电池单元上的单元连接器的搭接焊的利记博彩app
【专利摘要】本发明介绍了一种电池模块（1）。所述电池模块（1）具有第一电池单元（3）、第二电池单元（5）和连接元件（15）。所述连接元件（15）将所述第一电池单元（3）与所述第二电池单元（5）电连接。在此所述连接元件（15）借助于搭接焊（17）与所述电池单元（3、5）中的至少一个电池单元连接。
【专利说明】电池单元上的单元连接器的搭接焊
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池单元上的单元连接器的搭接焊。
【背景技术】
[0002]电池单元能够连接成电池模块，以能够提供更多的能量。此外，多个电池模块能够连接成电池组、也称为电池系统。电池模块的电池单元在此通常通过单元连接器相互电连接。
[0003]已知的单元连接器在每个与电池单元的接触部位处具有孔。此外，所述电池单元的接触部位分别具有销，所述销导引穿过所述单元连接器的孔。所述销在此能够设有螺纹或者没有螺纹。所述销以往一般与所述单元连接器旋拧在一起，在较新的模块中将销焊接在所述孔处。
[0004]所述焊接构造为I型焊缝几何形状并且由此必须在例如激光束相对于接合部位的定位的高精度方面满足高要求。此外，不仅所述在与电池单元的接触部位上的销而且所述单元连接器中的孔都必须以高精度来制造。这会造成高成本。此外，所述孔在制造电池模块时必须部分人工地定位在所述销上并且必要时必须锤击到所述销上。这会造成额外的用工量和额外的成本。
【发明内容】
[0005]会存在对改善的电池模块和改善的用于相应的电池模块的制造方法的需求，所述电池模块和所述方法尤其能够实现所述电池模块的成本更低廉的制造。
[0006]这种需求能够通过按独立权利要求所述的本发明的主题来得到满足。本发明的有利的实施方式在从属权利要求中得到说明。
[0007]下面对按本发明的实施方式的装置的特征、细节和可能的优点进行详细探讨。
[0008]按照本发明的第一方面，介绍一种电池模块。所述电池模块具有第一电池单兀、第二电池单元和连接元件。所述连接元件将所述第一电池单元与所述第二电池单元在电气与热方面连接起来。在此所述连接元件借助于搭接焊与所述电池单元中的至少一个电池单元连接。
[0009]换句话说，本发明的构思基于这一点，即放弃所述电池单元的接触部位处的销并且也放弃所述连接元件处的孔或者能够省去所述销和所述孔并且直接穿过所述连接元件焊接到所述电池单元的接触部位上。也就是说，直接借助于搭接焊实现所述电池单元与所述连接元件之间的、尤其所述电池单元的接触部位与所述连接元件之间的材料锁合的连接，而不需要其他结构元件。
[0010]通过放弃销以及穿过所述连接元件的孔穿引销的必要性，能够在制造电池模块时减少方法步骤。此外，在将所述电池单元与所述连接元件接合在一起时需要更小的精度。由此在制造电池模块时在质量保持相同的情况下能够显著减少用工量。必要时，由此能够使制造过程中的部分制造过程或者整个制造过程自动化。[0011]所述电池模块例如能够用在混合动力车中或者用在电动车中。此外，按本发明的电池模块能够例如结合太阳能电池用在例如建筑方面。
[0012]电池模块在此具有至少一个第一电池单元和一第二电池单元。尤其能够在所述电池模块中设置多个电池单元。例如一个电池模块具有5到13之间个电池单元。
[0013]所述电池单元例如能够构造为锂离子电池。此外，所述电池单元还能够构造为铅蓄电池、镍氢蓄电池或者镍铁蓄电池、锂锰电池、锂钛电池或者锂硫电池。
[0014]电池模块的电池单元能够通过拉紧元件相互压紧。由此能够积极地影响所述电池单元的使用寿命。
[0015]此外,所述电池单元通过一个或者多个连接元件相互电连接。所述连接元件在此也能够称为单元连接器。连接元件在此能够使两个电池单元相互电连接。此外，单个连接元件能够将所述电池模块的所有电池单元相互电连接。作为替代方案，能够在所述电池模块中设置多个连接元件。此外，所述连接元件能够与所述电池模块的输出端连接并且通过这种方式将多个电池模块相互连接。作为替代方案，连接元件能够与保险单元或者分路器连接。此外，连接元件能够连接到汇流排上。所述连接元件同样能够直接或者间接地连接至IJ负载、例如电动机上。
[0016]此外，所述连接元件能够柔性地构造，以例如能够补偿单个电池单元之间的公差、例如高度差异。
[0017]在此所述连接元件通过搭接焊与所述电池单元中的至少一个电池单元材料锁合地连接。优选所述连接元件通过搭接焊与所述电池单元中的每个电池单元连接、也就是与所述第一电池单元、与所述第二电池单元并且必要时与其他电池单元连接。
[0018]搭接焊在此能够意味着，直接穿过所述连接元件焊接到所述电池单元的接触部位上。所述搭接焊也能够称为穿焊。搭接焊这个概念能够将接合部位的几何形状描述为搭接的或者相互叠放的。在此，所述搭接焊例如能够是面状的电阻焊。有待接合的构件、也就是所述电池单元的接触部位和所述连接元件在此搭接。此外，所述有待接合的构件在焊接过程中能够相互挤压，以在整个焊接面的区域中保证有待接合的构件的最佳的接触并且由此改善所述材料锁合的连接。
[0019]按照本发明的一种实施例，所述搭接焊构造为角焊(Kehlnahtschweifiung)意味着，沿着有待连接的部件的楔形的棱边设置角缝。所述角焊或者角焊缝的基本轮廓能够是等腰直角三角形。这个三角形的第一边在此例如能够与所述电池的接触部位的表面材料锁合地连接。这个三角形的第二边能够与所述连接元件的表面材料锁合地连接。
[0020]按照本发明的另一种实施例，所述第一电池单元具有第一接触部位和第二接触部位。所述第二电池单元在此同样具有第一接触部位和第二接触部位。所述连接元件使所述第一电池单元的第一接触部位与所述第二电池单元的第二接触部位电连接。
[0021]所述第一接触部位也能够称为第一接触面并且所述第二接触部位也能够称为第二接触面。在此，所述第一接触面和所述第二接触面能够相当于所述电池单元的极、尤其分别相当于正极和负极。
[0022]按照本发明的另一种实施例，所述第一电池单元的第一接触部位和所述第二电池单元的第二接触部位分别面状地构造，从而能够进行搭接焊。
[0023]换句话说，在相应的接触部位上没有设置销。此外，所述接触部位中的每个接触部位都能够构造为平坦的贴靠面，同样具有相应的平坦的区域的连接元件齐平地贴靠在所述贴靠面上。所述接触部位以及所述连接元件的平坦的区域的尺寸能够相互协调并且相应地设计尺寸。
[0024]按照本发明的另一种实施例，所述连接元件具有来自下列材料集合的一种材料或者材料的组合:铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)和金(Au)。尤其所述连接元件能够具有含有所提到的材料的合金。
[0025]这些材料或者合金能够具有最佳的导电能力并且此外能够很好地适合于搭接焊或者穿焊。
[0026]按照本发明的另一种实施例,所述连接元件具有整块材料(Vollmaterial)和/或层材料和/或绞线材料。尤其所述连接元件能够由整块材料制成。也就是说，所述连接元件没有空腔或者空隙。尤其所述由整块材料构成的连接元件没有孔或者穿通部。作为补充方案或者替代方案，所述连接元件能够具有层材料。也就是说，所述连接元件能够具有多个相同的或者不同的材料的层。作为补充方案或者替代方案，所述连接元件能够具有绞线材料。也就是说，所述连接元件能够具有多个相同的或者不同的材料的线材，所述线材相互连接、挤压或者交织。
[0027]所述电池单元与所述连接元件之间借助于搭接焊实现的材料锁合的连接在此能够通过不同的焊接方法来实现。
[0028]按照本发明的另一种实施例，所述搭接焊通过激光焊接来实现。尤其所述搭接焊通过带有高亮的辐射源的激光深层焊接实现。通过所述激光焊接，能够以高的焊接速度和小的热变形使有待接合的构件相互材料锁合地连接。此外，在通过激光焊接进行搭接焊时不需要填料。
[0029]在激光焊接时，有待接合的构件、也就是所述连接元件以及所述电池单元的接触部位吸收激光功率，由此温度快速上升超过金属的熔化温度，从而形成熔液。在冷却时，作为搭接焊形成焊缝。
[0030]按照本发明的另一种实施例，所述搭接焊通过等离子焊接实现。尤其所述搭接焊能够通过微等离子焊接实现。等离子体在此能够是通过电弧高温处理过的能够导电的气体，所述气体用作热源。所述等离子焊接在此能够实现高的焊接速度。此外，通过能够构造为例如由氩气和氢气或者由氩气和氦气组成的气体混合物的等离子体来防止在有待接合的构件上产生的熔液氧化。此外，通过具有0.5与15安培之间的焊接电流范围的微等离子焊接，能够通过搭接焊将相对薄的、例如具有0.1mm的厚度的连接元件连接到所述电池单元上。
[0031]按照本发明的另一种实施例，所述搭接焊通过电磁脉冲焊接、也称为EMP焊接实现。在进行EMP焊接时，有待接合的构件之一借助于磁线圈得到脉冲，非常高的电流脉冲流经所述磁线圈。由于所述构件碰撞的高速度，会在大约25μ s之内出现材料锁合的连接。其中几乎没有将热量加入到所述构件中，从而也能够使得具有不同的熔化温度的材料的构件
焊接在一起。
[0032]作为替代方案，能够将其他焊接方法、例如超声波焊接用于实现所述搭接焊。
[0033]按照本发明的第二方面，介绍一种用于制造上面所说明的电池模块的方法。所述方法具有以下步骤:提供第一电池单元；提供第二电池单元；通过连接元件将所述第一电池单元与所述第二电池单元电连接。在此所述连接元件借助于搭接焊与所述电池单元中的至少一个电池单元连接。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]本发明的其他特征和优点对于本领域技术人员来说能够由以下对示例性的实施方式所作的说明参照附图看出，但是所述实施方式并不对本发明进行限制。其中:
图1示出按现有技术的具有销的电池单元和具有孔的连接元件的横截面；
图2示出按本发明的一种实施例的电池单元连同连接元件的横截面；并且 图3示出按本发明的一种实施例的电池模块的透视图。
[0035]所有附图仅仅是按本发明的装置或者按本发明的实施例的其组成部分的示意图。尤其间距和大小关系在附图中没有按照比例来示出。在不同的附图中，相应的元件设有相同的附图标记。
【具体实施方式】
[0036]在图1中示出了在通过连接元件21’连接电池单元之前已知的电池模块的截取部分。在此，所述连接元件21’具有孔23’，所述电池单元的销25’能够导引穿过所述孔。在穿引所述销25’之后，所述销25’能够与所述连接元件21’旋拧在一起或者例如以I型焊缝几何形状焊接在一起。这样的焊接关系到对焊接设备、例如激光束相对于接合部位的定位精度的高要求。此外，所述电池单元处的销25’以及所述连接元件21’处的孔23’都必须以高精度制造。这会造成高用工量和高成本。此外，由于所述销25’必须人工地导引穿过所述孔23’，因而在制造相应的电池模块时会提高用工量。此外，所述孔23’必要时必须人工锤击到所述销25’上。
[0037]在图2中示出了按本发明的一种实施例的电池模块的截取部分。在此图2示出了具有第一接触部位7的第一电池单元3的上面部分。所述接触部位7在此构造为面状或者平坦的、也就是没有构造销25’。连接元件15在此同样构造为面状并且没有孔23’。尤其所述连接元件15能够由整块材料或者层材料制成。所述连接元件15在此直接布置在所述第一接触部位7上并且借助于搭接焊17与所述第一电池单元3连接。
[0038]在所述电池模块的一种这样的设计方案中，能够取消所述连接元件15中的孔23’和所述电池单元3上的销25’，因为在此直接通过所述连接元件15焊接到所述电池3的接触部位7上。换句话说，在所述按本发明的电池模块上实现搭接焊17。
[0039]在此，为了制造图2中的焊缝而使用激光束19。也就是说，所述搭接焊17通过激光焊接实现。作为替代方案，所述搭接焊17能够通过电磁脉冲焊接、通过等离子焊接或者通过超声波焊接实现。
[0040]在图3中示出了电池模块I。所述电池模块I具有第一电池单元3和第二电池单元5。此外，在所述电池模块I中设置其他电池单元。所述电池模块I的电池单元3、5例如借助于拉紧元件18相互挤压，以提高所述电池单元3、5的使用寿命。
[0041]所述第一电池单元3具有第一接触部位7和第二接触部位9。此外，所述第二电池单元5具有第一接触部位11和第二接触部位13。所述第一电池单元3的第一接触部位7借助于所述连接元件15与所述第二电池单元5的第二接触部位13电连接。所述连接元件15在此通过搭接焊17与所述接触部位7、13连接。此外，能够在所述电池模块I中设置其他连接元件15并且使其他电池单元的其他接触部位7、9、11、13相互连接。但是这些没有在附图中不出。
[0042]最后要说明，像“具有”一样的表述或者类似的表述不应该排除这一点，即能够设置其他元件或者步骤。此外要指出，“一”不排除多个。此外，结合不同的实施方式所描述的特征能够任意地相互组合。此外要说明，权利要求中的附图标记不应对权利要求的范围有限制。
【权利要求】
1.电池模块(1)，所述电池模块(I)具有: 第一电池单元(3)； 第二电池单元(5)； 连接元件(15)，所述连接元件(15)将所述第一电池单元(3)与所述第二电池单元(5)电连接； 其特征在于， 所述连接元件(15)借助于搭接焊(17)与所述电池单元(3、5)中的至少一个电池单元连接。
2.按权利要求1所述的电池模块(I)， 其中所述搭接焊(17)构造为角焊。
3.按权利要求1和2中任一项所述的电池模块(I), 其中所述第一电池单元(3 )具有第一接触部位(7 )和第二接触部位(9 ); 其中所述第二电池单元(5)具有第一接触部位(11)和第二接触部位(13); 其中所述连接元件(15)将所述第一电池单元(3)的第一接触部位(7)与所述第二电池单元(5)的第二接触部位(13)电连接。
4.按权利要求3所述的电池模块(I)， 其中所述第一电池单元(3)的第一接触部位(7)和所述第二电池单元(5)的第二接触部位(13)面状地构造，从而能够实现搭接焊(17)。
5.按权利要求1到4中任一项所述的电池模块(I)， 其中所述连接元件(15)具有来自下列材料集合的一材料或者材料的组合:铝、铜、银和金。
6.按权利要求1到5中任一项所述的电池模块(I), 其中所述连接元件(15)具有整块材料和/或层材料和/或绞线材料。
7.按权利要求1到6中任一项所述的电池模块(I)， 其中所述搭接焊(17)通过激光焊接实现。
8.按权利要求1到6中任一项所述的电池模块(I)， 其中所述搭接焊(17)通过等离子焊接实现。
9.按权利要求1到6中任一项所述的电池模块(I)， 其中所述搭接焊(17)通过电磁脉冲焊接实现。
10.用于制造按权利要求1到9中任一项所述的电池模块(I)的方法，所述方法具有以下步骤: 提供第一电池单元(3); 提供第二电池单元(5)； 通过连接元件(15)将所述第一电池单元(3)与所述第二电池单元(5)电连接； 其特征在于， 所述连接元件(15)借助于搭接焊(17)与所述电池单元(3、5)中的至少一个电池单元连接。
【文档编号】H01M2/22GK103682226SQ201310417119
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2012年9月14日
【发明者】S.杜齐亚克, G.施米茨, C.施派德尔, J.克尼希, C.科布勒, R.拉姆萨耶 申请人:罗伯特·博世有限公司