CN106058129A - 消除了部分组装的大电流电连结部 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在大电流源和大电流负载之间形成的电连结部，和在它们之间形成电连接的方法。在一种形式中，电流源用电池组中的一个或多个单电池构成且负载是电动机。电连接组件包括连结在一起的第一导体、紧固件和第二导体，使得直到紧固件对二者赋予充分的法向力才建立导体之间的电连通，其方式是它们变成固定在一起以产生一个或两个导体的邻近面对表面的可变形形状，由此确保显著接触和相关低电阻，以避免连结部处的有缺陷或部分的附接。

Description

消除了部分组装的大电流电连结部
技术领域
本发明一般地涉及用于电池和其他大电流电连结部的连接策略，且更具体涉及在用于车辆和有关运输应用的大电流源和大电流负载之间建立大电流连接，使得避免与这种连接相关的部分组装操作。
背景技术
锂离子和有关电池用在机动车和有关运输应用中，在混合动力电动车(HEV)的情况下或替代地在纯电动车(EV)的情况下作为对常规内燃发动机(ICE)的补充。从固定式和便携式源以及从通过车辆和其部件提供的重新捕获的动能来被动存储能量的能力使得这种电池理想地用作用于轿车、卡车、公共汽车、摩托车和相关车辆的推进系统的一部分。去往和来自各单电池(cell)(即单个电化学单元)的电流流动使得，在几个这种单电池组合为连续的更大组件(例如模块和电池组)时，电流或电压可增加以产生期望的功率输出。在本发明的情况下，更大的模块和电池包组件由串联(用于增加电压)、并联(用于增加电流)或这两者方式连结的一个或多个单电池组成，且可以包括额外的结构以确保这些单电池的适当安装和运行。电池组的一个常见车用形式被称为动力电池(power battery)，而另一种被称为能量电池(energy battery)。
在一种形式中，构成电池组的各单电池配置为矩形(即棱柱)罐，其限定被称为单电池壳的刚性外壳体。这些类型的单电池通常被组装为动力电池组变型形式。在另一形式中，各单电池装在薄的柔性矩形袋中，其通常组装为能量电池组变型形式。两种单电池类型可沿通过对准的平行板状表面形成的堆叠轴线而被布置为面对结构(很像是扑克牌堆)。位于每一个单电池的壳体外部上的一个边缘上的正端子和负端子彼此侧向地间隔开，以用作用于连接到外部负载或电路的电接触部(例如经由总汇流排)。具体对于棱柱罐来说，许多独立交替的正电极和负电极在罐中沿堆叠方向彼此间隔开且通过不导电的分离器保持电绝缘。从每一个负电极而来的引线在壳体内部聚集在一起，为向外突出的负端子供电，而从每一个正电极而来的引线也聚集在一起，为向外突出的正端子供电。
在用于电池组中单电池的传统的电连接方法中，连接环被置于静止柱杆或相关的柱状锚固位置上方，所述静止柱杆或相关的柱状锚固位置电联接到一个或多个连接件，所述一个或多个连接件连结到相应阳极或阴极凸片，所述凸片从单电池组中的每一个对准的单电池延伸。柱杆和环用作各单电池凸片和导电路径之间的电连结部，所述路径用于输送电流到电动机或有关负载。在电池组组装期间，在环放置于柱杆上方时建立电连接；该情形被称为部分组装(partial assembly)。为了完成连接，带螺纹螺母或相关的帽联接到柱杆，以确保形成在连结部处的配合表面之间的相对永久连接。
该部分组装方法具有产生松动的栓接连接的倾向，这又导致大电阻电连结；这是非常难以检测的。造成增加连结电阻的一个因素是缺乏促进部分组装的连结部件之间固定接触的足够的力。另一因素是缺乏足够的表面面积；后一种缺陷减少了电流可以经过的流动路径的尺寸，使得在建立这种流动路径的情况下，其又导致增加的局部发热。在一些情况下，热量足以使得涂层恶化，其进一步增加连结电阻且最终可导致连结部过热，这会进一步跟着发生损坏(例如在附近的塑料部件处)。各种质量或诊断检查可帮助在制造点处降低这种大电阻连结部的发生。这种诊断技术(其可要求在大电流流动通过连接区域期间获取热影像，以确定经组装的连结部的电阻)对组装过程增加显著的复杂性和相关成本。而且，已知方法中没有在制造后的位置处执行这种诊断，例如涉及单电池和电池组的修理或相关服务的诊断。
尽管随后讨论的大部分内容集中于用于通常的电池应用和特定的机动车电池应用的电池的大电流连结部，但是本文公开的本发明可以同样地应用于其他大电流连结部，包括用于电动机、控制器等的连结部，以及用作辅助电池设备的连结部。例如，形成在电池断开单元(BDU)中的连结部还可得益于，降低了对部分组装的依赖以及所述依赖附带的困难。
发明内容
根据本发明的一个方面，公开了一种用于在连结部处将大电流源电连接到负载的组件。具体说，本发明的各种实施例整合了几种方法，以消除部分组装带螺纹的大电流电连结部的可能性。这是通过消除如上所述的常规方法的导电柱杆而实现的，使得直到紧固件被添加和固定就位之后才建立电连接(和共存的大电流流动)，其方式是使得构成两个电流导电流动路径中的至少一个的结构变形(例如通过在紧固件影响下弯曲)，直到在两个导体之间建立电接触。造成显著变形的这种要求避免了电连结部有缺失或未正确固定螺母的可能性。显著的优点是消除大电阻连结部，所述大电阻连结部在用作大电流应用的一部分时产生极大热量(例如与机动车电池组相关)。
在本发明的情况下，术语“固定”和其变化形式意味着比通常意义有更多局限，其涵盖了连结部形成构造——其中紧固件赋予足够的力(例如垂直于表面的力)以确保构成导电流动路径的邻近表面之间的显著的面-面接触。如此，单纯地导体和紧固件之间的接触或部分螺纹接合(其不会形成对连结导体施加的显著法向力)都不足以形成固定连结部；代替地，仅在赋予了与紧固件和连结导体尺寸、形状、材料选择和相关结构性能共存的紧固程度(其具有相对于导体接触表面的足够法向施加的力)以形成上述的变形的面-面接触时，才建立固定电连结部。在用于机动车电池组的带螺纹紧固件连接的一个形式中，紧固的程度优选为约8.5Nm到10.5Nm的扭矩。
除了消除了柱杆，本发明包括在主电接口周围使用不导电元件，以消除连结部的主电接触表面的偶然或部分接触的可能性。进而，紧固件的运动被设计为要求偏转以便形成主接触。形成接触所需的偏转力将消除与低扭矩有关的失效模式，所述低扭矩与部分组装或仅指状物紧固连接相关。而且，其减少了包括用来消除连结部的部分组装这一步骤的误差验证需求，或检测连结部的这种部分组装的额外质量检查。
根据本发明的又一方面，公开一种机动车电池组。其包括许多单电池(battery cell)、设置在单电池周围以用作壳体或用于单电池的相关容纳结构的封壳、和电连接组件，所述电连接组件包括第一导体、紧固件和第二导体，其方式类似于与之前的方面相关如上所述的组件。
在本发明中，术语“电池”和其变化例应被理解为包括独立单电池(例如上述棱柱状单电池)以及这种单电池构成的更大的组件(例如模块、电池组等)，且可从上下文将清楚理解其是独立部件或是涉及这种部件的组合。同样，尽管本文使用术语“电池组”来讨论用于在推进功率应用和其他大功率应用中使用的、基本上完整的电池组件，但是本领域技术人员应理解，相关术语，例如“单电池”等，也可以用于描述这种组件，且任一术语可以替换使用而不妨碍这种理解。对于各单电池，其棱柱构造有助于其堆叠或对准在封壳中，使得在将堆叠的单电池放置在通过封壳限定的空间中时，相对简单的笔直的导电构件(其形成在封壳覆盖件中或上)可牢固地连接到总汇流排或电流路径，使得单电池中产生的电流输送到负载。
在本发明的情况下，电池组被认为是用于推进车辆(为其设计了电池组)所必要的基本上完整组件或部件的系统，而电池模块和各单电池(如上所述)被认为是总系统的子部件。同样，除了许多单电池外，用于车辆应用的电池组的部件的组件可以包括冷却板、框架、托板、固定机构和其他设备，其即使不用于生产电功率，但是形成总电池系统的重要部分。
根据本发明的另一方面，公开了一种形成大电流源和大电流负载之间电连结部的方法。该方法包括将电源电联接到第一导体，所述第一导体限定第一导电流动路径；将负载电联接到第二导体，所述第二导体限定第二导电流动路径，且使用紧固件以将两个导体彼此固定，其方式使得仅在导体中的至少一个在紧固件的影响下变形时建立电连接。以此方式，避免部分组装情况，部分组装情况包括不完全的或有缺陷的紧固连结方法。在具体形式中，该方法用于组装机动车电池组。在该具体形式中，许多单电池在封壳中布置为彼此堆叠关系，使得封壳的至少一部分限定不导电安装表面。第一导体位于安装表面上或中，以建立单电池和要形成的连结部之间的导电性。第二导体置于第一导体附近，使得紧固件可用于通过导体中的一个或两个的变形而将两个导体固定在一起。为了实现这种变形，紧固件固定到两导体(例如，通过两者中形成的对准孔)，使得在实现合适紧固或其他紧固接合时，相应导体中的至少一个弯曲或以其他方式重新成形，以促进牢固的、相对大的共用面接触。在本发明的情况下，导体位于封壳的安装表面上或中，所述封壳的安装表面包围构造和结构，导体在所述构造和结构处由安装表面包覆模制、形成到安装表面中或以其他方式固定到安装表面,所有这种变化例被认为是在本发明的范围内，只要其提供电流流动路径的可接取部分即可，其中这种流动路径包括用于以大致类似于传输流动液体的管状流动路径方式输送电流的高效管道的结构(例如线缆、条带和相关的电流携带构件)。
一方面，本发明提出一种大电流电连接组件，包括：
第一导体，布置为与至少一个电流源电流连通；
紧固件；
第二导体，布置为与至少一个电流负载电流连通，所述第一和第二导体配置为使得仅在所述紧固件固定到两者以对其赋予可变形形状时建立它们之间的电连结。
组件可进一步包括不导电安装表面，其配置为在其上接收所述第一和第二导体以及所述紧固件。
其中所述第一导体可通过所述第一导体与安装表面之间的包覆模制装配而联接到所述安装表面。
其中所述安装表面和所述第二导体可成形为限定在它们之间的对应(registered)装配。
其中所述安装表面和所述第一和第二导体中的至少一个可在其中限定洞，所述紧固件选择性地通过所述洞接收。
所述第二导体的限定所述洞的部分可形成所述可变形形状的至少一部分。
组件可进一步包括绝缘套筒，其与所述第二导体中的所述洞协作，以冗余地避免所述第一和第二导体之间的电接触，直到所述紧固件固定到两者以赋予所述弹性可变形的形状。
其中所述第一导体可限定从至少一个单电池到所述连结部的流动路径，且所述第二导体限定从所述连结部到电动机的流动路径。
其中所述第一和第二导体之间的所述电连结部可限定在它们之间的充分的(substantially)面-面接触。
其中在所述大致面-面接触处的接触电阻可不大于约0.015毫欧姆。
另一方面，本发明提出一种机动车电池组，包括：
多个单电池；
封壳，围绕所述单电池设置；和
电连接组件，形成在所述封壳上，所述组件包括：
第一导体，与所述单电池的至少一个电流连通；
紧固件；
第二导体，布置为与至少一个电流负载电流连通，所述第一和第二导体配置为使得仅在所述紧固件固定到两者以对其赋予可变形形状时建立它们之间的电接触。
其中所述封壳的、至少建立了所述第一和第二导体之间的所述电接触的部分可包括不导电材料。
电池组可进一步包括绝缘套筒，其设置在形成在所述第一和第二导体的至少一个中的洞内，以冗余地避免它们之间的电接触，直到所述紧固件固定到两者以赋予所述可变形形状。
电池组可进一步包括至少一个绝缘突起，其形成在所述第二导体和所述封壳的邻近所述第二导体的一部分中的至少一个上。
其中所述可变形形状可包括弹性可变形形状。
另一方面，本发明提出一种在大电流源和大电流负载之间形成电连结部的方法，所述方法包括：
将所述源电联接到第一导体，所述第一导体限定第一导电流动路径；
将所述负载电联接到第二导体，所述第二导体限定第二导电流动路径；和
使用紧固件将所述第一和第二导体彼此固定，仅在所述导体中的至少一个变形时在它们之间形成的所述连结部处建立电接触。
其中所述大电流源可包括机动车电池组，且所述大电流负载包括电动机。
其中变形可包括弹性变形。
方法可进一步包括将不导电套筒布置为设置在洞中，所述洞形成于所述第一和第二导体中的至少一个中。
其中所述第一和第二导体之间的所述电连结部可在它们之间限定充分的面-面接触，其接触电阻不大于约0.015毫欧姆。
附图说明
参考随后的附图阅读时可以更好地理解本发明的优选实施例的之后详细描述，其中相同的结构用相同的附图标记标出且附图中：
图1显示了具有电池组和内燃发动机形式的混合动力推进系统的车辆；
图2A显示了各棱柱罐单电池和其在名义(notional)动力电池组中的放置相关的细节；
图2B显示了各棱柱袋单电池以及其在名义能量电池组中的放置相关的细节；
图3A显示了根据用于图2A所示的动力电池的现有技术的典型连结部连接的详细视图；
图3B显示了根据用于图2B所示的能量电池的现有技术的典型连结部连接的详细视图；
图4显示了根据本发明一方面的电连结部连接的详细视图；和
图5A和5B显示了在图4所示的电连结部连接中使用的部件的更详细俯视图(图5A)和正视图(图5B)。
具体实施方式
首先参见图1，车辆1包括常规的ICE 5和名义电池组(notionalbatterypack)10构成的、电源形式的混合动力推进系统，ICE 5和电池组10两者与形成驱动系统15的一个或多个电动机和变速器(例如行星齿轮组形式)协作。这种车辆被称为混合动力电动车(HEV)。如本领域技术人员所理解的，车辆1可以不需要ICE 5，在这种情况下其不是HEV，而是电动车(EV)；任一形式都在本发明的范围内。如本发明的其他位置所述的，电池组10可以是动力电池组或能量电池组的形式，具体的变化形式视具体情况而定。应理解，用于为一个或多个车轮提供推进功率且联接到电池组10和ICE 5中之一或两者的额外驱动系统部件(其均未示出)包括旋转轴、车轴、控制器等。尽管车辆1当前形式为轿车，但是混合动力推进系统对其他这样的机动车形式(包括卡车、公共汽车、飞行器、水运工具、宇宙飞船和摩托车)的适用性也认为在本发明的范围内。
接下来参见图2A，显示了代表性棱柱罐锂离子单电池100形式的电流源，以及其在名义电池组10形式的八模块动力电池中的置放。不同于袋式(pouch-style)单电池的变化例(其在下文针对图2B描述)，所述袋式单电池——虽然它们都基本类似于棱柱单电池地具有大致平坦、矩形的可叠置形状——包括与冷却板和其他部件散置的许多单电池以及薄的周向边缘和甚至更薄的导电箔片凸片(其从袋边缘延伸)，棱柱单电池100具有封装在焊接的刚性金属(例如铝)矩形罐、封壳或类似的自支撑壳体中的阳极和阴极。如所示的，这些棱柱罐样式的单电池100可被沿通过对准的平行板状表面形成的堆叠轴线A-A置于面对结构(很类似扑克牌堆)。通过将它们以具体形式连接(例如包括一些并联连接)，每一个产生的电流可被增加，以满足电动机15或有关负载的大电流需求。在本发明的情况下，大电流被认为通常高于约20amps rms，以与小电流情况区别开，小电流情况下由于电连结部或相关连接部处的电阻造成的热量积累不可能产生足以熔化或损坏邻近部件的热量。
如局部剖开视图所示，可用于本发明的单电池100的名义构造包括突出到其顶部边缘以外的正和负端子110、120以及安全孔130。这些正和负端子110、120相对于堆叠轴线彼此侧向地间隔开、且用作用于连接到(经由未示出的总汇流排)外部负载或电路的电接触部。在单电池100的刚性外壳体140中有许多正和负电极150、160和不导电的离散布置的分离器170。从电极150、160每一个而来的引线(以凸片180、190的形式)在单电池壳体140内部聚集在一起，以为相应端子110、120供电。
在本实施例中，许多独立单电池100的组被堆叠在模块1000中，所述模块又通过封壳1100置放，所述封壳包括覆盖件(未示出)、包括(但不仅包括)单电池监测电路等的电池接口单元(未示出)。电池接口单元可以与电子设备(未示出)的各种其他部件关联使用，所述电子设备可被安装在限定电池组10的封壳中；这种设备可以包括(但不限于)电池系统监测(BSM)单元和手动服务断开(MSD)单元，以及上述BDU。电池组10限定大致矩形的轮廓，以容纳一排或多排堆叠的、对准的单电池100。总汇流排(目前未示出)和总汇流排连接件1010(其中的六个被显示)建立邻近模块1000之间的短距电连接，而总线线缆1110用于电池组10与车辆1中负载的长距离电连接。
接下来参见图2B，代表性的棱柱锂离子电池的袋式单电池200显示为具有突出到其顶部边缘以外的正和负端子(或凸片)210、220，以及显示了其在九模块能量电池形式的名义电池组10中的置放。在一个非限制性构造中，袋式单电池200限定内部电极结构的堆叠结构类型，其装在柔性外层中，在一种形式中该柔性外层用具有保护性聚合物涂层的铝箔片制造。在这些外层中，多个板件形状的基于碳的正电极(阴极，未示出)连接到正凸片210，且多个板件形状的基于锰的负存储电极(阳极，未示出)连接到负凸片220。电解质(未示出)提供用于从存储阳极传递电荷离子的多孔介质，以在阴极处被化学结合，同时还用作每一个电极之间的绝缘体或分离器。
许多单电池200可以沿堆叠轴线A-A和B-B形成为九模块2000中之一，所述九模块2000被共用托板2100支撑，托板还可用作对冷却剂软管2200的支撑，所述冷却剂软管可用在期望补充冷却的构造中。隔板2300可以限定主支撑结构，其可用作用于冷却剂软管2200的接口，以及在需要电池维修的事件中承装BDU(未示出)。除了为许多电池模块2000提供支撑，托板2100和隔板2300可以支撑其他模块，例如电压、电流和温度测量模块(VITM)2400(其用作中心化的“大脑”，以经由局域网络(未示出)收集各单电池电压信息)。分开的电压和温度模块(VTSM(未示出))可以被制造为位于三个主电池部分每一个的顶部，所述主电池部分构成T形电池组10，以将单电池电压通信给VITM 2400。其他特征，例如手动服务断开部2500、绝缘和覆盖部(二者均未示出)完善了电池组10。对于如图2A所示的实施例，总线线缆2110用于电池组10与车辆1中负载的长距离电连接。具有更多或更少模块2000的电池组10也认为是在在本发明的范围内，这取决于车辆1的尺寸限制条件和电功率需要。
接下来参见图3A和3B，其显示了在图2A和2B的功率和能量电池形成中建立电连接的现有组件。在图3A的第一(动力电池)变化例中，导电总汇流排1101具有形成在其中的洞，以接收向上突出的(且在一种形式中是导电的)柱杆1102，所述柱杆可用于通过带螺纹螺母1103和环端子1104将总汇流排1101和线缆1100彼此固定。通过柱杆1102、螺母1103和总汇流排1101的组合所形成的连结部允许电流从电池端子(目前未示出)流动到合适的负载(例如图1的电动机15)。如上所述，只要柱杆1102和总汇流排1101接触彼此就建立电连接，即使螺母1103缺失或未正确固定(例如因螺纹错扣或未充分紧固，后一情况优选是约8.5Nm到10.5Nm的动态扭矩(对于初始构造)或静态扭矩(对于维修或修理)之间)也可以。这种偶然的电连接难以检测，且可导致增加的连结部电阻，所述电阻会导致显著的局部热量产生。
在图3B的第二(能量电池)变化例中，导电总汇流排2101具有形成在其中的洞，以接收向上突出(且在一种形式中是导电的)柱杆2102，所述柱杆可用于通过带螺纹螺母2103和环端子2104将总汇流排2101和总线线缆2100(其在一种优选形式中限定层叠构造)彼此固定。不管电池变化形式如何，如上所述的各种部件(柱杆、螺母、总汇流排其连接件和环端子，其用于建立电连接)用导电金属(例如铜)制造且可以包括镍或锡的电镀层、盖片或相关涂层，以及表面终加工层或钝化层。
接下来参见图4、5A和5B，示出了根据本发明实施例的用于在各种单电池100(用于动力电池组变化例)或200(用于能量电池组变化例)和电动机15(或相关负载)之间建立电连接的组件400形式的部件。明显可以看出，本发明消除了如上所述的永久的固定柱杆1102、2102且代替使用紧固件以促进连结导体之间的变形协作，同时置于相应导体的终端中、上或周围的不导电部件防止在这两个导体之间形成电连接(以及偶然或部分接触的潜在可能性)，直到紧固件赋予足以在连结部附近区域中建立这种变形协作的力为止。更显著地，组件400通过在两个电连结表面之间建立大的法向力和相对大量的表面接触区域而满足小电阻电连结部的需要。
组件400至少包括第一导体410、紧固件420和第二导体430。在一种形式中，第一导体410可以是金属(例如铜)条带(通常称为J条或其他从单电池100、200的各种正和负电池端子而来的电导体。进而，第二导体430优选引向总汇流排(或构成其一部分)，其允许模块-模块联接。虽然未示出，但是相似的连结部可以形成为用于总线460(类似于图2A、2B、3A和3B所示)，以至少在电池组10和电动机15或其他负载之间输送大部分电流。第一导体410可以限定基本平坦矩形的条带，其尺寸可设置为装配在整体形成的通道中，所述通道构成在电池组覆盖件440顶部形成的安装表面。在优选形式中，电池组覆盖件440(其形成总封壳的顶部部分)用基本上不导电的材料制造，例如塑料。在各种形式中，电池组覆盖件440连结到第一导体410的位置可通过包覆模制、卡扣连接、粘接或紧固(通过锚定或栓接等)形成。
同样，电池组覆盖件440的安装表面可包括在其中形成的额外部件形状，使得其和第二导体430可限定它们之间的对应装配(registered fit)。在一种形式中，这可以包括塑料或其他不导电材料形成的成形构件，使得限定导体410和430的连结部分的终端点被装在互补形状的部件中；在一种形式中，部件可以包括形成在安装表面中的凹部、槽道、凸片、突起445或相关结构，以便提供连结引导特征。如此，在终端点处的这些覆盖件可以形成不导电安装表面(一个或多个)的一部分(或至少与之接触)。明显可以看出，第二导体430的终端点包括不导电(例如，塑料)覆盖件、包覆模制等，其用于确保防止第一和第二导体410、430的导电终端点之间的直接电接触，直到紧固件420被驱动到连结部形成位置。图4还具体显示了在两个导体410、430的终端点周围的不导电材料如何设置大小和形状以提供抵抗旋转的特征。具体说，互补形状的凸片435或相似的突出部可以形成在第二导体430的覆盖部分或相关的不导电部分，使得凸片435装配在不导电突起445形成的空间中；除了有助于确保这些部件之间的适当固定角度，对应装配可有助于确保避免第二导体430的一个表面和第一导体的邻近表面之间的接触，直到紧固件被紧固，以及促成连结导体410、430之间的抗旋转特征。在一种形式中，凸片435和突起445之间产生的干涉还有助于防止连结导体410、430之间的“底部外突”接触，直到通过紧固件420施加显著的法向力，以使得凸片435偏转。
如上所述，第一和第二导体410、430之间的电接触仅在紧固件420固定到两者(以导体中的一个或两个的可变形部分对紧固件420的紧固或固定动作做出响应的方式)时建立。在一种优选形式中，这种变形可以在弹性范围内，使得在去除通过紧固件420赋予的力时，受影响的导体(在图中显示为第一导体410)弹回到其未受力形状。如图5B详细显示的，第二导体430的可变形部分432是邻近地围绕形成在其中的洞433的部分。两个导体410、430之间的间距使得，直到紧固件420(其可以包括分开螺母425)的夹持力足以克服可变形部分432的电阻并迫使其呈现槽状就位形态(通过第一导体410的上表面限定在底部上和通过形成在电池组覆盖件440的顶部中的安装表面的直立壁限定在侧部上)时，避免它们之间的偶然电接触。
绝缘套筒450(例如索环)可以置于形成在第二导体430中的洞中(以及在终端点处的不导电覆盖部中)，以冗余避免其和第一导体410之间的电接触，直到紧固件420固定到两者并达到足以确保两者之间变形和共存就位的程度，如图5B的第二导体430虚线部分所示。这在紧固件420被误应用或仅通过临时(即手握)力施加的情况下避免形成意外或偶然电接触来说是重要的。出于连结功能的目的(其中大法向力和大量的邻近表面面积接触是很重要的)，在第一和第二导体410和430的配合表面之间的平坦-平坦接触处发生电子传递(即电能流动路径)；以此方式，尽管在没有紧固件420的夹持或相关固定运动的情况下不可能有电连结，但是紧固件420本身不是电连结的一部分。重要地，紧固件420避免了必须用塑料材料形成连结部，在用塑料材料形成连结部的情况下需要低电流携带能力或对弹簧复合系统的依赖(用于维持配合表面之间的接触)。由此，在优选形式中，紧固件420用钢制造(例如不锈钢)以实现用于保持稳定连结所必要的强度；用导电材料制造不是关键的。如此，其可用陶瓷、塑料复合材料或其他不导电材料制造，只要其强度和长期稳定性(例如疲劳强度)性能足以使用很长运行时间即可。在本发明的情况下，例如“绝缘的”、“不导电的”等的术语含有相同的一般含义，即由于其相关部件的组成材料的特点，阻止与用于机动车目的的正常电池组10的运行相关的电流流动。虽然未示出，但是紧固件420可以在其头部部分限定沟槽，以有助于安装间隙。
应注意，“优选”、“大致”和“通常”这样的术语在本文中不用于限制要求保护的发明范围或暗示某些特征是对要求保护的发明的结构或功能来说是关键的、必不可少的或非常重要的。相反，这些术语仅仅是指出了本发明的具体实施例中可以利用或可以不利用的替换或额外的特征。同样，例如“基本上”这样的术语用于表示任何定量比较、值、测量或其他表示所固有的不确定程度。其还用于代表与所述参照不同的定量表示的程度，而不造成所述主体基本功能的改变。
出于描述和限定本发明的目的，应注意，本文使用的术语“装置”代表部件和各部件的组合，而不管部件是否与其他部件组合。例如，根据本发明的装置可以包括电池或相关的电功率源，其又可以用于提供动力。装置还可以是指并入动力源或其他设备的车辆，所述其他设备可以构成车辆或动力源或与车辆或动力源一起使用；从上下文可以得知装置的特点。进而，“汽车”、“机动车”、“车辆”等术语的变化形式应以通常的含义理解，除非另有其他说明。如此，对机动车做出参考应理解为覆盖轿车、卡车、公共汽车、摩托车和其他相似的运输模式，除非在文中有更具体的表述。同样，本发明可以与不关联于机动车应用的单电池关联使用，其中温度敏感设备需要添加热保护；这种额外构造应被理解为在本发明的范围内。
参考具体实施例详细描述了本发明，但是应理解，在不脱离所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以做出修改和改变。更具体地，虽然本发明的一些方面在本文被认为是优选或特别有利的，但是应理解本发明不是必须限制为本发明的这些优选方面。

Claims (10)

1.一种机动车电池组，包括：
多个单电池；
封壳，围绕所述单电池设置；和
电连接组件，形成在所述封壳上，所述组件包括：
第一导体，与所述单电池的至少一个电流连通；
紧固件；
第二导体，布置为与至少一个电流负载电流连通，所述第一和第二导体配置为使得仅在所述紧固件固定到两者以对其赋予可变形形状时建立它们之间的电接触。
2.如权利要求1所述的电池组，其中所述封壳的、至少建立了所述第一和第二导体之间的所述电接触的部分包括不导电材料。
3.如权利要求1所述的电池组，进一步包括绝缘套筒，其设置在形成在所述第一和第二导体的至少一个中的洞内，以冗余地避免它们之间的电接触，直到所述紧固件固定到两者以赋予所述可变形形状。
4.如权利要求1所述的电池组，进一步包括至少一个绝缘突起，其形成在所述第二导体和所述封壳的邻近所述第二导体的一部分中的至少一个上。
5.如权利要求1所述的电池组，其中所述可变形形状包括弹性可变形形状。
6.一种在大电流源和大电流负载之间形成电连结部的方法，所述方法包括：
将所述源电联接到第一导体，所述第一导体限定第一导电流动路径；
将所述负载电联接到第二导体，所述第二导体限定第二导电流动路径；和
使用紧固件将所述第一和第二导体彼此固定，仅在所述导体中的至少一个变形时在它们之间形成的所述连结部处建立电接触。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述大电流源包括机动车电池组，且所述大电流负载包括电动机。
8.如权利要求6所述的方法，其中变形包括弹性变形。
9.如权利要求6所述的方法，进一步包括将不导电套筒布置为设置在洞中，所述洞形成于所述第一和第二导体中的至少一个中。
10.如权利要求6所述的方法，其中所述第一和第二导体之间的所述电连结部在它们之间限定充分的面-面接触，其接触电阻不大于约0.015毫欧姆。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN209496933U (zh) * 2019-04-19 2019-10-15 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池包
EP3961796B1 (en) * 2020-07-17 2023-06-28 Dongguan Poweramp Technology Limited Battery module
DE102021203915A1 (de) * 2021-04-20 2022-10-20 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verbindungsanordnung, insbesondere zur Verwendung in Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1845360A (zh) * 2005-04-07 2006-10-11 日产自动车株式会社 电池组件及电池组
CN102468473A (zh) * 2010-11-18 2012-05-23 本田技研工业株式会社 电池模块的连接构造、电池模块及电池模块端子组装方法
CN102683621A (zh) * 2011-03-11 2012-09-19 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于高压汽车电池的电池盖
US20140182130A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 Hitachi Cable, Ltd. Electrode terminal connector producing method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1845360A (zh) * 2005-04-07 2006-10-11 日产自动车株式会社 电池组件及电池组
CN102468473A (zh) * 2010-11-18 2012-05-23 本田技研工业株式会社 电池模块的连接构造、电池模块及电池模块端子组装方法
CN102683621A (zh) * 2011-03-11 2012-09-19 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于高压汽车电池的电池盖
US20140182130A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 Hitachi Cable, Ltd. Electrode terminal connector producing method

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