模块100的一个或多个电池块105、或电池模块100的一个或多个电池电芯110提供如控制信号中所指示的预定冷却水平的冷却,或者为电池模块100的部分、电池模块100的一个或多个电池块105、或电池模块100的一个或多个电池电芯110提供如控制信号中所指示的预定冷却水平的冷却。电池监测单元140可根据监测来确定控制与电池模块100联接的冷板130,以控制、调节或降低例如电池模块100内、形成电池模块100的一个或多个电池块105内、或形成一个或多个电池块105的一个或多个电池电芯110内的温度。电池监测单元140可以控制冷板130或对应的电池模块100的其他部件,例如一个或多个电池块105或一个或多个电池电芯110。例如,电池监测单元140可以监测冷板130、电池模块100、一个或多个电池块105、或一个或多个电池电芯110,并且生成或报告状态或提供对应的冷板130、电池组、电池模块100、电池块105、或电池电芯110的局部诊断。电池监测单元140可以生成警报或通知,例如,对电池组的用户的通知,以指示何时应该修理、替换或维护特定的电池电芯110、电池块105、电池模块100或电池组505。

电池监测单元140可以通过bmu连接器145与电池模块100、电池块105或冷板130的至少一个表面联接。例如,bmu连接器145可以具有与电池监测单元140的至少一个端口联接的至少一个第一端和与电池模块100、电池块105或冷板130的顶表面、侧表面或底表面联接的至少一个第二端。例如,冷板130可以包括联接到电池模块100的第二侧的第一侧(例如,顶侧、顶端、顶层),并且电池监测单元140的第一侧(例如,顶侧、顶端)可以使用至少一个bmu连接器145与冷板130的第二侧联接,使得冷板130布置在电池模块100和监测电路140之间。电池监测单元140可以包括与冷板140和形成电池模块100的每个电池块105联接的单个电池监测单元140。电池监测单元140可以包括多个电池监测单元140,其中每个冷板130与电池模块100的至少一个电池块105联接并且与冷板130或冷却系统130联接。

电池监测单元140可包括与非导电材料或层联接、布置在其上或嵌入其中的电路板(例如,印刷电路板)或电路元件。例如,电池监测单元140可以包括处理器或微处理器。处理器或微处理器可包括计算逻辑、用于切换的一个或多个晶体管、用于模数转换的模数转换器(adc)、至少一个功率输入、至少一个数字通信端口(can、spi)以及从主电池监测系统接收的命令。例如,电池模块100的电池监测单元140可以与相应的电池模块100布置在其中的电池组(例如,电池组505)的电池组监测系统联接。到电池监测单元140的输入或在其处接收的输入可包括电压信号(例如,电压模拟信号)、电流信号(例如,电流模拟信号)和温度信号(例如,温度模拟信号)。例如,可以通过将经由bmu连接器145的物理电连接焊接到至少一个信号路径或至少一个导电路径(例如,导电迹线、感测线、导电贴片)来在电池电芯电压端子处测量电压。对应的电压信号可以通过bmu连接器145传输到电池监测单元140,该bmu连接器与形成在电池模块100上或嵌入在电池模块100内(例如嵌入在第一保持器板115内)的一个或多个信号路径或导电路径(例如导电迹线、感测线)联接。电压信号可以通过与一个或多个信号路径或导电路径联接的bmu连接器145作为模拟测量(例如电压模拟输入)传输到电池监测单元140。可以在电池模块100、电池块105或电池电芯110内的一个或多个点处测量温度。例如,可以使用温度传感器(例如,热敏电阻)在一个或多个电池电芯110的最热点处测量温度,并且对应的温度信号可以通过bmu连接器145传输到电池监测单元140,该bmu连接器与形成在电池模块100上或嵌入在电池模块100内(例如嵌入在第一保持器板115内)的一个或多个信号路径或导电路径(例如导电迹线、感测线)联接或包括该一个或多个信号路径或导电路径。温度信号可以通过一个或多个信号路径或导电路径作为模拟测量传输到电池监测单元140。可以使用电池监测单元140上的分流器来测量电流。

电池模块100的电池监测单元140可从电池模块100或电池组(例如,图5的电池组505)移除,并且可由另一监测电路140替换。电池监测单元140可以与电池模块100或电池组断开连接,并且用另一电池监测单元140替换,而不影响电池模块100或电池组的操作或者修改电池电芯110、电池块105、电池模块100或电池组的排列。电池监测单元140可以与电池模块100或电池组断开连接,并且用另一电池监测单元140替换,而不损坏或修改电池模块100或电池组。

电池模块100可以包括物理结构160,以将多个电池块105保持或联接在一起。物理结构160可以定位和排列成将冷板130和电池监测单元140与一个或多个电池块105联接。物理结构160可以包括围绕多个电池块105形成的非导电层或材料(例如,外壳)。物理结构160可以包括围绕多个电池块105、冷板130或监测电路140布置的柔性材料或带。

对于用于高功率、高性能电池模块100或电池组的更高容量电池电芯110(例如,0至5v和2至20ah)存在增加的需求。这种电池模块100或电池组可用于支持例如插电式混合动力电动车辆(phev)、混合动力电动车辆(hev)或电动车辆(ev)、汽车系统等的应用。通过并入更多电池块105或电池电芯110(例如,更多部件)来增加电池模块100或电池组的容量或功率可能由于局部过热或可靠性问题而导致可靠性降低。高功率、高电压电池组昂贵且不具有长寿命。例如,常规电池组内的模块、电池电芯和冷却系统可能难以维修,并且一旦安装就难以替换或不可替换,这阻止了返工并且降低了制造期间的生产率,并且一旦在现场就不允许维护和维修。因此,如本文所述的电池模块100可以封装为其自身的模块化系统或单元,作为一个整体安装并且可以装配有快速脱开装置或设计成使得相应的电池模块100、形成电池模块100的电池块105或形成电池块105的电池电芯110可以被单独地移除或替换以满足和延长电池组(例如,图5至6的电池组505)的寿命。如本文所述的电池组的每个部件可以是单独地可移除的、可替换的或可维修的。例如,电池电芯110可以是从电池块105单独地可移除的、可替换的或可维修的。例如,每一个电池电芯110可以从电池块105单独地可替换并且可由另一电池电芯110替换。电池块105可以是可从电池模块100单独地可移除的、可替换的或可维修的。例如,每一个电池块105可以从电池模块100单独地可替换并且可由另一电池块105替换。电池模块100可以是从电池组505单独地可移除的、可替换的或可维的修。例如,每一个电池模块100可以从电池组505单独地可替换并且可由另一电池模块100替换。冷板130可以是从电池组505的电池模块100单独地可移除的、可替换的或可维修的。例如,冷板130可以从电池模块100单独地替换并且可由另一冷板130替换。这可以增加电池组的生产率,提供可维修性,并且增加每个电池组的寿命和保修期,因为可以修复或替换单独的部件而不会极大地影响电池组505的整体性能或输出的性能。

图2描述了为电动车辆供电的示例性系统。提供了电池模块100,其具有两个电池块105(例如,第一电池块105和第二电池块105)。第一和第二电池块105可以是电池模块100的子部件。电池模块100中的电池块105的数量可以变化,并且可以至少部分地基于要提供给电动车辆的能量或功率的量来选择。例如,电池模块100可以与电池组内的一个或多个汇流条联接或与电动车辆的电池组联接,以向电动车辆的其他电气部件提供电力。电池模块100包括多个电池块105。电池模块100可以包括多个电芯保持器115、120,以将电池块105保持或联接在一起,并且将电池电芯110联接在一起以形成电池块105。

第一和第二电池块105包括多个电池电芯110。电池电芯110在一个或多个方面(例如高度、形状、电压、能量容量、端子的位置等)可以是同质的或异质的。第一电池块105可以包括与第二电池块相同数量的电池电芯110,或者第一电池块105可以具有与第二电池块105不同数量(例如,大于、小于)的电池电芯110。第一和第二电池块105可以包括以任何配置(例如,n×n或n×m电池电芯的阵列,其中n、m是整数)排列的任何数量的电池电芯110。例如,电池块105可以包括两个电池电芯110或五十个电池电芯110。包括在电池块105内的电池电芯110的数量可以在该范围内或该范围外变化。包括在电池块105内的电池电芯110的数量可以部分地基于你试图使用相应电池块105获得或达到的电池电芯层级规范、电池模块层级要求、电池组层级要求或这些的组合而变化。包括在特定电池块105中的电池电芯110的数量可以至少部分地基于电池块105的期望容量或电池块105的特定应用来确定。例如,电池块105可以包含并联电连接的固定“p”数量的电池电芯,这可以提供“p”倍于单个电池电芯容量的电池块容量。例如,相应的电池块105(或电芯块)的电压可以与单个电池电芯110的电压相同(例如,0v至5v或其他范围),其可以视为可以串联连接到用于电池组的电池模块100中的更大的电芯。例如,多个圆柱形电池电芯110可提供比多个圆柱形电池电芯110中的每一个的电池电芯容量大至少五倍的电池块容量以存储能量。电池块105可以具有跨相应电池块105的一对电池块端子两端的高达5伏的电压。

电池块105可以各自包括一个或多个电池电芯110,并且多个电池电芯110中的每一个可以具有跨对应电池电芯的端子两端的高达5伏(或其他极限)的电压。例如,电池块105可以包括并联电连接的多个电池电芯110的排列。多个电池电芯中的每个电芯110可以与至少一个相邻电芯中的每一个在空间上分开例如两毫米(mm)或更小。多个电池电芯110的排列可以形成用于存储能量的电池块105,并且可以具有跨相应电池块105的端子两端的高达5伏的电压。

例如,单个电池电芯110可以具有4.2v的最大电压,并且对应电池块105可以具有4.2v的最大电压。通过示例的方式,使用5伏/5安培-小时(5v/5ah)电芯且并联60个电芯的电池块105可以成为0v至5v,300ah的模块化单元。通过利用最小电芯到电芯间距(例如,从0.3mm到2mm的任何值),电池块105可以具有高封装效率,该间距防止电池块内的热传播,其中每个电芯例如具有单独的和隔离的通气口。例如,在本电池块105中可以实施相邻电芯之间的小于1mm的空间分离。电池块105因此可以是小的,例如小于0.05立方英尺,从而给予其高体积能量密度以用于高封装效率。

电池块105可以包括沿着每个电池电芯110的最长尺寸物理地彼此平行排列的电池电芯110。电池电芯110可以物理地排列为电池电芯110的二维阵列,或者可以物理地排列为电池电芯110的三维阵列。例如,电池电芯110可以以具有例如长度值170、高度值(或深度值)175和宽度值180的三个值的阵列形式排列,以形成电池块105或电池模块100。如图2所示,电池模块100可以具有长度170×宽度180×高度175的尺寸。电池模块100可以具有200mm的长度值170、650mm的宽度值180和100mm的高度值175。长度170可以在25mm至700mm的范围内。宽度180可以在25mm至700mm的范围内。高度175(或深度)可以在65mm至150mm的范围内。电池块105或电池模块的高度175或电池模块可以对应于(或取决于)电池电芯110的部件的高度或最长尺寸。

电池块105可以形成或包括外壳或壳体。例如,多个电池电芯110可以包封在电池块外壳中。电池块外壳可形成为各种不同形状,例如但不限于矩形、正方形或圆形。电池块外壳可形成为具有托盘状形状,并且可包括凸起边缘或边界区域。电池电芯110可以由电池块外壳的凸起边缘或边界区域保持就位。电池块外壳可与多个电池电芯110联接、接触或围绕其布置,以包封多个电池电芯110。例如,电池块外壳可以形成为使得其至少部分地围绕或包封电池电芯110中的每一个。电池块外壳可为体积小于1立方英尺。例如,电池块105外壳可为体积小于0.05立方英尺。

电池电芯110可以设置或布置在第一和第二电池块105中,并且可以排列成电池电芯110的一行或多行和一列或多列。电池电芯110的行或列中的每一行或列可以包括相同数量的电池电芯110,或者它们可以包括不同数量的电池电芯110。电池电芯110可在空间上相对于彼此排列以减小电池块105的总体积,以允许最小电芯到电芯间距(例如,没有失效或性能的降级),或允许足够数量的通气口。电池电芯110的行可以相对于彼此以倾斜、交错或偏移的形式排列。电池电芯110可以以各种其它形式或排列放置。

公共电池块105(例如,相同的电池块105)中的每个电池电芯110可以在所有方向上与相邻或邻近的电池电芯110间隔开0.5mm至3mm的范围内的距离(例如,每个电池电芯110之间的间隔为1.5mm,每个电池电芯110之间的间隔为2mm)。在公共电池块105中的电池电芯110可以均一地或均匀地间隔开。例如,电池块105中的每个电池电芯110可以与一个或多个其他电池电芯110间隔相同的距离。公共电池块105中的一个或多个电池电芯110可以与公共电池块105的另一个或多个电池电芯110间隔一个或多个不同的距离。不同电池块105之间的相邻电池电芯110可以间隔2mm至6mm范围内的距离。不同电池块105的电池电芯110之间的距离可以在应用和配置之间变化,并且可以至少部分地基于电池块105的尺寸、电气间隙或爬电规范、或相应电池模块100的制造公差来选择。

电池块105可以提供高达300安培-小时(ah)或更高的电池块容量。电池块105可以提供变化的容量值。例如,电池块105可以提供与形成相应电池块105的多个圆柱形电池电芯110中的圆柱形电池电芯110的总数量相对应的容量值。例如,电池块105可以提供在8ah至600ah范围内的电池块容量。电池块容量可以在该范围内或该范围外变化。电池块105可以形成为具有各种不同的形状。例如,电池块105的形状可确定或选择为适应电池模块100或电池组,相应的电池块105将布置在该电池模块100或电池组内。电池块105的形状可以包括但不限于正方形、矩形、圆形或三角形。公共电池模块100中的电池块105可以具有相同的形状,或者公共电池模块100中的一个或多个电池块105可以具有与公共电池模块100中的一个或多个其它电池块105不同的形状。

电池块105可以各自包括至少一个电芯保持器115、120(有时称为电芯保持器)。例如,第一和第二电池块105可以各自包括第一电芯保持器115和第二电芯保持器120。第一电芯保持器115和第二电芯保持器120可以容纳、支撑、保持、定位或排列电池电芯110以形成第一或第二电池块105,并且在本文中可以被称为结构层。例如,第一电芯保持器115和第二电芯保持器120可以将电池电芯110保持在预定位置或预定排列中,以在每个电池电芯110之间提供上述空间分离(例如,间隔)。第一电芯保持器115可以与每个电池电芯110的顶表面联接或者布置在该顶表面上或上方。第二电芯保持器120可以与每个电池电芯110的底表面联接或接触。

第一电芯保持器115和第二电芯保持器120可以包括一个或多个凹部、切口或其他形式的孔或孔口,以保持电池电芯110的部分。第一和第二电芯保持器115、120的凹部、切口或其它形式的孔或孔口可以形成为符合或匹配或对应于电池电芯110的尺寸。例如,凹部、切口或其他形式的孔或孔口中的每一个可以具有与要布置在相应的凹部、切口或其他形式的孔或孔口内的每个电池电芯110相同的尺寸(例如,相同的直径、相同的宽度、相同的长度)。电池电芯110可以布置在凹部、切口或其他形式的孔或孔口内,使得它们与凹部、切口或其他形式的孔或孔口的内表面齐平。例如,当电池电芯110布置在第一电芯保持器115和第二电芯保持器120中的每一个的凹部、切口或其它形式的孔或孔口内或与其联接时,每个电池电芯110的外表面可以与第一电芯保持器115和第二电芯保持器120中的每一个的凹部、切口或其它形式的孔或孔口的内表面接触。

电池模块100可以包括单个电池块105或多个电池块105(例如,两个电池块105,或多于两个电池块105)。电池模块100中的电池块105的数量可以至少部分地基于电池模块100的期望容量、配置或额定值(例如,电压、电流)或电池模块100的特定应用来选择。例如,电池模块100可具有大于形成相应电池模块100的电池块容量的电池模块容量。电池模块100可具有比跨相应电池模块100内的电池块105的电池块端子两端的电压更大的电池模块电压。电池块105可以彼此相邻、彼此紧靠、堆叠或彼此接触地定位以形成电池模块100。例如,电池块105可以定位成使得第一电池块105的侧表面与第二电池块105的侧表面接触。电池模块100可以包括多于两个的电池块105。例如,第一电池块105可以具有与其它电池块105的多个侧表面相邻定位或接触的多个侧表面。各种类型的连接器可以在电池模块100内将电池块105联接在一起。连接器可以包括但不限于带、导线、带式绑线、黏合层或紧固件。

图3提供了示例性电池块105的爆炸图。第一电芯保持器115或第二电芯保持器120可以包括将多个电池电芯110彼此联接的多个层(例如,导电层、非导电层)。第一电芯保持器115和第二电芯保持器120中的每一个可以包括导电层和非导电层的交替或交错的层。例如,第一电芯保持器115和第二电芯保持器120中的每一个可以包括正导电层、具有非导电材料的隔离层、以及负导电层。

图3包括第一电芯保持器115的不同层的示例性视图。特别地,图3示出了布置在非导电层310的第一表面(例如,顶表面)上方、与其联接或接触的第一导电层305的第二表面(例如,底表面)。非导电层310的第二表面(例如,底表面)布置在第二导电层315的第一表面(例如,顶表面)上方、与其联接或接触。第二导电层315的第二表面(例如,底表面)布置在第一电芯保持器115的第一表面(例如,顶表面)上方、与其联接或接触。第一电芯保持器115可以保持、容纳或对准第一导电层305、非导电层310和第二导电层315。例如,第一电芯保持器115可以包括围绕第一电芯保持器115的边界形成的边界或凸起边缘,使得第一导电层305、非导电层310和第二导电层315可以布置在边界或凸起边缘内。围绕第一电芯保持器115的边界形成的边界或凸起边缘可以将第一导电层305、非导电层310和第二导电层315保持就位并且彼此物理接触。

第一导电层305、非导电层310、第二导电层315、第一电芯保持器115和第二电芯保持器120可以包括多个孔口。孔口的数量可以部分地基于第一导电层305、非导电层310、第二导电层315、第一电芯保持器115、第二电芯保持器120和电池电芯110的大小和尺寸来选择。例如,第一导电层305可以包括具有第一形状的第一多个孔口320。非导电层310可以包括具有第二形状的第二多个孔口325。第二导电层315可以包括具有第三形状的第三多个孔口330。第一电芯保持器115可以包括具有第四形状的多个第四孔口335。第二电芯保持器120可包括具有第五形状的多个第五孔口340。320、325、330、335、340可以包括穿过相应层中的每一个形成的开口或孔,或者形成在相应层或结构中的凹部。

第一多个孔口320、第二多个孔口325、第三多个孔口330、第四多个孔335口和第五多个孔口340中的一个或多个的形状、尺寸或几何形状可以不同。第一多个孔口320、第二多个孔口325、第三多个孔口330、第四多个孔335口和第五多个孔口340中的一个或多个的形状、尺寸或几何形状可以相同或相似。可以根据电池电芯110的排列或分隔来选择孔口320、325、330、335、340的形状、尺寸或几何形状。第一、第二、第三、第四和第五形状中的两个或更多个可以至少部分地相对于彼此符合。第一、第二、第三、第四和第五多个孔口中的两个或更多个可以相对于彼此对准。可以至少部分地基于电池电芯110的形状、尺寸或几何形状来确定孔口320、325、330、335、340的形状、尺寸或几何形状。例如,多个电池电芯110可以布置或定位在第一电芯保持器115的第二表面(例如,底表面)与第二电芯保持器120的第一表面(例如,顶表面)之间。第一电芯保持器115或第二电芯保持器120可以分别使用第四多个孔口335或第五多个孔口340保持、容纳或对准多个电池电芯110。例如,电池电芯110中的每一个可以布置在电池块105内,使得电池电芯110的底端或底部部分布置在形成在第二电芯保持器120中的第五多个孔口340中的至少一个孔口(的边缘、边界、侧表面或结构)中、与其联接或接触,并且电池电芯110的顶端或顶部部分布置在形成在第一电芯保持器115中的第四多个孔口335中的至少一个孔口(的边缘、边界、侧表面或结构)中、与其联接或接触。

第一导电层305、非导电层310和第二导电层315的孔口320、325、330可以允许从电池电芯110中的每一个连接到正层(例如,第一导电层305)或负层(例如,第二导电层315)。例如,引线键合可以延伸穿过孔口320、325、330,以将电池电芯的正端子或正表面与第一导电层305联接。因此,孔口320、325、330的尺寸可设计成具有大于引线键合的直径或横截面形状的直径或开口。负接线片可从第二导电层315延伸,并连接到至少两个电池电芯110上的负表面或负端子。例如,引线键合可以从负接线片延伸以与电池电芯110上的由孔口330暴露的负端子的一部分联接。因此,一个或多个孔口320、325、330的尺寸可以设定为具有大于负接线片的尺寸。作为一些示例,孔口320、325、330、335、340的形状可以包括圆形、矩形、正方形或八边形形状或形式。孔口320、325、330、335、340的尺寸可以包括例如21mm或更小的宽度。孔口320、325、330、335、340中的一个或多个的尺寸可以是例如12mm宽和30mm长。

孔口320、325、330可以形成为使得它们小于孔口335、340。例如,孔口335和340可具有在10mm至35mm的范围内(例如,18mm至22mm)的直径。孔口320、325、330可以具有在3mm到33mm的范围内的直径。如果孔口335、340形成为具有正方形或矩形形状,则孔口335、340可具有在4mm至25mm的范围内(例如,10mm)的长度。如果孔口335、340形成为具有正方形或矩形形状,则孔口335、340可具有在4mm至25mm的范围内(例如,10mm)的宽度。例如,孔口335、340可以具有10mm×10mm的尺寸。如果孔口320、325、330形成为具有正方形或矩形形状,则孔口320、325、330可具有在2mm至20mm的范围内(例如,7mm)的长度。如果孔口320、325、330形成为具有正方形或矩形形状,则孔口320、325、330可具有在2mm至20mm的范围内(例如,7mm)的宽度。例如,孔口320、325、330可以具有7mm×7mm的尺寸。

孔口325可以形成为使得它们相对于孔口320更小(例如,具有更小的尺寸)或偏移。例如,孔口325可对应于孔口320,例如具有相同的几何形状,仅具有偏移以使孔口325相对于孔口320更小。例如,偏移可以在0.1mm到6mm的范围内,这取决于隔离、爬电和电气间隙要求。孔口325的尺寸可以与孔口320一样或相同。

孔口320、325、330可以形成为各种形状。例如,孔口320、325、330可以不形成为不同的模式化孔口或形成为具有不同的模式化孔口。例如,孔口320、325、330可以形成为从层305、310、315中的相应一个的侧面的几何切口。孔口320、325、330可以分别形成为围绕层305、310、315中的相应一个的周边的半圆形切口。

第一导电层305和第二导电层315可以包括导电材料、金属(例如,铜、铝)或金属材料。第一导电层305可以是正导电层或带正电的层。第二导电层315可以是负导电层或带负电的层。第一导电层305和第二导电层315可以具有例如在0.1mm至8mm的范围内的厚度。第一导电层305和第二导电层315可以具有在1至8毫米的范围内(例如,1.5mm)的厚度。第一导电层305和第二导电层315可以具有与电池块105相同的长度。例如第一导电层305可以具有在25mm到700mm的范围内(例如,150mm)的长度。第一导电层305和第二导电层315可以具有与电池块105相同的宽度。例如第一导电层305可以具有在从25mm到700mm的范围内(例如,330mm)的宽度。

非导电层310可包括绝缘材料、塑料材料、环氧树脂材料、fr-4材料、聚丙烯材料或formex材料。非导电层310可以将第一导电层305和第二导电层315保持或黏结在一起。非导电层310可以包括或使用黏合剂或其它黏结材料或机构来将第一导电层305和第二导电层315保持或黏结在一起。非导电层310、第一导电层305和第二导电层315可以保持或结合在一起以形成多层复合材料,有时统称为多层集流体。非导电层310的尺寸或几何形状可以选择为在第一导电层305和第二导电层315之间提供预定的爬电、电气间隙或间距(有时称为爬电-电气间隙规范或要求)。例如,非导电层310的厚度或宽度可以选择为使得当非导电层310布置在第一导电层305和第二导电层315之间时,第一导电层305与第二导电层315间隔开至少3mm。非导电层310可以形成为具有提供预定的爬电、电气间隙或间隔的形状或几何形状。例如,非导电层310可以具有与第一导电层305和第二导电层315不同的尺寸,使得非导电层310的端部或边缘部分相对于水平面或垂直面比第一导电层305和第二导电层315的端部或边缘部分延伸更远(例如,更长)。非导电层310的端部或边缘部分延伸出的距离可以提供预定的爬电、电气间隙或间距(例如,3mm的爬电或电气间隙)。非导电层310、第一导电层305和第二导电层315的厚度和绝缘结构可以提供预定的爬电、电气间隙或间距。将第一导电层305与第二导电层315分隔的非导电层310的厚度和绝缘结构可以提供预定的爬电、电气间隙或间距。因此,可以部分地基于满足爬电-电气间隙规范或要求来选择非导电层310的尺寸。非导电层310的尺寸可以减小或消除第一导电层305和第二导电层315之间的电弧放电。非导电层310可以具有0.1mm到8mm的范围内(例如,1mm)的厚度。非导电层310可以具有与电池块105相同的宽度。例如,非导电层310可以具有在从25mm到700mm的范围内(例如,330mm)的宽度。非导电层310可以具有与电池块105相同的长度。例如,非导电层310可以具有在25mm到700mm的范围内(例如,150mm)的长度。

第一电芯保持器115和第二电芯保持器120可以包括例如塑料材料、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)材料、聚碳酸酯材料或具有玻璃填充物的尼龙材料(例如,pa66尼龙)。第一电芯保持器115和第二电芯保持器120的刚性可以对应于形成相应的第一电芯保持器115和第二电芯保持器120的材料性质,诸如挠曲模量。第一电芯保持器115和第二电芯保持器120可以具有例如300v/mil的介电强度(其它值或值的范围是可能的)。第一电芯保持器115和第二电芯保持器120可以例如具有9,000psi的拉伸强度(其它值或值的范围是可能的)。第一电芯保持器115和第二电芯保持器120可以具有400,000psi的挠曲模量(例如,刚度/挠度)(其它值或值的范围是可能的)。介电强度、拉伸强度或挠曲模量的值可在这些值或值的范围之外变化,并且可部分地基于第一电芯保持器115和第二电芯保持器120的特定应用来选择。第一电芯保持器115和第二电芯保持器120可具有v-0或更大的ul94等级的阻燃性等级(例如,fr等级)。

图4描绘电池模块100的俯视图,示出了电池电芯110在第一电池块105和第二电池块105中的每一个中的示例性排列。电池块105可以包括一对端子430、435。例如,电池块105包括第一电池块端子430和第二电池块端子435。第一电池块端子430可对应于正端子,并且第二电池块端子435可对应于负端子。多个圆柱形电池电芯110可提供比多个圆柱形电池电芯110中的每一个的电池电芯容量大至少五倍的电池块容量以存储能量。电池块105可以具有跨一对电池块端子430、435两端的高达5伏的电压。例如,第一电池块端子430可与5v联接,且第二电池块端子435可与0v联接。第一电池块端子430可与+2.5v联接,且第二电池块端子435可与-2.5v联接。因此,第一电池块端子430和第二电池块端子435之间的电压差可以是5v或高达5v。

第一和第二电池块105中的电池电芯110可以排列成电池电芯110的一行或多行和一列或多列。单独的电池电芯110可以是圆柱形电芯或其它类型的电芯。根据每个电池电芯110的形状,电池电芯110可在空间上相对于彼此排列以减小电池块105的总体积,以最小化电芯到电芯间距(例如,没有失效或性能的降级),或允许足够数量的通气口。例如,图4示出了相对于彼此以倾斜或偏移形式排列的电池电芯110的每一行。电池电芯110可以以各种其它形式或排列放置。

公共电池块105(例如,相同的电池块105)中的每个电池电芯110可以在所有方向上与相邻或邻近的电池电芯110间隔开0.5mm至3mm的范围内的距离(例如,每个电池电芯110之间的间隔为1.5mm,每个电池电芯110之间的间隔为2mm)。例如,第一电池电芯110可以与相邻的第二电池电芯110间隔开1.5mm的距离,并且与相邻的第三电池电芯110间隔开1.5mm的距离。在公共电池块105中的电池电芯110可以均一地间隔开,或均匀地间隔开。公共电池块105中的一个或多个电池电芯110可以与公共电池块105的另一个或多个电池电芯110间隔一个或多个不同的距离。

不同电池块105(例如,相邻电池块)之间的电池电芯110(例如,相邻电池电芯110)可以间隔开2mm至6mm的范围内的距离。例如,沿着第一电池块105的边缘布置的一个或多个电池电芯110可以与第一电池块105的边缘间隔开0mm至1mm的范围内的距离(例如,0.5mm),并且沿着第二电池块105的边缘布置的一个或多个电池电芯110可以与第二电池块105的边缘间隔开0mm至1mm的范围内的距离(例如,0.5mm)。第一和第二电池块105的边缘可以彼此联接、彼此接触或彼此面对,使得沿着第一电池块105的边缘布置的一个或多个电池电芯110与沿着第二电池块105的边缘布置的一个或多个电池电芯110间隔开2mm至6mm的范围内的距离(例如,4.5mm)。不同电池块105的电池电芯110之间的距离可以变化,并且可以至少部分地基于电池块105的尺寸、电气间隙或爬电规范、或相应电池模块100的制造公差来选择。例如,电池电芯110可以基于预定的制造公差与不同的第二电池电芯110间隔开一定距离,该预定的制造公差可以控制或限制电池电芯110可以相对于彼此定位得有多近。

电池电芯110可以各自与第一电芯保持器130的第一层(例如,正导电层)联接。例如,第一电芯保持器115可以包括多个层,例如,形成正集流体的第一层(例如,图3的导电正层305)、具有非导电材料的隔离层、以及形成负集流体的第二层(例如,图3的导电负层315)。每个电池电芯110可以包括一对端子415、420。例如,电池电芯110可以包括正端子415和负端子420。每个电池电芯110的一对端子415、420可以具有跨其相应端子两端的高达5v的电压。例如,正端子415可与+5v联接,且负端子420可与0v联接。正端子415可与+2.5v联接,且负端子420可与-2.5v联接。因此,每个电池电芯110的正端子415和负端子420之间的电压差可以是5v或高达并包括5v的任何值。

电池电芯110的正端子415可以使用引线键合405或其他方式与第一电芯保持器115的第一层连接。电池电芯110的负端子420或负表面可通过负接线片410与第一电芯保持器115的第二层连接。电池电芯110的正端子415和负端子420可以形成在相应电池电芯110的相同表面(或端部)的至少一部分上或与其联接。例如,正端子415可以形成在电池电芯110的第一表面(例如,顶表面、侧表面、底表面)上或与该第一表面联接,并且电池电芯110的负端子420可以形成在相同的第一表面上或与该第一表面联接。因此,可以从电池电芯110的相同表面(或端部)进行到正和负汇流条或集流体的连接,以简化电池电芯110在电池块105内的安装和连接。

负接线片410可以将至少两个电池电芯110与第一电芯保持器115的导电负层(例如,图3的导电负层315)联接。负接线片410可以是导电负层的一部分,例如形成为导电负层的平面内的延伸或结构特征,或者部分地延伸超出该平面。负接线片410可以包括导电材料,例如但不限于金属(例如铜、铝)或金属合金或材料。负接线片410可以形成或提供接触点以将电池电芯110联接到第一电芯保持器115的负集流体。负接线片410可与电池电芯110的顶部或顶表面(例如,负端子420)联接或接触。负接线片410可与电池电芯110的侧表面联接或接触。负接线片410可以与电池电芯110的底部部分或底表面联接或接触。负接线片410与之联接或接触的电池电芯110的表面或部分可以对应于第一电芯保持器115相对于电池电芯110的放置。

负接线片410可以与至少两个电池电芯110的表面联接或接触。负接线片410可以以各种不同的形状形成,并且具有各种不同的尺寸(例如,符合电池电芯110的尺寸和它们的相对位置)。负接线片410的形状可包括但不限于矩形、正方形、三角形、八边形、圆形形状或形式,或者矩形、正方形、三角形或圆形形状或形式中的一个或多个组合。例如,负接线片410可以形成为具有圆形或弯曲形状或形式的一个或多个侧面(例如,部分或边缘)以接触电池电芯的表面,以及具有直的或成角度的形状的一个或多个侧面。负接线片410的特定形状、形式或尺寸可以至少部分地基于电池电芯110的形状、形式或尺寸或者第一电芯保持器115的形状、形式或尺寸来选择。负接线片410的形状和结构可以形成为二维或三维。例如,负接线片410的一个或多个边缘或部分可以折叠或形成为适合于结合到电池电芯110的负端子部分的形状或结构。对于二维负接线片410(例如,其厚度符合相应导电负层的厚度的负接线片410),负接线片410可以包括一个或多个参数或利用一个或多个参数来描述,所述参数例如为长度、宽度、表面积和曲率半径。对于三维负接线片410(例如,其至少一部分不符合相应导电负层的厚度的负接线片410),负接线片410可以包括一个或多个参数或利用一个或多个参数来描述,所述参数包括长度、宽度、高度(或深度、厚度)、一个或多个表面积、体积和曲率半径。三维负接线片410可以包括折叠、弯曲或加重部分,其为电池电芯110的负表面提供更大的表面以与其联接或接触。例如,三维负接线片410可以具有比二维负接线片410更大的厚度。

引线键合405可以是正引线键合405,其可以将至少一个电池电芯110与电芯保持器115的导电正层(例如,图3的导电正层305)联接。引线键合405可以形成为各种不同的形状并具有各种不同的尺寸。引线键合405的特定形状或尺寸可至少部分地基于电池电芯110的形状或尺寸或第一电芯保持器115的形状或尺寸来选择。例如,引线键合405的尺寸可以设计为从电池电芯110的顶表面、侧表面或底表面延伸。如图4所示,引线键合405可从电池电芯110的顶表面(例如,正端子415)延伸并延伸穿过形成在形成第一电芯保持器115的不同层中的每一层中的孔口,以接触电芯保持器115的导电正层(例如,图3的导电正层305)的顶表面。引线键合405的形状可以选择或实施为使得当引线键合405延伸穿过形成第一电芯保持器115的不同层时不接触第一电芯保持器115的负层。引线键合405的形状或形式可以包括矩形、圆柱形、管形、球形、带状或带形、弯曲形状、柔性或缠绕形状、或细长形状。引线键合405可包括导电材料,例如但不限于铜、铝、金属或金属合金或材料。

图5至6描绘了具有多个电池模块100的电池组505,每个电池模块100具有多个电池块105。电池块105可以包括多个电池电芯110。每个电池模块100可以包括物理结构160或保持器,以支撑、保持或部分地包封相应的电池模块100的对应的电池块105、冷板130或电池监测单元140。如本文所述的电池组505可指具有多个电池模块100(例如,两个或更多个)的电池系统。多个电池模块100可以使用一个或多个电连接器例如汇流条电连接至彼此以形成电池组505。例如,电池块105可以与一个或多个其它电池块105电联接或连接,以形成具有特定容量和电压的电池模块100或电池组505。单个电池模块100中的电池块105的数量可以变化,并且可以至少部分地基于相应电池模块100的期望容量来选择。每个电池模块100可以包括一对端子510、515。例如,电池模块100可以包括正端子510和负端子515。每个电池模块100的该对端子510、515可具有跨相应的一对电池模块端子510、515两端的电压,该电压大于跨每一对电池块端子430、435两端的电压或大于跨每一对电池电芯端子415、420两端的电压。

单个电池组505中的电池模块100的数量可以变化,并且可以至少部分地基于相应电池组505的期望容量(例如,电池组容量)或相应电池组505的期望电压(例如,电池组电压)来选择。例如,电池组505中的电池模块100的数量可以变化,并且可以至少部分地基于要提供给电动车辆的能量的量来选择。电池组505可与电动车辆的传动系统的一个或多个汇流条联接或连接,以向电动车辆的其它电气部件提供电力(例如,如图7中所示)。

电池块105和电池模块100可以与一个或多个其它电池块105和电池模块100组合,以形成具有指定容量和指定电压的电池组505,该指定电压大于跨电池块105或电池模块100的端子两端的电压。例如,高转矩电动机可以由电池组505适当地供电,该电池组405由多个电池电芯(例如,500个电池电芯)、块105或模块100并联连接而形成,以增加容量并增加可以放电的电流值(例如,以安培为单位)。电池块105可以用例如20至50个电池电芯110形成,并且可以提供对应数量的倍数的单个电池电芯110的容量。使用至少一些并联连接的电池块105或电池模块100形成的电池组505可提供大于跨每个电池块105或电池模块100的端子两端的电压。电池组505通过包括电池块105和电池模块100的各种配置,可以包括任意数量的电池电芯110。

具有一个或多个电池块105的电池模块100或电池组505可在具有最初未知的空间限制和变化的性能目标的电池模块100或电池组505的设计中提供灵活性。例如,标准化和使用小电池块105可以减少部件的数量(例如,与使用单独的电池相比),这可以降低制造和组装的成本。具有一个或多个电池块105的电池模块100或电池组505可提供在当今市场上不能获得的物理上更小的、模块化的、稳定的、高容量或高功率的装置,并且可以是可被封装到各种应用中的理想电源。

电池组505的形状和尺寸可以选择为适应在电动车辆内的安装。例如,电池组505的形状和尺寸可设定成与电动车辆的传动系统(其包括电气系统的至少一部分)的一个或多个汇流条联接。电池组505可具有矩形形状、正方形形状或圆形形状,以及其它可能的形状或形式。电池组505(例如,电池组505的外壳或外罩)可成形为将电池模块100保持或定位在电动车辆的传动系统内。例如,电池组505可形成为具有托盘状形状,并且可包括凸起边缘或边界区域。多个电池模块100可布置在电池组505内,并可通过电池组505的凸起边缘或边界区域保持就位。电池组505可以与电池模块100的底表面或顶表面联接或接触。电池组505可包括多个连接器,以在电池组505内将电池模块100连接在一起。连接可以包括但不限于带、导线、黏合材料或紧固件。

电池块105可彼此联接以形成电池模块100,并且多个电池模块100可彼此联接以形成电池组505。单个电池模块100中的电池块105的数量可以变化,并且至少部分地基于相应电池模块100的期望容量或电压来选择。单个电池组505中的电池模块100的数量可以变化,并且至少部分地基于相应电池组505的期望容量来选择。例如,高扭矩电动机可以由具有多个电池模块100的电池组505适当地供电,电池模块100具有多个电池块105,电池块105具有多个电池电芯110。因此,电池组505可以由总数在400到600范围内(例如,500个电池电芯110)的电池电芯形成,电池块105或电池模块100并联连接以增加容量并增加可以放电的电流值(例如,以安培为单位)。电池块105可以用例如任何数量的电池电芯110形成,并且可以提供对应数量的倍数的单个电池电芯110的容量。

例如,单个电池块105可以包括并联联接(“p”计数)的固定数量的电池电芯110,并且具有与电池电芯110的电压相同的电压,和“p”倍的放电安培数。单个电池块105可以与一个或多个电池块105并联连接以制造用于较高电流应用的较大“p”电池块105,或者串联连接为模块/单元以增加电压。另外,电池块105可被封装到各种应用中,并且可以满足由不同行业、国家或应用的管理机构(例如,国际汽车工程师学会(sae)、联合国欧洲经济委员会(unece)、德国标准化学会(din))所定义的各种标准电池尺寸。

被标准化或模块化成构建基块或单元的电池块105可以与其他电池块105组合或排列以形成电池模块100(或电池组505),其可以为任何装置或应用供电,例如phev、hev、ev、机动车、低压12伏系统、24伏系统或48伏系统、400伏系统、800伏系统、1千伏系统、摩托车/小型轻型应用、企业(例如,大型或商用)能量存储解决方案或住宅(例如,小型或家庭)存储解决方案等。

根据本文公开的概念,电池部件可以在电池块级别而不是在电池模块级别标准化或模块化。例如,每个电池电芯110可以形成为具有相同的形状和尺寸。每个电池块105可以形成为具有相同的形状和尺寸。每个电池模块100可以形成为具有相同或不同的形状和尺寸。因此,电池电芯110可以单独地替换,或者可以添加附加的电池电芯110以增加相应的电池块105的容量。电池块105可以单独地替换,或者可以添加附加的电池块105以增加相应的电池模块100的容量。例如,多个电池模块可以具有大于电池块容量的电池模块容量。多个电池模块中的每一个可以具有比跨第一电池块的电池块端子两端的电压更大的电池模块电压。电池模块100可以单独地替换,或者可以添加额外的电池模块100以增加相应的电池组505的容量(例如电池组容量)或电池组505的电池组电压。在一些应用或实施例中,代替或除了在电池块级别的标准化或模块化之外,可以在电池模块级别实施标准化或模块化。

例如,考虑5v/300ah电池块的上述示例。为了比较的目的,5v/50ah技术的当前单电池电芯可以是0.03立方英尺,并且这些并联连接的单电芯电池中的六个将使其尺寸为0.18立方英尺。这比本文公开的对应电池块大多倍(例如,0.05立方英尺)。因此,其它单电芯技术不提供体积优势,而是提供增加的危险或失效风险。

本文公开的电池模块100或电池块105能够克服封装约束,并且能够使用每个组件电池电芯的相同电压(0-5v)但具有“p”倍的放电安培数(例如,放电安培数乘以在电池块中并联连接的电芯的数量)来满足各种性能目标。电池模块100或电池块105可形成为各种尺寸、功率和能量的电池组505,以满足不同的产品性能要求,其中最佳封装效率和体积能量密度与特定设计相匹配。

电池块105可以允许在具有最初未知的空间限制和变化的性能目标的电池模块或电池组505的设计中的灵活性。标准化和使用电池块(其在尺寸上均小于电池模块)可减少部件的数量(例如,与使用单独的电芯相比),这可降低制造和组装的成本。另一方面,标准化的电池模块由于其相对较大的尺寸和较高的电压而限制了其能够支持的应用类型。用非标准块105标准化电池模块100可增加部件的数量,这可增加制造和组装的成本。相比之下,本文所公开的电池块105可提供模块化、稳定、高容量或高功率的装置,例如电池模块100或电池组505,其在当今市场上是不可获得的,并且可以是可被封装到各种应用中的理想电源。电池模块100的每个部件可以是单独地可移除的、可替换的或可维修的。例如,电池电芯110、电池块105、冷却系统130或电池监测单元140可以从电池模块100或电池组505单独地移除,并且可以从彼此移除。

图7描绘了安装有电池组505的电动车辆705的剖视图700。电池组505可包括具有至少一个冷板130和至少一个电池监测单元140的至少一个电池模块100。例如,电池监测单元140可以与形成电池模块100的电池块105或电池电芯110的输出联接,以监测形成电池模块100的电池块105或电池电芯110,并且生成用于冷板130的控制信号,以提供对形成电池模块100的电池块105或电池电芯110的冷却。电动车辆705可以包括自主、半自主或非自主的人类操作车辆。电动车辆705可包括混合动力车辆,其由车载电源和汽油或其它动力源操作。电动车辆705可包括机动车、轿车、卡车、客车、工业车辆、摩托车和其它运输车辆。电动车辆705可包括底盘710(例如,框架、内部框架或支撑结构)。底盘710可以支撑电动车辆705的各种部件。底盘710可以跨越或以其他方式包括电动车辆705的前部715(例如,发动机罩或顶盖部分)、主体部分720和后部725(例如,行李舱部分)。前部715可以包括电动车辆705的从电动车辆705的前保险杠到前轮舱的部分。主体部分720可以包括电动车辆705的从电动车辆705的前轮舱到后轮舱的部分。后部725可以包括电动车辆705的从电动车辆705的后轮舱到后保险杠的部分。

包括具有冷板130和电池监测单元140的至少一个电池模块100的电池组505可以安装或放置在电动车辆705内。例如,电池组505可以与电动车辆705的传动单元连接。传动单元可以包括电动车辆705的部件,其产生或提供动力以驱动车轮或移动电动车辆705。传动单元可以是电动车辆驱动系统的部件。电动车辆驱动系统可以向电动车辆705的不同部件传输或提供动力。例如,电动车辆传动系统可以将动力从电池组505传输到电动车辆705的轮轴或车轮。电池组505可以在前部715、主体部分720(如图7所示)或后部725内安装在电动车辆705的底盘710上。第一汇流条735和第二汇流条730可以与电动车辆705的其它电气部件连接或以其它方式电联接,以将电力从电池组505提供到电动车辆705的其它电气部件。

图8描绘了用于提供能量存储装置的方法800的示例性实施例。方法800可包括排列电池块105(动作805)。例如,该方法可以包括排列多个电池块105以形成电池模块100。每个电池块105可以包括多个电池电芯110。排列电池块105可以包括电连接和物理地排列电池块105的多个电池电芯110以形成用于存储能量的模块化单元或电池模块100。多个电池电芯110可以彼此并联地电联接,以提供电池块105。

可以通过将多个电池电芯110中的每个电池电芯110与至少一个相邻电池电芯110中的每个电池电芯在空间上分隔1.2毫米(mm)或更小来排列多个电池电芯110,以形成电池块105。多个电池电芯110可以在第一电芯保持器115和第二电芯保持器120的表面上均匀地间隔开。多个电池电芯110可以沿着第一电芯保持器115和第二电芯保持器120的表面布置在预定位置处。电池电芯110之间的间距可以变化,并且可以至少部分地基于电池电芯110被并入在其中的电池块105的尺寸来选择。多个电池电芯110中的每一个可以具有跨对应电芯的端子两端的高达5伏的电压。

电池电芯110可以设置或布置在电池块105中,并且可以排列成使得它们形成电池电芯110的一行或多行和一列或多列。电池电芯110可在空间上相对于彼此排列以减小电池块105的总体积,以允许最小电芯到电芯间距(例如,没有失效或性能的降级),或允许足够数量的通气口。例如,电池电芯110可以相对于彼此以倾斜或偏移的形式排列。电池电芯110可以以各种其它形式或排列放置。

公共电池块105(例如,相同的电池块105)中的每个电池电芯110可以在所有方向上与相邻或邻近的电池电芯110间隔开0.5mm至3mm的范围内(包括端值)的距离(例如,每个电池电芯110之间的间隔为1.5mm,每个电池电芯110之间的间隔为2mm)。公共电池块105中的电池电芯110可以是均匀间隔的,或者公共电池块105中的一个或多个电池电芯110可以与公共电池块105的另一个或多个电池电芯110间隔一个或多个不同的距离。

不同电池块105之间的电池电芯110可以间隔2mm至6mm的范围内(包括端值)的距离。例如,方法800可包括将电池块105的第一圆柱形电池电芯110与一个或多个其他电池块105的第二圆柱形电池电芯110在空间上分隔开至少4.5毫米(mm)。不同电池块105的电池电芯110之间的距离可以变化,并且可以至少部分地基于电池块105的尺寸、电气间隙或爬电规范、或相应电池模块100的制造公差来选择。

方法800可以包括组合多个电池块105(动作810)。例如,电池块105可以与一个或多个其他电池块105组合或联接以形成电池模块。电池块105可以使用各种连接件彼此联接,例如但不限于带式键合互连件。例如,第一多个带式键合互连件可联接电池块105的正端子,第二多个带式键合互连件可联接电池块105的负端子。带式键合互连件可以串联连接多个电池块105,并形成具有预定形状的电流路径。例如,电流路径可以对应于从一个电池块105到多个电池块105中的第二,不同的电池块105的电流流动。使用第一多个带式键合互连件,可形成从第一电池块105的第一集流体(例如,正集流体、负集流体)到第二电池块105的第二集流体(例如,正集流体、负集流体)的多个电通路或多个电流路径。多个电通路或多个电流路径230可以具有相同的形状,或者一个或多个可以具有不同的形状。

多个电池块105可以彼此电联接以形成电池模块100。多个电池块100可以彼此电联接以形成电池组505。单个电池模块100中的电池块105的数量可以变化,并且至少部分地基于相应电池模块100的期望容量来选择。单个电池组505中的电池模块100的数量可以变化,并且至少部分地基于相应电池组505的期望容量来选择。

方法800可以包括组合多个电池模块100(动作815)。例如,电池模块100可以与一个或多个其他电池模块100组合以形成电池组505。例如,高转矩电动机可以由电池组505适当地供电,该电池组405由多个电池电芯(例如,500个电池电芯)、块105或模块100并联连接而形成,以增加容量并增加可以放电的电流值(例如,以安培为单位)。电池块105可以用例如20至50个电芯形成,并且可以提供对应数量的倍数的单个电芯的容量。

具有一个或多个电池块105的电池模块100可在具有最初未知的空间限制和变化的性能目标的相应电池模块100或电池组505的设计中提供灵活性。例如,标准化和使用小电池块105可以减少部件的数量(例如,与使用单独的电池相比),这可以降低制造和组装的成本。具有一个或多个电池块105的电池模块100可提供在当今市场上不能获得的物理上更小的、模块化的、稳定的、高容量或高功率的装置,并且可以是可被封装到各种应用中的理想电源。电池块105和一个或多个其它电池块105可以使用电池模块100的物理结构160来保持。物理结构160可以包括围绕(例如,包封)不同电池块105形成的非导电层或材料。物理结构160可以包括围绕不同电池块105布置的柔性材料或带,以将电池块105保持在一起。

电池电芯110可以是从电池块105单独地可移除的、可替换的或可维的修。例如,每一个电池电芯110可以从电池块105单独地可替换并且可由另一电池电芯110替换。电池块105可以是可从电池模块100单独地可移除的、可替换的或可维修的。例如,每一个电池块105可以从电池模块100单独地可替换并且可由另一电池块105替换。电池模块100可以是从电池组505单独地可移除的、可替换的或可维的修。例如,每一个电池模块100可以从电池组505单独地可替换并且可由另一电池模块100替换。

方法800可以包括联接电池监测单元140(动作820)。例如,电池监测单元140可与电池组505的多个电池模块100中的至少一个电池模块100联接。例如,电池监测单元140可以并入电池模块100内以监测和控制电池模块100。电池监测单元140可以包括或形成为电路板,或者包括布置在、形成在或嵌入在非导电层或材料上的电路和计算机组件。电池监测单元140可以通过一个或多个bmu连接器145与每个电池电芯110、每个电池块105、每个电池模块100或冷板130联接。例如,bmu连接器145可以包括信号路径(例如,导线、导电线路)以将电池监测单元140与每个电池电芯110、每个电池块105、每个电池模块100或冷板130联接。

电池监测单元140可包含模块层级部件(例如,电池模块100层级部件),其将关于一个或多个电池模块100(或一个或多个电池块105、一个或多个电池电芯110)的数据传输到电池组层级监测系统或电池组层级监测系统。例如,电池监测单元140可以收集或接收数据,例如但不限于电压数据、温度数据、湿度数据和功率平衡数据(例如,在电池块105之间、在电池电芯110之间)。电池监测单元140可以使用该数据来平衡形成相应电池模块的电池块105或电池电芯110,以在电池块105或电池电芯110之间保持接近相同的电压水平。例如,电池监测单元140可以使用该数据来平衡形成相应电池模块的电池块105或电池电芯110,以在电池块105或电池电芯110之间保持相同的电压水平。电池监测单元140可以包括一个或多个传感器(例如,电压传感器、温度传感器、湿度传感器、功率传感器)或与其联接,以收集或接收数据,例如但不限于电压数据、温度数据、湿度数据和功率平衡数据。传感器可以通过直接连接与电池模块100联接,或者插入到电池监测单元140的一个或多个端口中。例如,传感器可以通过引线键合、带式键合、焊接连接(例如,直接焊接到电池监测单元140)与电池模块100联接,或者安装到电池监测单元140的电路部分。电池监测单元140可以使用线束或通信的可替代无线形式与电池组层级监测系统联接。

方法800可以包括布置冷板130(动作825)。例如,可以在电池模块100的表面和电池监测单元140之间布置冷板130。冷板130可以与电池模块100和电池监测单元140联接。冷板130可以接收来自电池监测单元140的控制信号以向第一电池模块100的多个电池块105的至少一个子集提供冷却水平。例如,至少一个冷板130可与电池组505的多个电池模块100中的至少一个电池模块100联接。例如,冷板130可以并入电池模块100内或作为其一部分。冷板130可以包括一个或多个冷却板或冷却单元。冷却板或冷却单元可以与每个电池电芯110、每个电池块105、每个电池模块100等联接。例如,冷板130可以布置成使得其与每个电池电芯110、每个电池块105、每个电池模块100或电池组505的至少一个表面或部分接触、布置成靠近该至少一个表面或部分、或布置在该至少一个表面或部分的预定距离内。冷板130可以与每个电池电芯110、每个电池块105、每个电池模块100或电池组505的至少一个表面或部分联接或粘附。

电池模块100可以包括彼此联接以形成多层冷板130的多个冷板130。例如,冷板130可以与电池模块100联接或以其他方式作为其一部分并入。电池模块100可以与一个或多个其它电池模块100联接并紧固在电池组505内,各自具有一个或多个冷板130。在电池组505内,冷板130可以与来自电池组505的一个或多个冷却剂歧管的一个或多个冷却剂连接件联接。例如,冷却剂连接件可包括但不限于具有蜗轮夹具、弹簧夹具或卷曲夹具的橡胶软管。冷却剂连接可包括配件,例如但不限于快速释放配件或快速脱开配件,以便于安装和从电池组505移除或用于与相应的冷板130联接。配件可以设计成使得冷却剂在冷却剂连接器从电池组505或相应的冷板130拆卸期间不泄漏。冷却剂歧管可与电池组505的壳体联接。例如,冷却剂歧管可以紧固、夹持、卡扣或粘附到电池组505的壳体。

可以选择冷板130与电池电芯110、电池块105、电池模块100或电池组505的距离,使得冷板130可以向每个电池电芯110、每个电池块105、每个电池模块100或电池组505提供冷却(例如主动冷却),以调节每个电池电芯110、每个电池块105、每个电池模块100或电池组505的温度。冷板130可以与至少一个电池电芯110、至少一个电池块105、至少一个电池模块100或电池组505的至少一个表面联接或接触。冷板130可以向每个电池电芯110、每个电池块105、每个电池模块100或电池组505提供散热,以调节每个电池电芯110、每个电池块105、每个电池模块100或电池组505的温度。

方法800可以包括提供第一控制信号(动作830)。例如,电池监测单元140可以提供第一控制信号。第一控制信号可识别多个电池模块100中的第一电池模块100,并可识别第一电池模块100的第一气候控制参数。基于第一控制信号,冷板130可以将第一气候控制参数应用于第一电池模块100。例如,电池监测单元140可以与冷板130联接,使得电池监测单元140可以控制或独立地控制冷板130。例如,导线可以将电池监测单元140联接到冷板130。电池监测单元140可以与冷板通信地联接。电池监测单元140可以产生和传输指示冷板130的温度或工作范围的控制信号。电池监测单元140可以为电池组505的不同区域、不同电池模块100、不同电池块105或不同电池电芯110生成不同的控制信号。控制信号可以识别气候控制参数。气候控制参数可以包括但不限于元件状态(例如,开/关)、电流水平、电压水平或温度水平。因此,气候控制参数可用于激活或去激活电池组505的部件、修改电流水平、修改电压水平或修改温度水平。因此,可以生成具有一个或多个气候控制参数的控制信号。气候控制参数可包括控制信号,以指示冷板130以预定冷却水平向电池组505的相应部件提供冷却,如控制信号中所指示的。气候控制参数可以包括控制信号,该控制信号指示冷板130为电池组505、一个或多个电池模块100、一个或多个电池块105、或一个或多个电池电芯110提供预定冷却水平或温度范围的冷却。气候控制参数可以包括控制信号,该控制信号指示冷板130为电池组505的部分或区域、一个或多个电池模块100的部分或区域、一个或多个电池块105的部分或区域、或者一个或多个电池电芯110的部分或区域提供预定冷却水平或温度范围的冷却。控制信号可识别预期的电池组505、预期的一个或多个电池模块100、预期的一个或多个电池块105或预期的一个或多个电池电芯110。每个控制信号可以包括不同的控制参数。冷板130可以接收第一控制信号,并将第一控制信号中指示的第一气候控制参数应用到在第一控制信号中识别的电池模块100、电池块105或电池电芯110。

方法800可以包括提供第二控制信号(动作835)。例如,电池监测单元140可以提供第二控制信号。第二控制信号可识别多个电池模块100中的第二电池模块100,并可识别用于第二电池模块100的第二气候控制参数。基于第二控制信号,冷板130可以将第二气候控制参数应用于第二电池模块100。冷板130可以接收第二控制信号,并将第二控制信号中指示的第二气候控制参数应用于第二控制信号中识别的电池模块100、电池块105或电池电芯110。

冷板130可以使用控制信号和气候控制参数,以响应于来自监测电路140的控制信号,向电池电芯110、电池块105、电池模块100或电池组505的不同部分提供不同水平的冷却。例如,电池监测单元140可以生成具有第一气候控制参数的第一控制信号。第一气候控制参数可以指示用于电池电芯110、电池块105、电池模块100或电池组505的第一部分或单元的第一冷却水平。电池监测单元140可以生成具有第二气候控制参数的第二控制信号。第二气候控制参数可以指示用于电池电芯110、电池块105、电池模块100或电池组505的第二,不同的部分或单元的第二,不同的冷却水平。气候控制参数的数量、冷却水平的数量(例如,多于两个)或部分或单元的数量(例如,多于两个)可以变化,并且至少部分地基于电池组505的尺寸或电池组505的应用来选择。电池监测单元140可以通过将它们联接的一条或多条导线将控制信号传输到冷板130。电池监测单元140可以通过无线通信链路将控制信号传输到冷板130,该无线通信链路将电池监测单元140和冷板130通信地联接。

电池监测单元140可以接收或报告一个或多个电池电芯110、一个或多个电池块105、一个或多个电池模块100或电池组505的状态。例如,电池监测单元140可以与每个电池电芯110中、每个电池块105、每个电池模块100或电池组505的输出通信地联接。电池监测单元140可以通过相应的输出连接接收来自或对应于一个或多个电池电芯110、一个或多个电池块105、一个或多个电池模块100或电池组505的状态报告。电池监测单元140可以接收来自输出连接的信息,例如但不限于关于电流、电压或温度的信息。状态报告可以指示一个或多个电池电芯110、一个或多个电池块105、一个或多个电池模块100或电池组505的失效或故障。可以通过将所接收的电流数据、电压数据或温度数据与一个或多个阈值进行比较来检测失效或故障。阈值可以对应于电池电芯110、电池块105、电池模块100或电池组505的期望电流、电压或温度水平或电流极限、电压极限或温度极限。

电池监测单元140可以控制或独立地控制电池电芯110、电池块105、电池模块100或电池组505。例如,响应于接收来自输出连接的信息,电池监测单元140可以生成和传输指示对应的电池电芯110、电池块105、电池模块100或电池组505的电流水平、电压水平或温度范围的控制信号。电池监测单元140可以生成警报或通知,例如,对电池组505的用户的通知,以指示何时应该修理、替换或维护特定的电池电芯110、电池块105、电池模块100或电池组505。

电池模块100的电池监测单元140可从电池模块100或电池组505移除,并且可由另一监测电路140替换。例如,电池监测单元140可以与电池模块100或电池组505断开连接,并且用另一电池监测单元140替换,而不影响电池模块100或电池组505的操作或者修改电池电芯110、电池块105、电池模块100或电池组505的排列。

图9描绘了方法900的示例性实施例。方法900可包括提供电池组505以为电动车辆705(动作905)供电。电池组505可以驻留于电动车辆705中。电池组505可以包括多个电池模块100。多个电池模块100可以提供电池组容量和电池组电压。多个电池模块100中的每一个可以具有一对电池模块端子510、515。多个电池模块100中的每一个可以包括多个电池块105。每个电池块105可以具有一对电池块端子430、435。每一对电池块端子430、435可以具有跨相应的一对电池块端子两端的预定最大电压。每一对电池块端子510、515可以具有跨相应的一对电池模块端子510、515两端的电压,该电压大于跨每一对电池块端子430、435两端的电压。每个电池块105可以包括并联连接的多个圆柱形电池电芯110。每个圆柱形电池电芯110可以具有一对电池电芯端子415、420。每一对电池电芯端子415、420可以具有跨相应的一对电池电芯端子415、420两端的预定最大电压。电池组505可包括与多个电池模块100中的第一电池模块100联接的电池监测单元140。电池组505可以包括与第一电池模块100和电池监测单元140联接的冷板130。冷板130可以接收来自电池监测单元140的控制信号以向第一电池模块100的多个电池块105的至少一个子集提供冷却水平。

图10描绘了为电动车辆供电的示例性电动车辆电池组系统1000。系统1000可以包括至少一个电池监测单元140、至少一个冷板130和至少一个电池组505。电池监测单元140可以通过至少一个bmu连接器145与冷板130联接以接收信号或提供信号。电池监测单元140可以通过至少一个bmu连接器145与电池组505联接以接收信号或提供信号。电池组505可以通过至少一个bmu连接器145与冷板130联接以接收信号或提供信号。例如,电池组505可以包括电池组监测系统,其接收来自冷板130的信号(例如状态信号、温度信号)或向冷板130提供信号(例如控制信号)。电池组505可以包括多个电池模块100。电池组505的每个电池模块100可以包括多个电池块105。电池块105可以包括多个电池电芯110。每个电池模块100可以包括物理结构160或保持器,以支撑、保持或部分地包封相应的电池模块100的对应的电池块105、至少一个冷板130或至少一个电池监测单元140。

电池监测单元140可以包括硬件和软件,以向电池组505、电池组505内的一个或多个电池模块100、电池模块100内的一个或多个电池块105、或者电池块105内的一个或多个电池电芯110提供监测和控制。例如,电池监测单元140可包括处理器、存储器和一个或多个感测装置(例如,温度感测装置),以监测电池组505的不同部件。电池监测单元140可以包括电路板,例如但不限于印刷电路板。电池监测单元140可包括与非导电材料或层联接、布置在其上或嵌入其中以形成电池监测单元140的电路元件。

电池监测单元140的处理器可以监测电池组505、形成电池组505的每个电池模块、形成电池模块100的每个电池块105和形成电池块105的每个电池电芯110。例如,电池监测单元140可以与电池电芯110的输出、电池块105的输出、电池模块100的输出或电池组505的输出联接,以接收信息,例如但不限于电流数据、电压数据或温度数据。处理器可以将电流数据、电压数据或温度数据存储在电池监测单元140的存储器中。电池监测单元140的处理器可以使用电流数据、电压数据或温度数据来生成用于电池组505、形成电池组505的每个电池模块、形成电池模块100的每个电池块105和形成电池块105的每个电池电芯110的控制信号。例如,响应于接收电流数据、电压数据或温度数据,电池监测单元140的处理器可以生成控制信号以修改接收相应控制信号的相应电池组505、电池模块100、电池块105或电池电芯110的电流水平、电压水平或温度水平。电池监测单元140的处理器可以生成控制信号以激活或去激活(例如,打开、关闭)接收相应控制信号的冷板130、电池组505、一个或多个电池模块100、一个或多个电池块105、或一个或多个电池电芯110。电池监测单元140的处理器可以为电池组505的不同区域、不同电池模块100、不同电池块105或不同电池电芯110生成不同的控制信号。例如,控制信号可识别预期的电池组505、预期的一个或多个电池模块100、预期的一个或多个电池块105或预期的一个或多个电池电芯110。每个控制信号可以包括不同的控制参数。气候控制参数可包括但不限于元件状态(例如,开/关)、电流水平、电压水平或温度水平。因此,气候控制参数可用于激活或去激活电池组505的部件、修改电流水平、修改电压水平或修改温度水平。例如,可以由电池监测单元140的处理器为冷板130生成包括气候控制参数的控制信号。气候控制参数可包括控制信号,其指示冷板130以预定冷却水平向电池组505的相应部件提供更多、更少或相同的冷却,如控制信号中所指示的。

例如,气候控制参数可以包括控制信号,该控制信号指示冷板130为电池组505、一个或多个电池模块100、一个或多个电池块105、或一个或多个电池电芯110提供预定冷却水平或温度范围的冷却。气候控制参数可以包括控制信号,该控制信号指示冷板130为电池组505的部分或区域、一个或多个电池模块100的部分或区域、一个或多个电池块105的部分或区域、或者一个或多个电池电芯110的部分或区域提供预定冷却水平或温度范围的冷却。电池监测单元140的处理器可以根据监测来确定控制冷板130并且将电池组505、一个或多个电池模块100、一个或多个电池块105、或者一个或多个电池电芯110维持在温度范围内。电池监测单元140的处理器可以根据监测来确定控制冷板130的操作,以控制、调节、增加或降低电池组505内、一个或多个电池模块100内、一个或多个电池块105内、或一个或多个电池电芯110内的温度。例如,电池监测单元的处理器可以生成控制信号以开启冷板130。电池监测单元的处理器可以生成控制信号以关闭冷板130。电池监测单元的处理器可以生成控制信号以打开冷板130内的一个或多个阀或冷却通道,以增加或降低冷板130的温度。例如,电池监测单元的处理器可以生成控制信号,将冷却剂流体提供给冷板130内的一个或多个冷却通道,或从冷板130内的一个或多个冷却通道释放冷却剂流体。可以为不同的电池模块100、不同的电池块105、或不同的电池电芯110生成控制信号,或者可以同时生成。可以以预定顺序为不同的电池模块100、不同的电池块105或不同的电池电芯110生成控制信号。例如,可以部分地基于电池组505内的位置,为不同的电池模块100、不同的电池块105或不同的电池电芯110生成控制信号。可以部分地基于指示电池组505内、至少一个电池模块100内、至少一个电池块105内或至少一个电池电芯110内的问题的警报,为不同的电池模块100、不同的电池块105或不同的电池电芯110生成控制信号。例如,电池监测单元140的处理器可以监测冷板130、电池组505、一个或多个电池模块100、一个或多个电池块105、或一个或多个电池电芯110,并且生成或报告状态或提供对应的冷板130、电池组505、一个或多个电池模块100、一个或多个电池块105、或一个或多个电池电芯110的局部诊断。电池监测单元140可以生成警报或通知,例如,对电池组505的用户的通知,以指示何时应该修理、替换或维护特定的电池电芯110、电池块105、电池模块100或电池组505。

电池监测单元140可以是与电池组505分离的部件。例如,电池监测单元140可以与电池组505通信地联接。电池监测单元140可以是电池组505或电池模块100的部件。例如,电池监测单元140可布置在电池组505、电池组505内的至少一个电池模块100、电池模块100内的至少一个电池块105、或电池块105内的至少一个电池电芯110的至少一个表面内并与其联接。电池监测单元140可从电池组505或从电池模块100移除且可由另一电池监测单元140替换。电池监测单元140可以与电池组505或电池模块100断开联接,并且用另一电池监测单元140替换,而不会影响电池组505或电池模块100的操作或修改电池电芯110、电池块105、电池模块100或电池组505的排列。电池监测单元140可以与电池组505或电池模块100断开连接,并且用另一电池监测单元140替换,而不损坏或修改电池组505或电池模块100。

冷板130可以包括与形成电池模块100的每个电池块105联接的单个冷板130,或者冷板130可以包括多个冷板130。例如,至少一个冷板130可以与单独的电池模块100、单独的电池块105或单独的电池电芯110联接。一个或多个冷板130可以包括流体通道,以使水或其他流体或冷却剂流过冷板130,以从电池块105或其任何部件中吸走热量。至少一个冷板130可以与电池模块100的子集(例如,多个)、电池块105的子集或电池电芯110的子集联接。冷板130可以包括单个冷却通道或多个冷却通道。冷板130可以包括至少一个可以用作冷却剂输入和冷却剂输出的孔。冷板130可以包括至少一个冷却剂输入或至少一个冷却剂输出。冷板的冷却通道130可以包括至少一个冷却剂输入或至少一个冷却剂输出以分别接收或释放冷却剂流体。冷板可以包括单个冷却区域或多个冷却区域。例如,冷板130可以包括与至少一个电池组505、至少一个电池模块100、至少一个电池块105或至少一个电池电芯110联接的至少一个冷却区域。冷板130可以包括与每个电池组505、每个电池模块100、每个电池块105或每个电池电芯110联接的单个冷却区域。

冷板130可以从电池监测单元140接收具有气候控制参数的控制信号。冷板130可以使用气候控制参数来向电池组505、一个或多个电池模块100、一个或多个电池块105或一个或多个电池电芯110的至少一个表面提供主动冷却。气候控制参数可以对应于或包括特定温度或温度范围。气候控制参数可以对应于或包括开启一个或多个冷却区域的指令。气候控制参数可以对应于或包括关闭一个或多个冷却区域的指令。气候控制参数可以对应于或包括降低一个或多个冷却区域的温度的指令。气候控制参数可以对应于或包括增加一个或多个冷却区域的温度的指令。气候控制参数可以对应于或包括打开冷板130内的至少一个冷却通道的至少一个阀的指令。气候控制参数可以对应于或包括关闭冷板130内的至少一个冷却通道的至少一个阀的指令。气候控制参数可以对应于或包括增加通过冷板130内的至少一个冷却通道的冷却剂流体流动的指令。气候控制参数可以对应于或包括减少通过冷板130内的至少一个冷却通道的冷却剂流体流动的指令。例如,冷板130可以与电池组505的至少一个表面、电池模块100的至少一个表面、电池块105的至少一个表面或电池电芯110的至少一个表面接触,以提供主动冷却。

冷板130可以例如通过一个或多个冷却区域向电池组505、一个或多个电池模块100、一个或多个电池块105或一个或多个电池电芯110的不同部分提供气候控制参数(例如,不同水平的冷却或温度控制)。例如,冷板130可以接收具有第一气候控制参数的第一控制信号。第一气候控制参数可以对应于用于电池模块100的第一部分的第一冷却水平。冷板130可以接收具有第二气候控制参数的第二控制信号。第二气候控制参数可对应于用于电池模块100的第二,不同的部分的第二,不同的冷却水平(例如,比第一气候控制参数中指示的温度低的温度)。不同的部分可以包括不同的电池块105、不同分组的电池块105、不同的电池电芯110或不同分组的电池电芯110。例如,不同部分可以包括在公共电池块105内的电池电芯110的不同子集或不同分组。冷板130可以包括单个冷却板或多个冷却板。例如,冷板130的冷却板的数量可以对应于电池模块100的电池块105的数量(例如,一个冷却板与至少一个电池块105联接)。形成冷却系统的冷却板或多个冷却板可以是单独地(彼此)可移除的和可替换的。冷板130可以从电池组505或从电池模块100移除并且可以由另一冷板130替换。冷板130可以与电池组505或电池模块100断开联接,并且用另一冷板130替换,而不会影响电池组505或电池模块100的操作或修改电池电芯110、电池块105、电池模块100或电池组505的排列。冷板130可以与电池组505或电池模块100断开连接,并且用另一冷板130替换,而不损坏或修改电池组505或电池模块100。

虽然动作或操作可以在附图中描绘或以特定顺序描述,但是这样的操作不需要以所示或描述的特定顺序或以序列顺序执行,并且不需要执行所有描绘或描述的操作。可以以不同的顺序执行本文所述的动作。

现在已经描述了一些说明性实施方式,很明显,前述内容是说明性的而非限制性的,已经通过示例的方式呈现。本文在单独的实施方式的上下文中描述的特征也可以在单个实施例或实施方式中组合地实施。在单个实施方式的上下文中描述的特征也可以在多个实施方式中单独地或以各种子组合实施。对本文以单数形式指代的系统和方法的实施方式或元素或动作的引用也可以涵盖包括多个这些元素的实施方式,并且对本文的任何实施方式或元素或动作的任何复数引用也可以涵盖仅包括单个元素的实施方式。单数或复数形式的引用不旨在将本公开的系统或方法、其部件、动作或元素限制为单个或复数配置。对基于任何动作或元素的引用可以包括其中该动作或元素至少部分地基于任何动作或元素的实施方式。

本文使用的措辞和术语是为了描述的目的,而不应认为是限制。在此使用的“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”、“特征在于”及其变型,意味着包括其后列出的项目、其等价物和附加项目,以及由其后列出的项目排他性地组成的替代实施方式。在一个实施方式中,本文描述的系统和方法由一个、多于一个的每个组合、或所有描述的元素、动作或部件组成。

对本文中以单数形式指代的系统和方法的实施方式或元素或动作的任何引用可以包括包含多个这些元素的实施方式,并且对本文中任何实施方式或元素或动作的任何复数引用可以包括仅包含单个元素的实施方式。单数或复数形式的引用不旨在将本公开的系统或方法、其部件、动作或元素限制为单个或复数配置。对基于任何信息、动作或元素的任何动作或元素的引用可以包括其中动作或元素至少部分地基于任何信息、动作或元素的实施方式。

本文公开的任何实施方式可以与任何其他实施方式或实施例组合,并且对“实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施方式”等的引用不一定是相互排斥的,并且旨在指示结合实施方式描述的特定特征、结构或特性可以被包括在至少一个实施方式或实施例中。这里使用的这些术语不一定全部指相同的实施方式。任何实施方式可以以与本文公开的方面和实施方式一致的任何方式与任何其他实施方式组合,包括地或排他地。

对“或”的引用可以解释为包括性的,使得使用“或”描述的任何术语可以指示单个、多于一个、以及所有所描述的术语中的任何一个。对术语的连接列表中的至少一个的引用可以解释为包括性的,或者以指示单个、多于一个和所有所描述的术语中的任何一个。例如,对““a”和“b”中的至少一个”的引用可以仅包括“a”、仅包括“b”、以及包括“a”和“b”。结合“包括”或其它开放术语使用的这些引用可包括附加项目。

在附图、详细描述或任何权利要求中的技术特征之后跟随有附图标记的情况下,包括附图标记以增加附图、详细描述和权利要求的可理解性。因此,附图标记或它们的不存在对任何权利要求要素的范围都没有任何限制作用。

在本质上不脱离本文公开的主题的教导和优点的情况下,可以发生所述元素和动作的修改,例如各种元素的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装排列、材料的使用、颜色、取向的变化。例如,示出为一体形成的元件可由多个部件或元件构成,元件的位置可颠倒或以其它方式改变,且离散元件的性质或数目或位置可改变或变化。在不脱离本公开的范围的情况下,还可以在所公开的元件和操作的设计、操作条件和排列中进行其它替换、修改、改变和省略。

在不脱离本发明的特征的情况下,本文所述的系统和方法可以以其它特定形式来实施。例如,跨电池电芯的端子两端的电压可以大于5v。前述实施方式是说明性的,而不是对所描述的系统和方法的限制。因此,本文所述的系统和方法的范围由所附权利要求而不是前述说明书来指示,并且在权利要求的等同方案的含义和范围内的变化被包含在其中。

在不脱离本发明的特征的情况下,本文所述的系统和方法可以以其它特定形式来实施。例如,可以颠倒对正负电特性的描述。例如,描述为负元件的元件可以替代地配置为正元件,并且描述为正元件的元件可以替代地配置为负元件。进一步的相对平行、垂直、竖直或其它定位或取向描述包括在纯竖直、平行或垂直定位的+/-10%或+/-10度内的变化。除非另外明确地指示,对“大约”、“约”、“基本上”或其它程度术语的引用包括相对于给定测量、单位或范围的+/-10%的变化。联接的元件可以直接或通过中间元件电联接、机械联接或物理联接至彼此。因此,本文所述的系统和方法的范围由所附权利要求而不是前述说明书来指示,并且在权利要求的等同方案的含义和范围内的变化被包含在其中。

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