方面生产的样品焊接部的剖视放大图，其示出了具有较小变形的导线以及在导线-外壳界面处形成的坚固的固态扩散结合部。
【具体实施方式】
[0032]首先参考图1，示出了根据本发明的混合动力车辆1的示意图。在本上下文内将意识到，术语“车辆”可以应用于汽车、卡车、货车、多功能越野车(SUV)等。车辆1包括内燃发动机(ICE) 5、电池10 (在本文中也称为电池组、模块或相关的以强调其内多个电池单元的组装属性)和与ICE 5和电池10机电配合的一个或更多个电动马达15 (以及其他部件)。虽然电池10 (如上文中讨论的那样电池可以放置在框架中作为较大组件的一部分)示出在车辆1的中部，但是其可以位于任意适当的位置以便有利于适当的车辆集成。同样，取决于功率需求，电池10内的组或模块的大小和数量可以更大或更小。在一种实施例中，电池10由大量的锂离子(锂-离子)电池单元(未单独示出)构成。本领域技术人员将意识到，虽然车辆1目前示出为混合动力车辆，但是认为纯电动车辆(即，不需要ICE 5的车辆)也在本发明的范围内。
[0033]接下来参考图2A和图2B，示出了描绘概念上现有技术的将具有轴向导线110的熔丝100与引线脚120连结的一部分的细节。特别参考图2B，当使用电阻焊将这些部件连结在一起时，由顶部和底部电极探针(总体被称为140，分别为140A、140B)大电流所施加的力与对导线110的变形运动的有限约束的结合倾向于在导线上产生与塑性变形的量相当的增加的应力。在具体方式中，承受探针140的压缩力的部分相对于不承受探针140的压缩力的部分的导线110厚度(和所导致的塑性变形)的显著差异倾向于在导线110的边缘处产生极小半径角部115 ;这样的极小半径角部115倾向于呈现显著的应力梯级，这会增加断裂的风险，特别是在焊接接头暴露于振动和相关的产生疲劳的环境中的情况下。
[0034]接下来参考图3A-图5，示出了描绘根据本发明实施例的具有轴向导线210 (在本文中也称为电导线以便强调其在与熔丝200或其他部件之间承载电流的能力)的第一电气部件(具体地，熔丝200)和第二电气部件(引线脚220的形式)的概念连结的一部分的细节。在一种形式中，通过焊接连结在一起的各部件构成电压感测电路(未示出)，例如在本发明受让人共同所有的名称为 INTEGRAT1N OF A VOLTAGE SENSE TRACE FUSE INTO A BATTERYINTERCONNECT BOARD的美国专利申请14/461，566中讨论的电压感测电路，并且其全部内容由此通过参考并入。
[0035]具体参考图3A和图3B，熔丝200安装成使得其大体圆形轴向导线210落位在凹口225中，凹口 225形成在引线脚220或能够放置在外壳230内的相关匹配部件(例如母线、迹线等)中。在一种优选形式中，熔丝导线210和至少凹口 220 二者都由具有锡镀层的铜制成；锡镀层有助于电阻焊接工艺。因为锡在较低温度下熔化，所以其与可比较的连结技术(例如将裸铜丝连结在一起的焊接)相比需要更少的能量。较少的能量水平帮助延长焊机电极的使用寿命，并且另外将焊接工艺故障最小化，例如飞溅。在另一优选形式中，当轴向观察时，导线210 (其用作电线状连接器，从而形成熔丝200的电气功能)具有圆筒形截面面积。凹口 220允许熔丝导线210的中心线212位于匹配部分的基准表面之下(例如以凹口深度D，如图3B所示)。在一种示例性形式中，外壳230是不导电的互连板(ICB)的形式，其大小和形状确定为可靠地接纳沿公共轴线堆叠或对齐的各个棱柱形管式电池单元(未示出)，并且可以放置在对齐的电池单元上方或下方，以便提供电连接性和沿边安装电池单元这两种功能。在一种更具体的形式中，外壳230是模块化组件，并且可以包括成形凹部来经由包覆成型、卡扣放置等接纳熔丝200、轴向导线210、引线脚220 (及其凹口 225)中的一个或更多个。
[0036]如在本发明中其他部分提及的那样，在导线210与其对应凹口 220之间形成的焊接接头可以通过电阻焊实现。在与大体平面的匹配表面配合放置的大体圆柱形导线之间的伴随电阻焊操作所产生的大的压缩负载能够使得导线产生显著变形，包括导线直径减小50%或更多的变形。如果不被校正的话，这会不期望地导致在焊接区域内应力裂纹事件的增加。通过本发明，凹口 220的存在用作变形屏障来防止在没有任何加固结构的情况下会发生的导线的相对自由形式的变形。这样，凹口 220的深度控制由于焊接过程的结合的热和压缩负载所导致的轴向导线210的偏转幅度。因此，例如在退化凹口构造(S卩，其中供导线放置的表面是完全平面的)中，本发明人已经注意到导线截面(直径形式)具有50%的减小R。反之，如果凹口深度D是平坦界面减小R的量的一半，则将存在25%的截面减小。
[0037]具体参考图4A、图4B和图5，在本发明的熔锡过程期间，电阻焊机(未示出)的探针240 (仅示出其中一个，上面的一个)向接头施加压缩力，同时施加大电流脉冲。由于大量电流流过探针240所导致的焦耳(S卩，电阻性的或者欧姆的)熔化在导线210和凹口 220之间的界面区域处的锡镀层。此外，与导线210关联的增加的温度使得更容易将熔丝导线210变形成其不再是圆形的。因为熔丝导线210落位在凹口 220中(且因此至少部分地由凹口220支撑或加强)，所以限制了能够导致应力梯级的图2B的大范围变形情况。在导线210和凹口 220之间的界面处的熔化锡250将这些部件熔合在一起，并且在熔丝导线210的铜芯和凹口 220的铜芯之间产生扩散结合部260。熔化锡250进一步填充在焊接接头处的凹口220的剩余部分，从而提供锡焊应用中通常期望的半径，具体如图5所示。
[0038]应该注意的是，如“优选地”、“通常地”和“典型地”的术语在此不被用于限制所要求保护的发明的范围，或暗示某些特征对于所要求保护的发明的结构或功能是关键的、必要的或甚至重要的。这些术语而仅试图强调在本发明的具体实施例中可以或可以不使用的替代或附加特征。同样，为了描述和限定本发明的目的注意的是，术语“基本”在此被用于表示可以归因于任何定量比较、值、测量或其他表示的固有不确定程度。术语在此还被用于表示定量表示可以从所陈述的参考值变化而不导致所讨论的主题的基本功能变化的程度。
[0039]为了描述和限定本发明的目的注意的是，术语“电池”、“电池组”等在此被用于表示用于提供电流(优选地用于车辆的、推进的或相关目的)的单个电池单元的组合。此外，术语“汽车”、“汽车的”、“车辆的”等的变型意味着以通用意义解释，除非上下文另外指示。这样，提到汽车将被理解为涵盖小汽车、卡车、公共汽车、摩托车和其他类似的运输模式，除非在上下文中更具体地记载。
[0040]已经详细地且参考其特定实施例地描述了本发明，将显然的是，在不脱离所附权利要求中限定的本发明范围的情况下可以进行修改和变型。更具体而言，虽然本发明的一些方面在此被确定为优选的或特别有利的，但是应该想到本发明不必被限制于本发明的这些优选方面。
【主权项】
1.一种将第一镀锡电气部件连结到第二镀锡电气部件的方法，所述方法包括: 在所述第二部件中限定凹口，该凹口成形为在其中接纳所述第一部件的一部分； 将所述第一部件的所述一部分基本放置在所述凹口内以由此限定界面区域；以及 沿着所述界面区域的至少一部分形成固态扩散结合部，以便所述第一部件和第二部件二者的锡镀层的至少一部分熔化，从而基本填充所述界面区域的至少另一部分，所述形成发生以便所述第一电气部件的所述一部分的截面尺寸的减小小于如果在所述凹口中没有发生所述形成的情况。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一部件的所述一部分包括电导线。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述电导线限定基本圆柱形轴向轮廓。4.根据权利要求3所述的方法，其中形成在所述第二部件中的所述凹口通过冲压生产以限定基本半圆柱形轮廓。5.根据权利要求1所述的方法，其中形成在所述第二部件中的所述凹口通过冲压生产。6.根据权利要求5所述的方法，其中冲压的所述第二部件从由母线、迹线和引线脚构成的组中选择。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述形成包括使用电阻焊机。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述截面尺寸的减小包括将所述导线的直径减小不多于50%。9.一种将第一镀锡电气部件连结到第二镀锡电气部件的方法，所述方法包括: 在所述第二部件中限定凹口，该凹口成形为在其中接纳所述第一部件的一部分； 将所述第一部件的所述一部分基本放置在所述凹口内以由此限定界面区域；以及 使用电阻焊机，以(a)沿所述界面区域的至少一部分形成固态扩散结合部，以及(b)使用来自所述第一部件和第二部件中的至少一者的熔化锡镀层填充所述界面区域的基本剩余部分。10.一种将第一镀锡电气部件电阻焊接到第二镀锡电气部件的方法，所述方法包括: 将从所述第一部件延伸的电导线基本放置到在所述第二部件中形成的凹口内以便由此限定界面区域；以及 使用电阻焊机，以(a)沿所述界面区域的至少一部分形成固态扩散结合部，以及(b)使用来自所述第一部件和第二部件中的至少一者的熔化锡镀层填充所述界面区域的基本剩余部分。
【专利摘要】本发明提供一种用于具有轴向导线的电气部件的坚固集成的熔锡连结。将第一镀锡电气部件连结到第二镀锡电气部件的方法以及被连结以在连结位置呈现减小的应力水平的部件。所述方法包括：在第二部件中限定凹口，该凹口成形为接纳第一部件的一部分；将所述第一部件的一部分基本放置在所述凹口内以限定界面区域；以及使用电阻焊机沿所述界面区域的至少一部分形成固态扩散结合部，且使用来自第一部件和第二部件中的一者或二者的熔化锡镀层填充界面区域的基本剩余部分。
【IPC分类】B23K11/36
【公开号】CN105364290
【申请号】CN201510506687
【发明人】E.J.道利
【申请人】通用汽车环球科技运作有限责任公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年8月18日
【公告号】DE102015113376A1, US20160050767