电池单池、单池连接器和电池模块的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电池单池（2），其包括单池壳体（3）和布置在单池壳体（3）中的电压源（10），在单池壳体上布置至少一个端子（11、12），电压源具有正极（21）和负极（22）。在此，至少一个端子（11、12）具有与正极（21）连接的第一触点区域（41）和与负极（22）连接的第二触点区域（42），其中触点区域（41、42）彼此电隔离。本发明还涉及单池连接器（91、92、93、94），其用于使第一电池单池（2）的端子（11、12）与第二电池单池（2）的端子（11、12）电连接，以及涉及电池模块（101、102、103），其具有至少两个借助至少一个单池连接器（91、92、93、94）连接的电池单池（2）。
【专利说明】
电池单池、单池连接器和电池模块
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种电池单池，其包括一壳体和一布置在壳体内部的电压源，至少一个端子布置在所述壳体上。本发明还涉及一种用于使第一电池单池的端子与第二电池单池的端子电连接的单池连接器。本发明也涉及一种电池模块，其包括至少两个电池单池，其中，第一电池单池的端子与第二电池单池的端子借助于至少一个单池连接器连接。
【背景技术】
[0002]电能能够借助于电池来存储。电池将化学反应能转换为电能。在此情况下，一次电池和二次电池不同。一次电池仅能一次性起作用，而也称作蓄电池的二次电池能够再被充电。在此，一电池包括一个或多个电池单池。
[0003]在蓄电池中尤其使用所谓的锂离子电池单池。这些锂离子电池单池的特色尤其在于高能量密度、热稳定性和极其低的自放电。锂离子电池单池尤其使用在机动车、尤其是电动车辆(英文:Electric Vehicle ,缩写:EV)、混合动力车辆(英文:Hybride ElectricVehicle ,缩写:HEV)以及插电式混合动力车辆(英文:Plug-1n-Hybr ide ElectricVehicle,缩写:PHEV)中。
[0004]锂离子电池单池具有也称作阴极的正电极和也称作阳极的负电极。阴极以及阳极各包括一集电体(Stromableiter)，在所述集电体上施加活性物质。电池单池的电极薄膜状地构造并且在使阳极与阴极分开的分离器的中间层下缠绕成一电极线圈。
[0005]这种电极线圈也被称作卷芯(Jelly-Roll)。这些电极也可以叠置地堆叠成一电极堆。电极线圈以及电极堆表示一电压源，其中，在电压源的电极之间施加一电压。
[0006]电压源的两个电极借助于收集器与电池单池的也被称作端子的极或者说正负极(Polen)电连接。电极和分离器被通常为液态的电解质围住。所述电解质对于锂离子是能导电的并且能够实现锂离子在电极之间的运输。
[0007]电池单池还具有一单池壳体，该单池壳体例如由铝制成。所述单池壳体通常设计为棱柱形、尤其是直角平行六面体形并且构造为抗压的。电压源、电解质和收集器布置在所述单池壳体的内部。
[0008]由DE 10 2013 213 877 Al已知一种根据这种类型的电池单池以及一种包括多个电池单池的电池系统。所述电池单池分别在它们的上端部上具有用于电接触的端子。在此，电池单池通过布置在端子上的单池连接器彼此电连接。
[0009]由DE10 2010 019 708 Al已知一种单池连接器，借助于该单池连接器使每两个电池单池连接成一电池模块或者说一存储器模块。
[0010]具有能切换的电压的电池组在DE 10 2007 027 902 Al中得以公开。该电池组具有正接线端和负接线端以及多个电池单池。在此，借助于多个开关元件可以将电池单池选择式地并联或串联连接。
[0011]由DE602 13 754 T2得知一种双极的电压发生器。借助于电子电路能够由电池单池产生一正供给电压以及一负供给电压，它们能够在相应的端子上被截取。
[0012]具有构造为母插接连接器的端子的电池单池由DE 10 2012 209 865 Al公开。这些端子具有一中空空间，该中空空间由一衬套构成，该衬套伸入到电池单池的壳体中。
【发明内容】
[0013]提出一种电池单池，所述电池单池包括一单池壳体和一布置在单池壳体内部的电压源，在所述单池壳体上布置有至少一个端子，所述电压源具有正极和负极。
[0014]根据本发明，所述电池单池的至少一个端子具有第一触点区域和第二触点区域，第一触点区域与电压源的正极连接，第二触点区域与电压源的负极连接。在此，所述至少一个端子的两个触点区域彼此电绝缘。
[0015]优选地，所述端子构造为中空柱形。特别地，所述端子具有一中空空间，该中空空间伸入到所述电池单池的单池壳体中。
[0016]所述端子的、与电压源的正极以及与电压源的负极连接的那些触点区域在此有利地布置在中空柱形构造的端子的在内的壳面上。
[0017]根据本发明的一种有利的设计方案，所述端子的触点区域环形地构造。在此，这些触点区域全面地围绕中空柱形构造的端子的在内的壳面而延伸。
[0018]优选地，所述端子的触点区域沿轴向方向彼此错开地布置。在此，沿轴向方向在触点区域之间设置有绝缘体，该绝缘体使至少一个端子的两个触点区域彼此电绝缘。
[0019]还提出了一种用于使根据本发明的第一电池单池的端子与根据本发明的第二电池单池的端子电连接的单池连接器。所述单池连接器包括第一接触区域和第二接触区域，所述第一接触区域能够与第一电池单池的端子的第一触点区域连接，第二接触区域能够与第二电池单池的端子的第二触点区域连接。在此，单池连接器的两个接触区域彼此电连接，并且优选也彼此机械连接。
[0020]在此根据本发明，所述单池连接器以如下方式设计，S卩，阻止单池连接器的第二接触区域与所述端子的第一触点区域电连接。
[0021]由此，当单池连接器因此正确地与两个电池单池的端子连接时，单池连接器的两个接触区域中的每个要么与电压源的正极电连接要么与电压源的负极电连接。排除了单池连接器的接触区域与电压源的正极和负极的触发短路的同时的连接。
[0022]有利地，单池连接器的第一接触区域布置在柱形构造的第一触点销上，并且单池连接器的第二接触区域布置在柱形构造的第二触点销上。在此，两个触点销彼此平行错开地布置。所述单池连接器的两个触点销由此能够插入到两个并排的电池单池的中空柱形构造的端子内。
[0023]优选地，所述单池连接器的接触区域分别布置在所述触点销的在外的壳面上。由此，单池连接器的接触区域可以与端子的触点区域接触，这些触点区域布置在端子的在内的壳面上。
[0024]特别地，所述单池连接器的接触区域在此环形地构造。由此在单池连接器的接触区域与端子的环形构造的触点区域之间产生一大面积的接触。
[0025]也提出了一种电池模块，其包括根据本发明的至少两个电池单池，其中，根据本发明的第一电池单池的端子与根据本发明的第二电池单池的端子借助于根据本发明的至少一个单池连接器连接。
[0026]通过电池单池的根据本发明的设计方案，电池单池的两个端子中的每一个如同与电压源的负极那样同样地与电压源的正极连接。由此，在两个端子中的每个上都可以选择式地截取正电压或负电压。
[0027]由此可以将并排布置的电池单池与电池单池的定向无关地以能选择的方式电并联或串联成一电池模块。不同电池模块的机械结构由此可以统一地实施，而与各个电池单池应当是电并联还是电串联无关。电池单池的电连接可以在制造所述电池模块时在后面的生产步骤中进行。此外，也可以稍后改变电池模块之内的电池单池的电连接，更确切地说与电池模块之内的各个电池单池的定向以及机械连接无关。
【附图说明】
[0028]借助于附图和下面的描述详细阐述本发明的实施方式。
[0029]其中:
图1示出了一电池单池的示意图；
图2示出了根据第一实施方式的电池模块的俯视图；
图3示出了根据第一实施方式的单池连接器；
图4示出了根据第二实施方式的电池模块的俯视图；
图5示出了根据第二实施方式的单池连接器;以及图6示出了根据第三实施方式的电池模块的示意图。
【具体实施方式】
[0030]电池单池2在图1中示意性地示出。电池单池2包括一单池壳体3，该单池壳体棱柱形、当前直角平行六面体形地构造。所述单池壳体3当前以导电的方式实施并且例如由铝制成。但是，所述单池壳体3也可以由电绝缘材料、例如塑料制成。
[0031]所述电池单池2包括第一端子11以及第二端子12。通过端子11、12可以截取由电池单池2提供的电压。此外，电池单池2也可以通过端子11、12充电。端子11、12彼此间隔开地布置在棱柱形的单池壳体3的顶面上。
[0032]在电池单池2的单池壳体3内部布置有电压源10。所述电压源10当前实施为电极线圈，该电极线圈具有两个电极，即阳极和阴极。在此，电极线圈的阳极是电压源10的负极22，电极线圈的阴极是电压源10的正极21。
[0033]阳极和阴极分别实施成薄膜状并且在分离器的中间层下卷绕成所述电极线圈。也可以考虑:将多个电极线圈设置在单池壳体3中。替代所述电极线圈也例如可以设置电极堆作为电压源10。所述电池单池2的单池壳体3以液态的且能离子导电的电解质或以聚合物电解质来填充。所述电解质在此围住所述电极线圈。
[0034]端子11、12当前构造成中空柱形、即凹形并且伸入到单池壳体3中。在所述端子11、12的在内的壳面15上分别设置第一触点区域41和第二触点区域42。所述触点区域41、42分别构造成环形、即环绕端子11、12的在内的壳面15。
[0035]所述触点区域41、42沿轴向方向彼此错开地布置在所述端子11、12的在内的壳面15上。当前，第一触点区域41在此比第二触点区域42更深地布置在所述单池壳体3中。所述触点区域41、42彼此电隔离。为此，沿轴向方向在这些触点区域41、42之间设置一绝缘体。
[0036]电压源10的正极21借助于第一收集器31与两个端子11、12的第一触点区域41电连接。电压源10的负极22借助于第二收集器32与两个端子11、12的第二触点区域42电连接。
[0037]由此，所述第一端子11和所述第二端子12实施得一致。因此，在两个端子11、12中的每个上可以与电池单池2的单池壳体3的机械定向无关地截取一正电压以及一负电压。
[0038]在图2中示出了根据第一实施方式的电池模块101的俯视图。根据第一实施方式的电池模块101当前包括十二个电池单池2，这些电池单池串联连接。在所示的视图中分别将向上指向的端子称作第一端子11，且将向下指向的端子称作第二端子12。
[0039]并排的多个电池单池2的每两个第一端子11借助于根据第一实施方式的单池连接器91彼此电连接。同样地，并排的多个电池单池2的每两个第二端子12借助于根据第一实施方式的单池连接器91彼此电连接。
[0040]在此，根据第一实施方式的单池连接器91分别建立了电池单池2中的一个电池单池的端子11、12的第一触点区域41与相邻电池单池2的端子11、12的第二触点区域42之间的电连接。由此产生了:当前十二个电池单池2串联成根据第一实施方式的电池模块101。
[0041]在图3中示出了根据第一实施方式的单池连接器91。根据第一实施方式的单池连接器91构造成U形并且具有第一触点销81和第二触点销82。这些触点销81、82分别构造成柱形并且相对彼此平行错开地布置。这些触点销81、82借助于磁轭(Joch)85彼此连接。
[0042]在第一触点销81的在外的壳面上设置有第一接触区域71，并且在第二触点销82的在外的壳面上设置有第二接触区域72。所述接触区域71、72分别构造成环形、即环绕触点销81、82的在外的壳面。
[0043]这些接触区域71、72与所述磁轭85沿轴向方向不同程度间隔开地布置。当前，第一接触区域71比第二接触区域72与磁轭85间隔开的程度更大。根据第一实施方式的单池连接器91的接触区域71、72沿轴向方向的间距相应于电池单池2的端子11、12的触点区域41、42沿轴向方向的间距。
[0044]由此，在将根据第一实施方式的单池连接器91引入到两个相邻布置的电池单池2的两个端子11、12中时，根据第一实施方式的单池连接器91的第一接触区域71与所述一个电池单池2的端子11、12的第一触点区域41连接，并且根据第一实施方式的单池连接器91的第二接触区域72与相邻的电池单池2的端子11、12的第二触点区域42连接。
[0045]所述接触区域71、72彼此电连接。由此，在将根据第一实施方式的单池连接器91引入到两个相邻布置的电池单池2的两个端子11、12中时，所述一个电池单池2的电压源10的正极21与相邻电池单池2的电压源1的负极22电连接。
[0046]由此，在电池单池2正确取向的情况下，尤其是排除了根据第一实施方式的单池连接器91的第二接触区域72与端子11、12的第一触点区域41之间的电连接。同样排除了根据第一实施方式的单池连接器91的接触区域71、72与端子11、12的两个触点区域41、42的触发短路的同时的连接。
[0047]在图4中示出了根据第二实施方式的电池模块102的俯视图。根据第二实施方式的电池单池102当前包括十二个电池单池2，它们交替式地并联和串联连接。在所示的视图中分别将向上指向的端子称作第一端子11，且将向下指向的端子称作第二端子12。
[0048]并排的多个电池单池2的每四个第一端子11借助于根据第二实施方式的单池连接器92彼此电连接。同样地，并排的多个电池单池2的每四个第二端子12借助于根据第二实施方式的单池连接器92彼此电连接。
[0049]在此，根据第二实施方式的单池连接器92分别建立了两个电池单池2的两个端子
11、12的第一触点区域41与两个另外的电池单池2的两个端子11、12的第二触点区域42之间的电连接。由此产生了:每两个电池单池2并联连接以及每两个并联连接的电池单池2串联连接成根据第二实施方式的电池模块102。
[0050]在图5中示出了根据第二实施方式的单池连接器92。根据第二实施方式的单池连接器92与根据第一实施方式的单池连接器91相似，因此在这里主要探讨其区别。
[0051 ]根据第二实施方式的单池连接器92具有两个第一触点销81和两个第二触点销82。这些触点销81、82分别构造成柱形并且相对彼此平行错开地布置。这些触点销81、82借助于磁轭85彼此连接。
[0052]接触区域71、72在根据第二实施方式的单池连接器92的触点销81、82上的布置相应于接触区域71、72在根据第一实施方式的单池连接器91的触点销81、82上的布置。
[0053]由此，借助于根据第二实施方式的单池连接器92，两个电池单池2的端子11、12的两个第一触点区域41与两个另外的电池单池2的端子11、12的两个第二触点区域42连接。由此，两个电池单池2的两个电压源10的两个正极21与两个另外的电池单池2的两个电压源10的两个负极22电连接。
[0054]在图6中示出了根据第三实施方式的电池模块103的示意图。根据第三实施方式的电池模块103当前包括六个电池单池2，其中，两个电池单池2分别借助于一根据第三实施方式的单池连接器93和一根据第四实施方式的单池连接器94彼此连接。
[0055]根据第三实施方式的单池连接器93包括两个第一触点销81，这两个第一触点销彼此对齐地布置。在此，在每个第一触点销81上设置各一个第一接触区域71。根据第三实施方式的单池连接器93由此使两个电池单池2的端子11、12的两个第一触点区域41连接，它们彼此对置地布置。
[0056]根据第四实施方式的单池连接器94包括两个第二触点销82，这两个第二触点销彼此对齐地布置。在此，在每个第二触点销82上设置各一个第二接触区域72。根据第四实施方式的单池连接器94由此使两个电池单池2的端子11、12的两个第二触点区域42连接，它们彼此对置地布置。
[0057]借助于根据第三实施方式的单池连接器93和根据第四实施方式的单池连接器94由此使两个对置的电池单池2并联电连接。
[0058]本发明不限制于这里所描述的实施例和其中所强调的方面。更确切地说，在通过权利要求给出的范围内可以有很多变型方案，它们在本领域技术人员的行事范围内。
【主权项】
1.一种电池单池(2)，其包括一单池壳体(3)和一布置在所述单池壳体(3)中的电压源(10)，在所述单池壳体上布置有至少一个端子(11、12)，所述电压源具有正极(21)和负极(22)，其特征在于，所述至少一个端子(11、12)具有与所述正极(21)连接的第一触点区域(41)和与所述负极(22)连接的第二触点区域(42)，其中，所述触点区域(41、42)彼此电隔离。2.根据权利要求1所述的电池单池(2)，其特征在于，所述端子(11、12)构造为中空柱形。3.根据权利要求2所述的电池单池(2)，其特征在于，所述触点区域(41、42)布置在所述端子(11、12)的在内的壳面(15)上。4.根据权利要求2至3中任一项所述的电池单池(2)，其特征在于，所述触点区域(41、42)构造成环形。5.根据权利要求2至4中任一项所述的电池单池(2)，其特征在于，所述触点区域(41、42 )沿轴向方向彼此错开地布置。6.—种单池连接器(91、92、93、94)，其用于使根据权利要求1至5中任一项所述的第一电池单池(2)的端子(11、12)与根据权利要求1至5中任一项所述的第二电池单池(2)的端子(11、12)电连接，所述单池连接器包括第一接触区域(71)和第二接触区域(72)，所述第一接触区域能够与所述第一电池单池(2)的端子(11、12)的第一触点区域(41)连接，所述第二接触区域能够与所述第二电池单池(2)的端子(11、12)的第二触点区域(42)连接，其中，所述接触区域(71、72 )彼此电连接，其特征在于，所述单池连接器(91、92、93、94)以如下方式设计，即，阻止了所述第二接触区域(72)与所述端子(11、12)的第一触点区域(41)的电连接。7.根据权利要求6所述的单池连接器(91、92、93、94)，其特征在于，所述第一接触区域(71)布置在构造成柱形的第一触点销(81)上，并且所述第二接触区域(72)布置在构造成柱形的第二触点销(82 )上，其中，所述触点销(81、82 )彼此平行错开地布置。8.根据权利要求7所述的单池连接器(91、92、93、94)，其特征在于，所述接触区域(71、72)分别布置在所述触点销(81、82)的在外的壳面上。9.根据权利要求7至8中任一项所述的单池连接器(91、92、93、94)，其特征在于，所述接触区域(71、72)构造成环形。10.一种电池模块(101、102、103)，其包括至少两个根据权利要求1至5中任一项所述的电池单池(2)，其中，第一电池单池(2)的一端子(11、12)与第二电池单池(2)的一端子(11、12)借助于至少一个根据权利要求6至9中任一项所述的单池连接器(91、92、93、94)连接。
【文档编号】H01M2/20GK105938920SQ201610122676
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】F.斯蒂姆, B.曼戈尔德, B.克里格, J.C.威廉
【申请人】罗伯特·博世有限公司