CN104300106B - 具有模块盖的电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有多个彼此电连接的电池电芯的电池模块。所述电池模块设有模块盖并且所述电池电芯具有至少一个端子盖(30)。在所述至少一个端子盖(30)的内侧(58)设置有电池电芯监控单元(36、38)。

Description

具有模块盖的电池模块
技术领域
本发明涉及一种具有模块盖的电池模块。
背景技术
DE102010022689A1涉及一种用于蓄能器模块的重布线元件，一种用于制造其的方法已经一种蓄能器模块。蓄能器模块由多个以至少一个竖直的列彼此叠置的存储器单元构成。其成对地通过单元连接器彼此电连接。重布线元件包括导体队列结构以及多个夹紧抓持件，该导体队列结构具有多个彼此并排设置且竖直延伸的导体电路，所述多个夹紧抓持件的朝向导体电路的第一端分别与相应的导体电路的相关联的第一端连接。夹紧抓持件的自由的第二端用于与相关联的单元连接器材料配合地连接。用于补偿重布线元件相对于单元连接器的相对运动和/或重布线元件的不同膨胀与单元连接器的相对运动的夹紧抓持件实施为运动补偿元件。
电池电芯通常通过多个单独的由铜(Cu)或铝(Al)制成的接片彼此连接。在此，与端子相邻的电池电芯通过连接接片电接触，其中连接接片的端部与电芯端子螺纹连接或以材料配合的方式连接，例如彼此焊接。通常，各个电池电芯分配有监控电路(CSC,CellSupervision Circuit)。通过这种监控电路检测电芯温度和电芯压力并且将其输入电池控制单元。
通常，电池电芯监控电路位于电池壳体上或电池壳体的顶侧。还可行的实施方式在于，如电芯监控电路的电芯监控单元设置在单独的壳体中，该壳体通过螺栓与电池模块或电池组的其它部分连接。
用于检测电芯压力和电芯温度的、在电芯监控电路与接头之间延伸的测量线路通常通过以下变型实施方式实现：
在第一实施方案中可以将信号线路构造为电线，其与电池电芯接头例如焊接。此外，在第二实施方案中可以使用柔性膜，其中柔性膜的接触点与电芯端子焊接或者与其它接头焊接。另外，在第三实施方案中可以使用冲压格栅，其与电池电芯接头直接焊接。
以上描述的信号线路的实施方案伴随有以下情况：需要额外的部件，例如电线、柔性膜或冲压格栅，它们的使用必然伴随着额外的成本。此外，材料配合的接合工序是成本因素。信号线路通常用于在安装工序期间检测电池电芯压力和电池电芯温度，使得在随后的安装步骤中存在其受损的危险。如果将电芯监控电路设置在单独的壳体中，则该单独的壳体使得其例如通过接合工序与电池电芯壳体连接，由此意味着额外的成本。此外，电芯监控电路设置在电池电芯的盖上也是十分危险的。其例如可能导致电池电芯的排气。
总之，至今用于连接或用于设置特定的监控电池电芯的电芯监控电路(CSC,CellSupervision Circuit)的方案是不友好的方案，因此要进行改进。
发明内容
基于以上描述的技术问题，本发明的目的在于，以成本有利的方式构造一种电池电芯监控电子器件并且尽可能不使用额外的部件和接合工艺、节省空间地设置在电池电芯的壳体处或电池电芯的壳体的盖处。
根据本发明，电池模块设有多个彼此电连接的电池电芯，其中电池模块设有模块盖并且电池电芯包括至少一个端子盖并且电池电芯监控单元设置在该至少一个端子盖的内侧。
电池电芯监控单元包括电路板(PCB＝Printed Circuit Board)，在该电路板上容纳有电子组件。除了带有电子组件的电路板之外，电池电芯监控单元(英语也称为CSC＝Cell Supervision Circuit)还可以包括温度传感器，该温度传感器可以检测在电池模块内部或各个电池电芯内的温度。
电池电芯监控单元优选设置在位于至少一个端子盖的内侧的结构空间内。在此，电池电芯监控单元(CSC)可松开地固定在至少一个端子盖的内侧、即指向电池电芯壳体内部的内侧，由此例如优选夹持在至少一个端子盖的内侧。为此，至少一个端子盖在其内侧在结构空间的区域内包括至少一个锁固件，该锁固件特别是环绕地实施的槽状的锁固件。由于至少一个端子盖以具有电绝缘特性的塑料制成，所以其具有一定程度的弹性，使得电池电芯监控单元的电路板能够简单地夹持在至少一个端子盖中。
电池电芯监控单元(CSC)的电路板优选设置成，该电路板包括至少一个弹簧触点、特别是弹性构造的电触点。该至少一个弹簧触点构造在电路板的平面侧，并且设置成朝向电池电芯或电池模块的壳体的内侧。借助于至少一个设置在电路板的朝向壳体的平面侧的弹簧触点能够与电芯连接器电接触，该电芯连接器将相邻电池电芯的两个连接端子彼此连接。代替地，至少一个弹簧触点在电路板的朝向电池电芯或电池模块的壳体的一侧设置成，可以通过至少一个弹簧触点与电池电芯的一个或多个连接端子直接电接触。在此，当设有集成的电池电芯监控单元的端子盖自身压进或夹持在电池模块的模块盖中时，形成电接触。在将至少一个端子盖安装到模块盖中时，由于弹性地就位在电芯连接器或连接端子处的弹簧触点形成集成在至少一个端子盖中的电池电芯监控单元与待电接触或相应的待监控的电芯连接器或电池电芯的连接端子之间的电连接。
至少一个端子盖自身可松开地固定在电池模块的模块盖中并且与电池电芯监控单元或其电路板相似地夹持在模块盖中。构成至少一个端子盖的材料优选是具有电绝缘特性的塑料。至少一个端子盖在此构造成，其包括材料变细部。材料变细部是一种弯曲线，至少一个端子盖能够沿着该弯曲线变形，从而通过有目的的变形大幅简化其简单的安装和拆卸。
本发明的优点
根据本发明提出的解决方案带来的优点在于，一方面大幅减少成本，因为在电池电芯监控单元的电池模块的各个电池电芯之间的接触现在在至少一个端子盖的安装中直接通过安装工序实现并由此省去了布线、柔性膜和冲压格栅以及其它组件。由此提供一种明显更简单且长期可靠的安装方案，其中以十分简单的方式给出为优选夹持在至少一个端子盖中的电池电芯监控单元的电路板或印刷电路板分配温度传感器的可能性。
此外，通过根据本发明提出的方案，可以避免构造材料配合的连接，例如焊缝，其同样是昂贵的工作步骤。此外，通过将电池电芯监控单元集成在至少一个端子盖中使得用于容纳电池监控单元的单独的壳体变得多余。对于用于将用于容纳电池监控单元的单独的外部壳体与电池模块或各个电池电芯的壳体连接的机械的连接元件也是同样的情况。
通过根据本发明提出的方案能够以简单的方式实现在安置端子盖时通过至少一个弹簧触点直接地形成在电芯连接器与电池电芯监控单元之间的电接触。制造公差同样可以通过弹簧触点的弹性设计进行补偿。在打开端子盖时、即在松开锁固件并取消端子盖时，电池电芯监控单元与电芯连接件或电池电芯的连接端子之间的电连接自动地中断。由于电池电芯监控单元的电路板或印刷电路板被锁固件或锁固凹部容纳在其上的边界包围，因此电池电芯监控单元的电路板或印刷电路板以受保护的方式被安置，从而几乎排除了在安装时电子部件和/或容纳在电路板上的温度传感器的受损。
附图说明
以下参照附图对本发明进行详细说明。
附图中：
图1示出了两个电池电芯的俯视图，
图2示出了一个电池电芯的侧视图，
图3示出了具有多个电池电芯的电池模块的俯视图，
图4示出了具有集成在端子盖中的弹簧触点的示例性示出的电池电芯监控单元的侧视图，
图5示出了电池电芯监控单元的集成在端子盖中的电路板的另一侧视图，
图6示出了具有单件式实施形式的端子盖的电池模块的俯视图，以及
图7示出了具有缩短地构造的多件式端子盖的电池模块的变型实施方式。
具体实施方式
图1的视图示出了两个彼此电接触的电池电芯10、12的俯视图。两个电池电芯10、12并排贴靠并且通过电芯连接器14彼此电接触，该电芯连接器构造为由铜(Cu)、铝(Al)或铜铝合金构成的连接接片。在电池电芯10、12的两个电芯壳体之间的电绝缘未示出。各个电芯连接器14在焊缝16处与两个电池电芯10、12的连接端子22彼此连接。根据图2的电池电芯10的侧视图也能够获知相同的情况。电芯连接器14优选构造为由铜、铝或铜铝合金构成的连接接片。
变型实施方式
根据图3的俯视图示出了电池模块24，其包括多个未详细示出的电池电芯10、12。各电池电芯10、12通过电芯连接器14彼此电连接，其中电芯连接器14在两个待电接触的电池电芯10、12的相应的两个连接端子22之间延伸。电池模块24包括模块盖26，该模块盖在每个容纳在电池模块24内的电池电芯10、12上方具有用于排气的空隙28。电池模块24通过模块盖26封闭。模块盖26还具有端子盖30，该端子盖在连接端子22上方或在电芯连接器14上延伸。如根据图3的视图可知，连接线缆32、34延伸穿过电池模块24的内部，其至今形成在各个设置在电池模块24中的电池电芯10、12与在图3中未详细示出的电池电芯监控单元之间的连接。
根据图4的视图示出了电池电芯监控单元36的第一侧视图，该电池电芯监控单元集成在端子盖30的底侧。
根据图4的视图示出了，在端子盖30中在其内侧58构造有结构空间44。基本上平面地构造的电池电芯监控单元36夹持在在该结构空间44中，该电池电芯监控单元可以包括例如印刷电路板或电路板38(Printed Circuit Board,PCB)。如从根据图4的侧视图可见，电池电芯监控单元36的印刷电路板38通过例如环绕地构造的锁固件42和40由鼻状的凸部固定。由于锁固件40、42环绕地延伸，电池电芯监控单元36在所有侧面被保护免受机械损伤并且很好地被机械固定。除了在此未详细示出的电子部件，电池电芯监控单元36或印刷电路板38还包括温度传感器，通过该温度传感器可以检测在各个电池电芯10、12中或在电池模块24内部的温度。
如从根据图4的视图可见的，至少一个端子盖30自身通过锁固件54可松开地固定在图4未示出的、但图3示出了的电池模块24的模块盖26中。在至少一个端子盖30的安装状态中，构造在电池电芯监控单元36底侧的弹簧触点46与电芯连接器14接触。通过例如可以构造为铝接片、铜接片或铝铜合金接片的电芯连接器14，彼此待电连接的电池电芯10、12的各个连接端子22彼此电连接。如果至少一个端子盖30安装在电池模块24的模块盖26中，则在电芯连接器14与电池电芯监控单元36、特别是其电路板或印刷电路板38(PCB)之间直接通过弹簧触点46的就位产生电接触。弹簧触点46具有一定程度的弹性，使得在安装状态中一方面能够补偿公差，并且能够在电芯连接器14和两个连接端子22与容纳在印刷电路板38(PCB)上的电子组件之间建立电接触。然而也可行的是，通过构造在电池电芯监控单元36的印刷电路板38的底侧的弹簧触点46使电池电芯10、12的连接端子22直接地接触，无需电芯连接器14的中间连接。
根据图5的视图示出了电池电芯监控单元36的另一侧视图，该电池电芯监控单元集成在端子盖30的底侧上。
从根据图5的视图也可得知，电池电芯监控单元36的印刷电路板38全部由端子盖30的材料包围，即保护免受机械损伤。在根据图5的侧视图中还示出了，接片状构造的电芯连接器14的顶侧48如何通过在印刷电路板38(PCB)的底侧上的至少一个弹簧触点46被电接触。电芯连接器14自身与连接端子22的顶侧52接触。图5还示出了，端子盖30通过在电池模块24的图5中未详细示出的模块盖26上的锁固件54固定。
端子盖30优选由具有电绝缘特性的塑料注塑而成。由此，端子盖30可以直接设有在此构造为锁固鼻的锁固件40、42。还可行的是，将锁固件40、42环绕地设计，使得它们完全地包围电池电芯监控单元36的印刷电路板38。
此外还可行的是，锁固件40、42构造为单独的分散的锁固鼻并且电池电芯监控单元36的印刷电路板38夹持在其中。端子盖30自身同样可以通过锁固件54夹持在电池模块24的图5未详细示出的模块盖26中。在通过工艺喷涂成型方法(Kunstaufspritzguβverfahren)或塑料注塑成型方法制成的端子盖30中可行的是，构造有材料变细部56。通过材料变细部56，在端子盖30的平面中形成有针对性的材料弱化部。在根据图6的俯视图中示出的弯曲线60沿着该材料弱化部56延伸。
根据图6的视图示出了根据本发明提出的电池模块24的第一变型实施方式的俯视图。
如图6所示，在此变型实施方式中，端子盖30构造为连续的，构造为长形的结构形式62。这意味着，多个电芯连接器14或待彼此电连接的电池电芯10、12的多个连接端子22通过同一个部件、即连续地延伸的端子盖30电接触。在图6以俯视图从外侧示出的端子盖30的底侧设有在根据图4和5以侧视图示出的电池电芯监控单元(CSC)36，其以印刷电路板38的形式夹持在为长形结构形式62的端子盖30的图6未示出的内侧58上。与根据图3的视图类似地，在图6中以俯视图示出的电池模块24示出了多个空隙28，该空隙在电池模块24的模块盖26中为了排气对于各个彼此电连接的电池电芯10、12是必需的。待彼此电连接的电池电芯10、12的各个连接端子22通过由铝材或铜材或铝铜合金构成的、已经多次提及的电芯连接器14彼此电连接。
作为根据图6的变型实施方式的替代，在图7中示出了以缩短的结构形式实施的端子盖30。
与根据图6具有长形的结构形式62的、连续地延伸的端子盖30不同，在各个图7未详细示出的电池电芯10、12的各连接端子22或多个连接端子22之间的电芯连接器14直接通过多个端子盖30覆盖，这些端子盖具有短的第一结构形式64或短的第二结构形式66。根据图7视图的端子盖30的两个实施方案的共同之处在于，在其内侧、即在图7不可见但在图4和5示出的内侧设有电池电芯监控单元36或其印刷电路板38以及温度传感器68。参见图4和5的视图，在安装端子盖30时接片形式构造的电芯连接器14或电池电芯10、12的连接端子22可以通过电池电芯监控单元或其印刷电路板的弹簧触点46直接电接触。在拆卸可能以长形的结构形式62或以短的结构形式64、66实施的端子盖30时，在电池电芯监控单元36与电芯连接器14或连接端子22之间的电接触立刻中断。未示出在各个端子盖30之间的电信号连接。这是必需的，因为在连续的印刷电路板38可能没有信号导引。
为了完整起见需注意，端子盖30、特别是在图6中示出的沿电池模块24的模块盖26连续地延伸的端子盖30由于构造有材料变细部56(参见图5的视图)而包括弯曲线60。塑料部件端子盖30出于安装和拆卸的目的能够沿该弯曲线60有目的地变形，而该部件不会受损。材料变细部56以如一种薄膜合页的确定的方式作用并允许端子盖30的有目的的变形，特别是在根据图6的俯视图的具有长形结构形式62的变型实施方式中。

Claims (11)

1.具有多个彼此电连接的电池电芯(10、12)的电池模块(24)，其中所述电池模块(24)设有模块盖(26)并且所述电池电芯(10、12)具有至少一个端子盖(30)，其特征在于，在所述至少一个端子盖(30)的内侧(58)设置有电池电芯监控单元(36、38)，其中，所述电池电芯监控单元(36、38)以可松开的方式固定在所述至少一个端子盖(30)的内侧(58)的结构空间(44)中并且包括至少一个弹簧触点(46)。
2.按照权利要求1所述的电池模块(24)，其特征在于，所述电池电芯监控单元(36、38)夹持在所述结构空间(44)中。
3.按照权利要求1至2中任一项所述的电池模块(24)，其特征在于，所述至少一个端子盖(30)在所述结构空间(44)的区域中具有至少一个锁固件(40、42)。
4.按照权利要求3所述的电池模块(24)，其特征在于，所述至少一个锁固件(40、42)环绕地实施。
5.按照权利要求中1至2任一项所述的电池模块(24)，其特征在于，在所述至少一个端子盖(30)的内侧(58)容纳有温度传感器(68)。
6.按照权利要求1所述的电池模块(24)，其特征在于，所述至少一个弹簧触点(46)设置在所述电池电芯监控单元(36)的电路板(38)的朝向电芯连接器(14)的一侧和/或朝向所述电池电芯(10、12)的至少一个连接端子(22)的一侧。
7.按照权利要求1至2中任一项所述的电池模块(24)，其特征在于，在所述至少一个端子盖(30)安装在所述模块盖(26)内的状态下，至少一个电芯连接器(14)和/或所述电池电芯(10、12)的至少一个连接端子(22)与所述电池电芯监控单元(36、38)电接触。
8.按照权利要求1至2中任一项所述的电池模块(24)，其特征在于，所述至少一个端子盖(30)以可松开的方式固定在所述电池模块(24)的模块盖(26)中。
9.根据权利要求8所述的电池模块(24)，其特征在于，所述至少一个端子盖(30)以可松开的方式夹持在所述电池模块(24)的模块盖(26)中。
10.按照权利要求1至2中任一项所述的电池模块(24)，其特征在于，所述至少一个端子盖(30)由电绝缘材料制成。
11.按照权利要求1至2中任一项所述的电池模块(24)，其特征在于，所述至少一个端子盖(30)具有材料变细部(56)，弯曲线(60)沿着该材料变细部延伸。
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