CN103733386A - 互连组件和用于在电池模块中形成互连组件的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种互连组件和一种方法。在互连组件中，与第一单元突片相对地布置第二单元突片，所述第一单元突片包含第一金属。第二单元突片包含第二金属，第二金属的硬度比第一金属的硬度高。另外，所述组件包括互连构件，互连构件与第二单元突片相对地布置。此外，所述组件包括助焊层，助焊层与第一单元突片相对地布置，使得第一单元突片和第二单元突片被布置在助焊层和互连构件之间。

Description

互连组件和用于在电池模块中形成互连组件的方法
背景技术
电池模块已经利用互连构件将电池端子电联接在一起。然而，当互连组件被以超声波方式焊接至由相对软的金属诸如铝构成的电池端子时，超声波焊接焊头（horn）可在试图将端子焊接至互连组件时完全移动通过电池端子。
本文的发明人已经认识到对最小化和/或消除上述缺点的改进的互连组件的需求。
发明内容
提供一种根据示例性实施例的互连组件。该互连组件包括第一电池单元的第一单元突片。第一单元突片由第一金属构成。该互连组件还包括第二电池单元的第二单元突片。第二单元突片被抵靠着第一单元突片布置。第二单元突片由第二金属构成。第二金属的硬度比第一金属的硬度大。该互连组件还包括抵靠着第二单元突片布置的互连构件。该互连组件还包括助焊层，助焊层该抵靠着第一单元突片布置，使得第一和第二单元突片被布置在助焊层和互连构件之间。当在第一和第二单元突片、互连构件和助焊层中形成焊接头时，助焊层减小第一单元突片的变形。
提供一种根据另一示例性实施例的在电池模块中形成互连组件的方法。该方法包括提供第一电池单元的第一单元突片、第二电池单元的第二单元突片、互连构件和助焊层。第一单元突片由第一金属构成，第二单元突片由第二金属构成。第二金属的硬度比第一金属的硬度大。该方法还包括抵靠着第一单元突片布置第二单元突片。该方法还包括抵靠着第二单元突片布置互连构件。该方法还包括抵着第一单元突片布置助焊层，使得第一和第二单元突片被布置在助焊层和互连构件之间。该方法还包括利用超声波焊接机将第一和第二单元突片、互连构件和助焊层超声波焊接在一起。
提供一种根据另一示例性实施例的互连组件。该互连组件包括第一电池单元的第一单元突片。第一单元突片由第一金属构成。该互连组件还包括抵靠着第一单元突片布置的第二电池单元的第二单元突片。第二单元突片由第二金属构成。第二金属的硬度比第一金属的硬度大。该互连组件还包括互连构件，该互连构件具有U形部分和延伸部分，该延伸部分被联接至该U形部分的端部。第一单元突片的至少一部分和第二单元突片的至少一部分被布置在由U形部分限定的敞开区域内并且接触该U形部分。当在第一和第二单元突片、互连构件和U形部分中形成焊接头时，该U形部分减小第一单元突片的变形。
提供一种根据另一示例性实施例的在电池模块中形成互连组件的方法。该方法包括提供第一电池单元的第一单元突片、第二电池单元的第二单元突片、互连构件，该互连构件具有U形部分和延伸部分，该延伸部分联接至该U形部分的第一端。第一单元突片由第一金属构成，第二单元突片由第二金属构成。第二金属的硬度比第一金属的硬度大。该方法还包括将第一单元突片的至少第一部分和第二单元突片的至少第二部分布置在由互连构件的U形部分限定的敞开区域内，使得第一和第二部分接触该U形部分。该方法还包括利用超声波焊接机将第一和第二单元突片以及互连构件的U形部分超声波焊接在一起。
附图说明
图1是电池模块和超声波焊接机的侧视图；
图2是根据示例性实施例的在图1的电池模块中使用的互连组件的放大侧视图；
图3是在图2的互连组件中使用的互连构件的示意图；
图4是图3的互连构件的后视图；
图5是图3的互连构件的前视图；
图6是根据另一示例性实施例的用于形成图2的互连组件的方法的流程图；
图7是具有其它互连组件的另一电池模块和超声波焊接机的侧视图；
图8是根据另一示例性实施例的在图7的电池模块中使用的助焊层的放大侧视图；并且
图9是根据另一示例性实施例的用于形成利用图8的助焊层的互连组件的方法的流程图。
具体实施方式
参考图1，示意了根据示例性实施例的电池模块10和超声波焊接机20。该电池模块10的优势在于，该模块10利用将在下文更详细讨论的改进的互连组件。电池模块10包括电池单元28、30、32、34、36、38、电路板60和互连构件74、76、78。本文使用的术语“金属”指的是纯金属或金属合金。
电池单元28-38具有相同的结构。电池单元28-38中每个电池单元都具有袋型主体（未示出）和从该袋型主体延伸的一对单元突片。例如，电池单元32具有袋型主体，以及从袋型主体延伸的单元突片102和另一单元突片（未示出）。在一个示例性实施例中，单元突片102由铝构成。此外，例如，电池单元34具有袋型主体，以及从袋型主体延伸的单元突片104和另一单元突片（未示出）。在一个示例性实施例中，单元插片突片104由铜构成，铜的硬度比铝的硬度大。
电路板60被布置在电池单元28-38上方，并且具有孔107、108、109，所述孔107、108、109延伸通过电路板60，用以通过所述孔107、108、109接收来自电池单元的单元突片。
参考图1-5，互连构件74、76、78被设置成电联接至电池单元28-38的单元突片。互连构件74-78的结构彼此相同。在一个示例性实施例中，互连构件74-78能够由铜构成。当然，在替代实施例中，互连构件74-78能够由比铝更硬的其它金属构成，诸如镍合金，或者例如不锈钢。为了简要，下文将更详细地描述互连构件76。互连构件76包括U形部分120、延伸部分122和联接突片124、126、128、130。
U形部分120限定敞开区域121，用以将单元突片102、104接收在该敞开区域121中。U形部分包括彼此大致平行的壁140、142，并且拱形部分144联接在壁140、142之间。在一个示例性实施例中，壁140、142的厚度彼此大致相同。在替代实施例中，壁140的厚度比壁142的厚度小，以允许在互连组件149中形成改进的焊接接头。
延伸部分122从壁140延伸，并且被布置成将单元突片102、104引导到由U形部分120限定的敞开区域121中。
联接突片124、126、128、130从U形部分120的壁142延伸，并且被构造成被接收在电路板60中的相应的孔中，用以将互连构件76联接至电路板60。
当通过超声波焊接机20将互连构件76焊接至单元突片102、104时，互连构件76和单元突片102、104构成互连组件149。互连组件149的优势在于，该组件可利用由比铝更硬的铜或另一金属（例如，镍合金或不锈钢）构成的壁140来在超声波焊接期间保护铝单元突片102，使得在壁140、单元突片102、104和壁142内形成焊接接头之前，超声波焊接焊头160不穿透铝单元突片102。
参考图1，超声波焊接机20包括超声波焊接焊头160和底砧162。在将互连构件76超声波焊接至单元突片102、104期间，超声波焊接焊头160接触互连构件76的壁140，并且底砧162接触互连构件76的壁142。
参考图6，将解释根据另一示例性实施例的用于形成互连组件149的方法的流程图。
在步骤180处，用户提供电池单元132的单元突片102、电池单元34的单元突片104和互连构件76。互连构件76具有U形部分120和联接至U形部分120的第一端的延伸部分122。单元突片102由第一金属（例如，铝）构成，并且单元突片104由第二金属（例如，铜）构成。第二金属的硬度比第一金属的硬度大。
在步骤182中，用户将单元突片102的至少第一部分和单元突片104的至少第二部分设置在由互连构件76的U形部分120限定的敞开区域121内，使得第一部分和第二部分接触U形部分120。
在步骤184处，超声波焊接机20将单元突片102、104和互连构件76的U形部分120超声波焊接在一起。
参考图7和8，示意了根据另一示例性实施例的电池模块200和超声波焊接机20。电池模块200的优势在于，模块200利用将在下文更详细讨论的改进的互连组件。电池模块10包括电池单元210、212、214、216、218、220、电路板230、互连构件240、242、244和助焊层250、252、254。
电池单元210-220具有相同的结构。电池单元210-220中的每个电池单元都具有袋型主体（未示出）和从该袋型主体延伸的一对单元突片。例如，电池单元214具有袋型主体以及从该袋型主体延伸的单元突片274和另一单元突片（未示出）。在一个示例性实施例中，单元突片274由铝构成。此外，例如，电池单元216具有袋型主体以及从该袋型主体延伸的单元突片276和另一单元突片（未示出）。在一个示例性实施例中，单元突片276由铜构成，铜的硬度比铝的硬度大。
电路板230被布置在电池单元210-220上方，并且具有孔231、232、234，所述孔231、232、234延伸通过电路板230，用以通过所述孔231、232、234接收来自电池单元的单元突片。
互连构件240、242、244被设置成电联接至电池单元210-220的单元突片。互连构件240-244的结构彼此相同。在一个示例性实施例中，互连构件240-244由铜构成。当然，在替代实施例中，互连构件240-244能够由比铝更硬的其它金属（例如，镍合金或不锈钢）构成。为了简要，下文将更详细描述互连构件242。互连构件242包括壁290、292以及联接突片294和其它联接突片（未示出）。壁292从壁290的端部延伸，并且被设置成大致垂直于壁290。联接突片294从壁292的端部延伸，并且被设置成大致垂直于壁292。联接突片294和其它联接突片（未示出）被构造成将互连构件242联接至电路板230。
助焊层250-254被设置成与铝单元突片相邻地布置，以在助焊层252、单元突片274、276和互连构件242中形成焊接接头期间，防止超声波焊接焊头160在铝单元突片中形成孔。助焊层252包括平坦壁部分300和从平坦壁部分300的端部延伸的拱形部分302。平坦壁部分300与单元突片274相邻地设置，并且拱形部分在单元突片274、276的顶端上延伸。在一个示例性实施例中，助焊层250-254中的每个助焊层的厚度都大致等于互连构件242的壁290的厚度。在替代实施例中，助焊层250-254中的每个助焊层的厚度都比互连构件242的壁290的厚度小，以允许在互连组件305中改进的焊接。
当通过超声波焊接机20将助焊层252和互连构件242焊接至单元突片274、276时，助焊层252、单元突片274、276和互连构件242构成互连组件305。互连组件305的优势在于，该组件利用助焊层252来在超声波焊接期间保护铝单元突片274，使得在助焊层252、单元突片274、276和互连构件242内形成焊接接头之前，超声波焊接焊头160不穿透铝单元突片274。
参考图9，将解释根据另一示例性实施例的用于形成互连组件305的方法的流程图。
在步骤320处，用户提供电池单元214的单元突片274、电池单元216的单元突片276、互连构件242和助焊层252。单元突片274由第一金属（例如，铝）构成，单元突片276由第二金属（例如，铜）构成。第二金属的硬度比第一金属的硬度大。
在步骤322处，用户抵靠单元突片274布置单元突片276。
在步骤324处，用户抵靠单元突片276布置互连构件242。
在步骤326处，用户抵靠单元突片274布置助焊层252，使得单元突片274、276被布置在助焊层252和互连构件242之间。
在步骤328处，超声波焊接机20将单元突片274、276、互连构件242和助焊层252超声波焊接在一起。
本文描述的互连组件和形成互连组件的方法提供优于其它组件和方法的充分优势。特别地，该互连组件和方法提供下列技术效果：利用互连构件或助焊层来防止超声波焊接焊头在由相对软的金属诸如铝构成的单元突片中形成孔。
虽然已经结合仅有限数目的实施例详细描述了所要求保护的本发明，但是容易理解的事，本发明不限于这些所公开的实施例。相反，能够对所要求保护的本发明进行修改，以结合任何数目的、本文未示出但符合本发明的精神和范围的变体、变化、替代或等效布置。另外，虽然已经描述了所要求保护的本发明的各种实施例，但是应理解的是，本发明的方面可仅包括所描述的实施例中的一些实施例。因此，不应认为所要求保护的本发明限于上述说明书。

Claims (19)

1.一种互连组件，包括：
第一电池单元的第一单元突片，所述第一单元突片由第一金属构成；
第二电池单元的第二单元突片，所述第二单元突片抵靠着所述第一单元突片布置，所述第二单元突片由第二金属构成，所述第二金属的硬度比所述第一金属的硬度大；
互连构件，所述互连构件抵靠着所述第二单元突片布置；和
助焊层，所述助焊层抵靠着所述第一单元突片布置，使得所述第一单元突片和所述第二单元突片被布置在所述助焊层和所述互连构件之间，从而当在所述第一单元突片和所述第二单元突片、所述互连构件和所述助焊层中形成焊接头时，所述助焊层减少所述第一单元突片的变形。
2.根据权利要求1所述的互连组件，其中，所述第一金属是铝。
3.根据权利要求2所述的互连组件，其中，所述第二金属是铜。
4.根据权利要求3所述的互连组件，其中，所述助焊层具有平坦壁部分和拱形部分，所述拱形部分从所述平坦壁部分延伸。
5.根据权利要求1所述的互连组件，所述助焊层由所述第二金属或第三金属构成。
6.根据权利要求1所述的互连组件，其中，所述互连构件由所述第二金属或第三金属构成。
7.一种在电池模块中形成互连组件的方法，包括：
提供第一电池单元的第一单元突片、第二电池单元的第二单元突片、互连构件和助焊层，所述第一单元突片由第一金属构成，所述第二单元突片由第二金属构成，所述第二金属的硬度比所述第一金属的硬度大；
抵靠着所述第一单元突片布置所述第二单元突片；
抵靠着所述第二单元突片布置所述互连构件；
抵靠着所述第一单元突片布置所述助焊层，使得所述第一单元突片和所述第二单元突片被布置在所述助焊层和所述互连构件之间；和
利用超声波焊接机将所述第一单元突片和所述第二单元突片、所述互连构件和所述助焊层超声波焊接在一起。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一金属是铝。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二金属是铜。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述助焊层由所述第二金属或第三金属构成。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述互连构件由所述第二金属或第三金属构成。
12.一种互连组件，包括：
第一电池单元的第一单元突片，所述第一单元突片由第一金属构成；
第二电池单元的第二单元突片，所述第二单元突片抵靠着所述第一单元突片布置，所述第二单元突片由第二金属构成，所述第二金属的硬度比所述第一金属的硬度大；和
互连构件，所述互连构件具有U形部分和延伸部分，所述延伸部分联接至所述U形部分的端部，所述第一单元突片的至少一部分和所述第二单元突片的至少一部分被布置在由所述U形部分限定的敞开区域内并接触所述U形部分，使得当在所述第一单元突片和所述第二单元突片、所述互连构件和所述U形部分中形成焊接头时，所述U形部分减少所述第一单元突片的变形。
13.根据权利要求12所述的互连组件，其中，所述第一金属是铝。
14.根据权利要求13所述的互连组件，其中，所述第二金属是铜。
15.根据权利要求12所述的互连组件，其中，所述互连构件由所述第二金属或第三金属构成。
16.一种在电池模块中形成互连组件的方法，包括：
提供第一电池单元的第一单元突片、第二电池单元的第二单元突片、以及互连构件，所述互连构件具有U形部分和延伸部分，所述延伸部分联接至所述U形部分的第一端，所述第一单元突片由第一金属构成，所述第二单元突片由第二金属构成，所述第二金属的硬度比所述第一金属的硬度大；
将所述第一单元突片的至少第一部分和所述第二单元突片的至少第二部分布置在由所述互连构件的所述U形部分限定的敞开区域内，使得所述第一部分和所述第二部分接触所述U形部分；和
利用超声波焊接机将所述第一单元突片和所述第二单元突片以及所述互连构件的所述U形部分超声波焊接在一起。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一金属是铝。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第二金属是铜。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述互连构件由所述第二金属或第三金属构成。
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