本发明涉及一种电池汇流条设计和激光焊接方法。
背景技术：
该部分提供与本发明相关的背景信息，这并不一定是现有技术。
用于混合动力插入式电动(ev)或其他类型车辆的电池组件包括多个电池单元。冷却翅片、重复框架和泡沫以及电池单元堆叠，以形成电池模块或电池组。用于长行驶里程ev的电池模块可包含数百个电池单元。
目前，在将电池单元和其他部件堆叠和组装到电池模块中之后，每两个或三个相邻的电池单元利用u形通道汇流条金属板焊接在一起，以形成串联/并联电连接部。确切地说，每个电池单元具有至少两个凸片或电端子(一个正极、一个负极)，这些凸片或电端子焊接于u形通道汇流条金属板。在某些应用中，每个电池单元的凸缘弯曲，以使得凸片的末端在焊接之后对准。遗憾的是，由于焊接期间精确凸片弯曲和定位控制的难度，仍存在不均匀的凸片高度。不均匀和错位的凸片影响凸片和u形通道汇流条板之间的总体焊接质量。此外，由于诸如激光焊接和超声波焊接的当前焊接技术的不可逆性质，从完全组装的电池模块中去除有缺陷或“坏”电池单元需要切割电池模块中的所有凸片连接部，由此导致“好”电池单元不可用于重新焊接或恢复至另一电池模块。
会期望开发一种电池模块和组装电池模块的方法，该电池模块是更可靠的并且较不易受缺陷的影响。
技术实现要素：
该部分提供对本发明的大体概括，并且并非是对本发明完整范围或所有特征的补充公开。
电池组件包括多个电池单元，每个电池单元均包括单元凸片和汇流条，该汇流条连接于相邻电池单元的单元凸片。该汇流条包括一对180度弯曲区域和切口区域，每个180度弯曲区域限定用于容纳相应单元凸片的通道，且该切口区域限定开口，该开口具有相对边缘部分并且允许直接触及切口区域内的单元凸片。焊接线将单元凸片连接于切口区域内的相对边缘部分中的至少一个。
又一些可适用领域从这里提供的描述中变得显而易见。该发明内容中的描述和特定示例旨在仅仅是说明的目的并且并不旨在限制本发明的范围。
附图说明
这里描述的附图仅仅用于说明所选择的实施例而非所有可能的实施方式，并且并不旨在限制本发明的范围。
图1是连接于单元凸片的根据本发明汇流条的侧向立体图；
图2是根据本发明的原理连接于单元凸片的汇流条的沿着图1中剖线2-2剖取的剖视图；
图3是根据本发明的原理连接于单元凸片的汇流条的沿着图1中剖线3-3剖取的剖视图；
图4是类似于图3的剖视图并且说明对接焊接连接方案，其中，单元凸片从汇流条的切口区域延伸出来；
图5是类似于图3的剖视图并且说明角焊连接方案，其中，单元凸片从汇流条的切口区域延伸出来；
图6是类似于图3的剖视图并且说明沿着切口区域的减小厚度模压边缘，用于减小焊接操作所需的激光能量，其中，单元凸片从汇流条的切口区域延伸出来；
图7是类似于图3的剖视图并且说明沿着切口区域的楔形边缘，用于减小焊接操作所需的激光能量，其中，单元凸片从汇流条的切口区域延伸出来；
图8是类似于图3的剖视图并且说明沿着切口区域的相对边缘，这些边缘具有两个不同的水平，用以增大激光焊接目标尺寸并吸收来自焊接操作的热量，以防止穿透凸片的激光过度焊接且吸收更多热量，其中，单元凸片从汇流条的切口区域延伸出来；
图9是类似于图3的剖视图并且说明夹持装置，该夹持装置在焊接操作期间接合汇流条，其中，单元凸片从汇流条的切口区域延伸出来；
图10是类似于图3的剖视图并且说明振荡激光焊接操作，该振荡激光焊接操作用于改进质量并减小热量输入，其中，单元凸片从汇流条的切口区域延伸出来。
对应的附图标记指示若干附图中的对应部件。
具体实施方式
现将参照附图更完整地描述示例实施例。
提供示例实施例以使得本发明会是详尽的，并且将完整地向本领域技术人员传达该范围。阐述许多特定的细节，例如特定部件、装置以及方法的示例，以提供对本发明的实施例的全面理解。对于本领域技术人员显而易见的是，无需采用特定的细节，能以许多不同的形式实施示例实施例并且任一方面都不应被理解为限制本发明的范围。在一些示例实施例中，并不详细地描述众所周知的过程、众所周知的装置结构以及众所周知的技术。
这里使用的术语仅仅出于描述具体示例实施例的目的并且并不旨在有所限制。如这里所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”可旨在同样包括复数形式，除非上下文清楚地另有所指以外。术语“包含”、“包括”、“含有”以及“具有”是包含性的并且由此规定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组群的存在或附加。这里描述的方法步骤、过程以及操作并不被理解成必需以所讨论或说明的具体顺序来执行，除非明确地识别为执行顺序以外。还应理解的是，可采用附加的或替代的步骤。
当元件或层指代为在另一元件或层“之上”、“与之接合”、“与之连接”或者“与之联接”时，该元件或层可直接地在另一元件或层上、与之接合、与之连接或与之联接，或者可存在中间的元件或层。相反，当元件被指代为直接地在另一元件或层“之上”、“直接地接合于”、“直接地连接于”或者“直接地联接于”另一元件或层时，可并不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其他词语应以类似的方式解释(例如，“之间”比之“直接地介于之间”、“相邻”比之“直接地相邻”等等)。如这里使用的，术语“和/或”包括相关联列举项目中的一个或多个的任何和所有组合。
虽然术语第一、第二、第三等可在这里用于描述各种元件、部件、区域、层和/或区段，但这些元件、部件、区域、层和/或区段不应受这些术语限制。这些术语可仅仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一个区域、层或区段区分。诸如“第一”、“第二”以及其他数值术语之类的术语在用于这里时并不暗指次序或顺序，除非上下文清楚地指示以外。因此，下文讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不会偏离示例实施例的教示。
诸如“内部”、“外部”、“下面”、“之下”、“下方”、“上方”、“上部”等等可在这里用于便于描述，以如附图中所示描述一个元件或特征与另一元件或特征的关系。空间相对术语可旨在包含装置在使用或操作中除了附图中示出定向以外的不同定向。例如，如果装置在附图中翻转，描述为在其他元件或特征“之下”或“下面”的元件则会定向在其他元件或特征“上方”。因此，示例术语“之下”可包含上方和之下的定向两者。该装置能以其他方式定向(转过90度或以其他定向)，并且因此解释这里使用的空间相对描述符。
参照图1-3，汇流条10示作连接于电池单元14的单元凸片12。如图2中所示，电池模块使用一组汇流条10，每个汇流条均包括铜制部分16和铝制部分18，该铜制部分激光焊接于由铜材料制成的一组负极单元凸片/端子12a，且该铝制部分激光焊接于由铝材料制成的一组正极单元凸片/端子12b。汇流条的铜制部分和铝制部分16、18的每个包括180度弯曲区域20，该弯曲区域限定大体u形横截面，单元凸片/端子12a、12b在组装期间嵌套在其中。
如图1和3中所示，切口区域22沿着汇流条10的介于一对弯曲区域20之间的一部分设置。如图3中所示，切口区域22限定开口，该开口具有相对边缘部分24，且单元凸片12容纳在这些边缘部分之间。切口区域22允许直接触及单元凸片12和边缘区域24的用于焊接的表面。
如图2中所示，汇流条10自由地浮动，以使得该汇流条能够减小激光焊接中的间隙并且由此改进焊接部上的焊接质量。通过自由浮动，这意味着，汇流条10在刚性模制中并不埋嵌，而埋嵌会抑制汇流条10的移动。因此，由于维护中的振荡，会在焊接部上产生减小应力。如图2中所示，相邻电池单元14的位置示作与自由浮动的汇流条10错位，尽管如此，该位置示作竖直的，用以将错位的单元凸缘12容纳在其中。
此外，参照图3，切口区域允许对接接头或角接头焊接操作，用于将单元凸片12连接于汇流条10，而不会产生由于不具有切口区域或者并不自由浮动的汇流条中间隙变化而发生的相关联问题。
如图4中所示，弯曲部20之间的切口区域22的深度能足够深，以使得单元凸片12延伸超出相对的边缘24，从而单元凸片12的延伸部分26提供“填充材料”，用以沿所示出的箭头“a”的方向进行对接焊接。
替代地，如图5中所示，弯曲部20之间的切口区域22能足够深，以使得单元凸片12延伸超出相对的边缘24，从而单元凸片12的延伸部分26使得能够沿所示出的箭头“b”的方向进行角焊接。
作为又一替代，如图6中所示，边缘24的沿着切口区域22中的至少一个能模压有台阶区域30，用以提供减小厚度区域，从而需要较低的激光能量来用于角焊接“b”。替代地，边缘24能如图7中所示形成为楔形32，用于提供减小厚度区域，从而需要较低激光能量来用于角焊接“b”。通过在焊接接头处模压或形成楔部而获得的减小厚度提供均匀的热量分布。
参照图8，汇流条10示作包括沿着切口区域22的相对边缘24，这些边缘具有两个不同水平，用于增大激光焊接目标尺寸并且吸收来自焊接操作的热量。如果焊接部偏离目标并且在凸片完全熔融的过度焊接状况中，汇流条10的不均匀边缘24和单元凸片12的延伸部分26提供自动防故障状况，且有助于吸收沿箭头“b”的方向的角焊接的附加热量。
参照图9，在焊接操作期间，汇流条10和单元凸片12a、12b能由夹持机构40夹持。在焊接操作期间，夹持机构40能闭合熔融间隙，并且增强热量耗散。
如图10中所示，能使用振荡激光焊机50来执行焊接工艺。
精确激光焊接用于部分地熔融汇流条10的边缘24并且将这些边缘冶金地连接于端子12，以避免超声波焊接，该超声波焊接会使得单元端部12遭受过大能量且进而损坏单元的内部电气连接部。在焊接期间，激光能量会针对该表面。结果是汇流条10和电池端子12沿着切口区域22的长度附连于彼此，且电池端子12驻留在该切口区域中。
已提供实施例的前文描述来用于说明和描述的目的。并不旨在穷举的或者限制本发明。特定实施例的各个元件或特征通常并不局限于特定的实施例，而是在可适用的情形下是可互换的，并且能用在所选择的实施例中，即使并未明确示出或描述。同样还能以许多方式改变。这些变型并不被认为偏离本发明，且所有这些修改旨在包括在本发明的范围内。