CN103460448A - 具有新颖结构的汇流条和包括该汇流条的电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汇流条，其用于通过采用激光焊接的联接方法来在电池模块中将单元模块或电池单元（单元电池）的电极引线进行电连接，其特征在于，电极引线中的每一个和汇流条均具有板形结构，并且在汇流条的待通过激光照射而被焊接到电极引线的部分上形成有朝向电极引线突出的突起，以允许汇流条的待焊接至电极引线的部分与电极引线紧密接触。

Description

具有新颖结构的汇流条和包括该汇流条的电池模块
技术领域
本发明涉及一种具有创新结构的汇流条以及一种包括该汇流条的电池模块，更具体地说，涉及一种用于通过采用激光焊接的联接方法将电池模块中的单元模块或电池单元（单元电池）的电极引线电连接的汇流条，其中，电极引线中的每一个和汇流条均具有板形结构，并且向电极引线突出的突起形成在汇流条的待通过激光照射而被焊接到电极引线的部分上，以允许汇流条的待焊接到电极引线的部分与电极引线的紧密接触。
背景技术
近来，能够充电和放电的二次电池已经被广泛用作无线移动设备的能量源。二次电池作为用于电动车辆（EV）、混合动力电动车辆（HEV）和插电式混合动力电动车辆（插电式HEV）也吸引了很多注意力，这些车辆已经被开发以解决由使用化石燃料的现存汽油车辆和柴油车辆导致的问题，诸如空气污染。
小型移动设备将一个或若干个二次电池单元用于每个设备。另一方面，中型或大型设备诸如车辆使用包括彼此电连接的多个电池单元的电池模块，或者包括彼此电连接的多个电池模块的电池组，这是因为高功率和大容量对于中型或大型设备是必要的。
优选地，由于电池某模块被加工成具有尽可能小的尺寸和重量，所以能够以高集成度被堆叠的并具有小重量对容量比率的棱柱电池或袋状电池通常被用作中型或大型电池模块的电池单元。尤其是，当前很大兴趣集中在使用铝层压片作为护套部件的袋状电池上，因为该袋状电池具有重量轻及加工成本低的优点。
为了将包括多个电池单元的电池模块或电池组用作车辆诸如EV、HEV和插电式HEV的电池，生产包括根据需要的电池容量而连接的各种类型单元电池的电池组是非常重要的。
即，在相同类型电池模块中采用各种类型的串联/并联电连接的结构可以是具有高竞争力的。
例如，用于以并联方式电连接电池单元的方法使用各种类型的焊接。在这些方法中，采用超声波焊接的电连接方法被广泛使用。然而，采用超声波焊接的电连接方法可能具有损坏电池单元内部的问题以及与焊接质量相关的问题，这是因为超声波焊接将机械负荷施加在介质上，并且使用振动产生的摩擦力。
作为非接触焊接方法，激光焊接是解决该问题的一个好选择。然而，为了应用激光焊接，有必要确保接触部分的可靠性。
即，激光焊接的使用限于一对一电连接，因为接触表面的可靠性是非常重要的，这是由于激光焊接的特性。
因此，非常需要提供一种具有特定结构的汇流条，其解决了当电连接电池和包括该电池的电池模块时的激光焊接和超声波焊接的问题。
发明内容
技术问题
因此，做出本发明以解决有待于解决的上述和其它技术问题。
具体而言，本发明的一个目的是改变用于连接电池的汇流条的形状，以在实现过程简单性的同时增加激光焊接的稳定性，从而当使用该汇流条电连接/或机械连接电池时，能够进行可靠的激光焊接。
本发明的另一个目的是提供一种电池模块，其能够通过简单的装配方法进行加工，而不使用用于机械联接和电连接的多个部件。
技术解决方案
根据本发明，通过提供一种汇流条能够实现上述和其它目的，该汇流条用于通过采用激光焊接的联接方法来电连接电池模块中的单元模块或电池单元（单元电池）的电极引线，其中，电极引线中的每一个和汇流条均具有板形结构，并且向电极引线突出的突起形成在汇流条的待通过激光照射而被焊接到电极引线的部分上，以允许将汇流条的待焊接到电极引线上的部分带入与电极引线的紧密接触状态中。
由于根据本发明的汇流条在，其待通过激光照射而被焊接到电极引线的部分上具有朝向电极引线突出的突起，当电池单元或单元模块（“单元电池”）通过激光焊接而被彼此电连接时，容易使汇流条的待焊接到电极引线上的部分与电极引线紧密接触。
具体而言，为了确保在激光焊接时的高度可靠的接触，需要使用支撑式固定结构。然而，为了将该支撑式固定结构应用于过程，不利的是，必然使激光焊接器的结构或电池模块的结构变得复杂。
在这方面，由于汇流条的突起允许汇流条在焊接时紧密接触电极引线，所以本发明使得汇流条和电极引线能够进行可靠的激光焊接，而不使激光焊接器或电池模块的结构变得复杂。
此外，由于本发明的汇流条通过激光焊接将单元电池的电极引线电连接，较之采用超声波焊接的常规方法，能够解决与焊接质量相关的问题和损坏电池单元内部的问题。
在优选的实例中，可以将突起弯曲成竖直横截面是半多边形、半圆形或半椭圆形的形状，但是只要突起的形状允许待焊接至电极引线的部分被与电极引线紧密接触，突起的形状就无具体限制。尤其是，优选地，将突起弯曲成竖直横截面为半圆形或半椭圆形，因为这实现了紧密接触部件之间的平滑接触。
由于当大量的部件被焊接时根据本发明的汇流条是更优选的，所以单元电池优选地以并联方式电连接。
只要达到上述目的，突起的突出高度就没有特别限制。例如，突起的突出高度可以是汇流条厚度的10至1000%。优选地，突起的突出高度是汇流条厚度的20至500%，并且更优选地，是30至400%。
突起可以形成在汇流条的待焊接至电极引线的至少一部分处。即，当在汇流条的至少两个部分处将汇流条激光焊接到电极引线时，可以分别在该两部分处形成突起。根据用于激光焊接的部分的数量，可以确定突起的数量。然而，也可以在一个用于焊接的部分上形成至少两个突起。
单元电池的数量是至少两个。例如，单元电池的数量可以是2至10。
优选地，在电极引线被放置在汇流条上的状态下，在以汇流条的突起为中心在电极引线的一侧或两侧将电极引线压下以使电极引线与汇流条紧密接触之后，通过利用激光在电极引线与汇流条的突起接触的部分处照射电极引线来执行激光焊接。
由于在通过激光焊接器如上述方法中地将电极引线的一侧或两侧压下的状态下，通过激光焊接器将本发明的汇流条的突起焊接到电极引线，本发明实现了电极引线和汇流条之间的可靠电连接，而不改变激光焊接器的结构。
本发明还提供了一种电池模块，其使用汇流条将电池模块的单元电池彼此电连接，同时将单元电池的电极端子连接到外部输入和输出端子。
因此，根据汇流条的安装位置而组成各种类型的电池模块，同时维持如上所述的汇流条的基本形状是可能的。
在优选实例中，电池模块可以包括：电池单元堆，该电池单元堆叠包括串联或并联连接的多个堆叠的单元电池；上壳体，该上壳体被构成为覆盖电池单元堆的顶部以及覆盖电池单元堆的前部和后部的一部分；以及下壳体，该下壳体被构成为与上壳体联接同时覆盖电池单元堆的底部以及覆盖电池单元堆的前部和后部的一部分，下壳体包括用于将汇流条安装到下壳体的安装部分。
在电池模块中，电池单元堆被竖直安装在以装配式联接结构彼此联接的上可分离壳体和下可分离壳体内，在电池单元堆中，在电池单元的电极端子被彼此连接的状态下将电池单元以高集成度堆叠。
当在电池单元堆被安装在上壳体和下壳体内之后将上壳体和下壳体彼此联接时，优选地，上壳体和下壳体仅覆盖电池单元堆的周边，以便电池单元堆的外表面被暴露于上壳体和下壳体的外部，以易于电池单元堆散热。因此，如前文所述，上壳体覆盖电池单元堆的顶部以及覆盖电池单元堆的前部和后部的一部分，并且下壳体覆盖电池单元堆的底部以及覆盖电池单元堆的前部和后部的一部分。
此外，根据本发明的电池模块的装配过程非常简单，这是因为将汇流条安装到下壳体的安装部分上。
在特定实例中，汇流条可以被设置在下壳体的前部处。
在该结构中，汇流条可以包括：主体，其与下壳体的前部紧密接触；和电极端子连接部分，其电连接至单元电池的电极端子。
优选地，主体的一端包括连接至外部输入和输出端子的输入和输出端子连接部分，并且其另一端包括安装至下壳体的安装突起。
输入和输出端子连接部分可以具有在其上部处限定的向内凹进区域，以便外部输入和输出端子被向下配合在该凹进区域中。
电极端子连接部分可以被垂直于主体地向上弯曲。
例如，电池单元中的每一个可以是在电池单元的上端和下端处分别形成有电极端子的板形电池单元。
优选地，电池单元堆包括多个单元模块，所述单元模块包括板形电池单元，每个电池单元包括分别在电池单元的上端和下端形成的电极端子。单元模块中的每一个可以包括：至少两个电池单元，该电池单元具有串联和/或并联的电极端子；以及一对高强度电池盖，所述一对高强度电池盖被彼此联接以覆盖电池单元堆叠的除了电池单元的电极端子以外的整个外部。
附图说明
结合附图根据下文的具体描述，会更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和其它优点，在附图中：
图1是根据本发明一个实施例的汇流条的示意性平面图；
图2是根据本发明一个实施例的激光焊接过程的示意性视图；
图3是根据本发明的另一个实施例的汇流条的示意性竖直横截面图；
图4是根据本发明另一个实施例的电池模块的局部透视图；
图5是图4的部分A的放大透视图；并且
图6是示例性板形电池单元的视图。
具体实施方式
现在，将结合附图具体描述本发明的实施例。然而，应注意的是，给出这些实施例的描述是为了更好理解本发明，而非限制本发明的范围。
图1是根据本发明一个实施例的汇流条的示意性平面图，并且图2是根据本发明一个实施例的激光焊接过程的示意图。
首先，图1示出了用于通过采用激光焊接的联接方法将三个单元电池10的电极引线11电连接的汇流条22。
电极引线11中的每一个和汇流条22均具有板形结构，并且向电极引线11突出的突起23在汇流条的待通过激光照射而被焊接到电极引线11的部分处形成在汇流条上。这允许汇流条22的待焊接至电极引线11的部分与电极引线11紧密接触。
图1的汇流条22的突起23被向上弯曲成竖直横截面为矩形形状，图2的汇流条24的突起25被向上弯曲成竖直横截面为半圆形状。
参考图2，在将电极引线11置于汇流条24上的状态下，以汇流条24的突起25为中心，在电极引线的两侧将电极引线11压下（如箭头所示），以使电极引线11与汇流条24紧密接触。然后，利用激光照射电极引线11与汇流条24的突起25接触的部分B，以对部分B进行激光焊接，从而将三个单元电池10并联连接。
图3是根据本发明另一个实施例的汇流条的示意性竖直横截面图。
如图3中所示，汇流条26的两侧具有突起26a和26b。位于汇流条26的左侧的两个单元电池40a的电极引线和汇流条26的左突起26a被彼此焊接，并且然后，位于左侧的两个单元电池40a被以并联方式电连接。
此外，位于汇流条26的右侧的两个单元电池40b的电极引线42和汇流条26的右突起26b被彼此激光焊接，并且然后，位于右侧的两个单元电池40b被以并联方式电连接。
结果，位于左侧的单元电池40a和位于右侧的单元电池40b通过汇流条26被以串联方式连接，从而实现了2串联2并联（2P-2S）连接结构。
图4是根据本发明另一个实施例的电池模块的示意性局部透视图，并且图5是图4的部分A的示意性放大透视图。
如图4和5中所示，电池模块200的汇流条110既用于将电池模块200的单元模块120彼此电连接，也用于将单元模块120的电极端子连接至外部输入和输出端子（未示出）。
电汇模块200包括电池单元堆140、上壳体（未示出）和下壳体130。
电池单元堆140包括在横向方向上堆叠的四个并联连接单元模块120。上壳体（未示出）被构造成覆盖电池单元堆140的顶部以及覆盖电池单元堆140的前部和后部的一部分。
下壳体130被构造成与上壳体联接，同时覆盖电池堆叠140的底部以及覆盖电池单元堆140的前部和后部的一部分。下壳体130还包括用于将汇流条110安装到下壳体130上的安装部分132。
汇流条110设置在下壳体130的前部处，并且包括与下壳体130的前部紧密接触的主体112和电连接至单元模块120的电极端子126的电极端子连接部分114。
主体112的一端具有连接至外部输入和输出端子的输入和输出端子连接部分116，并且另一端具有安装到下壳体130的安装部分132的安装突起118。
输入和输出端子连接部分116具有在主体112的上部处限定的向内凹进区域，以便外部输入和输出端子被向下配合在凹进区域中。电极端子连接部分114被垂直于主体112地向上弯曲。
电极端子连接部分114的中央部分具有突起115，该突起115向电极端子126突出并且被向上弯曲成半椭圆形状。
单元模块120中的每一个包括具有并联连接的电极端子的两个电池单元124，和彼此联接的一对高强度电池盖122，以覆盖电池单元124的除了电池单元124的电极端子以外的整个外部。
图6是示例性板形电池单元的示意图。
如图6所示，板形电池单元10被构造成两个电极引线11和12分别从电池本体13的上端和下端伸出，以便电极引线11和12彼此相反。护套部件14包括上护套部分和下护套部分。即，护套部件14是两单元部件。在将电极组件（未示出）安装在护套部件14的上护套部分和下护套部分之间限定的接收部分内的状态下，护套部件14的上护套部分和下护套部分的为上护套部分和下护套部分的接触区域的相反侧14b、上端14a和下端14c被彼此结合，以形成电池单元10。护套部件14具有树脂层、金属箔层和树脂层的层压结构。因此，通过将热和压力应用于相反侧14b和上端14a和下端14c而将其树脂层彼此焊接，能够将护套部件14的上护套部分和下护套部分的彼此接触的相对侧14b和上端14a和下端14c彼此结合。在适当的情况下，使用结合剂可以将护套部件14的上护套部分和下护套部分的相对侧14b和上端14a和下端14c彼此结合。护套部件14的上护套部分和下护套部分的相同树脂层在相反侧14b处被彼此直接接触。因此，护套部件14的上护套部分和下护套部分在相反侧14b处能够通过焊接被均匀密封。另一方面，电极引线11和12分别从护套部件14的上端14a和下端14c伸出。因此，考虑到电极引线11和12的厚度以及电极引线11和12与护套部件14之间的材料差别，在将薄膜式密封部件16插入在电极引线11和12与护套14之间的状态下，将护套部件14的上护套部分和下护套部分的上端14a和下端14c彼此热焊接，从而改善密封性。
虽然上文已经结合示出本发明实施例的附图描述了本发明，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本发明范围的情况下，根据上述教导进行各种变型和变体是可能的。
工业实用性
根据上文描述显而易见的是，根据本发明的汇流条提高了激光焊接的可靠性，同时实现了工艺简易性，从而当使用汇流条进行电/机械连接电池时，使得激光焊接可靠，这是因为根据本发明的汇流条具有如上所述的突起。
此外，通过简单的装配方法，在不使用用于机械联接和电连接的多个部件的情况下，能够制造根据本发明的每个电池模块，这是因为该电池模块包括如上所述构造的汇流条。

Claims (15)

1.一种汇流条，所述汇流条用于通过采用激光焊接的联接方法将电池模块中的单元模块或电池单元（单元电池）的电极引线电连接，
其中，所述电极引线中的每一个和所述汇流条均具有板形结构，并且在所述汇流条的待通过激光照射而被焊接到所述电极引线的部分处形成有朝向所述电极引线突出的突起，以允许所述汇流条的待焊接到所述电极引线的所述部分与所述电极引线紧密接触。
2.根据权利要求1所述的汇流条，其中，所述突起被弯曲成竖直横截面为半圆形或半椭圆形。
3.根据权利要求1所述的汇流条，其中，所述单元电池被以并联的方式电连接。
4.根据权利要求1所述的汇流条，其中，所述突起形成在所述汇流条的至少一个部分处。
5.根据权利要求1所述的汇流条，其中，所述单元电池的数量是至少两个。
6.根据权利要求1所述的汇流条，其中，在所述电极引线放置在所述汇流条上的状态下，在以所述汇流条的所述突起为中心在所述电极引线的一侧或两侧将所述电极引线压下以使所述电极引线与所述汇流条紧密接触之后，通过利用激光在所述电极引线与所述汇流条的所述突起接触的部分处照射所述电极引线来执行所述激光焊接。
7.一种电池模块，所述电池模块使用根据权利要求1至6中的任一项所述的汇流条将所述电池模块的单元电池彼此电连接，同时将所述单元电池的电极端子连接至外部输入和输出端子。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中，所述电池模块包括：
电池单元堆，所述电池单元堆包括以串联或并联方式连接的多个堆叠的单元电池；
上壳体，所述上壳体被构造成覆盖所述电池单元堆的顶部以及覆盖所述电池单元堆的前部和后部的一部分；以及
下壳体，所述下壳体被构造成与所述上壳体联接，同时覆盖所述电池单元堆的底部以及覆盖所述电池单元堆的前部和后部的一部分，所述下壳体包括用于将所述汇流条安装到所述下壳体的安装部分。
9.根据权利要求8所述的电池模块，其中，所述汇流条设置在所述下壳体的前部处。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，所述汇流条包括主体和电极端子连接部分，所述主体与所述下壳体的前部紧密接触，所述电极端子连接部分被电连接至所述单元电池的所述电极端子。
11.根据权利要求10所述的电池模块，其中，所述主体的一端包括被连接至所述外部输入和输出端子的输入和输出端子连接部件，并且所述主体的另一端包括被安装至所述下壳体的安装突起。
12.根据权利要求11所述的电池模块，其中，所述输入和输出端子连接部分具有在其上部限定的向内凹进区域，以便所述输入和输出端子被向下配合在所述凹进区域中。
13.根据权利要求10所述的电池模块，其中，所述电极端子连接部分被与所述主体垂直地向上弯曲。
14.根据权利要求7所述的电池模块，其中，所述电池单元中的每一个是在所述电池单元的上端和下端处分别形成有电极端子的板形电池单元。
15.根据权利要求7所述的电池模块，其中，所述单元模块中的每一个包括：
至少两个电池单元，所述电池单元具有以串联和/或并联的方式连接的电极端子；以及
一对高强度电池盖，所述电池盖被彼此联接，以便覆盖所述电池单元的除了所述电池单元的所述电极端子之外的整个外部。
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