CN109075273A - 用于锂离子电池模块的电池端子 - Google Patents

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Abstract

锂离子(Li离子)电池模块包括模块端子，其配置为将Li离子电池模块电气耦合到外部负载的电气连接器。模块端子包括导电部件和固定到导电部件的密封垫片，该密封垫片由聚合材料形成。Li离子电池模块包括壳体，该壳体包含多个Li离子电池单元并且具有开口，该模块端子的导电部件至少部分地突出穿过该开口。模块端子的密封垫片直接固定到壳体并且形成将壳体的内部与外部环境隔离的密封。

Description

用于锂离子电池模块的电池端子
说明书
背景技术
本公开总体上涉及电池和电池模块的领域。更具体地，本公开涉及锂离子(Li离子)电池模块和相关电池端子。
该部分旨在向读者介绍可能与下面描述和/或要求保护的本公开的各个方面有关的技术的各个方面。相信该讨论有助于向读者提供背景信息以促进更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解的是，这些陈述应当以该角度来阅读，而不是作为对现有技术的承认。
使用一个或多个电池系统来为车辆提供全部或部分原动力的车辆可以被称为xEV，其中术语“xEV”在本文中被定义为包括以下所有车辆或其任何变型或者组合：使用电力提供其全部或一部分车辆原动力。例如，xEV包括利用电力提供所有原动力的电动车辆(EV)。如本领域技术人员将明白的是，混合动力电动车辆(HEV)(也被认为是xEV)结合了内燃机推进系统和电池供电的电动推进系统，诸如48伏(V)或130V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这两者来向车辆提供原动力和其它电力。相反，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系统来继续为空调单元、收音机或其它电子装置供电，以及在需要推进时重启发动机。轻度混合动力系统还可以在加速期间施加一定程度的动力辅助，例如，以补充内燃机。轻度混合动力车辆通常为96V到130V，并且通过皮带或曲柄集成启动机发电机恢复制动能量。
另外，微混合动力电动汽车(mHEV)也使用类似于轻度混合动力车辆的“停止-启动”系统，但是mHEV的微混合动力系统可以或可以不向内燃机提供动力辅助并且在低于60V电压下操作。出于本讨论的目的，应当注意的是，mHEV通常在技术上不使用直接提供给曲轴或变速器的电力用于车辆的原动力的任何部分，但是mHEV仍然可以被认为是xEV，因为当车辆空转且内燃机被禁用时它确实使用电力来补充车辆的动力需求并且通过集成启动机发电机恢复制动能量。
另外，插电式电动车辆(PEV)是可以从外部电源(诸如壁式插座)充电的任何车辆，并且存储在可再充电电池中的能量驱动或有助于驱动车轮。PEV是EV的子类别，其包括全电动或电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)以及混合动力电动车辆的电动车辆改装和常规内燃机车辆。
与仅使用内燃机和传统电气系统(通常是由铅酸电池供电的12V系统)的更传统的气动车辆相比，如上所述的xEV可以提供许多优点。例如，与传统的内燃机车辆相比，xEV可以产生更少的非期望排放产品并且可以表现出更高的燃料效率，并且在一些情况下，这种xEV可以完全消除汽油的使用，如某些类型的EV或PEV的情况。
随着技术的不断发展，需要为这种车辆和其它实施方案提供改进的电源，特别是电池模块。例如，Li离子电池模块可以包括容纳在模块壳体中的若干电池单元，以及在电池与外部负载之间提供电气连接的模块端子。模块端子通常以维持模块壳体的内部与外部环境之间的密封的方式突出穿过模块壳体的壁。遗憾的是，用于组装这种Li子电池模块的许多过程涉及特别是关于模块端子使用多个组装阶段或步骤来集成若干部件。例如，典型的组装过程可以使用螺栓和其它螺纹连接来将端子固定到壳体。端子与壳体之间的密封可以通过例如焊接工艺形成，这可能是复杂且耗时的。
鉴于这些和其它考虑因素，现在认识到需要简化的模块组装过程。更具体地，现在认识到可能需要简化配置，其允许将模块端子准备固定到模块壳体，同时还在维持外部环境与模块的内部之间的液密和气密密封。现在还认识到，可能希望减少组装过程中涉及的部件或零部件的数量。
发明内容
在下文陈述本文公开的某些实施例的概述。应当理解的是，提供这些方面仅仅是为了向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，本公开可以包含可能未在下文阐述的各个方面。
根据一个实施例，锂离子(Li离子)电池模块包括模块端子，其配置为将Li离子电池模块电气耦合到外部负载的电气连接器。模块端子包括导电部件和固定到导电部件的密封垫片，该密封垫片由聚合材料形成。Li离子电池模块包括壳体，该壳体包含多个Li离子电池单元并且具有开口，该模块端子的导电部件至少部分地突出穿过该开口。模块端子的密封垫片直接固定到壳体并且形成将壳体的内部与外部环境隔离的密封。
根据另一个实施例，提供了一种模块端子，其配置用于锂离子(Li离子)电池模块。该模块端子包括：第一导电部件，其配置为物理地且电气地耦合到车辆的电池端子连接器以向车辆提供电力；第二导电部件，其电气耦合到第一导电部件并且配置为电气耦合到多个Li离子电池模块的Li离子电池单元；以及密封垫片，其由聚合材料形成并且在第一导电部件与第二导电部件之间压缩。密封垫片配置为密封Li离子电池模块的壳体的端子开口。
根据另一个实施例，提供了一种制造锂离子电池模块的方法，其包括将模块端子定位在Li离子电池模块的壳体的第一部分中，第一部分保持或配置为保持多个Li离子电池单元；将壳体的第二部分定位在壳体的第一部分上方并与该第一部分邻接，使得壳体的第二部分的内表面与模块端子的密封垫片邻接并且使得模块端子的至少一部分延伸穿过壳体的第二部分中的开口；以及将激光输出围绕开口的周边引导通过壳体的第二部分并引导到密封垫片，使得密封垫片结合到内表面以形成密封。
附图说明
通过阅读以下详细描述并参考附图，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的具有根据本实施例配置的电池系统的xEV的透视图，该电池系统为xEV的各种部件提供电力；
图2是根据本发明的一个方面的具有利用图1的电池系统的启动-停止系统的xEV的实施例的剖面示意图，该电池系统具有锂离子电池模块；
图3是根据本发明的一个方面的具有模块壳体和模块端子的电池模块的透视图；
图4a是根据本发明的一个方面的图3的电池模块的模块端子的放大透视图；
图4b是根据本发明的一个方面的图4a中所示的模块端子的放大透视图；
图5是根据本发明的一个方面的图3的电池模块的分解透视图，该图说明了具有上部模块壳体和下部模块壳体的电池模块；
图6是根据本发明的一个方面的图3的电池模块的透视图，该图说明了用于在模块壳体中组装模块端子的过程的实施例；并且
图7是根据本公开的一个方面的图3的电池模块的横截面正视图，该图是在图6的截面7-7中截取的并且说明了其中模块端子的特征用于在模块壳体的内部与壳体外部的环境之间形成密封的方式的示例。
具体实施方式
下文将描述一个或多个具体实施例。为了努力尝试提供这些实施例的具体描述，本说明书中未描述实际实施方案的所有特征。应当明白的是，在任何这样的实际实施方案的发展中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多实施方案所特有的决定以实现开发者的具体目的，诸如符合系统相关和业务相关约束，其在不同的实施方案之间可能是不同的。另外，应当明白的是，这种开发工作可能是复杂和耗时的，但是对于受益于本公开的一般技术人员而言，它们将是设计、制作和制造的常规工作。
本文描述的电池系统可以用于向各种类型的电动车辆(xEV)和其它高压能量存储/扩展应用(例如，电网电力存储系统)提供电力。这样的电池系统可以包括一个或多个电池模块，每个电池模块具有壳体和被布置在壳体内的多个电池单元(例如，锂离子(Li离子)电化学电池)，该电池单元用于提供有助于为例如EV的一个或多个部件供电的特定电压和/或电流。作为另一个示例，根据本实施例的电池模块可以与固定电力系统(例如，非汽车系统)结合或向其提供电力。
基于优于传统气动车辆的优点，通常生产传统气动车辆的制造商可能希望在其车辆线路内使用改进的车辆技术(例如，再生制动技术)。通常，这些制造商可以利用其传统车辆平台中的一个平台作为起点。因此，因为传统的气动车辆被设计为使用12V电池系统，所以可以使用12V锂离子电池来补充12V铅酸电池。更具体地，12V锂离子电池可以用于更有效地捕获再生制动期间产生的电能，并且随后供应电能以对车辆的电气系统供电。另外，在mHEV中，当车辆空转时可以禁用内燃机。因此，当需要推进时，12V锂离子电池可以用于发动(例如，重启)内燃机。
然而，随着车辆技术的进步，高压电气装置可以包括在车辆的电气系统中。例如，锂离子电池可以向FHEV中的电动机供应电能。通常，这些高压电气装置利用大于12V的电压，例如，高达48、96或130V。因此，在一些实施例中，可以使用DC-DC转换器来升高12V锂离子电池的输出电压以向高压装置供电。另外或替代地，48V锂离子电池可以用于补充12伏铅酸电池。更具体地，48V锂离子电池可以用于更有效地捕获再生制动期间产生的电能，并且随后供应电能以对高压装置供电。
如上所述，组装模块端子并将它们集成到Li离子电池模块中可以涉及操纵多个部件或零部件以及将复杂性引入整个组装过程的若干步骤。另外，螺纹连接和/或永久焊接连接通常用于组装模块端子并将它们集成到Li离子电池模块中。实际上，在模块端子与模块壳体之间通常采用非常紧密且相对不灵活的连接以将Li离子电池模块的内部与外部环境隔离。
现在认识到，用更灵活的布置替换这些类型的连接可以提供若干优点。例如，螺纹连接和永久金属焊接连接被认为是相对不灵活的，当Li离子电池模块经受外力(例如，由于驱动引起的振动)时，这可能会导致其组成零部件的更快磨损。实际上，螺纹连接在由于反复摩擦事件(例如，来自车辆振动)而磨损的情况下可能变松，并且永久金属焊接连接在端子经受剪切力(例如，如果撞击端子)的情况下可能遭受破坏(例如，断裂)。现在认识到，用更灵活的布置(诸如下面进一步详细描述的布置)替换这样的特征可以提供更大的耐磨性和相关的更长的操作时间，以及其它优点。另外，本文描述的模块端子配置还可以简化Li离子电池模块制造过程。
根据本公开的某些方面，现在认识到可能希望简化模块端子的组装过程。例如，在一些实施例中，可以在不使用螺栓、螺纹或其它类似紧固件的情况下组装模块端子。在一个特定实施例中，端子被组装成包括两个或更多个导电部件和柔性部件(例如，聚合垫圈或衬垫)。柔性部件可以使得端子能够吸收某些力(例如，冲击、剪切)，否则这些力可能不利地影响端子与模块的壳体的连接的结构完整性。
在本公开的一个方面中，模块端子的组装在模块壳体组装之前完成。在其它实施例中，模块端子的组装可以在组装模块的同时发生。即，模块端子的组装和模块壳体的密封可以在单个过程期间完成，例如在单个步骤期间完成。根据一个实施例，模块壳体的单独部分可以彼此接触，并且将这些部分放在一起的过程也可以使模块端子的柔性部分与固定有端子的壳体的表面接触。
虽然下面阐述的讨论主要集中在Li离子电池模块上，但是本公开也旨在适用于其它能量存储装置。实际上，认为本文描述的实施例可以用于利用用于电气连接的端子和用于封闭该装置的壳体的任何能量存储装置。这种能量存储装置的示例可以包括铅酸电池、超级电容器，这些的组合等。
考虑到前述内容，本实施例涉及应用于任何电池或电池系统(特别是xEV中采用的电池系统)的电池模块端子配置。例如，图1是车辆10的实施例的透视图，该车辆可以利用再生制动系统。虽然以下讨论是针对具有再生制动系统的车辆而呈现，但是本文描述的技术可适用于利用电池捕获/存储电能的其它车辆，其可以包括电动和气动车辆。
现在认识到，希望非传统电池系统12(例如，锂离子汽车电池)与传统车辆设计在很大程度上兼容。在这方面，本实施例包括用于xEV和包括xEV的系统的各种类型的电池模块。因此，电池系统12可以放置在车辆10中容纳传统电池系统的位置。例如，如所说明，车辆10可以包括电池系统12，其类似于典型的内燃机车辆的铅酸电池定位(例如，在车辆10的发动机盖下)。另外，如下面将更详细描述的，电池系统12可以定位成促进管理电池系统12的温度。例如，在一些实施例中，将电池系统12定位在车辆10的发动机盖下可以使得空气管道能够引导气流越过电池系统12并冷却电池系统12。
图2描述了电池系统12的更详细视图。如所描绘，电池系统12包括能量存储部件14，其耦合到点火系统16、交流发电机18、车辆控制台20并且可选地耦合到电动机22。通常，能量存储部件14可以捕获/存储在车辆10中产生的电能并且输出电能以对车辆10中的电气装置供电。
换句话说，电池系统12可以向车辆电气系统的部件供电，其可以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、自动停车系统、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、车窗升降电动机、化妆台灯、轮胎压力监控系统、天窗电动机控制、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、电动停车制动器、外部灯或者它们的任何组合。说明性地，在所描绘的实施例中，能量存储部件14向车辆控制台20和点火系统16供电，该点火系统可以用于启动(例如，发动)内燃机24。
另外，能量存储部件14可以捕获由交流发电机18和/或电动机22产生的电能。在一些实施例中，交流发电机18可以在内燃机24运行时产生电能。更具体地，交流发电机18可以将由内燃机24的旋转产生的机械能转换成电能。另外或替代地，当车辆10包括电动机22时，电动机22可以通过将车辆10的移动(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14可以在再生制动期间捕获由交流发电机18和/或电动机22产生的电能。因而，交流发电机和/或电动机22在本文通常称为再生制动系统。
为了促进捕获和供应电能，能量存储部件14可以经由总线26电气耦合到车辆的电气系统。例如，总线26可以使得能量存储部件14能够接收由交流发电机18和/或电动机22产生的电能。另外，总线可以使得能量存储部件14能够将电能输出到点火系统16和/或车辆控制台20。因此，当使用12伏电池系统12时，总线26可以携带通常在8V到18V之间的电力。
另外，如所描绘，能量存储部件14可以包括多个电池模块。例如，在所描绘的实施例中，能量存储部件14包括锂离子(例如，第一)电池模块28和铅酸(例如，第二)电池模块30，每个电池模块包括一个或多个电池单元。在其它实施例中，能量存储部件14可以包括任何数量的电池模块。另外，虽然锂离子电池模块28和铅酸电池模块30被描绘为彼此相邻，但是它们也可以定位在车辆周围的不同区域中。例如，铅酸电池模块30可以定位在车辆10的内部或周围，而锂离子电池模块28可以定位在车辆10的发动机盖下方。
在一些实施例中，能量存储部件14可以包括多个电池模块以利用多种不同的电池化学物质。例如，当使用锂离子电池模块28时，因为锂离子电池化学物质通常比铅酸电池化学物质具有更高的库仑效率和/或更高的电力充电接受率(例如，更高的最大充电电流或充电电压)，所以可以提高电池系统12的性能。因而，可以提高电池系统12的捕获、存储和/或分配效率。
为了促进控制电能的捕获和存储，电池系统12可以另外包括控制模块32。更具体地，控制模块32可以控制电池系统12中的部件(诸如能量存储部件14、交流发电机18和/或电动机22内的继电器(例如，开关))的操作。例如，控制模块32可以调节由每个电池模块28或30捕获/供应的电能量(例如，将电池系统12的额定值下调和重估)，在电池模块28和30之间执行负载平衡，确定每个电池模块28或30的充电状态，确定每个电池模块28或30的温度，控制由交流发电机18和/或电动机22输出的电压等。
因此，控制单元32可以包括一个或多个处理器34和一个或多个存储器单元36。更具体地，一个或多个处理器34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，或者它们的任何组合。另外，一个或多个存储器36可以包括易失性存储器(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))、光盘驱动器、硬盘驱动器或固态存储器。在一些实施例中，控制单元32可以包括车辆控制单元(VCU)的部分和/或单独的电池控制模块。另外，如所描绘，锂离子电池模块28和铅酸电池模块30跨其端子并联连接。换句话说，锂离子电池模块28和铅酸模块30可以经由总线26并联耦合到车辆的电气系统。
为了能够将锂离子电池模块28耦合到各种负载(例如，车辆电气系统)，锂离子电池模块28可以包括本文所述的端子配置。图3说明了具有根据本公开配置的模块壳体40和模块端子42的锂离子电池模块28的一个实施例。具体地，如所示，模块端子42突出穿过并穿出模块壳体40以使得锂离子电池模块28能够电气连接到外部负载。虽然锂离子电池模块28包括第一模块端子42a(例如，正极端子)和第二模块端子42b(例如，负极端子)，但是锂离子电池模块28的其它实施例可以包括两个以上的这种模块端子42。另外，第一模块端子42a和第二模块端子42b可以包括一个或多个类似或可交换的部件。作为非限制性示例，锂离子电池模块28可以是12V模块。
如其完成(组装)配置中所描绘，模块壳体40封闭使得其是液密和气密的。更具体地，壳体40是封闭的使得在模块28的正常操作条件下，除了经由包括模块通风口44的预定义通气路径之外，大致上没有液体或气体能够在壳体40的内部与壳体40的外部之间流通。壳体40的封闭主要通过在接头50处将第一壳体部分46(例如，主壳体部分或下部壳体部分)与第二壳体部分48(例如，盖或上部)连接来实现。可以使用任何适当的方法封闭(密封)接头50。例如，在第一壳体部分46和第二壳体部分48中的任一个或两个包括塑性材料的实施例中，接头49可以使用激光焊缝(例如，液体和气体)封闭。
在第一壳体部分46和第二壳体部分48包括金属材料的情况下也可以使用激光焊缝。另外或替代地，接头50可以通过超声波焊接、电弧焊等封闭。这些方法可以用于第一壳体部分46和第二壳体部分48中的任一个或两个包括金属材料的实施例中。
如所示，接头50形成在第一壳体部分46的相应周边52与第二壳体部分48的相应周边54之间。因此，接头50封闭的特定方式可以取决于周边52、54的材料成分和与这些材料相关联的适当密封方法。在这方面，接头50可以使用附加材料(诸如粘合剂(例如，环氧树脂)、焊料或涂敷到周边52、54的其它这样的材料)来密封。
根据一个实施例，第一壳体部分46可以相对于焊接激光输出是吸收性的，而第二壳体部分48可以相对于焊接激光输出是透明的。因此，焊接激光输出可以被引导通过第二壳体部分48并朝向第一壳体部分46(例如，在周边52、54处)。在吸收激光输出时，第一壳体部分46的相应周边52可以开始加热和熔化，由此与第二壳体部分48耦合。在移除焊接激光输出和冷却时，第一壳体部分46和第二壳体部分48可以大致上永久的方式彼此固定。
模块壳体40在其内部包含多个锂离子电化学电池(未示出)，其可以被实施为单独容纳的电池单元。下面参考图5更详细地描述电池单元，并且该电池单元可以包括任何适当的电解质和电极活性材料化学物质，其能够进行充电、放电和能量存储。
通常，本公开的模块端子42各自使得能够在模块28内的电池单元(作为单个电气组件)与外部负载之间进行电气连接。根据某些实施例，模块端子42可以具有多件式配置，其中在组装模块28之前，单独的件可以或可以不永久地彼此紧固。如图4a的展开图中所示，模块端子42的部件包括端子柱56(更一般地，第一导电部件的一部分)、密封垫片58以及端子汇流条60(或更一般地，第二导电部件)。通常，端子柱56(或第一导电部件)实现与负载的电气连接器(例如，图1和2的车辆10的电池端子连接器)的物理和电气连接以向负载(例如，车辆10)提供电力。端子汇流条60(或第二导电部件)通常能够与模块壳体40中的电池单元电气连接(例如，经由与内部汇流条的物理连接)。端子柱56与端子汇流条60电气接触，并且可以永久地固定到端子汇流条60，如下面进一步详细讨论的。另外，密封垫片58允许模块端子42与模块壳体40之间的一定程度的柔性和移动，同时还密封第二壳体部分48中的开口62，模块端子42突出穿过该开口。
关于图4b，可以进一步明白不同模块端子部件的配置，图4b是图4a中所示的模块端子42的分解视图。端子柱56从端子基座64延伸，该端子基座还包括突出部分66(在图7中更清楚地看到)。端子柱56、端子基座64以及突出部分66可以一起被认为是端子柱组件68或模块端子42的第一导电部件。如下面进一步详细描述的，突出部分66在大体上平行于端子柱56的方向上延伸，而在与端子柱56相反的方向上从端子基座64延伸。在某些实施例中，这两者是同轴的。端子柱56、端子基座64以及突出部分66通常由相同的材料形成，并且可以彼此一体化以促进制造。在其它实施例中，端子柱56、端子基座64以及突出部分66可以由不同的金属形成，但是可以使用具有足够电流兼容性的金属彼此固定。
为了增强端子柱组件68与端子汇流条60之间的兼容性，端子柱组件68可以与汇流条60由相同的材料(例如，相同的金属，诸如铜、不锈钢等)形成。在某些实施例中，材料可以是不同的但可以是电流兼容的。在某些实施例中，端子柱组件68和端子汇流条60(第一和第二导电部件)通过焊缝(例如，超声波焊接或激光焊缝)直接彼此固定。在更进一步的实施例中，端子柱组件68和端子汇流条60可以一体化形成。
如上所述，密封垫片58可以配置为允许模块端子42与模块壳体40之间有一定程度的移动，同时还将模块壳体40密封以免受外部环境影响。因此，密封垫片58可由适当柔顺而且(例如，对某些气体和液体)也足够不可渗透材料(诸如聚合(例如，弹性体)材料)形成。在某些实施例中，密封垫片58可以包括具有光学吸收特性的一种或多种材料，该特性促进经由密封垫片58将模块端子42激光焊缝到模块壳体40。下面参考图7更详细地描述该过程。
为了帮助在端子部件68与汇流条60之间建立电气连接，密封垫片58包括开口70，该开口的尺寸被设计成允许突出部分66不受阻碍地穿过。在某些实施例中，诸如在图4b中描绘的实施例中，突出部分66和开口70具有对应的几何形状。更具体地，开口70和突出部分66可以具有互补的几何形状，使得端子组件68相对于模块壳体40的某些移动(例如，围绕端子组件的纵向轴线的旋转)受到密封垫片58的限制。在某些实施例中，端子柱组件68按压配合(也称为过盈配合或摩擦配合)在密封垫片58的顶部上。如所示，垫片开口70具有六边形几何形状，但是也可以使用其它多边形几何形状或一些其它不规则几何形状。另外，垫片开口70可以具有圆形几何形状。
通常，密封垫片58具有比端子基座64的周边(例如，周长)更大的周边(例如，周长)。另外，为了促进端子组件68相对于密封垫片58的定位，密封垫片58还可以包括垫片座72，其尺寸被设计成以嵌套布置接纳端子基座64。在模制密封垫片58期间，可以经由压花、压印或任何其它合适的方法将垫片座72引入密封垫片58中。将垫片座72引入密封垫片58的方法可以取决于例如用于形成密封垫片58的材料的类型。
在某些实施例中，端子柱组件68可以形状配合或按压配合到密封垫片58中，使得垫片开口70被突出部分66完全填充，并且使得端子基座64的底表面74与垫片座72齐平并完全填充垫片座72。当组装模块端子42时，密封垫片58的底表面76和端子柱组件68的突出部分66平放在端子汇流条60的顶表面78上。端子柱56可以例如使用激光输出焊接到端子汇流条60的顶表面78，使得在端子柱组件68与端子汇流条60之间保持电气连接。因此，密封垫片58在端子基座64与顶表面78之间被压缩。然而，密封垫片58不必通过永久连接(例如，焊接)直接固定到端子基座64或顶部表面78。
如下面更详细描述的，端子汇流条60包括连接区域80，该连接区域被成形为物理地且电气地连接到模块40的各种内部部件(参见图3)。第一模块端子42a和第二模块端子42b可以具有相同的或者可以具有用于它们相应的连接区域80的不同配置，以允许连接到不同类型的部件。
图5描绘了第一模块端子42a和第二模块端子42b相对于锂离子电池模块28的其它内部部件布置的方式。更具体地，图5描绘了图3的锂离子电池模块28，其中第二壳体部分48远离第一壳体部分46分解。
在模块组装期间，第二壳体部分48在箭头90所指示的方向上配合到第一壳体部分46上，这也使得第一模块端子42a和第二模块端子42b的相应端子柱56延伸穿过第二壳体部分48中的端子开口(被示为第一端子开口92和第二端子开口94)。
如所示，第一壳体部分46用于固定多个电池单元96，该电池单元位于两个相邻的队列或堆叠中(被示为第一队列98和第二队列100)。可以使用任何数量的队列(例如，一个或多个)。另外，第一壳体部分46包括电气部件载体102，其用于将多个电池单元96保持在第一壳体部分46内的适当位置，并且还用于将各种导电部件相对于多个电池单元96固定在适当位置。例如，电气部件载体102可以是由塑料和/或某种其它非导电材料形成的单个部件，并且可以用于将多个电池单元96保持在适当位置，同时还允许正确定位用于将单独的电池单元互连在一起的电池单元汇流条104。电气部件载体102还可以具有多个突起106，其用于与包括感测线(例如，电压和/或温度感测线)、电子装置(例如，控制模块32)、继电器108以及第一模块端子42a和第二模块端子42b等的其它导电部件物理对接并且保持这些其它导电部件。
在所说明实施例中，电气部件载体102包括在相应的端子汇流条开口114a、114b处与第一模块端子42a的相应连接区域80a对接的第一突起110和与第二模块端子42b的连接区域80b对接的第二突起112。所说明的相应连接区域80a、80b具有不同的配置(例如，形状、几何形状)，并且各自具体地成形为物理地且电气地耦合到不同的电气部件。
参考第一模块端子42a，例如，其相应的连接区域80a包括阶状区域116，该阶状区域被成形为形状配合在继电器108的一部分周围。连接区域80a的阶状区域116过渡到平坦区域118。阶状区域116还允许第一模块端子42a与第二壳体部分48的轮廓兼容。阶状区域116和平坦区域118可以结合用作继电器108的附加固定特征。平坦区域118用于将第一模块端子42a电气耦合到继电器108的第一侧119。继电器108的第二侧120可以经由一个或多个汇流条电气耦合到多个电池单元96。在操作期间，控制模块32(参见图2)可以控制继电器108以电气耦合和分离第一侧119和第二侧120，以形成(或断开)多个电池单元96与第一模块端子42a之间的电通路。
第一模块端子42a和第二模块端子42b还各自在它们相应的端子汇流条60a、60b中包括公差补偿区域122。每个模块端子42的公差补偿区域122位于平坦区域78与连接区域80之间，并且配置为允许模块部件中有制造缺陷。公差补偿区域122还可以配置为吸收模块端子42在锂离子电池模块28的整个寿命期间可能经历的某些力(例如，振动、压缩或应变负载)。
一旦第二壳体部分48和第一壳体部分46在一起，如图6中所示(例如，在永久固定到彼此之前或之后)，模块端子42就可以永久地固定到第二壳体部分48。如图6中所描绘，端子柱56从端子开口92、94中突出，并且端子基座64露出。模块端子42和第二壳体部分48的部件的相对定位允许使用一次或多次焊接进行永久连接。焊接可以在部件本身之间或者在部件与第二壳体部分48之间进行。在某些实施例中，模块端子42的部件(具体地，端子柱组件68和端子汇流条60)可以在插入第一壳体部分46之前永久地彼此连接。
在将模块端子42固定到第二壳体部分48之前形成模块端子42允许将密封垫片58压缩在端子柱组件68与端子汇流条60之间。例如，端子柱56可以在拉动方向130上拉动，这导致密封垫片58的压缩或附加压缩。然而，在其它实施例中，在将模块端子42密封到模块壳体40时，端子柱组件68和端子汇流条60可以彼此耦合。
为了帮助说明，图7是在图6的截面7-7内截取的第一模块端子42a的放大横截面视图。如图7中所示，当端子柱56在拉动方向130被拉动时，密封垫片58在第一开口92附近抵邻并压靠在第二壳体部分48的内表面140上。以此方式，密封垫片58占据第二壳体部分48的内表面140与端子汇流条60的平坦区域78之间的空间142，从而形成密封。密封垫片58还跨越第一开口92的周边144与端子基座64的周边146之间的整个距离，这被认为在模块壳体40的内部与外部环境之间提供增强的密封。即，在第一开口92的周边144与端子基座64的周边146之间可能没有直接连接。
如上所述，第二壳体部分48可以使用激光焊缝固定到密封垫片58。更具体地，具有合适输出的激光可以大体上沿着方向148(例如，通常从第二壳体部分48的外侧向内朝向密封垫片58)并且围绕周边144引导穿过透明的第二壳体部分48。激光输出可以横穿第二壳体部分48，并且开始加热和熔化密封垫片58，在此这两者彼此邻接。这使得密封垫片58永久地熔合到第二壳体部分48，从而形成密封。可以控制激光输出，使得焊缝150(用虚线示出)围绕第一开口92的周边144。在某些实施例中，激光输出可以使得密封垫片58也熔合到端子汇流条60的平坦区域78。然而，在其它实施例中，密封垫片58与端子柱组件68和端子汇流条60可以不永久且直接连接。
同样如所示，模块端子42的突出部分66延伸穿过密封垫片58的开口70以与端子汇流条60的平坦区域78电气接触。同样，密封垫片58允许模块端子42相对于模块壳体40有一定程度的移动，并且在端子柱组件68与端子汇流条60之间直接形成永久的固定连接。作为非限制性示例，贯穿焊缝152可以在端子基座64的突出部分66与端子汇流条60的平坦区域78之间延伸，使得密封垫片58压缩在端子基座64的搁架部分154与平坦区域78之间。可以通过将激光输出施加到与突出部分66对应的端子基座56的区域来形成贯穿焊缝152，使得突出部分66焊接到端子汇流条60的平坦区域78。替代地，贯穿焊缝152可以由平坦区域78的下侧制成(即，激光输出可以在从平坦区域78朝向突出部分66的方向上施加。贯穿焊缝152可以跨越突出部分66和平坦区域78的整个重叠区，或仅跨越重叠区的一部分。
如所示，搁架部分154对应于端子基座64的围绕端子基座64的区域的部分，突出部分66从该区域延伸。即，搁架部分154径向延伸超过突出部分66。搁架部分154和开口92的尺寸可以被设计成使得搁架部分的周边(周边146)与第二壳体部分48中的开口92的周边144之间没有直接连接，但是这两者可以彼此接触。
单独或组合的一个或多个公开的实施例可以提供一种或多种技术效果，其包括制造与模块壳体柔性连接的模块端子。模块端子也可以产生壳体的柔性密封的方式集成到锂离子电池模块的壳体(例如，塑性壳体)中。说明书中的技术效果和技术问题是示例性的而非限制性的。应当注意的是，说明书中描述的实施例可以具有其它技术效果并且可以解决其它技术问题。
已经通过示例方式示出了上述具体实施例，且应当理解的是，这些实施例可以容易具有各种修改和替代形式。应当进一步理解的是，权利要求书不旨在限于所公开的特定形式，而是涵盖属于本公开的精神和范围内的所有修改、等效和替代。

Claims (23)

1.一种锂离子(Li离子)电池模块，包括：
-模块端子，其配置为将所述Li离子电池模块电气耦合到外部负载的电气连接器，其中所述模块端子包括导电部件和固定到所述导电部件的密封垫片，所述密封垫片是由聚合材料形成；以及
-壳体，其包含多个Li离子电池单元并且具有开口，所述模块端子的所述导电部件至少部分地突出穿过所述开口；并且
其中所述模块端子的所述密封垫片直接固定到所述壳体并且形成将所述壳体的内部与外部环境隔离的密封。
2.根据权利要求1所述的Li离子电池模块，
其中所述模块端子包括彼此固定的第一导电部件和第二导电部件，并且其中所述模块端子的所述导电部件是所述第一导电部件的一部分。
3.根据权利要求2所述的Li离子电池模块，
其中所述密封垫片压缩在所述第一导电部件与所述第二导电部件之间。
4.根据权利要求2或3所述的Li离子电池模块，
其中所述第一导电部件是端子柱组件，且所述第二导电部件是端子汇流条，其配置为电气耦合到所述多个Li离子电池单元。
5.根据权利要求4所述的Li离子电池模块，
其中所述端子柱组件包括端子基座、从所述端子基座延伸作为所述第一导电部件的所述部分的端子柱，以及突出部分，所述突出部分在与所述端子柱相反的方向上从所述端子基座延伸并且与所述端子汇流条电气接触。
6.根据权利要求5所述的Li离子电池模块，
其中所述突出部分和所述端子汇流条通过焊缝直接彼此固定。
7.根据权利要求5或6所述的Li离子电池模块，
其中所述突出部分延伸穿过所述密封垫片中的垫片开口，并且邻接所述端子汇流条以建立电气接触。
8.根据权利要求7所述的Li离子电池模块，
其中所述垫片开口和所述突出部分具有互补的几何形状，其抵抗所述端子组件相对于所述壳体的旋转。
9.根据权利要求5到8中任一项所述的Li离子电池模块，
其中所述端子基座包括径向延伸超出所述突出部分的搁架部分，并且所述密封垫片压缩在所述搁架部分与所述端子汇流条的平坦区域之间。
10.根据权利要求9所述的Li离子电池模块，
其中所述密封垫片不直接固定到所述端子汇流条的所述平坦区域。
11.根据权利要求9或10所述的Li离子电池模块，
其中所述密封垫片径向延伸超过所述端子柱组件的所述搁架部分，并且所述密封垫片位于所述端子汇流条的所述平坦区域与所述壳体的内表面之间以形成密封，使得所述搁架部分的周边与所述壳体中的所述开口的周边之间没有直接连接。
12.根据权利要求11所述的Li离子电池模块，
其中所述密封垫片通过贯穿焊缝直接固定到所述壳体的所述内表面。
13.根据权利要求4到12中任一项所述的Li离子电池模块，包括：继电器，其设置在所述壳体中并且物理地且电气地耦合到所述端子汇流条，其中所述继电器配置为将所述多个Li离子电池单元可逆地电气耦合到所述端子汇流条，并且其中所述端子汇流条具有与所述继电器一致的几何形状。
14.根据前述权利要求中任一项所述的Li离子电池模块，
其中所述壳体包括将所述多个Li离子电池单元保持在固定位置中的第一壳体部分和固定到所述第一壳体部分的第二壳体部分，并且其中所述密封垫片直接固定到所述第二壳体部分的内表面。
15.根据前述权利要求中任一项所述的Li离子电池模块，
其中所述密封垫片经由围绕所述开口的激光焊缝直接固定到所述壳体，并且具有所述开口的所述壳体的一部分对用于形成所述激光焊缝的激光是透明的。
16.一种配置用于锂离子(Li离子)电池模块的模块端子，包括：
-第一导电部件，其配置为物理地且电气地耦合到车辆的电池端子连接器以向所述车辆提供电力；
-第二导电部件，其电气耦合到所述第一导电部件并且配置为电气耦合到所述Li离子电池模块的多个Li离子电池单元；以及
-密封垫片，其由聚合材料形成并且压缩在所述第一导电部件与所述第二导电部件之间，并且其中所述密封垫片配置为密封所述Li离子电池模块的壳体的端子开口。
17.根据权利要求16所述的模块端子，
其中所述第一导电部件和所述第二导电部件通过焊缝直接彼此固定。
18.根据权利要求16或17所述的模块端子，
其中所述第一导电部件是端子柱组件，且所述第二导电部件是端子汇流条。
19.根据权利要求18所述的模块端子，
其中所述端子柱组件包括端子基座、从所述端子基座延伸的端子柱，以及突出部分，所述突出部分在与所述端子柱相反的方向上从所述端子基座延伸并且与所述端子汇流条电气接触。
20.根据权利要求19所述的模块端子，
其中所述突出部分延伸穿过所述密封垫片中的垫片开口，并且邻接所述端子汇流条以建立电气接触。
21.根据权利要求19或20所述的模块端子，
其中所述端子基座包括径向延伸超出所述突出部分的搁架部分，并且所述密封垫片压缩在所述搁架部分与所述端子汇流条的平坦区域之间。
22.根据权利要求21所述的模块端子，
其中所述搁架部分位于形成在所述密封垫片中的垫片座内。
23.一种制造锂离子(Li离子)电池模块的方法，包括：
-将模块端子定位在所述Li离子电池模块的壳体的第一部分中，所述第一部分保持或配置为保持多个Li离子电池单元；
-将所述壳体的第二部分定位在所述壳体的所述第一部分上方并与所述第一部分邻接，使得所述壳体的所述第二部分的内表面与所述模块端子的密封垫片邻接，并且使得所述模块端子的至少一部分延伸穿过所述壳体的所述第二部分中的开口；以及
-将激光输出围绕所述开口的周边引导通过所述壳体的所述第二部分并引导到所述密封垫片，使得所述密封垫片结合到所述内表面以形成密封。
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