用于车辆牵引电池的汇流条互连总成的制作方法

本公开涉及车辆牵引电池的电极与汇流条之间的互连。

背景技术：

刚性壳体锂离子电池单元(诸如，棱柱形电池单元或圆柱形电池单元)是用于电气化车辆的牵引电池的电池单元的示例。刚性壳体锂离子电池单元内的电极与汇流条互连有助于为全混合动力电动车辆(fhev)、部分混合动力电动车辆(phev)和电池电动车辆(bev)提供有效的电气性能。接口连接之间的配合质量会影响接触电阻、接合劣化和牵引电池性能。

技术实现要素：

车辆牵引电池总成包括电池单元、汇流条和热喷涂料。电池单元包括端子，所述端子具有从其延伸的成角度的锥形上部。汇流条限定通孔，所述通孔具有锥形，所述锥形限定与所述成角度的锥形上部基本上相对的角度，使得当端子延伸穿过通孔时在它们之间限定空腔。热喷涂料沉积在空腔内以将汇流条固定到端子。热喷涂料可以由金属粉末形成，所述金属粉末经选择包括颗粒，所述颗粒在加速到大约500mph或更高的速度时变形并连接，以联结颗粒并形成将端子固定到汇流条的接合料。金属粉末的颗粒可以是铁、铜、铝、镍、铁或镁。热喷涂料可以沉积在空腔内，使得汇流条的上表面和沉积的热喷涂料的上表面基本上彼此齐平。成角度的锥形上部和通孔的锥形可各自限定0度与90度之间的角度。锥形可以彼此布置，使得当端子延伸穿过通孔时，汇流条与安装到电池单元的隔离块间隔开。

车辆牵引电池总成包括电池单元、汇流条和热喷涂接合料。电池单元具有端子。汇流条限定用于接收端子的通孔，并且包括邻近通孔安装的对准帽以在第一位置与第二位置之间平移，在第二位置中，对准帽接触端子。施加热喷涂接合料以将处于第二位置的对准帽固定到端子并且使得热喷涂接合料不接触汇流条的其他部分。可以基于与将端子安装到汇流条相关的机械支撑要求所选择的预定图案来施加热喷涂接合料。预定图案可以是类似于设置在四个月牙之间的环状物、限定x图案的四个矩形截面、彼此相邻的三角形的集合或圆形爆炸的形状。电池单元可以是刚性棱柱形电池单元或圆柱形电池单元。热喷涂料可以是熔点基本上等于与端子热失效条件相关联的温度的材料，使得热喷涂料作为熔丝操作，以在受到与端子热失效条件相关联的温度时断开汇流条与端子之间的电连通。可以将热喷涂接合料施加到端子的上表面和对准帽的上表面。汇流条和端子的部分可以经由从压接工具施加力而彼此机械地接合。

牵引电池总成包括电池单元、汇流条和热喷涂料。电池单元具有端子。汇流条限定通孔，所述通孔成形为对应于端子的形状。热喷涂料将端子固定到汇流条。端子和汇流条包括限定第一接触区的表面。将热喷涂料施加到端子和汇流条以限定第二接触区，所述第二接触区的区域大于第一接触区的区域。通孔可以成形为具有与电池单元的外壳角部形状对应的不规则或规则的弧形部分。第二接触区的区域可以提供比第一接触区的区域更高水平的导电率。汇流条还可以围绕通孔限定槽。槽的尺寸可以设计成接收热喷涂料，使得热喷涂料的上表面与汇流条的上表面基本上齐平。通孔可以限定狭槽形状，并且端子可以限定相应的块形状。热喷涂料可以是熔点基本上等于与端子热失效条件相关联的温度的材料，使得热喷涂料作为熔丝操作，以在受到与端子热失效条件相关联的温度时终止汇流条与端子之间的电连通。第一接触区可以包括材料层，以在端子温度达到与端子热失效条件相关联的温度时防止汇流条与端子之间的电连通。

附图说明

图1是牵引电池总成的一部分的示例的横截面正视图。

图2是图1的牵引电池总成的一部分的俯视平面图。

图3a是牵引电池总成的一部分的示例的横截面正视图。

图3b是图3a的牵引电池总成的所述部分的正视图，示出了施加到端子和汇流条互连区域的热喷涂料。

图4a是牵引电池总成的一部分的示例的横截面正视图。

图4b是图4a的牵引电池的所述部分的俯视平面图。

图4c是图4a的牵引电池总成的所述部分的正视图，示出了施加到端子和汇流条互连区域的热喷涂料。

图5a是牵引电池总成的一部分的示例的横截面正视图。

图5b是图5a的牵引电池总成的一部分的正视图，示出了施加到端子和汇流条互连区域的热喷涂料。

图6a是经由热喷涂沉积物固定到端子的汇流条的示例的透视图。

图6b是图6a的汇流条和端子的透视图，示出了部分熔化的热喷涂材料。

图7a是经由图案化热喷涂沉积物的示例固定到汇流条的端子的示例的俯视平面图。

图7b是经由图案化热喷涂沉积物的另一示例固定到汇流条的端子的示例的俯视平面图。

图7c是经由图案化热喷涂沉积物的另一示例固定到汇流条的端子的示例的俯视平面图。

图7d是经由图案化热喷涂沉积物的又一示例固定到汇流条的端子的示例的俯视平面图。

图8a是电池单元和汇流条的示例的横截面正视图。

图8b是电池单元和汇流条的另一示例的横截面正视图。

图8c是电池单元和汇流条的又一示例的横截面正视图。

图9a是电池单元和汇流条的示例的分解透视图。

图9b是图9a的电池单元和汇流条被示出为经由热喷涂沉积物的示例而彼此固定的透视图。

图9c是图9a的电池单元的端子被示出为经由图9b的热喷涂沉积物的示例而固定到图9a的汇流条的俯视平面图。

图10a是具有对准帽的示例的电池单元和汇流条的示例的分解透视图。

图10b是图10a的电池单元和汇流条被示出为经由热喷涂沉积物的示例而彼此固定的透视图，所述热喷涂沉积物施加到图10a的对准帽和图10a的电池单元的端子。

图10c是俯视平面图，示出了施加到图10a的对准帽和电池单元的端子的热喷涂沉积物。

具体实施方式

本文描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅是示例，并且其他实施例可以采用各种形式和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可以被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本公开的代表性基础。如本领域一般技术人员将理解，参考任何一个附图示出并描述的各个特征可以与一个或多个其他附图中所示的特征进行组合以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供了典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改可能是特定应用或实施方式所期望的。

图1和图2示出了车辆的牵引电池的示例的部分。牵引电池包括第一电池单元100、第二电池单元104和将电池单元彼此电连接的汇流条总成106。第一电池单元100包括第一隔离块108和第一端子110。第二电池单元104包括第二隔离块112和第二端子114。汇流条总成106包括汇流条120，以用于电连接第一电池单元100和第二电池单元104。汇流条120限定第一通孔122和第二通孔124。

第一通孔122的尺寸可以设计成使第一端子110延伸穿过第一通孔122，第二通孔124的尺寸可以设计成使第二端子114延伸穿过第二通孔124。第一通孔122和第二通孔124中的每一个可以成形为锥形。第一端子110和第二端子114中的每一个可以成形为锥形。通孔和端子的锥形形状可以彼此相对地成形，以有助于将每个端子与相应的通孔对准以穿过其延伸。通孔和端子的锥形形状也可以成形为使得当相应的端子延伸穿过相应的通孔时，汇流条120与安装到相应电池单元的隔离块间隔开。

通孔和端子的锥形的尺寸也可以设定成在相应的端子与通孔的相应侧之间限定空腔，以便为要在每个空腔内施加的热喷涂料提供空间。在一个示例中，每个锥形的角度可以大约在0度与90度之间。每个锥形可有助于促进汇流条120与相应端子之间的压力配合，以及提供额外的表面区域以促进汇流条120与相应端子之间的增强的热喷涂界面。热喷涂料可有助于在汇流条120与第一端子110和第二端子114中的每一个之间提供机械连接和电连接。

热喷涂料施加设备(未示出)可以选择性地分配热喷涂料。例如，热喷涂料施加设备的储槽可包含金属粉末。用于金属粉末的材料的示例包括铁、铜、铝、镍、铁和镁。热喷涂料施加设备可以将部分金属粉末加速到高速。在一个示例中，喷涂料施加设备可以将金属粉末的部分加速到大约每小时500英里，然后经由喷嘴(现在以热喷涂料形式)将经加速部分分配到电池单元总成的选定区域，诸如电池端子与汇流条之间的互连区域。在与互连区域的表面接触时，经加速部分可以变形、扭曲并且彼此机械地连接并且机械地连接到表面以提供接合连接。这种施加热喷涂料的工艺是不需要热量的冷工艺。因此，可以消除可能由电池单元总成的热量和金属部件引起的问题。

在一个示例中，由热喷涂料130表示的热喷涂料可以设置于在第一电池单元100的端子与汇流条120之间限定的每个空腔内。热喷涂料130可以由具有导电性质的金属粉末形成。热喷涂料130可以有助于经由接合料将汇流条120机械地连接到第一端子110和第二端子114中的每一个，并且可以有助于促进汇流条120与第一端子110和第二端子114中的每一个之间的电连接。热喷涂料130可以这样的方式沉积在空腔内：使得热喷涂料130与汇流条120的上表面齐平，并且使得第一端子110和第二端子114中的每一个的一部分延伸穿过热喷涂料130。替代地，热喷涂料可以完全覆盖第一端子110和第二端子114中的每一个。

图3a和图3b示出了车辆牵引电池的一部分的另一示例。电池单元150可包括隔离块152和端子154。汇流条158可以限定通孔160，通孔160的尺寸设计成端子154穿过其延伸，以有助于对准汇流条158和端子154以进行电互连。在图3b中，汇流条158被示出为安装到电池单元150，其中端子154在汇流条158内延伸。热喷涂料施加设备的喷嘴164被示出为邻近汇流条158。热喷涂料施加设备可以与汇流条158一起布置，以在其上选择性地分配一定量的热喷涂料168。热喷涂料168可以有助于将端子154接合到汇流条158，同时促进它们之间的电连通。

图4a至图4c示出了牵引电池的一部分的另一示例。在该示例中，电池单元180可以包括隔离块182和端子184。汇流条186可以限定用于端子184穿过其延伸的狭槽通孔188，以有助于将汇流条186与端子184对准。狭槽通孔188可以是狭槽形的并且对应于端子184的块形状。应设想到，端子184和狭槽通孔188可以限定类似于如上所述并且与图1和2中所示的实施例相关的端子和通孔的锥形形状。

在图4b中，汇流条186被示出为安装到电池单元180，其中端子在汇流条186内延伸。图4b中所示的力箭头187可以表示施加到汇流条186以将汇流条186机械地固定到端子184的力，例如机械压接力。压接工具可在组装牵引电池总成期间施加压接力。可以基于每种材料的类型足以将汇流条186固定到端子184的力施加压接力。

在图4c中，汇流条186被示出为安装到电池单元180，其中端子184在汇流条186内延伸。热喷涂料施加设备的喷嘴190可以施加热喷涂料192以将汇流条186固定到端子184。在图4c中，热喷涂料192被示出为在汇流条186的表面上方延伸，但是应设想到，热喷涂料192可以使得热喷涂料192与汇流条186的表面齐平的方式施加。

图5a和图5b示出了车辆牵引电池总成的一部分的另一示例。电池单元194可包括隔离块195和端子196。汇流条197可包括限定在槽部分内的狭槽通孔198。槽部分可以限定在成角度的部分199之间。狭槽通孔98的尺寸可以设计成接收端子196。

在图5b中，汇流条197被示出为安装到电池单元194，其中端子196延伸穿过汇流条197。热喷涂料施加设备的喷嘴200可以施加热喷涂料202以将汇流条197固定到端子196。在该示例中，汇流条的槽有助于为热喷涂料202提供端子196的更易接近的表面区域，以将汇流条197固定到端子196。例如，端子196和汇流条197可以包括限定第一接触区的表面。施加的热喷涂料202可以施加到端子196和汇流条197，以限定第二接触区，所述第二接触区的区域大于第一接触区的区域，以有助于提供最佳的导电条件。可以施加热喷涂料202，使得端子196的一部分穿过其延伸或使得端子被完全覆盖。可以施加热喷涂料202，使得热喷涂料202的一部分在汇流条197的表面上方延伸，或者使得热喷涂料202的上表面与汇流条197的表面基本上齐平。

可以基于其物理性质选择一种类型的热喷涂料。例如，可以选择热喷涂料的材料，其熔点低于施加热喷涂料的端子的熔点。热喷涂料的熔点可以等于与在失效条件下流过端子的电流量相关联的温度，使得热喷涂料可以差不多作为熔丝操作。

图6a和图6b示出了汇流条与端子之间的互连的示例，所述汇流条和端子施加了作为熔丝操作的热喷涂料。端子210被示出为延伸穿过汇流条214。示出了热喷涂沉积物216，其将端子210固定到图6a中的汇流条214。在图6b中，热喷涂沉积物216的一部分被示出为与端子210脱离，使得汇流条214未机械地连接到端子210。例如，热喷涂沉积物216与端子210的瞬时机械断开可能由于端子210的高温变化而导致，例如通过端子210的功率骤增。端子210的较慢或更恒定的温度变化可以影响热喷涂沉积物216与端子210的较慢熔化断开。

可以选择热喷涂沉积物216的材料，使得热喷涂沉积物216的熔点对应于电池单元211失效发生，诸如与流过端子210的电流量相关联的在预定阈值之外的功率骤增。在这些示例中，热喷涂沉积物216可以熔化并作为熔丝操作以终止端子210与汇流条214之间的电连接。可以基于电池单元211、端子210和/或汇流条214的特性来选择电流的预定阈值。可选地，可以将层施加到端子210和汇流条214之间的接触区，以进一步有助于防止当热喷涂沉积物216熔化时端子210与汇流条214之间的电连通。所述层可以是例如具有介电性质的材料。

图7a至图7d示出了可以施加到汇流条与端子之间的互连区域的热喷涂料的各种图案。可以基于汇流条和电池单元的期望机械连接性质来选择图案的形状。在一个示例中，热喷涂料施加设备的喷嘴可以在互连区域上限定对应于期望的热喷涂料输出图案的图案。在图7a中，示出了热喷涂图案220，其将端子222固定到汇流条224。在该示例中，热喷涂图案220被成形为类似于设置在四个月牙之间的环状物，其中开口位于端子222的中心部分上方。在图7b中，示出了热喷涂图案230，其将端子232固定到汇流条234。在该示例中，热喷涂图案230被成形为类似限定x图案的四个矩形截面，其中开口位于端子232的中心部分上方。在图7c中，示出了热喷涂图案240，其将端子242固定到汇流条244。在该示例中，热喷涂图案240被成形为类似彼此相邻的三角形的集合，其中开口位于端子242的中心部分上方。在图7d中，示出了热喷涂图案250，其将端子252固定到汇流条254。在该示例中，热喷涂图案250被成形为类似圆形爆炸。

图8a至8c示出了用于与圆柱形电池单元互连的汇流条的示例。每个汇流条可以包括通孔，所述通孔具有与电池单元的一部分(诸如电池单元壳体或端子)的形状对应的不规则或规则的弧形。电池单元壳体、端子或汇流条可以成形为便于适贴配合，或者可以成形为使得在汇流条与电池壳体或端子之间限定间隔。

在图8a中，汇流条260限定通孔262，通孔262的尺寸和形状设计成用于接收电池单元266的端子264。汇流条260限定通孔262，使得切除区268对应于端子264的上部的弧形。可选地，可以施加热喷涂料以将汇流条260和端子264彼此固定。

在图8b中，汇流条270限定通孔272，通孔272的尺寸和形状设计成用于接收圆柱形电池单元276的下部。汇流条270限定通孔272，使得切除区278对应于圆柱形电池单元276的下部的弧形。可选地，可以施加热喷涂料以将汇流条270和圆柱形电池单元276的下部彼此固定。

在图8c中，汇流条280限定通孔282，通孔282的尺寸和形状设计成用于接收圆柱形电池单元284的上部和其端子286。汇流条280限定通孔282，使得切除区288对应于圆柱形电池单元284的上部的弧形和端子286。可选地，可以施加热喷涂料以有助于将汇流条280固定到端子286和圆柱形电池单元284的一部分。

图9a至图9c示出了电池单元总成的部分，其具有施加在端子和汇流条顶部上的热喷涂料。在图9a中，示出了限定通孔292的汇流条290，其与具有端子296的电池单元294间隔开。在图9b中，示出了喷嘴297和热喷涂料298以及安装到电池单元294的汇流条290。热喷涂料298被示出为施加到汇流条290和端子296。例如，热喷涂料298被施加成沿着汇流条290和端子296的表面延伸，以将汇流条290和电池单元294彼此固定，如图9c中的俯视平面图中进一步示出的。

图10a至10c示出了电池单元总成的部分，所述电池单元总成具有在对准帽和电池单元端子外部或顶部上施加的热喷涂料。汇流条300限定通孔302，通孔302的尺寸设计成接收电池单元308的端子306。汇流条300还包括经安装用于在至少两个位置之间平移的对准帽310。对准帽310可以平移以在汇流条300与端子306之间提供紧密配合关系。然后，喷嘴318可以将热喷涂料320施加到对准帽310和端子306，以将汇流条300固定到电池单元308，如图10b和图10c所示，并且使得热喷涂料320不接触汇流条300的其他部分。

与激光焊接技术相比，上述汇流条总成的部件可有助于降低电力使用和机床成本、可有助于向电池端子互连提供低到可忽略的施加热量，并且可有助于提供可熔性连结以在互连设计和性能调优的可接受条件之外的操作期间进行电气断开。

虽然上文描述了示例性实施例，但是并不旨在这些实施例描述由权利要求涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以进行各种改变。如前所述，各种实施例的特征可以被组合来形成本公开的可能并未明确描述或示出的另外的实施例。尽管各种实施例可能已经被描述为就一个或多个期望特性而言相对于其他实施例或现有技术实施方式提供优点或是优选地，但是本领域一般技术人员应认识到，可能折衷一个或多个特征或特性来实现期望的整体系统属性，这取决于具体的应用和实施方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。为此，就一个或多个特性而言被描述成不如其他实施例或现有技术实施方式理想的实施例也在本公开的范围内，并且对于特定应用而言可能是理想的。

根据本发明，提供了一种车辆牵引电池总成，其具有：电池单元，其包括端子，所述端子具有从其延伸的成角度的锥形上部；汇流条，其限定通孔，所述通孔具有锥形，所述锥形限定与所述成角度的锥形上部基本上相对的角度，使得当所述端子延伸穿过所述通孔时在它们之间限定空腔；以及热喷涂料，其沉积在空腔内以将汇流条固定到端子。

根据一个实施例，热喷涂料由金属粉末形成，所述金属粉末经选择包括颗粒，所述颗粒在加速到大约500mph或更高的速度时变形并连接，以联结颗粒并形成将端子固定到汇流条的接合料。

根据一个实施例，金属粉末的颗粒是铁、铜、铝、镍、铁或镁。

根据一个实施例，热喷涂料沉积在空腔内，使得汇流条的上表面和沉积的热喷涂料的上表面基本上彼此齐平。

根据一个实施例，成角度的锥形上部和通孔的锥形各自限定0度与90度之间的角度。

根据一个实施例，锥形彼此布置，使得当端子延伸穿过通孔时，汇流条与安装到电池单元的隔离块间隔开。

根据本发明，提供了一种车辆牵引电池总成，其具有：具有端子的电池单元；汇流条，其限定用于接收端子的通孔，并且包括邻近通孔安装的对准帽以在第一位置与第二位置之间平移，在第二位置中，对准帽接触端子；以及热喷涂接合料，其经施加以将处于第二位置的对准帽固定到端子并且使得热喷涂接合料不接触汇流条的其他部分。

根据一个实施例，以基于与将端子安装到汇流条相关的机械支撑要求所选择的预定图案来施加热喷涂接合料。

根据一个实施例，预定图案是类似于设置在四个月牙之间的环状物、限定x图案的四个矩形截面、彼此相邻的三角形的集合或圆形爆炸的形状。

根据一个实施例，电池单元是刚性棱柱形电池单元或圆柱形电池单元。

根据一个实施例，热喷涂料是熔点基本上等于与端子热失效条件相关联的温度的材料，使得热喷涂料作为熔丝操作，以在受到与端子热失效条件相关联的温度时断开汇流条与端子之间的电连通。

根据一个实施例，热喷涂接合料被施加到端子的上表面和对准帽的上表面。

根据一个实施例，汇流条和端子的部分经由从压接工具施加力而彼此机械地接合。

根据本发明，提供了一种牵引电池总成，其具有：具有端子的电池单元；汇流条，其限定通孔，所述通孔成形为对应于所述端子的形状；以及将端子固定到汇流条的热喷涂料，其中端子和汇流条包括限定第一接触区的表面，并且其中热喷涂料施加到端子和汇流条以限定第二接触区，所述第二接触区的区域大于所述第一接触区的区域。

根据一个实施例，通孔被成形为具有与电池单元的外壳角部形状对应的不规则或规则的弧形部分。

根据一个实施例，第二接触区的区域提供比第一接触区的区域更高的导电率。

根据一个实施例，汇流条还限定围绕通孔的槽，并且其中槽的尺寸设计成接收热喷涂料，使得热喷涂料的上表面与汇流条的上表面基本上齐平。

根据一个实施例，通孔限定狭槽形状，并且端子限定相应的块形状。

根据一个实施例，所述热喷涂料是熔点基本上等于与端子热失效条件相关联的温度的材料，使得所述热喷涂料作为熔丝操作，以在受到与所述端子热失效条件相关联的温度时终止所述汇流条与所述端子之间的电连通。

根据一个实施例，第一接触区包括材料层，以在端子温度达到与端子热失效条件相关联的温度时防止汇流条与端子之间的电连通。