具有多个电池电芯的电池模块及电池系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有多个电池电芯的电池模块，这些电池电芯分别具有包含至少一个接触区段的第一电芯端子和包含至少一个接触区段的第二电芯端子，其中，分别通过一个电池电芯的电芯端子的接触区段借助于电芯连接器与另一个电池电芯的电芯端子的接触区段导电连接，使电池电芯相互电连接。
[0002]本发明还涉及一种具有至少一个电池模块的电池系统
【背景技术】
[0003]电池模块，特别是例如形成为用于给混合动力车、插电式混合动力车或电动车运行提供所需能量的蓄能器的电池模块，通常包括多个电池电芯，这些电池电芯分别具有至少一个负电极和至少一个正电极。在此，电极机构可以根据电池电芯的不同实施方式而变化。作为电极机构特别已知的是所谓的电芯堆(英语为“Stacks”)或电芯卷(英语为“Jelly Roll”)。特别是锂离子电芯由于具有比较高的能量密度而用作电池电芯。电池电芯通常由电芯壳体包围。在此，特别是应用在电动车中的电池模块包括带有金属电芯壳体的多个电池电芯，该电芯壳体保护电极机构免受湿气以及机械负荷。
[0004]为了电池电芯的导电接触，电池电芯通常具有两个电芯端子，其中，一个电芯端子与电池电芯的负电极导电连接并且另一个电芯端子与电池电芯的正电极导电连接。借助所谓的电芯连接器使电池电芯通过电芯端子彼此电连接成一个电池模块，该电芯连接器用作为接触元件并且通常由铜或铝构成。
[0005]对于多个电池电芯连接成一个电池模块来说，重点在于电芯连接器与电芯端子的连接。对此已知各种不同的连接方式。特别地，电芯连接器和电芯端子可以这样设计，即，它们可以相互螺纹连接或者电芯连接器可以螺纹连接在电芯端子上。这样的优势在于，连接能够再次松开，从而例如可以容易地更换单个电池电芯。然而，这种螺纹连接也具有多个缺陷。在此可能由于施加过高的扭矩而损坏螺纹。另外螺纹连接需要高的时间耗费。此夕卜，螺纹连接通常造成高的接触电阻，该接触电阻随着时间例如由于振动和冲击而会继续增高，当这种电池电芯应用在汽车中时特别会出现振动和冲击。
[0006]替代螺纹连接，可以通过电芯连接器与电池电芯的电芯端子焊接来形成各个电池电芯的导电连接。焊接的优势在于具有低的接触电阻并且能够实现电芯连接器和电芯端子的持久稳定连接。然而，当电芯连接器与电芯端子焊接时，借助焊接形成电连接的电池电芯不能无损坏地重新彼此松开。因此，如果仅一个电池电芯损坏，不能单个替换电池电芯，而是必须更换整个电池模块，由此在电池电芯损坏的情况下产生的费用很高。此外，其他的缺陷还在于，焊缝的品质很难控制或者根本不可能控制。另外，对于焊接来说优选的激光焊接装置很贵。
【发明内容】
[0007]基于上述背景，本发明的目的在于，改进具有多个电池电芯的电池模块，特别是在电池电芯的电芯端子的电接触方面。在此特别应当提供一种电池模块，该电池模块具有能够松开而又持续稳定并且低电阻的电芯端子电连接，并且优选采用棱柱形的电池电芯。
[0008]为了实现该目的，提出一种具有多个电池电芯的电池模块，这些电池电芯分别具有包含至少一个接触区段的第一电芯端子和包含至少一个接触区段的第二电芯端子，其中，分别通过一个电池电芯的电芯端子的接触区段借助于电芯连接器与另一个电池电芯的电芯端子的接触区段导电连接，使多个电池电芯相互电连接，其中，接触区段与相应电芯连接器的连接是插拔连接。有利的是，通过电芯连接器和相应的接触区段之间的插拔连接形成传力连接。也就是说，舍弃了螺纹连接或焊接，由此有利地降低了用于形成电池电芯之间的导电连接的费用。有利的是，插拔连接构造为可松开的。由此电池电芯之间的导电连接能够有利地通过电芯连接器和接触区段之间相应地彼此拔出而容易地重新分离。由此有利地简化了从电池模块中更换损坏的电池电芯。
[0009]优选地，所述至少一个接触区段是相应的电芯端子的一部分，其中，所述至少一个接触区段与相应的电芯端子一件式地制成。根据本发明的一个有利的设计变型规定，所述至少一个接触区段并非与相应的电芯端子一件式地制成。在此，所述至少一个接触区段借助已知的连接技术安置在相应的电芯端子上。这种多件式设计的优势在于，有时也可以对传统的电池电芯装配至少一个接触区段，从而使该电池电芯随后能够连接成一个根据本发明的电池模块。
[0010]特别地规定，根据本发明的电池模块至少构造为蓄能器的一部分，该蓄能器为混合动力车、插电式混合动力车或电动车运行提供所需的能量。在此，电池模块的电池电芯优选为锂离子电芯。根据本发明的电池模块的电池电芯优选地串联和/或并联。特别是，根据本发明的一个有利设计，电池模块的一些电池电芯以传统的方式，特别是通过焊接电芯连接器而相互电连接，其中以这种方式连接的电池电芯形成子单元(“Subunits”)，随后分别通过一个子单元的电芯端子的接触区段借助电芯连接器与另一个子单元或电池电芯的电芯端子的接触区段导电连接，使这些子单元与其他的子单元和/或电池电芯以根据本发明的方式相互连接，其中接触区段与电芯连接器的连接分别为插拔连接。在此，这种子单元宛如又形成了一个本发明意义上的电池电芯。
[0011]根据本发明的电池模块的一个有利设计，规定，电芯连接器分别具有第一接触口和第二接触口，其中，一个电池电芯的电芯端子的接触区段以传力连接的方式插入第一接触口中并且另一个电池电芯的电芯端子的接触区段以传力连接的方式插入第二接触口中。在该设计中，相互导电连接的电芯端子的接触区段构成插拔连接的插头部件，电芯连接器构成插口部件。有利地，这种设计有利于至少一个接触区段和相应的电芯端子形成一件式。因为在此各个接触区段可以以结构简单的方式构造为指向外侧的接触销。特别地规定，能够克服机械弹簧的力将具有接触口的电芯连接器区段推至电芯连接器上，使得将接触口推到电芯连接器上并且由此缩短电芯连接器的总长度。由此以有利的方式进一步简化了插拔连接的形成。
[0012]根据本发明的电池模块的一个优选设计规定，电池模块的电池电芯的第一电芯端子和第二电芯端子分别构造为旗形触点，其中由旗形触点的自由末端构成相应的电芯端子的至少一个接触区段。本发明所述的旗形触点在此特别为扁平的并且比较薄的接触元件。这种接触元件或旗形触点特别是通过所谓的袋式电池而已知。在本发明中在此方面特别地规定，棱柱形的电池电芯的电芯端子形成为这样的接触元件或旗形触点，在所述棱柱形的电池电芯中电极机构被金属的电芯壳体、即所谓的硬盒所包围。在此，特别地规定，电池电芯的电芯壳体包括两个金属半壳，这两个金属半壳这样设置在电极机构周围，使得只有形成为旗形触点的电芯端子从组合在一起的半壳中伸出。在此，特别地，半壳可以通过焊接相互连成一个棱柱形的电芯壳体。电芯端子在此分别相对于电芯壳体电绝缘。
[0013]优选地，形成为旗形触点的电芯端子的至少一个接触区段通过变形加工而弯曲，特别优选地弯成直角。由此有利地进一步简化了接触区段与电芯连接器的插拔连接的形成。为了形成多个接触区段，特别地规定，电芯端子的末端呈多个自由末端，其中，每个自由末端都为本发明意义上的接触区段。如果电芯端子构造为旗形触点，那么特别地规定，通过电芯端子在其自由末端具有切口、优选地在中间，而形成两个接触区段，其中在切口左侧的电芯端子区段构成第一接触区段，并且在切口右侧的电芯端子区段构成第二接触区段。优选地，第一接触区段和第二接触区段