CN111183535A - 用于为电动车辆供电的电池组 - Google Patents

Abstract

公开了为电动车辆供电的系统和方法。提供了一种为电动车辆供电的电池组。电池组位于电动车辆中。电池组可以包括多个电池模块。多个电池模块中的每一个可以包括多个电池块。第一电池块可以包括多个圆柱形电池电芯。多个圆柱形电池电芯中的每一个可具有一对电池电芯端子，并且可具有跨该一对电池电芯端子两端的高达5伏的电压。多个圆柱形电池电芯可以在第一电池块内并联电连接。多个圆柱形电池电芯中的每个圆柱形电池电芯可与第一电池块内的至少一个相邻圆柱形电池电芯中的每一个在空间上分隔小于2毫米(mm)。

Description

用于为电动车辆供电的电池组

本申请要求于2018年8月30日提交的标题为“BATTERY PACKS TO POWER ELECTRICVEHICLES”的美国专利申请号16/118,285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“BATTERY BLOCKS”的美国临时申请62/557,674的优先权，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。

发明内容

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。电池组驻留于电动车辆中。电池组可以包括多个电池模块。多个电池模块中的每一个可以包括多个电池块。多个电池块中的第一电池块可以具有一对电池块端子。第一电池块可以包括多个圆柱形电池电芯(battery cell)。第一电池块的多个圆柱形电池电芯中的每一个可具有一对电池电芯端子。第一电池块的多个圆柱形电池电芯中的每一个可以具有跨相应的每对电池电芯端子两端的高达5伏的电压。多个圆柱形电池电芯可以在第一电池块内并联电连接。多个圆柱形电池电芯中的每个圆柱形电池电芯可与第一电池块内的至少一个相邻圆柱形电池电芯中的每一个在空间上分隔小于2毫米(mm)。多个圆柱形电池电芯可提供比多个圆柱形电池电芯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。第一电池块可以具有跨第一电池块的一对电池块端子两端的高达5伏的电压。多个电池模块中的每一个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一对电池块端子两端的电压更大的电池模块电压。

在至少一个方面中，提供了一种为电动车辆提供电池组的方法。该方法包括在电池块内排列多个圆柱形电池电芯。多个圆柱形电池电芯中的每一个可具有一对电池电芯端子，并且电池块可具有一对电池块端子。该方法可包括在电池块内将多个圆柱形电池电芯中的每个圆柱形电池电芯与至少一个相邻圆柱形电池电芯中的每一个在空间上分隔小于1.2毫米(mm)或更小的距离。多个圆柱形电池电芯中的每一个可以具有跨相应的每对电池电芯端子两端的高达5伏的电压。该方法可包括将多个圆柱形电池电芯彼此并联电连接以提供比多个圆柱形电池电芯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，并且具有跨电池块的一对电池块端子两端的高达5伏的电压；该方法可以包括在多个电池模块中的每一个内布置多个电池块。多个电池模块中的每一个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电池块的一对电池块端子两端的电压更大的电池模块电压。该方法可包括使用多个电池模块形成电池组，以驻留在电动车辆中并为电动车辆供电。

在至少一个方面，提供了一种为电动车辆提供电池组的方法。该方法包括提供电池组以为电动车辆供电。电池组可以驻留在电动车辆中。电池组可以包括多个电池模块。多个电池模块中的每一个可以包括多个电池块。多个电池块中的第一电池块可以包括一对电池块端子。第一电池块可以包括多个圆柱形电池电芯。第一电池块的多个圆柱形电池电芯中的每一个可包括一对电池电芯端子。第一电池块的多个圆柱形电池电芯中的每一个可以包括跨相应的每对电池电芯端子两端的高达5伏的电压。多个圆柱形电池电芯可以在第一电池块内并联电连接。多个圆柱形电池电芯中的每个圆柱形电池电芯可与第一电池块内的至少一个相邻圆柱形电池电芯中的每一个在空间上分隔小于2毫米(mm)。多个圆柱形电池电芯可提供比多个圆柱形电池电芯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。第一电池块可以具有跨第一电池块的一对电池块端子两端的高达5伏的电压。多个电池模块中的每一个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。

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示例性系统的非等轴视图；

图2描绘了用于提供能量存储的示例性系统的俯视图；

图3描绘了用于提供能量存储的示例性系统的俯视图的爆炸图；

图4描绘了用于作为模块化单元提供能量存储的示例性系统的说明性实施例；

图5是描绘安装有电池组的示例性电动车辆的剖视图的框图；

图6是描绘用于提供能量存储装置的示例性方法的流程图；以及

图7是描绘用于为电动车辆提供电池组的示例性方法的流程图。

具体实施方式

以下是与用于提供电池组以为电动车辆供电的方法、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。

参考附图，本公开的系统、方法、装置和设备总体上涉及与电池相关的能量存储装置，包括但不限于电池块和电池组。对于用于较高功率、较高电压电池组的较高容量电池电芯存在增加的需求，以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)、电动车辆(EV)系统或固定能量存储中的应用。在电池电芯层级上增加容量的挑战包括封装效率和安全性。

例如，对于用于高功率、高性能电池模块100或电池组405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405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)、电动车辆(EV)、汽车系统、固定存储的应用。在电池电芯层级上增加能量存储容量的挑战包括封装效率和安全性。例如，在电池电芯层级增加容量可导致电芯更活性和过热。在过热的情况下，应当允许在电池电芯110内产生的失控排气以适当快的速率离开电芯，否则电芯可能损坏。高容量电池电芯110可以具有例如至少50Ah的单独容量，并且可以仅具有1至2个小通气口，这可能不足以用于高能量释放，并且可能导致高压排气释放、高温火灾、电弧放电或爆炸。此外，在电池电芯层级上增加容量可能需要物理上更大且更重的电芯规格，这可能负面地影响能量密度或性能。

本文提供了用于为电动车辆供电的电池组的系统和方法。电池组包括一个或多个电池模块，并且电池模块包括一个或多个电池块。每个电池组包括一个或多个电池电芯，并且多个电池电芯中的每一个可以具有跨对应电芯的端子两端的高达5伏(或其它极限)的电压。电池块可以包括并联电连接的多个电池电芯的排列。多个电池电芯中的每个电芯可以与至少一个相邻电芯中的每一个在空间上分隔例如两毫米(mm)或更小。多个电池电芯的排列可以提供用于存储能量的模块化单元，并且可以具有跨电池块的端子两端的高达5伏的电压。模块化单元可以电连接到一个或多个其它模块化单元以形成指定容量的电池模块或电池组。

参考附图，电池模块100或电池组405可被设计和实施为满足针对特定应用阐述的功率和能量要求。功率和能量是电压、电流和容量的函数，其可以由特定的串联和并联配置(“s”和“p”计数)来定义。串联的电池电芯110的数量乘以并联的电池电芯110的数量可以等于用于满足电压、电流和容量目标的电池电芯110的数量，并且因此可以是固定的数量。这些电池电芯110可以被包含和保护在单个外壳(例如，电池模块100、电池组405)内，并且因此可以限定电池外壳的最小体积。

在设计电池模块100或电池组405中的一个问题如下。电池模块100或电池组405中的电池电芯110的数量可以取决于容纳电池电芯110的可用空间，该可用空间在构思阶段期间可能是未知的并且可能随着产品设计的改变而改变。若可用空间增加或减少，则电池模块100或电池组405的电压、电流或容量可增加或减少，这可显著地影响整体系统性能。由于电池模块100或电池组405的典型的长开发周期，开发可以早在构思时就开始，并且在产品设计固定之前指定功率和能量需求，这可以最终导致性能和设计之间的不期望的折衷。

一种选择可以是为每个新产品设计新的独特的电池模块100或电池组405，以确保满足性能和设计目标。这种策略的问题是每个独特的新电池模块100或电池组405会增加额外的上市时间和开发、认证或制造的成本，这对于大多数开发大型电池模块100或电池组405的公司来说是个问题。一种有利的方法可以通过设计可以在不同电池组405之间共享的电池模块100来采用模块化组设计。这种方法的潜在问题是，它可能不能与具有跨越不同行业的高度多样化的产品组合的公司一起工作。这是因为电池模块100是电池组405中最大的部件或单元，并且共享该电池模块100的每个新产品将具有类似的尺寸约束和性能目标。

在此描述的系统和方法提供了一种通过标准化或优化电池组405中的第二最小部件，即电池模块100的子部件“块105”(在此有时称为电池块105)，来灵活地支持各种电池模块100或电池组405设计的解决方案。电池块105可以串联或并联联接或配置，以满足变化的功率和能量需求。例如，两个电池块105，各自具有跨其每个端子两端的5V的电压，可以串联电连接以形成单元，该单元具有跨该电芯的端子两端的高达10V的电压。电池块105可以具有固定设计，并且可以比电池模块100小4至20倍(例如，最小体积小于0.05立方英尺)，这可以更容易地排列以封装到各种尺寸的不同产品中。

电池电芯供应商可以提供不同封装形式的电芯：圆柱形、棱柱形罐或聚合物“袋”规格。圆柱形电芯可用于低电压应用、小规格装置(例如，电动工具)中。圆柱形电芯通常不用于或存在于较大的系统(例如，用于机动车、能量存储)中。模块可能由于其较小的形状因子和在较大系统中设计和封装的难度水平而不使用圆柱形电芯，且因此不包含这种电芯110的块。本文所述的电池块设计包括封装成棱柱形规格的圆柱形电池电芯110，以增加在较大的电池模块中的实用性。例如，每个圆柱形电池电芯110可以具有相同的形状和尺寸。圆柱形电池电芯110可以以预定顺序排列在电池块105内，使得各个圆柱形电池电芯110可以被单独地替换，或者可以添加附加的圆柱形电池电芯110以增加相应电池块105的容量。电池块105可以具有相同的形状和尺寸，并且可以与一个或多个不同的电池块105组合以形成电池模块100或电池组。

例如，本文所述的电池块设计增加了生产率并提高了系统可靠性。如果一个电池电芯110在电池块105中失效，则它不会危及整个块105。某些电池电芯110也可以在电池块105中替换以弥补任何损失的容量。例如，如果电池电芯110的任何部分失效，则可以使单体电池电芯110不能操作。例如，如果包含十个(10)5Ah电池电芯110的50安培-小时(Ah)电池块105具有已经失效的单个电池电芯110，则电池块105变为45Ah，并且电池组系统405将仅看到5Ah的损失。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，并且电池块105可具有跨相应电池块105的一对电池块端子两端的高达5伏的电压。

本文描述的电池块设计可以包括电芯保持器130、135(或多个电芯保持器130、135)，其维持其部件电池电芯110的相对位置在空间上彼此分离。电芯保持器130、135可以提供结构支撑，用于将电池电芯110维持或保持在预定义或固定位置。电芯保持器130、135可以例如使用基于塑料的材料来生产、制造、模制或通过注射成型制成，该基于塑料的材料是阻燃塑料材料、包括阻燃添加剂的阻燃塑料材料、不可燃塑料材料或电绝缘体。用于电芯保持器130、135的合适材料的示例可包括塑料材料、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)材料或聚碳酸酯材料。

电芯保持器130、135的材料和结构配置可以提供电芯之间的空间分离，使得满足或超过爬电或电气间隙(爬电-电气间隙)要求，以支持跨电池包405的端子两端的特定电压(例如，400V或450V)或跨使用电池块105实现的电池模块100的端子两端的特定电压(例如，60V)。爬电可以指沿着汇流条、电路板或其他连接结构的表面测量的电池电芯110(例如，类似端子)之间的连接或焊接点之间的分离(例如，最短距离)。电气间隙可以指通过空气或空间测量的电池电芯110(例如，类似端子)之间的连接或焊接点之间的分离(例如，最短距离)。

电芯保持器130、135可以提供相邻电池电芯110之间的小于1mm(或小于1.2mm，或小于2mm，或其他预定值或范围)的空间分离。相邻电池电芯110可以指最接近的相邻电池电芯110对。空间分离可以在相邻的电池电芯110对之间是均匀的，或者可以在电池电芯110对的某些组之间变化。电池块105内的电池电芯110的排列，包括相邻电池电芯110之间的空间分离，可以提供比单个电池电芯实施方式的体积能量密度高的体积能量密度。相邻电池电芯110之间的空间分离可以允许电池电芯110之间的适当或充分的热耗散，避免电池电芯110之间的电弧放电以及可能的其他保护性特征。电芯保持器130、135可以并入例如通道或路径通气口的结构，以接收、引导或释放高能或高压气体释放。通道或路径通气口可以例如通过联接到这些通气口而通过并入电池电芯110中的通气口接收气体释放。电芯保持器130、135可以包括适当导热的材料，以传递、传播和耗散由电池电芯110产生的热量。

图1描述了为电动车辆供电的示例性系统。在图1中，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。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。

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130、135，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。

电池块105可以使用一个或多个电芯保持器130、135保持在一起。例如，电芯保持器130、135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130、135中的相应一个内。电池电芯110可以定位在电芯保持器130、135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130、135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130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130、135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130、135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。

第一和第二电池块105包括多个电池电芯110。电池电芯在一个或多个方面(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。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)，其可以视为例如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。通过利用最安全的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(例如，如图1至3所示)，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150、高度值(或深度值)160和宽度值155的三个值的阵列形式排列，以形成电池块105。如图1所示，电池块105可以具有长度150×宽度155×高度160的尺寸。电池块105可以具有200mm的长度值150、650mm的宽度值155和100mm的高度值160。长度150可以在25mm至700mm的范围内。宽度155可以在25mm至700mm的范围内。高度160(或深度)可以在65mm至150mm的范围内。电池块105的高度160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。电池块外壳可被配置成体积小于1立方英尺。例如，电池块105外壳可以被配置成体积小于0.05立方英尺。电池块105的外壳可被配置成体积小于0.15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(见图2)。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1mm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130、135(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130和第二电芯保持器135。第一电芯保持器130和第二电芯保持器135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130和第二电芯保持器135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130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130和第二电芯保持器135可以包括被配置为保持电池电芯110的部分的一个或多个凹部、切口或其他形式的孔或孔口。第一和第二电芯保持器130、135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130和第二电芯保持器135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130和第二电芯保持器135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、条带键合(ribbonbond)、黏合层或紧固件。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。

图2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230、235。例如，电池块105包括第一电池块端子230和第二电池块端子235。第一电池块端子230可对应于正端子，并且第二电池块端子235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230、235两端的高达5伏的电压。例如，第一电池块端子230可与5V联接，且第二电池块端子235可与0V联接。第一电池块端子230可与+2.5V联接，且第二电池块端子235可与-2.5V联接。因此，第一电池块端子230和第二电池块端子235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2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130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215、220。例如，电池电芯110可以包括正端子215和负端子220。每个电池电芯110的一对端子215、220可以具有跨其相应端子两端的高达5V的电压。例如，正端子215可与+5V联接，且负端子220可与0V联接。正端子215可与+2.5V联接，且负端子220可与-2.5V联接。因此，每个电池电芯110的正端子215和负端子220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215可以使用引线键合205或其他方式与第一电芯保持器130的第一层连接。电池电芯110的负端子220或负表面可通过负接线片210与第一电芯保持器130的第二层连接。电池电芯110的正端子215和负端子220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215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220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210可以将至少两个电池电芯110与第一电芯保持器130的导电负层(例如，图3的导电负层315)联接。负接线片210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210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210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130的负集流体。负接线片210可与电池电芯110的顶部或顶表面(例如，负端子220)联接或接触。负接线片210可与电池电芯110的侧表面联接或接触。负接线片210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210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130相对于电池电芯110的放置。

负接线片210可以具有被配置成与至少两个电池电芯110的表面联接或接触的形状。负接线片210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210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210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210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130的形状、形式或尺寸来选择。负接线片210的形状和结构可以形成为二维或三维。例如，负接线片210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210(例如，其厚度符合相应导电负层的厚度的负接线片210)，负接线片210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210(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210)，负接线片210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210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210可以具有比二维负接线片210更大的厚度。

引线键合205可以是正引线键合205，其可以将至少一个电池电芯110与电芯保持器130的导电正层(例如，图3的导电正层305)联接。引线键合205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205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130的形状或尺寸来选择。例如，引线键合205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2所示，引线键合205可从电池电芯110的顶表面(例如，正端子215)延伸并延伸穿过形成在形成第一电芯保持器130的不同层中的每一层中的孔口，以接触电芯保持器130的导电正层(例如，图3的导电正层305)的顶表面。引线键合205的形状可以选择或实施为使得当引线键合205延伸穿过形成第一电芯保持器130的不同层时不接触第一电芯保持器130的负层。引线键合205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205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3提供了示例性电池块105的爆炸图。第一电芯保持器130或第二电芯保持器135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130和第二电芯保持器135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130和第二电芯保持器135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130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。第二导电层的第二表面(例如，底表面)布置在第一电芯保持器130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130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130可以包括围绕第一电芯保持器130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130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130和第二电芯保持器135可以包括多个孔口320。孔口320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130、第二电芯保持器135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130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135可以包括具有第五形状的多个第四孔口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基本上相似。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130的第二表面(例如，底表面)与第二电芯保持器135的第一表面(例如，顶表面)之间。第一电芯保持器130或第二电芯保持器135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135中的第五多个孔口340中的至少一个孔口中、与该至少一个孔口联接或接触，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130中的第四多个孔口335中的至少一个孔口中、与该至少一个孔口联接或接触。

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205可以延伸穿过孔口320、325、330，以将电池电芯的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205的直径或横截面形状的直径或开口。负接线片210可从第二导电层315延伸，并接触至少两个电池电芯110上的负表面。因此，孔口320、325、330的尺寸可以设定为具有大于负接线片210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可以具有在0.1mm至8mm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。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。

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)。将第一导电层305与第二导电层315分离的非导电层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130和第二电芯保持器135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130和第二电芯保持器135的刚性可以对应于形成相应的第一电芯保持器130和第二电芯保持器135的材料性质，诸如挠曲模量。第一电芯保持器130和第二电芯保持器135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130和第二电芯保持器135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130和第二电芯保持器135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130和第二电芯保持器135的特定应用来选择。第一电芯保持器130和第二电芯保持器135可具有V-0或更大的UL94等级的阻燃性等级(例如，FR等级)。

第一电芯保持器130和第二电芯保持器135可以具有可焊性规范和UV透射规范。例如，是否第一电芯保持器130和第二电芯保持器135可以使用焊接来联接。如果第一电芯保持器130、第二电芯保持器135或电池块105的任何部件使用UV可固化黏合剂联接或组装，则UV透射可能是重要的。例如，第一电芯保持器130或第二电芯保持器135可以使用激光焊接形成。用于激光焊接的激光可以具有部分地基于激光的类型和形成第一电芯保持器130或第二电芯保持器135的材料的颜色而选择的波长。用于激光焊接的激光的波长可在800nm至1000nm的范围内(例如900nm)。形成第一电芯保持器130或第二电芯保持器135的材料可以包括激光吸收性质。例如，激光吸收性质可以使用不透明彩色材料或包括碳含量材料来实现。对于UV透射，第一电芯保持器130或第二电芯保持器135可以包括具有一个或多个部分或表面的材料，该一个或多个部分或表面是白色、灰白色或理想地透明的以允许UV透射。例如，对于UV透射，可在370nm至405nm的范围内(例如390nm)。第一电芯保持器130或第二电芯保持器135可具有V-0的UL94(例如，塑料材料的塑料可燃性)等级，其对应于相应层的壁部分的厚度。例如，壁厚越薄，越难以获得V-0等级。因此，第一电芯保持器130或第二电芯保持器135可以具有在0.5mm至2.5mm之间的厚度。

现在参照图4，其中，电池组405被描绘为具有多个电池模块100，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。如本文所述的电池组405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405。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405。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。单个电池组405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405的期望容量来选择。例如，电池组405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405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5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405，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405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405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405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405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405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405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405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405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405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405(例如，电池组405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405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405内，并可通过电池组405的凸起边缘或边界区域保持就位。电池组405可以与电池模块100的底表面或顶表面联接或接触。电池组405可包括多个连接器，以在电池组405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405。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405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405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405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405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，并且可被配置成满足由不同行业、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405)，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405的容量。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可被配置成各种尺寸、功率和能量的电池组405，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405的设计中的灵活性。标准化和使用电池块105(其在尺寸上均小于电池模块100)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405，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。

图5描绘了安装有电池组405的电动车辆505的剖视图500。电动车辆505可以包括自主、半自主或非自主的人类操作车辆。电动车辆505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505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505可包括底盘510(在本文中有时称为框架、内部框架或支撑结构)。底盘510可以支撑电动车辆505的各种部件。底盘510可以跨越电动车辆505的前部515(有时本文称为发动机罩或顶盖部分)、主体部分520和后部525(有时本文称为行李舱部分)。前部515可以包括电动车辆505的从电动车辆505的前保险杠到前轮舱的部分。主体部分520可以包括电动车辆505的从电动车辆505的前轮舱到后轮舱的部分。后部525可以包括电动车辆505的从电动车辆505的后轮舱到后保险杠的部分。

电池组405可以安装或放置在电动车辆505内。例如，电池组405可以与电动车辆505的传动单元连接。传动单元可以包括电动车辆505的部件，其产生或提供动力以驱动车轮或移动电动车辆505。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505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405传输到电动车辆505的轮轴或车轮。电池组405可以在前部515、主体部分520(如图5所示)或后部525内安装在电动车辆505的底盘510上。第一汇流条535和第二汇流条530可以与电动车辆505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405提供到电动车辆505的其它电气部件。

参考图6，描绘了提供能量存储设备的方法600的示例性实施例。方法600可包括排列多个电池电芯110(动作610)。电池电芯110可以布置在电池块105内。电池块105内的电池电芯110的数量可以变化。例如，电池块105可以包括一个电池电芯110或五十个电池电芯110。用于特定电池块105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110，这可以将容量增加“p”倍的单个电芯容量。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405的电池模块100中的更大的电芯。

方法600可以包括间隔电池电芯110(动作620)。在每个电池块105内，电池电芯110可以排列成使得它们与相邻的电池电芯110在空间上分隔预定距离。例如，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2毫米(mm)或更小来布排列多个电池电芯110。电池电芯110可以使用第一电芯保持器130和第二电芯保持器135相对于彼此间隔开并且在空间上维持就位，例如结合至少图3所描述的。多个电池电芯110中的每一个可以具有跨相应电芯的端子两端的高达5伏(例如，4.2伏)的电压。

方法600可以包括使用注射成型技术形成第一电芯保持器130、第二电芯保持器135、第一导电层305、非导电层310和第二导电层315。例如，可以形成第一电芯保持器130。第一导电层305可以使用非导电层310与第二导电层315联接。第一导电层305、非导电层310和第二导电层315中的每一个可以与第一电芯保持器135联接或布置在其中。

例如，方法600可以包括形成注射成型的电芯保持器(例如，第一电芯保持器130、第二电芯保持器135)以在空间上相对于彼此维持圆柱形电池电芯110。第一电芯保持器130和第二电芯保持器135可以形成为分别具有多个孔口335、340，该孔口被配置为相对于彼此保持、定位或对准电池电芯110，并且因此可以在本文中称为电芯保持器。每个电池电芯110可以与第一电芯保持器130和第二电芯保持器135的至少一个孔口335、340联接或布置在其内。因此，多个电池电芯110相对于彼此的排列或间隔能够由第一电芯保持器130和第二电芯保持器135的孔口335、340控制或组织。

方法600可包括电连接多个电池电芯110(动作630)。多个电池电芯110可以彼此并联地电联接，以提供电池块105、电池模块100或电池组405。电池电芯110可以串联电连接、并联电连接，或者两者兼有。电池电芯110可以使用电连接器电连接，例如但不限于导线、引线键合或汇流条。例如，每个电池电芯110的正端子215可以与引线键合205联接，并且每个电池电芯110的负端子220可以与负接线片210联接，以电连接多个电池电芯110。连接可以包括粘合连接或焊接连接。例如，正端子215可以与引线键合205粘合，并且负端子220可以焊接到负接线片210。

电池电芯110可以使用第一导电层305和第二导电层315(例如，作为汇流条操作)电连接，如本文结合至少图3所述。焊线205可通过粘合连接与第一导电层305(例如，正导电层)联接。负接线片210可通过焊接连接与第二导电层315(例如，负导电层)联接。电连接的类型，例如串联、并联或两者，可以部分地基于电池块105的特定应用来选择，电池电芯110布置在该电池块105例如，电池电芯110可电连接以提供电池块105、电池模块100或电池组405，从而为电动车辆系统500(例如，如图5所示)的驱动单元提供动力。电池模块100或电池组405可提供动力，例如，用于对应于插电式混合动力电动车辆(PHEV)系统、混合动力电动车辆(HEV)系统、电动车辆(EV)系统、机动车系统、摩托车系统、企业或住宅能量存储系统、12伏系统、24伏系统或48伏系统、400伏系统、800伏系统、1千伏系统的系统。

方法600可以包括提供一个或多个电池模块100(动作640)。两个或更多个电池模块100可联接、组装、连接或附接在一起以形成电池组405。例如，电池模块100可以在电池组405内并联或串联地电联接在一起。电池模块100可以以各种不同的排列方式布置在电池组405内。例如，电池模块100可以彼此相邻或彼此紧靠地布置，使得第一电池模块100的一个或多个侧表面与第二，不同的电池模块100的至少一个侧表面接触。电池模块100可以使用电连接器联接在一起，例如但不限于导线、引线键合或汇流条。例如，电连接器可以与第一电池模块100的至少一个表面或端子(例如，顶表面、侧表面、底表面)联接，并且与第二电池模块100的至少一个表面或端子联接。

方法600可以包括将电池块105布置在电池模块100中(动作650)。能够在每个电池模块100内布置、安装或并入两个以上的电池块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(例如，电压容量、电流容量)或电池模块100的特定应用来选择。电池块105可以彼此相邻、彼此紧靠或彼此接触地定位以形成电池模块100。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。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、线、黏合层或紧固件。

电池块105可以在电池模块100内串联或并联地电联接在一起。例如，一个或多个导线或引线键合可以将至少两个电池块105联接在一起。电池块105可以串联或并联地联接或配置以满足变化的功率和能量要求。例如，两个电池块105，各自具有跨其每个端子的5V的电压，可以串联电连接以形成组件，该组件具有跨该组件的端子的高达10V的电压。电池模块100中的电池块105的数量可以选择为满足电池模块100的期望输出电压。

参考图7，描述了提供电池组405的方法700的示例性实施例。方法700可包括提供电池组405以为电动车辆505(动作710)供电。电池组405可以驻留于电动车辆505中。电池组405可以包括多个电池模块100。多个电池模块100中的每一个可以包括多个电池块105。多个电池块105中的第一电池块105可以包括一对电池块端子230、235。第一电池块105可以包括多个圆柱形电池电芯110。第一电池块105的多个圆柱形电池电芯110中的每一个可以包括一对电池电芯端子215、220。第一电池块105的多个圆柱形电池电芯110中的每一个可以包括跨该对电池电芯端子215、220的高达5伏的电压。多个圆柱形电池电芯110可以在第一电池块105内并联电连接。多个圆柱形电池电芯110中的每个圆柱形电池电芯110可与第一电池块105内的至少一个相邻圆柱形电池电芯110中的每一个在空间上分隔开小于2毫米(mm)(例如，小于1.2mm)。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。第一电池块105可以具有跨第一电池块105的一对电池块端子230、235两端的高达5伏的电压。多个电池模块100中的每一个可以具有大于电池块容量的电池模块容量。多个电池模块100中的每一个可以具有比跨第一电池块105的电池块端子230、235两端的电压更大的电池模块电压。

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，电池电芯110的端子之间的电压可以大于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。

Claims (20)

1.一种为电动车辆供电的系统，包括：

为电动车辆供电的电池组，所述电池组驻留于所述电动车辆中并且包括多个电池模块；

多个电池模块中的每一个包括多个电池块；

所述多个电池块中的第一电池块具有一对电池块端子，所述第一电池块包括多个圆柱形电池电芯；

所述第一电池块的所述多个圆柱形电池电芯中的每一个具有一对电池电芯端子，所述第一电池块的所述多个圆柱形电池电芯中的每一个具有跨每个相应的一对电池电芯端子两端的高达5伏的电压，所述多个圆柱形电池电芯在所述第一电池块内并联电连接，所述多个圆柱形电池电芯中的每个圆柱形电池电芯与所述第一电池块内的至少一个相邻圆柱形电池电芯中的每一个在空间上分隔小于2毫米(mm)，所述多个圆柱形电池电芯提供比所述多个圆柱形电池电芯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，并且所述第一电池块具有跨所述第一电池块的所述一对电池块端子两端的高达5伏的电压；以及

所述多个电池模块中的每一个具有大于所述电池块容量的电池模块容量，并且所述多个电池模块中的每一个具有比跨所述第一电池块的所述一对电池块端子两端的电压更大的电池模块电压。

2.根据权利要求1所述的系统，包括：

用于所述多个电池块的多个外壳，所述多个外壳中的每一个至少部分地包封所述多个圆柱形电池电芯。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个外壳中的每一个的体积高达1立方英尺。

4.根据权利要求1所述的系统，包括：

所述多个电池模块和所述多个电池块中的至少一些串联电连接。

5.根据权利要求1所述的系统，包括：

所述多个电池模块和所述多个电池块中的至少一些并联电连接。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电池块容量对应于所述第一电池块中的圆柱形电池电芯的总数。

7.根据权利要求1所述的系统，包括：

注射成型的电芯保持器以在空间上相对于彼此维持所述圆柱形电池电芯。

8.根据权利要求1所述的系统，包括：

注射成型的电芯保持器以在空间上相对于彼此维持所述圆柱形电池电芯，以至少满足所述电池组的爬电-电气间隙要求，以提供至少400伏的电压。

9.根据权利要求1所述的系统，包括：

由阻燃塑料材料形成的注射成型的电芯保持器。

10.根据权利要求1所述的系统，包括：

注射成型的电芯保持器，其具有包括塑料、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯硫醚(PPS)和带有玻璃填充物的尼龙中的至少一种的材料。

11.一种为电动车辆提供电池组的方法，包括：

将多个圆柱形电池电芯排列在电池块内，所述多个圆柱形电池电芯中的每一个具有一对电池电芯端子，并且所述电池块具有一对电池块端子；

在所述电池块内，将所述多个圆柱形电池电芯中的每个圆柱形电池电芯与至少一个相邻圆柱形电池电芯中的每一个在空间上分隔小于2毫米(mm)或更小的距离，所述多个圆柱形电池电芯中的每一个具有跨每个相应的一对电池电芯端子两端的高达5伏的电压；

将所述多个圆柱形电池电芯彼此并联电连接以提供比所述多个圆柱形电池电芯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，并且具有跨所述电池块的所述一对电池块端子两端的高达5伏的电压；

将多个电池块布置在多个电池模块中的每一个内，所述多个电池模块中的每一个具有大于所述电池块容量的电池模块容量，并且所述多个电池模块中的每一个具有比跨所述电池块的所述一对电池块端子两端的电压更大的电池模块电压；以及

使用所述多个电池模块形成电池组，以驻留在电动车辆中并为所述电动车辆供电。

12.根据权利要求11所述的方法，包括：

将所述多个圆柱形电池电芯至少部分地包封在所述电池块的外壳中。

13.根据权利要求12所述的方法，包括：

将所述外壳配置为体积小于1立方英尺。

14.根据权利要求11所述的方法，包括：

串联地电连接所述多个电池块中的至少一些。

15.根据权利要求11所述的方法，包括：

并联地电连接所述多个电池块中的至少一些。

16.根据权利要求11所述的方法，包括：

配置所述电池块以提供对应于所述电池块中的所述多个圆柱形电池电芯的总容量的电池块容量值。

17.根据权利要求11所述的方法，包括：

形成注射成型的电芯保持器以在空间上相对于彼此维持所述多个圆柱形电池电芯。

18.根据权利要求11所述的方法，包括：

形成注塑电芯保持器，以在空间上将所述多个圆柱形电池电芯相对于彼此保持，以至少满足所述电池组的爬电-电气间隙要求，从而提供至少400伏的电压。

19.根据权利要求11所述的方法，包括：

使用以下中的至少一种形成注射成型的电芯保持器：阻燃塑料材料、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯硫醚(PPS)和具有玻璃填充物的尼龙。

20.一种为电动车辆提供电池组的方法，包括：

提供电池组以为电动车辆供电，所述电池组驻留于所述电动车辆中，所述电池组包括：

多个电池模块；

所述多个电池模块中的每一个包括多个电池块；

所述多个电池块中的第一电池块具有一对电池块端子，所述第一电池块包括多个圆柱形电池电芯；

所述第一电池块的所述多个圆柱形电池电芯中的每一个具有一对电池电芯端子，所述第一电池块的所述多个圆柱形电池电芯中的每一个具有跨每个相应的一对电池电芯端子两端的高达5伏的电压，所述多个圆柱形电池电芯在所述第一电池块内并联电连接，所述多个圆柱形电池电芯中的每个圆柱形电池电芯与所述第一电池块内的至少一个相邻圆柱形电池电芯中的每一个在空间上分隔小于2毫米(mm)，所述多个圆柱形电池电芯提供比所述多个圆柱形电池电芯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，并且所述第一电池块具有跨所述第一电池块的所述一对电池块端子两端的高达5伏的电压；以及

所述多个电池模块中的每一个具有大于所述电池块容量的电池模块容量，并且所述多个电池模块中的每一个具有比跨所述第一电池块的所述一对电池块端子两端的电压更大的电池模块电压。

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