用于电池的连接设备的制作方法

本专利申请要求法国专利申请FR12/55011的优先权权益，将其通过引用方式并入本文中。

技术领域

本公开内容涉及用于电池的电子连接设备，即，串联连接和/或并联连接的还被称为蓄能器的能量存储元件的组件。

背景技术：

电池的蓄能器的串联组件和/或并联组件使得能够达到期望的电压和功率水平。电子电路可以被连接到蓄能器。包括蓄能器的电池和电子电路的系统一般被称为电池组。

电池组一般被分成模块，每个模块包括并联连接和/或串联连接的蓄能器的组。模块彼此串联连接和/或并联连接。每个模块的蓄能器的数量具体地被选择为将横跨每个模块的电压例如限制到小于120V的DC电压，并且限制每个模块的体重。模块能够之后被容易地且安全地由操作员操纵。

在已知的样式中，在模块的蓄能器之间的电连接可以通过使用专用金属部件、电线或通过使用被附接到蓄能器的印刷电路的导电轨道来形成。在电池的模块之间的电连接一般通过使用例如通过例如通过螺接、铆接或焊接附接的金属条带或电线来形成。

电池的蓄能器的总数量可以根据电池的所提供的使用在较大比例内变化。具体地，电动车辆电池可以包括几千个蓄能器。由此，电池内的模块的数量可以变化很大。

可能期望能够从电池中提取模块，尤其是对于维护操作。这一般不可以关于已知的模块连接设备简单地且快速地实现。实际上，金属连接部件或电线通过不能够被拆卸的连接(尤其是通过焊接)附接到模块，或者存在要被组装或拆卸的大量部件。

具有电线的模块的组件还具有对振动敏感的缺点。则在电线破损的情况下或在线缆绝缘体退化的情况下存在短路的风险。

在模块之间的连接可以通过使用功率连接器来形成。然而，现有的功率连接器一般被设计为集中于要发送所有电流的最小体积的电连接。则其可能难以获得在模块的蓄能器之间的均匀电流分布，这可能降低寿命和蓄能器性能。

另外，用于将模块连接到彼此的设备应当使得操作员能够安全地执行装配和拆卸操作。实际上，现场维护操作可以当不期望完全地使蓄能器(尤其是对于锂型蓄能器)放电时被执行。

技术实现要素：

实施例旨在克服已知的电池模块连接设备的使用的缺点中的全部或部分。

实施例旨在减小电池体积。

实施例旨在使在每个电池模块的蓄能器之间的电流均匀。

实施例旨在简单且快速的电池模块装配和拆卸方法。

实施例旨在确保装配和拆卸操作对于操作员而言是安全的。

因此，实施例提供一种电池组，其包括：

按行分布的第一多个蓄能器；

沿第一多个蓄能器的第一行的蓄能器布置的第一支撑体；

被附接到第一行的蓄能器并且在第一支撑体上延伸的第一导电条带；

第一导轨，第一支撑体能够在第一导轨中滑动；

第一金属条带，其在第一导轨中延伸；

第一可变形电连接器，其被附接到第一金属条带并且能够当第一支撑体被完全插入到第一导轨中时与第一导电条带相接触；以及

第一金属部分，其沿第一金属条带分布并且与第一金属条带相接触。

根据实施例，针对每个第一导电条带，在第一导电条带与第一最接近的金属部分之间的电阻是实质上相同的。

根据实施例，针对每个第一导电条带，在第一导电条带与第一最接近的金属部分之间的电阻在10％内是相同的。

根据实施例，第一可变形电连接器包括多条带电连接器。

根据实施例，第一导轨包括针对第一部分的通道的第一开口。

根据实施例，电池组包括由第一部分连续的板。

根据实施例，电池组还包括：

第二导电条带，其被附接到第一多个蓄能器的第二行的蓄能器的蓄能器；

第二金属条带；

第二可变形电连接器，其被附接到第二金属条带并且能够与第二导电条带相接触。

根据实施例，电池组还包括：

沿第二行的蓄能器布置的第二支撑体，第二导电条带在第二支撑体上延伸；

第二导轨，第二支撑体能够在第二导轨中滑动，第二金属条带在第二导轨中延伸，第二可变形电连接器，其能够当第二支撑体被完成插入到第二导轨中时与第二导电条带相接触；以及

第二金属部分，其沿第二金属条带分布并且与第二金属条带相接触。

根据实施例，第一支撑体包括相对的第一表面和第二表面，第一行的蓄能器被布置在第一表面上，并且第二行的蓄能器被布置在第二表面上，第一导电条带在第一表面上延伸，并且第二导电条带在第二表面上延伸，第二金属条带在第一导轨中延时，第二可变形电连接器能够当第一支撑体被完成插入到第一导轨中时与第二导电条带相接触，每个第一金属部分包括与第一金属条带相接触的第一金属层和与第二金属条带相接触的第二金属层。

根据实施例，电池组还包括：

按行分布的第二多个蓄能器；

沿第二多个蓄能器的第三行的蓄能器布置的第三支撑体；

被附接到第三行的蓄能器并且在第三支撑体上延伸的第三导电条带；

第三导轨，第三支撑体能够在第三导轨中滑动；

第三金属条带，其在第三导轨中延伸；

第三可变形电连接器，其被附接到第三金属条带并且能够当第三支撑体被完全插入到第三导轨中时与第三导电条带相接触；以及

第三金属部分，其沿第三金属条带分布并且与第三金属条带相接触。

根据实施例，第一金属部分被连接到第三金属部分，使得在第一行的每个蓄能器与第三行的相同排序的蓄能器之间的电阻在10％内是相同的。

根据实施例，电池组还包括：

沿第二多个蓄能器的第四行的蓄能器布置的第四支撑体；

被附接到第四行的蓄能器并且在第四支撑体上延伸的第四导电条带；

第四导轨，第四支撑体能够在第四导轨中滑动；

第四金属条带，其在第四导轨中延伸；

第四可变形电连接器，其被附接到第四金属条带并且能够当第四支撑体被完全插入到第四导轨中时与第四导电条带相接触；以及

第四金属部分，其沿第四金属条带分布并且与第四金属条带相接触。

根据实施例，第二部分被连接到第四部分，使得在第二行的每个蓄能器与第四行的相同排序的蓄能器之间的电阻在10％内是相同的。

附图说明

将在结合附图对具体实施例的下面的非限制性描述中详细讨论前述特征和优点以及其他特征和优点，在附图之中：

图1示出了电池组模块的简化等效电气图；

图2是电池组模块的实施例的部分简化透视图；

图3示出了包括图1的模块和模块连接设备的实施例的电池组的部分简化透视图；

图4是图3中示出的电池组的部分简化侧视图；

图5是图5中示出的电池组连接设备的导轨的部分简化透视图；

图6和图7分别是图5中示出的连接设备的条带连接器的部分简化透视图和部分简化侧视图。

图8是电池组模块的另一实施例的部分简化横截面视图；

图9和图10是能够被用于形成图8中示出的电池组的连接元件的实施例的部分简化正视图；

图11是电池组的另一实施例的透视图；

图12是与图4相似的电池组的视图并且是模块连接设备的另一实施例的视图；

图13是与图5相似的图12中示出的电池组连接设备的导轨的视图；

图14和图15分别是图12的连接设备的元件的透视图和侧视图；以及

图16是图12的连接设备的变型的部分简化横截面视图。

具体实施方式

已经在不同的附图中利用相同的附图标记来指代相同的元件，附图不是按比例绘制的。另外，仅仅已经示出和详细描述了对所描述的实施例的理解有用的那些步骤和元件。具体地，还没有图示蓄能器的结构，实施例与常用的蓄能器兼容。另外，也没有详细描述被连接到蓄能器的电子电路的形成，所描述的实施例在此同样与计划用于电池组的常用电子电路兼容。另外，基于附图的取向来任意地对位置(上部、下侧、等等)进行引用。在下面的描述中，当第一部件被称为被附接到第二部件时，这意味着在第一部件与第二部件之间存在刚性连接，第一部件能够与第二部件直接连接或者能够通过被插设在第一部件与第二部件之间的第三部件被连接到第二部件。

图1示出了电池组模块1的简化等效电气图。电池组可以包括与彼此串联连接和/或并联连接的多个模块1。

模块1包括按M级或行Eti和N个分支Brj分布的M*N个蓄能器Ei,j，i是从1变化到M的整数，并且j是从1变化到N的整数。在当前示例中，M和N等于5。蓄能器可以为锂离子蓄能器。相同分支的蓄能器被串联连接，蓄能器Ei,j的负极端子被连接到蓄能器Ei+1,j的正极端子。模块1还包括至少一个电子电路5，其可以被连接到蓄能器Ei,j，尤其以监控其正常操作。作为示例，电子电路5可以能够测量横跨相同级Eti的蓄能器的电压Ui。

可以在蓄能器之间提供断路器Di,j，其中i在2与M之间变化，并且j在1与N-1之间变化。作为示例，每个断路器Di,j被连接在蓄能器Ei,j和Ei+1,j共同的节点与蓄能器Ei,j+1和Ei+1,j+1共同的节点之间。然而，断路器Di,j的布局可能与图1中示出的布局不同。

在操作时，级Et1的蓄能器的正极端子被相互连接并且形成模块的第一端子B1，并且级EtN的蓄能器的正极端子被相互连接并且形成模块的第二端子B2。

图2示出了与图1中示出的电气图相对应的电池组的模块1的实施例的透视图，M等于4，并且N等于7。在图2中，蓄能器由能够具有从几毫米变化到几厘米的直径并且具有从几毫米变化到几十厘米的高度的圆柱形元件10示出。另外，断路器Di,j和在电路板5与蓄能器10之间的连接元件未示出在图2中。作为示例，分支沿方向(Ox)延伸，级沿方向(Oy)延伸，并且每个蓄能器10的轴沿方向(Oz)取向。作为示例，方向(Oz)是垂直的，并且平面(Oxy)是水平平面。作为变型，方向(Oz)是水平的并且平面(Oxy)是垂直平面。

在当前实施例中，在蓄能器10之间的连接由例如与金属条带12相对应的金属连接部件形成。金属条带12可以例如通过螺接、铆接或焊接附接到蓄能器10。模块的蓄能器10被保持在两个支撑体14之间。每个支撑体14例如具有平行于平面(Oxz)的L形横截面并且包括实质上处于垂直角度的保持部分16和滑动部分18。保持部分16实质上沿蓄能器10的级平行于平面(Oyz)延伸，并且滑动部分18实质上平行于平面(Oxy)延伸。每个支撑体14可以对应于由介电材料(例如聚醚醚酮(PEEK))制成的单块部件。

例如金属的导电条带20将模块1的第一级或最后一级的蓄能器10连接到邻近的支撑体14。每个导电条带20被附接到蓄能器的端子并且被附接到邻近的支撑体的滑动部分18。作为示例，每个导电条带20由具有低欧姆接触(例如高抗腐蚀性和良好的导电性)的材料(例如钢)制成。

图3示出了包括图2中示出的模块1和用于连接模块1的设备30的实施例的电池组25的实施例，并且图4是图3的电池组25的部分的沿方向(Oy)的侧视图和部分横截面视图。

连接设备30包括两个引导和连接元件32，每个平行于方向(Oy)延伸。引导和连接元件32被附接到电池组25的支撑架33，其未示出在图3中并且示意性地示出在图4中。

在操作时，每个引导和连接元件32旨在与支撑体14中的一个的滑动部分18协作。每个引导和连接元件32包括能够与单块结构相对应的或者能够包括被附接到彼此的部件的导轨34。作为示例，每个导轨34例如由聚醚醚酮(PEEK)制成。导轨34包括底部36和两个侧面部分38、40，其将凹槽42界定为沿方向(Oy)延伸。

图5是导轨32中的一个的透视图。导轨34包括电连接部件44，其包括平行于方向(Oy)的一直沿导轨32的长度延伸的金属条带46。金属条带46被定位在凹槽42中并且被附接到侧面部分38。优选地，条带46是具有低欧姆接触、高抗腐蚀性和良好的导电性的材料，例如为镀银铜、镀银黄铜、镀银退火铝或镀镍铜。条带46的厚度可以从几微米变化到几毫米。电连接部件44还包括图4中示出的被附接到金属条带46的柔性电连接器48。这些例如为多条带电连接器。连接器48当模块1被完全插入到引导和连接元件32中时与导电条带20相接触。作为示例，多条带连接器48可以沿方向(Oy)的一直沿导轨32的长度分布。作为变型，多条带连接器48可以仅仅当模块1被完全插入到引导和连接元件32中时被提供在导电条带20的位置处。

电连接部件44还包括连接元件50，其在当前实施例中包括例如具有条带的形状的每个平行于方向(Oz)延伸的并且与金属条带46电接触的金属部分52。导轨32包括用于金属部分52的通道的开口54。作为示例，每个金属部分52由具有低欧姆接触、高抗腐蚀性和良好的导电性的材料(例如为镀银铜、镀银黄铜、镀银退火铝或镀镍铜)制成。每个金属部分52的厚度可以从几微米变化到几毫米。导轨32包括被提供在针对金属部分52的通道的侧面部分38、40中的开口54。金属部分52例如通过螺接被附接到导轨32的底部36。金属部分52可以投射在导轨32的任一侧上。金属部分52使得能够将电池组25电连接到另一电池组或电连接到形成电池组25的端子的功率连接器。优选地，金属部分52沿金属条带46规则地分布。被连接到导电条带20的金属部分52的数量小于或等于被连接到模块1的第一级或最后一级的蓄能器10的导电条带20的数量N。根据实施例，金属部分52的数量小于或等于N/2。优选地，金属部分52的数量大于或等于N/4。

根据当前实施例，导轨32在凹槽42中包括从底部36突出的元件60。每个突出元件60界定两个表面62、64，其形成止动件。表面62平行于平面(Oyz)，并且表面64平行于平面(Oxy)。两个导轨34的表面62形成针对模块1的在沿方向(Ox)的模块1的移位中的止动件。表面64平行于方向(Oy)并且使得能够保护多条带连接器48不被支撑体14压碎。突出元件60可以一直沿引导和连接元件32的长度存在、沿方向(Oy)被测量，其中在针对金属部分52的通道的开口54的水平处中断。

图6和图7示出了多条带连接器48的实施例。连接器包括具有被附接到其的可变形条带68的金属基底66。基底66可以与金属条带46混合或被放置在金属条带46上。条带68可以相对于基底66倾斜。作为示例，每个连接器48的直径的条带的数量从1变化到10。条带68可以例如通过铆接或螺接或者通过提供具有容纳具有与条带的形状互补的形状的部分的其基底的凹槽被附接到基底66。

电流经由金属部分52、金属条带46、多条带连接器48和导电条带20被发送到模块1的第一级或最后一级的蓄能器10。有利地，在每个导电条带20与最接近的金属部分52之间的电阻实质上是相同的，即，在25％内是相同的。优选地，在每个导电条带20与最接近的金属部分52之间的电阻在10％内是相同的。这使得能够获得流过在蓄能器10之间的金属部分52的电流的实质上均匀分布。

金属部分52的数量可以大于将关于要被发送的电功率水平已经足够的数量。然而，提供足够大的数量的金属部分52并且将它们优选地实质上规则地沿金属条带46分布的事实使得能够获得在导电条带20与相关联的金属部分52之间的相同的电阻，并且因此获得在模块1的第一级或最后一级的蓄能器10之间的电流的实质上均匀分布。

根据装配电池组的方法的实施例，模块1从引导元件的一端被插入到引导和连接元件32的凹槽42中并且被推送到引导和连接元件32的相对端。多条带连接器48的条带之后由模块1的导电条带20按压。这提供在导电条带20与多条带连接器48之间的良好质量的电连接。根据拆卸电池组的方法的实施例，模块1在引导和连接元件32的凹槽42中滑动直到其完全从引导和连接元件32移除为止。电池组装配和拆卸操作能够由此简单地且快速地被执行。

装置可以被提供在模块1和/或引导和连接元件32上，使得操作员恰当地将模块1相对于引导和连接元件32导向。

另外，装置可以被提供以允许当模块1被完全插入到引导和连接元件32中时将电子板5自动连接到处理单元。

另外，在多条带连接器48与导电条带20之间的电连接通过将模块1插入到导轨32中来自动执行。操作员因此不必在电池组装配和拆卸操作期间操纵线上的金属部件。装配和拆卸操作能够由此被安全地执行。另外，对多条带连接器48的使用允许横跨每个导电条带20的整个宽度的均匀电流传输。

图8部分地且示意性地示出了电池组70的另一实施例，其中部分地示出的三个模块1被并联连接。图8的横截面处于平行于平面(Oxz)并且延伸通过金属部分52中的一个的平面中。在图8中，已经示出了被装配在架72上的三个引导和连接元件32。在该实施例中，金属部分52对于三个引导和连接元件50而言是共同的。

电池组70使得能够将第一模块的第一行或最后一行的蓄能器与第二模块的第一行或最后一行的蓄能器电连接。有利地，在第一模块的第一行或最后一行的每个蓄能器与第二模块的第一行或最后一行中的相同位置处(相同排序处)的蓄能器之间的电阻在10％内是相同的。这提供在第一模块和第二模块的末行的蓄能器10之间的电流的实质上均匀分布。

图9示出了连接元件50的另一实施例，其中连接元件50包括由多行开口76交叉的板74。每行开口76与模块1相关联。相同行的开口76由部分77或板74横向地界定，两个邻近的开口76尤其由板74的部分77分开。开口76允许与模块相关联的引导元件32中的一个的通道，金属条带46之后与板74的部分77相接触。在图9中示出的实施例中，板74在一端处由旨在形成电池组的端子的连接器78连续。螺孔80可以被提供在板74中以方便板74在导轨32上的装配。

图10示出了能够将两个模块1串联连接的连接元件50的另一实施例。连接元件50包括在两侧上由牙84连续的中心部分82，每个牙被插入到与模块相关联的导轨32中的一个的开口54中。螺孔可以被提供在每个突出84中以方便连接元件50在导轨32上的装配。

图11示出了示出在蓄能器10的每个轴端的一侧上覆盖蓄能器10的印刷电路92、94的模块90的另一实施例。印刷电路92、94被连接到每个蓄能器10、被连接到特定蓄能器10、被连接到每个连接部件12和/或被连接到特定连接部件12。印刷电路92、94可以被连接到电子板5。根据实施例，印刷电路92、94对应于单个柔性印刷电路，其被折叠以覆盖每个蓄能器10的两个轴端。

图12是包括电池组的模块102的另一实施例和模块连接设备104的另一实施例的电池组100的部分简化透视图。利用相同的附图标记来指代与图3中示出的实施例共同的元件。

在该实施例中，电池组的模块102对应于图1中示出的电气图，M等于8。模块102包括具有两个相对表面108和110以及两个相对侧面边缘112、114的支撑体106。模块102的蓄能器10被分布在两个表面108、110上，使得导电条带20沿支撑体106的相同侧面边缘112定位。作为示例，被定位在表面108上的导电条带20被连接到邻近的蓄能器10的正极端子，并且被定位在表面110上的导电条带20被连接到邻近的蓄能器10的负极端子。在表面108的邻近侧面边缘114的一侧上的蓄能器10由跨越支撑体106的金属条带12连接到在表面110的邻近侧面边缘114的一侧上的蓄能器10。

连接设备104包括一个引导和连接元件120以及一个引导元件122，每个平行于方向(Oy)。元件120和122被附接到支撑架124。

图13是引导和连接元件120的部分简化透视图。

在操作时，引导和连接元件120旨在与支撑体106的侧面边缘112协作，并且引导元件122旨在与支撑体106的侧面边缘114协作。

引导和连接元件120具有与先前描述的引导和连接元件32相同的结构，但是具有以下事实：电连接部件44还包括金属条带126，其可以具有与金属条带46相同的结构并且其平行于方向(Oy)一直沿导轨32的长度延伸。金属条带126被定位在凹槽42中并且被附接到侧面部分40。

电连接部件44还包括被附接到金属条带126并且具有与柔性电连接器48相同的结构的柔性电连接器128。

连接器48当模块102被完全插入到引导元件120、122中时与被定位在表面108上的导电条带20相接触并且与被定位在表面110上的导电条带20相接触。

连接元件50包括例如具有条带的形状的金属部分130，每个平行于方向(Oz)延伸。单个部分130被示出在图12和图13中。金属部分130与先前描述的金属部分52发挥相同的作用。

图14和图15分别是金属部分130的实施例的透视图和横截面视图。图15的横截面是平行于实质上延伸通过金属部分130的中间的平面(Oxz)的平面。每个金属部分130包括由绝缘层136分开的两个金属层132、134。开口138被形成在金属层132和绝缘层136中。金属层134包括凸区140，其穿透到开口138中并且其从金属层132突出。

金属层132与金属条带46电接触，并且凸区140与金属条带124相接触。优选地，在金属层与金属条带46之间的接触的表面积实质上等于在凸区140与金属条带124之间的接触的表面积。

图14和图15中示出的金属部分130的实施例尤其适于其中电池组的模块102被并联连接的情况。

图16示出了其中金属部分130利用两个金属板150和152来替代的变型。金属板150与金属条带46相接触，并且金属板152与金属条带126相接触。该变型尤其适于其中电池组的模块102被串联连接的情况。作为示例，当第一模块102被布置在第二模块与第三模块102之间时，板152可以被连接到第一模块102的金属条带126并且被连接到第二模块102的金属条带46，并且板150可以被连接到第一模块102的金属条带46并且被连接到第三模块102的金属条带46。

已经描述了具体实施例。本领域技术人员将进行各种更改和变型。尽管在先前描述的实施例中模块1包括两个支撑体14，每个能够与引导和连接元件32协作，但是模块蓄能器可以被连接到彼此使得单个支撑体14沿蓄能器的行被提供。