CN107112453A - 汇流条组件载体 - Google Patents

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Abstract

一种蓄电池模块包括具有开口的壳体和设置在壳体中的多个电化学电池。多个电化学电池具有电极端子。蓄电池模块还包括由外部边界限定并联接到多个电化学电池的载体。托架和壳体的外边界嵌套布置。蓄电池模块还包括设置在载体上的汇流条组件，所述汇流条组件包括将所述多个电化学电池中的一个的电极端子电联接到所述多个电化学电池中的另一个的相应电极端子的汇流条。

Description

汇流条组件载体
背景技术
本发明总体上涉及蓄电池及蓄电池模块领域。更具体地讲，本公开涉及用于锂离子(Li离子)蓄电池模块的水管理特征。
该部分旨在向阅读者介绍本领域的各个方面，这些方面可涉及本公开的以下描述的各个方面。该讨论据信有助于向阅读者提供背景信息以便于更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解，这些陈述以该角度来阅读，并且不视为承认现有技术。
使用一个或多个蓄电池系统以用于对车辆提供所有或一部分的原动力的车辆可称为xEV，其中术语“xEV”在本文中定义为包括所有下述车辆(车辆将电功率用于其车辆原动力的全部或一部分)或其任何变型或组合。例如，xEV包括将电功率用于全部原动力的电动车辆(EV)。如本领域的技术人员将理解，也视为xEV的混合动力电动车辆(HEV)将内燃机推进系统和蓄电池供能电动推进系统(诸如48伏特(V)或130V系统)相组合。术语HEV可包括混合动力电动车辆的任何变型。例如，全混合动力系统(FHEV)可利用一个或多个电动机，仅利用内燃机或利用两者将原动力和其它电功率提供至车辆。相比之下，轻度混合动力系统(MHEV)在车辆空转时停用内燃机，并利用蓄电池系统来对空气调节单元、收音机或其它电子装置持续供能以及需要推进时重新启动引擎。轻度混合动力系统还可应用一定程度的功率辅助，例如在加速期间，以增补内燃机。轻度混合动力通常为96V至130V，并且通过皮带或曲轴集成起动器发电机回收制动能量。另外，微混合动力电动车辆(mHEV)也使用类似于轻度混合动力的“启-停”系统，但是mHEV的微混合动力系统可向或不向内燃机提供功率辅助并且以低于60V的电压操作。出于当前讨论的目的，应当指出的是，mHEV通常技术上不将直接提供至机轴或传动装置的电功率用于车辆的任何部分的原动力，但是mHEV仍可视为xEV，因为其在车辆空转(其中内燃机停用)以及通过集成启动器发电机回收制动能量时不使用电功率来增补车辆的功率需求。此外，插入式电动车辆(PEV)为任何车辆，该车辆可从外部电源(诸如壁插座)进行充电，并且存储于可充电电池组中的能量驱动或有助于驱动车轮。PEV为EV的子类，包括纯电动或蓄电池电动车辆(BEV)、插入式混合动力电动车辆(PHEV)，以及混合动力电动车辆和传统内燃机车辆的电动车辆变换。
上文所描述的xEV相比于较传统的气体供能车辆可提供多个优点，该较传统气体供能车辆仅使用内燃机和传统电气系统，该传统电气系统通常为由铅酸蓄电池供能的12V系统。例如，相比于传统内燃机车辆，xEV可产生较少不期望的排放产物并且可表现出较大燃料效率，并且在一些情况下，此类xEV可完全消除汽油的使用，如同特定类型的EV或PEV那样。
随着技术持续发展，存在对此类车辆提供改进功率源的需求，特别是蓄电池模块。例如，传统的蓄电池模块通常包括使蓄电池模块内的一个电化学电池与另一个电化学电池电联接的汇流条。汇流条可以螺栓连接到电化学电池端子上，或者可以定位在焊接或螺栓连接到蓄电池模块上的E载体上。因此，可能难以移除汇流条和/或E载体以便接近电化学电池(例如，在需要更换一个或多个电化学电池的情况下)。此外，因为电化学电池的尺寸和形状可能不同，所以可能难以将汇流条和/或E载体定位在电化学电池端子上，从而影响电化学电池的电联接。
发明内容
下文说明了本文所公开的某些实施例的概述。应当理解，提出这些方面仅用于向阅读者提供这些特定实施例的简要概述并且这些方面不旨在限制本公开的范围。实际上，本公开可涵盖下文可能未说明的各个方面。
根据第一实施例，一种蓄电池模块包括具有开口的壳体和设置在所述壳体中的多个电化学电池。所述多个电化学电池具有电极端子。所述蓄电池模块还包括由外部边界限定并联接到所述多个电化学电池的载体。所述载体和所述壳体的外边界嵌套布置。所述蓄电池模块还包括设置在所述载体上的汇流条组件，所述汇流条组件包括将所述多个电化学电池中的一个的电极端子电联接到所述多个电化学电池中的另一个的相应电极端子的汇流条。
根据第二实施例，一种蓄电池模块包括：具有开口的壳体；载体，嵌套在所述壳体内并且包括对应于所述开口的尺寸的外周；多个端子开口，对应于与设置在所述壳体内的多个电化学电池相关联的电极端子的位置；以及弹簧，设置在所述载体的内表面上。所述弹簧可以邻接电极端子之间的电化学电池表面。
根据第三实施例，一种蓄电池模块包括具有开口的壳体和设置在所述开口中的载体。所述载体包括：在所述载体的外周上的紧固件，被配置成将所述载体固定到所述壳体上；一个或多个通孔，对应于与设置在所述壳体内的电化学电池相关联的电化学电池端子的预期位置；以及弹簧，设置在所述载体的内表面上。所述弹簧可以邻接所述电化学电池端子之间的电化学电池表面。
附图说明
在阅读以下具体实施方式并参照附图之后可以更好地理解本发明的多个方面，其中：
图1是具有提供车辆的全部或部分动力的蓄电池系统的车辆的实施例的透视图；
图2图示了以混合动力车辆方式提供的图1的车辆的实施例的剖切示意图；
图3是可与图1和图2的车辆一起使用的12伏(V)锂离子蓄电池模块的部件的实施例的透视图，所述蓄电池模块具有配置成卡扣配合在所述蓄电池模块中的E载体；
图4是图3的蓄电池模块的部分分解透视图；
图5是图3的E载体的外表面的实施例的透视图，所述E载体具有使得E载体能够卡扣配合到图3的蓄电池模块的壳体中的紧固件；
图6是在E载体与图3的蓄电池模块的壳体联接期间的图3的E载体上的紧固件的位置的实施例的示意图；
图7是图3的E载体的一个实施例的透视图，所述E载体具有使得E载体能够卡扣配合到图3的蓄电池模块的壳体中的凹陷；
图8是图3的蓄电池模块的实施例的透视图，所述蓄电池模块在壳体的内表面上具有紧固件，所述紧固件使得图3的E载体能够卡扣配合到所述蓄电池模块的壳体中；
图9是图3的E载体的内表面的透视图，所述内表面具有弹簧，所述弹簧接触图3的蓄电池模块的电化学电池的相应表面；
图10是用于组装图3的蓄电池模块的方法的实施例的流程图；
图11是图3的蓄电池模块的实施例的透视图，所述蓄电池模块包括可以与图1和图2的车辆一起使用的形成第二12V锂离子蓄电池模块的一部分的部件；并且
图12是图3的蓄电池模块的实施例的透视图，所述蓄电池模块包括形成可与图1和图2的车辆一起使用的48V锂离子蓄电池系统的一部分的部件。
具体实施方式
下文将描述一个或多个具体实施例。为提供这些实施例的简洁描述，该说明书未描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何此类实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多特定于实施方式的决策以达到开发者的特定目标，诸如符合系统相关和业务相关约束条件，这些约束条件可根据实施方式变化。此外，应当理解，此类开发工作可为复杂的并且耗时的，然而对于受益于本公开的普通技术人员而言将为设计、制作和制造的例行任务。
本文所描述的蓄电池系统可用于向各种类型的电动车辆(xEV)和其它高电压储能器/消耗应用(例如，电网功率存储系统)提供功率。此类蓄电池系统可包括一个或多个蓄电池模块，每个蓄电池模块具有多个蓄电池单元(例如，锂离子(Li离子)电化学电池)，该多个蓄电池单元布置成提供可用于对例如xEV的一个或多个部件供能的特定电压和/或电流。作为另一个实例，根据本实施例的蓄电池模块可并入固定式功率系统(例如，非机动车系统)或将功率提供至该固定式功率系统。
本实施例一般涉及蓄电池模块的装置，该装置被配置为使设置在蓄电池模块中的多个电化学电池的端子与蓄电池模块的各种其它电气特征整合。在本文中称为“E载体”的装置可以被认为是集成的汇流条和电压感测子组件，通常，蓄电池模块中的电化学电池可以在尺寸和形状上稍微不同。因此，可能难以将电化学电池连接至蓄电池模块的其它电特征，并且使一个电化学电池与另一个电化学电池电联接。E载体可以将电化学电池以预定的布置放置，从而允许电化学电池连接到蓄电池模块的其他电特征(例如，汇流条组件)并且彼此连接。另外，E载体可以包括通过实现蓄电池模块壳体、电化学电池和E载体的嵌套布置而便于“蓄电池模块”的组装的特征。可能希望形成这样的嵌套布置，其中E载体被维持在壳体中，例如使用各种连接特征和方法。本文所述的技术可以减少或消除汇流条组件到蓄电池模块壳体的螺栓、焊接等的使用，这可以便于制造并降低成本。
根据本公开的实施例，用于产生嵌套布置的各种连接特征和方法可以包括卡扣配合、扣紧、摩擦或过盈配合、压配合、定位在E载体和壳体之间的O形环等。以这种方式，E载体可以可拆卸地联接到蓄电池模块壳体。因此，如果需要接近一个或多个电化学电池，则可以容易地从蓄电池模块壳体移除E载体以接近蓄电池模块中的电化学电池。此外，尽管根据本公开可以以任何组合使用这些联接方法(卡扣配合、扣紧、摩擦或过盈配合、压配合、定位在E载体和壳体之间的O形环等)，在上下文中将嵌套布置描述为使用与蓄电池模块壳体的卡扣配合联接形成以便于讨论。
再次，在某些配置中，E载体可以机械地联接到壳体，而不使用螺栓，粘合剂等。换句话说，E载体可以被认为是无需工具的(例如，在不使用工具的情况下可移除的)，并且可移除地联接到壳体以形成蓄电池模块壳体、蓄电池单元和E载体的嵌套布置。如本文所讨论的，蓄电池模块是利用锂离子电化学电池的锂离子蓄电池模块，但是本公开旨在覆盖任何类型的电化学电池。可以使用任何数量的电化学电池，但是本文在具有不同容量的两个不同12V蓄电池模块和一个48V蓄电池模块的背景下描述了本方法。电化学电池在类型(例如，尺寸和化学性质)方面基本上相同，并且可以具有标准化的尺寸，并且可以具有特定的制造公差以考虑到制造变化。因此，如可以理解的，蓄电池模块之间的差异是所使用的电化学电池的数量，以及电化学电池电连接的方式。
本文所述的电化学电池可以是棱柱形蓄电池单元，其中如本文所定义的棱柱形蓄电池单元包括形状大体为矩形的棱柱形外壳。与袋状电池相反，棱柱形外壳由相对不可弯曲的硬(例如，金属)材料形成。然而，应当注意，除了棱柱形蓄电池单元之外或者代替棱柱形蓄电池单元，下面描述的某些实施例可以并入袋状蓄电池单元。根据本实施例，每个棱柱形蓄电池单元可以包括电极端子(例如，正极和负极电池端子)位于其中的顶部外壳部分。一个或多个电池通风口也可以位于顶部外壳部分上。棱柱形电池外壳还包括与顶部外壳部分相对定位的底部外壳部分。可以是直的或圆形的第一和第二侧在对应于电极端子的相应位置在底部和顶部外壳部分之间延伸。可以是平的或圆形的第一和第二面在每个单元的相对端处联接第一和第二侧。
考虑到前述，涉及卡扣式E载体的本实施例可应用于任何蓄电池或蓄电池系统，特别是用于xEV(例如，mHEV)的蓄电池系统。例如，图1为车辆10的实施例的透视图，车辆可利用再生制动系统。虽然下述讨论关于具有再生制动系统的车辆，但是本文所描述的技术可适于以蓄电池捕获/存储电能的其它车辆，该其它车辆可包括电动供能车辆和气体供能车辆。
如上文所讨论，将期望的是，蓄电池系统12很大程度上兼容传统车辆设计。因此，蓄电池系统12可放置于车辆10中的已容纳传统蓄电池系统的位置。例如，如所示，车辆10可包括蓄电池系统12，蓄电池系统类似于典型内燃机车辆的铅酸蓄电池进行定位(例如，在车辆10的引擎盖之下)。此外，如下文将更详细地描述，蓄电池系统12可定位成便于管理蓄电池系统12的温度。例如，在一些实施例中，将蓄电池系统12定位于车辆10的引擎盖之下可允许空气管道将气流引导于蓄电池系统12之上并且冷却蓄电池系统12。
蓄电池系统12的更详细视图示出于图2中。如所示，蓄电池系统12包括储能器部件14，储能器部件联接至点火系统16、交流发电机18、车辆控制台20，并且任选地联接至电动机22。一般来讲，储能器部件14可捕获/存储车辆10中所生成的电能，并且输出电能以对车辆10中的电气装置供能。
换句话讲，蓄电池系统12可将功率供应至车辆电气系统的部件，这些部件可包括散热器冷却风扇、气候控制系统、电动助力转向系统、主动悬架系统、自动泊车系统、电动油泵、电动超级/涡轮增压器、电动水泵、加热挡风玻璃/除霜器、车窗升降电机、装饰灯、胎压监测系统、天窗电机控制器、电动座椅、警报系统、信息娱乐系统、导航特征、车道偏离报警系统、电动驻车制动器、外部光，或其任何组合。示例性地，在所示实施例中，储能器部件14将功率供应至车辆控制台20和点火系统16，点火系统可用于起动(例如，启动)内燃机24。
另外，储能器部件14可捕获由交流发电机18和/或电动机22所生成的电能。在一些实施例中，当内燃机24运行时，交流发电机18可生成电能。更具体地，交流发电机18可将内燃机24的旋转所产生的机械能转换成电能。另外或另选地，当车辆10包括电动机22时，电动机22通过将车辆10的移动(例如，车轮的旋转)所产生的机械能转换成电能可生成电能。因此，在一些实施例中，储能器部件14可捕获由交流发电机18和/或电动机22在再生制动期间所生成的电能。因此，交流发电机和/或电动机22在本文中一般称为再生制动系统。
为便于捕获和供应电能，储能器部件14可经由总线26电联接至车辆的电力系统。例如，总线26可允许储能器部件14接收由交流发电机18和/或电动机22所生成的电能。另外，总线26可允许储能器部件14将电能输出至点火系统16和/或车辆控制台20。因此，当使用12伏特蓄电池系统12时，总线26可承载通常在8伏特至18伏特之间的电力。
另外，如所示，储能器部件14可包括多个蓄电池模块。例如，在所示实施例中，储能器部件14包括锂离子(例如，第一)蓄电池模块28和铅酸(例如，第二)蓄电池模块30，其各自包括一个或多个蓄电池单元。在其它实施例中，储能器部件14可包括任何数量的蓄电池模块。另外，虽然锂离子蓄电池模块28和铅酸蓄电池模块30示出为彼此邻近，但是它们可定位于车辆周围的不同区域中。例如，铅酸蓄电池模块可位于车辆10的内部或其附近，而锂离子蓄电池模块28可位于车辆10的引擎盖之下。
在一些实施例中，储能器部件14可包括多个蓄电池模块以利用多种不同蓄电池化学性质。例如，当使用锂离子蓄电池模块28时，蓄电池系统12的性能可改善，因为与铅酸蓄电池化学性质相比，锂离子蓄电池化学性质一般具有较高库仑效率和/或较高功率充电接收率(例如，较高最大充电电流或充电电压)。因此，蓄电池系统12的捕获、存储和/或分布效率可改善。
为便于控制电能的捕获和存储，蓄电池系统12可额外包括控制模块32。更具体地，控制模块32可控制蓄电池系统12中的部件的操作，诸如储能器部件14、交流发电机18和/或电动机22内的继电器(例如，开关)。例如，控制模块32可调节由每个蓄电池模块28或30所捕获/供应的电能的量(例如，以对蓄电池系统12降低定额和重新定额)，执行蓄电池模块28或30之间的负载平衡，确定每个蓄电池模块28或30的充电状态，确定每个蓄电池模块28或30的温度，控制由交流发电机18和/或电动机22所输出的电压，等等。
因此，控制单元32可包括一个或多个处理器34和一个或多个存储器36。更具体地，一个或多个处理器34可包括一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、一个或多个通用处理器，或其任何组合。另外，一个或多个存储器36可包括易失性存储器，诸如随机存取存储器(RAM)，和/或非易失性存储器，诸如只读存储器(ROM)、光驱、硬盘驱动器或固态驱动器。在一些实施例中，控制单元32可以包括车辆控制单元(VCU)的一部分和/或单独的蓄电池控制模块。此外，如图所示，锂离子蓄电池模块28和铅酸蓄电池模块30通过它们的端子并联连接。换句话说，锂离子蓄电池模块28和铅酸蓄电池模块30可以经由总线26并联联接到车辆的电气系统。
每个锂离子蓄电池模块28负责封装(例如，壳体)或包含多个电化学电池。蓄电池模块28的电压和/或容量通常由封装在蓄电池模块28中的多个电化学电池的数量确定。例如，具有第一较低容量(例如10Ah)的12V蓄电池模块可以包括串联连接的6个电化学电池，具有第二较高容量(例如20Ah)的12V蓄电池模块包括，例如，以并联连接对的串联布置连接的12个电化学电池，并且48V蓄电池模块包括例如串联连接的20个电化学电池。图3是蓄电池模块28的实施例的横截面图。图3所示的蓄电池模块28包括壳体42，其可以是金属的(例如，由钢、铝或其他合适的金属制成)或可以是聚合物(例如，聚丙烯，丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)，聚苯乙烯(PS)，聚酰亚胺(PI)或另一种合适的聚合物或塑料或其组合)。
壳体42容纳蓄电池模块28的一个或多个电化学电池44(例如，锂离子电池，镍金属氢化物电池，锂聚合物电池或任何其它合适的电化学电池)。电化学电池44通过壳体开口46设置在壳体42中。壳体盖48密封在壳体开口46上方以完全地包围电化学电池44，从而形成蓄电池模块28。壳体盖48可以由类似于壳体42的金属或聚合材料(例如，聚丙烯)制成。
如上所述，根据电压和/或容量要求以及每个电池的单独电压和联接，蓄电池模块28可以包括任何数量的电化学电池44，例如在一到四十之间。例如，蓄电池模块28可以包括六个，十二个，二十个或更多个电化学电池44。电化学电池44可以作为电池堆50插入壳体42中(也参见图4)。在其他实施例中，每个电化学电池44可以在设置在壳体42中的托盘、电池槽或类似结构中单独地索引。此外，壳体42可以包括附加结构，例如间隔物，以将电化学电池44或电池堆50与其他电化学电池44或电池堆50分离。
例如，根据蓄电池模块28的期望的总体壳体尺寸(例如，长度和宽度)，电化学电池44可以布置在单独的列52中。作为一般示例，每列52可以具有蓄电池模块28中的电化学电池44的总数的一半。在所示的实施例中，对于总共十二个电化学电池44，蓄电池模块28在每列52中包括三个电化学电池44。在其它实施例中，例如图11和图12中所示的那些实施例，对于蓄电池模块28中的总共十二个(用于12V高容量蓄电池系统)和二十个(用于48V蓄电池系统)电化学电池44，每列52可以包括六个或十个电化学电池44。卡扣式E载体54可用于将电化学电池44保持在壳体42内的适当位置。卡扣式E载体54可以包括与蓄电池模块28中的设定数量的列52接合的特征，如下面参照图9详细讨论的。电化学电池44的列布置可以实现壳体42的标准化尺寸(例如，长度和宽度)。也就是说，因为壳体42的长度和宽度对于12V低容量，12V高容量和48V蓄电池模块可以是相同的。
此外，具有标准化宽度的电池壳体(例如壳体42)可以允许在蓄电池模块28的相同或不同侧上使用多个卡扣式E载体54。卡扣式E载体54的数量可以取决于每列52中的电化学电池44的总数。例如，在某些实施方案中，在每列52中具有六个电化学电池44的蓄电池模块28可以使用一个卡扣式E载体54，并且每列52中具有十二个电化学电池44的蓄电池模块28可以使用两个卡扣式E载体54。应当注意，可以使用任何数量和/或布置的电化学电池44和卡扣式E载体54，这取决于蓄电池模块28的配置以及期望功率和/或蓄电池模块28将占据的可用空间。
电化学电池44作为一组，可以通过将蓄电池模块28连接到电负载(例如，电路)的一对端子56和58向电动车辆(例如，xEV 10或HEV)提供电力。例如，在所示实施例中，电化学电池44各自具有封闭在相应电化学电池的外壳(例如，包装)内的正电极(例如，阴极)和负电极(例如，阳极)。正极和负极各自具有延伸穿过电池表面62的电极端子60。电极可以由导电集电器材料制成，例如铝、不锈钢、镍、铜或锡，取决于所需的物理性质(例如屈服强度，电阻率，化学相容性等)和电极上的活性材料。在一些实施例中，电极是敷料电极，其中电极活性材料涂覆在导电收集器材料上。例如，正极可以涂覆有阴极活性材料，例如但不限于锂金属氧化物(LMO)，例如锂镍钴锰氧化物(NMC)(例如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2))，锂镍钴铝氧化物(NCA)(例如LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)，锂钴氧化物(LCO)(例如LiCoO2)和锂金属氧化物尖晶石(LMO-尖晶石)(例如LiMn2O4)及其组合。类似地，负极可以涂覆有阳极活性材料，例如但不限于石墨，锂钛氧化物(LTO)及其衍生物，或任何其它合适的阳极活性材料。
蓄电池模块28中的每个电化学电池44使用以汇流条或类似导电元件的形式提供的连接器电连接到至少一个其它电化学电池44，以形成导电路径。例如，如图3所示，蓄电池模块28包括联接到卡扣式E载体54(例如，基底)的汇流条组件64。汇流条组件64为电化学电池44提供导电路径。因此，汇流条组件64包括汇流条68，其将用于一个电化学电池44的正极的电极端子60与用于第二电化学电池44的负极的电极端子60电联接。以这种方式，多个电化学电池44可以串联或并联连接以向车辆(例如，xEV或HEV)或其它负载提供期望的电功率输出。汇流条组件64还可以包括用于监测和/或评估蓄电池模块28的状况的多个传感器(例如，电压传感器，电流传感器，温度传感器)。
除了汇流条68之外，汇流条组件64分别包括汇流条正触点和负触点70和74。触点70和74使得汇流条68分别连接到蓄电池模块28的相应的负极端子56和正极端子58。如图3和图4所示，汇流条68以及正极触点70和负极触点74通过柔性电路78(例如，汇流条互连)电互连，以获得蓄电池模块28的期望电压和容量额定值。也就是说，柔性电路78包括确定电池是否串联和/或并联电连接的特征。柔性电路78通常包括柔性的介电材料，其包括较薄的铜迹线(例如，电路迹线)，其将电化学电池44的端子60与正极触点70和负极触点74电互连。可用于柔性电路78的柔性介电材料的非限制性实例包括聚合物，例如聚萘二甲酸乙二醇酯，聚酰亚胺等。
通常，汇流条68和触点70和74包括例如但不限于铝、铜、镀锡铜或任何其它合适的导电材料的材料。例如，在电化学电池44利用铝端子(例如，端子60)的实施例中，如在NMC/LTO锂离子电池的情况下，汇流条68也可以是铝，实际上，目前认识到，当阳极活性材料是LTO而不是例如石墨时，导电集电器(例如，集电器)，电极端子60和汇流条68可以都是铝，以这种方式，可以减轻铜和铝界面产生的电流效应。在铜用于汇流条68中的实施例中，汇流条组件64的铝部分可以过渡到柔性电路78的电路迹线中或汇流条68的远离电化学电池端子(例如，端子60)的一部分处，汇流条正触点70和负触点74处，或类似位置处，或其任何组合的铜。也就是说，汇流条组件64在一些区域中可以是双金属的。应当注意，其他配置在本公开的范围内。
如上所述，汇流条组件64联接到卡扣式E载体54。卡扣式E载体54便于将汇流条68联接到蓄电池模块28的壳体42，并且还便于汇流条组件64与电化学电池44的联接。因此，卡扣式E载体54包括在不使用螺栓、粘合剂等的情况下将汇流条组件64可移除地附接到壳体42上的某些特征。应当注意，本文所述的蓄电池模块通常可以包括与卡扣式E载体54和壳体42相关的相同设计特征，其中卡扣式E载体54卡扣配合到壳体42中，并且壳体盖48设置在卡扣式E载体54上方以将电化学电池44和汇流条组件64完全封闭在壳体42内。因此，将参照具有10Ah容量的图3的12V蓄电池模块大体描述卡扣式E载体54。
如图3所示，壳体42包括E载体接触表面84，其在壳体42的靠近(例如，围绕)端子60的区域中定位在壳体42内侧。类似地，卡扣式E载体54包括壳体接触表面86(例如，外周面)，壳体接触表面的尺寸适于配合在壳体开口46内。在某些实施例中，壳体接触表面86的尺寸可设置成与邻接E载体接触表面84的壳体开口46具有紧密公差。紧密公差可以使卡扣式E载体54经由过盈(摩擦、挤压)配合装配到壳体42中。然而，如下面参考图5进一步详细描述的，卡扣式E载体54可以额外地或替代地包括紧固构件(例如，接片，悬臂)，其将卡扣式E载体54保持在壳体42内或抵靠壳体42，例如在壳体42的相应凹陷88或缝隙中。
图4是表示蓄电池模块28的各种电气部件与卡扣式E载体54接合的方式的示意图。虽然本文描述的不同的蓄电池模块(例如，蓄电池模块28)在电化学电池的数量方面不同，但是根据某些实施例，多个特征对于所有蓄电池模块是共同的。例如，汇流条68，电化学电池44，壳体42和壳体盖48各自与卡扣式E载体54接合的方式在不同的蓄电池模块之间通常是相同的。
虽然在所示实施例中的卡扣式E载体54被描绘为与汇流条组件64分离，应当理解，在某些实施例中，汇流条组件64或其部分(例如，汇流条68和汇流条互连)可以通过包覆成型或永久性的某种其它集成方法与卡扣式E载体54一体化。也就是说，在这种一体实施例中，汇流条组件64或其部分在不破坏卡扣式E载体54的情况下不能从卡扣式E载体54移除。E载体54可以模制在汇流条组件64上，使得汇流条互连(例如，柔性电路78)和汇流条68定位在卡扣式E载体54内，并且在可能需要电连接的区域中从卡扣式E载体54突出。例如，包覆成型的汇流条68可以在端子开口90中突出到卡扣式E载体54外，以实现与电化学电池44的电连接。
为了更好地示出卡扣式E载体54的某些特征，图5示出了卡扣式E载体54的实施例的面向外侧(例如，远离电化学电池表面62)的放大透视图。如图5所示，卡扣式E载体54还包括被配置为接收汇流条68的汇流条凹陷92。汇流条凹陷92可以相对于彼此成角度以适应不同的汇流条配置。实际上，可以存在不同的取向，形状等，以适应不同类型的连接。例如，汇流条凹陷92也可以大体上对应于容纳电极端子60的卡扣式E形支架54上的端子开口90的位置。这种特定的空间关系有助于汇流条68经由电极端子60到电化学电池44的电连接，同时还允许在为电化学电池44建立的标准化尺寸内的一定程度的变化。可替代地，在某些实施例中，汇流条68可连接到位于离开电极端子60一偏移量但电联接到电极端子的汇流条互连(未示出)。
除了汇流条凹陷92之外，卡扣式E载体54包括紧固件100(例如，凸块或悬臂)。在某些实施例中，紧固件100可以是具有或不具有钩形或其它曲率或类似几何特征的突起。应当注意，紧固件100可以设置在卡扣式E载体54的任何外围表面(例如，壳体接触表面86)上，例如卡扣式E载体54的上侧、下侧、左侧和右侧。此外，卡扣式E载体54可以包括在卡扣式E载体54的壳体接触表面86周围具有任何合适布置(例如，间隔)的任何数量的紧固件100。例如，卡扣式E载体54可以具有在一个或多个外周面上间隔开的1、2、3、4、5个或更多个紧固件100。如上所述，紧固件100可与蓄电池模块28的壳体42的E载体接触表面84上的相应凹陷接合。因此，卡扣式E载体54可卡扣配合成与壳体42配合的关系。
图6是示出在与壳体42联接之前、期间和之后的紧固件100的位置的图。从左向右移动，图6的图示出了在与壳体42联接之前的紧固件100。紧固件100包括钩102，钩相对于紧固件100的底座104形成角度α。在卡扣式E载体54联接到壳体42的过程中，钩102在凹陷88处邻接E载体接触表面84并被迫朝向底座104。因此，角度α减小，如图6的中间图中的角度β所示。凹陷88包括台阶105，台阶使得卡扣式E载体54卡扣到壳体42中。例如，如右图所示，紧固件100朝向台阶105的运动允许钩102返回到其原始位置并使卡扣式E载体54卡扣到壳体42上。钩102由台阶105保持并且将卡扣式E载体54固定到壳体42上。以下特征也在本实施例的范围内，如图7所示，相应的凹陷位于卡扣式E载体54上，并且紧固件100位于壳体42上，例如在壳体42的内表面或外表面上，如图8所示。
如上所述，卡扣式E载体54包括端子开口90，端子开口接收电化学电池44的相应正极和负极的电极端子60。端子开口90定位在每个汇流条凹陷92内，以使得电极端子60能够延伸(例如，突出)穿过卡扣式E载体54的汇流条接触表面106(例如，外表面)。因此，卡扣式E载体54在形成汇流条凹陷92的端子开口90处及其周围具有减小的壁厚。减小的壁厚度可以促进汇流条68和电极端子60之间比以其他方式将获得的更好的接触。然而，应当注意，在其他实施例中，卡扣式E载体54在端子开口90附近可以不具有减小的壁厚，因此电极端子60可以不从端子开口90突出。在某些实施例中，端子开口90可以包括将电化学电池44的电极端子60固定到卡扣式E载体54上的端子保持特征。例如，端子开口90的至少一部分具有基本上等于电极端子60的外径的内径。因此，在某些实施例中，电极端子60可以通过过盈配合固定在端子开口90内。
除了汇流条凹陷92之外，卡扣式E载体54包括在壳体接触表面86的一部分上的凹陷108。凹陷108接收汇流条组件64的触点70和74，并且便于触点70和74电联接到蓄电池模块28的相应的负极端子和正极端子56和58。根据壳体42的构造和负极端子56和正极端子58的位置，卡扣式E载体54可以包括或可以不包括凹陷108。
卡扣式E载体54还可以包括在汇流条组件接触表面112上的保持柱110。保持柱110可以为汇流条互连(例如，电路迹线)和/或柔性电路78提供结构支撑。柔性电路78可以包括联接到保持柱110的相应的通孔(开口)，使得保持柱110固定柔性电路78并向柔性电路提供结构刚性以及支撑柔性电路。
在某些实施例中，当卡扣式E载体54联接到汇流条组件64时，保持柱110从汇流条组件64的表面突出。因此，保持柱110还可使得卡扣式E载体54能够在组装期间与壳体盖48机械地联接并对其进行引导。例如，保持柱110可以与壳体盖48上的相应凹陷配合，从而将卡扣式E载体54固定到壳体盖48上。除了将卡扣式E载体54与壳体盖48固定之外，保持柱110还可以便于壳体42、卡扣式E载体54和壳体盖48之间的对准。此外，将保持柱110与壳体盖48上的凹陷联接可以在制造完成过程(例如激光焊接)或用于将壳体盖48固定到壳体42上的另一个过程期间维持壳体盖48相对于壳体42的位置。
图9是卡扣式E载体54的透视图，其示出了邻接蓄电池模块28的电化学电池44的表面(例如，外壳)的电化学电池接触表面114(例如，内表面)(例如，电化学电池表面62)。再者，所示的卡扣式E载体54与具有不同容量和/或电压的其它蓄电池模块(例如，12V、20Ah和48V蓄电池系统)的卡扣式E载体之间的差异可以是紧固件100、端子开口90、保持柱110、汇流条凹陷92等的数量的差异，但是通常可以具有相同的构造。
如图9所示，电化学电池接触表面114包括与壳体42中的电化学电池44接合的各种特征。具体地，卡扣式E载体54包括多个弹簧特征116。弹簧特征116可以是悬挂到电化学电池接触表面114的活动弹簧，但是可以使用其它弹簧机构。弹簧特征116可以接触每个电化学电池44的电极端子60之间的电化学电池44的壳体的一部分(例如，电化学电池表面62)，从而将电化学电池44推入壳体42中。弹簧特征116从壳体的顶面(例如，电化学电池表面62)(例如，在每个电化学电池44的端子60之间的壳体的区域)向与每个电化学电池44的壳体的顶面(例如，伸入壳体42的端部)基本相对的底表面施加压力。以这种方式，卡扣式E载体54使得电化学电池44能够基本上不使用施加在电化学电池的侧面上的压力而保持在壳体42内。因此，电化学电池44可在某些构造(例如，不彼此压缩)中在壳体42内浮动。
如本文所描述的卡扣式E载体54可以提供若干制造优点。例如，端子开口90的尺寸可以改变，以允许对电化学电池尺寸的期望程度的公差，壳体42内的电池取向，电池端子形状(例如，端子60)等。实际上，如上所述，棱柱形电池(例如，电化学电池44)可以不使用电化学电池44的侧面上的压力被夹持或以其它方式保持在壳体42内。因此，卡扣式E载体54可以在操作、制造和运输期间为电池提供一定程度的结构刚性和稳定性。卡扣式E载体54可以使用注塑成型或任何其它合适的制造工艺由非导电聚合物形成为单体。可用于E载体的非导电聚合物的非限制性实例包括聚丙烯，聚乙烯，高热ABS或任何其它合适的聚合物材料。
此外，卡扣式E载体54和电化学电池44的电极端子60之间的界面也可以是足够稳定的以便在将电化学电池44放置到壳体42中之前能够(例如通过将电极端子60放置到相应的端子开口90中)将电化学电池44放置到卡扣式E载体54中。例如，图10是可用于组装蓄电池模块28的制造方法130。方法130包括将电化学电池44的电极端子60放置到卡扣式E载体54的相应端子开口90中(方框134)。例如，卡扣式E载体54可以被定位在工作表面(例如，工作台)上，其中汇流条组件接触表面112面向下。电化学电池44然后可以定位在卡扣式E载体54中使得端子60与开口90一起定位，并且电化学电池外壳的底表面(例如，与电极端子60相对的表面)背离表面112和卡扣式E载体54。也就是说，汇流条组件接触表面112和电极端子60与工作表面接触或面向工作表面。
方法130还包括通过其电极端子60将电化学电池44固定到卡扣式E载体54上(方框136)。如上所述，端子开口90可以便于将电极端子60固定到卡扣式E载体54上。因此，卡扣式E载体54可提供结构支撑以使电化学电池44保持直立(垂直于工作表面)。
方法130还包括将壳体42定位在电化学电池44上方(方框138)，并将壳体42降低到卡扣式E载体54上使得电化学电池44与卡扣式E载体54组合而滑动到壳体42中(方框140)。在某些实施例中，电化学电池44可以位于壳体42上方。这样，电化学电池44下降到壳体42中。在这样的实施例中，电化学电池44可以在放置在壳体42中之前或之后联接(例如，焊接)到卡扣式E载体54上。
在电化学电池44联接到卡扣式E载体54并下降到壳体42中之后，方法130包括将卡扣式E载体54固定到壳体42中(方框142)。例如，在一个实施例中，一旦壳体42充分降低到电化学电池44和卡扣式E载体54上，紧固件100卡扣到壳体42中的相应凹陷中。这还固定壳体42内的电化学电池44。在其它实施例中，E载体54与壳体42中的壳体开口46形成过盈配合并将电化学电池44固定在壳体42中。
在替代实施例中，在将卡扣式E载体54与电极端子60联接之前，电化学电池44可以定位在壳体42内。一旦电化学电池44和卡扣式E载体54(例如，与汇流条组件64)集成到壳体42中，并且壳体盖48联接到壳体42以将电化学电池44和卡扣式E载体54封闭在壳体42内以产生蓄电池模块28(方框144)。根据用于制造壳体42和壳体盖48的材料，壳体盖48可以用粘合剂或焊接固定在壳体42上。
如上所述，卡扣式E载体54和与具有不同电压和/或容量的蓄电池模块一起使用的E载体具有类似的构造。因此，除非另有说明，否则本文所阐述的描述旨在一般地适用于所有其它卡扣式E载体。例如，图11和图12示出了蓄电池模块28的12个电池和20个电池的实施例。类似于图3和图4的蓄电池模块28，图11和12的蓄电池模块包括呈柱状布置的电化学电池44和以串联和/或并联布置将电化学电池44互连的汇流条组件64的实施例。汇流条组件64安装在分别具有24和40个端子开口的相应卡扣式E载体54上，用于接收电化学电池44的电极端子60。值得注意的是，用于图11和12中的蓄电池模块28的卡扣式E载体54具有与上面针对图3和图4中的12V，10Ah蓄电池模块28所阐述的基本相同的特征。
如上所述，一个或多个公开的实施例可以单独或组合地提供在蓄电池模块的制造和E载体的相关使用中有用的一种或多种技术效果。例如，本方法的某些实施例可以便于在制造期间组装蓄电池模块。通过具体示例，E载体可以在不使用螺栓，粘合剂等的情况下将汇流条组件和其他电特征联接到蓄电池系统的壳体。这样，E载体和汇流条组件可以无需工具且可移除地联接到壳体。本说明书中的技术效果和技术问题为示例性的并且为非限制性的。应当指出的是，本说明书中所描述的实施例可具有其它技术效果，并且可解决其它技术问题。
虽然仅已示出并描述了某些特征和实施例，但是在本质上不脱离权利要求所引用的主题的新颖性教导和优点的情况下，对本领域的技术人员而言可想到许多修改和变更(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、参数(例如，温度、压力等)值、安装布置、使用材料、颜色、取向，等等的变化)。任何过程和方法步骤的次序或序列根据替代实施例可更改或重新排序。因此，要理解所附权利要求旨在涵盖所有这些修改。此外，为提供示例性实施例的简洁描述，未描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何此类实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，可做出许多特定于实施方式的决策。此类开发努力可为复杂的并且耗时的，然而对于受益于本公开的技术人员而言将为设计、制作和制造的例行任务，无需过度的实验。

Claims (30)

1.一种蓄电池模块，包括：
具有开口的壳体；
多个电化学电池，设置在所述壳体中，其中所述多个电化学电池具有电极端子；
由外部边界限定并联接到所述多个电化学电池的载体，其中所述载体和所述壳体的外边界处于嵌套布置；以及
设置在所述载体上的汇流条组件，所述汇流条组件包括将所述多个电化学电池中的一个的电极端子电联接到所述多个电化学电池中的另一个的相应电极端子的汇流条。
2.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述载体包括与所述蓄电池模块中的电化学电池的电极端子的位置相对应的端子开口，其中所述端子开口被配置为接收所述电极端子，使得所述电极端子与所述汇流条直接接触。
3.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述载体包括与所述蓄电池模块中的电化学电池的电极端子的位置相对应并且被配置为接收所述汇流条的凹陷。
4.根据权利要求3所述的蓄电池模块，其中，所述凹陷设置在载体外表面上。
5.根据权利要求3所述的蓄电池模块，其中，所述凹陷包括端子开口，使得所述电极端子伸入到所述凹陷中。
6.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述载体包括一个或多个紧固件，所述一个或多个紧固件被构造成与设置在壳体内表面上的相应的壳体凹陷配合以实现卡扣配合连接并将所述E载体固定到所述壳体上。
7.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述载体包括一个或多个凹陷，所述一个或多个凹陷设置在所述载体的外周面上，并且被配置为与设置在所述壳体上的相应的紧固件配合以实现卡扣连接并将所述载体固定到所述壳体上。
8.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述载体包括设置在所述载体的内表面上的弹簧，并且所述弹簧被构造成对电化学电池表面施加力以将所述电化学电池保持在所述壳体中。
9.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述载体包括设置在所述载体的外表面上并且被配置为将所述载体与壳体盖联接的一个或多个突起。
10.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述载体的外周包括基本上等于所述第一尺寸的第二尺寸。
11.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述载体被构造成无需工具且可拆卸地附接到所述壳体。
12.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述汇流条组件包括柔性电路，所述柔性电路电联接到以预定电气构造连接所述电化学电池的汇流条。
13.一种蓄电池模块，包括：
具有开口的壳体；
载体，嵌套在所述壳体内并且包括：
与所述开口的尺寸对应的外周；
多个端子开口，对应于与设置在所述壳体内的多个电化学电池相关联的电极端子的位置；以及
设置在所述载体的内表面上的弹簧，其中所述弹簧被配置为邻接所述电极端子之间的电化学电池表面。
14.根据权利要求13所述的蓄电池模块，其中，所述载体包括凹陷，所述凹陷包括所述多个端子开口，其中所述凹陷被配置为接收汇流条。
15.根据权利要求14所述的蓄电池模块，其中，所述凹陷设置在与所述内表面基本相对的所述载体的外表面上。
16.根据权利要求13所述的蓄电池模块，其中，所述载体包括设置在所述外周上的一个或多个紧固件，所述紧固件被构造成与相应的壳体凹陷配合以将所述载体固定到所述壳体上。
17.根据权利要求13所述的蓄电池模块，其中，所述载体包括一个或多个凹陷，所述一个或多个凹陷设置在所述外周上并且被配置为与设置在所述壳体上的相应的紧固件配合，以将所述载体固定到所述蓄电池模块壳体上。
18.根据权利要求13所述的蓄电池模块，其中，所述载体包括设置在与所述内表面基本上相对的所述载体的外表面上的突起，所述突起被配置为将所述载体联接到壳体盖上，所述壳体盖的尺寸适于当所述载体在所述壳体中时装配在所述载体上。
19.根据权利要求13所述的蓄电池模块，包括汇流条组件，所述汇流条组件联接到与所述内表面基本上相对的所述载体的外表面上，其中所述汇流条组件包括汇流条，所述汇流条被配置为使所述多个电化学电池中的一个的电极端子与所述多个电化学电池中的另一个的相应电极端子联接，使得所述多个电化学电池电联接。
20.根据权利要求13所述的系统，其中，所述载体被配置为无需工具且可拆卸地附接到所述壳体。
21.一种蓄电池模块，包括：
具有开口的壳体；
设置在所述开口中的载体，其中所述载体包括：
在所述载体的外周上的紧固件，被配置为将所述载体固定到所述壳体上；
一个或多个通孔，对应于与设置在所述壳体内的电化学电池相关联的电化学电池端子的预期位置；以及
设置在所述载体的内表面上的弹簧，其中所述弹簧被配置为邻接所述电化学电池端子之间的电化学电池表面。
22.根据权利要求21所述的蓄电池模块，包括布置在与所述内表面基本上相对的所述载体上的汇流条组件，其中所述汇流条组件包括被配置为电联接所述电化学电池的汇流条。
23.根据权利要求22所述的蓄电池模块，其中，所述汇流条组件包括柔性电路，所述柔性电路电联接到以预定电气构造连接所述电化学电池的汇流条。
24.根据权利要求21所述的蓄电池模块，其中，所述载体包括设置在与所述内表面基本上相对的所述载体的外表面上的汇流条凹陷。
25.根据权利要求24所述的蓄电池模块，其中，所述汇流条凹陷包括所述一个或多个通孔，使得所述电化学电池端子伸入到所述汇流条凹陷中。
26.根据权利要求21所述的蓄电池模块，其中，所述载体包括设置在与所述内表面基本上相对的所述载体的外表面上的突起，其中所述突起被配置为使所述载体与壳体盖连接。
27.根据权利要求21所述的蓄电池模块，其中，所述壳体包括与所述紧固件配合以固定所述载体和所述壳体的凹陷。
28.根据权利要求21所述的蓄电池模块，其中，所述开口的第一尺寸基本上等于所述载体的外周的第二尺寸。
29.根据权利要求21所述的蓄电池模块，其中，所述载体无需工具且可移除地联接到所述壳体。
30.根据权利要求21所述的蓄电池模块，其中，所述载体被配置为卡扣配合到所述壳体中。
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