CN107810568B - 电池模块的包覆模制接线柱的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种电池模块,包括具有电气组件和塑料基部的接线板组件。所述电气组件包括接线柱以及与所述接线柱联接的母线。所述电气组件的一部分由所述塑料基部包覆模制,并且所述部分包括接线柱基部的至少一部分,所述接线柱基部从所述接线柱的柱部分的中心轴线向外延伸。所述电池模块还包括塑料外壳,所述塑料外壳具有被配置用于接收所述接线板组件的所述塑料基部的接收座。

Description

电池模块的包覆模制接线柱的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年7月16日提交的题为“激光焊接负极柱和正极柱(LASERWELDING NEG AND POS POSTS)”的美国临时申请序列号62/193,533的优先权和权益,所述美国临时申请出于所有目的通过引用结合于此。
技术领域
本披露总体上涉及电池和电池模块领域。更具体地,本披露涉及用于使电池模块的接线柱与所述电池模块的外壳集成的系统和方法。
背景技术
本章节旨在向读者介绍可能涉及本披露各个方面的各领域方面,所述各领域方面将在以下进行描述。本讨论被认为有助于向读者提供背景信息以促进对于本披露各个方面的更好理解。因此,应当理解的是,这些陈述将从这个角度被解读,而不是作为现有技术的承认。
使用为车辆提供全部或部分动力的一个或多个电池系统的车辆可以被称为xEV,其中,术语“xEV”在本文限定为包括以下车辆的全部或其任意变化或组合,所述车辆使用电力用于其车辆动力的全部或一部分。例如,xVE包括利用电力作为全部动力的电动车辆(EV)。如本领域技术人员将理解的,混合动力车辆(HEV)(也被认为是xEV)结合了内燃机推进系统和电池供电电力推进系统,诸如48伏特(V)或130V系统。术语HEV可以包括混合动力车辆的任何变体。例如,全混合动力系统(FHEV)可以使用一个或多个电动机、只使用内燃机、或使用以上两种来向车辆提供动力或其他电力。相比而言,当车辆空载时轻度混合动力系统(MHEV)禁用内燃机并且利用电池系统来继续为空调单元、无线电设备、或其他电子器件供电、以及当期望推进时重启引擎。轻度混合动力系统还可以在例如加速期间采用某等级的动力协助来对内燃机进行补充。轻度混合动力通常是96V至130V并且通过皮带或曲柄集成起动机发电机来恢复制动能量。进一步,微混合动力车辆(mHEV)也使用与轻度混合动力类似的“停止-起动(Stop-Start)”系统,但是mHEV的微混合动力系统可以或可以不向内燃机提供动力协助并且以低于60V的电压运作。出于本讨论的目的,应当注意的是mHEV通常不技术上使用直接提供至曲柄的电力或用于车辆动力的任何部分的传输,但是mHEV可以仍然被认为是xEV因为其在车辆空载且内燃机禁用时不使用电力来补充车辆的能源需求并且通过集成起动机发动机来恢复制动能量。另外,插电式电动车辆(PEV)是可以从外部电源(诸如墙壁插座)充电的任何车辆,并且存储在可再充电电池组中的能量驱动或贡献从而驱动车轮。PEV是EV的子类,所述EV包括全电动或电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力车辆(PHEV)、以及混合动力车辆与常规内燃机车辆的电动车辆转换。
与仅使用内燃机和传统电气系统的更传统的燃气车辆相比,上述xEV可以提供许多优点,所述xEV通常是由铅酸电池供电的12V系统。例如,与传统内燃机车辆相比,xEV可以产生更少的不想要的排放物并且可以展现更高的燃油效率,并且,在一些情况中,这种xEV可以完全消除对汽油的使用,如某些类型的EV或PEV的例子。
随着技术不断发展,需要提供用于这种车辆的改进的电源,特别是电池模块。例如,在传统配置中,电池模块可以包括在所述电池模块的电化学电池单元与所述电池模块的接线柱之间复杂的电联接。所述复杂的电联接可以引起电解液从电池模块的外壳泄漏或者引起液体漏入电池模块的外壳中。因此,具有电池模块的外壳(或在电池模块的外壳中)的接线柱的改进集成是期望的。
发明内容
以下陈述了本文披露的某些实施例的概要。应当理解的是,这些方面仅被呈现用于向读者提供对某些实施例的简要概述,并且这些方面不旨在限制本披露的范围。实际上,本披露可以涵盖以下可能没有陈述的各个方面。
本披露涉及一种电池模块,所述电池模块包括具有电气组件和塑料基部的接线板组件。电气组件包括接线柱以及与所述接线柱联接的母线。所述电气组件的一部分由所述塑料基部包覆模制,并且所述部分包括从所述接线柱的柱部分的中心轴线向外延伸的接线柱基部的至少一部分。所述电池模块还包括塑料外壳,所述塑料外壳具有被配置用于接收所述接线板组件的所述塑料基部的接收座。
本披露还涉及接线板组件:被配置成布置在电池模块的塑料外壳的接收座内。所述接线板组件包括塑料基部、以及由所述塑料基部包覆模制的电气组件。所述电气组件包括母线和主要端子,其中,所述主要端子包括基部,所述基部保留在至少部分地由所述母线的围绕所述基部的周边折叠的翼片限定的凹座内。所述母线未被焊接至所述主要端子。
本披露还涉及一种具有接线柱组件的电池模块。所述接线板组件包括塑料基部和电气组件。所述电气组件至少部分地由所述塑料基部包覆模制。塑料基部被配置用于被接收在塑料外壳的接收座内。进一步,电气组件包括接线柱和母线,其中,所述母线将所述接线柱的基部保留在所述母线的凹座内。母线通过所述母线中的开口接收接线柱的柱,并且所述母线未被焊接至所述接线柱。
附图说明
在阅读了以下详细的描述和在参照附图之后,可以更好地理解本披露的各个方面,在附图中:
图1是根据现有实施例的具有电池系统的车辆的透视图,所述电池系统被配置用于为所述车辆的各个部件提供电力;
图2是根据本披露的方面的图1中的车辆和电池系统的实施例的剖面示意图;
图3是根据本披露的方面的用在图1中的电池系统中的电池模块的实施例的分解透视图;
图4是根据本披露的方面的接线柱、被配置用于形成凹座的母线、以及被配置用于插入图3的电池模块的外壳的接收座中的塑料基部的实施例的分解透视图;
图5是根据本披露的方面的图4中的接线柱、形成凹座的母线、以及塑料基底的实施例的分解透视图;
图6是根据本披露的方面的图4中的接线柱、形成凹座的母线、和塑料基部的接线板组件的实施例的透视图;
图7是根据本披露的方面的图6中的接线板组件的实施例的底部透视图;
图8是根据本披露的方面的接收图6中接线板组件的外壳的接收座的实施例的透视图;
图9是根据本披露的方面的定位在图8的接收座中的图6中接线板组件的实施例的透视图;
图10是根据本披露的方面的具有端子、形成凹座的母线、和塑料基部的接线板组件(例如,用于插入图8的接收座中)的实施例的透视图;
图11是根据本披露的方面的具有端子、形成凹座的母线、和塑料基部的接线板组件(例如,用于插入图8的接收座中)的实施例的透视图;
图12是根据本披露的方面的具有端子、形成凹座的母线、和塑料基部的接线板组件(例如,用于插入图8的接收座中)的实施例的透视图;并且
图13是根据本披露的方面的展示了制造图3中电池模块的方法的过程流程图。
具体实施方式
以下将描述一个或多个具体的实施例。为了提供对这些实施例的简洁描述,并没有在说明书中描述实际实施方式的全部特征。应当理解的是,在任何这种实际实施方式的开发中(如在任何工程或设计方案中),必须作出大量实施方式特定的决定以实现开发者的特定目标(诸如符合系统相关的和商业相关的约束),所述目标从一个实施方式到另一个实施方式可能有所变化。此外,应当理解的是,这种开发工作可能是复杂且耗时的,但是对于从本披露受益的普通技术人员来说,这仍是常规的设计、生产和制造工作。
本文描述的电池系统可以用于为各种类型的电动车辆(xEV)和其他高压能量存储/消耗应用(例如,电网电力存储系统)提供电力。这种电池系统可以包括一个或多个电池模块,每个电池模块具有多个电池单元(例如,锂离子(Li离子)电化学电池单元),所述多个电池单元被安排和电互连以提供可用于为例如xEV的一个或多个部件供电的特定电压和/或电流。作为另一个示例,根据现有实施例的电池模块可以与固定电力系统(例如,非汽车系统)合并或者为固定电力系统提供电力。
根据本披露的实施例,单独的电化学电池单元可以被放置在电池模块的外壳中,并且电化学电池单元的端子(例如,次要端子或电池单元端子)可以通常延伸远离所述外壳。为了将电化学电池单元联接在一起(例如,串联或并联),可以经由对应的母线通过联接成对的次要端子来建立两个或更多个电化学电池单元的次要端子之间的电通路。进一步,两个电化学电池单元(例如,在电池模块的任何一端上或者在一个或多个电化学电池单元堆叠的端上)可以经由对应的母线、或者经由对应的母线组件被电联接至电池模块的主要端子(例如,模块端子、初级端子、或接线柱),其中,所述主要端子被配置成联接至负载以便为所述负载供电。
在传统配置中,为了确保主要端子及其相关联的母线不解除联接,所述主要端子和母线可以被焊接在一起。然而,主要端子和母线的焊接可能要求母线的材料与主要端子的材料相同,或者至少兼容以用于焊接。进一步,母线的材料可以取决于(例如电化学电池单元的)的对应次要端子(母线从所述次要端子延伸)的材料,或者母线的材料可以取决于一个或多个中间部件(例如,联接至印刷电路板的分流计)的材料。这可能增加电池模块的材料成本和制造复杂性。进一步,用于传统配置的相关联的几何结构、组件、及焊接技术(诸如以上描述的那些)可以为电池模块的体积做贡献,从而减小电池模块的能量密度。
为了解决传统电池模块配置的这些和其他缺陷,根据本披露的电池模块包括主要端子和母线,所述主要端子和母线具有类似或不类似的材料,其中,所述主要端子和母线无需焊接地联接在一起。例如,每个主要端子(例如,在电池模块或电化学电池单元堆叠的任一端上)可以包括基部以及从所述基部延伸的柱。从主要端子延伸的对应母线可以是具有开口的平板(或者初始地是平板),所述开口被配置用于接收所述主要端子的柱。通常,所述平板能够围绕主要端子的至少一部分(例如,至少基部)被包裹。例如,母线的平板可以包括从所述平板的本体(例如,矩形本体)延伸的翼片。在穿过平板(其自身可以是母线)中的开口而延伸主要端子的柱之后,翼片可以包绕主要端子的基部以便包封或保留所述基部(例如,包封或保留在母线的凹座中)。例如,翼片可以被加热以便增强可塑性并且使得能够将翼片包绕主要端子的基部,从而使得母线和主要端子能够被电连接而不会负面地影响母线的完整性并且不需要焊接。可替代地,翼片可以经由冷成型工艺来包绕主要端子的基部,在所述冷成型工艺过程中母线用红色标记,主要端子的基部定位在母线附近,并且母线(例如,作为平板)被推动或拉动穿过冷成型模制部件中的开口,所述冷成型模制部件致使(例如,强制)翼片围绕母线的基部弯曲,从而经由母线的凹座包封基部。母线的翼片可以用一些其他方式在围绕主要端子的基部的位置处被加盖、按压或操纵。
进一步,根据现有实施例,可以由塑料基部来包覆模制主要端子和母线(例如,具有接收主要端子的基部的凹座)的组件,所述塑料基部被配置成由电池模块的外壳中的接收座或空腔接收。例如,可以调整塑料基部的大小以便完全包含主要端子的基部和母线的凹座,并且所述塑料基部可以被塑形成与外壳中接收座的形状相对应。在使用塑料基部包覆模制母线和主要端子的组件之后,以及在将所述塑料基部布置到外壳的接收座中之后,所述塑料基部可以被焊接至外壳以用于阻止电解液从外壳泄漏和/或水分或液体漏入外壳中。在一些实施例中,可以包括附加的特征以阻止液体泄漏进入或流出外壳。将参照附图对这些和其他特征的一些进行详细描述。
为了帮助说明,图1是车辆10的实施例的透视图,所述车辆可以利用再生制动系统。虽然关于具有再生制动系统的车辆呈现了以下的讨论,但是本文描述的技术适用于使用电池来捕获/存储电能的其他车辆,所述车辆可以包括电动和燃气车辆。
如以上讨论的,电池系统12与传统车辆设计的大程度兼容是期望的。因此,电池系统12可以被放置在安装有传统电池系统的车辆10中的位置处。例如,如所展示的,车辆10可以包括电池系统12,所述电池系统被类似地放置在典型内燃机车辆的铅酸电池处(例如,在车辆10的引擎盖之下)。更进一步地,如以下将更详细描述的,电池系统12可以被放置成用于帮助管理电池系统12的温度。例如,在一些实施例中,将电池系统12放置在车辆10的引擎盖之下可以使得通风道能够通过电池系统12来引导气流并且冷却电池系统12。
图2中描述了电池系统12的更详细视图。如所描绘的,电池系统12包括能量存储部件13,所述能量存储部件被联接至点火系统14、交流发电机15、车辆控制台16并且可选地联接至电动机17。通常,能量存储部件13可以捕获/存储在车辆10中生成的电能,并将电能输出至车辆10中的电力电气设备。
换言之,电池系统12可以为车辆的电气系统的部件供电,所述部件可以包括散热器冷却风扇、气候控制系统、电动助力转向系统、主动悬架系统、自动停车系统、电动油泵、电动超级涡轮增压器、电动水泵、加热式挡风玻璃除霜器、摇窗机构电动机、阅读灯、车轮压力监测系统、天窗电机控制件、电动座椅、警报系统、信息娱乐系统、导航功能、车道偏离警告系统、电动驻车制动器、外部光源、及其任意组合。示意性地,在所描绘的实施例中,能量存储部件13为车辆控制台16和点火系统14供电,所述点火系统可用于启动(例如,用曲柄启动)内燃机18。
另外地,能量存储部件13可以捕获由交流发电机15和/或电动机17生成的电能。在一些实施例中,当内燃机18运行时,交流发电机15可以生成电能。更具体地,交流发电机15可以将由内燃机18的转动产生的机械能转换成电能。另外地或可替代地,当车辆10包括电动机17时,电动机17可以通过将由车辆10移动(例如,车轮的转动)产生的机械能转换成电能从而生成电能。因此,在一些实施例中,能量存储部件13可以在再生制动期间捕获由交流发电机15和/或电动机17生成的电能。由此,交流发电机15和/或电动机17在本文中通常被称为再生制动系统。
为了帮助捕获和提供电能,能量存储部件13可以经由总线19被电联接至车辆的电力系统。例如,总线19可以使能量存储部件13能够接收由交流发电机15和/或电动机17生成的电能。另外地,总线19可以使能量存储部件13能够将电能输出至点火系统14和/或车辆控制台16。因此,当使用12伏特电池系统12时,总线19可以负载通常在8伏特至18伏特之间的电功率。
另外地,如所描绘的,能量存储部件13可以包括多个电池模块。例如,在描绘的实施例中,能量存储部件13包括根据现有实施例的锂离子(例如,第一)电池模块20、以及铅酸(例如,第二)电池模块22,其中,每个电池模块20和22包括一个或多个电池单元。在其他实施例中,能量存储部件13可以包括任何数量的电池模块。另外地,虽然锂离子电池模块20和铅酸电池模块22被描绘成彼此相邻,但是它们可以被定位在围绕车辆的不同区域中。例如,铅酸电池模块22可以被定位在车辆10的内部之中或附近,而锂离子电池模块20可以被定位在车辆10的引擎盖之下。
在一些实施例中,能量存储部件13可以包括多个电池模块以利用多个不同的电池化学反应。例如,当使用锂离子电池模块20时,可以改善电池系统12的性能,因为锂离子电池化学反应通常具有比铅酸电池化学反应更高的库伦效率和/或更高的电源充电接受率(例如,更高的最大充电电流或充电电压)。由此,可以改善电池系统12的捕获、存储和/或分配效率。
为了帮助控制对电能的捕获和存储,电池系统12可以另外地包括控制模块24。更具体地,控制模块24可以控制电池系统12中部件(诸如能量存储部件13内的继电器(例如交换器)、交流发电机15、和/或电动机17)的运行。例如,控制模块24可以调节由每个电池模块20或22捕获/供应的电能量(例如,用于降低或恢复电池系统12的速率)、执行电池模块20与22之间的负载平衡、确定每个电池模块20或22的充电情况、确定每个电池模块20或22的温度、控制由交流发电机15和/或电动机17输出的电压等。
因此,控制单元24可以包括一个或多个处理器26以及一个或多个存储器28。更具体地,所述一个或多个处理器26可以包括一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、一个或多个通用处理机、或其任意组合。另外地,所述一个或多个存储器28可以包括易失性存储器(诸如随机访问存储器(RAM))、和/或非易失性存储器(诸如只读存储器(ROM))、光学驱动器、硬盘驱动器、或固态驱动器等。在一些实施例中,控制单元24可以包括车辆控制单元(VCU)和/或单独电池控制模块的一部分。
根据本披露的方面,电池模块20可以包括接线柱,每个接线柱具有基部以及从所述基部延伸的柱。母线(或母线部件的组件)可以从互连的电化学电池单元组延伸至接线柱的基部。进一步,母线可以包括翼片,所述翼片将接线柱的基部包绕(例如包封)在所述母线的凹座内。可以由塑料基部部件包覆模制母线和接线柱的组件的至少一部分。例如,可以由塑料基部包覆模制母线的凹座和接线柱的基部。更进一步,塑料基部可以被接收在电池模块的外壳的接收座内,并且所述塑料基部可以被焊接至或以其他方式密封在所述外壳内。
在图3中示出了用在图2的车辆10中的电池模块20的实施例的俯视分解透视图。在展示的实施例中,电池模块20(例如锂离子[Li离子]电池模块)包括外壳30和布置在外壳30内部的电化学电池单元32(例如,棱柱形锂离子[Li离子]电化学电池单元)。在展示的实施例中,六个棱柱形锂离子电化学电池单元32被布置在外壳30内的两个堆叠34中,每个堆叠34中有三个电化学电池单元32。然而,在其他实施例中,电池模块20可以包括任何数量的电化学电池单元32(例如,2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个电化学电池单元)、任何类型的电化学电池单元32(例如,锂离子、锂聚合物、铅酸、镍镉、镍金属氢化物、棱柱形、和/或圆柱形)、以及电化学电池单元32的安排(例如,堆叠的、单独的或划分的)。
如所示出的,电化学电池单元32可以包括从电化学电池单元的末端39向上延伸(例如,在方向37上)的端子36(例如,电池端子、次要端子)。因此,端子36可以延伸进入布置在外壳30的上侧40或正面的开口38中。例如,电化学电池单元32可以穿过上侧40中的开口38被插入外壳30中,并且被放置在外壳30内,从而使得电化学电池单元32的端子36被布置在开口38中。母线载体42可以被布置到开口38中并且可以保留母线44(例如,次要母线、端子母线),所述母线被放置在所述母线载体上并且被配置用于与电化学电池单元32的端子36接口连接。例如,母线44可以与端子36接口连接以便与相邻的电化学电池单元32电联接到一起(例如,以形成一组电互连的电化学电池单元32)。母线44可以被安装或布置在母线载体42的顶部面或底部面或表面之上或附近(例如,背对电化学电池单元32或正对电化学电池单元32)。然而,在其他实施例中,电池模块20可以不包括母线载体42,并且母线44可以被直接布置在端子36上。
根据所述实施例,母线44可以串联地、并联地联接电化学电池单元32,或者串联地联接电化学电池单元32的一部分以及并联地联接电化学电池单元32的一部分。通常母线44使一组电互连的电化学电池单元32成为可能。进一步,母线44中的一些可以被配置用于使电互连电化学电池单元32组能够与电池模块20的主要端子46(例如,模块端子、接线柱)电联接,其中,主要端子46被配置用于联接至图1和图2中车辆10的负载(例如,部件)以便为所述负载供电。可以将盖子54(所述盖子可以是外壳30的一部分或可以是单独的部件)布置在母线载体42之上,以密封在电池模块20的外壳30中的开口38和/或保护母线44、布置在母线载体42上的其他部件、和/或电池模块20的其他部件。进一步,面板50可以被布置在外壳30的邻边57之上以保护固定到外壳30的邻边57的其他部件(例如,电气部件)。
如之前描述的,电池模块20的主要端子46可以经由母线(未示出)或母线的组件与一组互连的电化学电池单元32联接。然而,应当注意的是,从所述互连电化学电池单元32组延伸至主要端子46的母线(未示出)可被塑形为不同于连接电化学电池单元32以形成所述互连电化学电池单元32组的母线44。实际上,如之前描述的,电联接至主要端子46的母线可以包括将主要端子46的基部包封在所述母线的凹座内的翼片。如在展示的实施例中所示的,可以由塑料基部72来包覆模制母线的凹座和主要端子46的基部,所述塑料基部由外壳30的接收座62所接收(例如插入所述接收座中)。塑料基部72可以被焊接至外壳30,或以其他方式密封在接收座62内。以下将详细描述主要端子46和对应的母线、塑料基部72、以及外壳30的接收座62的这些和其他特征。
现在转到图4,示出了接线柱46、母线70(例如,主要母线)、和被配置用于插入图3的电池模块20的外壳的接收座中的塑料基部72的实施例的分解透视图。在展示的实施例中,接线柱46包括从基部76延伸的柱74。在展示的实施例中的基部包括常规矩形横截面并且可以与柱74形成一体。在展示的实施例中,基部76通常沿着与柱74共享的轴线轴向对准,并且被定位在柱76的远端。进一步,基部76具有周边(例如,由侧边86限定),所述周边相对于共享轴线延伸超出柱74的周边。在一些实施例中,基部76和柱74可以是被焊接或以其他方式连接到一起(例如,通过将柱74旋拧到基部76中的螺纹开口中)的单独部件。
母线70包括开口78,所述开口被调整大小以接收接线柱46的柱74。例如,开口78可以包括直径80,所述直径约等于或略大于接线柱46的柱74的最大直径82。母线70还包括翼片84,所述翼片被配置用于围绕接线柱46的基部76的侧边86(例如,周边)折叠。例如,如之前描述的,以及如以下详细陈述的,翼片84可以围绕基部76的侧边86(例如,周边)折叠以将基部76包封在母线70的凹座内。
例如,图5中示出了接线柱46、具有围绕接线柱46的基部76折叠的翼片84的母线70、以及塑料基部72的实施例的分解透视图。在所展示的实施例中,至少翼片84和母线70的中心部分85形成凹座100,所述凹座接收接线柱46的基部76。因为基部76的形状通常是矩形的,所以当部件(例如,负载或至负载的引线)与接线柱46联接时,母线70的凹座100可能阻止接线柱46旋转。例如,引线(例如,至负载)可能旋拧到接线柱46的柱74中,并且母线70的凹座100(例如,至少由翼片84和中心部分85形成)可以与接线柱46的基部76物理地接触以用于阻止接线柱46在基部76处旋转。
如所示出的,母线70和接线柱46可以一起形成电气组件90。在展示的实施例中,可以由塑料基部72来包覆模制电气组件90的至少一部分。例如,可以由塑料基部72来包覆模制至少母线70的凹座100(例如,由翼片84和中心部分85形成)以及接线柱46的基部76。在展示的实施例中,可以由塑料基部72来包覆模制电气组件90以使得电气组件90(或其一部分)坐落在塑料基部72的内部92内。由于包覆模制工艺,塑料基部72的材料可以填充母线70与接线柱46的基部76之间的空间,从而增强当引线与接线柱46的柱74联接时接线柱46抵抗、旋转的能力。因此,在展示的实施例中,为了清晰起见,当塑料基部72的内部92被示出为一般开放空间时,内部92可以包括嵌入在内部92的空间内的塑料,所述空间未被电气组件90占据(例如,由于包覆模制)。
根据现有实施例,塑料基部72可以包括延伸穿过塑料基部72的底部并且与塑料基部72的内部92流体连通的开口94。因此,可以向下折叠母线70的延伸部96以使得延伸部96延伸穿过塑料基部72中的开口94。因此,当塑料基部72和电气组件90被布置到电池模块的外壳里的接收座中时(例如,如在图3中示出的且参照图3描述的),母线70的延伸部96可以延伸进入外壳内部,从而促进延伸部96与布置在外壳内的电化学电池单元互连组的联接。应当注意的是,延伸部96(例如,延伸穿过塑料基部72中的开口94)可以是母线70的一体化延伸部,或者延伸部96可以是(或包括)焊接至母线70或以其他方式与母线70联接的单独部件。
还应当注意的是,塑料基部72与电气组件一起形成模块化接线板组件110。为了减小模块化接线板组件110的大小,塑料基部72可以包括第一横截面积111,所述第一横截面积的大小同母线70的凹座100与接线柱46的基部76的组合第二横截面积113类似。换言之,第一横截面积111的大小可以大于第二横截面积113的大小(大于横截面积113大小的100%),但小于第二横截面积113大小的300%,小于第二横截面积113大小的200%,小于第二横截面积113大小的150%,小于第二横截面积113大小的125%,小于第二横截面积113大小的110%,小于第二横截面积113大小的105%,或者小于第二横截面积113大小的102%。
图6中示出了接线柱46、母线70(例如,形成凹座100)、以及塑料基部72的接线板组件110的实施例的顶部透视图。进一步,图7中示出了接线板组件110的实施例的底部透视图。首先关注图7,如之前描述的,母线70的延伸部96(或与母线70联接的延伸部)可以延伸穿过塑料基部72中的开口94。开口94延伸穿过塑料基部72的底部112,以使得延伸部96可以从塑料基部72的内部92(例如,图6中示出的)或空腔延伸并且穿过塑料基部72的底部112。因此,延伸部96可以进入外壳的内部或里面(例如,以直接或者通过与中间电连接头联接而与一组互连的电化学电池单元联接)。塑料基部72还可以包括塑料基部72的底部112中的凹部117,所述凹部减少了塑料基部72所使用的材料量并且可由排放气体到达。
现在关注图6,母线70的中心部分85(例如,所述中心部分形成了母线70的凹座100的至少一部分)可以沿着塑料基部72的上表面114被暴露。例如,中心部分85可以在上表面114上方略微延伸。通过将母线70的中心部分85布置为略微高于上表面114,从负载(例如,旨在由电池供电的负载)延伸的引线可以接合(例如,物理接触和/或压入)母线70的中心部分85,从而建立增强的物理连接,如果塑料基部72的上表面114阻止所述引线进行接合则所述物理连接不会以其他方式成为可能。换言之,所述引线可以旋拧进入接线柱46的柱74或以其他方式与接线柱46的柱74联接,直到所述引线接触母线70的中心部分85。
如在图6和图7两者中所示出的,塑料基部72可以包括倾斜的或锥形的表面116,所述表面被配置用于匹配(或兼容)限定了外壳中的接收座的表面。因此,塑料基部72可以比其他可能方式更容易被布置到接收座中,例如如果塑料基部72是适合于对应的一般非锥形接收座的一般非锥形棱柱的话。进一步,可兼容的锥形表面116和限定接收座的外壳的表面可以促进改善对液体流入外壳或从外壳流出的阻塞。
现在转到图8和图9,各自示出了被插入外壳30的接收座62中和被定位在外壳30的接收座62内的图6和图7的接线板组件110的透视图。首先关注图8中展示的实施例,如之前描述的,接收座62包括倾斜的或锥形的表面120,所述表面对应于接线板组件110的塑料基部72的倾斜的或锥形的表面116。因此,塑料基部72可以容易被接收座62接收,并且锥形表面116、120可以彼此物理接触,或者将外壳30与塑料基部72之间的空间大小减小至比另外的例如一般非锥形基部和接收座可能的大小更小。
如在图8中示出的,被配置用于接收接线板组件110的接收座62可以包括开口122,所述开口被配置用于接收母线70的延伸部96。因此,延伸部96可以延伸穿过塑料基部72中的开口(例如,图4、图5和图7中的开口94),并且延伸部96可以延伸穿过接收座62中的开口122。塑料基部72中的开口(例如,图4、图5和图7中的开口94)可以与接收座62中的开口122对准;或者塑料基部72中的开口可以与接收座62中的开口122偏离,以使得延伸部96的曲率124使延伸部96能够从塑料基部72横穿进入开口122中。通过使塑料基部72中的开口(例如,图4、图5和图7中的开口94)偏离外壳30的接收座62中的开口122,可以减少液体的流入和流出。在一些实施例中,开口94、122可以被密封,以进一步减少液体的流入和流出。进一步,如以下详细描述的,塑料基部72的边缘123可以被焊接至外壳30的一个或多个表面125(例如表面125围绕接收座62的地方),以将接线板组件110密封在接收座62内。如所示出的,边缘123可以焊接到由通道127隔开的两个表面125,其中,通道127充当用于减小液体漏进或漏出接收座62可能性的迷宫。
现在转到图9,接线板组件110被示出为布置在外壳30的接收座62内。为了密封接收座62,接线板组件110的塑料基部72可以被焊接至外壳30。例如,如所示出的,塑料基部72的边缘123可以沿着塑料基部72的上表面114上的焊接区域130被焊接至外壳30。在展示的实施例中,塑料基部72的边缘123只沿着一个焊接区域130被焊接。然而,如关于图8所描述的,塑料基部72的边缘123可以沿着多个焊接区域被焊接至外壳30的不止一个表面。
在一些实施例中,可以经由其他方式(例如,通过覆盖或焊接塑料基部72与外壳30之间的空间130)来另外地或可替代地密封塑料基部72和/或外壳30。进一步,为了将电气组件90(例如,具有接线柱46和母线70)密封在塑料基部72的内部92(例如,空腔)内,可以将条带(例如,粘合带)布置在母线70的中心部分85和塑料基部72的上表面114之上,以使得所述条带(例如,粘合带)密封母线70与塑料基部72之间的裂缝。
现在转到图10、图11和图12,示出了接线板组件110(例如,用于插入图8的接收座62中)的实施例的透视图。在图10中,接线柱46包括法兰盖140而不是柱,其中,法兰盖140可以被焊接至母线70或被所述母线保留住(例如,经由凹座)。引线夹钳可以钳制在法兰盖140上,或者引线的电气部件可以被焊接至法兰盖140。在图11中,接线柱46包括被母线70(例如,如之前描述的,经由凹座)保留住的光滑柱142,而不是具有螺纹柱。引线的夹钳可以钳制在光滑柱142上,而不是被旋拧至螺纹柱上的螺纹引线。在图12中,接线柱46包括内凹部144而不是柱,其中,内凹部144可以是接线柱46的基部的一部分,并且基部被母线70保留住。可替代地,内凹部144可以与母线70自身形成一体,使得除了母线70自身之外不包括接线柱46,在任一实施例中,内凹部144可以被配置用于接收引线的柱。在一些实施例中,内凹部144可制有螺纹,使得引线的螺纹柱被旋拧到所述内凹部中。如由图示提出的,目前披露的实施例的技术优点是提供具有各种类型端子的模块化解决方案的能力。例如,可以基于客户需求结合不同的端子。
现在转到图13,示出了过程流程图,所述流程图展示了制造图3的电池模块20的方法150。在展示的实施例中,方法150包括经由母线形成(框152)围绕接线柱基部的凹座。例如,如之前描述的,母线可以包括开口,接线柱的柱延伸穿过所述开口,并且翼片围绕母线具有所述开口的部分。可以围绕接线柱的基部向下折叠(例如,远离所述接线柱的柱)所述翼片。可以通过加热使翼片来使所述翼片围绕所述基部弯曲或折叠,或者可以经由冷成型工艺使所述翼片围绕所述基部弯曲或折叠。通常,所述基部可以是矩形以使得当围绕接线柱的基部形成凹座时,如果引线与所述接线柱的柱接合(例如,旋拧到柱上)则所述凹座阻止所述基部旋转。如之前描述的,母线和接线柱可以一起形成电气组件。
方法150还包括经由塑料基部来包覆模制(框154)具有母线和接线柱的电气组件的至少一部分。例如,可以由所述塑料包覆模制母线的凹座和接线柱的基部,以使得所述母线的凹座的中心部分(例如,所述中心部分包括开口的地方,接线柱的柱延伸穿过所述开口)暴露在所述塑料基部的上表面(例如,略微高于所述上表面延伸)。经包覆模制的塑料可以填充母线与接线柱的基部之间的空间,从而增强当引线与接线柱的柱接合(例如,旋拧到柱上)时接线柱抵抗旋转的能力。
方法150还可以包括将接线板组件插入(框156)电池模块的外壳的接收座(例如,空腔)中。例如,如之前描述的,所述接收座可以形成在外壳内。接线板组件的塑料基部可以包括至少一个锥形表面,并且外壳的接收座也可以包括对应的至少一个锥形表面。因此,接线板组件可以轻易地插入接收座中,并且可以增强接线板组件的塑料基部与外壳的接收座之间的配合。例如,塑料基部的(多个)锥形表面与接收座的(多个)锥形表面之间的空间可以小于例如当塑料基部和接收座都是一般非锥形时以其他方式可能的空间。
方法150还可以包括将塑料基部焊接(框158)至外壳以密封接收座。例如,塑料基部可以包括坐落于外壳的一个或多个表面上的边缘。塑料基部可以沿着所述塑料基部的顶表面被焊接至外壳的一个或多个表面。另外地或可替代地,可以利用其他机制来改善将接线板组件密封在外壳的接收座内。例如,可以将粘合带布置在塑料基部的上表面上方和母线的暴露部分上方,以使得母线与所述基部的上表面之间的裂缝被密封。
所披露的实施例中的一个或多个实施例可以单独地或组合地提供对制造电池模块和电池模块的一部分有用的一项或多项技术效果。通常,本披露的实施例包括具有母线的接线板组件,所述母线将接线柱的基部包封在所述母线的凹座内,其中,所述凹座由母线的翼片限定,所述翼片围绕所述接线柱的基部弯曲。所述凹座和基部由接线板组件的塑料基部来包覆模制。由塑料基部来模制所述凹座和基部增强了当引线与接线柱接合时接线柱抵抗旋转的能力。进一步,形成接线板组件促进了接线板组件的模块化制造,所述接线板组件可以轻易地被定位在外壳的接收座内,以使得接线板组件的电气部件与电池模块的电化学电池单元电联接。接线板组件的塑料基部还可以被焊接和密封至塑料外壳。因此,以减小液体流入和流出电池模块的方式轻易地集成电池模块的接线柱。本说明书中的技术效果和技术问题是示例性而非限制性的。应当注意的是,在说明书中描述的实施例可以具有其他技术效果并且可以解决其他技术问题。
已经通过示例的方式示出了以上描述的具体实施例,并且应该理解的是,这些实施例易受各种修改和替代的形式的影响。应该进一步理解的是,权利要求书不旨在受限于所披露的特定形式,而是旨在涵盖落入本披露的精神和范围内的全部修改、等同物、及替代方案。

Claims (38)

1.一种电池模块,包括:
接线板组件,所述接线板组件具有电气组件和塑料基部,其中,所述电气组件包括接线柱以及与所述接线柱联接的母线,其中,所述电气组件的至少一部分由所述塑料基部包覆模制;以及
塑料外壳,所述塑料外壳具有被配置用于接收所述接线板组件的所述塑料基部的接收座;
其中所述塑料基部包括被配置为用于与所述塑料外壳的围绕所述塑料外壳的所述接收座的表面相接触的边缘,并且,其中所述电池模块包括在所述塑料基部的所述边缘与所述塑料外壳的所述表面之间的焊缝。
2.如权利要求1所述的电池模块,其中,所述母线未被焊接至所述接线柱。
3.如权利要求1所述的电池模块,其中,所述接线柱包括基部以及从所述基部延伸的柱,其中所述母线包括开口和围绕所述开口的一个或多个翼片,其中,所述接线柱的所述柱延伸穿过所述母线的所述开口,并且其中,所述母线的所述一个或多个翼片围绕所述接线柱的所述基部折叠或包绕以将所述基部保留在所述母线的凹座中。
4.如权利要求3所述的电池模块,其中,所述母线的所述凹座和所述接线柱的所述基部包括第一组合横截面积,其中,所述塑料基部包括第二横截面积,并且其中,所述第二横截面积的大小在所述第一组合横截面积大小的100%与300%之间。
5.如权利要求1所述的电池模块,其中,所述塑料基部包括开口,并且所述母线包括被配置用于延伸穿过所述开口以进入所述塑料外壳的所述接收座的延伸部。
6.如权利要求5所述的电池模块,其中,所述塑料外壳的所述接收座包括附加的开口,所述附加的开口被配置用于接收所述母线的所述延伸部以使得所述延伸部延伸进入所述塑料外壳的内部。
7.如权利要求6所述的电池模块,其中,所述接收座中的所述附加的开口被配置成与所述塑料基部中的所述开口对准。
8.如权利要求6所述的电池模块,其中,所述接收座中的所述附加的开口被配置成偏离所述塑料基部中的所述开口,并且其中,所述延伸部包括用于使所述延伸部能够延伸穿过所述接收座中的所述附加的开口和所述塑料基部中的所述开口两者的曲率。
9.如权利要求1所述的电池模块,其中,所述塑料基部包括第一锥形表面,其中,所述接收座包括与所述第一锥形表面兼容的第二锥形表面,并且其中,所述塑料基部被布置在所述接收座内以使得所述第一锥形表面紧相邻所述第二锥形表面。
10.如权利要求1所述的电池模块,其中,所述接线柱包括基部以及与所述基部整合的柱。
11.如权利要求1所述的电池模块,其中,所述接线柱包括螺纹柱、光滑柱或法兰盖。
12.如权利要求1所述的电池模块,其中,所述母线被配置用于直接地或间接地将所述接线柱与一组互连的电化学电池单元电联接,所述电化学电池单元被布置在所述塑料外壳的内部。
13.如权利要求1所述的电池模块,其中所述接线柱包括矩形基座;和/或
其中,由所述塑料基部包覆模制的所述电气组件的一部分包括从所述接线柱的柱部分的中心轴线向外延伸的接线柱基部的至少一部分。
14.如权利要求13所述的电池模块,其中所述母线包括围绕所述矩形基座的部分折叠的翼片。
15.一种电池模块,包括:
接线板组件,所述接线板组件具有电气组件和塑料基部,其中,所述电气组件包括接线柱以及与所述接线柱联接的母线,其中,所述电气组件的一部分由所述塑料基部包覆模制,并且其中,所述电气组件的所述一部分包括从所述接线柱的柱部分的中心轴线向外延伸的接线柱基部的至少一部分;以及
塑料外壳,所述塑料外壳具有被配置用于接收所述接线板组件的所述塑料基部的接收座;
其中,所述母线包括开口和围绕所述开口的一个或多个翼片,其中,所述接线柱的所述柱部分延伸穿过所述母线的所述开口,并且其中,所述母线的所述一个或多个翼片围绕所述接线柱基部折叠或包绕以将所述接线柱基部保留在所述母线的凹座中。
16.如权利要求15所述的电池模块,其中,所述母线未被焊接至所述接线柱。
17.如权利要求15所述的电池模块,其中,所述母线的所述凹座和所述接线柱基部包括第一组合横截面积,其中,所述塑料基部包括第二横截面积,并且其中,所述第二横截面积的大小在所述第一组合横截面积大小的100%与300%之间。
18.如权利要求15所述的电池模块,其中,所述塑料基部包括开口,并且所述母线包括被配置用于延伸穿过所述开口以进入所述塑料外壳的所述接收座的延伸部。
19.如权利要求18所述的电池模块,其中,所述塑料外壳的所述接收座包括附加的开口,所述附加的开口被配置用于接收所述母线的所述延伸部以使得所述延伸部延伸进入所述塑料外壳的内部。
20.如权利要求19所述的电池模块,其中,所述接收座中的所述附加的开口被配置成与所述塑料基部中的所述开口对准。
21.如权利要求19所述的电池模块,其中,所述接收座中的所述附加的开口被配置成偏离所述塑料基部中的所述开口,并且其中,所述延伸部包括用于使所述延伸部能够延伸穿过所述接收座中的所述附加的开口和所述塑料基部中的所述开口两者的曲率。
22.如权利要求15所述的电池模块,其中,所述塑料基部包括被配置用于与所述塑料外壳的围绕所述塑料外壳的所述接收座的表面相接触的边缘。
23.如权利要求22所述的电池模块,所述电池模块包括在所述塑料基部的所述边缘与所述塑料外壳的所述表面之间的焊缝。
24.如权利要求15所述的电池模块,其中,所述塑料基部包括第一锥形表面,其中,所述接收座包括与所述第一锥形表面兼容的第二锥形表面,并且其中,所述塑料基部被布置在所述接收座内以使得所述第一锥形表面紧相邻所述第二锥形表面。
25.如权利要求15所述的电池模块,其中,所述接线柱基部与所述柱部分彼此整合。
26.如权利要求15所述的电池模块,其中,所述柱部分是螺纹柱、光滑柱或法兰盖。
27.如权利要求15所述的电池模块,其中,所述母线被配置用于直接地或间接地将所述接线柱与一组互连的电化学电池单元电联接,所述电化学电池单元被布置在所述塑料外壳的内部。
28.一种接线板组件,所述接线板组件被配置成布置在电池模块的塑料外壳的接收座内,所述接线板组件包括:
塑料基部;以及
电气组件,所述电气组件由所述塑料基部包覆模制,其中,所述电气组件包括母线和主要端子,其中,所述主要端子包括基部,所述基部保留在至少部分地由所述母线的围绕所述基部的周边折叠的翼片限定的凹座内,并且其中,所述母线未被焊接至所述主要端子。
29.如权利要求28所述的接线板组件,其中,所述主要端子包括从所述主要端子的所述基部延伸并且与所述主要端子的所述基部整合的柱,并且其中,所述柱延伸穿过所述母线中的开口。
30.如权利要求28所述的接线板组件,其中,所述接线板组件的所述塑料基部包括边缘,所述边缘被配置成被焊接至所述塑料外壳的围绕所述塑料外壳的所述接收座的表面。
31.如权利要求28所述的接线板组件,其中,所述接线板组件的所述塑料基部包括锥形表面,所述锥形表面被配置用于与所述接收座的附加的锥形表面相对应。
32.如权利要求28所述的接线板组件,其中,所述母线的所述凹座和所述主要端子的所述基部包括第一组合横截面积,其中,所述塑料基部包括第二横截面积,并且其中,所述第二横截面积的大小在所述第一组合横截面积大小的102%与300%之间。
33.如权利要求28所述的接线板组件,其中,所述塑料基部包括开口,并且所述母线包括延伸部,所述延伸部被配置用于延伸穿过所述开口以促进所述延伸部进入所述塑料外壳的所述接收座。
34.一种电池模块,包括:
接线板组件,所述接线板组件具有塑料基部和电气组件,其中,所述电气组件至少部分地由所述塑料基部包覆模制,其中,所述塑料基部被配置成被接收在塑料外壳的接收座内,其中,所述电气组件包括接线柱和母线,其中,所述母线将所述接线柱的基部保留在所述母线的凹座内,其中,所述母线通过所述母线中的开口接收所述接线柱的柱,并且其中,所述母线未被焊接至所述接线柱;
其中,所述塑料基部包括开口,并且所述母线包括延伸部,所述延伸部被配置用于延伸穿过所述开口以进入所述塑料外壳的所述接收座。
35.如权利要求34所述的电池模块,所述电池模块包括所述塑料外壳和所述塑料外壳的所述接收座,其中,所述接收座至少部分地由第一锥形表面限定,其中,所述塑料基部包括第二锥形表面,并且其中,所述塑料基部被布置在所述接收座内以使得所述第二锥形表面被布置成紧相邻所述第一锥形表面。
36.如权利要求35所述的电池模块,其中,所述接收座包括附加的开口,所述附加的开口被配置用于接收所述延伸部以使得所述延伸部延伸进入所述塑料外壳的内部。
37.如权利要求36所述的电池模块,所述电池模块包括布置在所述塑料外壳的所述内部之内的多个互连的电化学电池单元,其中,所述延伸部被配置用于与所述多个互连的电化学电池单元电联接。
38.如权利要求35所述的电池模块,其中,所述塑料外壳包括围绕所述接收座的表面,并且其中,所述塑料基部包括被配置用于焊接至或密封围绕所述接收座的所述表面的边缘。
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