具体实施方式

下面将描述一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简明描述，在说明书中不描述实际实施方式的所有特征。应该理解，在任何这样的实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中一样，必须做出许多特定于实施方式的决定以达到开发者的具体目标，诸如遵守与系统相关的和与业务相关的约束，其可以在实施方式彼此之间变化。此外，应当理解，这样的开发工作可能是复杂和耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员而言将是设计、生产和制造的例行任务。

本文描述的电池系统可以用于向各种类型的电动车辆(xEV)和其它高压能量存储/扩展应用(例如，电网电力存储系统)提供电力。此类电池系统可以包括一个或多个电池模块，每个电池模块具有多个电池单元(例如，锂离子(Li-离子)电化学电池单元)，该多个电池单元被布置并电互连成提供用于为例如xEV的一个或更多个部件供电的特定电压和/或电流。作为另一示例，根据本实施例的电池模块可以被并入到固定电力系统(例如，非汽车系统)或向其提供电力。

根据本公开的实施例，电池模块可以包括壳体，壳体具有被配置成能够使电化学电池单元通过其中的电池单元容器区域(例如，开口)，以使得电化学电池单元可以定位在壳体的内部。在电化学电池单元被放置在壳体的内部之后，载体(例如，汇流条载体、电子载体、盖子)可以设置在电化学电池单元上方且在电池单元容器区域内。汇流条载体可以包括设置在其上的多个汇流条，其中汇流条使电化学电池单元的端子之间能够电连接。例如，每个汇流条可以跨越在第一电化学电池单元的第一端子和第二电化学电池单元的第二端子之间，以在第一电化学电池单元和第二电化学电池单元之间提供电气通路。在一些实施例中，汇流条载体还可以包括设置在其上的传感器，其中传感器被配置成感测接近一个或多个汇流条(或在一个或多个汇流条内的)的电压、温度或两者。

根据本公开，汇流条载体可以包括底座(例如，被配置成保持汇流条和/或传感器的方面)和围绕底座延伸的周缘。所述周缘可以包括彼此相邻设置的多个柔性肋，其被配置成使得汇流条载体和壳体的壁之间能够紧密接触(例如，其中所述壁至少部分地限定壳体的电池单元容器区域)，以使得汇流条载体可以被焊接到壳体的壁上。例如，由于制造缺陷(例如，公差)和下面详细描述的其它因素，壳体的尺寸和汇流条载体的尺寸可以仅部分地彼此对应。换句话说，汇流条载体可以不完美地装配在电池单元容器区域中。

然而，每个柔性肋被配置成适应于壳体和/或汇流条载体的可变尺寸而弯曲。换句话说，每个柔性肋可被配置成至少部分地独立于其它柔性肋移动，以使得每个柔性肋以其自身的程度弯曲来适应汇流条载体在由壳体的壁限定的电池单元容器区域内更精确的装配。通过促进更精确的装配，柔性肋使得汇流条载体与壳体的壁之间能够紧密接触。汇流条载体与壳体的壁之间的紧密接触便于改善汇流条载体(例如，每个柔性肋的)到壳体的壁的焊接。通过沿着柔性肋将汇流条载体焊接到壳体上，汇流条载体相对于壳体至少部分地固定。此外，由于柔性肋和壳体的壁之间的紧密接触使得两者之间能够实现更强、更具弹性和更精确的焊缝，所以焊缝在电池模块的操作期间更能够处理壳体的各个部分的热膨胀。这些和其它特征将在下文参考附图进行详细描述。

为了帮助说明，图1是可以利用再生制动系统的车辆10的实施例的立体图。虽然以下论述涉及具有再生制动系统的车辆，但是本文描述的技术适用于可以使用电池捕获/存储电能的其它车辆，可以包括电动和气动车辆。

如上所述，可能期望电池系统12很大程度上与传统的车辆设计兼容。因此，电池系统12可以放置在车辆10的将容纳传统电池系统的位置上。例如，如图所示，车辆10可以包括与典型的内燃机车辆的铅酸电池(例如，在车辆10的引擎盖下)类似地定位的电池系统12。此外，如下面将更详细地描述的，电池系统12可以定位成便于管理电池系统12的温度。例如，在一些实施例中，将电池系统12定位在车辆10的引擎盖下方可以使得空气管道能够将气流引导到电池系统12上方并且冷却电池系统12。

在图2中描述了电池系统12的更详细的视图。如图所示，电池系统12包括耦接到点火系统14、交流发电机15、车辆控制台16以及可选地耦接到电动机17的能量存储部件13。通常，能量存储部件13可以捕获/存储在车辆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可以向车辆电气系统的组件供电，其中车辆电气系统的组件可以包括散热器冷却风扇、气候控制系统、电动转向系统、主动悬架系统、自动停车系统、电动油泵、电动超级/涡轮增压器、电动水泵、加热挡风玻璃/除霜器、窗体升降电机、装饰灯、轮胎压力监测系统、天窗电机控制器、电动座椅、报警系统、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。示例性地，在所描绘的实施例中，能量存储部件13向车辆控制台16和点火系统14供电，该点火系统14可用于启动(例如，曲柄启动)内燃机18。

另外，能量存储部件13可以捕获由交流发电机15和/或电动机17产生的电能。在一些实施例中，交流发电机15可以在内燃机18运行时产生电能。更具体地，交流发电机15可以将由内燃机18的旋转产生的机械能转换为电能。除此之外或另选地，当车辆10包括电动机17时，电动机17可以通过将由车辆10的运动(例如，车轮的旋转)产生的机械能转换成电能来产生电能。因此，在一些实施例中，能量存储部件13可以捕获由交流发电机15和/或电动机17在再生制动期间产生的电能。因此，交流发电机15和/或电动机17在本文中通常被称为再生制动系统。

为了便于捕获和提供电能，能量存储部件13可以经由总线19电耦接到车辆的电气系统。例如，总线19可以使能量存储部件13能够接收由交流发电机15和/或电动机17产生的电能。另外，总线19可以使能量存储部件13能够将电能输出到点火系统14和/或车辆控制台16。因此，当使用12伏电池系统12时，总线19可以承载通常在8伏到18伏之间的电力。

另外，如图所示，能量存储部件13可以包括多个电池模块。例如，在所示例的实施例中，能量存储部件13包括根据本实施例的锂离子(例如，第一)电池模块20和铅酸(例如，第二)电池模块22，其中每个电池模块20,22包括一个或多个电池单元。在其它实施例中，能量存储组件13可以包括任何数量的电池模块。此外，尽管锂离子电池模块20和铅酸电池模块22被描绘为彼此相邻，但是它们可以定位在车辆周围的不同区域中。例如，铅酸电池模块22可以定位在车辆10的内部或周围，而锂离子电池模块20可以定位在车辆10的引擎盖下方。

在一些实施例中，能量存储部件13可以包括多个电池模块以利用多个不同的电池化学性质。例如，当使用锂离子电池模块20时，由于锂离子电池化学性质通常比铅酸电池化学性质具有更高的库仑效率和/或更高的电力充电接受率(例如，更高的最大充电电流或充电电压)，因此，可以提高电池系统12的性能。因此，可以提高电池系统12的捕获、存储和/或分配效率。

为了便于控制电能的捕获和存储，电池系统12可另外包括控制模块24。更具体地，控制模块24可以控制电池系统12中的部件的操作，诸如能量存储部件13内的继电器(例如，开关)，交流发电机15和/或电动机17。例如，控制模块24可以调节由每个电池模块20或电池模块22捕获/供应的电能的量(例如，对电池系统12进行降低定额和重新定额)，在电池模块20和电池模块22之间执行负载平衡，确定每个电池模块20或电池模块22的充电状态，确定每个电池模块20或电池模块22的温度，控制由交流发电机15和/或电动机17输出的电压等等。

因此，控制单元24可以包括一个或者多个处理器26和一个或多个存储器28。更具体地，一个或多个处理器26可以包括一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、一个或多个通用处理器、或其任何组合。另外，一个或多个存储器28可以包括易失性存储器，诸如随机存取存储器(RAM)，和/或非易失性存储器，诸如只读存储器(ROM)、光盘驱动器、硬盘驱动器或固态驱动器。在一些实施例中，控制单元24可以包括车辆控制单元(VCU)和/或单独的电池控制模块的部分。

在图3中示出了用于图2的车辆10的电池模块20的实施例的顶部分解立体图。在所示例的实施例中，电池模块20(例如锂离子[Li离子]电池模块)包括壳体30和设置在壳体30内的电化学电池单元32。例如，电化学电池单元32通过壳体30的电池单元容器区域38(例如，开口)被接收并进入壳体30的内部。在所示例的实施例中，六个棱柱形锂离子(Li离子)电化学电池单元32设置在壳体30内的两个堆34中，每个堆34中有三个电化学电池单元32。然而，在其它实施例中，电池模块20可以包括任何数量的电化学电池单元32(例如，2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个电化学电池单元)、任何类型的电化学电池单元32(例如锂离子、锂聚合物、铅酸、镍镉或镍金属氢化物、棱柱形和/或圆柱形)，以及任何布置的电化学电池单元32(例如，堆叠、分离或分隔)。

如图所示，电化学电池单元32可以包括从电化学电池单元32的终端39向上(例如，沿方向37)延伸的端子36。因此，端子36可以延伸到壳体30的上侧40(例如，上端，上表面)中的电池单元容器区域38中。例如，电化学电池单元32可以通过上侧40中的电池单元容器区域38插入壳体30中并且位于壳体30内，以使得电化学电池单元32的端子36设置在电池单元容器区域38中。汇流条载体42可以设置在电池单元容器区域38中，并且可以保持设置在其上的汇流条44，其中汇流条44被配置成与电化学电池单元32的端子36相接合。例如，汇流条44可以与端子36相接合以将相邻的电化学电池单元32电耦接在一起。根据实施例，汇流条44可以将电化学电池单元32串联、并联耦接、或者将一些电化学电池单元32串联耦接并将一些电化学电池单元32并联耦接。此外，某些汇流条44可以被配置成将电互连的一组电化学电池单元32与电池模块20的主端子46电耦接，其中主端子46被配置成耦接到负载(例如，车辆10的组件)来为负载供电。电化学电池单元32还包括通气口49，通气口49设置在电化学电池单元32的终端39上并且被配置成使得来自电化学电池单元32内的气体能够在某些操作条件下(例如，如果一个或多个单独的电化学电池单元32内的压力超过相应的一个或多个单独的电化学电池单元32的电池单元通气压力阈值)流通到壳体30内部。

电池模块20的壳体30包括被配置成密封壳体30的一个或多个盖。例如，壳体30可以包括侧盖50，其装配在壳体30的侧部52上，其中壳体30的侧部52保持例如印刷电路板(PCB)52和电池模块20的其它电气组件。上盖54可以设置在壳体30的上侧40的上方(和汇流条载体42的上方)，以密封壳体30的上侧40。壳体30的上盖54可以包括嵌入上盖54内部的手柄56，手柄56被配置成便于将电池模块20从一个地方运送到另一个地方。此外，上盖54可以包括一个或多个腔室58，腔室58被配置成至少部分地限定电池模块20的通气路径。此外，如果壳体30内的内部压力超过电池模块20的通气压力阈值，则上盖54可以包括通气路径的通气嘴59，气体或流体可以通过通气嘴59流通。

根据本公开的实施例，汇流条载体42可以被焊接或以其它方式联接到壳体30，以将汇流条载体42固定在电池单元容器区域38内部和电化学电池单元32上方。将汇流条载体42焊接到壳体30可以便于汇流条44与电化学电池单元32的端子36弹性联接。为了便于焊接，汇流条载体42可以包括沿汇流条载体42的周缘62延伸的柔性肋60，每个柔性肋60被配置成独立于其它柔性肋60弯曲。因此，即使在壳体30的边缘或壁(例如，柔性肋60接触的壁)不是笔直的情况下，柔性肋60作为单体使汇流条载体42与壳体30之间能够紧密接触。例如，由于制造公差和某些其它因素，壳体30的焊接了柔性肋60的部分可以是略微曲线的。与不具有柔性肋60的实施例相比，柔性肋60的柔性功能适应壳体30的弯曲以实现改善汇流条载体42与壳体30之间的接触。

图4示出了图3的电池模块20的实施例的部分组装的俯视图。如图所示，电池模块20的汇流条载体42设置在壳体30的电池单元容器区域38中。电池单元容器区域38至少部分地由围绕电池单元容器区域38延伸的壳体30的四个壁64限定。此外，在所示例的实施例中，汇流条载体42如下所述焊接到四个壁64。

由于制造缺陷(例如公差)，焊接了汇流条载体42的四个壁64中的任何一个可能不是笔直的，或者可能不完全对应于汇流条载体42。此外，各电池模块20的电池单元容器区域38的宽度66和/或长度68可以彼此稍微变化。因此，当汇流条载体42在制造过程中被设置在电池单元容器区域38中时，一个或多个柔性肋60(例如，从汇流条载体42的底座70向上(沿方向37)且沿着汇流条载体42的周缘62延伸的柔性肋60)可以随着一个或多个柔性肋60接触壳体30的对应的壁64而弯曲。在汇流条载体42插入电池单元容器区域38之后，由于壳体30的一个或多个壁64的局部几何形状(例如弯曲)，某些柔性肋60可以比某些其它柔性肋60更大程度地弯曲。柔性肋60的柔性特性使得能够改善汇流条载体42与壳体30的壁64之间的接触，从而有利于在汇流条载体42(例如，汇流条载体42的柔性肋60)和壳体30的壁64之间的更精确和更有弹性的焊接。

此外，在电池模块20的操作期间，每个柔性肋60可以向内和/或向外弯曲以适应壳体30的局部区域(例如，壳体30的壁64)和/或汇流条载体42的热膨胀(例如，移动)。因此，由热膨胀施加的力至少部分地转移到柔性肋60的弯曲区域或铰接区域(例如，柔性肋60围绕其弯曲)或者被其吸收，而不是完全施加在柔性肋60和壳体30的壁64之间的焊缝上。然后，柔性肋60的柔性特性使得汇流条载体42能够更有弹性地联接到壳体30，这使得汇流条载体42相对于壳体30至少部分地固定，并且提高了汇流条载体42上的电气组件(例如，汇流条44)和电化学电池单元32的端子36之间的连接的耐久性。

图5示出了具有处于弯曲状态(例如，响应于壳体30的壁64的弯曲)的柔性肋60的汇流条载体42的实施例的示意图，并且图6示出了图5的汇流条载体42的一部分的详细示意图。在所示例的实施例中，柔性肋60从汇流条载体42的底座70向上(例如，沿方向37)延伸。特别地，每个柔性肋60沿汇流条载体42的周缘62从底座70延伸。此外，相邻的柔性肋60由空间72彼此分开。换句话说，每个柔性肋60独立于其它柔性肋60联接到汇流条载体42。例如，如图6所示，每个空间72可延伸穿过汇流条载体42的底座70。因此，所示例的实施例中的每个柔性肋60由从汇流条载体42的底座70延伸并且平行于底座70的平面(例如，沿着方向109)的第一部分74和基本上垂直于第一部分74(例如，在方向37)延伸的第二部分76限定。因此，第一部分74(或第一部分74和第二部分76之间的连接区域)可以用作第二部分76围绕其弯曲的柔性肋60的弯曲区域或铰链区域。

关注图5，示例的壳体30的壁64沿着方向107弯曲。由于制造缺陷、在电池模块20运行期间的热膨胀、或者某些其它原因，壁64可以是弯曲的或不一致的形状。柔性肋60从汇流条载体42的底座70向上(例如，在方向37上)延伸，并与壳体30的弯曲的壁64相接合。例如，柔性肋60弯曲以使汇流条载体42和壳体30的壁64之间能够紧密接触。应当注意，所示例的弯曲为了清楚起见可以被夸大，即壳体30的任何壁64或汇流条载体42本身的弯曲可以沿着任何方向或方向的组合(例如，方向37、方向107、方向109或其组合)，并且柔性肋60可以沿着任何方向或方向的组合至少部分地适应任何弯曲或不一致的形状。

现在转到图7，示出了用于图3的电池模块20的汇流条载体42的实施例的立体图。在所示例的实施例中，柔性肋60如上所述沿着汇流条载体42的周缘62延伸，并从汇流条载体42的底座70向上(例如，沿方向37)延伸。如图所示，汇流条载体42的形状为矩形，具有两个长边80和两个短边82(但是，在另一个实施例中，汇流条载体42可以包括另一形状，诸如正方形)。任何数量的柔性肋60可以沿汇流条载体42的长边80和短边82中的每一个延伸。例如，在所示例的实施例中，沿着每个短边82设置三个柔性肋60，但是在其它实施例中，可以沿着每个短边82设置2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个柔性肋60。此外，任何数量的柔性肋60可以沿着汇流条载体42的长边80设置(例如，2-30个柔性肋60或者更多个柔性肋可以沿着每个长边80设置)。

此外，柔性肋60可以都包括相同或相似的尺寸和/或形状，或者柔性肋60可以在尺寸和/或形状上变化。例如，如图所示，许多柔性肋60在形状和尺寸方面对应，但是某些柔性肋60较小，而某些柔性肋60较大。每个柔性肋60的尺寸和形状可以至少部分地取决于柔性肋60相对于汇流条载体42的其它组件的位置。例如，如图所示，汇流条载体42包括穿过柔性肋60的两个开口84，以允许汇流条86通过其中(例如，使电化学电池单元与电池模块的主端子耦接的汇流条86)。沿着具有两个开口84的汇流条载体42的长边80延伸的某些柔性肋60可以大于沿汇流条载体42的周缘62延伸的其它柔性肋60，以便容纳两个开口84。

在图8、图9和图10中分别示出了汇流条载体42的实施例的主视图、详细视图和侧视图，其中图9是沿图8的线9-9截取的详细视图。如图9所示，柔性肋60可以从汇流条载体42的底座70以角90向外成角度。例如，所示例的柔性肋60(例如，图9中的沿着汇流条载体42的短边82设置的)包括从汇流条载体42的底座70(例如，沿方向107)延伸的第一部分74、从第一部分74向上延伸的第二部分76、以及从第二部分76延伸的第三部分77(例如，其中第三部分77沿着方向107基本平行于第一部分74延伸)。如图所示，柔性肋60的第二部分76的面79(例如，斜面)以非90度的角90相对于汇流条载体42的底座70成角度(例如倾斜)。换句话说，所示例的角90是锐角。因此，当汇流条载体42插入到壳体的电池单元容器区域中时，柔性肋60可以接触壳体的壁，这导致柔性肋60围绕环形方向110旋转并被朝着底座70向内推动，从而导致角90增加(例如，朝向90度)，并且使得施加在柔性肋60和壳体的焊接了柔性肋60的壁之间的力增加。换句话说，通过为每个柔性肋60纳入角90，柔性肋60可以更牢固地接触壳体的壁。柔性肋60与壳体的壁之间的牢固(例如，紧密的)接触有利于将肋60焊接到壳体的壁的容易性、精确性和有效性。换句话说，柔性肋60与壳体的壁之间的紧密接触使得柔性肋60和壁之间能够实现更牢固、更有弹性的焊缝。

应当注意，沿着汇流条载体42的长边80的柔性肋60(例如，如图8所示)也起到与如图9所示且上文所述的沿着汇流条载体42的短边82的柔性肋60相似的功能(例如，在于沿汇流条载体42的长边80的柔性肋60也相对于底座70成角度，以使得当柔性肋60接触壳体的壁时，柔性肋60旋转和/或被朝着底座70向内推动)。此外，应当注意的是，如图9所示，与柔性肋60的第二部分76的面79(例如，外表面)相反的柔性肋60的面81可以沿着方向37(例如，在面81与底座70或柔性肋60的第一部分74之间以90度的角83)延伸。然而，在另一个实施例中，面81可以类似于第二部分76的面79成角度(例如，倾斜)。

现在关注图10，每个柔性肋60还可以包括从柔性肋60向外(例如，取决于汇流条载体42的侧部82,80，沿方向107和方向109)延伸的唇部92(例如，远离汇流条载体42的周缘62)。唇部92接触壳体的边缘(例如，在图3中的壳体30的上表面40上)以帮助将汇流条载体42保持在壳体的电池单元容器区域内的特定位置。唇部92通常可以是柔性肋60的从柔性肋60的第二部分76延伸的第三部分77的一部分(如图9所示)。

所公开的实施例中的一个或多个可以单独地或组合地提供用于制造电池模块和电池模块的几个部分的一个或多个技术效果。总之，本公开的实施例涉及具有壳体和汇流条载体的电池模块，汇流条载体具有柔性肋(例如，指状物)，其被配置成能够将汇流条载体定位和保持在壳体的区域内(例如，电池单元容器区域或开口)。当汇流条载体被放置于电池单元容器区域内时，柔性肋响应于通过壳体的壁施加在柔性肋上的力而弯曲。柔性肋使汇流条载体和壳体的壁之间能够紧密接触，部分地补偿了壳体的壁的曲线和/或制造缺陷(例如，公差)。汇流条载体与壳体的壁之间的可通过柔性肋实现的紧密接触改善了汇流条载体到壳体的壁的焊接。例如，紧密接触有利于方便焊接，并且有利于焊接的强度或弹性。此外，在将柔性肋焊接到壳体的壁之后，柔性肋可以在电池模块的操作期间响应于热膨胀或其它因素而弯曲。例如，当壳体的壁热膨胀时，柔性肋可以弯曲以补偿壳体的壁的移动，从而减少将以其它方式更充分地施加在焊缝本身上的不期望的力。因此，柔性肋可以增加汇流条载体与壳体的壁之间的焊缝的寿命。说明书中的技术效果和技术问题是示例性的，而不是限制性的。应当注意，说明书中描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。

尽管仅仅示出和描述了某些特征和实施例，但是在不脱离所公开主题的新颖教导和优点的情况下，本领域技术人员可以想到许多修改和变化(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例，参数值(例如，温度和压力等)，安装布置，材料的使用，颜色和取向等的变化)。根据另选的实施例，任何过程或方法步骤的次序或顺序可以变化或重新排序。此外，为了提供对示例性实施例的简明描述，可能未描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何这样的实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，可以进行许多特定于实施方式的决定。这样的开发工作可能是复杂和耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员而言将是设计、生产和制造的例行任务，无需进行过度的试验。