将热粘合剂注射到高压电池中的方法与流程

1.在此部分中提供的信息是出于总体上呈现本公开的上下文的目的。在此部分中描述的范围内的目前命名的发明人的工作以及在申请时可能原本无法作为现有技术的本说明书的方面都既不明确地也不隐含地被承认为是针对本公开的现有技术。


背景技术：

2.本公开涉及用于电动车辆以及混合电动车辆的多单元电池组件。车辆电池产生热量，并且受到来自车辆振动和移动的机械应力。热粘合剂将多个单元共同保持在电池组件内，并且使所产生的热量耗散掉。常规地，多轴机器人机器将热粘合剂施配到平坦表面上。然后，在热量产生部件和热量提取部件之间施加力，以防止关键部件过热。单元组可在组装系统未用足够的力夹持并且仅有限的摩擦可用时需要用替代的方法来保持。因此，电池模块热接头可需要结合强度来经受由车辆事件产生的负载。


技术实现要素：

3.本公开的目标是提供一种电池，该电池包括：i）壳体，该壳体包括顶板和底板；ii）第一电池单元叠堆，该第一电池单元叠堆包括布置成叠堆的多个第一电池单元；ii）第二电池单元叠堆，该第二电池单元叠堆包括布置成叠堆的多个第二电池单元；iii）冷板，该冷板被插入在第一电池单元叠堆和第二电池单元叠堆之间，该冷板与壳体的顶板及底板接触；以及iv）热粘合剂，该热粘合剂被注射到冷板和第一电池单元叠堆之间的第一区域中并且大体上填充第一区域。
4.在一个实施例中，被注射到第一区域中的热粘合剂的体积大体上等于第一区域的计算体积。
5.在另一个实施例中，将被注射到第一区域中的热粘合剂注射到第一区域中，直至热粘合剂溢出电池的壳体中的孔。
6.在仍另一个实施例中，电池的壳体中的孔位于顶板中。
7.在仍另一个实施例中，热粘合剂通过顶板中的孔注射到第一区域中。
8.在另外的实施例中，热粘合剂被进一步注射到冷板和第二电池单元叠堆之间的第二区域中并且大体上填充第二区域。
9.在仍另外的实施例中，被注射到第二区域中的热粘合剂的体积大体上等于第二区域的计算体积。
10.在仍另外的实施例中，将被注射到第二区域中的热粘合剂注射到第二区域中，直至热粘合剂溢出电池的壳体中的孔。
11.本公开的另一个目标是提供一种制造包括壳体的电池的方法，该壳体包括顶板和底板。该方法包括：i）将第一电池单元叠堆中的多个第一电池单元布置在壳体中；ii）将第二电池单元叠堆中的多个第二电池单元布置在壳体中；iii）将冷板插入在第一电池单元叠堆和第二电池单元叠堆之间，当顶板和底板附接至壳体时，该冷板与顶板以及底板接触；以
及iv）将热粘合剂注射到冷板和第一电池单元叠堆之间的第一区域中并且大体上填充第一区域。
12.在一个实施例中，被注射到第一区域中的热粘合剂的体积大体上等于第一区域的计算体积。
13.在另一个实施例中，将被注射到第一区域中的热粘合剂注射到第一区域中，直至热粘合剂溢出电池的壳体中的孔。
14.在仍另一个实施例中，电池的壳体中的孔位于顶板中。
15.在仍另一个实施例中，热粘合剂通过顶板中的孔注射到第一区域中。
16.在另外的实施例中，方法还包括将热粘合剂注射到冷板和第二电池单元叠堆之间的第二区域中并且大体上填充第二区域。
17.在仍另外的实施例中，被注射到第二区域中的热粘合剂的体积大体上等于第二区域的计算体积。
18.在仍另外的实施例中，将被注射到第二区域中的热粘合剂注射到第二区域中，直至热粘合剂溢出电池的壳体中的孔。
19.根据具体实施方式、权利要求书和附图，本公开的其它适用领域将变为显而易见。具体实施方式和特定示例仅旨在用于图示目的，并且并不旨在限制本公开的范围。
20.根据具体实施方式、权利要求书和附图，本公开的其它适用领域将变为显而易见。具体实施方式和特定示例仅旨在用于图示目的，并且并不旨在限制本公开的范围。
21.本公开还包括如下技术方案。
22.技术方案1. 一种电池，所述电池包括：壳体，所述壳体包括顶板和底板；第一电池单元叠堆，所述第一电池单元叠堆包括布置成叠堆的多个第一电池单元；第二电池单元叠堆，所述第二电池单元叠堆包括布置成叠堆的多个第二电池单元；冷板，所述冷板被插入在所述第一电池单元叠堆和所述第二电池单元叠堆之间，所述冷板与所述壳体的顶板和底板接触；以及热粘合剂，所述热粘合剂被注射到所述冷板和所述第一电池单元叠堆之间的第一区域中并且大体上填充所述第一区域。
23.技术方案2. 如技术方案1所述的电池，其中，被注射到所述第一区域中的所述热粘合剂的体积大体上等于所述第一区域的计算体积。
24.技术方案3. 如技术方案1所述的电池，其中，将被注射到所述第一区域中的热粘合剂注射到第一区域中，直至所述热粘合剂溢出电池的壳体中的孔。
25.技术方案4. 如技术方案3所述的电池，其中，所述电池的壳体中的孔位于所述顶板中。
26.技术方案5. 如技术方案1所述的电池，其中，通过所述顶板中的孔将所述热粘合剂注射到所述第一区域中。
27.技术方案6. 如技术方案1所述的电池，其中，所述热粘合剂被进一步注射到所述冷板和所述第二电池单元叠堆之间的第二区域中并且大体上填充所述第二区域。
28.技术方案7. 如技术方案6所述的电池，其中，被注射到所述第二区域中的热粘合剂的体积大体上等于所述第二区域的计算体积。
29.技术方案8. 如技术方案6所述的电池，其中，将被注射到所述第二区域中的热粘合剂注射到第二区域中，直至所述热粘合剂溢出电池的壳体中的孔。
30.技术方案9. 如技术方案8所述的电池，其中，所述电池的壳体中的孔位于所述顶板中。
31.技术方案10. 如技术方案6所述的电池，其中，通过所述顶板中的孔将所述热粘合剂注射到所述第二区域中。
32.技术方案11. 一种制造包括壳体的电池的方法，所述壳体包括顶板和底板，所述方法包括：将第一电池单元叠堆中的多个第一电池单元布置在所述壳体中；将第二电池单元叠堆中的多个第二电池单元布置在所述壳体中；将冷板插入在所述第一电池单元叠堆和所述第二电池单元叠堆之间，当所述顶板和所述底板附接至所述壳体时，所述冷板与顶板和底板接触；以及将热粘合剂注射到所述冷板和所述第一电池单元叠堆之间的第一区域中并且大体上填充所述第一区域。
33.技术方案12. 如技术方案11所述的方法，其中，被注射到所述第一区域中的所述热粘合剂的体积大体上等于所述第一区域的计算体积。
34.技术方案13. 如技术方案11所述的方法，其中，将被注射到所述第一区域中的热粘合剂注射到第一区域中，直至所述热粘合剂溢出电池的壳体中的孔。
35.技术方案14. 如技术方案13所述的方法，其中，所述电池的壳体中的孔位于所述顶板中。
36.技术方案15. 如技术方案11所述的方法，其中，通过所述顶板中的孔将所述热粘合剂注射到所述第一区域中。
37.技术方案16. 如技术方案11所述的方法，还包括：将所述热粘合剂注射到所述冷板和所述第二电池单元叠堆之间的第二区域中并且大体上填充所述第二区域。
38.技术方案17. 如技术方案16所述的方法，其中，被注射到所述第二区域中的热粘合剂的体积大体上等于所述第二区域的计算体积。
39.技术方案18. 如技术方案16所述的方法，其中，将被注射到所述第二区域中的热粘合剂注射到第二区域中，直至所述热粘合剂溢出电池的壳体中的孔。
40.技术方案19. 如技术方案18所述的方法，其中，所述电池的壳体中的孔位于所述顶板中。
41.技术方案20. 如技术方案16所述的方法，其中，通过所述顶板中的孔将所述热粘合剂注射到所述第二区域中。
附图说明
42.根据具体实施方式和附图，将变得能够更充分地理解本公开，其中：图1是根据本公开的实施例的示例性车辆系统的功能框图，该示例性车辆系统包
括使用注射的热粘合剂的电池。
43.图2是根据常规工艺的使用施配的热粘合剂的电池的内部的一部分的横截面视图。
44.图3是根据本公开的实施例的使用注射的热粘合剂的改进电池的内部的一部分的横截面视图。
45.图4是示出根据本公开的实施例的使用注射的热粘合剂的电池的组装工艺的流程图。
46.在附图中，可以重复使用附图标记来标识类似和/或相同的元件。
具体实施方式
47.本公开描述了一种使用热粘合剂的多单元车辆电池，该热粘合剂在组装电池单元之后被注射到电池的壳体中。可注射的热粘合剂能够降低与制造组装工艺的操作顺序有关的组装复杂性约束。注射工艺可使用特定的粘度来使所注射的材料移动到紧凑的可用空间中。注射工艺消除了与模块组件之间的接触覆盖变化有关的问题。有利地，设置在冷板附近的单元在安装期间不需要用力。
48.与常规工艺相比，注射的粘合剂不需要密封件，并且为具有有限的物理通路的边缘冷却电池袋单元提供热解决方案和结构解决方案。边缘冷却单元需要在电池主体的几何约束下的最大冷却能力。可注射的粘合剂允许电池单元和冷却板之间的最大接触。
49.所公开的电池以及制造电池的方法提供了许多优点。热粘合剂具有多级粘度以允许注射，并且具有得体的固化材料特性来经受内部负载以及外部负载。电池的壳体包括在顶部和底部处靠近冷板和单元之间的间隙的孔，以允许注射。另外，电池组件中的部件的系统可使注射的粘合剂在不期望方向上的流动减缓或停止。
50.图1是根据本公开的实施例的示例性车辆系统100的功能框图，该示例性车辆系统包括使用注射的热粘合剂的电池126。虽然示出并且描述了用于手动驾驶的混合动力车辆的车辆系统，但是本公开还可适用于包括使用注射的热粘合剂的电池的自动驾驶车辆以及全电动车辆。本技术还可适用于非汽车实施方式，诸如火车、船以及飞机。
51.发动机102使空气/燃料混合物燃烧来生成驱动扭矩。发动机控制模块（ecm）106基于一个或多个驾驶员输入或车辆输入来控制发动机102。例如，ecm 106可控制对发动机致动器（诸如节流阀、一个或多个火花塞、一个或多个燃料喷射器、阀致动器、凸轮轴移相器、排气再循环（egr）阀、一个或多个升压装置、以及其它合适的发动机致动器）的致动。
52.发动机102可向变速器110输出扭矩。变速器控制模块（tcm）114控制变速器110的操作。例如，tcm 114可控制变速器110以及一个或多个扭矩传递装置（例如，扭矩转换器、一个或多个离合器等）内的挡位选择。
53.车辆系统100可包括一个或多个电动马达。例如，电动马达118可如图1的示例中所示被实施在变速器110内。电动马达可在给定时刻充当发电机或马达。在充当发电机时，电动马达将机械能转换成电能。电能可经由功率控制装置（pcd）130为电池126充电。在充当马达时，电动马达产生扭矩，所述扭矩补充或替代发动机102的扭矩输出。虽然提供了一个电动马达的示例，但是车辆可包括零个或多于一个电动马达。
54.功率逆变器控制模块（pim）134可控制电动马达118和pcd 130。pcd 130基于来自
pim 134的信号向电动马达（例如，交流电动马达）118施加来自电池126的功率（例如，直流功率），并且pcd 130向例如电池126提供电动马达118的功率输出。在各种实施方式中，pim 134可被称为功率逆变器模块（pim）。
55.转向控制模块140例如基于驾驶员转动车辆内的方向盘和/或来自一个或多个车辆控制模块的转向命令而控制车辆的车轮的转向/转弯。方向盘角度传感器（swa）监测方向盘的旋转位置，并且基于方向盘的位置生成swa 142信号。作为示例，转向控制模块140可基于swa 142信号经由eps马达144控制车辆转向。然而，车辆可包括另一类型的转向系统。电子制动控制模块（ebcm）150可选择性地控制车辆的制动器154。
56.车辆的模块可经由控制器区域网（can）162共享参数。can 162也可被称为汽车区域网。例如，can 162可包括一个或多个数据总线。给定的控制模块可经由can 162向其它控制模块提供各种参数。
57.驾驶员输入可包括例如可被提供至ecm 106的加速器踏板位置（app）166。制动踏板位置（bpp）170可被提供至ebcm 150。驻车挡、倒挡、空挡、驱动杆（prndl）的位置174可被提供至tcm 114。点火状态178可被提供至车体控制模块（bcm）180。例如，点火状态178可由驾驶员经由点火键、按钮或开关输入。在给定时刻，点火状态178可为关闭、辅助、运行或曲柄中的一者。
58.图2是根据常规工艺的使用施配的热粘合剂的电池200的内部的一部分的横截面视图。电池200包括顶板205、底板210、冷板220、以及多个电池单元，包括单元231-234和单元241-244。绝缘层291将单元233和单元234隔开，并且绝缘层292将单元243和单元244隔开。绝缘层291和292提供保护以免受大型车辆振动及冲击的影响。未示出电池200的其它部分（诸如侧壁和布线），以简化对电池200的描述。
59.冷板220吸收来自单元231-234及241-244的热量，并且将热量传导至顶板205和底板210。单元231-234被设置在冷板220的一侧上，并且单元241-244被设置在冷板220的另一侧上。在组装电池200的常规工艺中，热粘合剂被施配在单元231-234中的每一者以及单元241-244中的每一者的顶表面上，单元231-234以及241-244如图所示进行堆叠，并且单元231-234以及241-244一起被按压在顶板205和底板210之间。冷板220被插入在单元231-234以及241-244的叠堆之间，并且热粘合剂被挤入冷板220和单元231-234以及241-244之间的空间中。
60.然而，电池200的该组装方法可导致热粘合剂的无效分布。在图2中，示例性区域261-263填充有热粘合剂，如交叉阴影线所指示。然而，多个空隙（包括示例性空隙251及252）同样形成于冷板220和单元231-234以及241-244的堆叠之间的空间中。这些空隙防止热量从单元231-234以及241-244有效地传递至冷板220并且弱化了整个电池组件的结合。
61.图3是根据本公开的实施例的使用注射的热粘合剂的改进电池300的内部的一部分的横截面视图。电池300包括顶板305、底板310、冷板320、以及多个电池单元，包括单元331-334及单元341-344。绝缘层391将单元333和单元334隔开，并且绝缘层392将单元343和单元344隔开。绝缘（或衬垫）层391和392提供保护以免受大型车辆振动和冲击的影响。未示出电池300的其它部分（诸如侧壁和布线），以简化对所公开电池300的描述。冷板320吸收来自单元331-334及341-344的热量，并且将热量传导至顶板305和底板310。单元331-334被设置在冷板320的一侧上，并且单元341-344被设置在冷板320的另一侧上。
62.根据本公开的原理，改进的组装工艺在已组装电池300的其它部件之后，将热粘合剂注射到冷板320和单元331-334及341-344的叠堆之间的空间中。因而，单元331-334及341-344首先被堆叠在电池300的壳体中，并且一起被按压在顶板305和底板310之间。冷板320随后被插入在单元331-334及341-344的叠堆之间。
63.最终，热粘合剂被注射到冷板320和单元331-334及341-344的叠堆之间的空间中。顶板305中的孔371还可用于注射热粘合剂。底板310中的孔372还可用于注射热粘合剂。以这种方式，冷板320和单元331-334及341-344的叠堆之间的区域361和362完全填充有热粘合剂，如交叉阴影线所指示。
64.可通过计算区域361及362的精确体积并且将等于计算出的体积的量的热粘合剂注射到孔371或孔372或两者（如果孔371及372两者都存在）中，从而精确填充区域361及362。顶板305和底板310中的一者或两者可包含附加的通气孔（未示出），以允许空气在注射的热粘合剂填充区域361及361时从区域361及362逸出。在有利的实施例中，热粘合剂可被注射到孔372及孔371中，然后在用热粘合剂填充区域361及362时充当空气的通气孔。可替代地，可通过将热粘合剂注射到孔371或372中的一者中直至热粘合剂开始从孔371或372中的另一者漏出，从而精确地填充区域361及362。
65.图4是示出根据本公开的实施例的使用注射的热粘合剂的电池300的组装工艺的流程图400。在405中，制造工艺将多个电池单元叠堆（如图3中所示）组装在电池300的壳体中的顶板310的顶部上。绝缘部或衬垫可被可选地插入在同一叠堆中的电池单元之间，以降低振动和冲击。电池单元的叠堆之间存在空间。在410中，制造工艺将一个或多个冷板320插入到电池单元的叠堆之间的空间中。
66.一旦电池单元的所有叠堆以及冷板就位，制造工艺在415中就将顶板305牢固地封闭在电池壳体上，从而将电池单元的叠堆按压在一起并且提供（一个或多个）冷板320及顶板305及底板310之间的良好的热接触。然后，在420中，制造工艺通过孔371和/或孔371将热粘合剂注射到区域361及362中。可精确地计算出区域361及362的体积。因而，在一个实施例中，可注射热粘合剂，直至粘合剂的体积等于区域361及362的计算体积。可替代地，可注射热粘合剂，直至注射的粘合剂溢出顶板305中的孔371或设置在顶板305上或电池壳体的上部部分附近的另一个通气孔。
67.一旦区域361及362完全填充而无空隙并且粘合剂已硬化，电池就将具有改善的热传递，其中单元和冷板320之间的表面面积接触增加。有利地，所公开的制造工艺不需要多轴机器人机器来定位并施配路径上的粘合剂珠。制造工艺还不依赖制备期间的珠直径变化。所述方法提供了更快且更容易的热粘合剂组装工艺，并且允许在模块组装工艺中改变操作次序。
68.前述描述在本质上仅是说明性的，并且决不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教示可以按多种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应如此受限，因为在研究附图、说明书和以下权利要求书时，其它修改将变得显而易见。应理解，方法内的一个或多个步骤可以按不同次序（或同时）执行，而不改变本公开的原理。此外，虽然上文将所述实施例中的每一者描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一者或多者可以实施为其它实施例中的任一者的特征和/或与之组合，即使所述组合未明确描述。换句话说，所描述的实施例不是互相排斥的，并且
一个或多个实施例彼此的置换保持在本公开的范围内。还应该理解的是，实施例中的步骤也可以被去除。
69.使用各种术语（包括“连接”、“接合”、“耦接”、“相邻”、“紧邻”、“在
…
的顶部上”、“在
…
上方”、“在
…
下方”和“安置”）来描述元件之间（例如，模块、电路元件、半导体层等等之间）的空间和功能关系。除非明确描述为“直接”，否则当在以上公开中描述第一与第二元件之间的关系时，所述关系可以是其中在第一与第二元件之间不存在其它中间元件的直接关系，但是也可以是其中在第一与第二元件之间存在（在空间上或功能上）一个或多个中间元件的间接关系。如本文中所使用的，短语a、b和c中的至少一者应该使用非排他性逻辑“或”被解释为意指逻辑（a或b或c），并且不应解释为意指“a中的至少一者、b中的至少一者和c中的至少一者”。
70.在附图中，箭头的方向（如由箭头头部所指示）通常表示图示感兴趣的信息流（例如数据或指令）。例如，当元件a和元件b交换多种信息、但是从元件a传输到元件b的信息与图示相关时，箭头可以从元件a指向元件b。此单向箭头并不暗示没有其它信息从元件b传输到元件a。此外，对于从元件a发送到元件b的信息，元件b可以将对所述信息的请求发送到元件a或接收对所述信息的确认。
71.在此申请（包括以下定义）中，可以用术语“电路”替代术语“模块”或术语“控制器”。术语“模块”可以指代以下模块、是其一部分或者包括以下模块：专用集成电路(asic)；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(fpga)；执行代码的处理器电路（共享、专用或群组）；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路（共享、专用或群组）；提供所描述功能的其它合适硬件部件；或者以上中的一些或全部的组合，例如在片上系统中。
72.所述模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，所述接口电路可以包括连接到局域网(lan)、因特网、广域网(wan)或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块之中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在另外的示例中，服务器（也称为远程或云）模块可以代表客户端模块完成一些功能。
73.如上文使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、例程、功能、级别、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包括执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器电路。术语群组处理器电路包括如下处理器电路：其与额外处理器电路组合成执行来自一个或多个模块的一些或全部代码。对多个处理器电路的提及包括分立芯片上的多个处理器电路、单个芯片上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个内核、单个处理器电路的多个线程或以上的组合。术语共享存储器电路包括存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器电路。术语群组存储器电路包括如下存储器电路：其与额外存储器组合存储来自一个或多个模块的一些或全部代码。
74.术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文中所使用的术语计算机可读介质并不包括通过介质（例如在载波上）传播的暂时性电信号或电磁信号；术语计算机可读介质因此可以被视为有形和非暂时性的。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路（例如闪速存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路、或掩码只读存储器电路）、易失性存储器电路（例如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路）、磁性存储介质（例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器）、以及光学存储介质（例如cd、dvd
或蓝光光盘）。
75.在此申请中描述的装置和方法可以由通过将通用计算机构造成执行用计算机程序实施的一个或多个特定功能形成的专用计算机来部分或完全实现。上文描述的功能块、流程图部件和其它元件充当软件规范，其可以通过技术人员或程序员的例行工作转换成计算机程序。
76.所述计算机程序包括存储在至少一个非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。所述计算机程序还可以包括或依赖于所存储的数据。所述计算机程序可以包括与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(bios)、与专用计算机的特定设备交互的设备驱动器、一个或多个操作系统、用户应用、后台服务、后台应用等等。
77.所述计算机程序可以包括：(i)待解析的描述性文本，例如html（超文本标记语言）、xml（可扩展标记语言）或json（javascript对象注释），(ii)汇编代码，(iii)由编译器从源代码生成的目标代码，(iv)由解释器执行的源代码，(v)由即时编译器编译和执行的源代码等等。仅作为示例，可以使用包括以下的语言的语法编写源代码：c、c 、c#、objective-c、swift、haskell、go、sql、r、lisp、java
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、fortran、perl、pascal、curl、ocaml、javascript
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、html5（超文本标记语言、第5版）、ada、asp（活动服务器页面）、php（php：超文本预处理器）、scala、eiffel、smalltalk、erlang、ruby、flash
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、visual basic
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、lua、matlab、simulink以及python
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