具有电池单体和电连接元件的电池模块的制作方法
【专利摘要】本发明说明了一种电池模块(200)，具有：第一电池单体(100A)；第二电池单体(100B)；和连接元件(130)，该连接元件建立在第一电池单体(100A)与第二电池单体(100B)之间的电连接。连接元件(130)具有连接桥(135)，该连接桥在延伸平面(136)中延伸；其特征在于，连接桥(135)具有电压测量接头(150)，该电压测量接头被设计用于建立与插头(145)的可逆的机械和电连接，并且电压测量接头作为突出元件布置在连接桥(135)上并且具有悬臂式的端部(153)。
【专利说明】具有电池单体和电连接元件的电池模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电池模块，尤其是本发明涉及一种具有第一电池单体、第二电池单体和一用于建立在第一电池单体与第二电池单体之间的电连接连接元件的电池模块。
【背景技术】
[0002]多个电池单体在结构和电方面可以组合成一个电池模块。在此，多个电池单体能以电的方式例如串联连接，其中电池单体的相应的电压引出头与电连接元件彼此连接。如果电池单体是可重复充电的电池并且尤其是锂离子蓄电池，则对连接元件例如会提出如下要求:提供足够大的横截面，使得连接元件具有小电阻；长时间的高度接触安全性；机械弹性，以便能够实现电池单体的位置改变或者说在相邻的且彼此连接的电池单体之间的距离改变；以及尤其低制造和安全成本。
[0003]此外，尤其锂离子蓄电池会受到持续地单体电压测量，该单体电压测量出于锂离子蓄电池运行安全性原因是适用的。单体电压测量在此可以量取连接元件上的电势来实现，使得并不在每个电池单体的每个电压接头上设置特有的线路。通常，用于量取在连接元件上的电势或电压的线路与连接元件通过焊接连接技术、例如激光焊接或点焊、或通过机械连接元件、例如螺栓来建立连接。
[0004]DE102009000660A1描述了电池模块的一般结构，该电池模块用于为电动机器供给能量。
【发明内容】
[0005]利用本发明给出了一种带有多个电池单体和与其电连接的连接元件的电池模块，其中连接元件能够实现简单地安装电池模块以及能够实现用于监控电池单体的电池电压的测量装置的简单连接。
[0006]给出了根据独立权利要求所述的特征的电池模块。本发明的改进方案由从属权利要求和以下说明中得到。
[0007]根据第一方面，给出了一种电池模块，其具有第一电池单体、第二电池单体和连接元件，该连接元件建立在第一电池单体与第二电池单体之间的电连接。在此，连接元件具有连接桥，该连接桥在延伸平面中延伸。电池模块的特征在于，连接桥具有电压测量接头，该电压测量接头被设计用于建立与插头的可逆的机械和电连接。电压测量接头作为突出元件布置在连接桥上并且具有悬臂式的端部。
[0008]在第一电池单体与第二电池单体电串联连接时，连接元件可以将第一电池单体的第一电压接头与第二电池单体的第二电压接头电连接。由此通过连接元件上的电压测量接头借助唯一的线路量取在第一电池单体与第二电池单体之间的电势。
[0009]电压测量接头设计用于，与插头建立可松开的电连接，其中为了建立该连接特别是不需要工具并且不建立物料配合或者说材料配合地连接，例如钎焊或焊接等情况。尤其，在电压测量接头与插头之间的连接无需使用连接辅助器件、例如螺栓或铆钉来建立。[0010]在一种实施形式中，连接元件可以一体式地实施。特别是，连接元件由平面导电材料、例如金属板形式来实施并且布置在电池模块的电池单体之间。
[0011]如上面和以下所描述的连接元件上的电压测量接头由此特别是在下述情况下能够实现建立电和机械连接:连接元件例如为了进行焊接连接具有过小的材料厚度或由于其化学组分而使只有在高成本的情况下才能实现焊接连接。
[0012]根据一种实施形式，电池模块具有插头，该插头与电压截取线路电连接并且设计成与电压测量接头建立可逆的机械和电连接，从而通过电压截取线路量取在连接元件上施加的电压。
[0013]插头尤其可以设计用于与电压测量接头建立力配合连接。
[0014]根据另一种实施形式，连接元件具有凹部，该凹部被设计用于与插头建立形状配合的连接。
[0015]凹部例如可以是在连接元件中或其上的加深部、凹口或缺口，其中插头具有相对应的接合元件、例如保持突起部的形式，其在插头插到电压测量接头上的状态中与凹部建立形状配合的连接。
[0016]根据另一种实施形式，凹部布置在电压测量接头上。
[0017]这能够提供了具有小的物理凹部的插头。不仅通过插头量取电势而且在插上的状态中机械地耦接插头，上述情况在该实施形式中都能在电压测量接头上实现。
[0018]根据另一种实施形式，插头具有保持突起部，该保持突起部设计成，在插头插到电压测量接头上的状态中与凹部建立形状配合的连接，从而插头在插上的状态中关于电压测量接头机械固定。
[0019]保持突起部设计成，与凹部接合，从而插头在插上的状态中与电压测量接头机械地耦合。
[0020]根据另一种实施形式，电压测量接头在延伸平面中延伸。
[0021]由此电压测量接头与连接元件具有共同的表面，其中共同的表面位于一平面中、即在延伸平面中或在其中延伸。特别是，在连接元件与电压测量接头一体构成时，该结构和布置是有利的并且能够实现简单生产或制造。同样，连接元件的结构能够实现电池单体和电池模块的简单组装或简单安装。
[0022]在一种可替选的实施形式中，电压测量接头也可以相对于连接元件的延伸平面倾斜地布置，同样，电压测量接头可以与连接元件的表面或延伸平面正交地布置。
[0023]根据另一种实施形式，连接元件具有支承材料和覆层材料，其中覆层材料比支承材料具有更高的导电能力。
[0024]覆层材料在此可以被设计提供连接元件的良好的导电能力，其中支承材料例如可以设计成针对彼此连接的电池单体的距离改变或位置改变的情况能实现机械弹性。
[0025]此外，覆层材料由此能够实现可靠测量电池单体电压，因为覆层材料由于其与支承材料相比更高的导电能力，所以也在通过覆层材料的表面量取电压时提供小的过渡电阻。
[0026]根据另一种实施形式，连接元件的表面具有未覆层的表面区域和以覆层材料覆层的表面区域。
[0027]由此例如可以减小所使用的覆层材料的量。覆层材料例如能以带材的形式布置在支承材料上。
[0028]根据另一种实施形式，支承材料具有铝。支承材料同样可以具有铝合金。
[0029]铝和铝合金的特征尤其在于小的重量，从而由此可以提供具有减小的重总量的电池模块。尤其在车辆结构中，当例如电池模块用作用于电驱动装置的能量存储器时，减小的重量一般在车辆中且特定地在所使用的部件中引起了用于驱动车辆的能耗降低。
[0030]根据另一种实施形式，覆层材料具有铜。
[0031]铜尤其能够作为在电压测量接头的表面的区域中的覆层能提供与插头的小的过渡电阻，从而能够实现对各个电池单体的可靠且准确的电压测量。与随时间钝化的纯铝表面相比，连接元件的铜覆层能够实现在时间过程中保持恒定的测量质量，因为在铜覆层的表面上的过渡电阻在时间过程中不受到高损失，如这一点在铝表面上可通过所谓的钝化出现的那样。
[0032]如上和以下所描述的连接元件例如可以是镀铜铝板。特别是，铝板可以在两侧以铜覆层或至少部分覆层。铜覆层在此能够实现在连接元件的表面上的可靠的电压量取，从而不必使用与由铝构成的或具有铝的支承材料相结合的可能复杂的焊接技术。在此，插头可以直接插到连接元件的电压测量接头的镀铜的区域上。插头例如可以是刀具切削夹持端子，其例如可以抵靠在扁平带线缆上。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]以下参照附图描述了本发明的实施例。
[0034]图1示出了根据一种实施例的电池模块的等比例图。
[0035]图2示出了根据一种实施例的用于电池模块的连接元件的等比例图。
[0036]图3示出了根据一种实施例的用于电池模块的连接元件和插头的等比例图。
[0037]在附图中的示图是示意性的并且非按比例的。如果在以下附图描述中使用相同的附图标记，则该附图标记涉及相同或类似的元件。
【具体实施方式】
[0038]图1示出了具有三个并排布置的电池单体100A、100B、100C的电池模块200。电池单体中的每一个具有第一电压接头110和第二电压接头120。在此，电池单体的第一电压接头分别与相邻的电池单体的第二电压接头借助连接元件130彼此电连接。因此，图1中所示的电池模块200的三个电池单体100AU00B和100C串联地电连接。
[0039]如果电池单体100A、100B和100C例如为可重复充电的锂离子蓄电池，则这些电池单体在其棱柱形结构方面随着使用寿命增加和充电过程数目增加而沿箭头105方向出现体积增加。由于这种体积增加例如可能引起在相邻的电池单体的电压接头之间距离改变。这种距离改变通过连接元件130的帽形或阶梯形延伸的轮廓和经由连接元件130由此提供的弹性来吸收。
[0040]连接元件130具有电压测量接头150，其中电压测量接头从连接元件突出并且设计用于与插头145建立电和机械连接。插头145与电压截取线路140电连接，该电压截取线路将下述电势传输给测量和分析单元，该电势施加在第一电池单体100A的第二电压接头120和第二电池单体100B的第一电压接头110上，其中测量和分析单元出于清楚原因未在图1中示出。
[0041]图2示出了连接元件130的详细视图。该连接元件具有第一接触区域131A和第二接触区域131B，它们分别设计成与相邻的电池单体的电压接头电连接。第一接触区域131A和第二接触区域131B在接触区域的延伸平面132中延伸。此外，连接元件130具有第一横向连接器133A和第二横向连接器133B，它们横向于或正交于接触区域的延伸平面132延伸。连接桥135在第一横向连接器133A与第二横向连接器133B之间延伸并且在连接桥的延伸平面136中延伸。在此，延伸平面136平行于或横向于接触区域的延伸平面132延伸。同样，电压测量接头150在连接桥135的延伸平面136中延伸，插头145被插到该电压测量接头上。
[0042]由于连接元件的帽形的、阶梯形的轮廓-该连接元件通过接触区域、横向连接器和连接桥形成，连接元件能够实现沿连接元件的纵向方向139的弹性，例如在与连接元件电和机械连接的电池单体的距离改变时。
[0043]图3示出了连接元件130和插头145的等比例图，其中插头145处于未插到电压测量接头150上的状态中。出于视图原因，在连接元件130中仅示出了连接桥135，其由具有表面137的支承材料134构成。电压测量接头150作为突出元件布置在连接桥135上并且具有悬臂式的端部153。换而言之，电压测量接头是在连接桥135上侧向突出的元件。电压测量接头150和连接桥135具有表面137，其在一平面中延伸。在电压测量接头150的表面上设置第一轨道157A和第二轨道157B，它们两个都由铜构成。此外，电压测量接头具有缺口形式的凹部155。
[0044]插头145具有U形轮廓，其具有一用于接纳电压测量接头150的开口 146。在插头145的开口 146中布置了铜带147,该铜带设计成:当插头145沿着箭头149的方向插到电压测量接头上时与电压测量接头的铜带157AU57B建立电连接。
[0045]此外，在插头145的开口 146中设置有保持突起部148，其设计成:在插头146插到电压测量接头150上的状态中与凹部155建立形状配合连接。由此，可以实现插头145与电压测量接头150的机械连接的预先规定的强度。
【权利要求】
1.一种电池模块(200),具有: 第一电池单体(100A)； 第二电池单体(100B);和 连接元件(130),所述连接元件建立在所述第一电池单体(100A)与所述第二电池单体(100B)之间的电连接； 其中所述连接元件(130)具有连接桥(135)，所述连接桥在延伸平面(136)中延伸； 其特征在于， 所述连接桥(135)具有电压测量接头(150)，所述电压测量接头被设计用于建立与插头(145)的可逆的机械和电连接， 其中所述电压测量接头(150)作为突出元件布置在所述连接桥(135)上并且具有悬臂式的端部(153)。
2.根据权利要求1所述的电池模块(200)，具有:插头(145)， 其中所述插头(145)与电压截取线路(140)电连接并且设计成与所述电压测量接头(150)建立可逆的机械和电连接，从而通过所述电压截取线路(140)量取在所述连接元件(130)上施加的电压。
3.根据权利要求2所述的电池模块(200)， 其中所述连接元件(130)具有凹部(155)，所述凹部被设计用于与所述插头(145)建立形状配合的连接。
4.根据权利要求3所述的电池模块(200)， 其中所述凹部(155)布置在所述电压测量接头(150)上。
5.根据权利要求3或4所述的电池模块(200)， 其中所述插头(145)具有保持突起部(148)，所述保持突起部设计成，在所述插头(145)插到所述电压测量接头(150)上的状态中与所述凹部(155)建立形状配合的连接，从而所述插头(145)在插上的状态中关于所述电压测量接头(150)机械固定。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(200)， 其中所述电压测量接头(150)在所述延伸平面(136)中延伸。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(200)， 其中所述连接元件(130)具有支承材料(134)和覆层材料(157AU57B)，其中所述覆层材料(157AU57B)比所述支承材料(134)具有更高的导电能力。
8.根据权利要求7所述的电池模块(200)， 其中所述连接元件(130)的表面(137)具有未覆层的表面区域和以覆层材料(157A、157B)覆层的表面区域。
9.根据权利要求7或8所述的电池模块(200)， 其中所述支承材料(134)具有铝。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的电池模块(200)， 其中所述覆层材料(157A，157B)具有铜。
【文档编号】H01M10/48GK103872283SQ201310757426
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2012年12月13日
【发明者】A·艾兴多夫 申请人:罗伯特·博世有限公司