CN109478618B - 电池模块的电池单元组装件 - Google Patents

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Abstract

一种锂离子电池模块包含具有热传导基底的外壳以及电池单元组装件，该电池单元组装件设置在外壳内并包括多个软包电池单元、与软包电池单元交错的多个层，以及设置在电池单元组装件的相对端部上的一对端板以压缩软包电池单元。电池单元由电池单元框架固持在电池单元组装件内。每一电池单元框架由两个框架件形成。多个层包括多个泡沫片和多个热传导片。泡沫片被配置成允许软包电池单元膨胀，而同时使得软包电池单元能够被所述一对端板基本恒定程度地压缩。热传导片将热从电池单元朝向外壳的热传导基底传导。

Description

电池模块的电池单元组装件
相关申请的交叉引用
本申请主张2016年7月27日申请的名为“12V LITHIUM IRON PHOSPHATE BATTERYSYSTEM”的第62/367,548号美国临时申请的优先权和权益，所述美国临时申请出于所有目的而全文援引并入本文中。
背景技术
本公开总的来说涉及电池和电池模块的领域。更具体来说，本公开涉及可在电池模块的操作期间提供改进的压缩和/或散热的电池单元组装件。
本部分意在向读者介绍可能与下文所述的本公开的各方面相关的技术的各方面。此论述被认为有助于向读者提供背景信息以便于较好地理解本公开的各方面。因此，应理解，这些陈述应从此角度来阅读，而不是对现有技术的承认。
使用一个或更多个电池系统来为车辆提供全部或一部分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含使用电力来提供其全部或一部分车辆动力的以下全部车辆或其任何变型或组合。例如，xEV包含利用电力来提供全部动力的电动车辆(EV)。如本领域的技术人员可了解的，也被视为xEV的混合动力电动车辆(HEV)组合内燃机推进系统和电池供电电动推进系统，例如，48伏(V)或130V系统。
术语HEV可以包含混合动力电动车辆的任何变型。例如，全混合动力系统(FHEV)可以使用一个或更多个电动机、仅使用内燃机或使用两者而将动力和其它电力提供给车辆。相比之下，轻度混合动力系统(MHEV)在车辆怠速时停用内燃机，并利用电池系统来继续对空调单元、无线电或其它电子器件供电并在需要推进时重启发动机。轻度混合动力系统也可以例如在加速期间应用某一程度的动力辅助，以对内燃机进行补充。轻度混合动力系统通常是96V到130V，并且经由皮带或曲柄集成式起动机发电机而回收制动能量。
此外，微混合动力电动车辆(mHEV)还使用类似于轻度混合动力系统的“停止-起动”系统，但mHEV的微混合动力系统可以向或可以不向内燃机供应动力辅助并在低于60V的电压下操作。出于本论述的目的，应注意，mHEV通常在技术上不将直接提供给曲柄轴或传动装置的电力用来提供车辆的动力的任何部分，但是，mHEV仍然可以被视为xEV，因为当车辆怠速而内燃机停用时，mHEV的确使用电力来对车辆的动力需要进行补充，并且经由集成式起动机发电机来回收制动能量。
此外，插电式电动车辆(PEV)是可以从外部电源(例如，壁式插座)充电的任何车辆，并且可再充电电池包中存储的能量驱动或有助于驱动车轮。PEV是EV的子类，包含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与常规内燃机车辆的电动车辆转换。
与仅使用内燃机以及通常由铅酸电池供电的12V系统的传统电气系统的较传统的燃油动力车辆相比，如上所述的xEV可以提供许多优点。例如，与传统的内燃车辆相比，xEV可以产生较少的不良排放物并且可以展现较高燃料效率，并且在一些状况下，这些xEV可以完全取消使用汽油，如同某些类型的EV或PEV的状况。
随着技术继续演进，需要对这些车辆和其它实施方案提供改进的电源(具体地说，电池模块)。例如，电池模块的电池单元可能在充电期间或在操作中发热，这是因为在电池单元内发生了电化学反应。此外，电池模块的电池单元可能基于每一电池单元的荷电状态而膨胀。这些电池模块内的电池单元的电荷转移和性能可能由于电池模块的电池单元之间的不等温度和/或不等压力而随着时间降低。这可能降低总体电池模块的性能。
鉴于这些和其它考虑，现认识到需要电池模块内的电池单元的组装件，其中所述组装件可以提供压缩和/或热传导机构以实现电池模块的各个电池单元之间的压力和温度的均衡。
发明内容
下文阐述本文公开的某些实施例的概述。应理解，呈现这些方面仅是为了向读者提供这些实施例的简要概述，并且这些方面并非意在限制本公开的范围。实际上，本公开可以涵盖下文可能没有阐述的各方面。
本公开涉及一种锂离子电池模块，具有：外壳；以及电池单元组装件，所述电池单元组装件设置在外壳内并包含由多个电池单元框架固持在电池单元组装件内的多个软包电池单元(pouch battery cell)。每一软包电池单元具有对应的电池单元框架，并且其中每一电池单元框架包含第一框架件以及第二框架件，所述第一框架件布置在多个电池单元中的一个软包电池单元的第一侧上并接触所述第一侧且具有第一环；所述第二框架件布置在所述软包电池单元的与第一侧相对的第二侧上并接触该第二侧且具有第二环。第一环和第二环布置在软包电池单元的端子表面上方，并且被设置成直接相互邻近以形成环形通道的部分。电池单元组装件的紧固件延伸穿过环形通道以在物理上将第一框架件和第二框架件联接在一起并因此形成电池单元框架。
本公开还涉及一种锂离子电池模块，包含：外壳，所述外壳包括热传导基底；设置在外壳内的电池单元组装件。电池单元组装件包含：多个电池单元，并且多个电池单元中的每一电池单元包含主体以及设置在电池单元的端子表面上的一个或更多个端子；以及多个热传导片，所述多个热传导片与多个电池单元交错。多个热传导片中的一个热传导片设置在多个电池单元中的一个电池单元与多个电池单元中的邻近电池单元之间。热传导片包含：平面部分，该平面部分设置在电池单元与邻近电池单元之间；以及唇缘部分，该唇缘部分从平面部分的端部延伸设置在电池单元的与端子表面相对的表面下方。导热垫与传导基底接触，并且传导基底和导热垫被布置成横向于电池单元和热传导片。环氧树脂层设置在导热垫与电池单元组装件之间。
本公开还涉及一种锂离子电池模块，其包含具有热传导基底的外壳。电池单元组装件设置在外壳内并包含多个软包电池单元、与多个软包电池单元交错的多个层，以及设置在电池单元组装件的相对端部上的一对端板以将多个软包电池单元和多个层压缩在一起。多个电池单元由多个电池单元框架固持在电池单元组装件内。每一软包电池单元具有由两个框架件形成的对应电池单元框架，所述两个框架件在软包电池单元的端子表面上方的单个点处相互紧固。多个层包含多个泡沫片和多个热传导片。多个泡沫片被配置成允许多个软包电池单元膨胀，而同时使得软包电池单元能够被所述一对端板基本恒定程度地压缩。多个热传导片被配置成将热从多个电池单元朝向外壳的热传导基底传导。
附图说明
一经阅读以下具体实施方式并参照附图，就可以更好地理解本公开的各方面，其中：
图1是根据本公开的方面xEV的透视图，所述xEV具有根据本发明的实施例而配置的电池系统以对xEV的各种部件提供电力；
图2是根据本公开的方面xEV的实施例的剖面示意视图，所述xEV具有利用图1的电池系统的起动-停止系统，所述电池系统具有锂离子电池模块；
图3是根据本公开的方面xEV的实施例的剖面示意视图，所述xEV具有利用图1的电池系统的起动-停止系统，所述电池系统使用锂离子电池模块或起动机电池；
图4是根据本公开的方面图2和图3的电池系统的锂离子电池模块的实施例的透视图；
图5是根据本公开的方面图4的电池模块的各种内部部件的剖面透视图；
图6是根据本公开的方面图4的电池模块的分解图，图示了电池单元组装件的实例；
图7是根据本公开的方面图6的电池模块中所用的软包电池单元的实施例的透视图；
图8是根据本公开的方面图6的电池单元组装件的分解图；以及
图9是根据本公开的方面图4的电池模块的实施例的剖面正视图，所述电池模块具有图8的电池单元组装件。
具体实施方式
下文将描述一个或更多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简明描述，而没有在本说明书中描述实际实施方案的所有特征。应了解，在任何此类实际实施方案的开发中，如同在任何工程或设计项目中，必须做出众多特定于实施方案的决策来实现开发者的特定目标，例如，符合系统相关和商业相关的约束条件，所述约束条件可能因实施方案而有所不同。此外，应了解，此类开发工作可能是复杂和费时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员而言不过是设计、构造和制造的例行工作。
本文所述的电池系统可以用于将电力提供给各种类型的电动车辆(xEV)以及其它高电压能量存储/消耗应用(例如，电网电力存储系统)。这些电池系统可以包含一个或更多个电池模块，每一电池模块具有外壳以及布置在外壳内的多个电池单元(例如，锂离子(Li离子)电化学电池)以提供适用于对例如xEV的一个或更多个部件供电的特定电压和/电流。作为另一实例，根据本发明的实施例的电池模块可以与固定电力系统(例如，非车用系统)集成或将电力提供给所述固定电力系统。
基于相比于传统燃油动力车辆的优点，通常生产传统燃油动力车辆的制造商可能期望将改进的车辆技术(例如，再生制动技术)用于其车辆生产线内。通常，这些制造商可以将其传统车辆生产平台之一用作起点。因此，因为传统燃油动力车辆被设计成利用12V电池系统，所以12V锂离子电池可以用于对12V铅酸电池进行补充。更具体来说，12V锂离子电池可以用于较有效地捕获在再生制动期间产生的电能，并随后供应电能以对车辆的电气系统供电。此外，在mHEV中，可以在车辆怠速时停用内燃机。因此，12V锂离子电池可以用于在需要推进时曲柄启动(例如，重启)内燃机。
然而，随着车辆技术的发展，高电压电气装置可以被包含在车辆的电气系统中。例如，锂离子电池可以将电能供应给FHEV中的电动机。通常，这些高电压电气装置利用高于12V的电压，例如，高达48V、96V或130V。因此，在一些实施例中，可以使用DC-DC转换器而将12V锂离子电池的输出电压升压以将电力供应给高电压装置。附加地或替代地，48V锂离子电池可以用于对12伏铅酸电池进行补充。更具体来说，48V锂离子电池可以用于较有效地捕获在再生制动期间产生的电能，并随后供应电能以对高电压装置供电。
如上文所阐述，电池模块的电池单元的温度和压力或压缩可能在电池模块的充电和操作期间改变，并且可能在电池单元之间有所不同。电池模块的电池单元之间不等的温度和压力可能妨碍电池单元内的电荷转移，并且因此妨碍电池单元和整个电池模块的性能。概括而言，本公开的实施例涉及一种电池单元组装件，所述电池单元组装件可以使热得以传导远离电池单元从而使电池单元之间的温度以及电池单元的压缩均等而在电池单元之间施加所定义且均等的压力。所述电池单元组装件可以使电池单元和整个电池模块的性能得以提高。
考虑到前述内容，本发明的实施例涉及一种电池单元组装件，所述电池单元组装件可以应用到任何电池或电池系统，具体地说，xEV中所使用的电池系统。例如，图1是车辆10的实施例的透视图，所述车辆可以利用再生制动系统。虽然就具有再生制动系统的车辆展开以下论述，但本文所述的技术可适用于通过电池捕获/存储电能的其它车辆，可以包含电动车辆和燃油动力车辆。
现在认识到，非传统电池系统12(例如，锂离子车辆电池)适宜地与传统车辆设计在很大程度上兼容。就此而言，本发明的实施例包含用于xEV以及包含xEV的系统的各种类型的电池模块。因此，电池系统12可以被放置在车辆10中原本容纳传统电池系统的位置中。例如，如图示，车辆10可以包含与典型内燃机车辆的铅酸电池类似地布置(例如，在车辆10的发动机盖之下)的电池系统12。此外，如下文更详细地描述，电池系统12可以被布置成有助于管理电池系统12的温度。例如，在一些实施例中，将电池系统12布置在车辆10的发动机盖之下可以使空气管道能够将气流导引越过电池系统12并冷却电池系统12。
图2中描述电池系统12的较详细视图。如图所描绘，电池系统12包含能量存储部件14，所述能量存储部件14联接到点火系统16、交流发电机18、车辆操纵台20并任选地联接到电动机22。通常，能量存储部件14可以捕获/存储车辆10中产生的电能，并输出电能以对车辆10中的电气装置供电。
换句话说，电池系统12可以将电力供应给车辆的电气系统的部件，所述部件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、主动悬挂系统、自动泊车系统、电动油泵、电动增压器/涡轮增压器、电动水泵、加热挡风玻璃/除霜器、窗升降电动机、梳妆灯、轮胎压监视系统、天窗电动机控制机构、电动座椅、警报系统、信息娱乐系统、导航特征、车道偏离警告系统、电动停车制动器、外部灯或其任何组合。举例来说，在所描绘的实施例中，能量存储部件14将电力供应给车辆操纵台20和点火系统16，这可以用于起动(例如，曲柄启动)内燃机24。
此外，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正运行时产生电能。更具体来说，交流发电机18可以将通过内燃机24的旋转而产生的机械能转换为电能。附加地或替代地，当车辆10包含电动机22时，电动机22可以通过将通过车辆10的移动(例如，车轮的旋转)而产生的机械能转换为电能而产生电能。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。因此，交流发电机和/或电动机22在本文中通常被称为再生制动系统。
为了有助于捕获并供应电能，能量存储部件14可以经由总线26而电联接到车辆的电气系统。例如，总线26可以使能量存储部件14能够接收由交流发电机18和/或电动机22产生的电能。此外，总线可以使能量存储部件14能够将电能输出给点火系统16和/或车辆操纵台20。因此，当使用12伏电池系统12时，总线26可以携载通常介于8伏与18伏之间的电力。
此外，如图所描绘，能量存储部件14可以包含多个电池模块。例如，在所描绘的实施例中，能量存储部件14包含各自包含一个或更多个电池单元的锂离子(例如，第一)电池模块28和铅酸(例如，第二)电池模块30。在其它实施例中，能量存储部件14可以包含任何数量的电池模块。此外，虽然锂离子电池模块28和铅酸电池模块30被描绘为相互邻近，但它们可以布置在车辆的不同区域中。例如，铅酸电池模块可以布置在车辆的内部中或周围，而锂离子电池模块28可以布置在车辆10的发动机盖之下。
在一些实施例中，能量存储部件14可以包含多个电池模块以利用多种不同电池化学。例如，当使用锂离子电池模块28时，电池系统12的性能可以提高，这是因为与铅酸电池化学相比，锂离子电池化学通常具有较高库伦效率和/或较高充电接受率(例如，较高的最大充电电流或充电电压)。因此，电池系统12的捕获、存储和/或配电效率可以得到改进。
为了有助于控制对电能的捕获和存储，电池系统12可以另外包含控制模块32。更具体地，控制模块32可以控制电池系统12中的部件(例如，能量存储部件14内的继电器(例如，开关)、交流发电机18和/或电动机22)的操作。例如，控制模块32可以调节由每一电池模块28或30捕获/供应的电能的量(例如，降低电池系统12的额定值和重新设定电池系统12的额定值)，执行电池模块28与30之间的负载平衡，确定每一电池模块28或30的荷电状态，确定每一电池模块28或30的温度，控制交流发电机18和/或电动机22的电压输出和诸如此类。
因此，控制单元32可以包含一个或更多个处理器34和一个或更多个存储器36。更具体来说，一个或更多个处理器34可以包括一个或更多个专用集成电路(ASIC)、一个或更多个现场可编程门阵列(FPGA)、一个或更多个通用处理器或其任何组合。此外，一个或更多个存储器36可以包含易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM))和/或非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM)、光学驱动器、硬盘驱动器或固态驱动器)。在一些实施例中，控制单元32可以包含车辆控制单元(VCU)的部分和/或独立电池控制模块。此外，如图所描绘，锂离子电池模块28和铅酸电池模块30并联连接在其端子两端。换句话说，锂离子电池模块28和铅酸电池模块30可以经由总线26而并联联接到车辆的电气系统。
在某些实施例中，电池系统12可以仅包含锂离子电池模块28作为车辆10的起动机电池，如图3所图示。在这些实施例中，锂离子电池模块28可以包含结构元件以适应于标准铅酸电池的形状因子。因此，锂离子电池模块28的外部尺寸可以装配在插座内，该插座被配置成固持具有标准尺寸的传统铅酸电池。此外，锂离子电池模块28可以具有适当电气特性(例如，放电能力、容量)，所述电气特性允许锂离子电池模块28充当适当的起动机电池。
图4图示电池模块28(例如，锂离子电池模块)的实施例。如上所述，电池模块28的尺寸和形状可以是与典型铅酸电池类似或相同的尺寸和形状。电池模块28可以符合各种铅酸尺寸标准中的任一个。此外，已开发某些工业标准以用于配置铅酸电池的物理包装。例如，国际电池理事会(Battery Council International，BCI)是制定车辆电池的某些标准的行业协会。BCI已规定许多电池群组和尺寸。电池模块28可以符合由BCI规定的标准化铅酸电池群组设定。电池模块28可以包含电池单元组装件(示出在图5中)，所述电池单元组装件具有布置在电池模块28的外壳50内的多个电池单元。外壳50可以包含多个侧面52和基底54。外壳50可以符合铅酸电池的标准化尺寸(例如，可以具有BCI群组编号设定)。电池模块28还可以包含设置在电池模块28的端子侧58上的盖组装件56。盖组装件56可以包含壳体59，该壳体围绕盖组装件56的部件，如参照图5更详细地论述。
在一些实施例中，外壳50的侧面52以及盖组装件56的壳体57可以由塑料或任何其它非传导性材料制成。在一些实施例中，外壳50的基底54可以由金属或其它热传导性材料制成或包含金属或其它热传导性材料，所述金属或热传导性材料可以使热能够从电池模块28内传递到邻近材料或周围空气。包含侧面52和基底54的外壳50以及盖组装件56可以一起将电池单元组装件封装在电池模块28内。电池模块28可以包含设置在电池模块28的端子侧58上的一个或更多个端子60。电池模块28的端子60可以与电池模块28内的多个电池单元的端子电连接，因此充当将负载(例如，车辆10的部件)连接到电池单元的接口。
图5图示电池模块28的实施例的剖视图，示出了封装的电池单元以及电池模块28的设置在盖组装件56内的各种部件。如先前所论述，电池模块28的外壳50和盖组装件56可以封装包含多个电池单元68的电池单元组装件66。在电池模块28内，可以存在任何数量的电池单元68，并且电池单元68可以被取向成在电池模块28内相互平行。虽然电池单元68被图示为被取向为横向于(例如，垂直于)电池模块28的基底54，但可以使用电池单元68的其它配置，例如，呈平行于基底54的取向。然而，电池单元68通常将针对特定应用以一定的量和配置来设置以便具有充足的能量密度、电压、电流、容量和诸如此类。电池单元68可以相互电连接并电连接到电池模块28的端子60，所述端子60可以与车辆10的一个或更多个部件电连接。在一些实施例中，电池单元68中的两个或更多个可以并联电连接以形成串(例如，群组)，并且所述串可以串联连接。
在一些实施例中，盖组装件56可以包含电池模块28的印刷电路板(PCB)70。PCB 70可以包含电池模块28的控制器(例如，图2的控制模块32)以及一个或更多个内部信号连接器72，所述控制器包含存储器(例如，存储器36)和处理器(例如，处理器34)。内部信号连接器72被配置成将电池模块28的控制器模块32与电池模块28的用于测量温度和/或电压的一个或更多个传感器连接。控制模块32也可以与车辆10(例如，经由车辆控制单元)通信。盖组装件56还可以包含继电器74。继电器74可以包含开关控制装置，所述开关控制装置可以被通电和断电以使开关在开启位置与关断位置之间移动从而分别将电池模块28作为整体或电池单元68的特定群组经由总线26与车辆10的部件连接或断开。盖组装件56还可以包含车辆信号连接器76，所述车辆信号连接器76可以使电池模块28能够从车辆10接收信号并将信号输出到车辆10。
为了图示外壳50内的电池单元组装件66以及盖组装件56的壳体59的实例布置，图6是电池模块28的分解图，其中外壳50的侧面52中的一个为了清楚起见而被移除。如先前所论述，外壳50包含侧面52和基底54，其中侧面52和基底54界定空间，电池单元组装件66布置在该空间中。在一些实施例中，电池单元组装件66可以完全填充外壳50内的空间。在一些实施例中，电池单元组装件66的电池单元可以是软包单元，其本质上可以是柔性的。软包单元的柔性本质可以使电池单元68能够被外壳50以及电池单元组装件66的其它部件压缩，如参照图8更详细地论述。为了实现电池模块28的稳定且可预测的操作，电池单元68可以被一起压缩以装配在外壳50中的空间内并填充所述空间。
电池单元组装件66可以包含与电池单元组装件66的每一电池单元68相关联的均衡组装件84。均衡组装件84可以使电池单元68之间的压力和/或温度能够均衡，如参照图8和图9更详细地论述。电池单元组装件66可以经由框架(例如，第一框架件和第二框架件)而固持在一起，所述框架固持各个电池单元68并沿着电池单元68的端子侧而形成通道86。紧固件88(例如，螺钉或其它紧固件)可以装配在通道86内以将电池单元组装件66固持在一起。此外，因为紧固件88包含螺纹，所以紧固件88的渐进的拧紧将增大的压缩提供到电池单元68，如本文中所论述。在一些实施例中，电池单元组装件66可以包含端板90(例如，一对端板，包含第一端板和第二端板)，所述端板90可以设置在电池单元组装件66的任一端处，电池单元68(以及电池单元组装件66的其它层)布置在端板90之间。应注意，紧固件88在转动时使端板90朝向彼此移动并因此压缩电池单元68。
如先前所论述，外壳50的基底54可以包含暴露于电池模块28外部的热传导板(例如，包覆成型的金属板)。因此，基底54的至少一部分可以充当有助于向周围或附近环境散热的冷却板。例如，基底54可以在电池单元68的充电或操作期间将热传导远离电池单元组装件68。
在一些实施例中，电池模块28可以包含导热垫92，该导热垫有助于将热从电池单元68传递到基底54并传递出电池模块28。导热垫92可以被设置成邻近于基底54(例如，与基底54接触)以促进导热垫92与基底54之间的热传递。作为实例，导热垫92可以布置在基底54与电池单元组装件66的底表面94之间，并且可以与均衡组装件84(例如，导热板)的部分接触以促进从电池单元68到导热垫92的热传递。
为了实现电池模块28中的电池单元组装件68的额外热传递和固定，电池模块28可以包含环氧树脂层96(例如，粘合层)，所述环氧树脂层96设置在外壳50内在导热垫92与电池单元组装件66的底表面94之间。环氧树脂层96可以与导热垫92以及均衡组装件84的与电池单元组装件66的电池单元68相关联的部分接触，并且可以帮助维持均衡组装件84的部分与导热垫92之间的接触以促进热传递。此外，环氧树脂层96可以用于将电池单元组装件66紧固在外壳50内，并且有助于电池单元68之间的温度平衡。
图7图示在电池模块28的电池单元组装件66中可以包括的电池单元68的实施例。如先前所论述，电池单元组装件66可以包含布置在外壳50内的多个电池单元68。电池单元68可以是任何锂离子电化学电池，包含任何适当的正极活性材料化学成分，例如，磷酸锂铁、锂镍镁钴氧化物、钛酸锂、锂镍钴铝氧化物、锂钴氧化物或锂金属氧化物尖晶石。电池单元68可以具有聚合物包装100，所述聚合物包装100可以将内部部件(包含电极堆叠和电解质)封装在电池单元68的主体102内。电池单元68的聚合物包装100可以是柔性包装。因此，如参照图8和图9更详细地论述，由均衡组装件84提供的包围结构以及外壳50可以使得基本一致的压力能够施加到电池模块28内的电池单元68。
电池单元68的主体102内的电极堆叠可以包含阴极层和阳极层，其中分隔层处于阴极层与阳极层之间。阴极层、分隔层和阳极层可以在电池单元68的主体102内卷绕在一起。虽然阴极层和阳极层可以不触碰，但电解质可以经由分隔层在阴极层与阳极层之间穿过。由均衡组装件84提供的包围结构和压力以及外壳50可以对电池单元68内的电极堆叠的层实现均衡压缩并且维持电池单元68内的电极堆叠的层之间的接触。以此方式，即使在电池单元68在使用期间膨胀的时间期间，也施加足够程度的压缩以防止电池单元68的阴极层、阳极层和分隔层的脱层。此外，遍及电池单元组装件66的所有电池单元68，该施加的压缩基本一致。因此，均衡组装件84促使电池单元组装件66的电池单元68在使用期间具有类似表现。
如图示的实施例所示，电池单元68包含从电池单元68的主体102延伸的两个端子104。端子104可以是端子接片(terminal flag)，如图示的实施例所示，并且因此，端子104可以是柔性的。在图示的实施例中，端子104两者从电池单元68的端子表面106延伸。然而，在其它实施例中，端子104可以从电池单元68的相对端部延伸。端子104可以包含正端子108和负端子110。在电池单元68的包装100内，正端子108可以电联接到阴极层，并且负端子110可以电联接到阳极层。在一些实施例中，电池单元68的包装100可以包含脊112，所述脊112可以在主体102与端子表面106之间从主体102延伸。脊112可以使均衡组装件84的框架能够装配围绕电池单元68的主体102，同时仍使端子104能够延伸在均衡组装件84的外部以供电联接，如参照图8和图9更详细地论述。
为了图示可形成电池单元组装件66的层，图8是电池单元组装件66的实施例的分解图，示出了电池单元组装件66的电池单元68和均衡组装件84(例如，包含与电池单元68交错的多个层)的布置。如先前所论述，电池单元组装件66可以包含多个电池单元68和多个均衡组装件84，每一均衡组装件84与相应电池单元68相关联。均衡组装件84可以实现电池单元组装件66的电池单元68之间的压力和/或温度的均衡以维持电池单元68和电池模块28的性能。因此，均衡组装件84可以充当压缩组装件和/或热传导组装件。
电池单元组装件66的每一电池单元68可以与多个均衡组装件84中的一个相关联。如先前所述，电池单元68和相关联的均衡组装件84可以被布置成相互平行，并且被取向成使得电池单元68被布置成垂直于基底54和导热垫92。因此，电池单元68的端子104可以设置在电池单元68的被取向成远离基底54和导热垫92的端部上。进一步如先前所论述，电池单元68和相关联的均衡组装件84可以经由紧固件88而固持在一起，所述紧固件88可以装配在由均衡组装件84的部分形成的通道86内。
为了为软包电池单元68提供结构稳定性，均衡组装件84可以包含由两个框架件121构成的框架单元或电池单元框架120。电池单元框架120可以围绕电池单元68的主体102而设置以将电池单元68固持在电池单元组装件66中。框架件121可以各自包含围绕中空内部区124的刚性周边122。中空内部区124可以是与电池单元68的主体102大约相同的尺寸，以使得框架件121之一的周边122可以围绕电池单元68的主体102的一侧而装配。以此方式，电池单元框架120的第一框架件121可以围绕电池单元68的主体102的一侧而装配，并且电池单元框架120的第二框架件121可以围绕电池单元68的相对侧而装配。电池单元框架120的框架件121可以在电池单元68的外部周围联接，例如在电池单元68的端子侧或端子表面上方的单个点处联接。每一框架件121的上周边部分126可以具有较大周边区域(例如，比框架件121的周边122的剩余部分厚)，这是因为上周边部分126可以覆盖电池单元68的脊112。框架件121可以经由搭扣闭合或其它闭合机构围绕电池单元68而装配在一起。框架件121可以各自包含从上周边部分126延伸的环128(例如，耳孔)。如图示，框架件121的环128可以具有环形结构，在框架件121作为电池单元框架120围绕电池单元68装配且闭合时所述环形结构相互接触。均衡组装件84的每一电池单元框架120的环128可以在电池单元组装件66形成时相互接触并作为连续结构而形成用于紧固件88的通道86。因此，电池单元框架120的环128以及通道86可以将电池单元组装件66固持在一起，并在电池单元68与电池单元组装件66的其它部件之间提供定义的距离。此定义的距离可以通过将紧固件88拧紧到端板90中来控制以因此控制对电池单元68的压缩。例如，第一端板90和第二端板90可以各自包含端板环，所述端板环被配置成形成环形通道86的端部部分。紧固件88被配置成拧到端板环中的一个中，以通过使第一端板90和第二端板90朝向彼此向内移动而将逐渐增大量的压缩提供到电池单元组装件66。此外，多个电池单元框架120的第一环和第二环以及第一端板和第二端板的端板环限定环形通道的总长度尺寸，所述总长度尺寸对应于电池单元组装件的预定压缩程度。
为了实现对电池单元68的压缩的额外控制，均衡组装件84可以包含设置在每一电池单元68的任一侧或两侧上的一个或更多个泡沫片130。例如，泡沫片130中的一个可以邻近于电池单元68，以使得其接触电池单元68的主体102并使得其接触电池单元框架120。泡沫片130被配置成允许电池单元68在操作期间膨胀，同时也允许对电池单元68维持基本恒定程度的压缩。当电池单元68处于较高荷电状态中时，电池单元68可以膨胀，并且当电池单元68处于较低荷电状态中时，电池单元68可以较薄。泡沫片130的材料可以使电池单元68能够膨胀和退胀，同时维持由电池单元框架120对电池单元68施加的特定压力或压缩和/或经由环128和紧固件88实现的电池单元框架120的连接。
为了有助于电池单元68的被动冷却，均衡组装件84可以包含热传导片132。在一些实施例中，传导片132可以被布置成邻近于电池单元68和/或泡沫片130。传导片132可以由金属或其它热传导性材料制成，其可以使热得以远离电池单元68传递。如图示，传导片132可以具有L形或类似形状的结构。以此方式，传导片132可以包含被取向成与电池单元68的主体102平行的较大平面部分134，并且可以接触电池单元68和/或泡沫片130。传导片132还可以包含较小唇缘部分136(例如，延伸部分)，所述较小唇缘部分136从较大平面部分134的底部延伸。传导片132的唇缘部分136可以在电池单元68和电池单元框架120下方延伸，这使唇缘部分136能够设置在环氧树脂层96内。唇缘部分136还可以与环氧树脂层96下方的导热垫92接触，以使热能够从传导片132传导或传递到导热垫92。为了相对于电池单元68和/或泡沫片130维持传导片132的位置，均衡组装件84可以包含粘合层138，所述粘合层138可以被设置成邻近于电池单元68、泡沫片130或传导片132。
根据本发明的实施例，电池单元组装件66的每一电池单元68可以与上文所述的均衡组装件84的任何或全部部件相关联。多个电池单元68和相关联的均衡组装件84可以被布置成相互邻近并可以经由紧固件88而固持在一起以形成电池单元组装件66，所述紧固件88可以设置在由框架件121的环128形成的通道86内。在一些实施例中，均衡组装件84可以仅包含可实现压缩以及电池单元组装件66的电池单元68之间的压力均衡的部件，例如，具有环128的框架件121、泡沫片130、端板90和紧固件88。在一些实施例中，均衡组装件84可以仅包含可实现电池单元组装件66的电池单元68之间的温度均衡的部件，例如，传导片132。然而，均衡组装件84可以包含用于实现电池单元组装件66的电池单元68之间的压力和/或温度的均衡的任何或全部部件。均衡组装件84的热传导部件(例如，传导片132)可以用于电池模块28中与导热垫92和/或环氧树脂层96一起促使热经由基底54从电池单元68传递到周围环境。
为了在电池单元68之间将所定义的压缩维持一致，电池单元组装件66可以包含设置在电池单元组装件66的任一端或两端处的端板90。端板90可以各自具有设置在顶端处的环140。端板90可以被设置成与电池单元68之一或电池单元组装件66的每一端处的均衡组装件84的部件邻近或接触。端板90的环140可以具有环形结构，并且可以形成通道86的部分，通过所述部分设置紧固件88。然而，在一些实施例中，端板90之一的环140可以具有含有螺纹的环形结构，而另一端板90的环140可以不具有环形结构。因此，端板90可以将电池单元组装件66固持在一起，可以帮助对电池单元组装件66的每一电池单元68施加均衡的压缩，并且可以帮助电池单元组装件66牢固地装配在电池模块28的外壳50内。
图9图示电池模块28的剖视图，示出了电池单元组装件66与电池模块28内的某些其它部件集成的方式。在图示的实施例中，电池单元组装件66包含十二个电池单元68以及与电池单元68相关联的十二个均衡组装件84。然而，可以针对特定应用而设置任何数量的电池单元68以便具有充足的能量密度、电压、电流、容量和诸如此类。电池单元68可以经由端子104而按多个群组或按其它配置电连接，并且电连接到电池模块28的端子60以连接到车辆10。
各自与相应电池单元68相关联的均衡组装件84可以在电池单元68之间实现相等的压力或压缩，并且可以实现电池单元68和电池模块28的提高的性能。围绕电池单元68而布置的框架单元120的框架件121可以在电池单元68的包装100的脊112上方在中间相互接触。每一均衡组装件84的框架件121的所联接的环128形成环形通道86，紧固件88穿过所述环形通道86而设置以联接框架件121的环128并将电池单元组装件66固持在一起。以此方式，包含环128的框架件121和紧固件88可以使电池单元组装件66的电池单元68能够相对于彼此维持在所定义的位置中，例如，维持在由环128和通道86产生的相对于邻近电池单元68的所定义的距离处。紧固件88的渐进拧紧可以将增大的压缩提供到电池单元68，如本文中所论述。
在一些实施例中，在电池单元组装件66的任一端处设置的端板90可以使电池单元组装件66能够装配在外壳50内，并且可以帮助在电池单元68之间提供相等的压缩或压力。紧固件88在转动时导致端板90朝向彼此移动并因此压缩电池单元68。此外，在一些实施例中，传导片132和/或泡沫片130可以通过在电池单元68之间提供结构而进一步帮助在电池单元68之间提供相等的压缩或压力。电池单元组装件66的电池单元68之间的相等的压缩可以使电池单元68的性能得以提高，因为压缩可以维持电池单元68内的电极堆叠的紧密度，并且因此，可以实现电池模块28的提高的性能。
此外，各自与相应电池单元68相关联的均衡组装件84可以在电池单元68之间实现相等的温度，并且可以实现电池单元68和电池模块28的提高的性能。传导片132可以由热传导性材料(例如，金属)制成，其可以使热能够从电池单元68传递到传导片132。在一些实施例中，传导片132可以与相关联的电池单元68和/或邻近电池单元68接触。导热垫92可以被设置成邻近于电池模块的基底54(例如，与基底54接触)。环氧树脂层96可以被设置成邻近于导热垫92，与基底54相对。环氧树脂层96可以充当粘合层以维持电池单元组装件66的位置。在一些实施例中，沿着电池单元68的底部的框架件121的周边122可以设置在环氧树脂层96内。在一些实施例中，传导片132的唇缘部分136可以设置在环氧树脂层96内，以使得传导片132的唇缘部分136与导热垫92接触。
电池单元68与传导片132之间的接触可以实现电池单元68与传导片132之间的热传递。传导片132的唇缘部分136与导热垫92之间的接触可以实现传导片132与导热垫92之间的热传递。导热垫92与基底54之间的接触可以实现导热垫92与基底54之间的热传递。因此，来自电池单元68的热可以从电池单元68传递到传导片132，从传导片132传递到导热垫92，从导热垫92传递到基底54，并从基底54传递到电池模块28外部的传导性材料或周围空气。因此，均衡组装件84可以实现电池模块28内的电池单元68之间的压力和/或温度的均衡，并因此实现电池单元68和电池模块28的性能的提高。
本公开的一个或更多个实施例可以单独地或组合地提供一种或更多种技术效果，其中包括制造具有电池单元组装件的电池模块，所述电池单元组装件包含与电池模块的每一电池单元相关联的均衡组装件。均衡组装件可以实现电池模块的电池单元之间的温度和/或压力的均衡。均衡组装件可以包含框架件，所述框架件围绕电池单元的主体而装配并在顶部具有环形环。每一均衡组装件的框架件的环形环可以在电池单元的端子表面上方联接在一起以形成通道。螺钉可以设置在通道内以将框架件和相关联的电池单元固持在相对于彼此的所定义的距离处。因此，均衡组装件可以在电池模块的每一电池单元上实现压力的均衡。电池单元组装件可以包含设置在电池单元组装件的每一端上的端板，所述端板可以进一步帮助在电池模块的每一电池单元上提供相等的压力。均衡组装件可以包含设置在电池单元之间的传导片。传导片可以具有L形结构，所述L形结构可以经由从电池单元到传导片的热传递、从传导片到导热垫(该导热垫设置在电池单元下方并与传导片联接)的热传递、从导热垫到电池模块的传导基底(该传导基底设置在导热垫下方并联接到导热垫)的热传递以及从传导基底到电池模块外部的周围环境的热传递而使热能够从电池单元传递到电池模块外部的周围环境。因此，均衡组装件可以实现电池模块的电池单元之间的温度的均衡。本说明书中的技术效果和技术问题是示范性的，而不是限制性的。应注意，本说明书所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。
已通过举例方式示出上文所述的具体实施例，并且应理解，这些实施例可以具有各种修改和替代形式。应进一步理解，权利要求书意在不限于所公开的特定形式，而是意在涵盖落入本公开的精神和范围内的所有修改、等同方案和替代方案。

Claims (19)

1.一种锂离子电池模块，所述锂离子电池模块包括：
外壳；
环氧树脂层，所述环氧树脂层设置在所述外壳内；以及
电池单元组装件，所述电池单元组装件设置在所述外壳内并包括：
多个软包电池单元；以及
在所述多个软包电池单元之间交错的多个层，所述多个层包括：
多个泡沫片，所述多个泡沫片被配置成允许所述多个软包电池单元膨胀，同时在所述多个软包电池单元上维持预定的恒定程度的压缩；以及
多个热传导片,所述多个热传导片中的每个热传导片包括唇缘部分，所述唇缘部分设置在所述环氧树脂层内；
所述多个软包电池单元由多个电池单元框架固持在所述电池单元组装件内，每一软包电池单元具有对应的电池单元框架，每一电池单元框架包括：
第一框架件，所述第一框架件布置在所述多个电池单元中的软包电池单元的第一侧上并接触所述第一侧且包括第一环；
第二框架件，所述第二框架件布置在所述软包电池单元的与所述第一侧相对的第二侧上并接触所述第二侧且包括第二环，所述第一环和所述第二环布置在所述软包电池单元的端子表面上方且在所述软包电池单元的端子之间，并且被设置成直接相互邻近以形成环形通道的部分；以及
所述电池单元组装件的紧固件，所述紧固件延伸穿过所述环形通道以在物理上将所述第一框架件和所述第二框架件联接在一起并因此形成所述电池单元框架。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池模块，其中所述电池单元组装件的所述多个软包电池单元被布置成串，在所述串中，每一软包电池单元被取向成平行于邻近软包电池单元。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池模块，其中每一电池单元框架的相应的所述第一环和所述第二环被设定尺寸成使得由每一电池单元框架形成的所述环形通道的部分将所述环形通道形成为连续结构，并且其中所述紧固件延伸穿过所述环形通道的所有部分以将所述多个软包电池单元固持在一起。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池模块，其中所述多个泡沫片中的泡沫片布置在第一软包电池单元与邻近于所述第一软包电池单元的第二软包电池单元之间。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池模块，其中所述电池单元组装件包括第一端板和第二端板，所述第一端板和所述第二端板设置在所述电池单元组装件的相对端部处在相对于所述多个软包电池单元平行的位置中，其中所述第一端板和所述第二端板各自包括端板环，所述端板环被配置成形成所述环形通道的端部部分，并且其中所述紧固件被配置成拧入到所述端板环中的一个中，以通过使所述第一端板和所述第二端板朝向彼此向内移动而将逐渐增大量的压缩提供到所述电池单元组装件。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池模块，其中所述多个电池单元框架的所述第一环和所述第二环以及所述第一端板和所述第二端板的所述端板环定义所述环形通道的总长度尺寸，所述总长度尺寸对应于所述电池单元组装件的预定压缩程度。
7.根据权利要求4所述的锂离子电池模块，其中所述多个热传导片中的热传导片布置在所述第一软包电池单元与所述第二软包电池单元之间，其中所述多个热传导片被配置成使所述多个软包电池单元之间的温差最小化。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池模块，其中每一热传导片包括L形几何结构，具有被布置成平行于所述多个电池单元的主体部分，其中所述唇缘部分被布置成横向于所述多个电池单元，并且其中所述唇缘部分被取向成平行于所述电池模块的所述外壳的基底。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池模块，包括布置在所述唇缘部分与所述基底之间的导热垫，其中所述导热垫被配置成将热远离所述电池单元组装件并朝向所述外壳的所述基底传导。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池模块，其中所述第一框架件和所述第二框架件各自包括刚性周边和中空内部区，其中所述第一框架件和所述第二框架件的所述周边围绕所述软包电池单元的周边联接，其中所述软包电池单元的主体设置在所述第一框架件和所述第二框架件的所述中空内部区内。
11.根据权利要求1所述的锂离子电池模块，其中所述软包电池单元的包装包括设置在所述端子表面与主体之间的脊，其中所述脊被配置成将所述端子表面与所述软包电池单元的所述主体分开以允许所述软包电池单元的一个或更多个端子在所述第一框架件和所述第二框架件外部易于接取。
12.根据权利要求1所述的锂离子电池模块，所述锂离子电池模块还包括：
端子，所述端子连接至车辆；并且
所述多个软包电池单元按多个群组电连接并且被电连接到所述锂离子电池模块的所述端子，所述锂离子电池模块具有足以充当所述车辆的起动机电池的容量和放电率。
13.一种锂离子电池模块，包括：
外壳，所述外壳包括热传导基底；
电池单元组装件，所述电池单元组装件设置在所述外壳内，其中所述电池单元组装件包括：
多个电池单元，其中所述多个电池单元中的每一电池单元包括主体以及设置在所述电池单元的端子表面上的一个或更多个端子；以及
多个热传导片，所述多个热传导片与所述多个电池单元交错，其中所述多个热传导片中的热传导片设置在所述多个电池单元中的电池单元与所述多个电池单元中的邻近电池单元之间，其中所述热传导片包括设置在所述电池单元与所述邻近单元之间的平面部分以及从所述平面部分的端部延伸的唇缘部分，所述唇缘部分设置在所述电池单元的与所述端子表面相对的表面下方；
导热垫，所述导热垫与所述传导基底接触，其中所述传导基底和所述导热垫被布置成横向于所述电池单元和所述热传导片；以及
环氧树脂层，所述环氧树脂层设置在所述导热垫与所述电池单元组装件之间，并且其中所述热传导片的所述唇缘部分设置在所述环氧树脂层内。
14.根据权利要求13所述的锂离子电池模块，其中所述多个热传导片被配置成将热从所述多个电池单元传导到所述导热垫并因此有助于所述多个电池单元的温度的平衡。
15.根据权利要求14所述的锂离子电池模块，其中所述传导基底包括金属，并且其中所述传导基底被配置成将热从所述锂离子电池模块传导到周围环境。
16.根据权利要求13所述的锂离子电池模块，其中所述环氧树脂层被配置成相对于所述导热垫维持所述热传导片的位置。
17.一种锂离子电池模块，包括：
外壳，所述外壳具有热传导基底；
环氧树脂层，所述环氧树脂层设置在所述外壳内；以及
电池单元组装件，所述电池单元组装件设置在所述外壳内并包括多个软包电池单元、与所述多个软包电池单元交错的多个层，以及设置在所述电池单元组装件的相对端部上的一对端板以将所述多个软包电池单元和所多个层压缩在一起；
其中所述多个电池单元由多个电池单元框架固持在所述电池单元组装件内，其中每一软包电池单元具有由两个框架件形成的对应电池单元框架，所述两个框架件在所述软包电池单元的端子表面上方的单个点处彼此紧固；并且
其中所述多个层包括多个泡沫片和多个热传导片，其中所述多个泡沫片被配置成允许所述多个软包电池单元膨胀，而同时使得所述软包电池单元能够被所述一对端板基本恒定程度地压缩，其中所述多个热传导片被配置成将热从所述多个电池单元朝向所述外壳的所述热传导基底传导，并且其中所述多个热传导片中的每个热传导片包括唇缘部分，所述唇缘部分设置在所述环氧树脂层内。
18.根据权利要求17所述的锂离子电池模块，其中所述两个框架件各自包括刚性周边和中空内部区，其中所述两个框架件的所述周边围绕相应软包电池单元的周边而联接，并且所述相应软包电池单元的主体设置在所述两个框架件的所述中空内部区内。
19.根据权利要求17所述的锂离子电池模块，其中所述环氧树脂层将所述电池单元组装件紧固在所述外壳内。
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