CN111566868A - 用于电动车辆中的电池组的电池单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于电动车辆的电池单元或电池组。电池单元可包括具有第一端，第二端和内表面的壳体。壳体可以限定内部区域，并且电解质可以置于壳体的内部区域中。垫圈可将盖与壳体的第一端连接以密封电池单元。内表面可包括凹部和凹槽。凹槽可以形成从凹部到壳体的第一端上的出口点的路径。压力传感器可以置于凹部中。压力传感器可以与置于凹槽中的压力传感器线连接，并且压力传感器线可以从凹部延伸并且经过壳体的第一端上的出口点以提供感测到的压力信息。

Description

用于电动车辆中的电池组的电池单元
相关申请
本申请要求于2018年5月31日提交的标题为“BATTERY CELLS FOR BATTERY PACKSIN ELECTRIC VEHICLES”美国专利申请15/994,681的权益和优先权。该申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2018年3月23日提交的标题为“BATTERY CELLS FOR BATTERY PACKS INELECTRIC VEHICLES”的美国临时申请62/646,989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
电池可包括电化学电池，以向与其连接的各种电气部件供电。这种电池可以安装在诸如汽车的车辆中，以向安装在车辆内的各种电气系统供电。
发明内容
本申请涉及用于电动车辆中的电池组的电池单元。所公开的电池单元包括一个或多个嵌入电池单元壳体的内表面的压力传感器以提供压力读数。压力传感器可以与嵌入在壳体的内表面中的压力传感器导线连接，以将感测到的压力信息提供给电池单元外部的各种不同设备。放置压力传感器和压力传感器导线，使得它们不会破坏电池单元的密封。
至少一个方面涉及用于为电动车辆供电的电池组的电池单元。电池单元可包括具有第一端，第二端和内表面的壳体。壳体可以限定内部区域，该内部区域置于第一端和第二端之间。电解质可以置于壳体的内部区域中。电池单元可以包括盖和垫圈，垫圈将盖与第一端连接以密封电池单元。内表面可包括在其中形成的凹部和凹槽。凹槽可以形成从凹部到壳体的第一端上的出口点的路径。
至少一个方面涉及一种为电动车辆的电池组提供电池单元的方法。该方法可以包括提供具有第一端，第二端和内表面的壳体。壳体可以限定内部区域，该内部区域置于第一端和第二端之间。电解质可以置于壳体的内部区域中。盖靠近壳体的第一端放置。该方法可以包括使用垫圈将盖与壳体的第一端连接以密封电池单元；可以在内表面上形成凹部和凹槽。凹槽可以形成从凹部到壳体的第一端上的出口点的路径。该方法可以包括将压力传感器置于形成在内表面中的凹部中。压力传感器可以与布置在凹槽中的压力传感器导线连接。压力传感器导线可以从凹部延伸并且经过壳体的第一端上的出口点，以提供感测到的压力信息。
至少一个方面涉及一种为电动车辆的电池组供应电池单元的方法。该方法可以包括提供电池组的电池单元为电动车辆供电。电池单元可包括具有第一端，第二端和内表面的壳体。壳体可以限定内部区域，该内部区域置于第一端和第二端之间。电解质可以置于壳体的内部区域中。
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览或框架。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的。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，不是每个部件都可以在每个附图中被标记。在附图中：
图1描绘了用于电动车辆中的电池组的示例性电池单元的横截面图的框图；
图2描绘了图1中的电池单元的实例性内表面的横截面图的框图，盖内表面具有放置压力传感器的凹部和放置压力传感器导线的凹槽；
图3描绘了图1中的电池单元的示例性内表面的横截面图的框图，内表面具有形成在其中的凹部和凹槽；
图4描绘了图1中的电池单元的示例性内表面的侧视图的框图，示出了形成在其中的凹部和凹槽的深度；
图5描绘了用于将电池单元保持在电动车辆中的示例性电池组的横截面图的框图；
图6描绘了安装有电池组的示例性电动车辆的横截面图的框图；以及
图7描绘了为电动车辆的电池组提供电池单元的第一示例性方法的流程图；以及
图8描绘了为电动车辆的电池组提供电池单元的第二示例性方法的流程图。
以下是与电动车辆中的电池组的电池单元的实施方式相关的各种概念的更详细描述。以上介绍并在下面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现，因为所描述的概念不限于任何特定的实现方式。
具体实施方式
以下是与电动车辆中的电池组的电池单元的实施方式相关的各种概念的更详细描述。以上介绍并在下面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现。
本文描述了用于汽车配置的电动车辆(“EV”)中的电池组的电池单元。汽车配置包括任何类型的车辆内的电气、电子、机械或机电设备的配置、布置或网络。汽车配置可包括用于EV中的电池组的电池单元。EV可以包括电动汽车、摩托车、小型摩托车、客车、载客或商用卡车、以及其他交通工具诸如海上或空中运输车辆、飞机、直升机、潜艇、船或无人机。EV可以是完全自主的、部分自主的或无人的。包括多个单独的电池单元的电池组，其在本文中也被称为电池模组，可以包括引线接合以在电池组的电池单元的单独的正端子和负端子与正极母线或负极母线或集流体之间形成相应的电连接。
圆柱形锂离子(或其它类型)电池单元的一种结构可包括深拉金属圆柱形壳体和在顶端的保护帽。保护帽可以包括防止着火和爆炸的装置。电流可以从容纳在壳体内的阳极流向正极耳，然后经由接合线连接通过外壳本身。以这种方式，电池单元的壳体可以用作负极端子。电池单元的正端子可以在结构的横向(例如，顶部)端上，并且可以包括盖。盖可包括电流中断装置(CID)、爆破片和垫圈。盖可以位于垫圈内。密封元件可以将电池单元的正极端子与负极端子绝缘。
本发明公开的电池单元包括一个或多个嵌入电池单元壳体的内表面的压力传感器以提供压力读数。压力传感器可以与嵌入在壳体的内表面中的压力传感器导线连接，以将感测到的压力信息提供给电池单元外部的各种不同设备。放置压力传感器和压力传感器导线，以维持电池单元的密封。例如，可以提供来自电池单元内部的压力信息，而不会变形，损坏或以其他方式破坏电池单元的盖，垫圈和壳体之间的密封。
例如，为了测量电池单元内的压力，可以穿过电池单元的盖或壳体钻孔或以其他方式制作孔，以提供用于导线的路径，从而将压力传感器与外部传感器耦接并从压力传感器获得读数。盖可以包括电流断续器装置，例如在超出公差范围的高压条件下可能破裂或打开的凹口或刻痕。当穿过盖(其在本文中也可被称为帽)形成孔时，孔可影响电流断续器装置(CID)或电池单元的通风孔的功能性，使得CID或通风孔不能正确地起作用。例如，其中设置有压力传感器导线的孔可能在低于CID的阈值容限压力水平的压力水平下失效。在该示例中，在电池单元应当正常工作的容差压力条件下，电池单元可能失效或破裂。穿过电池单元的壳体形成的孔会增加电池单元电短路的风险。此外，孔可能增加从电池单元泄漏的风险，例如，电解质可能在形成孔的过程期间蒸发，直到孔被重新密封。
本文所述的电池单元可以通过将压力传感器和压力传感器导线嵌入壳体或电池单元的内表面来减轻与压力传感器相关的问题。该技术可以提供更好的接触点，以将压力传感器线与压力传感器连接，而不会损坏或降低电池单体的不同组件的功能。例如，压力传感器可以置于电池单元内，而无需在电池单元的一个或多个部分(例如罐或壳体)中形成孔。因此，可以保持电池单元的密封，并且诸如CID或通风孔的部件不损失功能。
参看图1，其中描绘了用于电动车辆中的电池组的电池单元100的横截面图。电池单元100可以是锂-空气电池单元、锂离子电池单元、镍锌电池单元、锌-溴电池单元、锌-铈电池单元、钠-硫电池单元、熔盐电池单元、镍-镉电池单元或镍-金属氢化物电池单元等。电池单元100可包括至少一个壳体105。壳体105可以包含在安装在电动车辆的底盘上的电池组(例如，电池阵列或电池模块)中。壳体105可具有圆柱形壳体或圆柱形电池的形状，其具有圆形、卵形或椭圆形底部，如图1所描绘的示例性电池单元。壳体105的高度可以大于壳体105的直径。例如，壳体105可具有65mm至75mm(包括端点)的长度(或高度)和17mm至25mm(包括端点)的最大宽度(或圆形示例的直径)。在一些示例中，壳体105的宽度或直径可以大于壳体105的长度(例如，高度)。外壳105可以由具有多边形底部的棱柱形壳体形成，例如三角形、正方形、矩形、五边形或六边形。这种棱柱形电池壳体105的高度可小于壳体105的底部的长度或宽度。
这种棱柱形电池壳体105的高度可小于壳体105的基部的长度或宽度。电池单元100的外壳105可包括至少一种导电或导热材料或其组合。导电材料也可以是导热材料。用于电池单元100的壳体105的导电材料可包括金属材料，诸如铝、具有铜、硅、锡、镁、锰或锌(例如，铝1000、4000或5000系列的)的铝合金、铁、铁碳合金(例如，钢)、银、镍、铜和铜合金等。用于电池单元100的外壳105的导电材料和导热材料可包括导电聚合物。为了从电池单元100内部排出热量，壳体105可以经由电绝缘层热耦合到热电热泵(例如，冷却板)。壳体105可以包括电绝缘材料。电绝缘材料可以是导热材料。用于电池单元100的壳体105的电绝缘和导热材料可包括陶瓷材料(例如，氮化硅、碳化钛、二氧化锆、氧化铍等)和热塑性材料(例如，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚氯乙烯)等。为了从电池单元100内部排出热量，壳体105可以热耦合到热电热泵(例如，冷却板)。壳体105可以直接热耦合到热电热泵，而无需添加中间电绝缘层。
电池单元100的壳体105可包括第一端170(例如，顶部)和第二端170(例如，底部)。壳体105可在第一端170和第二端175之间限定内部区域165。例如，内部区域165可以包括壳体105的内部。第一端170、内部区域165和第二端175可以沿着壳体105的一个轴线限定。例如，内部区域165可具有约2mm至约6mm的宽度(或圆形实例的直径)和约50mm至约70mm的长度(或高度)。
第一端170，内部区域165和第二端175可以沿着形成壳体105的圆柱形外壳的垂直(或纵向)轴线限定。第一端170位于壳体105的一端(例如，如图1所示的顶部)。第二端175可以在壳体105的相对端(例如，如图1中所示的底部)。第二端175的端部可以封装或覆盖壳体105的相应端部。
可以将至少一种电解质110放置在壳体105的内部区域165中。多个电解质135可包括负电子电荷区或末端和正电子电荷区或末端。至少一个负极接片可连接多个电解质135(例如，多个电解质135的负极区域)与壳体105的表面或盖120的负极盖部分。
电解质110可包括离解成离子(例如，阳离子和阴离子)的任何导电溶液。例如，对于锂离子电池单元，电解液110可以包括液体电解液，例如双草酸硼酸锂(LiBC4O8或LiBOB盐)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)和三氟甲烷磺酸锂(LiCF3SO3)。电解质110可包括聚合物电解质，例如聚环氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)(也称为丙烯酸玻璃)或聚偏二氟乙烯(PVdF)。电解质110可包括固态电解质，例如硫化锂(Li2S)、镁、钠和陶瓷材料(例如β-氧化铝)。
多种电解质110(例如两种电解质、两种以上电解质)可置于壳体105的内部区域165内。例如，两种电解质110可置于壳体105的内部区域165内。电解质110的数量可以变化并且可以至少部分地基于电池单元100的特定用途来选择。
可以将至少一个盖120紧邻壳体105的第一端170放置。盖120可以包括电流断续器装置(例如CID)。盖120可以置于壳体105的第一侧向端部170上。盖120可以包括负极部分和正极部分。例如，负极盖部分可以作为电池单元100的负端子操作，并且正极盖部分可以作为电池的正端子操作。电池单元100可通过盖120的正极盖部分和负极盖部分与电动车辆的电池模组的正极集电器和负极集电器联接(如图5所示)。例如，经由模块接线片连接(或诸如引线接合的其他技术)，盖的正极盖部分和负极盖部分可以从电池单元100的横向端部(例如，顶部或底部)或从纵向侧连接电池单元100与电池模组的集电器。一个或多个电池模组可形成置于电动车辆中的电池组，以给电动车辆的传动系统提供动力。
盖120可以通过一个或多个接片与电解质110连接。例如，负极接片可以将电解质110与盖120的负极盖部分连接。当盖120的负极盖部分通过负极接片与电解质110连接时，壳体105可以包括非导电材料。正极接头可以将电解质110(例如，多个电解质135的正极区域)与盖120的正极盖部分连接。至少一个绝缘体层160可将正极盖部分与负极盖部分分开或电隔离。绝缘层160可以包括电介质材料。
可以放置至少一个垫圈115(例如，密封元件)以连接盖120和壳体105的第一端170。垫圈115可以容纳、保持、固持、固定、密封或以其他方式包括盖120。垫圈115可包括垫圈、O形环、帽、配件、软管连接件或任何其它部件，以容纳、保持、固定或密封盖120与壳体105。
垫圈115可与盖120连接以将盖120固定或保持在适当位置并密封电池单元100。该密封可以是气密的或足以防止电解质110泄漏。例如，垫圈115可以使用盖120形成横跨壳体105的第一端170的密封。由垫圈115形成的密封可包括任何类型的机械密封，例如气密密封、感应密封、流体静力密封、流体动力密封和粘合密封等。垫圈115可以包括电绝缘材料，以将盖120的部分(例如，负极盖部分，正极盖部分)与壳体105电隔离。垫圈115可以包括导热材料，以允许热量从内部区域165排出。
垫圈115可与盖120的边缘或侧部连接，以将盖120固定到壳体105。垫圈115可以定位在壳体105的内表面145上、邻近或靠近(例如，在1mm内)或至少部分地由其支撑。例如，内表面可以与垫圈115接触，或者内表面可以包括与垫圈115接触的凹口，以支撑垫圈115并密封电池单元100。垫圈115可通过在压接边缘(或卷曲表面)180的表面下方围绕壳体105的整个圆周的预定距离(例如，2.5mm至6mm)处将凹口插入电池单元100壳体壁中而保持在适当位置。将盖120和垫圈115保持在适当位置的凹口形成表面，压接边缘180与该表面之间形成压缩密封。电池单元100可包括多个垫圈115，垫圈115可以连接盖120与壳体105的第一端170。
垫圈115可以位于壳体105内，使得盖120置于多个电解质135上方。例如，当电池单元100包括两个盖120时，比如，一个盖用于正端子，一个盖用于负端子，这两个盖置于电池单元100的同一横向边缘处(例如，顶部)，电池单元100可包括两个垫圈115，每个盖或端子一个。
壳体105可以包括一个或多个压接边缘180，以将垫圈115容纳、保持、固定或密封到壳体105的第一端170。例如，壳体105的第一横向端170可包括形成一个或多个压接边缘180，使得相应的压接边缘180在垫圈115上弯曲(或卷曲)以固定垫圈115并密封电池单元100。壳体105的第一端170的压接边缘180可以折叠、夹紧、弯曲或与垫圈115接合。压接边缘180可围绕垫圈115的至少一侧放置以将垫圈115保持在适当位置，例如将垫圈115保持在抵靠电解质110的表面(例如，上表面)或绝缘层置于垫圈125和电解质120之间的位置，并且密封电池单元100。压接边缘180可具有从其相应外径到其相应内径的范围在约1mm到约3mm的长度，并且可在360度的范围内跨越或覆盖垫圈115的部分。从压接边缘180的外径到内径的厚度或长度可以与壳体105的厚度相似或相同(例如，约0.15mm至约0.35mm)。由垫圈115密封可以包括气密或流体阻挡密封，使得多个电解质135不会从其在壳体105内的位置泄漏。盖120可以与电解质110间隔一定距离，该距离对应于垫圈115的一部分的厚度。
压力传感器125可被嵌入在壳体105的内表面145的一部分内或以其他方式置于壳体105的内表面的一部分中。压力传感器125可以在与电解质110的至少一个表面相邻，邻近或接触的位置，并且可以测量内部区域165内的压力，测量电解质110所受到的压力或测量与内部区域165和电解质110相关的压力。电池单元100可以包括嵌入在壳体105的内表面145的一部分中或以其他方式设置在壳体105的内表面的一部分中的多个压力传感器125，使得多个压力传感器125中的每个可以在与不同的压力传感器相邻，接近或接触电解质的不同(例如，顶部，底部，中间)，以及沿着壳体105的内表面145的不同部分(例如，顶部，底部，中间)。多个传感器125可以测量内部区域165的不同部分内的压力，测量电解质110的不同部分所受到的压力或测量与内部区域165和电解质110的不同部分相关联的压力。
压力传感器导线130可以与压力传感器125连接。压力传感器导线130可以被嵌入在壳体105的内表面145内或以其他方式置于壳体105的内表面145的一部分中，并且从压力传感器125延伸到壳体105的第一端170的出口点150并且经过壳体105的第一端170的出口点150，从而使得压力传感器导线125从电池单元100伸出，以提供来自压力传感器125的感测压力信息。例如，压力传感器线130可以通过或穿过壳体105的衬里。
多个压力传感器导线130可以嵌入或以其它方式放置在壳体105的内表面145的不同部分，并且每个都可以从多个压力传感器125中延伸到并经过壳体105的第一端170上的出口点150。压力传感器导线130可以包括导电材料，金属材料或金属材料。
压力传感器125可以置于形成于内表面145中的凹部135内，压力传感器线130可以置于形成于内表面145中的凹槽140内。压力传感器125可以有多种形状，例如但不限于矩形、正方形或圆形。压力传感器125可以具有各种不同的尺寸，例如但不限于5mm×5mm(例如，长度乘宽度)。可以部分地基于电池单元100的尺寸和壳体105的尺寸来选择压力传感器125的形状、维度和尺寸。压力传感器125包括但不限于平板电阻传感器。
图2描绘了壳体105的内表面145的剖视图。内表面145包括至少一个凹部135和形成在其中的至少一个凹槽140。压力传感器125可以置于凹槽135内，压力传感器导线130可以置于凹槽140内。凹部135可包括在壳体105的内表面145中形成的狭槽、凹口、切口、空间或凹陷(例如，壳体105的衬里)。凹部135可形成为内表面145内的隔室或单独的结构，使得凹部135通过一个或多个层与壳体105的内部区域165和电解质110屏蔽或以其他方式分开。一个或多个层可以包括绝缘层160，绝缘层160置于凹部135内的压力传感器125与电解质110之间，或置于内表面145的另一层，其中内表面145置于凹部135内的压力传感器125和电解质110之间。绝缘层160和壳体105可具有相同或基本相似的弯曲刚度水平。(例如，普通弯曲刚度水平)。例如，对于相同或相似的压力，绝缘层160的材料和壳体150的材料可以以相同的水平或程度弯曲或抵抗弯曲。
凹部135可以形成为各种不同的形状和尺寸。例如，凹部135可以具有正方形、矩形、球形或圆形的形状。凹部135可以具有与一个或多个压力传感器125相对应的形状和尺寸，以将压力传感器125置于各个凹部135内。内表面145可以包括形成在其中的多个凹部135，例如，以保持多个压力传感器125。多个凹部135可各自具有相同的形状和尺寸，或者多个凹部135中的一个或多个可具有不同的形状、不同的尺寸或不同的形状和维度。
凹槽140可包括形成在壳体105的内表面145中的隧道、导管、通道、路径、狭槽、凹口、切口、空间或凹陷。凹槽140可形成为内表面145内的隔室或单独的结构，使得凹槽140通过一个或多个层与壳体105的内部区域165和电解质110屏蔽或以其他方式分开。一个或多个层可以包括绝缘层160，绝缘层160置于凹槽140内的压力传感器导线130与电解质110之间，或置于内表面145的另一层，其中内表面145置于凹槽140内的压力传感器导线130和电解质110之间。
凹槽140可以形成为各种不同的形状和尺寸。例如，凹槽140可以具有正方形、矩形、球形或圆形的形状。凹槽140可以具有与一个或多个压力传感器导线130相对应的形状和尺寸，以将压力传感器导线130置于各个凹槽140内。内表面145可以包括形成在其中的多个凹槽140，例如，以保持多个压力传感器导线130。多个凹槽140可各自具有相同的形状和尺寸，或者多个凹槽140中的一个或多个可具有不同的形状、不同的尺寸或不同的形状和维度。
凹槽140可包括对应于壳体105的出口点150(例如，出口孔)的出口点150。凹槽140可以引导压力传感器导线140从压力传感器125穿过或沿着壳体105的内表面145并经过出口点150。压力传感器导线140可以延伸超过出口点150，使得其延伸出外壳105并延伸出电池单元100，以提供接触点，接触点用于提供由压力传感器125获得的感测压力信息。例如，出口点150可以定位在或置于壳体105的压接边缘180中的至少一个上，并且凹槽140可以将压力传感器导线140引导出壳体105的第一端170，使得压力传感器导线140不接触电解质110、垫圈115或盖子120。
压力传感器导线140可以与放置电池单元100的电动车辆内的各种不同的仪器或传感器(例如，电池单元100外部的传感器)耦合，以提供由压力传感器125获得的感测压力信息。
图3描绘了去除了内置的压力传感器125和压力传感器导线140的内表面145的横截面图。如图3的示例中所示，凹槽140与凹部135连接并且提供从凹部135到壳体105的出口点150(例如，外出点，出口孔)的路径。凹部135可以形成在壳体105的内表面145的各种不同的点、位置或区域处。凹部135的位置可以使其形成在在壳体105的中间部分中。例如，凹部135可以形成在与一种或多种电解质110的中间部分相邻，邻近或靠近的位置。
多个凹部135可以形成在壳体105的内表面145中。多个凹部135可以彼此隔开预定距离，例如均匀间隔或不均匀间隔(例如，在不会导致从第一端170到第二端175沿着内表面145均匀间隔的特定位置处间隔)。可以部分地基于电池单元100的尺寸和电池单元100中的电解质110的数量来选择凹部135的间隔。
凹槽140的位置或定位可以部分地基于与凹槽140连接的相应凹部135的位置或定位来选择。凹槽的位置可以使其从内表面145的中间部分延伸，与凹部135连接到第一端170，并且与壳体105的出口点150连接。在具有多个凹部135的电池单元100中，可以在壳体105的内表面145中形成多个凹槽140。例如，多个凹部135中的每一个可以与多个凹槽140中的至少一个连接，并且多个凹槽中的每一个可以延伸至形成在壳体105中的多个出口150中的至少一个出口150。
凹槽140可以形成为具有大体上笔直的形状、弯曲的形状或者随着凹槽140从凹部135延伸到出口点150而形成。凹槽140可以具有多种形状。例如，凹槽140可包括直线段、弯曲段和第二直线段。可以部分地基于壳体150的内表面145的形状和尺寸以及电池单元100的形状和尺寸来选择凹槽140的特定形状。
图4描绘了提供的壳体105的内表面145的侧视图。壳体105具有厚度190，凹部135具有第一深度195，并且凹槽140具有第二深度185。第一深度195和第二深度185可以小于壳体105的厚度190。凹槽135的第一深度195和凹部140的第二深度185可具有各种不同的尺寸。例如，凹口135的第一深度195可以大于、等于或小于第二深度185。凹槽140的第二深度185可以大于、等于或小于第一深度195。形成的凹部135的尺寸(例如，深度、宽度、高度等)可以支撑或匹配置于其中的压力传感器125的尺寸。形成的凹槽140的尺寸(例如，深度、宽度、高度等)可以支撑或匹配置于其中的压力传感器导线130的尺寸。
图5描绘了用于将多个电池单元100保持在电动车辆中的电池组505的截面图500。电池单元100可包括与至少一根压力传感器导线130连接的至少一个压力传感器125，该压力传感器导线130延伸出一个或多个电池单元100的壳体105的出口150以提供压力数据。
电池组505可以包括电池外壳510和封盖元件515。电池外壳510可以与封盖元件515分离。电池外壳510可以包括或限定多个保持器520。每个保持器520可包括由电池外壳510限定的中空或中空部分。每个保持器520可以容纳、包含、存储或保持电池单元100。电池外壳510可包括至少一种导电或导热材料或其组合。电池外壳510可以包括一个或多个热电热泵。每个热电热泵可直接或间接地热耦合到电池单元100，电池单元100容纳在保持器520中。每个热电热泵可调节从容纳在保持器520中的电池单元100辐射的热或温度。第一键合元件565和第二键合元件570可以从电池单元100延伸通过电池外壳510的相应的保持器520。
在电池外壳510和封盖元件515之间，电池组505可以包括第一母线525、第二母线530和电绝缘层535。第一母线525和第二母线530每个可以包括导电材料以向电动车辆中的其它电气部件提供电力。第一母线525(有时称为第一集电器)可经由键合元件545连接到或以其它方式电连接到第一键合元件565，第一键合元件565从容纳在多个保持器520中的每个电池单元100中延伸。键合元件545可以粘结、焊接、连接、附接或以其他方式电连接至从电池单元100延伸的第二键合元件565。第一键合元件565可以限定电池单元100的第一极性端子。第一母线525可限定电池组505的第一极性端子。第二母线530(有时称为第二集电器)可经由键合元件540连接到或以其它方式电连接到第二键合元件570，第二键合元件570从容纳在多个保持器520中的每个电池单元100中延伸。键合元件540可以粘结、焊接、连接、附接或以其他方式电连接至从电池单元100延伸的第二键合元件570。第二键合元件570可以限定电池单元100的第二极性端子。第二母线530可限定电池组505的第二极性端子。
第一母线525和第二母线530可以通过电绝缘层535彼此分开。电绝缘层535可以包括间隙以通过或配合连接到第一母线525的第一键合元件565和连接到第二母线530的第二键合元件570。电绝缘层535可以部分地或完全地跨越由电池外壳510和加盖元件515限定的体积。电绝缘层535的顶部平面可以与封盖元件515的底部平面接触或平齐。电绝缘层535的底部平面可以与电池外壳510的顶部平面接触或平齐。电绝缘层535可以包括任何电绝缘材料或介电材料，例如空气，氮气，六氟化硫(SF6)，瓷器，玻璃和塑料(例如，聚硅氧烷)等，以将第一母线525与第二母线530分开。
图6描绘了安装有电池组505的电动车辆605的截面图600。电动车辆605可以包括底盘610(有时称为框架、内部框架或支撑结构)。底盘610可以支撑电动车辆605的各种部件。底盘610可以跨越电动车辆605的前部615(有时称为引擎罩或机盖部)、主体部分620和后部625(有时称为后备箱部)。前部615可包括电动汽车605的从前保险杠到电动汽车605的前轮舱的部分。主体部分620可以包括电动车辆605的从电动车辆605的前轮舱到后轮舱的部分。后部625可包括电动汽车605的从后轮舱到电动汽车605的后保险杠的部分。
电池组505可以安装或放置在电动车辆605内。电池组505可以安装在前部615、车身部分620(如图6所示)或后部625内的电动车辆605的底盘610上。第一母线525和第二母线530可以连接或以其他方式电联接到电动车辆605的其他电气部件以提供电力。
图7描绘了为电动车辆中的电池组提供电池单元的方法700。方法700的功能可以使用以上结合图1-6详述的系统、装置或电池单元中的任何一个来实现或执行。1–6.方法700包括提供至少一个壳体(步骤705)。壳体具有第一端、第二端和内表面，壳体限定内部区域，内部区域置于述第一端与第二端之间。方法700包括放置至少一个电解质(步骤710)。电解质可以置于壳体的内部区域中。方法700包括放置至少一个盖(步骤715)。盖靠近壳体的第一端放置。方法700可以包括连接盖与电池单元(步骤720)。使用垫圈将盖与壳体的第一端连接以密封电池单元；方法700可包括形成至少一个凹部和至少一个凹槽(ACT 725)。凹部与凹槽可以形成在内表面，凹槽形成从凹部到壳体第一端上的出口点的路径。方法700可以包括放置至少一个压力传感器(步骤730)。压力传感器置于形成在内表面的凹部中，压力传感器与置于凹槽的压力传感器导线连接，压力传感器导线从凹部延伸并经过壳体第一端上的出口点，以提供感应压力信息。
方法700可以提供至少一个壳体105(步骤705)。壳体105可以包括电池单元100的外壳。电池单元100可以包括锂离子电池单元、镍镉电池单元或镍金属氢化物电池单元。电池单元100可以是安装在电动车辆605的底盘610内的电池组505的一部分。壳体105可以由具有圆形、卵形或椭圆形基部的圆柱形壳体形成，或者由具有多边形基部的棱柱形壳体形成。壳体105可包括第一端170，第二端175和内表面145。壳体105可在第一端170和第二端175之间限定内部区域165。
方法700可以包括放置一种或多种电解质110(步骤710)。一种或多种电解质110置于壳体105的内部区域165中。电解质110可以置于内部区域165内，以使其置于壳体105的第一端170和第二端175之间。电池单元100可以包括多个电解质110，其中多个电解质110彼此接近或彼此相邻地置于壳体105的第一端170和第二端175之间。
电解质110可通过一个或多个接片与壳体105的内表面145连接。例如，接片(如负极接片，正极接片)可以将电解质与内表面145的第一端170，内表面145的第二端175(比如底部)或内表面145在第一端170和第二端175之间的任何部分连接。
方法700可以包括放置盖120(步骤715)。盖720靠近壳体105的第一端170放置。例如，电解质110可以置于内部区域内，并且盖120可以置于靠近、邻近或连接壳体105的第一端170的位置。可以定位盖120，使得盖120的第一表面(例如，上表面)位于电解质的远端并形成电池单元110的暴露表面(例如，上表面)，盖120的第二表面(例如，底面)可以位于内部区域165中，靠近、邻近或面向电解质110。例如，盖120可以定位在电解质120上方。
盖120可以包括或起到电流中断装置的作用。例如，盖120可以包括正极盖部分和负极盖部分。负极盖部分可以作为电池单元100的负端子操作，并且正极盖部分可以作为电池的正端子操作。例如，经由模块接线片连接(或诸如引线接合的其他技术)，盖的正极盖部分和负极盖部分可以从电池单元100的横向端部(例如，顶部或底部)或从纵向侧连接电池单元100与电池模组的集电器。负极盖部分可以与电解质110的负极部分联接，并且正极盖部分可以与电解质110的正极部分联接。通过移除或安装盖120，可以断开或建立与电解质110的电连接，并且盖120可以用作电池单元100的电流中断装置。盖120可以包括绝缘层160，绝缘层160置于正极盖部分与负极盖部分之间，以将正极盖部分与负极盖部分电隔离。
方法700可以包括连接盖与电池单元(步骤720)。例如，使用垫圈115将盖120与壳体105的第一端170连接以密封电池单元100。垫圈115可包括垫片、垫圈、O形环、盖、配件、软管接头或任何其他组件，通过壳体105的第一端170容纳、保留、保持、固定或密封盖120。
垫圈115可与盖120连接以将盖120固定或保持在适当位置并密封电池单元100。该密封可以是气密的或足以防止电解质110泄漏。由垫圈115形成的密封可包括任何类型的机械密封，例如气密密封、感应密封、流体静力密封、流体动力密封和粘合密封等。垫圈115可以包括电绝缘材料，以将盖120的部分(例如，负极盖部分，正极盖部分)与壳体105电隔离。垫圈115可以包括导热材料，以允许热量从内部区域165排出。
垫圈115可与盖120的边缘或侧部连接，以将盖120固定到壳体105。垫圈115可以定位在壳体105的内表面145上、邻近或靠近(例如，在1mm内)或至少部分地由其支撑。电池单元100可包括多个垫圈115，垫圈115可以连接盖120与壳体105的第一端170。
壳体105的第一端170可以被卷曲、弯曲或以其他方式被控制以形成一个或多个压接边缘180。压接边缘180可容纳、保持、支持、固定或密封垫圈115至壳体105的第一端170。例如，压接边缘180可以形成为使各个压接边缘在垫圈115上弯曲(或压接在垫圈115上)以固定垫圈115并密封电池单元100。
使用具有基本平坦表面的压接模具来形成压接边缘180。压接模具的平坦表面可用于壳体105的第一端170以压接第一端170，使得其折叠，收缩或与垫圈115接合。压接边缘180可围绕垫圈115的至少一侧放置以将垫圈115保持在适当位置，例如将垫圈115保持在抵靠电解质110的表面(例如，上表面)或绝缘层置于垫圈125和电解质120之间的位置，并且密封电池单元100。密封可以包括气密或流体阻挡密封，使得多个电解质135不会从其在壳体105内的位置泄漏。
方法700可以包括形成凹部135和凹槽140(步骤725)。凹部135和凹槽140可以形成在壳体105的内表面145上。凹槽140可以形成从凹部135到壳体105的第一端170上的出口点150的路径。
可以通过在壳体105的内表面145中形成槽、凹口、切口、空间或凹陷来形成凹部135。可以通过在壳体105的内表面145中形成隧道、导管、通道、路径、狭槽、凹口、切口、空间或凹陷来形成凹槽140。凹部135和凹槽140可以使用各种制造技术形成，例如但不限于增材制造技术。凹部135和凹槽140可形成为内表面145内的隔室或单独的结构，使得凹部130或凹槽140通过一个或多个层与壳体105的内部区域165和电解质110屏蔽或以其他方式分开。一个或多个层可以包括绝缘层160或内表面145的另一层。凹部135和凹槽140可以形成为各种不同的形状和尺寸。例如，凹部135可以具有与一个或多个压力传感器125相对应的形状和尺寸，以将压力传感器125置于各个凹部135内。凹槽可以具有与一个或多个压力传感器导线130相对应的形状和尺寸，以将压力传感器导线130置于各个凹槽140内。
相对于壳体105的内表面145的厚度190，凹部135可以具有第一深度195，并且相对于壳体105的厚度190，凹槽140可以具有第二深度185。凹部135的第一深度195可以等于或大于凹槽140的第二深度185。第一深度195和第二深度185的程度或大小可以部分地基于壳体105的总厚度190。
方法700可以包括放置压力传感器125(步骤730)。压力传感器125可以置凹部135中，凹部135形成在壳体105的内表面145。压力传感器125可以与置于凹槽140中的压力传感器导线130连接。压力传感器导线130可以从凹部135延伸并且经过壳体105的第一端270上的出口点150，以提供感测到的压力信息。例如，压力传感器导线130可以与压力读数仪器或设备连接，压力读数仪器或设备可以置于电动车辆605的电池组505内，也可以置于电动车辆605内电池组505外，或者压力读数仪器或设备置于电动车辆605外以提供来自于各个电池单元100的感应压力信息。
图8描绘了提供用于电动车辆的电池组的电池单元的方法800。方法800的功能可以使用以上结合图1-7详述的系统、装置或电池单元中的任何一个来实现或执行。
方法800可以包括提供至少一个电池单元100(步骤805)。例如，可以提供电池组505的电池单元100以给电动车辆605供电。电池单元100可以包括至少一个具有第一端170，第二端175和内表面145的壳体105。壳体可在第一端170和第二端175之间限定内部区域165。电解质110可以置于壳体105的内部区域165中。盖120靠近壳体105的第一端170放置。
垫圈115可将盖120与壳体105的第一端170连接以密封电池单元。内表面145具有形成在其中的凹部135和凹槽140。凹槽140可以形成从凹部135到壳体105的第一端170上的出口点150的路径。压力传感器125可以置凹部135中，凹部135形成在壳体105的内表面145。压力传感器125可以与置于凹槽140中的压力传感器导线130连接。压力传感器导线130可以从凹部135延伸并且经过壳体105的第一端170上的出口点150，以提供感测到的压力信息。
虽然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。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实施。在单个实施方式的上下文中描述的特征也可以分别在多个实施方式中或在各种子组合中实施。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。对基于任何动作或元素的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基于任何动作或元素的实现。
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。对词语的组合列表中的至少一个的引用可以被解释为包括性的或，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。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，对正和负电特性的描述可以颠倒。例如，被描述为负极元件的元素可以替代地被配置为正极元件，而被描述为正极元件的元素可以替代地被配置为负极元件。进一步的相对平行，垂直，垂直或其他定位或取向描述包括纯垂直，平行或垂直定位的+/-10％或+/-10度内的变化。除非另外明确指出，否则提及“大约”，“大约”，“基本上”或其他程度的术语包括相对于给定的测量值，单位或范围的+/-10％的变化。耦合的元件可以直接地或以电，机械或物理的形式与中间元件耦合。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)

1.一种用于向电动车辆供电的电池组的电池单元，所述电池单元包括：
壳体，所述壳体具有第一端、第二端和内表面，所述壳体限定内部区域，所述内部区域置于所述第一端与所述第二端之间；
电解质，所述电解质置于所述壳体的所述内部区域中；
盖；
垫圈，所述垫圈将所述盖与所述壳体的所述第一端连接以密封所述电池单元；
所述内表面具有形成在其中的凹部和凹槽，所述凹槽形成从所述凹部到所述壳体的所述第一端上的出口点的路径；以及
压力传感器，所述压力传感器置于形成在所述内表面的所述凹部中，所述压力传感器与置于所述凹槽中的压力传感器导线连接，所述压力传感器导线从所述凹部延伸并经过所述壳体的所述第一端的所述出口点，以提供感应压力信息。
2.根据权利要求1所述的电池单元，包括：
所述压力传感器置于所述壳体的所述内部区域的中间部分，并且靠近所述电解质的中心部分放置。
3.根据权利要求1所述的电池单元，包括：
所述凹部和所述凹槽具有形成在所述壳体的所述内表面的压痕，所述凹部具有小于所述壳体的厚度的第一预定深度，并且所述凹槽具有小于所述壳体的厚度的第二预定深度。
4.根据权利要求1所述的电池单元，包括：
所述凹部具有小于所述壳体的厚度的第一预定深度，并且所述凹槽具有小于所述壳体的所述厚度的第二预定深度，所述第一预定深度等于所述第二预定深度。
5.根据权利要求1所述的电池单元，包括：
所述凹部具有小于所述壳体的厚度的第一预定深度，并且所述凹槽具有小于所述壳体的所述厚度的第二预定深度，所述第一预定深度不同于所述第二预定深度。
6.根据权利要求1所述的电池单元，包括：
所述凹部与所述凹槽在所述壳体的所述内表面内形成单独隔室，并通过绝缘层与所述电解质分隔开。
7.根据权利要求1所述的电池单元，包括：
绝缘层，所述绝缘层置于所述凹部、所述凹槽和所述电解质之间，所述绝缘层和所述壳体具有相同的弯曲刚度水平。
8.根据权利要求1所述的电池单元，包括：
所述压力传感器置于所述内部区域中，使其与所述电解质接触。
9.根据权利要求1所述的电池单元，包括：
多个压力传感器，所述多个压力传感器置于形成在所述壳体的所述内表面的多个凹部中的至少一个凹部内；
每个压力传感器与多个压力传感器导线中的至少一个连接，所述多个压力传感器导线置于多个凹槽中的至少一个凹槽内，所述多个凹槽形成在所述壳体的所述内表面中；
所述多个压力传感器的每一个紧邻所述电解质的不同部分放置。
10.根据权利要求1所述的电池单元，包括：
多个电解质置于所述壳体的所述内部区域中；并且
所述压力传感器紧邻所述多个电解质中的第一电解质放置。
11.根据权利要求1所述的电池单元，包括：
所述壳体的所述第一端具有压接边缘，所述压接边缘置于所述垫圈上方。
12.根据权利要求1所述的电池单元，包括：
所述电池单元置于具有多个电池单元的电池模组中，所述电池单元是所述电池模组中唯一包括所述压力传感器的单元。
13.根据权利要求1所述的电池单元，包括：
所述电池单元置于具有多个电池单元的电池模组中，所述多个电池单元中的一个或多个包括压力传感器。
14.根据权利要求1所述的电池单元，包括：
所述电池单元置于具有多个电池单元的电池模组中，所述多个电池单元中的每一个包括压力传感器。
15.根据权利要求1所述的电池单元，包括：
所述电池单元置于电池模组中，所述电池模组置于电动车辆中。
16.一种为电动车辆的电池组提供电池单元的方法，包括：
提供具有第一端、第二端和内表面的壳体，所述壳体限定内部区域，所述内部区域置于所述第一端与所述第二端之间；
在所述壳体的所述内部区域中放置电解质；
在紧邻所述壳体的所述第一端放置盖；
使用垫圈将所述盖与所述壳体的所述第一端连接以密封所述电池单元；
在所述内表面形成凹部和凹槽，所述凹槽形成从所述凹部到所述壳体的所述第一端上的出口点的路径；以及
将压力传感器置于形成在所述内表面的所述凹部中，所述压力传感器与置于所述凹槽中的压力传感器导线连接，所述压力传感器导线从所述凹部延伸并经过所述壳体的所述第一端的所述出口点，以提供感应压力信息。
17.根据权利要求16所述的方法，包括：
提供所述凹部与所述电解质之间以及所述凹槽与所述电解质之间的绝缘层，所述绝缘层和所述壳体具有相同的弯曲刚度水平。
18.根据权利要求16所述的方法，包括：
在具有多个电池单元的电池模组中提供所述电池单元，所述多个电池单元中的一个或多个包括压力传感器。
19.根据权利要求16所述的方法，包括：
在电池模组中提供所述电池单元；以及
在电动车辆中提供所述电池模组。
20.一种方法，包括：
提供电池组的电池单元以给电动车辆供电，所述电池单元包括：
壳体，所述壳体具有第一端、第二端和内表面，所述壳体限定内部区域，所述内部区域置于所述第一端与所述第二端之间；
电解质，所述电解质置于所述壳体的所述内部区域中；
盖，所述盖紧邻所述壳体的所述第一端放置；
垫圈，所述垫圈将所述盖与所述第一端连接以密封所述电池单元；
所述内表面具有形成在其中的凹部和凹槽，所述凹槽形成从所述凹部到所述壳体的所述第一端上的出口点的路径；以及
压力传感器，所述压力传感器置于形成在所述内表面的所述凹部中，所述压力传感器与置于所述凹槽中的压力传感器导线连接，所述压力传感器导线从所述凹部延伸并经过所述壳体的所述第一端的所述出口点，以提供感应压力信息。
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