CN108288683A - 用于密封电池组模块的卡圈 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种电池组模块，其包括：壳体，具有被配置为吸收激光发射的第一吸收性材料；盖，具有被配置为吸收激光发射的第二吸收性材料；以及卡圈，被配置为经由激光焊接耦接到壳体并且耦接到盖。所述卡圈包括透明材料，所述透明材料被配置为通过所述卡圈朝向所述壳体或所述盖传送所述激光发射。

Description

用于密封电池组模块的卡圈
本申请是申请日为2015年8月26日、国家申请号为201580045455.8、国际申请号为PCT/US2015/047007、发明名称为“用于密封蓄电池模块的卡圈”的发明专利申请的分案申请。
相关专利申请的交叉引用
本申请要求于2015年4月13日提交的名称为“PLASTIC COVER TO HOUSINGINTERFACE GEOMETRY AND MATERIALS FOR LASER WELDING(用于激光焊接的塑料盖到壳体接口的几何结构和材料)”的美国临时申请序列号62/146,781，以及于2014年8月26日提交的名称为“LASER WELD OF A LITHIUM ION BATTERY SYSTEM(锂离子电池组系统的激光焊接)”的美国临时申请序列号62/042,005的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。本申请涉及与本申请同一日期提交的名称为“WELDING PROCESS FOR SEALING A BATTERYMODULE(用于密封电池组模块的焊接工艺)”的美国非临时申请No.XX/XXX,XXX，其全部内容通过引用并入本文用于所有目的。
背景技术
本公开总体上涉及电池组及电池组模块领域。更具体地，本公开涉及一种用于密封电池组模块的激光焊接工艺。
这部分旨在向读者介绍以下描述的本公开的多个方面可能涉及的各个方面。相信这种讨论有助于向读者提供便于更好地理解本公开的各个方面的背景信息。因此，应当理解，这些陈述应从这个角度来阅读，并非承认现有技术。
使用一个或多个电池组系统为车辆提供所有或部分原动力的车辆可以称为xEV，其中术语“xEV”在本文定义为包括使用电力作为车辆的全部或部分原动力的所有以下车辆或者它们的任何变型或组合。例如，xEV包括利用电能作为所有原动力的电动车辆(EV)。本领域的技术人员应当理解，混合动力电动车辆(HEV)(也视为xEV)将内燃机推进系统与电池组动力电动推进系统结合，例如48伏特(V)或130(V)系统。术语HEV可以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)可以使用一个或多个电动机、仅使用内燃机或者使用两者向车辆提供原动力和其他电力。相比之下，轻度混合动力系统(MHEV)在车辆空转时禁用内燃机并且利用电池组系统继续给空调机组、广播或其他电子设备供电，并且在需要推进时重启内燃机。轻度混合动力系统也可以例如在加速期间采用一定水平的电力辅助来补充内燃机。轻度混合动力系统通常是96V至130V并且通过皮带或曲柄集成起动发电机回收制动能量。另外，微混合电动车辆(mHEV)也使用与轻度混合动力系统类似的“启停”系统，但是mHEV的微混合动力系统可以供应或不供应电力辅助给内燃机并且以60V以下的电压工作。为了本讨论的目的，应该指出的是，mHEV通常在技术上不使用直接提供给曲轴或变速器的电力作为车辆的原动力的任何部分，但是mHEV可以仍然看成是xEV，因为它在车辆空转且内燃机停用时的确使用电力来补充车辆的动力需求并且通过集成的起动发电机回收制动能量。此外，插电式电动车辆(PEV)是从例如壁式插座的外部电源可充电的任何车辆并且存储在可再充电电池组中的能量驱动或有助于驱动车轮。PEV是电动车辆的子类，包括全电动或电池组电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)以及混合动力电动车辆和常规内燃机车辆的电动车辆转型。
相比于仅使用内燃机和传统电气系统(通常为由铅酸电池组供能的12V系统)的较传统气体供能车辆，上文所描述的xEV可提供很多优点。例如，与传统内燃机车辆相比，xEV可以产生更少的不希望的排放产物并且可以表现出更高的燃油效率，并且在一些情况下，这种xEV可以像某些类型的EV或PEV那样完全不使用汽油。
随着技术的持续发展，需要提供一种用于这种车辆的改进的电源，特别是电池组模块。例如，在传统的构造中，电池组模块可以包括设置在密封壳体中的部件，以屏蔽部件免受环境条件和/或诸如水、污垢等污染物的影响。另外，密封壳体可以包括通风路径，以控制在电池组模块(例如，电池组单元流出物)内产生的物质排放到周围环境中。在一些情况下，电池组模块可以由设置在壳体的容器区域和/或侧腔上的盖密封。然而，在一些情况下，壳体和盖之间的密封可能包括裂缝或间隙，从而潜在地将电池组模块部件暴露于周围环境，反之亦然。因此，现在认识到需要改进壳体和盖之间的密封。
发明内容
以下阐述本文公开的某些实施例的概述。应当理解，这些方面仅仅用于给读者提供某些实施例的简要概述，并且这些方面并非旨在限制本公开的范围。实际上，本公开可以包括以下可能尚未阐述的各个方面。
本公开涉及一种电池组模块，其包括：壳体，具有被配置为吸收激光发射的第一吸收性材料；盖，具有被配置为吸收激光发射的第二吸收性材料；以及卡圈，被配置为经由激光焊接耦接到壳体并且耦接到盖。所述卡圈包括透明材料，所述透明材料被配置为通过所述卡圈朝向所述壳体或所述盖传送所述激光发射。
本公开还涉及一种电池组模块，其包括：壳体，具有被配置为吸收激光发射的第一吸收性材料；盖，具有被配置为吸收激光发射的第二吸收性材料；以及卡圈，经由激光焊接耦接到壳体并且耦接到盖。所述卡圈包括透明材料，所述透明材料被配置为通过所述卡圈朝向所述壳体和所述盖传送所述激光发射。激光焊接通过包括以下步骤的方法形成：将所述盖设置在所述壳体的容器区域上，将所述卡圈设置在所述壳体的第一周边和所述盖的第二周边周围，将激光引向所述卡圈的第三周边，使得激光透过透明材料并被第一吸收性材料和第二吸收性材料吸收，加热第一吸收性材料和第二吸收性材料，使得第一吸收性材料的第一部分的温度升高并形成第一熔融材料，并且第二吸收性材料的第二部分的温度升高并且形成第二熔融材料，以及冷却所述第一熔融材料和所述第二熔融材料以将所述壳体粘附到所述卡圈上并将所述盖粘附到所述卡圈上。
本公开还涉及一种用于密封电池组模块的方法，该方法包括：围绕壳体的第一周边和盖的第二周边设置卡圈，将激光引向所述卡圈的第三周边，使得所述激光透射通过所述卡圈的透明材料并且被壳体的第一吸收性材料和盖的第二吸收性材料吸收，加热第一吸收性材料和第二吸收性材料使得第一吸收性材料的第一部分的温度升高并形成第一熔融材料，第二吸收性材料的第二部分的温度升高并形成第二熔融材料，以及冷却所述第一熔融材料和所述第二熔融材料以将所述壳体粘附到所述卡圈上并将所述盖粘附到所述卡圈上。
本公开还涉及一种电池模块，包括：壳体，所述壳体包括沿着所述壳体的第一周边设置的第一突出搁板和沿着所述壳体的第二周边设置的第二突出搁板，其中所述第一突出搁板和所述第二突出搁板各自包括配置成吸收第一激光发射的吸收材料；电子设备舱盖，所述电子设备舱盖配置成经由第一激光焊接联接到所述壳体，其中所述电子设备舱盖包括第一透明材料，所述第一透明材料配置成将所述第一激光发射穿过所述电子设备舱盖并朝向所述第一突出搁板传送；以及电池单元容器区域盖，所述电池单元容器区域盖配置成经由第二激光焊接联接到所述壳体，其中所述电池单元容器区域盖包括第二透明材料，所述第二透明材料配置成将所述第一激光发射或第二激光发射穿过所述电池单元容器区域盖并朝向所述第二突出搁板传送。
在一些实施列中，所述第一突出搁板包括第一突起、第一凹槽和第一唇缘，所述第二突出搁板包括第二突起、第二凹槽和第二唇缘。
在一些实施列中，所述第一突起从所述第一唇缘延伸第一距离并且被配置成当暴露于所述第一激光发射的第一功率时形成收集在所述第一凹槽中的第一熔融材料，并且所述第二突起从所述第二唇缘延伸第二距离并且被配置成当暴露于所述第一激光发射的所述第一功率或所述第一激光发射的第二功率或所述第二激光发射的第三功率时形成收集在所述第二凹槽中的第二熔融材料。
在一些实施列中，所述第一突起包括预定的体积，该预定的体积被配置成产生一定量的所述第一熔融材料以填充所述电子设备舱盖和所述壳体之间的第一空隙。
在一些实施列中，所述第二突起包括预定的体积，该预定的体积被配置成产生一定量的所述第二熔融材料以填充所述电池单元容器区域盖和所述壳体之间的第二空隙。
在一些实施列中，所述第一熔融材料被配置成使得所述电子设备舱盖经由所述第一突出搁板粘附到所述壳体，并且其中所述第二熔融材料被配置成使得所述电池单元容器区域盖经由所述第二突出搁板粘附到所述壳体。
在一些实施列中，所述第一凹槽在所述第一突起和所述第一唇缘之间，所述第二凹槽在所述第二突起和所述第二唇缘之间，并且所述第一凹槽和所述第二凹槽各自包括半圆形横截面。
在一些实施列中，所述壳体包括电子设备舱和电池单元容器区域，其中所述电子设备舱横向于所述电池单元容器区域，其中所述电子设备舱盖被配置成覆盖所述电子设备舱，并且其中所述电池单元容器区域盖被配置成覆盖电池单元容器区域。
在一些实施列中，所述吸收材料包括聚合物材料。
在一些实施列中，所述第一透明材料和所述第二透明材料中的一者或两者包括聚合物材料。
在一些实施列中，所述聚合物材料包括着色添加剂、玻璃填料或其组合。
在一些实施列中，包括一个或多个电化学电池单元，所述电化学电池单元各自由相应的壳单独地密封并设置在所述壳体中。
在一些实施列中，所述吸收材料被配置成阻止所述激光发射与所述一个或多个电化学电池单元接触。
在一些实施列中，所述第一激光焊接是所述电子设备舱盖与所述壳体之间的大致气密性且水密性的密封，并且所述第二激光焊接是所述电池单元容器区域盖与所述壳体之间的大致气密性且水密性的密封。
在一些实施列中，所述电子设备舱盖被配置成将基本上所有的所述激光发射朝向所述第一突出搁板传送，并且所述电池单元容器区域盖被配置成将基本上所有的所述激光发射朝向所述第二突出搁板传送。
本公开还涉及一种电池模块壳体组件，包括：壳体，所述壳体包括吸收材料、电子设备舱和电池单元容器区域，其中所述电子设备舱包括具有第一突出搁板的第一周边，其中所述电池单元容器区域包括具有第二突出搁板的第二周边，并且其中所述电子设备舱被配置成容纳多个电子元件，并且所述电池单元容器区域被配置成容纳多个电化学电池单元；电子设备舱盖，所述电子设备舱盖包括第一透明材料，其中所述电子设备舱盖被配置成覆盖所述电子设备舱，并且能够经由第一激光焊接与所述壳体形成第一密封；以及电池单元容器区域盖，所述电池单元容器区域盖包括第二透明材料，其中所述电池单元容器区域盖被配置成覆盖所述电池单元容器区域，并且能够经由第二激光焊接与所述壳体形成第二密封，并且其中所述第一激光焊接和所述第二激光焊接中的一者或两者根据以下方法形成，包括：将所述电池单元容器区域盖或所述电子设备舱盖抵靠所述壳体设置；将激光朝向所述电子设备舱盖的第三周边或所述电池单元容器区域盖的第四周边引导，以使得所述激光穿过所述第一透明材料或所述第二透明材料传送并分别被所述第一突出搁板或所述第二突出搁板吸收；将所述第一突出搁板或所述第二突出搁板加热到熔点，以使得所述电子设备舱盖或所述电池单元容器区域盖与所述壳体之间的空隙填充有熔融材料；以及冷却所述熔融材料以在所述电子设备舱盖和所述壳体之间或所述电池单元容器区域盖和所述壳体之间形成大致气密性且水密性的密封。
在一些实施列中，所述方法包括使所述激光经过所述电子设备舱盖的所述第三周边或所述电池单元容器区域盖的所述第四周边达五次到六次之间。
在一些实施列中，所述方法包括使所述激光成角度，以使得所述激光基本上不垂直于所述壳体的焊接表面。
在一些实施列中，所述第一突出搁板或所述第二突出搁板包括被配置成产生一定量的所述熔融材料以填充所述空隙的厚度。
本公开还涉及一种用于密封电池模块的方法，包括：将具有透明材料的盖抵靠具有吸收材料的壳体设置；将激光朝向所述盖的周边引导，以使得所述激光穿过所述盖的所述透明材料传送并被所述壳体的突出搁板吸收；将所述突出搁板加热到所述吸收材料的熔点，以使得所述盖与所述壳体之间的空隙填充有熔融材料；以及冷却所述熔融材料以在所述盖与所述壳体之间形成大致气密性且水密性的密封。
在一些实施列中，使所述激光经过所述盖的所述周边达五次到六次之间。
在一些实施列中，所述盖的所述透明材料包括具有填料的聚合物材料。
在一些实施列中，所述壳体的所述吸收材料包括具有填料的聚合物材料。
在一些实施列中，所述盖配置成密封所述壳体的容器区域或所述壳体的电子设备舱。
在一些实施列中，所述突出搁板包括被配置成产生一定量的所述熔融材料以填充所述空隙的厚度。
附图说明
一经阅读以下具体实施方式并参照附图即可以更好地理解本公开的各个方面，其中：
图1是根据本公开的一个方面具有电池组系统的车辆的透视图，该电池组系统根据本实施例配置为向车辆的各种部件提供动力；
图2是根据本公开的一个方面图1的车辆和电池组系统的一个实施例的剖面示意图；
图3是根据本公开的一个方面可以使用改进的激光焊接技术密封的电池组模块的分解透视图；
图4是根据本公开的一个方面图3的电池组模块的透视图，该电池组模块具有激光焊接到壳体上的电子设备舱盖和电池单元容器区域盖；
图5是根据本公开的一个方面图3和图4的电池组模块的透视图，该电池组模块没有电子设备舱盖和电池单元容器区域盖以示出可以促进激光焊接的物理特征；
图6是根据本公开的一个方面设置在图3-5的壳体的电子设备舱的周边上的第一突出搁板的放大透视图；
图7是根据本公开的一个方面图6的第一突出搁板的横截面透视图；
图8是根据本公开的一个方面设置成邻近图6和图7的第一突出搁板的图4的电子设备舱盖的横截面透视图；
图9是根据本公开的一个方面设置在图3-5的壳体的容器区域的第二周边上的第二突出搁板的特写透视图；
图10是根据本公开的一个方面图8的第二突出搁板的横截面透视图；
图11是根据本公开的一个方面设置成邻近图9和图10的第二突出搁板的图4的容器区域盖的横截面透视图；
图12是根据本公开的一个方面激光焊接工艺的流程图，该工艺使用不同透射率并可在电子设备舱盖包括第一透射性材料时和/或电池单元容器区域盖包括第二透射性材料时使用；
图13是根据本公开的一个方面使用卡圈密封的图3-5的电池组模块的透视图；
图14是根据本公开的一个方面在图13的卡圈、壳体和电池单元容器区域盖之间的激光焊接的横截面透视图；并且
图15是根据本公开的一个方面工艺的流程图，该工艺可用于在电池单元容器区域盖包括吸收性材料时，使用图13和14的卡圈将电池单元容器区域盖密封到图14的壳体。
具体实施方式
以下将描述一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简明描述，本说明书中没有描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在开发任何这种实际实施方式中，如同在任何工程或设计项目中，必须作出许多实施方式特定的决定来实现开发者的具体目标，例如，符合系统相关的和商业相关的约束，这些约束可能因实施方式的不同而异。此外，应当理解，这种开发努力可能复杂且费时，但是对于从本公开受益的普通技术人员而言，这可能是设计、制备和制造的日常任务。
本文中描述的电池组系统可以用于给各种类型的电动车辆(xEV)和其他高压能量存储/消耗应用(例如，电网电力存储系统)提供电力。这种电池组系统可以包括一个或多个电池组模块，每个电池组模块具有多个电池组单元(例如，锂离子(Li离子)电化学电池单元)，这些电池组单元设置并电气互连以提供用于给例如xEV的一个或多个部件供电的特定的电压和/或电流。又如，根据本实施例的电池组模块可以与固定动力系统(例如，非汽车系统)合并或向其提供动力。
电池组模块可以包括壳体和盖，壳体和盖封闭电池组模块的各个部件(例如，单独密封的电池组单元)，并且保护这些部件免受来自周围环境的条件和/或污染物。另外，壳体和盖可以彼此密封，以防止在电池组模块中产生的物质(例如，化学品和/或废气)无意中排放到周围环境中。在一些情况下，盖和壳体之间的密封可以具有使敏感部件暴露于污染物和/或使电池组模块排放物被无意释放的间隙和/或开口。然而，可能希望电池组模块包括大致气密性和/或水密性密封，使得当电池组模块暴露于具有高浓度的液体和/或污染物的环境时，可以保护设置在壳体中的部件。因此，需要一种改进的密封技术以在壳体和盖之间提供气密性和/或水密性密封。现在认识到，电池组模块(包括搁板特征以便于接合和密封)的一个或多个盖和壳体之间的激光焊接可以形成消除和/或基本上减少壳体和一个或多个盖之间的间隙或开口的气密性和/或水密性密封。
根据本公开的某些实施例，电池组模块的壳体和盖可以包括传统上在激光焊接工艺中不使用的材料。例如，电池组模块壳体和盖可以包含塑料。此外，在一些情况下，电池组模块的壳体和盖可以包含不同的材料(例如，金属)，进一步使两个部件之间的密封的形成复杂化。在某些实施例中，盖的材料和壳体的材料可以基于与它们的性质(例如它们的强度、重量和导电性)有关的许多考量来选择。在某些实施例中，组装商可以选择采用具有期望水平的透明度的透射性材料(例如，比壳体透射性更强的材料)的盖，从而使得激光能够穿过盖(例如，大量的能量不被盖吸收)。相反，壳体可以包括吸收来自激光焊接过程的能量(例如，光)的吸收性材料(例如，比盖更具吸收性的材料)。吸收的能量可能导致吸收性材料的温度升高，因此，当吸收性材料达到一定温度(例如，吸收性材料的熔点)时，吸收性材料的至少一部分(例如，突出的搁板)可以熔化。当吸收性材料的一部分熔化时，其可以填充壳体和盖之间的间隙或空隙，从而当熔融的吸收性材料冷却并再硬化(例如，再固化)时产生气密性和/或水密性密封。
然而，在一些情况下，基于其透射性能来选择壳体和盖的材料可能并不可行。例如，用于盖和壳体的材料可由供应商预先确定，因此，组装商(例如，电池组模块的制造商)可能不具有选择材料的期望透射率的能力。例如，从供应商购买的盖可以包括吸收性材料，并且因此，可能不期望将这样的盖直接激光焊接到壳体上(例如，盖可以吸收来自激光的基本上所有的能量，从而阻止在盖和壳体之间形成激光焊接)。在本公开的某些实施例中，可以使用卡圈将盖耦接到壳体并产生基本气密性和/或水密性密封。例如，卡圈可包括使激光能够穿过卡圈的透射性材料(例如，比壳体透射性更强的材料)。因此，来自激光的能量可以穿过卡圈到达盖和壳体二者。在某些实施例中,壳体的至少第一部分和盖的至少第二部分在暴露于来自激光的能量(例如，光)时可以增加温度，并且因此使卡圈的至少一部分熔化。熔融的卡圈材料在冷却(例如，再固化)时可以粘附到盖和壳体两者上以形成密封。在其他实施例中，壳体的第一部分和盖的第二部分可以熔化并在冷却(例如，重新固化)时粘附到卡圈上以形成密封。在任何情况下，可以经由卡圈在具有吸收性材料的盖和壳体之间形成基本上气密性和/或水密性密封。
将盖激光焊接到壳体上可以产生大体气密性和/或水密性密封，从而即使当电池组模块位于具有高浓度这种污染物(例如，水，污垢)的环境中时可以阻止电池组模块部件暴露于污染物。因此，现在认识到，将盖激光焊接到壳体上可以在盖和壳体之间产生更坚固和更牢固的密封，这可以提高电池组模块的工作寿命。另外，更坚固和更强的密封可以增强电池组模块对由冲击振动、下落和/或碰撞测试引起的损坏的抵抗力。
为了帮助说明本实施例可以在系统中使用的方式，图1是可以使用再生制动系统的车辆10(例如，xEV)的一个实施例的透视图。尽管针对具有再生制动系统的车辆进行以下讨论，但本文描述的技术也适用于利用电池组获取/存储电能的其他车辆，可以包括电动和气动车辆。
如上所述，可能希望电池组系统12与传统的车辆设计大部分兼容。因此，电池组系统12可以放置在车辆10中用于容纳传统电池组系统的位置。例如，如图所示，车辆10可以包括与典型内燃机车辆的铅酸电池组类似安置的电池组系统12(例如，在车辆10的发动机罩下方)。
图2描述了电池组系统12的更详细的视图。如图所示，电池组系统12包括能量存储部件13，能量存储部件耦接至点火系统14、交流发电机15、车辆控制台16并且任选地耦接至电动机17。通常，能量存储部件13可以获取/存储车辆10中产生的电能并且输出电能以便给车辆10中的电气设备供电。
换句话讲，电池组系统12可以向车辆的电气系统的部件供应电力，其可以包括散热器的散热风扇、气候控制系统、电动助力转向系统、主动悬架系统、自动停车系统、电动油泵、电动超/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、轮胎气压监测系统、天窗电机控制装置、电动座椅、报警系统、信息娱乐系统、导航功能、车道偏离警告系统、电动驻车制动器、外部灯，或其任何组合。说明性地，在描绘的实施例中，能量存储部件13向车辆控制台16和点火系统14供应功率，该功率可以用于启动(例如转动曲柄起动)内燃机18。
另外，能量存储部件13可以获取交流发电机15和/或电动机17产生的电能。在一些实施例中，交流发电机15可以在内燃机18运行时产生电能。更具体地讲，交流发电机15可以将内燃机18的旋转产生的机械能转换成电能。附加地或可替代地，当车辆10包括电动机17时，电动机17可以通过将车辆10的运动(例如，车轮的旋转)产生的机械能转换成电能来产生电能。因此，在一些实施例中，能量存储部件13可以在再生制动期间获取由交流发电机15和/或电动机17产生的电能。因此，交流发电机15和/或电动机17在本文中通常称为再生制动系统。
为了便于获取和供应电能，能量存储部件13可以经由总线19电耦接至车辆的电气系统。例如，总线19可以允许能量存储部件13接收由交流发电机15和/或电动机17产生的电能。另外，总线19可以允许能量存储部件13输出电能到点火系统14和/或车辆控制台16。因此，当使用12V电池组系统12时，总线19可以输送通常在8-18V之间的电力。
另外，如图所示，能量存储部件13可以包括多个电池组模块。例如，在所描述的实施例中，能量存储部件13包括根据本实施例的锂离子(例如，第一)电池组模块20和铅酸(例如，第二)电池组模块22，其中每个电池组模块20、22包括一个或多个电池组单元(例如，单独密封的电池组单元)。在其他实施例中，能量存储部件13可以包括任意数量的电池组模块。另外，尽管锂离子电池组模块20和铅酸电池组模块22被描述为彼此相邻，但是它们可以定位在车辆周围的不同区域。例如，铅酸电池组模块22可以定位在车辆10的内部中或其内部周围，而锂离子电池组模块20可以定位在车辆10的发动机罩下方。
在一些实施例中，能量存储部件13可以包括多个电池组模块以利用多个不同的电池组化学过程。例如，当使用锂离子电池组模块20时，由于锂离子电池组化学过程通常比铅酸电池组化学过程具有更高的库仑效率和/或更高的电源充电接受率(例如，更高的最大充电电流或充电电压)，所以可以提高电池组系统12的性能。因此，可以提高电池组系统12的获取、存储和/或分配效率。
为了便于控制电能的获取和存储，电池组系统12可以额外地包括控制模块24。更具体地讲，控制模块24可以控制电池组系统12中的部件的操作，例如，能量存储部件13、交流发电机15和/或电动机17内的继电器(例如，开关)。例如，控制模块24可以调节由每个电池组模块20或22获取/供应的电能的量(例如，以对电池组系统12降低定额和重新定额)，在电池组模块20和22之间执行负载平衡，确定每个电池组模块20或22的充电状态，确定每个电池组模块20或22的温度，控制由交流发电机15和/或电动机17输出的电压等等。
因此，控制单元24可以包括一个或多个处理器26和一个或多个存储器28。更具体地讲，一个或多个处理器26可以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它们的任意组合。另外，一个或多个存储器28可以包括易失性存储器，例如随机存取处理器(RAM)，和/或非易失性存储器，例如只读存储器(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24可以包括车辆控制单元(VCU)的一些部分和/或单独的电池组控制模块。
如上所述，包括在电池组模块20中的一些部件可能对可能存在于电池组模块20的周围环境中的条件和/或污染物(例如，水、污垢、其他碎屑)敏感。因此，可能希望在一个或多个盖和蓄电池模块20的壳体之间形成气密性和/或水密性密封，以防止损坏敏感部件。另外，气密性和/或水密性密封可以使得在电池组模块中产生的物质(例如，废气)能够沿着预定的排出路径被引导，其可以可控地将这样的物质排放到专门构造成将它们释放到周围环境中的管线中。根据本公开的技术将一个或多个盖激光焊接到电池组模块20的壳体在与传统的耦接方法相比时可以形成更可靠的密封。另外，使用本公开的激光焊接工艺形成的密封可以是基本上气密性和/或水密性的。在某些实施例中，当一个或多个盖包含透射性材料(例如，比壳体透射性更强的材料)时，一个或多个盖可以直接被激光焊接到壳体上。相反，当一个或多个盖包括吸收性材料时，可以利用卡圈来形成一个或多个盖和壳体之间的密封。
例如，图3是可以使用所公开的激光焊接技术的实施例密封的电池组模块20的分解透视图。如图所示的实施例中，图3包括壳体50、电子设备舱盖52和电池单元容器区域盖54。电池组模块部件56(例如，电化学电池单元、电子器件)可以设置在壳体50的电池单元容器区域58中和/或壳体50的电子设备舱60中。这样的电池组模块部件56可以使电池组模块20能够产生电流并且向负载(例如，xEV 10)提供电流。例如，电池组模块20可以包括一个或多个单独密封的电化学电池单元，每个电池单元具有至少一个电池单元端子。如本文所使用的，单独密封的电化学电池单元可以具有与电池组模块20分离的壳体，该壳体封闭并密封电化学电池单元的所有部件(例如化学品)。在某些实施例中，每个电化学电池单元的至少一个电池单元端子可以耦接到汇流条。多个这种汇流条可以将电化学电池单元彼此互连以及与电池组模块20的端子互连。例如，电池组模块20可以包括第一模块端子62(例如，正极端子)和第二模块端子64(例如，负极端子)。第一和第二模块端子62、64可以电耦接到负载并且最终向负载(例如，xEV)供应电力。
电化学电池单元和其他电池组模块部件56(例如，电子器件)可能对存在于电池组模块20的周围环境中的条件和/或污染物敏感。因此，电子设备舱盖52和电池单元容器区域盖54可以物理地(例如，永久地)耦接到壳体50。例如，电子设备舱盖52可以耦接到壳体50，使得电子设备舱盖52基本上覆盖电子设备舱60(例如，形成气密性和/或水密性密封)并且电池单元容器区域盖54可以耦接到壳体50，使得电池单元容器区域盖54基本上覆盖电池单元容器区域58(例如，形成气密性和/或水密性密封)。在某些实施例中，电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54可以与壳体50形成基本上气密性和/或水密性密封。因此，电池组模块部件56可以受到保护和/或阻止以免暴露于电池组模块20的周围环境中的任何污染物(例如，水或湿气)。为了形成基本上气密性和/或水密性密封，可以在电子设备舱盖52和壳体50之间和/或在电池单元容器区域盖54和壳体50之间形成激光焊接。用于形成基本上气密性和/或水密性密封的方法可以至少取决于壳体50、电子设备舱盖52和电池单元容器区域盖54的材料组成。
在某些实施例中，电子设备舱盖52和电池单元容器区域盖54可各自包括透射性材料(例如，比壳体50的材料透射性更强的透明材料)。例如，电子设备舱盖52可以包括第一透射性材料(例如，第一透明材料)，该材料可以允许激光通过电子设备舱盖52而不吸收大量的能量。换句话说，第一透射性材料(例如，第一透明材料)可以使激光能够从电子设备舱盖52的第一表面传递到电子设备舱盖52的第二表面，而不引起温度的显著增加。在其他实施例中，电子设备舱盖52的第一部分可以包括第一透射性材料，并且电子设备舱盖52的第二部分可以包括吸收性材料或不同于第一透射性材料的另一种材料。第一透射性材料可以包括聚合物材料(例如，聚丙烯)。例如，聚合物材料可以是透射性黑色聚丙烯。如本文所使用的，透射性黑色聚丙烯可以是包含黑色着色剂添加剂并具有透射性质(例如，允许激光通过电子设备舱盖52而不吸收大量能量)的聚合物材料。
此外，第一透射性材料可以包括一种或多种填料。例如，第一透射性材料可以包括具有玻璃填料的聚丙烯(例如，黑色透射性聚丙烯)。如本文所用，玻璃填料可以是与基材(例如，黑色透射性聚丙烯)均匀混合的玻璃颗粒。玻璃填料可以向基材(例如，黑色透射性聚丙烯)添加结构增强，从而增强基材的强度。在某些实施例中，玻璃填料还可以降低给定材料的透射率，从而增加材料吸收的能量的量。包括在基材(例如，黑色透射性聚丙烯)中的玻璃填料的量可以取决于第一透射性材料的期望的透射率和/或可以用于激光焊接工艺的激光的波长。例如，第一透射性材料中包括的玻璃填料的重量百分比可以在0％和50％之间，在10％和40％之间，在25％和35％之间，或其任何组合。在其他实施例中，可以使用任何合适的填料或颜料来增强基材的结构完整性和/或将第一透射性材料的透射率增大或减少到所需透射率。
在某些实施例中，填料的重量百分比可以与激光的波长成反比和/或与激光的功率(例如强度)成比例。例如，随着激光的波长增加，激光的功率(例如，能量输出)减小，因此，可能期望包括较低重量百分比的填料以增加透射率并且允许更多的能量通过电子设备舱盖52。相反，随着激光的波长减小，激光的功率(例如，能量输出)可能增大。因此，可能期望增加第一透射性材料中的填料的重量百分比使得一些能量被第一透射性材料吸收，并且穿过电子设备舱盖52的能量的量可以基本上恒定，而与激光的工作波长和功率无关。
在其他实施例中，第一透射性材料可包括聚苯硫醚(PPS)、尼龙或它们的任何组合。另外，PPS和/或尼龙可以包括或可以不包括填料(例如玻璃填料)。在另外的实施例中，电子设备舱盖52可以包括吸收性材料，该材料可以吸收朝向电子设备舱盖52的所有或基本上全部能量。例如，当激光朝向电子设备舱盖52引导时，电子设备舱盖52可以吸收从激光发射的能量，并且因此不将大量的能量引向壳体50。在此参照图12-15更详细地讨论当电子设备舱盖52包括吸收性材料时，将电子设备舱盖52焊接到壳体50的情况。
另外，电池单元容器区域盖54可以包括第二透射性材料(例如，比壳体50的材料透射性更强的第二透明材料)。在某些实施例中，第二透射性材料可以与第一透射性材料相同。在其他实施例中，第一和第二透射性材料可以不同。例如，第二透射性材料(例如，第二透明材料)可以允许激光通过电池单元容器区域盖54，而不吸收大量的能量。换句话说，第二透射性材料(例如，第二透明材料)可以使得能量能够从电池单元容器区域盖54的第一表面传递到电池单元容器区域盖54的第二表面，而不引起温度的显着增加。在其他实施例中，电池单元容器区域盖54的第一部分可以包括第二透射性材料，并且电池单元容器区域盖54的第二部分可以包括吸收性材料或不同于第二透射性材料的另一种材料。第二透射性材料可以包括聚合物材料。例如，聚合物材料可以是透射性黑色聚丙烯。
此外，第二透射性材料可以包括一种或多种填料。例如，第二透射性材料可以包括具有玻璃填料的聚丙烯(例如，黑色透射性聚丙烯)。如上所述，玻璃填料可以向基材(例如，黑色透射性聚丙烯)添加结构增强，从而增强基材的强度。另外，玻璃填料可以降低第二透射性材料的透射率，从而增加电池单元容器区域盖54可吸收的能量的量。包含在电池单元容器区域盖54的基材(例如，黑色透射性聚丙烯)中的玻璃填料的量可以取决于第二透射性材料的期望的透射率、激光的波长和/或激光的功率(例如，强度)。例如，包括在第二透射性材料中的玻璃填料的重量百分比可以在0％和50％之间、在10％和40％之间、在25％和35％之间，或它们的任何组合。在其他实施例中，可以使用任何合适的填料或颜料来增强基材的结构完整性和/或将第二透射性材料的透射率增大或减少到所需透射率。
在其他实施例中，第二透射性材料可以包括聚苯硫醚(PPS)、尼龙或它们的任何组合。另外，PPS和/或尼龙可以包括或可以不包括填料(例如玻璃填料)。在更进一步的实施例中，电池单元容器区域盖54可以包括能够吸收朝向电池单元容器区域盖54的所有或基本上全部能量的吸收性材料。例如，当激光朝向电池单元容器区域盖54引导时，电池单元容器区域盖54可以吸收从激光发射的能量，并且因此不朝向壳体50引导大量的能量。在此参考图12-15更详细地讨论在电池单元容器区域盖54包括吸收性材料时将电池单元容器区域盖54焊接到壳体50上的情况。
在某些实施例中，壳体50可以包括吸收性材料(例如，比电子设备舱盖52的材料和/或电池单元容器区域盖54的材料吸收性更强的材料)。因此，当激光朝向壳体50引导时，壳体50可以被配置为吸收从激光发射的能量。在某些实施例中，能量的吸收可以引起壳体50的温度升高，这可能最终导致壳体50的至少一部分(例如，突出搁板)熔化。
在某些实施例中，吸收性材料可以是聚合物材料(例如聚丙烯)。另外，吸收性材料可以包括可以增强吸收性材料的吸收性能的一种或多种填料。例如，吸收性材料可以是包括炭黑填料的聚丙烯。如本文所使用的，炭黑填料可以是增加基材(例如聚丙烯)的吸收性能的黑色颜料。在某些实施例中，基材(例如聚丙烯)中炭黑的重量百分比可以为0％至10％、0.01％至1％、0.1％至0.5％或它们的任何组合。包括在吸收性材料中的填料的量可以取决于激光的波长、激光的功率(例如，能量输出)和/或电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54的透射率。当使用太多的炭黑填料时，吸收性材料(例如聚合物材料)的所需性能可能降低，并且当包括太少的炭黑填料时，吸收性材料可能无法吸收足够量的能量。因此，应当理解，关于包含在基材(例如，聚丙烯)中的炭黑填料的量存在微妙的平衡。此外，在某些实施例中，炭黑填料可以仅在预定焊点(例如，激光将被引导的地方)包含在基材中。在其他实施例中，炭黑填料可以在整个基材中均匀混合。在另外的实施例中，壳体50的吸收性材料可以包括PPS、尼龙或它们的任何组合。
如上所述，激光焊接工艺可以取决于包括在壳体50、电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54中的材料。例如，当电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54包括具有相对高透射率的材料(例如，比壳体50透射性更强的材料)时，可能希望将电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54直接激光焊接到壳体50上。然而，当电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54包括吸收性材料和/或具有相对低透射率的材料时，可以利用卡圈来形成电子设备舱盖52与壳体50之间和/或电池单元容器区域盖54与壳体50之间的密封。在任何情况下，电子设备舱盖52和电池单元容器区域盖54可以密封在壳体50上，使得电池组模块20基本上是气密性和/或水密性的。
例如，图4示出了电池组模块20的透视图，其中电子设备舱盖52和电池单元容器区域盖54被激光焊接到壳体50上。如图4的所示实施例中所示，在电子设备舱盖52与壳体50和/或电池单元容器区域盖54与壳体50之间没有形成间隙或空间。换句话说，电池单元容器区域58和电子设备舱60分别被电池单元容器区域盖54和电子设备舱盖52完全覆盖。因此，电池组模块20可以是基本上气密性和/或水密性的，这可以增加电池组模块20的寿命。
在某些实施例中，电池组模块20的壳体50可以包括物理特征，这些物理特征可以促进电子设备舱盖52与壳体50和/或电池单元容器区域盖54与壳体50之间的激光焊接。例如，图5是图4的电池组模块20的透视图，其中没有电子设备舱盖52和电池单元容器区域盖54，以使得这些物理特征可见。如图5的所示实施例中所示，电子设备舱60的第一周边80包括第一突出搁板82。另外，电池单元容器区域58的第二周边84包括第二突出搁板86。在某些实施例中，第一和第二突出搁板82、86可以用于促进将电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54焊接到壳体50上。例如，在激光焊接过程中，激光的焊点可以朝向第一突出搁板82和/或第二突出搁板86引导。因此，第一突出搁板82和/或第二突出搁板86可以熔化以形成熔融材料，该熔融材料可以填充壳体50与电子设备舱盖52和/或壳体50与电池单元容器区域盖54之间的间隙或空隙。另外，第一突出搁板82和/或第二突出搁板86可以包括相对大的表面面积以使电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54抵靠。
在某些实施例中，第一突出搁板82和/或第二突出搁板86可以包括与壳体50相同的材料(例如，吸收性材料)。在其他实施例中，第一突出搁板82和第二突出搁板86可以包括吸收性材料，并且壳体50的任何剩余部分可以包括不同的材料(例如，第一和/或第二透射性材料或第二吸收性材料)。此外，第一突出搁板82和/或第二突出搁板86可以集成到壳体50中(例如，模制到壳体50中)。例如，第一突出搁板82和/或第二突出搁板86可以通过蚀刻或切除第一周边80和/或第二周边84的一部分而形成。在其他实施例中，第一突出搁板82和/或第二突出搁板86可以是在组装期间(例如，通过粘合剂)耦接到壳体50的与壳体50分离的部件。
图6是设置在电子设备舱60的第一周边80上的第一突出搁板82的放大透视图。在某些实施例中，第一突出搁板82可以沿着电子设备舱60的整个第一周边80延伸。在其他实施例中，第一突出搁板82可以仅沿着第一周边80的一部分延伸。如图6所示的实施例中所示，第一突出搁板82可以从电子设备舱60的第一周边80延伸第一距离87。在某些实施例中，第一距离87可以基于在形成激光焊接之前形成在壳体50与电子设备舱盖52之间的间隙或空隙的尺寸来预先确定(参见图8)。例如，随着壳体50与电子设备舱盖52之间的间隙或空隙的尺寸增加，第一距离87也可以增加，使得可以形成更多的熔融材料以填充间隙或空隙。类似地，随着壳体50与电子设备舱盖52之间的间隙或空隙的尺寸减小，第一距离87也可以减小，因为可以利用更少的熔融材料来填充间隙或空隙。另外，在某些实施例中，第一距离87可以沿着电子设备舱60的第一周边80基本上恒定。在其他实施例中，第一距离87可以与壳体50和电子设备舱盖52之间的间隙或空隙的尺寸成比例地沿着第一周边80变化。在另外的实施例中，第一距离87可以与第一突出搁板82的凹槽成比例地沿着第一周边80变化(参见图7)。
如图6所示的实施例中，第一突出搁板82包括相对尖锐的边缘和/或角，其对应于围绕电子设备舱60的第一周边80的边缘和角。然而，应当注意，第一突出搁板82可以包括具有任何合适形状(例如，圆形边缘和/或拐角)的边缘和/或角。
另外，第一突出搁板82可以包括突起88(例如，第一突起)、槽89(例如，第一槽)和唇缘90(例如，第一唇缘)，如图7所示。例如，第一突出搁板82可以包括从唇缘90延伸第一距离87的突起88。在某些实施例中，激光可以朝向突起88引导，从而使突起88熔化。当突起88熔化时，熔融材料可以收集在凹槽89中，这可以防止熔融材料溢出唇部90。在某些实施例中，凹槽89可以包括半圆形横截面，其使得熔融材料能够收集在凹槽89中并与电子设备舱盖52接触。在其他实施例中，凹槽89可以包括任何合适的形状，以使得熔融材料能够收集在凹槽89中并且与电子设备舱盖52接触。因此，当熔融材料冷却并再硬化(例如，再固化)时，电子设备舱盖52可以粘附到壳体50上。在某些实施例中，熔融材料可以填充电子设备舱盖52与壳体50之间的任何间隙和/或空隙，从而形成基本上气密性和/或水密性密封。
在某些实施例中，第一突出搁板82的突起88可以被配置成提供在形成激光焊接之前电子设备舱盖52接触的表面。例如，图8是与第一突出搁板82的突起88相邻的电子设备舱盖52的横截面透视图。如图8的所示实施例中所示，第一突出搁板82的突起88设置成抵靠电子设备舱盖52；然而，电子设备舱盖52不与第一突出搁板82和/或壳体50的另一特征(例如，经由过盈配合)互锁。可以执行激光焊接以将电子设备舱盖52耦接到壳体50上。因此，在某些实施例中，激光可以被引导到电子设备舱盖52的第三周边91，使得激光的焊点与第一突出搁板82对准。当电子设备舱盖52包括第一透射性材料时，激光可以被引导通过电子设备舱盖52的第三周边91并且朝向第一突出搁板82的突起88。因此，当突起88的材料达到熔点时，熔融材料可以收集在凹槽89中，并且填充电子设备舱盖52与壳体50之间的间隙。然后可以移除(或关闭)激光，使得熔融材料可以冷却并再硬化(例如，再固化)。在再硬化时，壳体50可以粘附到电子设备舱盖52上，从而消除和/或大大减少可以在壳体50与电子设备舱盖52之间形成的任何间隙和/或开口。
如上所述，电池单元容器区域58的第二周边84还可以包括第二突出搁板86。例如，图9是设置在壳体50的电池单元容器区域58的第二周边84上的第二突出搁板86的放大透视图。在某些实施例中，第二突出搁板86可以沿着电池单元容器区域58的整个第二周边84延伸。在其他实施例中，第二突出搁板86可以仅沿着第二周边84的一部分延伸。如图9所示的实施例中所示，第二突出搁板86可以从电池单元容器区域58的第二周边84延伸第二距离92。在某些实施例中，第二距离92可以基于在形成激光焊接之前形成在壳体50和电池单元容器区域盖54之间的间隙或空隙的尺寸来预先确定。例如，随着壳体50与电池单元容器区域盖54之间的间隙或空隙的尺寸增加，第二距离92也可以增加，使得可以形成更多的熔融材料以填充间隙或空隙。类似地，随着壳体50与电池单元容器区域盖54之间的间隙或空隙的尺寸减小，第二距离92也可以减小，因为较少的熔融材料可以用于填充间隙或空隙。另外，在某些实施例中，第二距离92可以沿着电池单元容器区域58的第二周边84基本上恒定。在其他实施例中，第二距离92可以与壳体50和电池单元容器区域盖54之间的间隙或空隙的尺寸成比例地沿着第二周边84变化。在另外的实施例中，第二距离92可以与第二突出搁板86的第二凹槽成比例地沿着第二周边84变化(参见图10)。
如图9所示的实施例中所示，第二突出搁板86包括与围绕电池单元容器区域58的第二周边84的边缘和拐角对应的相对尖锐的边缘和/或拐角。然而，应当注意，第二突出搁板86可以包括具有任何合适形状(例如，圆形边缘和/或拐角)的边缘和/或角。
另外，第二突出搁板86可以包括第二突起93、第二凹槽94和第二唇部95，如图10所示。例如，第二突出搁板86可以包括从第二唇部95延伸第二距离92的第二突起93。在某些实施例中，激光可以朝向第二突起93引导，从而使第二突起93熔化。当第二突起93熔化时，熔融材料可以收集在第二凹槽94中，这可以防止熔融材料溢出第二唇部95。在某些实施例中，第二凹槽94可以包括半圆形横截面，其使得熔融材料能够收集在第二凹槽94中并且与电池单元容器区域盖54接触。在其他实施例中，第二凹槽94可以包括任何合适的形状，以使得熔融材料能够收集在第二凹槽94中并且接触电池单元容器区域盖54。当熔融材料冷却并再硬化(例如，再固化)时，电池单元容器区域盖54可以粘附到壳体50上。在某些实施例中，熔融材料可填充电池单元容器区域盖54与壳体50之间的任何间隙和/或空隙，从而形成基本上气密性和/或水密性密封。
在某些实施例中，第二突出搁板86的第二突起93可以被配置为在形成激光焊接之前为电池单元容器区域盖54提供接触表面。例如，图11是邻近第二突出搁板86的第二突起93的电池单元容器区域盖54的横截面透视图。如图11所示的实施例中，第二突出搁板86的第二突起93设置成抵靠电池单元容器区域盖54；然而，电池单元容器区域盖54不与第二突出搁板86和/或壳体50的另一特征(例如，通过过盈配合)互锁。可以执行激光焊接以将电池单元容器区域盖54耦接到壳体50上。因此，在某些实施例中，激光可以被引导到电池单元容器区域盖54的第四周边96，使得激光的焊点与第二突出搁板86对准。当电池单元容器区域盖54包括第二透射性材料时，激光可以被引导通过电池单元容器区域盖54的第四周边96并朝向第二突出搁板86的第二突起93。因此，当第二突起93的材料达到熔点时，熔融材料可收集在第二凹槽94中并填充电池单元容器区域盖54与壳体50之间的间隙。然后可以移除(或关闭)激光，使得熔融材料可以冷却并再硬化(例如，再固化)。在再硬化时，壳体50可以粘附到电池单元容器区域盖54上，从而消除和/或基本上减少可能在壳体50与电池单元容器区域盖54之间形成的任何间隙和/或开口。
如上所述，当电子设备舱盖52包括第一透射性材料时和/或当电池单元容器区域盖54包括第二透射性材料时，可以采用激光焊接工艺，其将电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54直接焊接到壳体50上(例如，经由第一和/或第二突出搁板82、86)。例如，图12是当电子设备舱盖52包括第一透射性材料时和/或当电池单元容器区域盖54包括第二透射性材料时可以采用的激光焊接工艺的流程图100。
在方框102，电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54可以设置成抵靠壳体50。在某些实施例中，可以利用夹具将电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54压向壳体50，从而在焊接过程中固定电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54。如本文所使用的，夹具可以是被配置成朝着壳体50对电子设备舱盖52的第三周边91和/或电池单元容器区域盖54的第四周边96基本上施加偏置力的装置。这种偏置力可以确保在整个焊接过程中电子设备舱盖52与壳体50和/或电池单元容器区域盖54与壳体50之间的间隙和/或空隙保持基本上恒定。另外，夹具可以在焊接过程中防止电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54的移动。在一些情况下，电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54的运动可能是不期望的，因为它可能导致较弱的激光焊接。
在方框104，激光可以朝向电子设备舱盖52的第三周边91和/或电池单元容器区域盖54的第四周边96引导。在某些实施例中，当将电子设备舱盖52激光焊接到壳体50时，激光、第三周边91和第一突出搁板82(例如，突起88)可以基本对准。类似地，当将电池单元容器区域盖54激光焊接到壳体50时，激光、第四周边96和第二突出搁板86(例如，第二突起93)可以基本对准。因此，当激光朝向第三周边91和/或第四周边96引导时，激光可以透射通过电子设备舱盖52的第一透射性材料和/或电池单元容器区域盖54的第二透射性材料。因此，来自激光的能量(例如，光)可以被第一突出搁板82(例如，包括吸收性材料)的突起88和/或第二突出搁板86(例如，包括吸收性材料)的第二突起93接收和吸收。
在某些实施例中，通过使激光在第三周边91和/或第四周边96上经过预定次数，激光可朝向第三周边91和/或第四周边96引导。例如，激光可围绕第三周边91和/或第四周边96被引导1至10次，2至8次，5至6次或任何合适的次数，以使第一突出搁板82(例如，突起88)和/或第二突出搁板86(例如，第二突起93)的吸收性材料能够熔化。
另外，激光可以相对于电子设备舱盖52的第一表面和/或电池单元容器区域盖54的第二表面成角度。例如，当将电子设备舱盖52激光焊接到壳体50时，激光可以基本上不垂直于电子设备舱盖52的第一表面。因此，激光可以被定位成使得来自激光的最大量的能量(例如，光)可以被第一突出搁板82接收和/或吸收。此外，当将电池单元容器区域盖54激光焊接到壳体50时，激光可以基本上不垂直于电池单元容器区域盖54的第二表面。相反，激光可以相对于电池单元容器区域盖54的第二表面成角度。因此，激光可以以能够实现第二突出搁板86(例如，第二突起93)的期望的温度增加量的角度被引导到第二突出搁板86。
在方框106，朝向第一突出搁板82和/或第二突出搁板86传送的激光可以使第一突出搁板82的突起88(例如，具有吸收性材料)和/或第二突出搁板86(例如，具有热吸收性材料)的第二突起93温度升高。随着突起88和/或第二突起93的温度增加，吸收性材料可开始熔化以形成熔融材料。因此，熔融材料可以收集在凹槽89和/或第二凹槽94中并且填充电子设备舱盖52与壳体50之间的间隙和/或电池单元容器区域盖54与壳体50之间的间隙。
在方框108，当激光不再朝向第三周边91和/或第四周边96引导时(例如当激光不再入射在第三周边91和/或第四周边96上时和/或当激光关闭时)，可以冷却熔融材料。因为熔融材料可填充电子设备舱盖52与壳体50之间的间隙和/或电池单元容器区域盖54与壳体50之间的间隙，当熔融材料再硬化(例如，再固化)时，熔融材料可以使电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54粘附到壳体50上。因此，电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54可以耦接到壳体50上，并且可以消除或基本上减少电子设备舱盖52与壳体50之间和/或电池单元容器区域盖54与壳体50之间的间隙(例如，基本上所有的间隙)或开口。
如上所述，电子设备舱盖52可以不包括第一透射性材料和/或电池单元容器区域盖54可以不包括第二透射性材料(例如，当从供应商采购电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54时)。根据本公开的某些实施例，当电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54包括吸收性材料时，卡圈可以用于将电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54耦接到壳体50上。卡圈还可以基本上消除和/或减少电子设备舱盖52与壳体50之间和/或电池单元容器区域盖54与壳体50之间的任何间隙或开口，以形成基本上气密性和/或水密性密封。另外，卡圈可以用于将电子设备舱盖52耦接到壳体50上和/或将电池单元容器区域盖54耦接到壳体50上，即使当电子设备舱盖52包括第一透射性材料和/或电池单元容器区域盖54包括第二透射性材料时。在某些实施例中，可能需要利用卡圈，因为电池组模块的盖(例如，电子设备舱盖52和/或电池单元容器区域盖54)与壳体50之间的激光焊接可能被破坏而基本上不损坏盖和/或壳体50(例如，从而便于维修电池组模块20)。
例如，图13是使用卡圈120密封的电池组模块20的一个实施例的透视图。为了简单起见，下面的讨论主要涉及使用卡圈120将电池单元容器区域盖54耦接到壳体50。然而，应当注意，上面参照图3-11讨论的电子设备舱盖52也可以使用卡圈120耦接到壳体50。如图13的所示实施例中所示，卡圈120设置在壳体50的整个第一周边122周围，第一周边也对应于电池单元容器区域盖54的第二周边124。因此，卡圈120可以将电池单元容器区域盖54密封到壳体50，而不留下任何间隙和/或开口，使得密封基本上是气密性的和/或水密性的。
在某些实施例中，卡圈120可以包括透射性材料(例如，比壳体50和/或电池单元容器区域盖54透射性更强的透明材料)。例如，卡圈120可以包括透明的聚合物材料，该材料可以允许激光能量(例如，光)透射通过卡圈120而不吸收大量的激光能量。换句话说，透射性材料(例如，透明材料)可以使得激光发射能够从卡圈120的第一表面(例如外表面)传递到卡圈120的第二表面(例如，抵靠壳体50和电池单元容器区域盖54定位的表面)，而不增加卡圈120的温度。在某些实施例中，透射性材料可包括透明聚丙烯。在其他实施例中，透射性材料可以是透射性黑色聚丙烯。
此外，卡圈120的透射性材料可以包括一种或多种填料。例如，卡圈120可以包括具有玻璃填料的聚丙烯(例如，黑色透射性聚丙烯)。玻璃填料可以向基材(例如，黑色透射性聚丙烯)添加结构增强，从而增强基材的强度。在某些实施例中，玻璃填料还可以减小卡圈120的透射率，从而增加卡圈120可吸收的热能的量。包括在卡圈120的透射性材料中的填料的量可以取决于卡圈120的期望的透射率和/或可以用于激光焊接工艺的激光的波长。例如，包括在卡圈120中的玻璃填料的重量百分比可以在0％和50％之间，在10％和40％之间，在25％和35％之间，或其任何组合。
在某些实施例中，玻璃填料的重量百分比可以与波长成反比和/或与激光的功率成比例。例如，随着激光的波长增加，激光的功率(例如，能量输出)减小，因此，可能期望包括较低重量百分比的填料以增加透射率并且允许更多的能量通过卡圈120。相反，随着激光的波长减小，激光的功率(例如，能量输出)可以增大。因此，可能需要增加卡圈120中填料的重量百分比使得能量的一部分被卡圈120的透射性材料吸收，并且穿过卡圈120的能量的量可以是基本上恒定的。
在其他实施例中，卡圈120的透射性材料可以包括聚苯硫醚(PPS)，尼龙或其任何组合。另外，PPS和/或尼龙可以包括或可以不包括填料。
另外，电池单元容器区域盖54和/或壳体50可以包括吸收性材料(例如，比卡圈120吸收性更强的材料)。例如，电池单元容器区域盖54和/或壳体50可以包括具有与上述相同的材料特性的吸收性材料。因此，当激光朝向壳体50和/或电池单元容器区域盖54引导时，壳体50和/或电池单元容器区域盖54可以被配置为吸收从激光发射的能量。另外，电池单元容器区域盖54和/或壳体可以包括金属材料，该材料也可以被配置成吸收从激光发射的能量(例如，光)。在某些实施例中，能量的吸收可导致壳体50和/或电池单元容器区域盖54的温度升高。在某些实施例中，壳体50和电池单元容器区域盖54的温度升高可以使得卡圈120的一部分熔化，从而使壳体50粘附到卡圈120上(例如，当卡圈120的熔融部分再硬化时)和使电池单元容器区域盖54粘附到卡圈上(例如，当卡圈120的熔融部分再硬化时)。在其他实施例中，壳体50和/或电池单元容器区域盖54的温度的升高可以使壳体50的第一部分和/或电池单元容器区域盖54的第二部分熔化。因此，第一部分和/或第二部分可以使壳体50和/或电池单元容器区域盖54粘附到卡圈120上(例如，当第一部分和/或第二部分再硬化时)。
另外，卡圈120可以包括可以有助于将电池单元容器区域盖54耦接到壳体50上的物理特征。例如，图14是在卡圈120、壳体50与电池单元容器区域盖54之间的激光焊接的横截面透视图。如图14的所示实施例中所示，卡圈120包括阶梯构造(例如，阶梯几何结构)，使得卡圈120直接接触电池单元容器区域盖54和壳体50。例如，卡圈120的第一台阶126可被构造成接触壳体50，并且卡圈120的第二台阶128可被构造成接触电池单元容器区域盖54。因此，当将电池单元容器区域盖54激光焊接到壳体50时，激光可以朝向壳体50穿过第一台阶126，从而增加壳体50的温度。如上所述，在某些实施例中，提高壳体50的温度可以使卡圈120的第一台阶126熔化并形成熔融材料。在其他实施例中，提高壳体的温度可以使壳体50的第一部分熔化以形成熔融材料。类似地，激光可以朝向电池单元容器区域盖54穿过第二台阶128，从而增加电池单元容器区域盖54的温度。在某些实施例中，提高电池单元容器区域盖54的温度可以使第二台阶128熔化并形成熔融材料。在其他实施例中，提高电池单元容器区域盖54的温度可以使电池单元容器区域盖54的第二部分熔化并形成熔融材料。在任何情况下，熔融材料可以引起壳体50和电池单元容器区域盖54二者粘附到卡圈120上。因此，壳体50和电池单元容器区域盖54可以经由卡圈120彼此耦接。
壳体50、电池单元容器区域盖54与卡圈120之间的密封可以是基本上气密性和/或水密性的，因为熔融材料可以填充壳体50与卡圈120之间和/或电池单元容器区域盖54与卡圈120之间的任何间隙和/或空隙。由于卡圈120沿整个第一周边122和整个第二周边124延伸，因此可以基本上消除或减少电池单元容器区域盖54与壳体50之间的间隙和/或空隙。当电池单元容器区域盖54包括吸收性材料时将电池单元容器区域盖54激光焊接到壳体50可以因此在使用卡圈120时在电池单元容器区域盖54与壳体50之间产生增强的密封。
例如，图15是使用卡圈120将电池单元容器区域盖54密封到壳体50的过程的流程图140。在方框142，卡圈120被设置成围绕壳体50的第一周边122和电池单元容器区域盖54的第二周边124。因此，卡圈120的第一台阶126可以直接接触壳体50，并且卡圈120的第二台阶128可以直接接触电池单元容器区域盖54。
在方框144，激光可以朝向卡圈120的第三周边引导。在某些实施例中，激光、卡圈120的第三周边、壳体50的第一周边122和电池单元容器区域盖54的第二周边124可以基本上对齐。因此，当激光朝向第三周边引导时，激光可以通过卡圈120的透明材料朝向壳体50和电池单元容器区域盖54传输。因此，来自激光的能量可以被壳体50的第一吸收性材料和/或电池单元容器区域盖54的第二吸收性材料吸收。在其他实施例中，激光可以以正弦运动旋转和/或移动，使得激光接触壳体50和电池单元容器区域盖54二者。
在某些实施例中，通过使激光在第三周边上通过预定次数，激光可以朝向第三周边引导。例如，激光可以围绕第三周边引导1至10次、2至8次、5至6次或任何合适次数，这可以使壳体50的第一吸收性材料和电池单元容器区域盖54的第二吸收性材料熔化。可替代地或附加地，壳体50和电池单元容器区域盖54的温度的升高可以导致卡圈120在周边122、124上熔化。
另外，激光可以相对于卡圈120的表面145(参见图14)成角度。例如，激光可以基本上不垂直于卡圈120的表面145。因此，激光可以被定位成使得来自激光的最大量的能量(例如，光)可以被壳体50和电池单元容器区域盖54接收和/或吸收。
在方框146，通过壳体50和电池单元容器区域盖54吸收激光可以引起壳体50的第一部分(例如，壳体50包括第一吸收性材料)和电池单元容器区域盖54的第二部分(例如，电池单元容器区域盖54包括第二吸收性材料)以增加温度。随着壳体50的第一部分的温度增加，壳体50的第一部分和/或卡圈120的第一部分(例如，第一台阶126)可以熔化以形成第一熔融材料。类似地，当电池单元容器区域盖54的第二部分的温度增加时，电池单元容器区域盖54的第二部分和/或卡圈120的第二部分(例如，第二台阶128)可以熔化以形成第二熔融材料。因此，第一熔融材料可填充卡圈120与壳体50之间的第一间隙。类似地，第二熔融材料可填充卡圈120与电池单元容器区域盖54之间的第二间隙。在其他实施例中，第一熔融材料可以填充第一间隙和/或第二间隙，并且第二熔融材料也可以填充第一间隙和/或第二间隙。
在方框148，当激光不再朝向第三周边引导时(例如，当激光已经完成经过第三周边和/或当激光已经关闭时)，第一熔融材料可以冷却。因为第一熔融材料可以填充卡圈120与壳体50之间的间隙，所以当第一熔融材料再硬化(例如，再固化)时，第一熔融材料可以使壳体50粘附到卡圈120上。类似地，当激光不再朝向第三周边引导时，第二熔融材料也可以冷却。因为第二熔融材料可以填充卡圈120和电池单元容器区域盖54之间的间隙，所以当第二熔融材料再硬化(例如，再固化)时，第二熔融材料可以使电池单元容器区域盖54粘附到卡圈120上。因此，壳体50和电池单元容器区域盖54都可以耦接到卡圈120上。此外，可以消除或基本上减少壳体50、电池单元容器区域盖54和/或卡圈120之间的任何间隙或开口。
一个或多个公开的实施例可以单独或组合地提供在制造电池组模块及电池组模块的部分时有益的一个或多个技术效果。一般来说，本公开的实施例包括改进的激光焊接技术，用于在电池组模块壳体与一个或多个盖之间形成强健的基本气密性和/或水密性密封。在一些情况下，当激光无法透射通过壳体和/或一个或多个盖时，可以利用卡圈将壳体耦接到一个或多个盖。在壳体与一个或多个盖之间形成基本上气密性和/或水密性密封可以使电池组模块免受诸如水和污垢的污染。本说明书中的技术效果和技术问题是示例性的，而不是限制性的。应该指出的是，本说明书中描述的实施例可以具有其他技术效果并且可以解决其他技术问题。
通过示例方式示出了上述具体实施例，但是应当理解，这些实施例可以容易作出多种修改和替代形式。还应当理解，权利要求书并非旨在限于公开的特定形式，而是涵盖落入本公开的精神和范围内的所有修改、等同形式和替代形式。

Claims (25)

1.一种电池模块，包括：
壳体，所述壳体包括沿着所述壳体的第一周边设置的第一突出搁板和沿着所述壳体的第二周边设置的第二突出搁板，其中所述第一突出搁板和所述第二突出搁板各自包括配置成吸收第一激光发射的吸收材料；
电子设备舱盖，所述电子设备舱盖配置成经由第一激光焊接联接到所述壳体，其中所述电子设备舱盖包括第一透明材料，所述第一透明材料配置成将所述第一激光发射穿过所述电子设备舱盖并朝向所述第一突出搁板传送；以及
电池单元容器区域盖，所述电池单元容器区域盖配置成经由第二激光焊接联接到所述壳体，其中所述电池单元容器区域盖包括第二透明材料，所述第二透明材料配置成将所述第一激光发射或第二激光发射穿过所述电池单元容器区域盖并朝向所述第二突出搁板传送。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第一突出搁板包括第一突起、第一凹槽和第一唇缘，所述第二突出搁板包括第二突起、第二凹槽和第二唇缘。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中所述第一突起从所述第一唇缘延伸第一距离并且被配置成当暴露于所述第一激光发射的第一功率时形成收集在所述第一凹槽中的第一熔融材料，并且所述第二突起从所述第二唇缘延伸第二距离并且被配置成当暴露于所述第一激光发射的所述第一功率或所述第一激光发射的第二功率或所述第二激光发射的第三功率时形成收集在所述第二凹槽中的第二熔融材料。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中所述第一突起包括预定的体积，该预定的体积被配置成产生一定量的所述第一熔融材料以填充所述电子设备舱盖和所述壳体之间的第一空隙。
5.根据权利要求3所述的电池模块，其中所述第二突起包括预定的体积，该预定的体积被配置成产生一定量的所述第二熔融材料以填充所述电池单元容器区域盖和所述壳体之间的第二空隙。
6.根据权利要求3所述的电池模块，其中所述第一熔融材料被配置成使得所述电子设备舱盖经由所述第一突出搁板粘附到所述壳体，并且其中所述第二熔融材料被配置成使得所述电池单元容器区域盖经由所述第二突出搁板粘附到所述壳体。
7.根据权利要求2所述的电池模块，其中所述第一凹槽在所述第一突起和所述第一唇缘之间，所述第二凹槽在所述第二突起和所述第二唇缘之间，并且所述第一凹槽和所述第二凹槽各自包括半圆形横截面。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述壳体包括电子设备舱和电池单元容器区域，其中所述电子设备舱横向于所述电池单元容器区域，其中所述电子设备舱盖被配置成覆盖所述电子设备舱，并且其中所述电池单元容器区域盖被配置成覆盖电池单元容器区域。
9.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述吸收材料包括聚合物材料。
10.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第一透明材料和所述第二透明材料中的一者或两者包括聚合物材料。
11.根据权利要求10所述的电池模块，其中所述聚合物材料包括着色添加剂、玻璃填料或其组合。
12.根据权利要求1所述的电池模块，包括一个或多个电化学电池单元，所述电化学电池单元各自由相应的壳单独地密封并设置在所述壳体中。
13.根据权利要求12所述的电池模块，其中所述吸收材料被配置成阻止所述激光发射与所述一个或多个电化学电池单元接触。
14.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第一激光焊接是所述电子设备舱盖与所述壳体之间的大致气密性且水密性的密封，并且所述第二激光焊接是所述电池单元容器区域盖与所述壳体之间的大致气密性且水密性的密封。
15.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述电子设备舱盖被配置成将基本上所有的所述激光发射朝向所述第一突出搁板传送，并且所述电池单元容器区域盖被配置成将基本上所有的所述激光发射朝向所述第二突出搁板传送。
16.一种电池模块壳体组件，包括：
壳体，所述壳体包括吸收材料、电子设备舱和电池单元容器区域，其中所述电子设备舱包括具有第一突出搁板的第一周边，其中所述电池单元容器区域包括具有第二突出搁板的第二周边，并且其中所述电子设备舱被配置成容纳多个电子元件，并且所述电池单元容器区域被配置成容纳多个电化学电池单元；
电子设备舱盖，所述电子设备舱盖包括第一透明材料，其中所述电子设备舱盖被配置成覆盖所述电子设备舱，并且能够经由第一激光焊接与所述壳体形成第一密封；以及
电池单元容器区域盖，所述电池单元容器区域盖包括第二透明材料，其中所述电池单元容器区域盖被配置成覆盖所述电池单元容器区域，并且能够经由第二激光焊接与所述壳体形成第二密封，并且其中所述第一激光焊接和所述第二激光焊接中的一者或两者根据以下方法形成，包括：
将所述电池单元容器区域盖或所述电子设备舱盖抵靠所述壳体设置；
将激光朝向所述电子设备舱盖的第三周边或所述电池单元容器区域盖的第四周边引导，以使得所述激光穿过所述第一透明材料或所述第二透明材料传送并分别被所述第一突出搁板或所述第二突出搁板吸收；
将所述第一突出搁板或所述第二突出搁板加热到熔点，以使得所述电子设备舱盖或所述电池单元容器区域盖与所述壳体之间的空隙填充有熔融材料；以及
冷却所述熔融材料以在所述电子设备舱盖和所述壳体之间或所述电池单元容器区域盖和所述壳体之间形成大致气密性且水密性的密封。
17.根据权利要求16所述的电池模块壳体组件，其中所述方法包括使所述激光经过所述电子设备舱盖的所述第三周边或所述电池单元容器区域盖的所述第四周边达五次到六次之间。
18.根据权利要求16所述的电池模块壳体组件，其中所述方法包括使所述激光成角度，以使得所述激光基本上不垂直于所述壳体的焊接表面。
19.根据权利要求16所述的电池模块壳体组件，其中所述第一突出搁板或所述第二突出搁板包括被配置成产生一定量的所述熔融材料以填充所述空隙的厚度。
20.一种用于密封电池模块的方法，包括：
将具有透明材料的盖抵靠具有吸收材料的壳体设置；
将激光朝向所述盖的周边引导，以使得所述激光穿过所述盖的所述透明材料传送并被所述壳体的突出搁板吸收；
将所述突出搁板加热到所述吸收材料的熔点，以使得所述盖与所述壳体之间的空隙填充有熔融材料；以及
冷却所述熔融材料以在所述盖与所述壳体之间形成大致气密性且水密性的密封。
21.根据权利要求20所述的电池模块，包括使所述激光经过所述盖的所述周边达五次到六次之间。
22.根据权利要求20所述的电池模块，其中所述盖的所述透明材料包括具有填料的聚合物材料。
23.根据权利要求20所述的电池模块，其中所述壳体的所述吸收材料包括具有填料的聚合物材料。
24.根据权利要求20所述的电池模块，其中所述盖配置成密封所述壳体的容器区域或所述壳体的电子设备舱。
25.根据权利要求20所述的电池模块，其中所述突出搁板包括被配置成产生一定量的所述熔融材料以填充所述空隙的厚度。
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