本公开总体上涉及能量储存电池单元和能量储存模块的领域。更具体地，本公开涉及可以在车辆环境以及其他能量储存/消耗应用中使用的锂离子电池单元组装件。此外，本公开涉及相应地制造/组装这种电池单元子模块和能量储存模块的方法。
本部分旨在向读者介绍可能与本公开的下文所描述和/或要求保护的各种方面相关的现有技术的各个方面。相信此讨论有助于给读者提供背景信息以促进更好地理解本公开的各种方面。相应地，应当理解，这些陈述应以此角度进行解读而非对现有技术的承认。
车辆通常是指使用一个或多个电池系统以便为其提供启动动力和/或运动动力的至少一部分的任何交通器具。车辆可以是指发动机供以动力的车辆和/或电供以动力的车辆，例如飞行器、船舶、有轨车辆或优选为街道车辆。街道车辆可以尤其指汽车、卡车、巴士或休闲车。
在车辆中，使用不同类型的电池，例如(特别用于电动车辆或混合动力电动车辆的)牵引电池和启动机电池。在汽车应用中，启动机电池用于提供启动车辆所需的必要能量/功率。更详细地，启动机电池通常是指电池或能量储存模块，该电池或能量储存模块提供在启动车辆时所需和/或向车辆-内部电气系统(例如，灯、泵、点火和/或警报系统)提供电力所需的能量/功率的至少一部分、优选为全部能量/功率。
常规地，将12伏(v)铅酸电池用作车辆的启动机电池。然而，铅酸电池特别由于其低能量密度而具有相当重的重量。恰恰相反，锂离子能量储存模块以其高能量密度而被知晓。另外，与常规铅酸电池相比，锂离子能量储存模块例如具有更长的使用寿命、更少的自放电、改进的快速充电能力和更短的维修间隔期。然而，锂离子化学过程具有与常规铅酸电池不同的需要和需求。
随着电池技术发展，需要提供改进的电源、特别是用于车辆的能量储存模块。例如，锂离子电池或电池单元趋向于非常易于发热或过热，这可能对能量储存模块的部件产生负面影响。而且，锂离子电池或电池单元趋向于对各个电池单元或电池的过度充电和深度放电非常敏感。
因此，本申请的目的是提供一种电池单元组装件、电池单元子模块以及能量储存模块，它们克服了常规系统的缺点，并且易于制造、经济且通用，并且可以容易地进行适配和组装，同时满足由锂离子电池化学过程提出的特定要求。进一步的目的是提供一种以容易、灵活且成本有效的方式组装这种电池单元子模块和能量储存模块的方法。
这些目的通过根据独立权利要求的电池单元组装件、电池单元子模块、能量储存模块及其组装方法来解决。从属权利要求限定了有利的实施例。
更详细地，所述目的通过一种电池单元组装件来解决，该电池单元组装件包括：电池单元框架，在该电池单元框架中集成有热板；锂离子袋式电池单元，该锂离子袋式电池单元包括正极电池单元端子和负极电池单元端子，其中该正极电池单元端子和负极电池单元端子具有基本上平面的形状并且布置在该袋式电池单元的顶侧，并且其中该正极电池单元端子和负极电池单元端子从该袋式电池的顶侧至少基本上垂直地延伸；以及压缩元件，其中该电池单元框架被配置为在由该热板和该电池单元框架限定的空间中接纳并容纳该袋式电池单元和该压缩元件。
根据另一方面，该袋式电池单元可以通过有衬式或无衬式粘合剂层而被固定到热板，该粘合剂层至少部分地被施加在该热板上，优选地是胶层。由此，实现了对袋式电池单元的简化的紧密定位和固定。
本发明提出形成电池单元组装件，以使得锂离子袋式电池单元和压缩元件被接纳在由电池单元框架和集成的热元件限定的空间中，实现了电池单元组装件的特别紧凑的设计，这可以容易地实现并且只用很少的标准部件。此外，通过锂离子袋式电池单元与热板之间的(相当)大的接触表面，能够以可靠的方式确保对电池单元组装件的热管理。
根据另一方面，该压缩元件可以包括至少一个泡沫层。
根据另一方面，该热板可以被模内成型在该电池单元框架中，该电池单元框架优选地由聚合材料制成，由此增加了电池单元框架-汇流条-热板布置的稳定性，并提供了一种在电池单元框架中布置汇流条和热板的容易且精确的方法。由此，可以减少制造时间和成本以及材料成本。
根据另一方面，该热板的底部部分可以延伸穿过该电池单元框架的底壁，其中，该热板的底部部分优选地被配置为连接至热管理特征。这确保了电池单元框架的结构完整性，也加强了对电池单元组装件的热管理。
根据另一方面，该电池单元框架可以包括几何特征以支撑所述电池单元端子的适当放置的。
在实施例中，所述几何特征可以包括凹部，所述凹部具有与该袋式电池单元的电池单元端子对应的形状。
此外，提供了一种电池单元子模块，该电池单元子模块包括如上所述的至少两个电池单元组装件、具体地如上所述的三个电池单元组装件，其中所述至少两个电池单元组装件被堆叠以使得第一电池单元组装件的热板接触相邻电池单元组装件的压缩元件，并且以使得每个电池单元组装件的相应正极电池单元端子和负极电池单元端子被布置在该电池单元子模块的第一侧上，并且形成相应的正极和负极电池单元端子堆栈。
本发明提出提供包括至少两个电池单元组装件的电池单元子模块，其中相应电池单元组装件的电池单元端子形成相应电池单元端子堆栈，确保了相应电池单元端子之间的简单但准确的电连接并且同时确保改进的热管理。
根据另一方面，该电池单元子模块可以包括三个电池单元组装件。
根据另一方面，外电池单元组装件的正极电池单元端子和负极电池单元端子被预成形，以使得它们朝向中间电池单元组装件的相应正极电池单元端子和负极电池单元端子弯曲，形成大致直角，从而该三个电池单元组装件的正极电池单元端子和负极电池单元端子形成相应的正极和负极电池单元端子堆栈。
根据另一方面，该电池单元端子堆栈的相应电池单元端子的端部基本彼此对准。
此外，提供了一种能量储存模块，该能量储存模块包括壳体以及布置在该壳体中的如上所述的多个电池单元子模块，其中该壳体包括多个空腔，每个空腔被配置为接纳该多个电池单元子模块中的相应一个，所述空腔由该壳体的一壁和该壳体的内部隔板或者由该壳体的至少两个内部隔板限定。
本发明提出形成多个电池单元子模块的能量储存模块，实现了高度通用的产品，每个电池单元子模块包括两个或更多个电池单元组装件。更详细地，通过提供具有相应数量的电池单元组装件的对应量的电池单元子模块，可以容易地且成本有效地适配能量储存模块的期望品质(例如，总电压、总容量、能量密度等)。
根据另一方面，多个汇流条可以被配置为将该多个电池单元子模块的电池单元端子堆栈彼此电连接。
根据另一方面，该能量储存模块可以进一步包括感测线，以便测量电池单元组装件的电压，和/或该多个电池单元子模块中的电池单元子模块的电压，其中该感测线优选地进一步包括集成在该感测线中的至少一个温度传感器。
根据另一方面，该能量储存模块的壳体是通过盖而可闭合的或被闭合。
根据另一方面，该能量储存模块是包括四个电池单元子模块的12伏锂离子启动机电池，每个电池单元子模块优选地包括三个电池单元组装件。
此外，提供了一种用于组装电池单元子模块的方法，该方法包括以下步骤：提供三个电池单元组装件；将所述电池单元组装件布置成堆栈，以使得每个电池单元组装件的相应正极电池单元端子和负极电池单元端子对准并且彼此间隔开预定距离；以及预成形所述电池单元组装件的相应负极电池单元端子和正极电池单元端子，以形成电池单元端子堆栈，其中预成形所述电池单元组装件的相应正极电池单元端子和负极电池单元端子包括将外电池单元组装件的相应正极电池单元端子和负极电池单元端子朝向中间电池单元组装件的相应正极电池单元端子和负极电池单元端子弯曲而呈大约直角。
根据另一方面，预成形相应电池单元组装件的电池单元端子可以包括在该电池单元端子堆栈中形成弯曲部以支撑该电池单元端子堆栈的弯曲。因此，该堆栈的电池单元组装件一方面更牢固地连接，并且另一方面可以更容易地进行随后的弯曲步骤。
根据另一方面，该方法可以进一步包括切割该电池单元端子堆栈，以使得所述电池单元组装件的相应正极电池单元端子和负极电池单元端子的端部基本上彼此对准。
根据另一方面，该方法可以进一步包括超声焊接该电池单元端子堆栈的相应正极电池单元端子和负极电池单元端子的步骤。
此外，提供了一种用于组装能量储存模块的方法，该方法包括以下步骤：组装根据如上所述的多个电池单元子模块；将多个电池单元子模块中的每一个布置到该能量储存模块的壳体中的对应空腔中；以及通过多个汇流条将该多个电池单元子模块串联地电连接。
根据另一方面，所述汇流条和该电池单元端子堆栈可以通过焊接，具体地通过超声焊接而彼此连接。
根据另一方面，如果所述汇流条和所述电池单元端子是由使用相似焊接参数的相似材料制成，则可以在单个焊接步骤中执行该电池单元端子堆栈的焊接以及将所述汇流条焊接到该电池单元端子堆栈。
根据另一方面，在将所述汇流条焊接到所述电池单元端子堆栈之后，所述电池单元端子堆栈可以与所述汇流条一起弯曲。因此，可以减小能量储存模块的必要高度。
根据另一方面，通过在该壳体上布置盖元件和通过将该盖元件焊接到该壳体，该壳体可以被封闭。
根据另一方面，电气部件例如继电器、印刷电路板和一个或多个分流器可以布置在该盖元件中。
根据另一方面，该盖元件可以用端盖密封，该端盖被焊接、优选地激光焊接或超声焊接到该盖元件，以形成盖。
当参照附图阅读以下详细说明时，本公开的这些和其他特征、方面和优点将得到更好的理解，在所有附图中，类似的标记表示类似的部件，在附图中：
图1a至图1d是电池单元组装件的组装步骤的透视图；
图2a和图2b是电池单元子模块的透视图；
图3a至图3d是用于焊接电池单元子模块的端子的方法步骤的透视图；
图4是根据示例性实施例使电池单元子模块的电池单元端子预成形的透视图；
图5是使电池单元子模块的电池单元端子弯曲的透视图；
图6a至图6d是将电池单元子模块集成到能量储存模块中的过程的各个步骤的透视图；并且
图7a至图7e是用盖封闭壳体的透视图。
应当注意，术语例如“上方”、“下方”、“在…顶部”、以及“在…之下”可以用于表示元件(例如，如下文所述的电池单元子模块和能量储存模块的堆叠部件)的相对位置并且不将实施例限制为水平或竖直堆叠取向。进一步地，应当注意，术语例如“上方”、“下方”、“接近(proximate)”、或“邻近(near)”旨在表示在堆栈中可以彼此直接接触或可以彼此不直接接触的两层的相对位置。
而且，术语例如“顶部”、“底部”和“侧面”被配置为描述相对于处于已安装的状态(例如，当已安装在车辆中时)的电池单元组装件1、电池单元子模块100和/或能量储存模块1000的相对位置。
另外，几何参照(geometricreference)并不旨在严格地进行限制。例如，术语“垂直”的使用不需要精确的直角，而是限定基本上垂直的关系，如本领域普通技术人员将理解的那样。类似地，例如，在提及几何关系时使用的术语“平行”不需要完美的数学关系，而是表示某些特征大致在相同方向上延伸。另外，术语“平面”用于描述基本上平坦的特征，其不需要完美的数学平面性。
更详细地，“基本上平行”和“基本上平面”意指相对于精确的平行或平面取向在±10°、优选±5°、最优选±2°之间的角度被认为是基本上平行或基本上平面。在相同的意义上，“基本上垂直”或“基本上直角”的角度被认为是80°至110°、优选是85°至95°、最优选是88°至92°的角度。
例如在汽车应用中使用的锂离子电池系统，可以与传统地在车辆中使用的铅酸电池结合使用或者用作铅酸电池的替代者。
本文描述了锂离子电池单元组装件1和电池单元子模块100的各种实施例和设计特征，锂离子电池单元组装件和电池单元子模块可以布置在锂离子能量储存模块1000中以供用于汽车或其他动力环境中。
那些电池单元组装件1、电池单元子模块100和能量储存模块1000也可以用在各种不同的环境中，例如休闲目的(电动自行车、滑板车等)及诸如此类。
图1d示出了电池单元组装件1的实施例的透视图。
其中，电池单元组装件1包括电池单元框架20，以容纳50至少一个锂离子袋式电池单元10以及压缩元件30。
电池单元框架20优选地包括四个侧壁，该四个侧壁限定了空间以供接纳袋式电池单元10和压缩元件30。更详细地，电池单元框架20可以包括顶壁、与顶壁相对的底壁、以及在相应端部处连接顶壁和底壁的两个侧壁。顶壁可以配置有凹部，以便接纳和布置锂离子袋式电池单元10的电池单元端子。
电池单元元件可以由聚合材料制成，例如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylnitril-butadien-styrol)等及其组合。
可以将用于热管理目的的热板24模内成型到电池单元框架20中。在一些实施例中，电池单元框架20的顶壁可以设置有夹持特征(例如，槽)，热板24布置在所述夹持特征中(例如，热板24可以被模内成型到电池单元框架20中)。
可以使用粘合剂40将锂离子袋式电池单元10固定至热板24。粘合剂40可以以粘合剂层、有衬式或无衬式转贴胶带层(transfertapelayer)的形式或者通过仅设置在热板24的选择部分处的粘合剂部分来提供。
热板24可以由导热材料、具体地金属例如铝、镁、铜等制成。在实施例中，热板24可以由铝制成并且面对该袋式电池单元10的表面可以涂有电绝缘的氧化铝。
袋式电池单元10可以包括电绝缘外层(例如，聚酰亚胺膜或另一种合适的电绝缘聚合物)。另外，袋式电池单元10还可以包括金属箔层(例如，铝箔层或氧化铝箔层)，与单独使用绝缘聚合物膜相比，金属箔层可以提供增强的结构完整性以对销孔变形更具弹性，从而提供更好的气体阻挡层等。此外，袋式电池单元10可以包括电绝缘内层(例如，聚酰亚胺膜或另一种合适的电绝缘聚合物)，以将金属箔层与袋式电池单元10的内部部件电隔离。上述层可以分别被施加到袋式电池单元10，或者可以被设置为包括上述层的单个膜，该单个膜可以统称为袋材料膜。
袋材料膜可以围绕电池单元端子12i、12ii密封(例如，超声焊接、用环氧树脂密封或其他合适的密封)，以将袋电池单元10的内部部件隔离。
在袋式电池单元10内部，正极电池单元端子12i可以电联接至一个或多个阴极层，而负极电池单元端子12ii可以电联接至一个或多个阳极层。在某些实施例中，联接的层可以由铝板制成，其涂覆有阴极活性材料(例如，包括锂金属氧化物，例如锂镍钴锰氧化物(nmc)(例如，linicomno2)、锂镍钴铝氧化物(nca)(例如，linicoalo2)、或锂钴氧化物(lco)(例如，licoo2))。在某些实施例中，阳极层可以由涂覆有阳极活性材料(例如，包括石墨或石墨烯)的铜板制成。应当意识到，这些材料仅作为实例提供，并且本方法可以适用于许多不同的锂离子电池模块和镍金属氢化物电池模块。
至少一个阴极层和至少一个阳极层被配置为形成可以被实施为“果冻卷”的电化学堆栈，其中，正极电池单元端子12i和至少一个阴极层可以由单个连续的铝箔条形成，并且负极电池单元端子12ii以及至少一个阳极层可以由单个连续的铜箔条形成。对于这种实现方式，铝箔条和铜箔条可以与多个电绝缘层一起堆叠并且卷绕以提供电化学堆栈。更详细地，铝箔条和铜箔条可以与多个电绝缘层一起堆叠并且围绕心轴卷绕以提供电化学堆栈。
此外，在袋式电池单元10中提供电解质(例如，包括碳酸酯溶剂和作为盐的lipef6)。但是，本发明不限于溶剂(含水)电解质。而是，可以代替地使用非水电解质。
负极电池单元端子12ii和正极端子12i优选地布置在袋式电池单元10的同一侧。
负极电池单元端子和正极电池单元端子12i、12ii设置为相应的端子接片。
压缩元件30布置在袋式电池单元10的第二平面上，该第二平面与经由粘合剂40而接触该热板24的第一平面相对。压缩元件30可以形成为泡沫层。压缩元件30有助于适应袋式电池单元10之间的尺寸差异，并且还用于提供最小量的压缩，以使得袋式电池单元10和热板24牢固地彼此接触；因此，增强了热传导。
因此，压缩元件30可以至少在一定程度上平衡在制造锂离子袋式电池单元10时存在的电池单元公差。
如图1中所示的电池单元组装件1可以通过以下步骤进行组装或制造：将热板24插入模制工具中；模制电池单元框架20以将热板24集成到电池单元框架20中，如图1a所示；以及将粘合剂40施加到热板24的表面，所述表面面对用于接纳袋式电池单元10和压缩元件30的空间，如图1b所示。然后，将袋式电池单元10插入该空间中，以使得相应电池单元端子12i、12ii被凹部接纳，所述凹部形成在电池单元框架20中、优选地形成在电池单元框架20的顶壁中，如图1c所描绘。
然后，在图1d中，压缩元件30被插入到电池单元框架20的空间中。可以将压缩元件30设置为泡沫材料的切片。该片可以通过粘合剂或通过将压缩元件30压入框架中以形成压入配合而固定在电池单元框架20中。因此，可以在电池单元框架20中(例如，在电池单元框架20的侧壁中)设置相应的固位特征，以便将压缩元件30保持和固位在空间中。可替代地，压缩元件30也可以通过直接将泡沫层施加到袋式电池单元10而形成在袋式电池单元10上。换言之，通过使所述层在袋式电池单元10上发泡。
示例性压缩元件30可以由聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯材料制成。
所述热板24可以被设置成金属片或金属氧化物片(例如，由涂有氧化铝的铝制成的片)的形式。
电池单元框架20可以由聚合材料、具体地热塑性材料制成，并且可以包括几何特征以支撑电池单元端子12i、12ii的适当放置。更详细地，电池单元框架20的顶壁可以包括两个凹部，所述两个凹部被配置为接纳相应的电池单元端子12i、12ii。电池单元框架20可以由聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯等及其组合制成。
热板24被集成到电池单元框架20中。更详细地，热板24可以由电池单元框架20模内成型或包覆成型。
热板24可以延伸穿过电池单元框架20的底壁并且可以以大约直角进行弯曲，以形成二维底部部分24ii，其平行于并且基本上覆盖电池单元框架20的底壁。热板24的底部部分24ii被配置为与能量储存模块1000的热管理特征50i接触。由此，可以非常有效地将热从能量储存模块1000的热管理特征50i传导到袋式电池单元10以及从袋式电池单元10传导到该热管理特征。
电池单元框架20的顶壁可以被包覆成型在热板24上，以使得热板24的顶部部分24i的至少一部分被接纳在槽中，该槽形成在电池单元框架20的顶壁中。在一些实施例中，可以在热板24的顶部部分24i中设置一个或多个孔口或底切部(undercut)，以使得电池单元框架20的顶壁的部分延伸穿过孔口，以便在电池单元框架20中提供对热板24的牢固配合。
而且，在电池单元框架20的顶壁的中央区域中，可以限定开口，通过该开口可以接近热板24的顶部部分24i的部分。由此，例如当安装在能量储存模块1000中时，热可以向或者从布置在电池单元组装件1上方的元件传导。
如图1a至图1d所示，形成电池单元组装件1的方法包括以下步骤：在第一步骤中提供具有热板24的电池单元框架20。在第二步骤中，在热板24上设置粘合剂层，随后在第三步骤中将锂离子袋式电池单元10定位在电池单元框架20内并抵靠粘合剂40。在第四步骤中，压缩元件30被设置成邻近于袋式电池单元10，以允许电池单元尺寸变化的公差。因此，形成电池单元组装件1，该电池单元组装件包括电池单元框架20、热板24、粘合剂层、袋式电池单元10和压缩元件30。压缩元件30可以是泡沫或至少一层发泡的聚合物材料。
可以将在第二步骤中施加的粘合剂层设置为有衬式或无衬式粘合剂层、双面胶带，各自都至少部分地覆盖热板24。粘合剂40也可以仅施加在热板24s的部分处，即在选择点处。
袋式电池单元10的端子优选地设置成端子接片的形式。
在形成如图1d所描绘的电池单元组装件1之后，在步骤五中，将三个电池单元组装件1堆叠在一起，如图2a(i)所示。电池单元组装件1堆叠在一起，以使得堆栈中的电池单元组装件1的正极电池单元端子和负极电池单元端子12ii具有相对于彼此的预定关系。即，堆栈中的电池单元组装件1的相应正极电池单元端子12i和负极电池单元端子12ii彼此间隔开预定距离。
图2a(ii)展示了图2a(i)的三个电池单元组装件1的堆栈的剖视图。其中更详细地展示了热板24的顶部部分24i。如图所示，热板24的顶部部分24i的至少部分被接纳在电池单元框架20的槽中，所述槽是在模制电池单元框架20期间形成的。更详细地，热元件的顶部部分24i的被接纳在槽中的部分是布置在相应位置处的部分，在所述位置处袋式电池单元10的电池单元端子12i、12ii定位于电池单元组装件1中。
图2示出了电池单元组装件1的堆栈的透视图，由此产生电池单元子模块100。其中，三个电池单元组装件1被布置成堆栈，以使得第一电池单元组装件1的电池单元端子12i、12ii与相邻电池单元组装件1的电池单元端子12i、12ii基本上对准。将三个电池单元组装件1堆叠，以使得第一电池单元组装件1的热板24面对并且优选地接触相邻的第二电池单元组装件1的压缩元件30。
在步骤六中，分别将堆栈中的电池单元组装件1的负极电池单元端子12i、12ii彼此连接，并且将堆栈中的电池单元组装件1的正极电池单元端子12i、12ii彼此连接，以形成如图2b所示的相应的负极和正极电池单元端子堆栈12’。
尽管仅示出了包括三个电池单元组装件1的电池单元子模块100，但是电池单元子模块100可以包括大于或等于两个电池单元组装件1的任意合适数量的电池单元组装件1，由此满足对电池单元子模块100的期望要求(例如，电池单元子模块100的总电压或总容量)。
图3示出了将电池单元端子12i、12ii彼此连接并与汇流条60连接的示例性过程。
首先，如图3a中的示意图所示，将电池单元组装件1堆叠，然后预成形电池单元端子12i、12ii。预成形步骤还可以包括切割电池单元端子12i、12ii中的一个或多个，以便当预成形(例如，弯曲)在一起时，电池单元端子端部如图3c中所示近似地对准。
然后，将电池单元端子12i、12ii超声焊接在一起，然后放置一个或多个汇流条60。
之后，如图3d所示，将汇流条60超声焊接到电池单元端子12i、12ii。
使用超声焊接工具300执行超声焊接。
如果汇流条60和电池单元端子12i、12ii由相似的材料制成和/或电池单元端子12i、12ii和汇流条60的材料可以使用相似的参数来焊接，则电池单元端子12i、12ii彼此之间的焊接和汇流条60到电池单元端子堆栈12’的焊接可以在一个步骤中执行。
为了预成形电池单元端子12i、12ii，使用预成形工具200，该预成形工具按压最外侧的两个电池单元端子12i、12ii，并且在中间电池单元端子12i、12ii的方向上将最外侧的两个电池单元端子弯曲，以使得最外侧的电池单元端子12i、12ii形成基本上直角。
然后，将电池单元端子12i、12ii的端子端部切割，以使得它们近似地对准，例如，如图3c和图4所示。
图4示出了如图3b所示的替代性预成形步骤。更详细地，电池单元端子12i、12ii的预成形可以如图4所示执行，以包括弯曲部以支撑随后的弯曲步骤。因此，预成形工具200包括在一个工具部分上的凹部和在相应另一工具部分上的凸出部，其中该凸出部的轮廓和该凹部的轮廓彼此对应。
图5示出了在电池单元子模块100中将电池单元端子12i、12ii彼此连接的过程的进一步的步骤，即弯曲步骤。在这方面，彼此超声焊接以形成电池单元端子堆栈12’并且可选地焊接到汇流条60的电池单元端子12i、12ii(与汇流条60一起)被弯曲。应该注意，如果在电池单元子模块100上方有足够的高度，则弯曲是不必要的。
在步骤六中，通过使用弯曲工具400来执行弯曲。
多个这样的电池单元子模块100被配置为形成能量储存模块1000。更详细地，至少两个(例如，四个)电池单元子模块100被布置在能量储存模块1000的箱体中。
箱体包括壳体50以及用于封闭壳体50的盖80，所述壳体具有内部隔板52以便形成相应空腔以供接纳至少两个电池单元子模块100中的相应一个。
图6a示出了本申请的实施例的示例性壳体50。在这方面，壳体50包括四个侧壁、三个分隔壁，从而限定了四个空腔以供接纳相应电池单元子模块100。此外，在壳体50的底部设置热管理特征50i。热管理特征50i可以是金属散热器(例如铝散热器)，以支持对相应电池单元子模块100的被动冷却，并且从而对支持相应电池单元组装件1的被动冷却。
图6b示出了图6a的壳体50，其中四个电池单元子模块100被放置在每个对应的空腔内。每个电池单元子模块100可以通过分隔壁和/或设置在热管理特征50i上的环氧树脂层或导热膏而被固定。
电池单元子模块100可以被布置，以使得第一电池单元子模块100的负极电池单元端子12ii与相邻的第二电池单元子模块100的正极电池单元端子12i对准。
如图6c所示，然后可以通过多个汇流条60而将多个电池单元子模块100电联接，所述多个汇流条被配置为连接相邻的两个电池单元子模块100。
此外，设置正极端部连接件60i和负极端部连接件60ii，以便将电连接的电池单元子模块100与能量储存模块1000的相应正极主端子82i和负极主端子82ii电连接。主端子82i、82ii设置在盖元件中，以连接至电子设备。
汇流条60以及正极端部连接件60i和负极端部连接件60ii可以通过超声焊接而被焊接到电池单元端子12i、12ii。
感测线70可以被连接并固定到电池单元子模块100和该多个汇流条60。感测线70可以包括电压和/或温度感测特征，例如电压传感器和/或温度传感器。
更详细地，图6和图7描绘了将电池单元组装件1和电池单元子模块100集成到能量储存模块1000中的过程的各个步骤。
如图6所示，组装能量储存模块1000的方法包括，在如图6a所描绘的第一步骤，提供具有热管理特征50i的壳体50。然后，将环氧树脂层施加到壳体50中以及热管理特征50i上。壳体50进一步包括多个内部隔板52，以限定壳体50内的相应空腔。空腔被配置为分别接纳至少两个电池单元子模块100中的相应一个。
图6a中所展示的箭头指示相应电池单元子模块100插入空腔中的方向(但是在图6a中仅示出了一个示例性电池单元子模块100)。
如图6b所示，在第二步骤中，四个电池单元子模块100被定位在壳体50中。换言之，相应电池单元子模块100被定位在壳体50的相应空腔中。然后，环氧树脂被固化以将电池单元子模块100固定在壳体50中。
如图6c所描绘的，在第三步骤中，将汇流条60、电压感测特征和温度感测特征焊接到电池单元子模块100。更详细地，包括电压和温度感测装置的感测线70、以及多个汇流条60布置在电池单元子模块100上并且焊接到所述电池单元子模块。而且，汇流条60的正极端部连接件60i和负极端部连接件60ii电联接到第一个和最后一个电池单元子模块100的相应正极或负极电池单元端子堆栈12’，以将电池单元子模块100电联接到能量储存模块1000的相应正极主端子82i和负极主端子82ii。
汇流条60以及正极端部连接件60i和负极端部连接件60ii的插入由图6c中所描绘的箭头指示。其中，出于说明目的，在布置在能量储存模块1000中之前，分别展示了感测线70、连同多个汇流条60以及正极端部连接件60i和负极端部连接件60ii。
如图6d所描绘的，在第四步骤中，使汇流条60弯曲以适应电池的盖80。如果电池单元子模块100上方的空间足以以非弯曲的形式适应汇流条60和电池单元端子12i、12ii，则可以省略此步骤。
如图7所示，盖元件82(具有集成连接器筒，以连接内部和外部信号连接器、主端子82i、82ii以及通风特征)被焊接到壳体50，如图7a所示。例如，盖元件82可以被激光焊接或超声焊接到壳体50。
如图所示，在这一点，盖元件82具有暴露的某些电气特征。这种暴露使得能够进行某些敏感电子特征的后续集成，例如分别在步骤6和步骤7中进行继电器84安装(参见图7b)和印刷电路板(pcb)86安装(参见图7c)。
如图7d所示，在步骤八中，将一个或多个分流器90焊接在pcb86和汇流条60(电连接到壳体50中的电池单元组装件1)之间。
如图7e所示，在步骤九中，将端盖88焊接到盖元件82，以将电子设备从环境密封隔离。
在这方面，盖元件82和端盖88形成能量储存模块1000的盖80。这种焊接可以是激光焊接或超声焊接。
在图7a至图7e中，虚线箭头指示插入相应元件的过程。
在优选的实施例中，能量储存模块1000是12v锂离子启动机电池，包括串联地电连接的四个电池单元子模块100，并且每个电池单元子模块包括并联地电连接的堆叠的三个电池单元组装件1，如上所述。
应当理解，本发明在其应用方面不限于本文阐述的部件的构造和布置的细节。更详细地，取决于能量储存模块1000的期望电压和/或容量，可以使用任何合适数量的电池单元子模块100或电池单元组装件1，以满足期望需求。
本说明书中的技术效果和技术问题是示例性而不是限制性的。应当注意，本说明书中描述的实施例可以具有其他技术效果并且可以具有其他技术问题。
虽然已经展示和描述了本发明的仅仅某些特征和实施例，但是在实质上不脱离权利要求中所述主题的新颖性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改变(例如，变型和大小、尺寸、结构、形状、各种元件的比例、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、取向等)。任何过程或方法步骤的顺序或次序可以根据替代性实施例来变化或重新排序。
附图标记
1电池单元组装件；
10锂离子袋式电池单元
12i，12ii负极电池单元端子、正极电池单元端子
12’正极/负极电池单元端子堆栈
20电池单元框架
24热板
24i热板的顶部部分
24ii热板的底部部分
30压缩元件
40粘合剂
50壳体
50i热管理特征
52内部隔板
60汇流条
60i，60ii汇流条的正极端片和负极端片
70感测线
80盖
82盖元件
82i，82ii正极主端子、负极主端子
84继电器
86印刷电路板(pcb)
88端盖
90分流器90
100电池单元子模块
200预成形工具
300焊接工具
400弯曲工具
1000能量储存模块
1.一种电池单元组装件(1)，包括：
-电池单元框架(20)，其中热板(24)被集成到所述电池单元框架(20)中；
-锂离子袋式电池单元(10)，所述锂离子袋式电池单元包括正极电池单元端子和负极电池单元端子(12i，12ii)，其中所述正极电池单元端子和所述负极电池单元端子(12i，12ii)具有基本上平面的形状并且布置在所述袋式电池单元(10)的顶侧，并且其中所述正极电池单元端子和所述负极电池单元端子(12i，12ii)从所述袋式电池单元(10)的所述顶侧至少基本上垂直地延伸；以及
-压缩元件(30)，
其中所述电池单元框架(20)被配置为在由所述热板(24)和所述电池单元框架(20)限定的空间中接纳并容纳所述袋式电池单元(10)和所述压缩元件(30)。
2.如权利要求1所述的电池单元组装件(1)，
其中所述袋式电池单元(10)通过有衬式或无衬式粘合剂层(40)而被固定到所述热板(24)，所述粘合剂层至少部分地被施加在所述热板(24)上，优选地是胶层。
3.根据权利要求1或2所述的电池单元组装件(1)，
其中所述压缩元件(30)包括至少一个泡沫层。
4.根据权利要求1至3之一所述的电池单元组装件(1)，
其中所述热板(24)被模内成型在所述电池单元框架(20)中，所述电池单元框架优选地由聚合材料制成。
5.根据权利要求1至4之一所述的电池单元组装件(1)，
其中所述热板(24)的底部部分(24ii)延伸穿过所述电池单元框架(20)的底壁，其中所述热板(24)的底部部分(24ii)优选地被配置为连接到热管理特征(50i)。
6.根据权利要求1至5之一所述的电池单元组装件(1)，
其中所述电池单元框架(20)包括几何特征以支撑所述电池单元端子(12i，12ii)的适当放置。
7.根据权利要求6所述的电池单元组装件(1)，
其中所述几何特征包括凹部，所述凹部具有与所述袋式电池单元(10)的所述电池单元端子(12i，12ii)对应的形状。
8.一种电池单元子模块(100)，包括根据权利要求1至7之一所述的至少两个电池单元组装件(1)、具体地三个电池单元组装件(1)，
其中所述至少两个电池单元组装件(1)被堆叠，以使得第一电池单元组装件(1)的所述热板(24)接触相邻电池单元组装件(1)的所述压缩元件(30)，并且以使得每个电池单元组装件(1)的相应的所述正极电池单元端子和所述负极电池单元端子(12i，12ii)布置在所述电池单元子模块(100)的第一侧上，并且形成相应的正极和负极电池单元端子堆栈(12’)。
9.根据权利要求8所述的电池单元子模块(100)，
其中所述电池单元子模块(100)包括三个电池单元组装件(1)。
10.根据权利要求9所述的电池单元子模块(100)，
其中外部的所述电池单元组装件(1)的所述正极电池单元端子和所述负极电池单元端子(12i，12ii)被预成形，以使得它们朝向中间的所述电池单元组装件(1)的相应的所述正极电池单元端子和所述负极电池单元端子(12i，12ii)弯曲而形成基本上直角，从而三个所述电池单元组装件(1)的所述正极电池单元端子(12i)和所述负极电池单元端子(12ii)形成相应的所述正极和负极电池单元端子堆栈(12’)。
11.根据权利要求10所述的电池单元子模块(100)，
其中所述电池单元端子堆栈(12’)的相应的所述电池单元端子(12i，12ii)的端部基本上彼此对准。
12.一种能量储存模块(1000)，包括：
-壳体(50)；
-根据权利要求8至11之一所述的多个电池单元子模块(100)，所述多个电池单元子模块布置在所述壳体(50)中，
其中所述壳体(50)包括多个空腔，每个所述空腔被配置为接纳所述多个电池单元子模块(100)中的相应一个，所述空腔由所述壳体(50)的一壁和所述壳体(50)的内部隔板(52)或者由所述壳体(50)的至少两个内部隔板(52)限定。
13.根据权利要求12所述的能量储存模块(1000)，
其中多个汇流条(60)被配置为将所述多个电池单元子模块(100)的所述电池单元端子堆栈(12’)彼此电连接。
14.根据权利要求12或13所述的能量储存模块(1000)，
进一步包括感测线(70)以测量电池单元组装件(1)和/或所述多个电池单元子模块(100)中的电池单元子模块(100)的电压，其中所述感测线(70)优选地进一步包括集成在所述感测线(70)中的至少一个温度传感器。
15.根据权利要求12至14之一所述的能量储存模块(1000)，
其中所述能量储存模块(1000)的所述壳体(50)是通过盖(80)而可闭合的或被闭合。
16.根据权利要求12至15之一所述的能量储存模块(1000)，
其中所述能量储存模块(1000)是包含四个电池单元子模块(100)的12伏锂离子启动机电池，每个电池单元子模块(100)优选地包括三个电池单元组装件(1)。
17.一种用于组装电池单元子模块(100)的方法，包括：
-提供三个电池单元组装件(1)；
-将所述电池单元组装件(1)布置成堆栈，以使得每个电池单元组装件(1)的相应正极电池单元端子和负极电池单元端子(12i，12ii)对准并且彼此间隔开预定距离；以及
-预成形所述电池单元组装件(1)的所述相应负极电池单元端子和正极电池单元端子(12i，12ii)，以形成电池单元端子堆栈(12’)，
其中预成形所述电池单元组装件(1)的所述相应正极电池单元端子和负极电池单元端子(12i，12ii)包括将外部的所述电池单元组装件(1)的所述相应正极电池单元端子和负极电池单元端子(12i，12ii)朝向中间的所述电池单元组装件(1)的所述相应正极电池单元端子和负极电池单元端子(12i，12ii)弯曲而呈大约直角。
18.根据权利要求17所述的方法，
其中预成形相应的所述电池单元组装件(1)的所述电池单元端子(12i，12ii)包括在所述电池单元端子堆栈(12’)中形成弯曲部以支撑所述电池单元端子堆栈(12’)的弯曲。
19.根据权利要求17或18所述的方法，
进一步包括以下步骤：切割所述电池单元端子堆栈(12’)，以使得所述电池单元组装件(1)的所述相应正极电池单元端子和负极电池单元端子(12i，12ii)的端部基本上彼此对准。
20.根据权利要求17至19之一所述的方法，
进一步包括超声焊接所述电池单元端子堆栈(12’)的所述相应正极电池单元端子和负极电池单元端子(12i，12ii)的步骤。
21.一种用于组装能量储存模块(1000)的方法，包括：
-组装根据权利要求17至20之一所述的多个电池单元子模块(100)；
-将多个电池单元子模块(100)中的每一个布置到所述能量储存模块(1000)的壳体中的相应空腔中；以及
-通过多个汇流条(60)而将所述多个电池单元子模块(100)串联地电连接。
22.根据权利要求21所述的方法，
其中所述汇流条(60)和所述电池单元端子堆栈(12’)通过焊接、具体地通过超声焊接而彼此连接。
23.根据权利要求22所述的方法，
其中如果所述汇流条(60)和所述电池单元端子(12i，12ii)由使用相似焊接参数的相似材料制成，则在单个焊接步骤中执行所述电池单元端子堆栈(12’)的焊接以及将所述汇流条(60)焊接到所述电池单元端子堆栈(12’)。
24.根据权利要求22或23所述的方法，
其中在将所述汇流条(60)焊接到所述电池单元端子堆栈(12’)之后，所述电池单元端子堆栈(12’)与所述汇流条(60)一起弯曲。
25.根据权利要求22至24之一所述的方法，
其中通过在所述壳体上布置盖元件(82)和通过将所述盖元件焊接到所述壳体(50)，所述壳体(50)被封闭。
26.根据权利要求25所述的方法，
其中电气部件例如继电器(84)、印刷电路板(84)以及一个或多个分流器(90)被布置在所述盖元件(82)中。
27.根据权利要求26所述的方法，
其中所述盖元件(82)用端盖(88)密封，所述端盖被焊接、优选地激光焊接或超声焊接到所述盖元件(82)，以形成盖(80)。
技术总结