电池单元载体、电池模块及其组装方法与流程

1.本发明涉及电池，尤其但不排他地，涉及电池模块和包括该电池模块的电池组，以及电池单元载体。具体地，但不排他地，本发明涉及用于电动车辆的电池模块、电池组和电池单元载体。


背景技术：

2.电池是电动汽车不可或缺的一部分。在一些情况下，包括电池和框架的电池组可以形成电动车辆结构的至少一部分。电动车辆，尤其是电动车辆中的电池组的维护可能是经常发生的，并且由于电池组在电动车辆中的位置，可能是具有挑战性的。因此，可能需要提供一种用于电动车辆的实用且可靠的电池组，其易于制造和维护。减轻电池组的重量也可能是电动车辆领域中提高性能的期望。


技术实现要素：

3.根据本发明的第一方面，提供了一种用于保持多个电池单元的电池单元载体，该电池单元载体包括上表面和下表面、在上表面和下表面之间延伸的多个开口，每个开口用于接收多个电池单元中的一个；和在上表面中用于接收粘合剂的凹部，其中每个开口的壁包括将开口流体连接到凹部的孔，使得插入凹部中的粘合剂从凹部通过孔流入开口中。
4.以这种方式，当电池单元位于电池单元载体中时，粘合剂可以被插入到凹部中并且可以接触电池单元壁，从而将电池单元固定在电池单元载体内的固定位置。使用经由相应的孔与多个开口流体连通的凹部，可以允许使用单个粘合剂注射装置来将多个电池单元固定在电池单元载体内。这可以提高制造包括这种电池单元载体的电池模块的速度和效率。此外，由于粘合剂与电池单元载体内的电池单元壁接触，当与粘合剂用在外表面上或不在凹部内使用粘合剂的电池单元载体相比时，可以使用较少的粘合剂来实现类似的内聚力。
5.每个孔可以向上延伸到上表面。
6.这样，每个孔可以在凹部和开口之间提供开放的通道。开放的通道可以减小粘合剂流过其中的阻力，从而减小粘合剂堵塞或阻塞的风险。还可以实现更大的粘合剂流速，从而减少制造包括这种电池单元载体的电池模块的时间。
7.电池单元载体可以是平面的，下表面可以是平的。例如，除了开口之外，下表面可以基本上没有凹部或通孔。
8.仅在上表面上具有凹部可以防止粘合剂溢出电池单元载体。此外，在下表面中不具有凹部可以保持电池单元载体的结构完整性，使得其可以提供足够的支撑和结构来将电池单元以及在一些示例中相应的母线保持就位。
9.电池单元载体中的每个开口可以被配置成容纳穿过其中的相应单元。
10.每个单元具有一个开口可以允许开口围绕一个单元的形状形成，这可以为电池单元载体中的每个单元提供增强的支撑。
11.每个开口可以包括环形脊，例如至少部分地限定相应的一个开口。
12.环形脊可以为单元提供支撑，并确保开口在制造公差内不会比单元的尺寸大很多。
13.环形脊可以围绕相应的一个开口。
14.具有围绕相应开口的环形脊可以防止粘合剂从可容纳在电池单元载体中的电池单元的侧面流下。这可以减少所需粘合剂的量，从而降低制造包括电池单元载体的电池模块的重量和成本。
15.脊可以位于孔和下表面之间。
16.这可以防止环形脊影响粘合剂引入凹部和/或开口中。
17.该脊可以布置成接触可容纳在相应开口中的电池单元。
18.以这种方式，环形脊可以被配置为固定可容纳在其相应开口内的电池单元。
19.脊可以被布置成将粘合剂保持在开口内。
20.这样，粘合剂不会因泄漏而浪费，并且电池单元不会被过量的粘合剂覆盖，这可以降低成本和重量。此外，过量的粘合剂会影响电池单元的热控制。
21.电池单元载体可以被配置为保持电池单元，使得每个电池单元的端部通过电池单元载体的上表面至少部分暴露。
22.以这种方式，粘合剂不会干扰由电池单元载体保持的单元和用于连接电池单元的相关母线或其他电连接机构之间的电连接。
23.至少一个开口可以是虚拟开口，该虚拟开口被配置成阻碍电池单元通过其插入，该虚拟开口邻近凹部并与凹部流体连通。
24.虚拟开口可用于在粘合剂引入和/或注射过程中为邻近虚拟开口的开口保持一致的粘合剂流体特性。
25.电池单元载体可以包括至少一个安装特征，用于将电池管理系统的电路安装到电池单元载体。
26.这可以允许相应的电池管理系统电路与相应的单元组并置，用于监测和控制单元组的参数。
27.电池单元载体可以包括至少一个第一固定特征，用于与母线的至少一个第二固定特征接合，以相对于电池单元载体对准母线。
28.这可以确保母线相对于电池单元的精确定位，电池单元将由电池单元载体保持，用于电连接。
29.所述至少一个第一固定特征可以包括直立突起，并且所述至少一个第二固定特征可以包括用于与所述至少一个直立突起接合的固定孔。
30.这可以确保母线相对于电池单元的精确定位，该电池单元将由电池单元载体保持，用于电连接，并且还可以防止母线在不正确的位置下降到电池单元载体上并潜在地损坏保持在其中的电池单元。
31.直立突起可以变形以将母线固定到电池单元载体。
32.变形部分可以提供将母线固定到电池单元载体的可靠方式。
33.电池单元载体可以包括用于接收粘合剂的多个凹部，每个凹部通过相应的孔流体连接到多个开口。
34.为电池单元载体提供多个这样的凹部可以允许大量的电池单元使用粘合剂与电池单元载体牢固地固定。
35.根据本发明的第二方面，提供了一种电池模块，包括多个电池单元、保持多个电池单元的电池单元载体和粘合剂，电池单元载体包括上表面和下表面；在上表面和下表面之间延伸的多个开口，每个开口容纳多个电池单元中的一个；和在上表面中用于接收粘合剂的凹部；其中每个开口的壁包括将开口流体连接到凹部的孔，使得粘合剂从凹部延伸，穿过孔并进入开口中，并且粘合剂与相应的电池单元接触，使得电池单元通过粘合剂保持在电池单元载体中。
36.以这种方式，粘合剂可以被插入到凹部中，并且可以接触多个电池单元，从而将电池单元固定在电池单元载体内的固定位置。使用上表面中的通过孔与多个开口流体连通的凹部可以允许使用单个粘合剂注射装置来将多个电池单元固定在电池单元载体内。这可以提高制造包括这种电池单元载体的电池模块的速度和效率。此外，由于粘合剂能够进入开口并接触开口内各个单元的表面，因此与粘合剂在外表面上使用或不在开口内使用粘合剂的电池单元载体相比，可以使用更少的粘合剂来实现类似的内聚力。
37.电池单元载体可以是如上所述的电池单元载体。
38.电池模块可以包括母线，电池单元载体可以包括至少一个第一固定特征，并且母线可以包括至少一个第二固定特征，其中至少一个第一固定特征与至少一个第二固定特征接合，以相对于电池单元载体对准母线。
39.所述至少一个第一固定特征可以包括直立突起，并且所述至少一个第二固定特征可以包括与所述至少一个直立突起接合的固定孔。
40.具有相应的固定孔和固定特征可以确保母线被正确定位，并且可以提高制造速度。
41.至少一个第一固定特征可以具有变形部分，以将母线固定到电池载体。
42.变形部分可以提供将母线固定到电池单元载体的可靠方式。
43.每个单元的单元壁可以包括环形凹槽，该环形凹槽保持经由开口的壁中的孔插入的粘合剂。环形凹槽可以位于凹部的水平处或其下方。由于环形凹槽提供了额外的表面积，这可以导致粘合剂流速的增加和/或粘合的改善。
44.这可以防止粘合剂溢出和/或过量插入，从而允许更有效地使用粘合剂，并允许使用减少量的粘合剂来固定电池单元，否则粘合剂会影响电池模块和电池组的重量和成本。
45.对于容纳电池单元的每个开口，开口的相应壁和相应的单元壁可以限定用于容纳电池单元和电池单元载体之间的粘合剂的环形腔。以这种方式，有利地为粘合剂提供了空间，以收集粘合剂并可靠地将电池单元粘附到单元载体上。
46.该电池模块可以用于电动车辆。
47.根据本发明的第三方面，提供一种包括如上所述的电池模块的电动车辆。
48.根据本发明的第四方面，提供了一种组装电池模块的方法，该电池模块包括电池单元载体和多个电池单元，该电池单元载体包括：上表面和下表面、在上表面和下表面之间延伸的多个开口以及在上表面中用于接收粘合剂的凹部，其中每个开口的壁包括将开口流体连接到凹部的孔；其中该方法包括：提供多个电池单元；提供电池单元载体；将多个电池单元中的每一个插入相应的一个开口中；将粘合剂输送到凹部中，使得粘合剂从凹部中穿
过孔并流入开口中；以及固化粘合剂，使得多个电池单元被保持在电池单元载体中。
49.以这种方式，粘合剂被引入到凹部中，并且可以流入容纳电池单元的开口中，以将多个电池单元保持在电池单元载体中。使用与多个开口流体连通的凹部可以允许使用单个粘合剂注射装置来将多个单元固定在电池单元载体内。这可以提供制造包括这种电池单元载体的电池模块的快速有效的方法。此外，由于粘合剂可以接触保持在电池单元载体内的电池单元的壁，所以与粘合剂用在外表面上或者不在开口内使用粘合剂的电池单元载体相比，可以使用更少的粘合剂来实现类似的内聚力。
50.每个开口的壁可以包括环形脊，并且每个环形脊可以防止粘合剂流动超过电池单元载体的下表面。
51.这样，用于将电池单元固定在电池单元载体中的粘合剂的量可以减少，因为粘合剂不会流动超过电池单元载体的下表面。这可以降低重量和成本，并且易于制造电池组电池模块。
52.多个电池单元中的每一个可以包括环形凹槽，并且粘合剂可以流入环形凹槽中。环形凹槽可以位于凹部的水平处或其下方。由于环形凹槽提供了额外的表面积，这可以导致粘合剂流速的增加和/或粘合的改善。
53.这样，凝固的粘合剂可以与电池单元互锁，从而提供更牢固的固定布置。这可以进一步允许使用更少的粘合剂，例如通过提供如上所述的环形脊，因为粘合剂接触的电池单元的有效表面积增加了。本发明的其它特征和优点将从下面参照附图对本发明的优选实施例的描述中变得显而易见，这些描述仅作为示例给出。
附图说明
54.为了更容易理解本发明，现在将参照附图通过示例的方式描述本发明的实施例，其中：
55.图1是根据一个示例的组装电池组的示意图；
56.图2是图1的电池组中电池模块的布置的示意图；
57.图3是图1的电池组的电池模块的示意图；
58.图4a是图3的电池模块内的电池单元的第一示意图；
59.图4b是图4a的电池单元的第二示意图；
60.图5a是图3的电池模块的一部分的俯视示意图，示出了电池单元和母线；
61.图5b是图5a的电池模块的示意性透视图；
62.图6a是集电器的替代示例的说明性透视图；
63.图6b是集电器的第二替代示例的说明性透视图；
64.图7a是图3的电池模块的示意性透视图；
65.图7b是图7a的电池模块的俯视示意图；
66.图8是图2的电池模块的布置中的电流流动方向的示意图；
67.图9a是根据一个示例的包括电池单元载体的电池模块的一部分的示意性透视图；
68.图9b是图9a的电池单元载体和母线的端视图；
69.图10a是在图9a的电池模块中使用的电池单元的侧视示意图；
70.图10b是图10a的电池单元的俯视示意图；
71.图11是根据一个示例的电池单元载体的示意性透视图；
72.图12a是根据一个示例的保持多个单元电池的电池单元载体的俯视示意图；
73.图12b是根据图12a的电池单元载体和单元电池的一部分的示意性透视图；
74.图13是根据一个示例的替代的简化电池单元载体的示意图；
75.图14是根据一个示例的电池模块的示意图，该电池模块包括根据图13的电池单元载体和多个单元电池；
76.图15是根据一个示例的组装包括电池单元载体和多个单元电池的电池模块的方法的流程图；
77.图16是根据一个示例的电动车辆的侧视示意图；和
78.图17是根据一个示例的电动车辆下侧的俯视示意图。
具体实施方式
79.参考附图，根据示例的方法和系统的细节将从以下描述中变得明显。在本说明书中，出于解释的目的，阐述了某些示例的许多具体细节。说明书中对“示例”或类似语言的引用意味着结合该示例描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个示例中，但不一定包括在其他示例中。还应注意，为了便于解释和理解示例背后的概念，示意性地描述了某些示例，省略和/或必要地简化了某些特征。
80.本文描述的某些示例涉及包括多个电池单元的电池模块。电池模块可以是形成电池组的至少一部分的电池模块布置的一部分。参考这些元件在电动车辆中的使用，给出了电池模块和电池组的以下描述。然而，应当理解，这里描述的元件可以用于任何种类的工业、商业或家用应用，例如用于能量存储和输送，例如在智能电网、家庭能量存储、电网负载平衡等中。
81.本文描述的某些示例涉及电池模块的部件，该电池模块包括用于固定和定位多个电池单元和相应母线的电池单元载体。本文所述的电池单元载体可以允许母线在相关电池模块的组装过程中相对于相应的电池单元精确且有效地定位。在其他示例中，提供集电器以沿着电池模块中包括的电池单元组的较小尺寸传导电流，从而在相邻电池模块之间提供有效且可靠的连接。对于给定的横截面积，沿着电池单元的组的较小尺寸传导电流也可以允许使用更薄的母线来连接电池单元的子组，这降低了重量和制造成本。较短的电流路径也可以降低母线中的电阻，从而提高效率。具有更薄的母线也可以提供增加的灵活性，并且因此在制造时可以导致更高的可靠性，例如通过激光焊接来进行连接。本文描述的其他示例提供了包括多个电池单元、电池单元载体和/或母线的电池模块的构造方法。
82.图1示出了电池组100，其包括电池模块110a至110h的布置。电池组100适用于诸如电动汽车的电动车辆。在电动车辆中，电池组可以提供电能来为一个或多个马达供电，并且还可以为车辆提供至少一些结构完整性。在这种情况下，如将要描述的，在电池模块110a至110h之间具有安全和可靠的连接是期望的，使得相应的电池组对应力有弹性，并且可以在使用期间保持安全操作和与电动车辆中的马达的电连接。
83.如图1所示，电池模块110a至110h固定到框架120。框架120将电池模块110a至110h保持在布置中的适当位置。电池模块110a至110h也可以通过相邻电池模块之间的固定件保持在该布置中，例如通过使用螺栓或卡环。图2示出了没有框架120的电池模块的类似布置。
84.电池组100具有第一尺寸130和垂直于第一尺寸的第二尺寸140。第一尺寸130大于第二尺寸140。第一尺寸130平行于包括电池组100的电动车辆的长度，第二尺寸平行于电动车辆的宽度。如将要描述的，电池模块110a至110h被布置和连接成使得总电流在平行于第一尺寸130的方向上流动。使总电流平行于第一尺寸130流动，更大的尺寸允许电压沿着电池组100的主要尺寸在电池单元组之间相加，以提供可用于驱动电马达的电力。
85.参考图2，每个电池模块，例如电池模块110a，包括布置成单元电池组的多个电池单元。术语“电池单元”和“单元电池”在本文中可互换使用。图2所示的电池模块110a具有四个单元电池组220a至220d。然而，电池模块通常可以具有比图1和2所示更多或更少的单元电池组。实际的电池单元未在图1或图2中示出，但在后面的图4a至图8中示出。每个单元电池组220a至220d中的电池单元在它们各自的单元电池组内以串联和并联连接的组合电连接，例如使用母线或其他合适的电连接机构，如将描述的。更具体地，在电池模块的布置200中，每个电池模块110a至110h电连接到相邻的电池模块110a至110h。在一些示例中，每个单元电池组电连接到至少一个其他单元电池组，该至少一个其他单元电池组与直接相邻的电池模块上的单元电池组直接相邻。例如，单元电池组220a电连接到单元电池组220e，等等。
86.图2所示的电池模块的布置200包括八个电池模块。然而，应当理解，布置200可以包括任何合适数量的电池模块。布置200中电池模块的确切数量可以取决于电池组100的预期用途以及单元电池和电池模块的期望电压和大小(以及容量)。
87.图3示出了单个电池模块的视图，例如图1和2的电池模块110a，包括多个单元电池组220a至220d。电池模块110a包括具有相对的第一(上)和第二(下)面320a、320b的支撑件320，单元电池组220a/220b和单元电池组220c/220d分别安装在第一面和第二面上。
88.在图3的说明性例子中，支撑件320是包括入口和出口端口330a、330b的冷却构件，入口和出口端口330a、330b流体联接到相应的辅助入口和出口导管340a、340b。冷却构件具有内部管道(未示出)，冷却流体可以通过该内部管道来冷却冷却构件。入口端口330a和出口端口330b方便地位于单元电池组220a和220b之间的冷却构件的上部面320a上的通道中。在冷却构件的相对的下部面320b上的单元电池组220c和220d之间示出了相应的通道。除了为入口和出口端口330a、330b提供方便的位置之外，该通道或每个通道可以用于各种功能，包括将电池模块110a安装在电池组100内，以及对连接到电池模块110a的电缆和其他部件进行布线。在电池模块110a用于电动车辆的情况下，该通道或每个通道可用于部件的布线，这些部件可用于操作包括电池模块110a的电动车辆。
89.尽管在本文中被称为冷却构件，但是本领域技术人员将会理解，该支撑件同样可以用于加热电池单元，例如通过在使用中加热流过冷却构件的冷却剂。例如，当希望预调节电池单元时，例如在充电的情况下，这可能特别有用。因此，支撑件320可以更普遍地被认为是传热构件。
90.不管支撑件320是否执行冷却构件的功能，支撑件320由刚性材料构成以承载单元电池组220a至220d。支撑件320可由任何合适的材料制成，例如，金属材料，如铝、钛、钢，或其它合适的高强度材料，如其它碳合金或复合材料。该示例中的支撑件320是平面构件。在本上下文中，支撑件320可以被称为“平面的”，即使这些面的表面不完全平坦，例如，由于容纳了一个或多个特征，这些特征可以相对于支撑件的其他大致平坦的表面凸起或凹陷。在本示例中，支撑件320也被示出为通常规则的矩形板状构件，支撑立方体单元电池组220a至
220d。单元电池组220a至220d可以通过任何合适的方法安装到支撑件320上，包括但不限于使用粘合剂、固定机构如钩扣、夹子、支架或任何其他合适的附接机构。
91.支撑件320可以形成为接收单元电池组220a至220d。例如，支撑件320可以具有至少一个凹部，单元电池或单元电池组220a至220d可以被接收和安装在该凹部中。如图所示的立方体单元电池组在单元电池组中提供了期望的能量密度。然而，在其他示例中，单元电池组可以具有其他形状，包括规则或不规则多边形。在一些示例中，单元电池组的形状可以取决于电池模块将被装配到其中的框架，该框架的形状受到例如使用相应电池组的相应车辆的形状和尺寸的影响。对于所有的单元电池组，单元电池组的形状可能不相同。例如，当电池模块被保持在布置中时，一些单元电池组可以被成形为使得它们符合相邻单元电池组的形状。
92.根据本示例，以单独的电池模块为例，四个单元电池组220a至220d在支撑件320上彼此电隔离。也就是说，在电池模块110a中的单元电池组220a至220d之间没有电连接。电绝缘可以设置在每个单元电池组220a至220d和支撑件320之间，以电隔离单元电池组220a至220d。在其他实施方式中，支撑件320本身可以不导电，因此可以自然地在相对面上的单元电池组220a至220d之间以及安装在公共面上的单元电池组之间提供电隔离。
93.每个单元电池组220a至220d包括正极端子连接和负极端子连接。在图3中，可以看到各个单元电池组220a、220b和220d的正极端子连接350a、350b、350d。可以看到各个单元电池组220a、220c和220b的负极端子连接360a、360c、360b。正极端子连接350a至350d和负极端子连接360a至360d可连接到相邻电池模块的相应负极和正极端子连接。在本公开中，除非上下文另有规定，否则对正极端子和负极端子的引用可以颠倒，使得电流可以与所描述的方向相反。在任何情况下，相邻电池模块的端子连接通过合适的方式，例如螺栓和/或任何其他合适的附接机构，物理地接合和固定。在本示例中，正极端子连接和负极端子连接350a至360d均包括平行于支撑件320的平面延伸的突出部，以为相应的单元电池组220a至220d提供方便的连接点。
94.图4a示出了根据一个示例的电池组(例如单元电池组220a)内的电池单元420的布置的简化示意图。单元电池组220a包括电池单元400的二维阵列。阵列400在平行于图4a中x轴的方向上具有主要尺寸，在平行于图4a中y轴的方向上具有次要尺寸。次要尺寸垂直于主要尺寸并且比主要尺寸短。阵列400包括电池单元420的多个子组410a至410d，阵列400中的每个子组410a至410d包括以线性排列布置并跨越主要尺寸的多个并联连接的单元电池。在图4a中，示出了四个子组410a至410d，尽管可以应用其他数量的子组，例如六个或更多。在图4a中，使用交替的白色和阴影将子组410a至410d与相邻的子组410a至410d区分开。在所有子组410a至410d中，每个子组410a至410d中的单元电池数量可以相同，也可以不同。在一些示例中，单元电池的子组的第一集合可以包括第一数量的单元电池，单元电池的子组的第二集合可以包括第二数量的单元电池，其中第一数量的单元电池不同于第二数量的单元电池。
95.子组410a至410d彼此串联电连接，并且布置成使得总电流在平行于次要尺寸的方向上流过单元电池组220a。换句话说，子组410a至410d中的电池单元420与相应子组410a至410d中的其他电池单元420并联连接，并且子组410a至410d与相邻子组410a至410d串联连接。使总电流在平行于电池模块110a中的单元电池组220a的次要尺寸的方向上流动将电流
分布在电池模块的长度上。
96.图4b示出了图4a的单元电池组220a的透视图，其中相同的附图标记
97.对应于相同的特征。单元电池组220a中的电池单元400的阵列的次要尺寸y
98.比单元电池组410中的电池单元400的阵列的主要尺寸x短。阵列400的主要尺寸x比阵列400的次要尺寸y大两倍到四倍。例如，主要尺寸x可以比次要尺寸y大三倍。图4a和4b所示的电池单元420是圆柱形的，然而，电池模块中的电池单元420可以是其他合适的形状。在一些示例中，电池单元420是细长的，并且可以沿着长度具有任何合适的横截面。
99.图5a示出了安装在支撑件320上的单元电池组220a的俯视图，其是电池模块110a的一部分。单元电池组220a由子组410a至410d组成。在该视图中，该布置还包括多个母线500a至500c以及集电器510a和510b。母线的数量将取决于单元电池的子组410a至410d的数量，并且在一些示例中，电池模块可以包括仅一个母线。每个母线500a至500c包括多个正连接点(未示出)，每个连接到第一下层子组中的单元电池420的相应正极端子，从而并联连接该子组的单元电池。每个母线500a至500c还包括多个负连接点(未示出)，每个负连接点连接到与第一子组相邻的第二下层子组中的单元电池420的相应负极端子，从而并联连接该子组的单元电池。以这种方式，每个母线将第一子组的正极端子连接到第二子组的负极端子，使得子组彼此串联连接，并且使得总电流平行于单元电池组的短轴在相应的电池模块中流动。以这种方式使用母线来连接单元电池的相邻子组提供了电连接单元电池的相邻子组的方便和可靠的方式。
100.集电器510a和510b用于从位于单元电池组220a周边的单元电池的相应子组410a和410d收集电流。每个集电器510a或510b包括具有边缘的电导体，充当母线，跨越相应单元电池组220a的主要尺寸，并且包括多个连接点(未示出)，每个连接点连接到相应下层子组410a或410d中的单元电池420的相应正极或负极端子，从而并联连接子组410a或410d的单元电池。还参照图5b，电池模块110a包括设置在支撑件320的相对面上的第一和第二单元电池组220a、220c。第一和第二集电器510a、510c被提供用于从相应的第一和第二单元电池组220a、220c的周边上的单元电池的子组收集电流。集电器510a、510c各自包括会聚区域530a和530c，其会聚到相对较窄的电触点520a和520c。在所示的示例中，电触点520a和520c各自包括从各自的集电器510a和510c突出的突出部，以提供简单的连接点，相邻单元电池组的电触点可以通过该连接点并置和附接。这些突出部可以通过使用任何合适的附接机构连接到另外的突出部。例如，螺栓可以穿过突出部中的孔(未示出)定位，然后可以固定到相邻单元电池组的另外的突出部。突出部在平行于次要尺寸的方向上突出。这样，在组装期间，电触点520a向相邻的单元电池组延伸，因此可以容易地附接。
101.各个单元电池组220a的每个电触点520a、520b(一个是正极端子，另一个是负极端子)用于将各个单元电池组220a电联接到另一个单元电池组或者包括单元电池组220a的电池模块110a或电池组的输出端。在一些示例中，会聚区域530a可以会聚到多于一个电触点，例如会聚到两个或者甚至三个相对较窄的电触点。图6a示出了集电器600的第一替代示例，包括会聚到三个电触点620a、620b、620c的会聚区域610。第二替代集电器630显示在图6b中，包括三个会聚区域640、650、660，每个具有各自的电触点670a、670b、670c。这种布置可以在电触点670a、670b、670c中的一个失效的情况下提供冗余，同时仍然使得电触点能够仅延伸跨过集电器630的长度的一部分。诸如参照图5a、5b、6a和6b描述的集电器提供了一种
可靠且安全的方式来电连接不同电池模块的相邻单元电池组，以允许电流在其间流动。如图5a和5b所示，使集电器510a会聚到单个电触点520a简化了电池模块110a的组装，因此可以提高生产效率。此外，单个电触点520a可以增加电池模块之间连接的可靠性，并减少潜在故障点的数量。在图5a和5b的说明性例子中，单元电池组220a的相对周边上的集电器510a和510b使得相应的电池模块110a可以电联接到两个电池模块，在其每一侧一个。通过以这种方式连接单元电池420，集电器510a和510b的厚度可以减小。因此，包括突出部的集电器510a和510b可以是至少部分柔性的，从而允许电池模块110a的制造更简单，同时增加对扭转应力的弹性。当在电动车辆中使用时，这可能是有益的，在电动车辆中，由于诸如不平坦的道路条件、高速、转弯和其他可能导致车辆部件弯曲的因素，这些应力可能在车辆运行期间发生。在本示例中，集电器510a和510b由柔性且可成形的材料片形成，例如铜。
102.回到图5b，每个集电器510a、510b和510c在正交于单元电池组的主要和次要尺寸的方向上延伸。正交方向从各个单元电池组220a的上表面向下延伸，或者从各个单元电池组220c的下表面向上延伸。这可以允许集电器510a、510b和510c在容易连接到具有相似和互补连接点的其他电池模块的位置处具有电连接点。集电器510a在分别正交于主要尺寸x和次要尺寸y的方向上朝向支撑件320延伸。这允许电触点520a靠近由支撑件320限定的电池模块的中心平面定位。这在组装时保护了集电器510a的电触点520a，并将电触点520a定位成与附接到位于支撑件320下侧的单元电池组220c的集电器510c的电触点520c紧密接近。当应用于所有的电池模块和相应的单元电池组时，这种对称布置简化了组装过程，特别是可以在模块之间进行的连接和/或电缆布线。实际上，单元电池组(以及承载单元电池组的相应电池模块)可以使用母线和集电器的组合来互连，而很大程度上无需求助于更复杂且可能不太可靠的电连接方案，例如包括电缆和布线。
103.由于每个集电器510a和510b跨越单元电池组220a的主要尺寸的长度，使集电器510a和510b在正交于单元电池组220a的主要尺寸和次要尺寸的方向上会聚允许集电器510a和510b的接触点520a和520b小于主要尺寸的长度，同时仍然允许集电器510a和510b将总电流跨主要尺寸传递到电触点520a和520b。
104.如图5a和5b所示，电触点520a、520b、520c偏离位于电池单元400阵列中心的中心轴线c的任一侧，该中心轴线平行于其次要尺寸。偏移电触点520a、520b和520c的位置允许相邻单元电池组和相对面上的单元电池组的电触点根据需要方便地彼此电联接或彼此电隔离。在所示的示例中，第一集电器510a的电触点520a在平行于主要尺寸的第一方向上偏离中心轴线c(即，如图所示在中心轴线c的右侧)。第二集电器510c的电触点520c在与第一方向相反的第二方向上偏离中心轴线(即，如图所示，在中心轴线c的左侧)。具有相对的、偏移的电触点510a和520c提供了具有合适尺寸的期望的电触点，同时保持第一单元电池组220a和第二单元电池组220c之间的电隔离。这也允许在单元电池组220a两侧使用的集电器510a、510b具有相同的形式，因此只需要制造一种类型的集电器。这增加了制造过程的可扩展性，因为可以制造更少类型的部件来生产电池模块。
105.每个电触点520a、520b、520c可以在正交于支撑件320的平面的方向上偏离支撑件320。替代地，每个电触点520a、520b、520c可以基本上与支撑件620共面。以这种方式，相邻的电池模块可以通过它们各自的共面支撑件附接，同时在相邻的电触点之间提供大的接触面积。
106.在其他示例中，集电器510a、510b和510c不包括分别从相应的集电器510a、510b和510c延伸的电触点520a、520b和520c，而是包括接触点。例如，可以有一些其它的电附接机构，可以用于连接相邻的单元电池组。在一些示例中，附接到单个单元电池组的相对集电器上的电触点可以是不同类型的电连接器。例如，充当正极端子的集电器可以包括凸型连接器，而充当负极端子的集电器可以包括凹型连接器，使得相邻的单元电池组可以通过将相应的负极端子附接到相邻单元电池组的正极端子来连接。这也可以防止第一单元电池组的正极端子意外连接到第二单元电池组的正极端子。
107.图7a和7b类似于图5a和5b的视图，但是示出了在支撑件320的每个相对面上包括两个单元电池组的完整电池模块110a。该布置类似于图3所示的布置，但是没有电池单元外壳。
108.图8示出了表示四排组电池模块的布置800的视图，例如图1和图2的前四排组电池模块110a至110d。图8更详细地示出了各个电池模块的支撑件是共面的，这意味着在这种情况下电池模块110a至110d的上表面和下表面也是共面的。为了清楚起见，图8中省略了连接，尽管如上所述，单元电池组被连接成使得电流在平行于每个单元电池组的次要尺寸y的方向上以及沿着平行于电池组的主要尺寸130的相邻子组的行流动(由箭头p、q、r和s表示)。连接使得电流在一个方向p上沿着支撑件顶部和左侧的单元电池组的行流动，而在相反方向q上沿着支撑件下方和左侧的单元电池组的行流动。以这种方式，单元电池组的行可以在电池组100的末端通过连接件830a、830b方便地串联连接。在其他示例中，根据需要，连接件830a、830b可以位于电池组100的另一端。例如，在所示的例子中，单元电池组的左上行与单元电池组的左下行串联连接，单元电池组的右上行与单元电池组的右下行串联连接。替代地，单元电池组的左上和右上行可以彼此串联连接，单元电池组的左下和右下行可以彼此串联连接。在任一情况下，方便的是，所有四行单元电池组可以彼此串联连接。
109.现在参考图9a、9b、10a和10b，图9a示出了电池模块900的至少一部分的透视图，电池模块900包括电池单元载体910、多个电池单元420和电连接多个电池单元420的母线930。电池单元载体910包括多个开口，每个开口容纳多个单元电池420中相应的一个。
110.如图10a和10b所示，多个电池单元420每个都包括第一端1010和第二端1020，正极端子1040和负极端子1050都位于第一端1010。电池单元载体910中的开口配置成使得容纳在开口中的每个单元电池420的第一端1010通过电池单元载体910至少部分暴露。这允许每个电池单元的正极端子1040和负极端子1050通过各自的母线930连接。在一些示例中，每个单元电池420的正极端子1040和负极端子1050中的每一个的仅一部分通过电池单元载体910暴露，以防止过度腐蚀或灰尘影响单元电池420。在其他示例中，每个电池单元420的整个第一端通过电池单元载体910暴露，使得母线930可以容易地连接到端子，使用固定特征(如将描述的)来定位母线930。这允许母线930容易地连接到相关的单元电池端子，降低了不良连接的风险。使正极端子1040和负极端子1050都位于单元电池的第一端1010上简化了电池模块的构造，并且要求母线930仅位于相应单元电池组的一侧。
111.图9a中的多个电池单元420包括电池单元的第一(用白色表示)和第二(用阴影表示)并联连接排组。母线930连接到电池单元的第一(白色)并联连接排组的正极端子和电池单元的第二(阴影)并联连接排组的负极端子。
112.图9b示意性地示出了图9a的电池单元的两个并联连接排组的端视图(p，q)。如图
9b所示，电池单元载体910包括至少一个固定特征940，以相对于电池单元载体910定位母线930。虽然只有一个固定特征940是可见的，但是其他示例可以改为应用多个固定特征，例如跨越电池单元载体910的主要尺寸。在这个例子中，主要尺寸被定义为跨越最大数量的单元电池的电池模块的尺寸。
113.使用固定特征940来相对于电池单元载体910定位母线930确保了母线930的位置相对于电池单元的位置被精确地限定。固定特征940的存在还意味着母线930可以被有效且精确地定位，用于在制造期间将母线930附接到电池单元420。由于固定特征940的存在而增加的母线位置精度部分地也有利于使用在单元电池420的同一端1010上具有正极和负极端子的单元电池420。不精确的连接总是会导致单个单元电池420的正极端子1040和负极端子1050之间发生短路。
114.固定特征940可包括用于固定母线930并将其相对于电池单元载体910定位的任何合适的附接机构。根据示例，固定特征940包括电池单元载体910的外表面上的直立突起。母线930包括互补的固定孔950，如图9b中的虚线所示，以容纳固定特征940并便于母线930和电池单元载体910之间的对准。一旦组装，固定特征940变形(例如使用热和/或压力)并且包括变形部分960(相对于固定特征的正常宽度具有扩展的宽度)以将母线930和电池单元载体910固定在一起。
115.回到图10a和10b，电池单元420包括围绕电池单元420的上周边的环形凹槽1030，并且电池单元的正极端子1040和负极端子1050共面。然而，在其他示例中，正极端子1040或负极端子1050中的一个与正极端子或负极端子中的另一个相比可以升高或凹陷，并且母线可以相应地配置。在所示的示例中，负极端子1050形成单元电池420的外壳的一部分。在其他实施方式中，端子可以颠倒，使得正极端子形成单元电池420的外壳的一部分。替代地，单元电池420的外壳可包括绝缘材料，使得正极端子1040和负极端子1050仅在第一端1010暴露在单元电池420的顶侧。
116.图11示出了根据另一个例子的电池单元载体1100的一部分的透视图，电池单元载体1100适用于图1至图8中任何一个所示类型的单元电池组。电池单元载体1100包括多个开口1140，每个开口用于接收多个电池单元中相应的一个。诸如固定特征1110a、1110b和1110c的固定特征被包括为电池单元载体1100的上表面1120a上的直立突起。当组装电池模块时，直立突起与相应的母线接合，从而使母线与电池单元载体精确对准，并因此与电池单元420对准，并防止母线接触电池单元420的不正确端子。
117.直立突起1110a、1110b、1110c由可变形材料制成，并且可通过施加热和/或压力而变形，以将相应的母线固定到电池单元载体1100。一旦变形，直立突起1110a至1110c将母线固定到电池单元载体1100。
118.可变形固定特征940可由合适的聚合物或金属材料制成。替代地，固定特征940可包括紧固件或可附接到母线的其他机构。固定特征940可以由半刚性或柔性材料制成，并且可以成形为使得它们在与母线接合时提供牢固的压配合。例如，固定特征940可以具有半球形端部和半球形端部下方的切口。一旦半球形端部已经被压入母线中的相应固定孔950中，半球形端部的下侧的至少一部分可以与固定孔的表面接合，并且防止母线被移除。
119.回到图11，电池单元载体1100用于保持多个电池单元420，并包括上表面1120a和下表面1120b。电池单元载体1100包括在上表面1120a和下表面1120b之间延伸的多个壁
1130。多个壁1130中的每一个至少部分地限定开口1140，用于接收多个电池单元420中相应的一个。电池单元载体1100中的每个开口1140配置成容纳穿过其中的相应单元电池420。当单元电池420被容纳在相应的开口中时，多个壁1130中的每一个适于与相应的电池单元420的相应的单元电池壁相邻。每个开口的壁1130包括环形脊1150，其至少部分地限定开口1140，靠近下表面1120b或在下表面1120b处。每个壁1130的环形脊1150配置为在使用中接触并保持容纳在相应开口中的电池单元420，使得壁1130与相应的单元电池壁间隔开至少等于环形脊1150的宽度的量。
120.电池单元载体1100包括刚性材料，其可以为安装在其中的电池单元420提供支撑。电池单元载体1100可以包括比单元电池420的表面材料更软的材料，使得在制造和使用期间，电池单元载体1100损坏单元电池420的风险降低。例如，电池单元载体1100可以由硬化塑料或任何其他合适的材料制成。在一些示例中，电池单元载体1100至少部分是柔性和/或弹性的，使得当单元电池420被插入到相应的一个开口中时，相应的环形脊1150与单元电池420接合并根据单元电池420变形。环形脊1150足够刚性，使得它继续与单元电池420接合，并且至少部分地将单元电池420保持在适当的位置，例如通过摩擦。
121.环形脊1150提供容纳在相应一个开口1140中的单元电池420和电池单元载体1100之间的牢固配合，从而防止单元电池420滑动并增加稳定性。根据本示例，环形脊1150围绕相应的开口1140，并与单元电池420的整个周边接合。
122.在一些示例中，电池单元420可以通过使用合适的粘合剂固定在电池单元载体1100内。包含在开口1140中的粘合剂接触各个电池单元的单元电池壁，并将电池单元保持在电池单元载体1100中。在这种情况下，环形脊1150方便地防止粘合剂沿着相应的电池单元420向下、在电池单元载体1100的下表面1120b下方并朝向单元电池420的第二端泄漏。
123.电池单元载体1100包括位于其上表面1120a中的凹部1160，用于接收粘合剂。在所示的例子中，电池单元载体1100是平面的，下表面1120b是大致平的。
124.壁1130包括在相应的开口1140和凹部1160之间的孔，例如孔1170。每个孔1170将相应的一个开口1140流体连接到凹部1160，使得在粘合剂插入期间，粘合剂从凹部1160流动，穿过孔1170并进入开口1140。孔1170具有从上表面1120a向下延伸的边界。流入开口1140的粘合剂围绕壁1130和容纳在相应开口1140中的电池单元420的单元电池壁之间的空腔或区域流动。粘合剂从由环形脊1150限定的下边界填充该区域，并渗透到电池单元420的环形凹槽1030中。凹部1160可以说是在使用中与容纳在每个相应开口中的电池单元420的单元电池壁流体连通。在图11所示的例子中，凹部1160被构造成使得在粘合剂引入期间，粘合剂可以流过三个孔，包括孔1170，并流到三个相应的电池单元420的壁上，这三个相应的电池单元420以六边形密排布置容纳在它们相应的开口中。然而，应该理解的是，在其他例子中，每个凹部可以只有一个孔。在单个凹部配置成允许粘合剂流过多个孔的情况下，粘合剂施加过程可以被简化，因为可以使用较少的独立注射喷嘴来将粘合剂注入到单元电池载体1100中。这可以提高制造的速度和效率。具有以这种方式布置的凹部1160和孔1170，并且给定充分自由流动的粘合剂，允许重力引入粘合剂并将单元电池420固定在固定布置中，而不需要更复杂的压力注射过程。
125.在本实施例中，电池单元420的环形凹槽1030被定位成使得它们处于或低于凹部1160的水平。由于环形凹槽1030提供了额外的表面积，这可以导致粘合剂流速的增加和/或
粘合的改善。
126.壁1130和电池单元420的单元电池壁之间的空腔或区域的形成为电池单元420和单元电池载体1100提供了相对大的表面积，用于粘合剂与电池单元载体1100内的单元电池420接触并因此将单元电池420牢固地固定在电池单元载体1100内。被布置成在空腔内包含粘合剂的脊1150确保粘合剂不会由于泄漏而浪费，并且单元电池420不会被过量的粘合剂覆盖(过量的粘合剂会影响单元电池420的热控制和/或效率)，从而降低成本和重量。
127.如所指出的，粘合剂在凝固之前是流体的形式，使得可以使用合适的施加器将粘合剂引入凹部1160中。因此，粘合剂在重力作用下流动。一旦施加，粘合剂开始凝固，并且在一定时期后，粘合剂形成固体，其固定和/或紧固与粘合剂接触的单元电池载体和单元电池420的部分。粘合剂可以具有其他特性，例如导热性，或者可以提供隔热。在一些示例中，当凝固时，粘合剂可以设置在开口1140内以及相应的孔1170和/或凹部1160中。
128.在一些示例中，可以固定到前述单元电池载体1100的母线(未示出)可以包括至少一个粘合剂插入孔。例如通过固定特征1110a至1110c的布置，该或每个粘合剂插入孔与相应的凹部1160对准。这种布置允许一旦母线与相应的单元电池420定位在一起和/或电连接到相应的单元电池420，粘合剂被引入到凹部中，以将单元电池420固定在单元电池载体1100中。电池单元载体1100可以另外包括用于电池管理系统电路的至少一个安装特征(未示出)。电池管理系统电路可以和与其相关的电池模块一起定位，并且可以监控和/或控制电池模块的一个或多个参数，包括例如温度、充电容量、输出电流和/或电压或剩余电荷。电池管理电路可以包括任何数量的传感器，包括但不限于温度计、电压表、电流表、欧姆表、加速度计和任何其他合适的传感器。电池管理电路还可以包括至少一个控制器，该控制器包括用于控制电池模块的一个或多个参数的硬件和软件的任何合适的组合。
129.图12a示出了示例电池单元载体1100的俯视图，该电池单元载体1100将多个单元电池420保持或固定在它们各自的开口中。在一些实施方式中，电池单元载体1100中的至少一个开口1200是虚拟开口，其被配置为阻碍单元电池420通过其插入。虚拟开口1200位于凹部附近并与其流体连通。虚拟开口可用于在粘合剂注射过程中保持一致的粘合剂流体特性。可以严格控制粘合剂流体的稠度和行为，因此在凹部连接到较少孔并因此与较少单元电池壁流体连通的区域，粘合剂的流动动力学可能受到负面影响。因此，虚拟开口1200可以用于保持这些区域中的粘合剂流动特性。
130.图12b示出了图12a所示的电池单元载体1100和多个单元电池420的透视图。图12b示出了固定特征，例如固定特征1110a。另外的固定特征1210显示在单元电池载体的周边上，并且用于相对于单元电池420的相应子组定位集电器。
131.图13示出了根据一个示例的替代电池单元载体1300的简化示意图。在该示例中，电池单元载体1300不包括用于定位母线的固定特征，并且凹部1310仅经由壁(例如壁1360)中的相应孔1340、1350与两个开口1320、1330流体连通。类似于图11所示，电池单元载体1300包括上表面1370和下表面1380，其中凹部1310在上表面中。
132.图14示出了图13的电池单元载体，其具有多个单元电池420，例如容纳在相应开口1320中的单元电池420。电池单元420的环形凹槽(在该图中未示出)被配置为保持经由壁1360中的相应孔1340、1350插入的粘合剂。当电池单元420被插入到电池单元载体1300的开口1320中时，环形凹槽可以朝向孔1340定位在壁1360中的环形脊1390上方。以这种方式，粘
合剂可以填充环形凹槽1030，这在单元电池420的表面上提供了更大的表面积以与之结合。此外，在该示例和其他示例中，环形凹槽1030为施加在单元电池420或电池单元载体1300上的负载提供了更大的弹性。
133.图15示出了根据一个示例组装包括电池单元载体和多个电池单元420的电池模块的方法1500的流程图。电池单元载体是根据本文描述的示例的电池单元载体。在块1510，方法1500包括提供多个电池单元420。在块1520，方法1500包括提供电池单元载体。
134.在块1530，方法1500包括将多个电池单元420中的每一个插入到用于容纳电池单元420的相应一个开口中。在块1540处，方法1500包括将粘合剂引入到凹部中，使得粘合剂从凹部中流出，穿过孔并流入开口中，并且使得在凝固时，粘合剂将多个电池单元420保持在电池单元载体中。
135.在此描述的任何示例电池模块可以是用于电动车辆的电池模块。
136.在一个示例中，提供了一种电池组，其包括多个根据本文描述的任何示例的电池模块。电池组可以是用于包括框架的电动车辆的电池组。电池组可以形成电动车辆的形状和/或结构的一部分。在一个示例中，提供了一种电动车辆。例如，图16示出了电动车辆1600的示意性侧视图，其包括设置在电动车辆1610中的电池组1610。例如，电池组1610朝向电动车辆1600的下侧设置，以便降低电动车辆1600的质心。图17示出了根据一个示例的电动车辆1700的示意性俯视图。电动车辆1700包括前电驱动单元电池1710和后电驱动单元电池1720，用于向电动车辆1720的至少一个驱动轮1730输送动力。车辆1700包括电池组1740，电池组1740位于前后电驱动单元电池1710、1720之间。在该示例中，前和后电驱动单元电池1710、1720包括逆变器，用于将dc电池电流转换成ac电流以输送到牵引马达。在所示实施例中，电池组1740包括用于将电池组连接到后电驱动单元电池1720的电连接件1750。电池组1740也可以具有与前驱动单元电池1730连接的电连接件。在一些示例中，电池组1740被布置成使得电池输入/输出1760朝向电动车辆1700的前电驱动单元电池1710定位，并且电连接件1750从电池输入/输出1760沿着通道延伸到后电驱动单元电池1720。电连接件1750连接到后电驱动单元电池1720的逆变器。在其他示例中，将电池组1740的输入/输出1760连接到前电驱动单元电池1710或电动车辆1700的充电端口的电连接件可以沿着电池组1740的通道延伸。在其他示例中，电池输入/输出1760可以位于电池组1740上的任何其他位置，例如朝向使用它的电动车辆1700的后电驱动单元电池1720。
137.上述实施例应被理解为本发明的说明性例子。设想了本发明的进一步实施例。应当理解，关于任何一个实施例描述的任何特征可以单独使用，或者与所描述的其他特征结合使用，并且还可以与任何其他实施例的一个或多个特征结合使用，或者与任何其他实施例的任何组合结合使用。此外，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，也可以采用上面没有描述的等同物和修改。