电池部件的改进结构的制作方法

电池部件的改进结构的制作方法
【专利摘要】提供了一种电池部件的改进结构。该电池部件包括由多个电池单元的堆叠制成的电池，所述多个电池单元中的每个电池单元均配备有用作正极端子和负极端子的电极片。这些电极片可以分成第一电极片和第二电极片。第一电极片为电池单元中的每两个相邻电池单元的通过焊接部接合在一起的电极片。第二电极片为电池单元的下述电极片：该电极片中的每个电极片均通过焊接部接合至汇流条，而没有连接至任何电极片。第一电极片和第二电极片各自具有弯曲部，该弯曲部位于电池单元的主体与焊接部之间，并且用作振动吸收件，以确保焊接操作期间形成焊接部的过程的稳定性。
【专利说明】电池部件的改进结构

【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及一种用于诸如汽车的交通工具的电池部件(battery unit),该电池部件包括配备有电化电池单元的堆叠的蓄电池。

【背景技术】
[0002]配备有多个电化电池单元的蓄电池已经投入实际应用。这些电池单元(cell)中的每个电池单元均具有电极片(即，正电极片和负电极片)。这些电池单元中的每个电池单元的电极片被接合至这些电池单元中的一个相邻电池单元的电极片或者汇流条。例如利用超声波焊接技术来形成接合部。这种类型的超声波焊接例如在日本专利第一公报2004-114136中公开。具体地，该公报教示了如下的超声波焊接机:该超声波焊接机将电池单元中的两个相邻电池单元的正电极片和负电极片保持在砧座与超声波砧角的成形表面之间，并使与砧座的成形表面平行的、超声波砧角的成形表面振动，以形成正电极片与负电极片的接合部。
[0003]其中电化电池单元被串联连接的以上类型的蓄电池使电极片中的一些电极片耦接在一起，并使其他电极片接合至汇流条。这两种类型的电池单元因此在电极片延伸的方向上在构型方面彼此不同。具体地，串联连接的电池单元的组件的正电极片中的最末端正电极片以及负电极片中的最末端负电极片接合至汇流条，而其他片彼此接合。接合在一起的电极片弯曲成彼此靠近、并在从弯曲部延伸至其顶部的部分处焊接，而接合至汇流条的电极片在形状方面保持为直的、并具有接合至汇流条的末梢。
[0004]我们已发现，电极片间在形状(特别是弯曲部的形状)方面的上述不同使得电极片在其被超声波焊接机所振动时经受不同的不良影响，并且直的电极片有助于将振动传递至电池单元的主体。
[0005]我们也已发现，电极片间在形状(特别是弯曲部的形状)方面的不同导致了电极片的比弯曲部更靠近其末梢的部分在长度方面的不同，使得电极片的较长的导引部的末梢在电池设置在壳体中时可能会是障碍。


【发明内容】

[0006]因此本公开的目的在于提供一种被设计成以适当的方式接合电池单元的电极片的电池部件的改进结构。
[0007]根据本发明的一方面，提供了一种可以与自动交通工具一起使用的电池部件。该电池部件包括:(a)电池，该电池包括多个层叠式电池单元的堆叠，所述多个层叠式电池单元中的每一个均配备有分别用作正极端子和负极端子的电极片，电极片中的每个电极片均具有通向电池单元中的相应电池单元的主体的基部端；(b)第一电极片，第一电极片为电池单元中的每两个相邻电池单元的具有布置在彼此上且通过焊接部接合在一起的部分的电极片，第一电极片中的每个第一电极片均包括第一弯曲部，该第一弯曲部从该第一电极片的基部端延续并接近两个相邻电池单元中的另一电池单元，第一电极片中的每个第一电极片中的第一弯曲部位于该第一电极片的基端部与焊接部之间；以及(C)第二电极片，第二电极片为电池单元中的如下电极片:该电极片中的每个电极片均具有通过焊接部接合至汇流条的部分而没有连接至任一个电极片，第二电极片中的每个第二电极片均包括第二弯曲部，该第二弯曲部从该第二电极片的基部端延续并位于该第二电极片的基端部与焊接部之间。
[0008]具体地，第一弯曲部和第二弯曲部用作振动吸收件，以吸收焊接机器中的焊接操作期间产生的电极片的振动，从而确保形成焊接部的稳定性并使对电池单元的不良影响最小化。
[0009]如果仅将第一电极片或者仅第二电极片设计成具有弯曲部，则其可能会导致电极片的外末梢在电池单元被堆叠的方向上的未对准，这导致末梢对焊接机器的任意部件或存储箱的物理干扰。弯曲部用以有助于使电极片的末梢易于以与电池单元被堆叠的方向对准的方式来排列。电极片的末梢的这种布局消除了以上问题，并确保了电极片与汇流条的接合的稳定性。

【专利附图】

【附图说明】
[0010]根据下文中给出的详细描述并根据本发明的优选实施例的附图，将更加充分地理解本发明，然而，下文中给出的详细描述以及本发明的优选实施例的附图不应当被视为将本发明限制为具体实施例，而是仅出于说明和理解的目的。
[0011]在附图中:
[0012]图1为示出了根据实施例的电池部件的总体结构的立体图；
[0013]图2为沿着图1中的线I1-1I获得的横向截面图；
[0014]图3为示出了图1的电池部件的主要部件的分解立体图；
[0015]图4为示出了其上安装有组装电池模块的基部的立体图；
[0016]图5为图4的平面图；
[0017]图6为示出了紧固至图5的基部的罩的仰视图；
[0018]图7为示出了设置在图4的基部与图6的罩之间的中间箱的立体图；
[0019]图8 (a)为图7的中间箱的平面图；
[0020]图8 (b)为图7的中间箱的仰视图；
[0021]图9为沿着图8(a)中的线IX -1X获得的竖向截面图；
[0022]图10为水损害传感器的放大立体图；
[0023]图11为存储箱的基部和中间箱的竖向截面图，该竖向截面图示出了图10的水损害传感器的竖向位置；
[0024]图12为示出了安装在图1的电池部件中的组装电池模块的立体图；
[0025]图13为示出了组装电池模块的分解立体图；
[0026]图14为示出了组装电池模块的分解立体图；
[0027]图15为组装电池模块的平面图；
[0028]图16为沿着图15的线XV1-XVI获得的截面图；
[0029]图17为示出了组装电池模块的电池单元的电极片的接合部的侧视图；
[0030]图18为图17的局部放大图；
[0031]图19为示出了安装在图1的电池部件的存储箱的基部上的组装电池模块的平面图；
[0032]图20(a)为示出了如何将组装电池模块的电极片的堆叠与汇流条进行超声波焊接的局部侧视图；
[0033]图20(b)为示出了如何将组装电池模块的电极片与汇流条进行超声波焊接的局部侧视图；
[0034]图21为示出了安装在图1的电池部件中的控制板的立体图；
[0035]图22为示出了安装在存储箱的基部上的图21的控制板的平面图；
[0036]图23为示出了电源系统的电结构的电路图；以及
[0037]图24为示出了图17的电极片的修改形式的侧视图；
[0038]图25为图24的分解图；
[0039]图26为图17的电极片的第二修改形式；
[0040]图27(a)为示出了组装电池模块的修改形式的平面图；以及
[0041]图27(b)为示出了组装电池模块的另一修改形式的平面图。

【具体实施方式】
[0042]参照附图，其中，在多幅附图中相似的附图标记表示相似的部件，特别地参照图1至图3，示出了作为示例与安装在自动交通工具中的电源系统一起使用的电池部件10，该自动交通工具配备有:内燃发动机；电子控制单元(ECU)，用以控制发动机或其他电动装置的操作；发电机(也被称作交流发电机)，其由发动机驱动以产生电；以及电存储装置，其由发电机所产生的电力来充电。电存储装置包括铅酸电池和锂离子电池。如下文将描述的那样，电池部件10被设计为锂离子电池。
[0043]以下将参照图1至图3对电池部件10的总体结构进行描述。为了方便起见，以下讨论中所涉及的电池部件10的竖向方向是基于如图1中所示那样放置在水平平面上的电池部件10的定向。
[0044]电池部件10主要包括组装电池模块11、控制板12以及存储箱13。组装电池模块11由各自以复合膜覆盖的层叠式电池单元的堆叠构成。控制板12用作控制器，以控制组装电池模块11的充电或放电。存储箱13中安装了组装电池模块11和控制板12，并且存储箱13由基部14、罩15以及中间箱16构成。基部14固定在安装电池部件10的位置处。罩15设置在基部14的上方。中间箱16作为限定了存储箱13的侧壁的一部分的侧壳而接合在基部14与罩15之间。组装电池模块11和控制板12布置成彼此竖向重叠。具体地，控制板12设置在组装电池模块11的上方。组装电池模块11和控制板12固定至基部14。罩15和中间箱16也紧固至基部14。
[0045]电池部件10配备有用于与外部铅酸电池或发电机电连接的接线板(terminalblock) 17、以及用于与安装在交通工具中的E⑶电连接的电连接器18。电连接器18还能够接合至要从电池部件10供应电力的其他电负载。从图1中可以看出，接线板17和连接器18部分地暴露在电池部件10的外侧。
[0046]以下将对电池部件10的结构进行详细地描述。
[0047]存储箱13的基部14
[0048]将对电池部件10的基部14进行说明。图4为基部14的立体图。图5为基部14的平面图。
[0049]基部14由诸如铝的金属材料制成，并且包括底部板21以及从底部板21竖向延伸的竖立壁22。底部板21在形状方面为大致正方形，并且具有竖立壁22从其延伸的周向边缘。换句话说，竖立壁22围绕底部板21的周向边缘。底部板21用作其上保持组装电池模块11的模块安装架。竖立壁22被定形成完全包围安装在底部板21上的组装电池模块11。
[0050]如图5中所示，基部14具有模块安装表面23，该模块安装表面23由基部14的底部壁的一部分限定，并且组装电池模块11以与该模块安装表面23直接接触的方式安装。模块安装表面23从基部14中的其周围区域略微凸出，并具有例如通过研磨或抛光形成的上平坦表面。竖立壁22具有环形形状，并围绕组装电池模块11。
[0051]组装电池模块11、控制板12、罩15以及中间箱16紧固至基部14。具体地，基部14具有多个圆筒形固定部24a至24d,这些圆筒形固定固定部24a至24d被用作紧固件支承件，以用于将组装电池模块U、控制板12、罩15以及中间箱16紧固至基部14。下文中，还将由附图标记24来一般地表示圆筒形固定部24a至24d。圆筒形固定部24a为用于控制板12的紧固件支承件。圆筒形固定部24b为用于罩15的紧固件支承件。圆筒形固定部24a和24b在竖立壁22内从基部14的底部竖向延伸，并且具有其上安装控制板12和罩15的顶端。基部14还在竖立壁22的内拐角上形成基部块25，圆筒形固定部24a和24b中的一些圆筒形固定部在基部块25上向上延伸。
[0052]圆筒形固定部24c为用于组装电池模块11的紧固件支承件，并位于竖立壁22内。圆筒形固定部24c在高度方面比竖立壁22的上端更低。圆筒形固定部24d为用于中间箱16的紧固件支承件，并位于竖立壁22外。
[0053]圆筒形固定部24a至24d中的每一者的顶端均具有沿与底部板21的底部表面延伸的方向相同的方向延伸的平坦表面。圆筒形固定部24a至24d中的每一者的顶端均具有在其中形成的螺纹孔。组装电池模块11、控制板12、罩15以及中间箱16在基部14上的安装通过将其放置在圆筒形固定部24a至24d的顶端上、随后将螺钉N紧固到圆筒形固定部24a至24d的螺纹孔中来实现。
[0054]基部14还具有像圆筒形固定部24a至24d那样向上延伸的多个圆筒形定位销26 (在本实施例中为两个)。定位销26中的每个均具有外肩状部，并且由小直径部和大直径部构成。小直径部用作定位件，以将控制板12相对于基部14定位。
[0055]基部14配备有用于将由组装电池模块11和控制板12产生的热释放至外界的散热装置。具体地，如图4和图5中所示，基部14具有在竖立壁22内形成为基部板21上的散热装置的散热器27。散热器27包括面向控制板12的背面的板面向板(board-facingplace) 27a以及设置在该板面向板27a的下方的多个翅片(未不出)。散热器27与控制板12的安装有功率器件P的区域相对。由功率器件P产生的热被传递至板面向板27a，随后从翅片释放到电池部件10外。
[0056]功率器件P由功率半导体器件实施。具体地，诸如功率MOSFET或IGBT的功率晶体管作为功率器件P安装在通向电池部件10中的组装电池模块11的功率路径上。接通及关断功率器件P，以控制到组装电池模块11的电力输入或从组装电池模块11的电力输出。电池部件10如上所述连接至铅酸电池和发电机。通向组装电池模块11的功率路径因此连接至铅酸电池和发电机。
[0057]基部14在基部板21的下表面上形成了用作散热装置的肋状部(未示出)。由组装电池模块11或控制电路板12产生的热通过竖立壁22传递至底部板21，随后从肋状部释放到电池部件10外。这些肋状部还用作加强件。
[0058]竖立壁22还在其中形成排气口 28，存储箱13中的气体从该排气口 28排出到电池部件10外。底部板21还具有从竖立壁22向外延伸的凸缘29。凸缘29中的每个凸缘均具有孔，用于电池部件10的安装的螺栓穿过该孔。
[0059]罩15
[0060]图6为罩15的仰视图。罩15像基部14那样由诸如招的金属材料制成。罩15在形状方面为大致正方形，并且在其平面图中与省去凸缘29的基部14在尺寸方面相同。罩15在其周缘或拐角上形成固定部31，固定部31被用作紧固件支承件以将罩15机械连接至基部14。罩15还在其中形成环形槽32，在环形槽32中配合了中间箱16的上端(即，如稍后将进行描述的中间壁41的上端)。固定部31以与基部14的圆筒形固定部24b对准的方式位于罩15的四个拐角处。固定部31中的每个均具有在其中形成的螺纹孔。环形槽32在固定部31外延伸，并具有与基部14的竖立壁22的上端的轮廓一致的轮廓。罩15具有在其下表面上形成的加强肋状部33。
[0061]罩15在其下表面上形成有被设计为按压机构保持件的弹簧保持件35。弹簧保持件35还被用作弹簧按压件，以在压力下保持设置在组装电池模块11与罩15之间的卷簧101。如图2中所示，弹簧保持件35从罩15的下表面向下突出，并且在其中形成有用于设置卷簧101的多个圆筒形室35a。稍后将对利用了卷簧101的按压机构进行详细地描述。
[0062]以从弹簧保持件35辐射状伸展的图案来设置肋状部33，以使因对弹簧保持件35施加机械负荷(即，定向成向上提升罩15的弹簧101的反作用力)而引起的罩15的变形或卷绕最小化。具体地，弹簧保持件35用作弹簧支承件，以保持卷簧101中的每个卷簧的一个端部。肋状部33用作变形避免部，以使罩15的变形最小化。
[0063]通过下述方式来实现罩15至基部14的附接:将罩15的固定部31中的每个固定部放置在基部14的圆筒形固定部24b中的一个圆筒形固定部上，并将螺钉N紧固到固定部31和圆筒形固定部24b中。如可以从图2中观察到的，罩15位于基部14的竖立壁22的上方，使得没有被罩15和基部14两者占据的大致正方形闭合窗形成在存储箱13的周壁中。
[0064]中间箱16
[0065]以下将对中间箱16的结构进行描述。图7为中间箱16的立体图。图8(a)为中间箱16的平面图。图8(b)为中间箱16的仰视图。图9为沿着图8(a)中的线IX-1X获得的截面图。
[0066]中间箱16由人造树脂制成，该人造树脂在硬度方面低于基部14和罩15的材料。中间箱16附接至基部14，并且从竖立壁22向上连续延伸。罩15安装在中间箱16上。中间箱16闭合了没有被罩15和基部14两者占据的上述正方形闭合窗。
[0067]如在图7、图8(a)和图8(b)中所示，中间箱16具有呈大致正方形闭合形状的中间壁41。中间箱16具有限定了其下端的正方形闭合框架42。框架42在其中形成有正方形闭合槽43，在正方形闭合槽43中配合基部14的竖立壁22的上端。框架42具有形成在槽43的外侧的附接至基部14的固定部44。固定部44以与基部14的固定部24d对准的方式定位，并且具有在其中形成的螺纹孔。螺纹孔分别延伸穿过固定部44的厚度。通过下述方式实现中间箱16至基部14的附接:将固定部44放置在基部14的固定部24d上，随后将螺钉N紧固到固定部24d和固定部44中。中间箱16设置在基部14的竖立壁22的顶端上。
[0068]中间壁41具有形成有孔45的内片部，基部14的定位销26 (即，大直径部)分别穿过这些孔45。
[0069]中间箱16在其上一体地设置有连接端子47，连接端子47电接合至接线板17。中间箱16还具有附接至该中间箱16的连接器18。连接端子47和连接器18设置成在中间箱16的四个侧壁中的同一侧壁中彼此相邻或在同一侧壁上彼此相邻。
[0070]连接器18部分地暴露在中间箱16外，并且由配合有线缆线束(未示出)的连接器的连接器壳51、以及具有排列在连接器壳51内的多个接线销53的插头52构成。接线销52部分地向上延伸，并且电焊接至控制板12。接线销53包括电力输出端子(例如，汇流条)和信号输入/输出端子。
[0071]中间箱16配备有设置在中间壁41内的水损害传感器60。水损害传感器60定位成较靠近插头52，并且用作浸入检测传感器以检测水进入电池部件10中，S卩，检测电池部件10是否已经浸入水中。图10为水损害传感器60的放大立体图。
[0072]水损害传感器60主要包括延伸板61和传感器基板62。延伸板61从框架42向下延伸。传感器基板62附接至延伸板61。延伸板61为正方形，并具有部分地嵌入其中的多个连接端子(即，电导体)63。连接端子63各自由汇流条构成。连接端子63中的每个均具有从延伸板61的上端向上延伸的一端以及从延伸板61的安装有传感器基板62的侧表面61a(即，主表面)水平延伸的另一端。具体地，连接端子63中的每个连接端子在延伸板61内成直角弯曲。延伸板61的侧表面61a (以下也被称作基板安装表面)在其上形成有两个圆筒形突出部64。圆筒形突出部64中的每个圆筒形突出部均由以下两个部段构成:小直径部和大直径部段。圆筒形突出部64位于延伸板61的基板安装表面61a的拐角处。
[0073]传感器基板62在其中形成有一排孔65和一对孔66，在一排孔65中配合有作为连接端子63的下端的销63a,在一对孔66中插入有延伸板61的圆筒形突出部64。传感器基板62至延伸板61的基板安装表面61a的附接通过下述方式来实现:将连接端子63的销63a和延伸板61的圆筒形突出部64插入到孔65和孔66中，并利用螺钉紧固传感器基板62。在附接至延伸板61之后，传感器基板62被定向成具有竖向延伸的主表面。传感器基板62具有形成在其下端中的两个狭缝67。狭缝67彼此平行地竖向延伸。传感器基板62还具有与狭缝67相邻地附接的三个水检测电极68。
[0074]图11示出了当中间箱16附接至基部14时水损害传感器60的位置。图11为当中间箱16和基部14组装在一起时水损害传感器60的竖向截面图。
[0075]当中间箱16接合至基部14时延伸板61设置在基部14的竖立壁22内。传感器基板62位于延伸板61内。三个水检测电极68设置得比延伸板61的下端(S卩，基部14的竖立壁22的上端)更低，并且设置成靠近底部板21。当水进入存储室13时，其将会相对快地到达水检测电极68。这使得水检测电极68彼此电连接以将其指示信号输出至控制板12。
[0076]如图11中所示,传感器基板62位于控制板12下方,并具有横穿(traverse)控制板12的主表面(S卩，电子部件安装表面)(即，大致垂直于控制板12的主表面延伸)的主表面(即，电子部件安装表面)。水检测电极68设置在比图11中由“K”表示的、基部14与中间箱16之间的明显边界更低的水平处。明显边界K位于基部14的竖立壁22的顶端与配合在中间箱16的槽43中的密封构件75的下表面之间。控制板12定位成比明显边界K更高。传感器基板62延伸的方向与下述方向相同:在该方向上，如图2中清晰地示出的那样将组装电池模块11的电化电池单元83布置为彼此重叠。
[0077]如图7中所示，中间箱16包括从框架42向下延伸的绝缘壁71。在中间箱16与基部14的组装中，如图2中清晰地示出的，绝缘壁71在竖立壁22内从中间箱16朝向基部14的底部板21延续或延伸。换句话说，绝缘壁71中的每个绝缘壁均布置成在水平方向(即，垂直于电池部件10的厚度的方向)上与竖立壁22重叠。绝缘壁71用以将组装电池模块11的电极(即，稍后将进行详细地描述的电极片84和85)与竖立壁22电绝缘，并且位于组装电池模块11的电极与竖立壁22之间。基部14如上所述具有位于竖立壁22内的基部块25。如图8(a)和图8(b)中清晰地示出的,绝缘壁71中的每个绝缘壁均具有L形形状,换句话说，其具有彼此垂直地延伸以将组装电池模块11的电极与基部块25电绝缘的两个壁部段。
[0078]图2示出了紧固至基部14的罩15和中间箱16。基部14的竖立壁22的上端配合在中间箱16的框架42的槽43中。具体地，在使中间箱16的固定部44的下端与基部14的固定部24d接触的情况下，将基部14固定至中间箱16。在这种情况下，中间箱16的槽43的底部(即，中间壁41的相对端部中的面向基部14的那个端部)定位在离开竖立壁22的上端的给定距离处。密封构件75 (即，机械密封件)填充了中间箱16的槽43与竖立壁22的上端之间的这个空气间隙。密封构件75具有如图3中所示的构型。更具体地，密封构件75由环形条状构件构成。密封构件75被竖立壁22的上端弹性压缩以在基部14与中间箱16之间产生液密密封。
[0079]中间箱16的中间壁41的上端配合在沿着罩15的周缘延伸的槽43中。具体地，在使罩15的固定部31的下端与基部14的固定部24b接触的情况下,罩15固定至基部14。在这种情况下，罩15的槽32的底部(S卩，罩15的相对端部中的面向基部14的那个端部)定位在离开中间壁41的上端的给定距离处。密封构件76 (B卩，机械密封件)填充了罩15的槽32与中间壁41的上端之间的该空气间隙。密封构件76具有如图3中所示的构型。更具体地，密封构件76由环形条状构件构成。密封构件76被中间壁41的上端弹性压缩以在罩15与中间箱16之间产生液密密封。
[0080]如从以上讨论中明显看到的，基部14的竖立壁22的上端以与中间箱16的槽43的底部间接接触的方式放置。类似地，中间箱16的中间壁41的上端以与罩15的槽32的底部间接接触的方式放置。换句话说，减震器设置在基部14与中间箱16之间以及中间箱16与罩15之间，以避免从上方作用在罩15上的外力直接传递至中间箱16以及基部14。
[0081]组装电池模块11
[0082]以下将对组装电池模块11的结构进行描述。图12为示出了组装电池模块11的总体结构的立体图。图13和图14为组装电池模块11的分解立体图。图15为组装电池模块11的平面图。图16为沿着图15中的线X V1-X VI获得的截面图。
[0083]组装电池模块11用作所谓的电池，并且主要包括具有多个(在该实施例中为四个)电池单元83的电池组件81以及紧固至电池组件81的作为汇流条保持件的电池保持件82。电池组件81包括电池单元83，电池单元83中的每个电池单元均通过如本申请的前序部分中所描述的层叠式电池单元来实施。具体地，电池单元83中的每个电池单元均由下述柔性平坦壳体构成:该柔性平坦壳体是由如图16中所示的设置在平坦壳体中的一对复合膜以及正方形电池单元主体83a所形成的。该壳体具有被密封成将电池单元主体83a密闭地放置在壳体内的周缘。电池单元83在其厚度方向上布置成彼此重叠。电池单元83中的每个电池单元均具有平坦形状，并具有从电池单元主体83a向外延伸的一对电极片84和85。电极片84和85附接至电池单元83中的每个电池单元的四个侧部中的在直径上相对的两个侧部。电极片84用作正电极。电极片85用作负电极。正电极片84由铝制成。负电极片85由铜制成。
[0084]如上所述，电池单元83竖向地堆叠。如可以从图12和图13中观察到的，电池单元83中的竖向相邻的两个电池单元中的一个电池单元具有与另一电池单元83的负电极片85设置在相同的侧部上的正电极片84。换句话说，电池单元83中的竖向相邻的两个电池单元中的一个电池单元的正电极片84在电池单元83的厚度方向上布置在另一电池单元83的负电极片85的上方。电池单元83中的每个电池单元的正电极片84电接合至电池单元83中的一个相邻电池单元的负电极片85，使得所有电池单元83均串联地电连接在一起。
[0085]电池单元83中的两个相邻电池单元的正电极片84和负电极片85物理弯曲成彼此靠近，以具有布置成彼此竖向重叠的部分。这些重叠部分例如通过超声波焊接接合在一起。在该实施例中，电池组件81的正电极片84和负电极片85如图17中所示以此方式接合。所有电池单元83的电极片84和85被分成两种类型:一种是第一电极片，而另一种是第二电极片。如稍后详细描述的，第一电极片是电池单元83中的每两个竖向相邻电池单元的、具有布置在彼此上且通过焊接部接合在一起的部分的那些电极片84和85。第二电极片是电池单元83的没有接合至其它电池单元83的电极片的那些电极片84和85。更具体地，在电池组件81的右侧，在水平方向上平直地延伸的最上方正电极片84和最下方负电极片85为第二电极片，而电池单元83中的中间两个电池单元的弯曲并焊接在一起的最上方正电极片84和最下方负电极片85为第一电极片。在电池组件81的左侧，电池单元83中的上两个电池单元的弯曲并焊接在一起的正电极片84和负电极片85为第一电极片。类似地，电池单元83中的下两个电池单元的弯曲并焊接在一起的正电极片84和负电极片85为第一电极片。
[0086]第一电极片和第二电极片在电极片84和85延伸的方向上在构型方面彼此不同，其中第一电极片是电极片84和85中的在电池单元83中的两个竖向相邻电池单元之间布置成彼此重叠的且接合在一起的一些电极片，而第二电极片是没有彼此接合的其他电极片84和85。将参照图18对此进行描述。图18为示出了如图17中所示的处于电池单元83的右侧的电极片84和85的放大图，并且为了方便起见，将接合在一起的电极片84和85表示为第一电极片Tl并将没有接合在一起的电极片84和85表示为第二电极片T2。附图标记94a、94b以及94c表示与第一电极片Tl和第二电极片T2连接的汇流条。稍后将对汇流条94a至94c进行详细地描述。
[0087]第一电极片Tl中的每个第一电极片均具有曲柄形状并具有弯曲部86，该弯曲部86从该第一电极片的通向电池单元83中的相应电池单元的主体的基部端部以大致直角延伸，即，接近第一电极片Tl中的配对的电极片(即，竖向相邻的电极片)，以在电极片84与85中的每两个相邻电极片之间产生重叠。第一电极片Tl中的每个第一电极片的弯曲部86居中位于第一电极片Tl的从电池单元83中的相应电池单元的主体直接延续的基部端与该第一电极片Tl的与相邻电极片的接合部(或焊接部)之间。第一电极片Tl中的每个第一电极片均包括两个圆形或弧状拐角300，这两个圆形或弧状拐角300在相对方向上隆起以整体限定第一电极片Tl的曲柄形状。第一电极片Tl具有在电池单元83的厚度方向上布置在彼此上并在电池单元83中的两个相邻电池单元之间居中位置处接合在一起的顶端部。弧状拐角300中的每个弧状拐角定形成具有使作用在该弧状拐角上的应力的不理想程度最小化的曲率半径，其中该应力是由在超声波焊接操作期间产生的或在电池部件10安装在自动交通工具上的情况下从自动交通工具的主体传递的振动所引起的。弧状拐角300的曲率半径可以彼此相等。
[0088]第二电极片T2中的每个第二电极片均包括当在垂直于其长度方向的方向上观察时具有大致U形形状的弯曲部87。第二电极片T2中的每个第二电极片的弯曲部87位于该第二电极片T2的从电池单元83的主体直接延续的基部端与至汇流条94a或94c的接合部(或焊接部)之间。第二电极片T2中的每个第二电极片均包括在不同的方向上隆起的三个圆形或弧状拐角400。具体地，弧状拐角400中的两个外部弧状拐角在大致相同的方向(SP，图17和图18中的向下方向)上隆起。弧状拐角400中的一个中间弧状拐角在与外部弧状拐角400隆起的方向相反的方向(B卩，图17和图18中的向上方向)上隆起。弧状拐角400中的每个弧状拐角定形成具有使作用在该弧状拐角上的应力的不理想程度最小化的曲率半径，该应力是由在超声波焊接操作期间产生的或在电池部件10安装在自动交通工具上的情况下从自动交通工具的车身传递的振动所引起的。弧状拐角400的曲率半径可以彼此相等。
[0089]电池部件10具有对电池单元83堆叠的方向——即，电池单元83的厚度方向——上的机械振动最敏感的构型。该方向在下文中也被称作堆叠方向。
[0090]弯曲部86和87在几何上定形成使得无论如何将第一电极片Tl和第二电极片T2接合在一起或接合至汇流条94a至94c，所有的第一电极片Tl和第二电极片T2均具有相同的长度LI。如图18中可以观察到的，该长度LI为第一电极片Tl和第二电极片T2中的每一者的通向电池单元83的基部端与其梢端之间的线性距离。因此，第一电极片Tl和第二电极片T2的相同的线性长度LI使得所有的第一电极片Tl和第二电极片T2的梢端在电池单元83的堆叠方向上对准。具体地，在电池单元83的同一侧延伸的第一电极片Tl和第二电极片T2具有在电池单元83的堆叠方向上对准的梢端。这消除了对制造第一电极片Tl和第二电极片T2的所有条状件的长度进行调节的需求，并且允许第一电极片Tl和第二电极片T2在第一电极片Tl和第二电极片T2延伸的方向上在相同位置处接合在一起或接合至汇流条94a至94c。第二电极片T2的弯曲部87用作长度调节器以调节第二电极片T2的长度，以使第二电极片T2的接合部在电池单元83的堆叠方向上与第一电极片Tl的接合部对准。这使得第二电极片T2与汇流条94间的接合部(焊接部)的中心以及第一电极片Tl与彼此(即，与汇流条94)间的接合部(焊接部)的中心在第一电极片Tl和第二电极片T2延伸的方向上位于离开电池单元83的主体的相同距离处。
[0091]如图14中所示，粘合带88插置在电池单元83中的每两个电池单元之间，以将所有电池单元83粘结在一起。电池组件81还具有通过粘合带88附接至电池单元83中的最上方电池单元的表面的刚性板89。该刚性板89例如由具有与电池单元83中的每个电池单元的表面积至少相等的表面积的铁片制成。在该实施例中，刚性板89的表面积在尺寸方面大于电池单元83的表面积。刚性板89用作对由卷簧101产生的机械负荷的弹簧支承件。
[0092]电池保持件82配备有第一保持件91、第二保持件92以及将第一保持件91与第二保持件92连接在一起的连接器93。第一保持件91在电池组件81的侧部中的一个侧部上附接至电极片84和85，而第二保持件92在电池组件81的相对侧部上附接至电极片84和85。第一保持件91、第二保持件92以及连接器93通过人造树脂一体地形成。
[0093]第一保持件91具有下文中将由附图标记94 一般地表示的三个汇流条94a、94b和94c。汇流条94a、94b和94c布置成在电池单元83的堆叠方向上彼此重叠并且由第一保持件91悬挑。汇流条94a、94b和94c电连接至从电池组件81的两个相对侧部中的一个侧部延伸的正电极片84和负电极片85。汇流条94a、94b和94c具有在竖向方向(B卩，电池组件81的厚度方向)上面向彼此的主表面。如图18的右侧示出的，汇流条94a、94b和94c中的每一者均具有下述的主表面之一:其与正电极片84和负电极片85中的相应一者的表面直接接触地接合。如可以在图18中观察到的，汇流条94a、94b和94c在电池单元83的堆叠方向上彼此对准。换句话说，汇流条94a、94b和94c定位成离开电池单元主体83a，并且在电极片84和85延伸的方向上放置在大致相同的位置中。汇流条94a用作电池组件81的正极端子(即，由串联连接的电池单元83形成的串联电路的正极端子)。汇流条94c用作电池组件81的负极端子(即，串联电路的负极端子)。汇流条94a和94c分别连接至电池组件81的功率端子85。
[0094]第二保持件92具有下文中将由附图标记94 一般地表示的两个汇流条94d和94e。汇流条94d和94e布置成在电池单元83的堆叠方向上彼此重叠并由第二保持件92悬挑。汇流条94d和94e电连接至从电池组件81的两个相对侧部中的另一侧部延伸的正电极片84和负电极片85。汇流条94d和94e具有在竖向方向(即，电池组件81的厚度方向)上面向彼此的主表面。如图16的左侧示出的，汇流条94d和94e中的每一者均具有下述的主表面之一:其与正电极片84和负电极片85中的相应一者的表面直接接触地接合。如可以在图16中观察到的，汇流条94d和94e在电池单元83的堆叠方向上彼此对准。换句话说，汇流条94d和94e定位成离开电池单元主体83a，并且在电极片84和85延伸的方向上放置在大致相同的位置中。
[0095]电池组件81被设计成测量电池单元83中的每个电池单元处出现的端电压。具体地，第一保持件91具有分别连接至汇流条94a、94b和94c的三个电压检测端子96。第二保持件92具有连接至汇流条94d和94e的两个电压检测端子96。功率端子95和电压检测端子96全部向上延伸，并具有接合至控制板12的顶端。
[0096]电压检测端子96中的每个电压检测端子均可以由汇流条94(94a至94e)中的一个汇流条的一部分构成。换句话说，汇流条94中的每个汇流条均可以用于检测电池单元83处的端电压。在该实施例中，汇流条94中的每个汇流条作为电压检测端子96在一个端部处连接至电池组件81的正电极片84和负电极片中的一者而在另一端部处连接至控制板12。汇流条94中的每个汇流条弯曲并部分地嵌入第一保持件91和第二保持件92中的一者中。汇流条94用作电接合至控制板12的连接构件，控制板12是设置在电池部件10中的电装置之一。汇流条94还用作电接合至设置在电池部件10外的外部锌电池单元或锌电池的连接构件。
[0097]连接器93由上、下连接条98构成。换句话说，连接器93具有水平的细长开口或狭槽，以具有上、下连接条98。连接条98中的每个连接条均具有如可以从图12中观察到的足够小的宽度以被设置在电池单元83中的竖向相邻的两个电池单元的复合膜的周缘之间的空间中。在电池保持件82附接至电池组件81的情况下，连接条98各自在电池单元83的复合膜之间延伸，而没有从电池组件81的周界突出。这有益于减小电池部件10的总尺寸。
[0098]第一保持件91和第二保持件92中的每一者均具有如图2中可以观察到的比电池组件81的总厚度(即，电池组件81在电池单元93堆叠的方向上的竖向尺寸)更小的高度(即，第一保持件91和第二保持件92中的每一者的树脂主体的竖向尺寸)。这使得组装电池模块11能够在保持件91和92对电池部件10的任何部件均没有任何物理干扰的情况下安装在基部14上。
[0099]图19为示出了安装在中间箱16所附接的基部14上的组装电池模块11的平面图。
[0100]当从中间箱16的连接器18观察时，组装电池模块11放置成使得电极片84和85位于组装电池模块11的主体的右侧和左侧。组装电池模块11还设置成在基部14上与散热器27相邻。电池保持件28配合在组装电池模块11的更靠近散热器27的一个侧部中，即，更靠近连接器18和连接器47的一个侧部中。在使电池保持件82 (即，第一保持件91和第二保持件92)的安装壁97通过螺钉N紧固至基部14的固定部24c的情况下，将组装电池模块11固定在基部14上。
[0101]如图3中所示，双面胶带(也被称作双粘贴带)111设置在组装电池模块11的主体的下方。双面胶带111将组装电池模块11的底部表面粘结至基部14。绝缘片112放置在电池组件81的电极片84和85的下方，以将电极片84和85与底部板21电绝缘。
[0102]电极片的超声波焊接
[0103]以下将对组装电池模块11的电极片84和85的超声波焊接进行描述。图20(a)和图20 (b)示出了被用以实现电极片84和85与汇流条94的焊接的超声波焊接机140。超声波焊接机140配备有站座141 (即，固定台)和砧角142 (即，超声波发生器(sonotrode))。砧座141和砧角142分别具有成形表面143和144，在成形表面143和144上形成有精细的不规则物或凹痕。例如通过滚花来实现凹痕的形成。
[0104]正电极片84与负电极片85的接合通过下述方式来实现:将电池单元83中的两个相邻电池单元的正电极片84和负电极片85布置成彼此重叠，并对该重叠部进行超声波焊接。如上所述，正电极片84由铝制成，而负电极片85由铜制成。正电极片84因而在硬度方面低于负电极片85。这引起了下述担忧:对简单保持在成形表面143与144之间的正电极片84与负电极片85的超声波焊接引起对硬度较低的正电极片84的物理损害。
[0105]为了缓和以上问题，汇流条94被用作加强板，以物理地保护正电极片84。汇流条94例如由铜制成。具体地，如图20(a)中清楚地示出的，正电极片84和负电极片85放置成彼此重叠，使得正电极片84位于下侧，即，面向砧座141，而负电极片85放置在上侧，即，面向砧角142。汇流条94设置在砧座141与正电极片84之间。利用这种布局，硬度较低的正电极片84夹入硬度较高的负电极片85与汇流条94之间，其中，负电极片85和汇流条94以分别与超声波焊接机140的成形表面143和144接触的方式来放置。由超声波焊接机140将超声波振动施加至正电极片84、负电极片85以及汇流条94，以将它们焊接在一起。在超声波焊接操作期间，防止硬度较低的正电极片84与成形表面143和144进行物理接触，从而使得不会对其产生损害。
[0106]如已经描述的，正电极片84中的被用作组装电池模块11的电池组件81的电池正极端子(也被称作总体正极端子)的一个正电极片在没有连接至负电极片85的情况下接合至汇流条94 ( S卩，图13和图18中的汇流条94a)。参照图20 (b)对正电极片84中的一个正电极片的超声波焊接进行描述。如附图中清楚地示出的，汇流条94a设置在正电极片84的下方，即，砧座141的上方。接触板99布置在正电极片84上，S卩，砧角142的下方。接触板99用作由硬度比正电极片84更高的材料制成的加强件或保护件，并且例如由铜制成。具体地，硬度较低的正电极片84夹入硬度较高的汇流条94a与接触板99之间。由超声波焊接机140将超声波振动施加至正电极片84、汇流条94a以及接触板99，以将它们焊接在一起。在超声波焊接操作期间，防止硬度较低的正电极片84与成形表面143和144进行物理接触，从而使得不会对其产生损害。接触板99通常保持焊接至正电极片84和汇流条94a，但是也可以替代性地在完成超声波焊接操作之后从其移除。为了简化起见，图18省去了接触板99。
[0107]如已经描述的，负电极片85中的被用作组装电池模块11的电池组件81的电池负极端子(也被称作总体负极端子)的一个负电极片在没有连接至正电极片84的情况下接合至汇流条94( S卩，图13和图18中的汇流条94c)。负电极片85不是由硬度较低的铝制成。因此，在没有使用接触板99的情况下实现负电极片85与汇流条94c的焊接。换句话说，负电极片85和汇流条94c直接承受由超声波焊接机140产生的超声波振动。
[0108]电极片84和85如上所述具有弯曲部86和87。弯曲部86和87用作振动吸收件，以在受到超声波焊接机140中的超声波焊接时吸收传递至电极片84和85的很小的或高频的振动，从而消除了作用在电极片84和85上的不理想的应力。电极片84和85在其在超声波焊接部与通向电池单元83的主体的基部端之间的材料的长度方面彼此大致相同，从而使得在超声波焊接操作期间在焊接部处产生的热对电池单元83的影响是均匀的。
[0109]电池保持件82的汇流条94均放置在距电池单元主体83a大致相同的距离处。具体地，所有汇流条94均具有位于离开电池单元主体83a相同距离处的纵向中心。另外，所有电极片84和85均具有在电极片84和85从电池单元主体83a向外延伸的方向上位于距电池单元主体83a相同的距离处的梢端。这消除了对超声波焊接机140的砧座141和/或砧角142的构型进行改变以及对超声波焊接的条件进行调整的需求，并且还避免了电极片84和85的梢端在焊接操作期间对超声波焊接机140的物理干扰。
[0110]返回参照图16，三个汇流条94a至94c在电池保持件82的第一保持件91中焊接至电极片84和85。具体地，如已经描述的，汇流条94a至94c中的每一者设置在电极片84和85中的相应一者的下方并接合在一起。更具体地，电极片84和85中的最上方的一者(即，正电极片84)夹入汇流条94a与接触板99之间并焊接在一起。电极片84和85中的中间的一者(即，正电极片84)夹入负电极片85与汇流条94b之间，并且它们被焊接在一起。电极片84和85中的最下方的一者(即，负电极片85)放置在汇流条94c上并焊接在一起。
[0111]两个汇流条94d和94e在电池保持件82的第二保持件92中接合至电极片84和85。具体地，汇流条94d和94e中的每一者均放置在电极片84和85的组合的下方并接合在一起。汇流条94d和94e的焊接以与正电极片84位于负电极片85和汇流条94之间的方式相同的方式来实现。
[0112]第一保持件91的汇流条94a、94b和94c中的每一者均设定在与配对部件——即，电极片84和85中的相应一者或相应的组合一的高度对应的水平处。因此，当电池保持件82附接至电池组件81时，汇流条94中的每个汇流条将会放置并保持在电极片84和85中的相应一者或相应的组合上，从而有助于易于对汇流条94和电极片84和85进行焊接操作。
[0113]被用作电池组件81的正极端子的汇流条94a以及被用作电池组件81的负极端子的汇流条94c用作主功率路径，因而被设计成比其他汇流条94b、94d和94e更宽。汇流条94a至94e均具有相同的厚度，以使超声波焊接条件标准化。
[0114]将对组装电池模块11的生产方法进行简要地说明。首先将对如何制造电池组件81进行讨论。四个电池单元83中的每个电池单元的电极片84和85分别弯曲成预定形状。电池单元83被堆叠成彼此重叠，其中，电池单元83中的竖向相邻的两个电池单元中的一个电池单元的正电极片84或负电极片85放置在另一电池单元83的负电极片85或正电极片84上。粘合带88设置在电池单元83中的每两个电池单元之间，以将所有电池单元83粘结在一起。这使得除用作电池组件81的正、负极端子的那些电极片84和85外，正电极片84和负电极片85具有布置成彼此重叠的顶部。
[0115]随后，与电池组件81分开生产的电池保持件82附接至电池组件81。这种附接通过将电池保持件82与下述方向对准、并将电池保持件82配合在电池组件81上来实现:在该方向上，电池组件81的没有电极片84和85的两个侧部彼此相对。这使得从电池保持件82横向延伸的汇流条94(94a至94e)正好放置在电池组件81的电极片84和85的下方。电池保持件82的连接器93 (即，连接条98)插入到电池单元83中的竖向相邻的两个电池单元的复合膜之间的空气间隙中。具体地，连接条98中的每个连接条均配合在电池单元83中的两个相邻电池单元的复合膜(即，周缘)之间的空气间隙中。
[0116]在电池单元83被堆叠并彼此串联电连接之后，这种堆叠如上所述包括正电极片84与负电极片85的某些重叠部。所有重叠部中的每个重叠部均具有放置在负电极片85的下方的正电极片84。汇流条94中的每个汇流条均布置在重叠部中的一个重叠部的下方,使得正电极片84插置在负电极片85与汇流条94之间。汇流条94、正电极片84和负电极片85的每个这种堆叠随后通过超声波焊接机140焊接。
[0117]控制板12
[0118]以下将对控制板12的结构进行描述。图21为控制板12的立体图。图22为示出了安装在基部14上的控制板12的平面图。在图22中，为了简化起见，虚线表示组装电池模块11 (即，刚性板87)的位置。
[0119]控制板12由具有安装在其主表面上的各种电子器件的印刷电路板制成。控制板12的其上制造有电子器件的表面在下文中也将被称作电子部件安装表面。具体地，控制板12配备有CPU (即，运算装置)，该CPU用作控制器以执行给定的控制任务，从而控制组装电池模块11和上述功率器件P的充电与放电操作。控制板12布置成与组装电池模块11竖向重叠，即，在其竖向方向上设置在组装电池模块11正上方。换句话说，控制板12定位得比组装电池模块11更加远离底部板21。
[0120]控制板12具有与其上制造有功率器件P等的表面相对的下表面。该下表面放置在基部14的固定部24a上，并通过螺钉N紧固至基部14。具体地，如可以在图3和图18中观察到的，控制板12通过螺钉N在多个位置处紧固至基部14。
[0121]水损害传感器60的水检测电极68位于基部14的底部板21附近，使得控制板12上的CPU (即，控制器)可以对来自水损害传感器60的表不电池部件10浸入水中的输出进行分析，以执行给定的任务，从而例如在电池部件10由于其浸入水中而发生故障之前停止对组装电池模块11进行充电或放电。
[0122]控制板12具有两个区域:重叠区域，该重叠区域布置成与组装电池模块11竖向重叠，即，在其竖向方向上设置在组装电池模块11的正上方；以及非重叠区域，该非重叠区域定位成在竖向方向上与组装电池模块11不一致。功率器件P制造在非重叠区域上。如图5中所示出，非重叠区域位于基部14的散热器27的正上方，换句话说，面向基部14的散热器27，从而有助于将由功率器件P产生的热通过散热器27释放到组装电池模块11外。
[0123]如图3中所示，绝缘片113插置在散热器27的板面向板27a与控制板12之间，以将散热器27与控制板12电绝缘。
[0124]控制板12至基部14的接合通过下述方式来实现:将中间箱16的接线销53和连接端子63以及组装电池模块11的功率端子95和电压检测端子96插入到形成在控制板12中的孔中，随后将其焊接。
[0125]由热敏电阻制成的温度传感器106如图22中所示通过导线105连接至控制板12。温度传感器106安装在组装电池模块11上，并用以测量组装电池模块11的温度。具体地，组装电池模块11的电池保持件82如图12中所示具有向上延伸的传感器安装架107。温度传感器106附接至传感器安装架107。
[0126]如上所述，电池部件10配备有按压机构，以从上方按压组装电池模块11并将其保持在存储箱13内。具体地，按压机构配备有卷簧101，该卷簧101如图2中所示设置在组装电池模块11的上表面与罩15之间，以按压组装电池模块11靠着基部14。卷簧101在组装电池模块11与罩15之间的安装导致了对控制板12与卷簧101之间的物理干扰的担忧。
[0127]为了缓和以上问题，控制板12具有孔102，该孔102穿过该控制板12的厚度以限定设置有卷簧101的弹簧室。卷簧101中的每个卷簧均具有膨胀或收缩的长度(即，轴线)并且如在图2中清楚地示出的那样被设置在孔102中，使得长度大致垂直于控制板12的主表面延伸。孔102用作干扰避免部，以消除控制板12与卷簧101之间的物理干扰。控制板12整体具有圈形形状。如图21和图22中所示，孔102具有多边形形状，但是其也可以为环形。
[0128]对以上按压机构的说明进行补充，组装电池模块11具有其相对的主表面中的一个王表面的中央区域，其中在该中央区域上施加由卷黃101广生的压力。换句话说，卷黃101设置在组装电池模块11的上表面的中央区域上。该中央区域以下还将被称作压力施加区域。该压力施加区域在组装电池模块11的平面图中占据了组装电池模块11的重心。按压机构具有以2乘2矩阵的形式设置的四个卷簧101。控制板12布置成在竖向方向(即，电池部件10的厚度方向)上与组装电池模块11的重心重叠。具体地，孔101形成在控制电路板12中的、在电池部件10的厚度方向(即，由卷簧101产生的压力作用在组装电池模块11上的方向)上覆盖或重叠组装电池模块11的重心的那个区域中。换句话说，按压机构(即，卷簧101)定位成通过组装电池模块11的上表面而将机械压力施加在组装电池模块11的重心上。
[0129]刚性板87如上所述附接至组装电池模块11的电池组件81的上表面。卷簧101设置在刚性板87上。如已经描述的那样，罩15已在其下表面上形成了用于保持卷簧101的端部的弹簧保持件35。具体地，弹簧保持件35具有分别放置各卷簧101的室35a，使得卷簧101适当地定位于组装电池模块11的压力施加区域上。
[0130]罩15接合至基部14，并压缩卷簧101的长度以产生机械压力。该机械压力施加在组装电池模块11上。四个卷簧101的使用使得组装电池模块11的、其上作用了由卷簧101产生的机械压力的区域(即压力施加区域)增大。刚性板87的使用实现了机械压力在组装电池模块11的电池组件81的上表面上的均匀分布。
[0131 ] 交通工具电源系统的电气结构
[0132]下面将参照图23对交通工具中的电源系统的电气结构进行描述。电池部件10的组装电池模块11如上所述配备有串联连接的四个电池单元83。电池单元83中的每个电池单元均在其正极端子和负极端子处通过电路径121连接至控制器122。控制器122由CPU (即，运算装置)来实施，该CPU用以执行给定控制任务，以控制组装电池模块11的充电或放电操作。控制器122为安装在控制板12上的电子部件。如图13中所示，汇流条94 (94a至94e)连接至电池单元83的正、负极端子。通过汇流条94和电压检测端子96来提供电路径121。
[0133]电池部件10配备有通过导线125耦接在一起的连接端子123和124。组装电池模块11连接至从导线125分叉的导线126。开关127设置在导线135中。开关128设置在导线126中。开关127和128中的每一者均用作例如由功率MOSFET构成的功率控制开关装置。如图17中所示，开关127和128对应于功率器件P。水损害传感器60的传感器基板62连接至控制器122。
[0134]除电池部件10之外，电源系统还包括铅酸电池131。铅酸电池131耦接至电池部件10的连接端子123。电池部件10和铅酸电池131通过安装在交通工具中的发电机(也被称作交流发电机)132来充电。交通工具还配备有作为由来自铅酸电池131的电力来供给的电负载的起动机133，以起动安装在交通工具中的内燃发动机。诸如安装在交通工具中的音频系统或导航系统的电负载134通过连接端子124耦接到电池部件10。电池部件10将电力供给至电负载134。
[0135]将对由控制器122控制的开关127的接通/断开操作进行简要地描述。开关127根据组装电池模块11和铅酸电池131中的荷电状态(即，可用的电能的量)而断开/闭合。具体地，当组装电池模块11中的荷电状态大于或等于给定值Kl时，控制器122断开开关127，以使连接端子123与组装电池模块11断开连接。替代性地，当组装电池模块11中的荷电状态落在了给定值Kl以下时，控制器122接通开关127，以连接连接端子123与组装电池模块11，从而利用发电机132对组装电池模块11进行充电。
[0136]当需要利用起动机133起动发动机，并且铅酸电池131中的荷电状态大于或等于给定值K2时，控制器122断开开关127，以将来自铅酸电池131的电力供给起动机133。替代性地，当铅酸电池131中的荷电状态小于给定值K2时，控制器122接通开关127，以将来自组装电池模块11的电力供给起动机133。
[0137]安装有电源系统的交通工具配备有用以在点火开关处于接通状态时自动使发动机停止的自动怠速停止系统(也被称作自动发动机起动/重新起动系统)。当满足给定的自动发动机停止条件时，安装在交通工具中的E⑶(S卩，怠速停止E⑶)自动使发动机停止。当在发动机停止之后满足给定的自动发动机重新起动条件时，ECU利用起动机133重新起动发动机。自动发动机停止条件例如为如下条件:交通工具的加速装置(accelerator)已经被关闭或释放、交通工具的制动器(brake)已经被打开或应用、以及交通工具的速度小于给定值。自动发动机重新起动条件例如为如下条件:加速装置已经打开、以及制动器已经关闭。
[0138]电池部件10的安装
[0139]电池部件10安装在交通工具的限定了乘客厢的底板上。更具体地，基部14的底部板21水平设置在交通工具的前座的下方。电池部件10位于交通工具的乘客厢中，使得与电池部件10安装在交通工具的发动机厢内的情况相比，电池组件10溅到水或泥的可能性更小。电池部件10可以替代性地放置在除前座的下方以外的位置，例如，放置在后座与后行李厢之间的空间中。
[0140]上述实施例提供了以下优势。
[0141]电极片84和85如上所述具有弯曲部86和87。弯曲部86和87用作振动吸收件，以在受到超声波焊接机140中的超声波焊接时吸收传递至电极片84和85的振动，从而消除了作用在电极片84和85上的不理想的应力。
[0142]组装电池模块11具有牢固地紧固在存储箱13中的电池组件81和电池保持件82。电池单元83中的每个电池单元的电极片84和85均焊接至汇流条94。这种类型的组装电池模块通常遇到的缺点在于，存储箱13的振动产生了施加在电极片84和85与汇流条94间的焊接部上的应力，这可能会导致焊接部的破裂。为了避免这一问题，电极片84和85被设计成具有用作应力吸收器的弯曲部86和87，以使作用在焊接部上的应力最小化。这确保了电极片84和85至汇流条94的接合的稳定性，并使得电极片84和85产生了对振动的大致相同程度的抵抗性。
[0143]如果电极片84和85中的一些电极片被设计成具有弯曲部86和87，而其他电极片84和85形成为不具有弯曲部86和87，则其可能会导致电极片84和85的末梢在焊接操作期间对超声波焊接机140的某些部件的物理干扰，或者导致电极片84和85的末梢根据存储箱13的构型在存储箱13内彼此物理干扰。弯曲部86和87还用以有助于使电池组件81的任一侧部上的电极片84和85的末梢易于排列成与电池组件81的堆叠方向(即，厚度方向)I对准。电极片84和85的末梢的这种布局消除了以上问题，并确保了电极片84和85与汇流条94的接合的稳定性。
[0144]如上所述，弯曲部86和87的形成消除了为提前实现电极片84和85的末梢的对准而对电极片84和85的材料的长度或电池单元83的尺寸进行调节的需求。具体地，弯曲部86和87几何定形成使得所有电极片84和85都具有相同的长度，该长度为电极片84和85中的每个电极片的通向电池单元83的基部端与其梢端之间的线性距离，从而避免了电极片84和85的末梢在焊接操作期间对超声波焊接机140的任何部件的干扰。
[0145]电极片84和85在其材料的长度(即，电极片84和85在被弯曲以形成弯曲部86和87之前的长度)方面彼此大致相同，从而使得在超声波焊接操作期间在焊接部处产生的热对电池单元83的影响是均匀的。弯曲部86和87的形成导致热传导路径的增大的长度(即，电极片84和85的总长度)，从而使超声波焊接机140的焊接操作期间对电池单元83的不良热影响的变化最小化。
[0146]弯曲部86和87均在同一平面中延伸，换句话说，均在相同的方向上定向，即，在电池单元83的作为使由电池部件10的振动引起并作用在电极片84和85上的应力最大化的方向的堆叠方向上定向，从而使得加强了对电池部件10在安装在自动交通工具中时的振动的吸收的有效性。弯曲部86和87还用以吸收电池单元83受热时的变形(B卩，膨胀或收缩)。
[0147]汇流条94位于距电池单元主体83a的任一侧大致相同的距离处。从电池单元主体83a的每个侧部延伸的电极片84和85排列成具有在电池单元83的堆叠方向上彼此对准的末梢。换句话说，电极片84和85的从其焊接部向外延伸的部分具有在电极片84和85延伸的方向上位于大致相同的位置的末梢，从而避免了末梢对超声波焊接机140或者对存储箱13的内壁的物理干扰。
[0148]正电极片84与汇流条94的接合如上所述通过将硬度比正电极片84更高的汇流条94布置在正电极片84上并将其焊接在一起来实现。具体地，汇流条94用作加强件或保护板，以使焊接操作期间对正电极片84的物理损害最小化，从而确保正电极片84与汇流条94的接合的稳定性。
[0149]组装电池模块11使用汇流条94，以用于将电力输入到电池组件81中或从电池组件81输出电力，或者用于测量电池单元83处产生的电压。汇流条94如上所述形成为在硬度方面比正电极片84更高，并且在将汇流条94超声波焊接至正电极片84时被用作加强件或保护件，从而提供了焊接部的稳定性。
[0150]正电极片84中的每个正电极片如上所述由铝制成，而负电极片85中的每个负电极片由铜制成。正电极片84从而在硬度方面比负电极片85低。正电极片84、负电极片85以及汇流条94的焊接通过将正电极片84夹入在硬度方面比正电极片84更高的负电极片85与汇流条94之间来实现，从而消除了为避免正电极片84在焊接操作期间的破损而对额外的加强件或保护件的需求。
[0151 ] 电池保持件82用作汇流条保持件，以使汇流条94在组装电池模块11的任一侧在电池单元83的堆叠方向上排列。汇流条94如上所述在超声波焊接操作中用作加强件。汇流条94由电池保持件82悬挑，并且在其末梢部焊接至正电极片84或负电极片85。汇流条94如上所述由电池保持件82牢固地保持。以如下方式设计电池保持件82:当该电池保持件82附接至电池组件81时，正电极片84和负电极片85将定位成更靠近汇流条94，从而有助于使正电极片84和/或负电极片85易于焊接至汇流条94中的每个汇流条。
[0152]电池保持件82的连接器93 (即，连接条98)插入到电池单元83中的竖向相邻的两个电池单元的复合膜之间的空气间隙中，使得在电池保持件82附接至电池组件81之后，连接器93没有突出到电池组件81外，从而避免了组装电池模块11的总尺寸的增大。
[0153]所有汇流条94至正电极片84和/或负电极片85的接合通过下述方式来实现:从电池单元83被堆叠的相对方向中的仅一个方向(即，以上实施例中的向下方向)将汇流条94放置在正电极片84的正下方，并对它们进行焊接。仅通过将电池保持件82附接至电池组件81而完全实现了汇流条94的这种布置。这在需要将硬度较低的正电极片84插置在负电极片85与汇流条94之间时非常有用，并且使竖向堆叠正电极片84、负电极片85以及汇流条94时的误差最小化。
[0154]以下将对以上实施例的修改进行描述。
[0155]电极片84和85中的每个电极片均被设计成具有如图24中所示的形状。具体地，电极片84和85具有在形状方面全部彼此相同的弯曲部151和152。更具体地，电极片84和85中的焊接在一起的每两个电极片(即，第一电极片Tl)具有第一弯曲部151，这些第一弯曲部151具有相同构型，并且相对于在第一电极片Tl的长度之间居中延伸的中心线以镜像方式定向。电极片84和85中的被用作电池组件81的电池正极端子和电池负极端子的两个电极片(即，第二电极片T2)具有第二弯曲部152，这些第二弯曲部152在形状方面与第一弯曲部151相同，并且如可以从图24中观察到的，这些第二弯曲部152相对于在第二电极片T2的长度之间居中延伸的中心线以镜像方式定向。电池单元83中的每个电池单元均具有如附图中清楚地示出的那样在相对方向上弯曲的一对正电极片84和负电极片85。因此，如图25中所示，电池单元83堆叠成使得电池单元83中的每个电池单元的正电极片84和负电极片85在与电池单元83的堆叠厚度平行的相对方向(即，如图25中观察到的向上方向和向下方向)上弯曲或定向，以有助于电极片84和85的串联连接。
[0156]电极片84和85的弯曲部151和152如上所述在形状方面全部彼此相同，从而允许使用相同的模具来形成弯曲部151和152，这提高了弯曲效率；以及还允许电极片84和85的材料具有相同的长度；以及还允许电极片84和85在其被定形之后在通向电池单元主体83a的基部端与其焊接部之间具有相同的长度。
[0157]弯曲部151和152的相同构型允许以相同的方式生产所有电池单元83，从而提高了电池单元83的成形有效性。
[0158]第二电极片T2( S卩，图24的右侧的电极片84和85中的、用作电池组件81的电池正、负极端子的最上方电极片和最下方电极片)可以与图24中示出的第二电极片Τ2相反地定向。具体地，用作电池组件81的电池正极端子的电极片84在图24中向下弯曲，而用作电池组件81的电池负极端子的电极片85在图24中向上弯曲。
[0159]电极片84和85中的每个电极片均可以替代性地定形成具有至少两个波形部或突出部:一个是向上定向的，而另一个是向下定向的，即，在与电极片84和85的平面横向垂直的相对方向上定向。这样的突出部例如可以压有U形或多边形形状的滚花。替代性地，如图26中所示，电极片84和85中的每个电极片可以在垂直于其长度的方向(即，附图中的竖向方向)上弯曲若干次(在图中为两次)，以具有水平(即，与电池单元83的堆叠方向垂直的方向)延伸的末梢部。通常，电池单元83中的每个电池单元在图26中的与电极片84和85延伸的方向相同的方向A上热膨胀或收缩。热膨胀或收缩将产生作用在电极片84和85上的机械应力。电极片84和85的如图16中那样定形的弯曲部允许电极片84和85在方向A上移动或弹性变形以吸收应力。
[0160]组装电池模块11的电池组件81的电极片84和85与汇流条94的接合在以上实施例中通过将汇流条94放置在电极片84和85和汇流条94的堆叠的底部(即，最靠近图20(a)中的砧座141)处并将其焊接来实现。该布局可以进行改变。例如，该接合可以通过将汇流条94布置在上述堆叠的顶部(即，靠近图20(a)中的砧角142)处、将电极片84和85布置成靠近砧座141以及将其焊接来实现。在该焊接操作中，与图20 (a)中不同，正电极片84在负电极片85的上方设置成靠近汇流条94。在任一种情况下，该接合总是通过将硬度较低的正电极片84夹入硬度较高的汇流条94与负电极片85之间来实现。
[0161]正电极片84和负电极片85如上所述由彼此不同的材料制成。具体地，正电极片84由铝制成，而负电极片85由铜制成。然而，正电极片84和负电极片85可以替代性地由相同的材料制成。例如，正电极片84和负电极片85可以由铝制成。在这种情况下，正电极片84和负电极片85与汇流条94的接合优选地通过下述方式来实现:将汇流条94放置在正电极片84和负电极片85的堆叠的相对表面中的一个表面上，将如接触板99的加强件放置在该堆叠的另一表面上，并经由超声波焊接机140对它们进行焊接。
[0162]对于电池单元83中的每个电池单元而言，如上所述，正电极片84和负电极片85从其四个侧部中的直径方向上相对的两个侧部向外延伸,但是电池单元83中的每个电池单元也可以替代性地设计成具有设置在其相邻的两个侧部上的正电极片84和负电极片85。在这种情况下，电池保持件82例如如图27(a)中所示地定形。
[0163]在图27(a)的示例中，正电极片84和负电极片85形成为从电池单元83的四个侧部中的两个相邻侧部(即，相互正交的两个侧部)延伸。电池保持件82配备有两组汇流条94，每一组以与电池单元83的四个侧部中的两个相邻侧部中的一个侧部平行的方式延伸。在图27 (b)的示例中，电池单元83中的每个电池单元均设计成具有设置成在其四个侧部中的相同侧部上彼此靠近的正电极片84和负电极片85。电池保持件82配备有两组汇流条94，这两组汇流条94均以与电池单元83的四个侧部中的排列有正电极片84和负电极片85的那个侧部大致平行的方式延伸。
[0164]在图27(a)和图27(b)的示例中的每个示例中，电池组件81的电池单元83的电串联连接通过下述方式来实现:除了被用作电池组件81的电池正极端子和负极端子的那些正电极片84和负电极片85以外，将电池单元83中的每两个相邻电池单元中的一个电池单元的正电极片84布置在另一电池单元83的负电极片85上，并将它们焊接在一起。汇流条94像以上实施例中那样从相同的方向(即，平行于电池单元83的厚度而延伸的相对方向中的一个方向)放置在正电极片84、负电极片85、以及正电极片84和负电极片85的堆叠上并焊接在一起。换句话说，堆叠在电池组件81中的电池单元83的电极片84和85中的每一者均具有下述的主相对表面之一:其面向电池单元83被堆叠的相对方向中的同一方向。图27(a)和图27(b)的示例中的其他布置与以上实施例的布置相同，并且其详细描述在此处被省去。
[0165]如图13中所述，电池保持件82具有一体地形成的第一保持件91以及第二保持件92，然而，第一保持件91和第二保持件92可以替代性地形成为彼此分离。具体地，第一保持件91和第二保持件92彼此独立地附接至电池组件81。
[0166]电池保持件82使汇流条94全部由第一保持件91和第二保持件92悬挑，然而，其也可以设计成在与第一保持件91和第二保持件92中的一者的两个附接点处双支承汇流条94中的每个汇流条。
[0167]电池单元83的正电极片84和负电极片85以及/或者汇流条94如上所述超声波焊接在一起，但是也可以以另一种方式接合。例如，其可以利用振动焊接技术或者使用了由热源产生的热能的热焊接技术而以例如数百赫兹的更低的频率接合。
[0168]控制板12安装在存储箱13内，但是也可以设置在存储箱13外。
[0169]如图2中清楚地示出的，基部14竖向地位于罩15的下方。电池部件10横向安装。基部14和罩15可以替代性地设置成水平地彼此相邻，而电池部件10竖向放置。
[0170]存储箱13如上所述由基部14、罩15以及中间箱16构成，但是也可以仅由基部14和罩15形成。例如，基部14的竖立壁22设计成具有增大的高度以在存储箱13内在其高度方向上提供所需的空间。替代性地，罩15可以设计成具有竖向侧壁以提供所需的存储箱13总高度。
[0171]电池部件10如上所述安装在交通工具的乘客厢中的座椅的下方，然而，其可以设置在交通工具的仪表板或发动机厢内。
[0172]电池单元83中的每个电池单元如上所述为锂离子蓄电池单元，但是也可以通过诸如镍镉蓄电池单元或镍氢蓄电池单元的另一种类型的蓄电池单元来实现。
[0173]电池部件10可以与配备有用于驱动车轮的内燃发动机和电动机的混合动力交通工具以及仅配备有作为驱动源的电动机的电动交通工具一起使用。
[0174]尽管已经根据优选实施例公开了本发明以有助于更好地理解本发明，但是应当理解到，本发明可以在不背离本发明的原理的情况下以各种方式实施。因此，本发明应当理解为包括了可以在不背离所附权利要求中所陈述的本发明的原理的情况下实施的所有可能实施例和对所示出实施例的修改。
【权利要求】
1.一种电池部件，包括: 电池,所述电池包括多个层叠式电池单元的堆叠,所述多个层叠式电池单元中的每一个均配备有分别用作正极端子和负极端子的电极片，所述电极片中的每一个均具有通向所述电池单元中的相应电池单元的主体的基部端； 第一电极片，所述第一电极片是所述电池单元中的每两个相邻电池单元的具有布置在彼此上且通过焊接部接合在一起的部分的电极片，所述第一电极片中的每个第一电极片包括第一弯曲部，该第一弯曲部从该第一电极片的基部端延续并接近所述两个相邻电池单元中的另一电池单元，所述第一电极片中的每个第一电极片的所述第一弯曲部位于该第一电极片的基部端与焊接部之间；以及 第二电极片，所述第二电极片是所述电池单元的如下电极片:该电极片中的每一个具有通过焊接部接合至汇流条的部分而不连接至任一个电极片，所述第二电极片中的每个第二电极片包括第二弯曲部，该第二弯曲部从该第二电极片的基部端延续并位于该第二电极片的基部端与焊接部之间。
2.根据权利要求1所述的电池部件，其中，所述第一电极片的处于所述第一电极片的基部端与焊接部之间的材料的长度和所述第二电极片的处于所述第二电极片的基部端与焊接部之间的材料的长度彼此相同，并且其中，所述第一电极片彼此间的焊接部以及所述第二电极片与所述汇流条间的焊接部位于离开所述电池单元的主体的相同距离处。
3.根据权利要求1所述的电池部件，其中，所述第一弯曲部和所述第二弯曲部中的每一个均在所述电池单元被堆叠的方向上定向。
4.根据权利要求1所述的电池部件，其中，所述电池包括:堆叠有所述电池单元的电池组件、以及用于保持所述汇流条并被附接至所述电池组件的汇流条保持件，其中，所述汇流条保持件使所述汇流条在所述电池单元被堆叠的方向上排列，其中，所述第一电极片中的两个第一电极片的焊接部通过下述方式来形成:将所述汇流条中的一个汇流条放置在所述第一电极片中的该两个第一电极片中的一个第一电极片上以作为与超声波焊接机的定形表面接触的加强件、并将所述第一电极片中的该两个第一电极片与所述汇流条中的该一个汇流条进行超声波焊接，该加强件由与所述第一电极片中的该两个第一电极片中的该一个第一电极片的材料相比硬度更高的材料制成，并且其中，所述第二电极片中的每个第二电极片的焊接部通过下述方式来形成:将加强件以与所述超声波焊接机的定形表面接触的方式放置在该第二电极片的相对表面中的一个表面上、将所述汇流条中的一个汇流条布置在该第二电极片的另一表面上、并将该第二电极片与该汇流条超声波焊接在一起，该加强件由与所述第二电极片的材料相比硬度更高的材料制成。
5.根据权利要求4所述的电池部件，其中，所述汇流条在所述电极片延伸的方向上位于离开所述电池单元的主体的相同距离处，并且其中，所述电极片具有位于离开所述电池单元的主体的相同距离处的梢端。
6.根据权利要求4所述的电池部件，其中，所述电池单元中的每个电池单元具有:直径方向上相对的侧部、以及所述电极片中的用作该电池单元的正极端子和负极端子的两个电极片，所述电极片中的该两个电极片分别设置在所述相对的侧部上，其中，所述汇流条保持件配备有第一保持件、第二保持件以及将所述第一保持件和所述第二保持件连接在一起的连接器，所述第一保持件用于保持所述汇流条中的、接合至所述电池单元中的每个电池单元的所述相对的侧部中的一个侧部的汇流条，而所述第二保持件用于保持接合至所述电池单元中的每个电池单元的所述相对的侧部中的另一侧部的其他汇流条，并且其中，所述连接器配合在所述电池单元中的两个相邻电池单元的周缘之间的空气间隙中。
7.根据权利要求4所述的电池部件，其中，所述电池单元的所述电极片被堆叠在所述电池组件中，以具有均面向所述电池单元被堆叠的相对方向中的同一方向的表面，其中所述汇流条焊接至所述电极片的所述表面。
【文档编号】H01M10/058GK104241691SQ201410273012
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2013年6月18日
【发明者】樋口裕昭, 山口芳范, 木下秀宏, 田中豪 申请人:株式会社电装