CN102754244B - 连接电池引出导体的方法和电池组装置 - Google Patents

Abstract

本发明的对象是一种用于连接第一和第二电池（1；5）的电池引出导体的方法。在此借助包括第一和第二部件（11；12）的连接装置（10）建立第一和第二电池引出导体（2；6）的连接（48）。然而同时也赋予第一和第二部件将第一和第二电池的电池引出导体预弯曲的任务，以便因此实现电池引出导体装置的特别小的结构高度。此外，本发明包括一种系统（100），该系统（100）由具有这样成型的所连接的电池引出导体（2；6）的第一和第二电池（1；5）组成。

Description

连接电池引出导体的方法和电池组装置

技术领域

本发明的对象是一种根据权利要求1的用于连接电池引出导体（Zellableiter）的方法，以及一种根据权利要求10的前序部分的具有经由第一和第二电池引出导体互相连接的第一和第二电池的系统。

背景技术

为了提高电池组的功率，将不同的电池组电池或诸如燃料电池的其他电池互相串联。为此，实施为电池组、电池组电池、燃料电池或类似物的电池具有引向电池外侧的并且用来与另外的电池相连接的电池引出导体。电池引出导体常常是薄膜引出导体，这些薄膜引出导体例如由铜或铝或由其制成的合金所构成并且具有直至1cm的厚度。

为了互相连接电池引出导体，经常建议材料啮合（stoffschlüssig）的连接。在此情况下，第一和相邻的第二电池的电池引出导体借助超声焊接设备被材料啮合地互相连接。超声焊接设备在此具有大多固定的砧座、可移动的超声焊头（Sonotrode）、和用于执行超声焊接过程以及控制超声焊头的移动的控制装置。

由于超声焊接装置或一般地连接装置的几何结构，电池引出导体要么必须从电池中很远地探出，要么由第一和第二电池所组成的系统的结构高度提高，因为砧座在第一和第二电池以及被简单弯曲的电池引出导体之间被推移，并且超声焊头随后才被移动到砧座上，以便将第一和第二电池引出导体互相连接。

在不将砧座定位在电池和电池引出导体之间的上述第一解决方案中，电池引出导体的多余的材料是成问题的，该多余的材料必须被进一步加工，以便达到对产品合适的结构高度。同样的情况也适用于将砧座在电池和电池引出导体之间推移的所述第二解决方案。

在由至少一个第一电池和一个第二电池所组成的这样的系统中的结构高度具有决定性的意义，以便除其他外提高电池组的功率密度。

发明内容

本发明的任务是提出一种方法，该方法没有上述的缺点，并实现了由分别具有电池引出导体的第一和第二电池所组成的系统的较小的结构高度。本发明的任务同样是提出一种其特点在于小的结构高度的系统。

通过按照权利要求1的特征的方法以及通过按照权利要求10的特征的系统来解决该任务。

优选用本方法建立的系统由具有在退出点处伸出的第一电池引出导体的第一电池和具有在退出点处伸出的第二电池引出导体的第二电池所组成，其中第一以及第二电池引出导体沿着通过上限和下限定义的各自的末端片段互相连接，并且所述末端片段分别位于各自的电池引出导体的背向退出点的区域处，其中下限比上限更靠近退出点，可以通过第一和第二电池引出导体的至少两次折弯来达到较小的结构高度或达到了该较小的结构高度。在此情况下，折弯一方面位于退出点的区域中，而另一方面位于末端片段的下限的区域中。

为此首先将第一和第二电池布置为，使得第一和第二电池引出导体沿着第一轴线或在第一轴线的方向上沿伸和互相间隔开。

随后将连接装置的第一部件在优选垂直于第一轴线的第二轴线的方向上抵靠到第一电池引出导体上。此外，将连接装置的第二部件抵靠到第二电池引出导体上，使得第一和第二电池引出导体沿着第二轴线观察定位在第一和第二部件之间。在此情况下，所述抵靠可以如此地实现，即使第一和第二电池移动到连接装置中。随后借助第一部件在第二电池引出导体的方向上按压第一电池引出导体。也就是，连接装置的第一部件不仅负责连接的稍后的建立，而且也具有用于对第一电池引出导体进行定位的成型的任务。除了按压第一部件以外，借助与第一部件的运动方向相反的第二部件的运动和/或借助第一和第二电池在第二部件的方向上的运动，在第一电池引出导体的方向上按压第二电池引出导体。在第一和第二电池在第二部件的方向上运动时，同样按压电池引出导体的部分地夹在第二部件和第二电池之间的从电池中探出的组成部分。在第二部件的方向上，可以同时发生借助第二部件的主动按压和第一与第二电池的运动（或甚至于被动的按压）。

第一和第二部件从现在开始相向运动，并且在此第一和第二电池引出导体相向移动，其中在此情况下导致第一和第二电池引出导体分别在退出点区域中的折弯。在此情况下，也可以将该折弯理解为轻微弯曲的折弯，而且也可以理解为电池引出导体相对于电池引出导体的布置在电池中的部分的方向变化。

通过如下方式来形成折弯，即将电池引出导体夹在各自的电池和各自的按压的部件之间，将其保持在作为杠杆点的退出点中，并因此迫使其进入旋转运动。因此应该注意，第一和第二部件或第一和第二电池不如此迅速地移动，以至于在退出点的区域中导致第一或第二电池引出导体的折断。这可以有利地通过使用平面的电池引出导体来避免。在第一和第二部件已相继驶向第一和第二电池引出导体之后，导致了在第一和第二部件之间的末端片段的互相按压。在此情况下，在上限和下限之间的片段中，优选导致第一和第二电池引出导体的末端片段的平面形的连接。该连接优选是材料啮合的连接，其中将能量（热能，摩擦能）施加于在第一和第二部件之间的末端片段，这最终导致连接或材料啮合的连接。

由于末端片段和第一和第二部件的几何结构，紧接在连接之前或在连接期间，也在各自的下限的区域中导致另外的折弯。因此由第一和第二电池和电池引出导体所组成的系统既在第一电池引出导体处也在第二电池引出导体处分别具有退出点区域中的折弯以及在下限区域中的折弯。

如在上述段落中所阐述的那样，连接装置、尤其是第一和第二部件，一方面用来使第一和第二电池引出导体定位，即用来相向地引导电池引出导体，并且同时用来建立连接。这尤其是如下来实现，即将第一部件实施为可运动的，并且要么将第二部件同样实施为可运动的，和/或第一和第二电池在第二部件的方向上是可运动的。

这通过示例来表明。第一部件以速度V₁在y方向上运动。现在一方面第二部件可以以速度V₁在负的y方向上运动，或者另一方面可使第一和第二电池以速度0.5xV₁同样在y方向上运动。这会在电池和y方向上的0.5V₁的第一部件和负的y方向上的0.5V₁的第二部件之间导致相对速度。由于第一和第二轴线在不同的方向上延伸，因此将第一和第二部件以在电池引出导体的方向上观察为侧向的分量朝向电池引出导体输送，并且一直相向移动并随后按压，直至导致在第一和第二电池引出导体之间的连接。

因此不再需要将砧座定位在电池组和电池引出导体之间。但是同样赋予第一和第二电池一种功能，因为这些电池固定电池引出导体并因此定义了用于在退出点区域中折弯电池引出导体的杠杆点或旋转点。

用上述的方法可以制造由分别具有第一和第二电池引出导体的第一和第二电池所组成的特别扁平的系统，其中第一和第二电池引出导体分别具有两个折弯。

在从属权利要求中阐述其它的实施形式。在第一实施形式中，第二轴线在水平方向延伸，或具有水平的分量。这尤其是有以下的优点，即可将电池组安放在地面上，并且可以例如用传送带来移动，或使第一和第二部件优选平行于水平线相向运动。

在另一实施形式中，像已经提及的那样，连接是材料啮合的连接。该材料啮合的连接例如可以通过熔化电池引出导体或通过电池引出导体的机械摩擦来建立。借助机械摩擦来连接第一和第二电池引出导体的方法是超声焊接。在此情况下，连接装置是超声焊接装置，其中第一部件包括超声焊头和第二部件包括砧座，可将各自的第一和第二电池引出导体的整个末端片段定位在所述超声焊头和砧座之间。在此下限例如形成了第一和第二部件的下边缘。

在另一实施形式中，在连接第一和第二电池引出导体之前，将弯曲辅助器定位在所述第一和第二电池引出导体之间。弯曲辅助器用来在退出点的区域中改善折弯，并且用来在片段实际互相连接之前在末端片段区域中的折弯的预成型。由此一方面预先决定了折弯的几何形状，使得在随后的连接时使两个末端片段已经互相平行地定向。弯曲辅助器可以例如构成为条形的或T形的。

在另一实施形式中，事后再次沿着下限来折叠第一和第二电池引出导体的互相连接的末端片段。由此可以达到结构高度的进一步的降低。

在另一实施形式中，第一和第二电池引出导体此外还用盖板来覆盖，该盖板一方面可以被赋予保护的功能并且另一方面被赋予附加地降低结构高度的任务。

附图说明

以下应借助实施例来更准确地阐述本发明。

图1a-i示出本发明方法的一种实施形式的示意性的示例性的方法流程；

图2示出具有多于两个电池的系统的一种实施形式。

具体实施方式

在图1a中示出为电池组电池的第一电池1，具有构成为金属薄膜引出导体的电池引出导体2。电池引出导体2在退出点3从第一电池1中伸出。由上限40和下限41所定义的末端片段4位于电池引出导体2的在x方向上观察的上末端处。下限41在此更靠近退出点3。类似于第一电池1，示出同样为电池组电池的第二电池5。该第二电池5同样包括在退出点7从第二电池5中伸出的第二电池引出导体6。末端片段8具有与末端片段4对称的上限80和下限81。例如可将在铝复合物薄膜中具有由铝和可选地镀镍的铜制成的扁平引出导体（TABS）的扁平电池（袋形电池）用作为电池组。一般可以使用如锂离子、NiCd、NiMH、铅、镍/锌、锌/空气、锂/空气的电池组、铝电池组，但是也可以使用超级电容和燃料电池。

第一电池引出导体2和第二电池引出导体6沿着平行于x轴的第一轴线延伸。此外，所述第一电池引出导体2和第二电池引出导体6沿着由y轴定义的第二轴线彼此间隔开。

在第一电池引出导体2的左侧布置了连接装置10的第一部件11。类似于此，连接装置的第二部件12位于第二电池引出导体6的右侧。第一部件11以及第二部件12可以沿着处于y方向上的第二轴线相向运动。在此由拥有微处理器控制装置的控制装置13来调节所述运动。

所示出的连接装置是超声焊接装置。在此，第一部件11包括在x方向上观察处于第一部件11的下边缘处的超声焊头110。分配给第二部件12的砧座120位于在x方向上观察的同一高度上。

可以看出，超声焊头110和砧座120定位得远低于各自的电池引出导体2或6的末端片段的下限41或81。只有通过在以下的图中所示出的按压，末端区域4或8才来到超声焊头110或砧座120的区域中，并且在最后的预成型之后互相连接。

在图1b中，在第一电池引出导体2和第二电池引出导体6之间放入定位辅助器9。该定位辅助器9被T形地实施，其中条状物90或90’位于第一电池1或第二电池5的上侧上，并且中心条状物91在x方向上延伸。此外可以明显看出，第一部件11和第二部件12被更靠近第一或第二电池引出导体地移动，并且现在分别接触这些第一和第二电池引出导体。

随后使第一部件11和第二部件12在y方向上观察更靠近地相向移动。这示出在图1c中。通过第一部件11在y方向上的移动，和第二部件12在负的y方向上的移动，使第一电池引出导体2或第二电池引出导体6在各自退出点的区域中折弯。所述折弯针对第一电池引出导体2配备有附图标记30，针对第二电池引出导体6配备有附图标记70。

由于使第一或第二部件的下边缘在不在x方向上有抬升的情况下沿着y方向移动，并且电池引出导体2或6仅仅通过在退出点区域中的折弯就可以在末端片段和退出点之间保持其形状，因此导致了折弯。

通过弯曲辅助器9来支持折弯的成型。在此弯曲辅助器9尤其是有助于弯曲的折弯30的所希望的几何形状。

紧随在图1c中所示出的情况之后，第一部件11和第二部件12相向移动，直至末端片段4和8靠在弯曲辅助器9的中心条状物91上。这在图1d中示出。但是在此要注意的是，末端片段4或8不如此固定地移动到弯曲辅助器9处，以至于不再能够除去弯曲辅助器9。

图1e中示出了例如通过垂直于图平面的拉出而已除去弯曲辅助器9的时刻。可以明显看出，在末端片段4或8的下限处，附加于折弯30或70，存在另外的折弯42或82。

随后使第一部件11和第二部件12还更靠近地相向移动，直至第一和第二电池引出导体的两个各自的末端片段互相抵靠。一旦这些末端片段互相抵靠，就给超声焊头110施加能量，并且由于机械摩擦而导致在第一和第二电池引出导体之间的材料啮合的连接。借助图1f表明该方法步骤。

在图1g中示出借助上述方法所制造的系统100。系统100包括第一电池1和第二电池5以及第一电池引出导体2和第二电池引出导体6，其中第一电池引出导体2具有第一折弯30和第二折弯42。第二电池引出导体6具有第一折弯70和第二折弯82。在图1a-e中可以看见的末端片段4和8已连接成共同的连接48。

为了达到结构高度的进一步降低，可以入在图1h中所示出的那样通过进一步的折叠49将连接48折弯。折叠49在此情况下表明了从x轴向y轴方向的顺时针方向上的旋转运动。

由盖板101来实现用于降低结构高度的一种另外的替代方案，该盖板101按压到连接48上，并因此进一步向下按压第一和第二电池引出导体2或6的位于退出点之间的整个结构。当然可将来自图1h和1i的特征互相组合，即可以首先进行折叠49，并且随后才用盖板101来覆盖互相连接的电池引出导体。

因此借助在图1a-i中所描述的方法可以制造特别平的互相连接的薄膜引出导体或电池引出导体。

借助图2应表明，本方法也适用于将形成系统100的多于仅一个第一电池和一个第二电池互相连接。因此对于系统100画入左邻100’和右邻100”，其中系统100’和系统100”没有完整地画入。系统100’没有完整地示出，并且仅仅示出该系统100’的具有第二电池引出导体6’的第二电池，如果如在图1a-i中所述的方法生效了，则该第二电池引出导体6’会逆时针方向折弯并且会与系统100’的没有示出的第一电池相连接。类似于此地，系统100”的第一电池1”的第一电池引出导体2”会在顺时针方向上折弯。第一电池1和第二电池5’之间的连接会通过与第一电池引出导体2或第二电池引出导体6’分开地构成的电池引出导体来进行，该电池引出导体在附图平面中会位于所示出的电池引出导体2或6’的后面。同样的情况适用于在第二电池5和第一电池1”之间的连接。

借助本发明方法和本发明系统或其变型方案，按照各个电池的哪些极被互相连接而定，既可以将电池互相串联也可以互相并联。在具有多于两个电池的系统中，可以将分别互相并联的电池的块互相串联。由此，可以根据电压源的计算规则来调整所希望的容量或电压。

在系统中互相串联和/或并联的电池的数量可以在两个和百个或千个电池之间。具有例如几千个并联的电池的系统尤其是对于稳定的使用是重要的。

附图标记列表

1，1”              第一电池

2，2”              第一电池引出导体

3                   退出点

4                   末端片段

5，5’              第二电池

6，6’              第二电池引出导体

7                   退出点

8                   末端片段

9                   弯曲辅助器

10                  连接装置

11                  第一部件

12                  第二部件

13                  控制装置

30，70，42，82      折弯

40，80              上限

41，81              下限

90，90’，91        条状物

100，100’，100”   系统

110                 超声焊头

120                 砧座

Claims (10)

1.用于连接具有第一电池（1）和第二电池（5）的电池引出导体的方法，所述第一电池（1）包括在退出点（3）处伸出的第一电池引出导体（2），并且所述第二电池（5）包括在退出点（7）处伸出的第二电池引出导体（6），其中第一和第二电池引出导体分别具有包括上限（40；80）和下限（41；81）的末端片段（4；8），该末端片段（4；8）分别位于各自的电池引出导体的背向退出点的区域处，并且下限（41；81）比上限（40；80）更靠近退出点，并且本方法包括以下的步骤：

a）将第一和第二电池布置为，使得第一和第二电池引出导体在第一轴线（x）方向上延伸和互相间隔开；

b）将连接装置（10）的在第二轴线（y）方向上能运动的第一部件（11）抵靠到第一电池引出导体（2）上，和

将连接装置的第二部件（12）抵靠到第二电池引出导体（6）上，使得沿着第二轴线观察，第一和第二电池引出导体定位在第一和第二部件之间；

c）借助第一部件（11）在第二电池引出导体（6）的方向上按压第一电池引出导体（2），并且附加地

借助第二部件（12）的运动或第一和第二电池在第二部件方向上的运动，在第一电池引出导体（2）的方向上按压第二电池引出导体（6），其中第一和第二电池引出导体在退出点（3；7）的区域中被折弯；

d）通过借助第一和第二部件（11；12）使末端片段（4；8）互相按压在给末端片段施加能量的情况下建立连接（48），其中在末端片段连接时，在各自的下限（41；81）区域中进行第一和第二电池引出导体的折弯（42；82）,

其中，在连接第一和第二电池引出导体之前，将弯曲辅助器（9）定位在所述第一和第二电池引出导体之间。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述第二轴线（y）具有水平的分量。

3.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述第二轴线（y）是水平定向的。

4.按照以上权利要求1至3其中之一的方法，其特征在于，所述连接（48）是材料啮合的连接。

5.按照权利要求1至3其中之一的方法，其特征在于，所述连接装置（10）是超声焊接装置，并且所述第一部件（11）包括超声焊头（110）并且所述第二部件（12）包括砧座（120）。

6.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述弯曲辅助器被构成为条形的（90；90’）或T形的（91）。

7.按照权利要求1至3其中之一的方法，其特征在于，在连接第一和第二电池引出导体的末端片段之后，将这些末端片段沿着下限折叠（49）。

8.按照权利要求1至3其中之一的方法，其特征在于，用盖板（101）覆盖互相连接的第一和第二电池引出导体（2；6）。

9.按照权利要求1至3其中之一的方法，其特征在于，所述第一和第二电池分别是电池组电池或电池组，和/或所述第一和第二电池引出导体是薄膜引出导体。

10.按照权利要求9的方法，其特征在于，所述第一和第二电池引出导体是金属的薄膜引出导体。