具有监测电路的电池电芯的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池电芯，其包括电池电芯壳体和电池电芯壳体罩盖以及监测电路，其中，监测电路直接安装到电池电芯壳体上。
【背景技术】
[0002]将呈现出的是，在将来不仅在静止的应用(例如风力设备)中而且在车辆(例如混合动力车辆和电动车)中越来越多地使用新的电池系统。在此，从目前来看非常有前途的是使用锂离子电池或锂离子电池电芯。
[0003]锂离子电池电芯对湿气的侵入非常敏感。由于所要求的高的使用寿命通常大于10年，用于使用在车辆中的现有技术的电池电芯越来越多地设有电池电芯壳体，其由耐用的硬壳构成。此类电池电芯壳体在现有技术中还作为所谓的硬盒壳体已知并且具有的壁厚在0.4_至1.5_的范围中。在此，壁厚尤其取决于所使用的材料。为了实现现有技术的电池电芯壳体，尤其流行使用铝或不锈钢，其中，不锈钢壳体随着发展趋势实施成具有更小的壁厚。
[0004]电池电芯壳体罩盖(利用其可闭合电池电芯的电池电芯壳体)目前通常具有的厚度在0.6mm至2.0mm的范围中。在现有技术中，电池电芯壳体罩盖和电池电芯壳体在电池电芯的生产过程期间通常彼此焊接。
[0005]为了可可靠地运行电池电芯，尤其是锂离子电池电芯，在现有技术中需要电池管理系统(BMS)。电池管理系统尤其防止电池的电池电芯的过载或深度放电以及利用不允许地很高的充电电流或放电电流加载电池电芯。对于用在电动车或混合动力车辆中的电池，由于在此类电池中使用大量的电池电芯，需要用于实现电池管理系统的复杂的电子设备。
[0006]为了监测电池电芯而使用所谓的CSC电子模块，其为监测电路。CSC电子模块可监测电池的单个的电池电芯，但还可监测多个电池电芯。为此将监测电路或者放置在相关的电池电芯(一个或多个)附近作为“分散的卫星”，或者监测电路的所有的电子设备以“中央电子设备”实现，其例如可位于电池管理系统的中央电池系统控制器中。
【发明内容】
[0007]根据本发明提供了一种电池电芯，其包括电池电芯壳体、电池电芯壳体罩盖以及两个电池电芯端子，可通过电池电芯端子使电池电芯与电池系统连接。此外，电池电芯包括正的电极和负的电极，它们布置在电池电芯壳体中并且分别通过在电池电芯壳体中的电流通路分别与电池电芯端子连接。此外，电池电芯包括监测电路，其设计成探测电池电芯的至少一个测量参数。根据本发明，监测电路直接安装到电池电芯壳体上。
[0008]通过如此实施的电池电芯，监测电路非常好地与电池电芯壳体热耦合，这使得能够通过监测电路非常精确且成本合适地探测电池电芯的温度。此外，监测电路在这样的实施方案中不必单独地进行机械地固定，因为监测电路以机械的方式牢固地与电池电芯壳体连接。此外，通过这样直接连接监测电路与电池电芯可将关于电池电芯运行的重要数据经由监测电路记录下来，电池电芯的运行例如决定性地影响电池电芯的老化。
[0009]在一种优选的实施方式中，电池电芯壳体实施为硬壳壳体。这样的还被称为硬盒壳体的硬壳壳体特别好地适合用在车辆中。
[0010]优选地，电池电芯壳体和/或电池电芯壳体罩盖由铝或不锈钢构成。
[0011]优选地，电池电芯壳体具有的壁厚在0.4mm至1.5mm的范围中。优选地，电池电芯壳体罩盖具有的厚度在0.6mm至2.0mm的范围中。
[0012]优选地，监测电路实施为柔性印刷电路板。这种柔性的印刷电路的优点是，在使用该印刷电路时可实现很小的热接触阻抗。出于该原因，有利的是，将此类电路用于这样的应用中，在该应用中使用具有很大的功率损失的电子结构元件。此外，柔性印刷电路板还使用在这样的应用中，在其中用于实现该应用的结构元件的有效功率随着温度的上升而降低。
[0013]优选地，监测电路安装在电池电芯壳体的侧壁上。通过电池电芯的这种实施方式，监测电路特别好地与电池电芯热耦合。
[0014]在该实施方式的一种优选的改进方案中，电池电芯壳体具有两个短的侧壁和两个长的侧壁并且监测电路安装在两个长的侧壁中的一个侧壁上。监测电路如此安装在电池电芯壳体的端侧上例如特别好地适合根据本发明的电池电芯使用在用空气冷却的电池系统中，即在该电池系统中电池电芯通过空气流冷却。在这种电池系统中，电池电芯不是直接彼此压靠，而是借助于在电池系统中的间隔保持器来构造，以便空气流可在电池电芯壳体之间穿流。
[0015]在一种优选的实施方式中，电池电芯壳体具有两个短的侧壁和两个长的侧壁，并且监测电路安装在两个短的侧壁中的一个侧壁上。如果电池电芯设置成用于安装在电池模块中，在该电池模块中电池电芯通过大面积的端侧彼此以压配合来构造，那么监测电路的这种侧向的安装尤其适合。尤其是在电池电芯为了提高其使用寿命而应通过机械的拉紧阻止在充电过程和放电过程中机械膨胀时使用此类电池模块。
[0016]优选地，要求保护的电池电芯为锂离子电池电芯。
[0017]此外，提供了一种具有根据本发明的电池电芯的电池，其中，电池特别优选地实施为锂离子电池。这种电池的优点尤其是其相对很高的能量密度以及其很大的热稳定性。锂离子电池的另一优点是，其不受记忆效应约束。
[0018]此外，提供了一种具有带有根据本发明的电池电芯的电池的机动车，其中，电池与机动车的驱动系统连接。
[0019]在从属权利要求中提供并且在说明书中说明了本发明的有利的改进方案。
【附图说明】
[0020]借助附图和随后的说明详细阐述本发明的实施例。其中:
[0021]图1显示了现有技术的具有电池电芯和监测电路的电池系统的结构，
[0022]图2显示了根据本发明的电池电芯的第一实施例，以及
[0023]图3显示了根据本发明的电池电芯的第二实施例。
【具体实施方式】
[0024]在图1中显示了现有技术的具有电池电芯50和监测电路40的电池系统70的结构。电池系统70具有电池组60，电池组60包括多个串联的电池电芯50，其中在图1中示出了五个，而未进一步限定数量的电池电芯50通过虚线表示。在电池组60中，预定的在图1中未进一步限定数量的电池电芯50分别联合成一个电池模块55。在图1中仅仅示出了这些电子模块55中的一个。在现有技术的电池系统70的结构的在图1中显示的示例中，为分别包含在电池模块55中的电池电芯50分配一个监测电路40。利用电池模块55的分配的监测电路40可由在相应的电池模块55中的任一单个电池电芯50测量电压并且由电池模块55的多个电池电芯50测量温度。在现有技术的电池系统70的其他的结构中，分别为电池电芯50分配一个监测电路40，监测电路40设计成探测电池电芯50的测量参数，例如电池电芯50的温度或电压。在图1中显示的示例中，各个监测电路40彼此串联连接并且此外实现各个电池电芯50的电芯全局的充电平衡。监测电路40中的最下面的监测电路与布置在电池系统70中的电池系统控制器65连接。电池系统控制器65不仅可控制各个监测电路40，而且同样控制在电池系统70内的其他的电路单元(例如充电和分离装置63的继电器