CN108695449A

CN108695449A - 电芯连接器、用于制造这种电芯连接器的方法以及电池模块

Info

Publication number: CN108695449A
Application number: CN201810320043.6A
Authority: CN
Inventors: M.皮克哈特
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-04-11
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2018-10-23
Also published as: US10637031B2; DE102017206158A1; US20180294462A1

Abstract

本发明涉及一种电池模块的电芯连接器，具有第一连接区域（31），该第一连接区域被构造用于与第一电池电芯的连接端（2）的、导电的连接，和第二连接区域（32），该第二连接区域被构造用于与第二电池电芯的连接端（2）的、导电的连接，其中，所述电芯连接器（1）具有至少一个第一层元件（41）和第二层元件（42），并且所述第一层元件（41）的第一第二表面（412）与所述第二层元件（42）的第二第一表面（421）相互连接，其中，所述第一层元件（41）具有第一开口（51），该第一开口穿过所述第一层元件（41）地延伸地被构造，并且第二层元件（42）在深度上限制所述第一开口（51）。

Description

电芯连接器、用于制造这种电芯连接器的方法以及电池模块

技术领域

本发明以根据独立权利要求的前序部分的、电池模块的电芯连接器为出发点。此外，本发明也涉及用于制造这种电芯连接器的方法。本发明的主题也包括具有这种电芯连接器的电池模块。

背景技术

由背景技术已知的是，电池、尤其是电动车辆和混合动力车辆的电池（尤其也是锂离子电池）至少由电池模块或者有利地也由多个电池模块组成。此外，电池模块优选具有大量单个的电池电芯，所述电池电芯相互连接成所述电池模块，其中所述单个电池电芯能够借助于电芯连接器串联地或者并联地相互电连接。在此，优选由铝制成的电芯连接器将两个电池电芯的连接端相互连接。

在电池模块的单个电池电芯之间的相对运动，并且以及在其连接端之间的相对运动——该相对运动是由于作用在电池模块上的冲击负载，以及由于被称为膨胀（Schwellung）的、各个电池电芯的壳体的体积变化——引起了在电池电芯中的、内部的机械应力，或者在连接位置处的应力，该连接位置在所述电芯连接器与相应的连接端之间，该应力在电池模块的使用寿命期间能够导致在电芯连接器中的、安全关键的疲劳断裂。

由现有技术已知的是，所述电芯连接器能够包括例如具有波浪形状的补偿区域，或者所述电芯连接器由多个单个的薄片构成。一方面，电芯连接器在此尽可能薄地实施，以便以尽可能低的能量输入来制造在所述电池电芯的连接端和所述电芯连接器之间的、材料锁合的连接，并且因此能够最小化进到所述电池电芯中的热量输入。典型地，这种连接在此激光焊接地进行制造。另一方面，电池连接器为了在不同的电池电芯的两个电压截取之间的电流的引导而需要足够的、承载电流的横截面。这两个对于电芯连接器的要求在此能够就已知的解决方案而言经常是相互矛盾的。

发明内容

具有独立权利要求的特征的、电池模块的电芯连接器具有下述优点：能够提供一电芯连接器。该电芯连接器一方面能够区域性地如此薄地构造，从而能够构造与电池电芯的连接端的可靠的连接，并且该电芯连接器另一方面提供了足够的、用于传导电流的横截面。

根据本发明，对此提供了一种电池模块的电芯连接器。该电芯连接器在此具有第一连接区域，该第一连接区域被构造用于与第一电池电芯的连接端的、导电的连接。该电芯连接器在此具有第二连接区域，该第二连接区域被构造用于与第二电池电芯的连接端的、导电的连接。此外，所述电芯连接器具有至少一个第一层元件和第二层元件。在此，所述第一层元件的第一第二表面与所述第二层元件的第二第一表面相互连接。此外，所述第一层元件具有第一开口，该第一开口穿过所述第一层元件地延伸地被构造，其中第二层元件在深度上限制所述第一开口。

通过在从属权利要求中列举的特征，实现了在独立权利要求中说明的装置的有利的改型方案和改进方案。

有利地，所述电芯连接器此外具有第三层元件。在此，所述第一层元件的第一第一表面和所述第三层元件的第三第二表面相互连接。在此，所述第三层元件具有第三开口，该第三开口穿过所述第三层元件地延伸地被构造。在此所述第一开口和所述第三开口构造共同的开口，该开口穿过所述第一层元件和所述第三层元件地延伸地被构造。这具有下述优点，能够提供一种电芯连接器，该电芯连接器具有多个层元件，该层元件分别具有一个或者多个开口。

有利地，所述电芯连接器此外具有第四层元件。在此，所述第二层元件的第二第二表面和所述第四层元件的第四第一表面相互连接。这具有下述优点，能够提供一种电芯连接器，该电芯连接器具有多个层元件，该层元件分别没有开口地被构造。

整体上，在此能够利用两个刚刚描述的、有利的、所述电芯连接器（该电芯连接器包括具有第三开口的第三层元件和/或没有开口的第四层元件）的构型来构造电芯连接器，该电芯连接器能够由多个层元件制成。为了例如借助于激光来建立在所述电芯连接器或者该电芯连接器的相应的连接区域与电池电芯的所述连接端之间的、材料锁合的连接，能够将这个侵入所述构造的开口中，并且将没有开口地构造的层元件与所述电池电芯的连接端连接。由此可能的是，显著地减小所述能量输入。尤其是所述电芯连接器的层元件也能够材料锁合地、尤其是激光焊接地相互连接，在所述电芯连接器与电池电芯的连接端材料锁合地连接之前。此外，所述电芯连接器在此也能够由多个相对薄地构造的层元件来制造，由此所述电芯连接器具有足够的柔性用于补偿在各个电池电芯之间的相对运动。然而这种电芯连接器同时也具有足够的、用于在两个电池电芯之间的电流的传导的横截面。此外，由于所述柔性的构造和由多个层元件所组成的构造，能够减小内应力。

有利的是，所述第一层元件和/或所述第二层元件由下述材料制成，该材料能够具有铝、铜或者镍。尤其是该材料也能够具有铝、铜和镍的混合物。此外也有利的是，所述第三层元件和/或所述第四层元件由下述材料制成，该材料能够具有铝、铜或者镍。尤其是该材料也能够具有铝、铜和镍的混合物。

根据本发明的一种有利的构思，所述第一层元件和/或所述第二层元件分别具有0.5mm至2mm的厚度。

根据本发明的又一种有利的构思，所述第三层元件和/或所述第四层元件分别具有0.5mm至2mm的厚度。

尤其是所述第一层元件和/或所述第二层元件分别构造为板材或者薄片。

尤其是所述第三层元件和/或所述第四层元件分别构造为板材或者薄片。

这种根据本发明的电芯连接器提供了下述优点，所述层元件能够如此薄地构造，使得如已经描述的那样，能够实现在电芯连接器与电池电芯的连接端之间的、可靠的、材料锁合的连接，并且在接合时进到所述电池电芯中的热量输入尽可能低，以及所述电芯连接器足够柔性地构造。

根据一种有利的实施方式，所述第一层元件和所述第二层元件材料锁合地相互连接，其中这种连接尤其是焊接地进行构造。尤其是，附加地所述第一层元件和所述第三层元件也材料锁合地相互连接，其中这种连接尤其是焊接地进行构造。尤其是，附加地所述第二层元件和所述第四层元件也材料锁合地相互连接，其中这种连接尤其是焊接地进行构造。由此能够提供具有所述电芯连接器的、足够的导电能力的、相应的层元件的可靠的连接。

有利的是，所述第一连接区域和/或所述第二连接区域分别具有第一开口。尤其是所述第一连接区域和/或所述第二连接区域分别具有两个第一开口。由此尤其可能的是，在所述电芯连接器中的电流分配被第一开口彼此相对的布置所影响。

所述电芯连接器具有纵向，该纵向由第一连接区域指向第二连接区域。在此所述第一开口具有纵向，该纵向朝向所述第一开口的最大扩张方向。在此尤其是，所述深度不是所述第一开口的最大扩张。在此，有利地，所述第一开口的纵向平行于所述电芯连接器的纵向地布置。这种构造提供了下述优点：流过所述电芯连接器的电流的均匀分布。

此外，本发明也涉及一种用于制造电芯连接器的方法。在此，在第一方法步骤中提供了第一层元件和第二层元件。之后在第二方法步骤中，第一层元件的第一第二表面和所述第二层元件的第二第一表面相互连接。之后在第三方法步骤中，穿过所述第一层元件延伸的第一开口如此构造，使得第二层元件在深度上限制所述第一开口。

此外，本发明也涉及一种用于制造电芯连接器的方法。在此，在第一方法步骤中，第一层元件和第二层元件被提供。之后在第二方法步骤中，构造穿过所述第一层元件延伸的第一开口。之后，在第三方法步骤中，第一层元件的第一第二表面和所述第二层元件的第二第一表面如此相互连接，使得第二层元件在深度上限制所述第一开口。

所建议的两个方法的区别尤其在于所述方法步骤实施的顺序。一方面，能够在构造所述第一开口之前建立所述第一层元件与所述第二层元件的连接，并且另一方面能够在构造所述第一开口之后建立所述第一层元件与所述第二层元件的连接。

本发明的对象也包括一种具有根据本发明的电芯连接器的电池模块。所述电池模块包括具有连接端的第一电池电芯和具有连接端的第二电池电芯。在此，所述电芯连接器的第一连接区域与所述第一电池电芯的连接端导电地连接。在此，所述电芯连接器的第二连接区域与所述第二电池电芯的连接端导电地连接。

此外，本发明也涉及一种电池，该电池包括根据本发明的电池模块。这种电池能够尤其是例如应用在电动车辆、插电式混合动力车辆、移动电子设备和固定式存储器中。

附图说明

本发明的实施方式在附图中示出，并且在接下来的描述中进一步进行阐述。

附图示出：

图1 根据本发明的电芯连接器的立体图，该电芯连接器将两个不同的电池电芯的两个连接端相互导电地连接，

图2 示意性地在侧剖面视图中的、电芯连接器的根据本发明的实施方式，该电芯连接器连接电池电芯的连接端，和

图3 另一根据本发明的电芯连接器的立体图，该电芯连接器将两个不同的电池电芯的两个连接端相互导电地连接。

具体实施方式

图1示出电芯连接器1的示意性视图，该电芯连接器将不同的电池电芯的两个连接端2导电地相互连接。

此外，所述电芯连接器1具有第一连接区域31，该第一连接区域构造用于与在图1中不可见的第一电池电芯的连接端2导电地连接。在此，所述电芯连接器1具有第二连接区域32，该第二连接区域构造用于与在图1中不可见的第二电池电芯的连接端2导电地连接。

借助于图2，现在应当详细地描述根据本发明的电芯连接器1的构造。

图2在侧剖面图中示意性地示出电芯连接器1的根据本发明的实施方式，该电芯连接器与在图1中不可见的电池电芯的连接端2导电地连接。

在此图2尤其示出所述电芯连接器1的第一连接区域31。

所述电芯连接器1具有第一层元件41。所述第一层元件41具有第一第一表面411和第一第二表面412。所述电芯连接器1具有第二层元件42。所述第二层元件42具有第二第一层元件421和第二第二层元件422。所述电芯连接器1具有第三层元件43。所述第三层元件43具有第三第一表面431和第三第二表面432。所述电芯连接器1具有第四层元件44。所述第四层元件44具有第四第一表面441和第四第二表面422。

所述电芯连接器1在此如此构造，使得就相应的层41、42、43、44而言，相应的第一表面411、421、431、441和相应的第二表面412、422、432、442相互对置地布置。

在此，所述第一层元件41的第一第二表面412和第二层元件42的第二第一表面421相互连接。在此，所述第一层元件41的第一第一表面411和第三层元件43的第三第二表面432相互连接。在此，所述第二层元件42的第二第二表面422和第四层元件44的第四第一表面441相互连接。这些刚刚提及的连接在此优选是材料锁合地、例如尤其是焊接地并且例如是激光焊接地构造的。在图2中这些连接应当通过虚线来表明。

为了电芯连接器1与所述电池电芯的连接端2的导电的连接，在所述电芯连接器1的、在图1中示出的实施例中，所述第四层元件44的第四第二表面442与所述连接端2材料锁合地连接，其中这种连接优选焊接地并且尤其是激光焊接地构造。这种连接也应当通过虚线来表明。

优选的是，所述第一层元件41、第二层元件42、第三层元件43和第四层元件44由铝制成，其中由铜或者镍的构造，或者由上述三种材料组成的混合物的构造也是可能的。

根据在图2中示出的实施例，所述第一层元件41、第二层元件42、第三层元件43和第四层元件44分别具有0.5mm至2mm的厚度。在这个位置，相应的层元件41、42、43、44的厚度应当理解为在相应的第一表面411、421、431、441与相应的第二表面421、422、432、442之间的间隔。

如同此外由图2能够识别的那样，所述第一层元件41具有第一开口51，该第一开口穿过所述第一层元件41地延伸地构造。此外，由所述图2也能够识别的是，所述第三层元件43具有穿过所述第三层元件43延伸地构造的第三开口53。在此所述第一开口51和所述第三开口53构造共同的开口5，该开口穿过所述第一层元件41和所述第三层元件43地延伸地构造。

在此，如此构造所述电芯连接器1，使得所述第二层元件42在深度上限制所述第一开口51。根据所述电芯连接器1的、在图1中示出的实施例，共同的开口5也被所述第二层元件42限制深度。尤其是，所述第二层元件42的第二第一表面421限制所述第一开口51或者所述共同的开口5的深度。

在这里应当注意的是，所述第一开口51或者所述共同的开口5在侧面被所述第一层元件41或者所述第三层元件43所限制，并且在图2中处于下方的侧处被所述第二层元件42或者所述第二层元件42的第二第一表面421所限制。此外，对此应当注意的是，所述第一开口51或者所述共同的开口5在对置于通过所述第二层元件42的限制的侧处朝向所述电芯连接器1的周围环境6敞开，以便能够例如使激光束能够侵入。

在这里应当注意的是，为了将所述电芯连接器1与所述连接端2材料锁合地连接，例如激光束能够沿着所示出的方向9侵入到开口51或者共同的开口5中，并且所述电芯连接器1能够通过能量输入与所述连接端2材料锁合地连接。

此外应当注意的是，可能的是，首先构造所述第一开口51或者所述共同的开口5，并且之后将各个相应的层元件41、42、43、44材料锁合地相互连接，或者首先将各个相应的层元件41、42、43、44相互连接，并且之后构造所述开口51或者共同的开口5。

图3示出根据本发明的电芯连接器1的另一实施方式的立体图。

由图3能够看出的是，所述第一连接区域31和所述第二连接区域32分别具有第二第一开口51。尤其是所述第一连接区域和所述第二连接区域32分别具有两个共同的开口5。

所述电芯连接器1具有纵向7，该纵向由第一连接区域31指向第二连接区域32。

此外，所述第一开口51或者所述共同的开口5具有纵向8，该纵向指向第一开口51或者共同的开口5的最大扩张的方向。

如由图3能够看出的那样，所述第一开口51或者所述共同的开口5的纵向8平行于所述电芯连接器1的纵向7地布置。

尤其是所述两个第一开口51的纵向8或者所述第一连接区域31（或者所述第二连接区域32）的两个共同的开口5相互平行地布置。

电芯连接器1的、在图3中示出的另外的实施方式与电芯连接器1的、在图1中示出的实施方式的区别尤其仅仅在于第一开口51或者共同的开口5的相互之间的布置。

根据图3的电芯连接器的实施方式尤其是提供了下述优点，能够实现在所述第一电池电芯的连接端2与所述第二电池电芯的连接端2之间流过的电流的、均匀的分布。

在这里仍然需要注意的是，第二层元件42也能够具有开口或者凹槽，这然而没有穿过所述第二层元件42地进行构造。在这种情况下，这个开口或者凹槽应当与所述第一开口51和所述第二开口53共同被称为共同的开口5，其中此外对此需要注意的是，所述第二层元件42也在深度上限制这个共同的开口5或者第一开口51。

Claims

1. 电池模块的电芯连接器，具有

第一连接区域（31），该第一连接区域被构造用于与第一电池电芯的连接端（2）的、导电的连接，和

第二连接区域（32），该第二连接区域被构造用于与第二电池电芯的连接端（2）的、导电的连接，

其中，所述电芯连接器（1）具有至少一个第一层元件（41）和第二层元件（42），并且

所述第一层元件（41）的第一第二表面（412）与所述第二层元件（42）的第二第一表面（421）相互连接，

其特征在于，

所述第一层元件（41）具有第一开口（51），该第一开口穿过所述第一层元件（41）地延伸地被构造，并且第二层元件（42）在深度上限制所述第一开口（51）。

2.根据上述权利要求所述的电芯连接器，其特征在于，

所述电芯连接器（1）此外具有第三层元件（43），其中所述第一层元件（41）的第一第一表面（411）和所述第三层元件（43）的第三第二表面（432）相互连接，其中所述第三层元件（43）具有第三开口（53），该第三开口穿过所述第三层元件（43）地延伸地被构造，其中所述第一开口（51）和所述第三开口（53）构造共同的开口（5），该开口穿过所述第一层元件（41）和所述第三层元件（43）地延伸地被构造。

3.根据上述权利要求中任一项所述的电芯连接器，其特征在于，

所述电芯连接器（1）此外具有第四层元件（44），其中所述第二层元件（42）的第二第二表面（422）和所述第四层元件（44）的第四第一表面（441）相互连接。

4.根据上述权利要求中任一项所述的电芯连接器，其特征在于，

所述第一层元件（41）和/或所述第二层元件（42）由下述材料制成，该材料包括铝、铜和/或镍。

5.根据上述权利要求中任一项所述的电芯连接器，其特征在于，

所述第一层元件（41）和/或所述第二层元件（42）具有0.5mm至2mm的厚度，和/或被构造为板材或者薄片。

6.根据上述权利要求中任一项所述的电芯连接器，其特征在于，

所述第一层元件（41）和所述第二层元件（42）材料锁合地、优选焊接地相互连接。

7.根据上述权利要求中任一项所述的电芯连接器，其特征在于，

所述第一连接区域（31）和/或所述第二连接区域（32）分别具有第一开口（51）、尤其是两个第一开口（51）。

8.根据上述权利要求所述的电芯连接器，其中，所述电芯连接器（1）具有纵向（7），该纵向由第一连接区域（31）指向第二连接区域（32），并且所述第一开口（51）具有纵向（8），该纵向朝向所述第一开口（51）的最大扩张方向，其特征在于，

所述第一开口（51）的纵向（8）平行于所述电芯连接器的纵向（7）地布置。

9.用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的电芯连接器（1）的方法，

其中，在第一方法步骤中，第一层元件（41）和第二层元件（42）被提供，

其中，之后在第二方法步骤中，第一层元件（41）的第一第二表面（412）和所述第二层元件（42）的第二第一表面（421）相互连接，其特征在于，之后在第三方法步骤中，穿过所述第一层元件（41）延伸的第一开口（51）如此构造，使得第二层元件（42）在深度上限制所述第一开口（51）。

10.用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的电芯连接器的方法，

其中，之后在第二方法步骤中，构造穿过所述第一层元件（41）延伸的第一开口（51），

其特征在于，

之后在第三方法步骤中，第一层元件（41）的第一第二表面（412）和所述第二层元件（42）的第二第一表面（421）如此相互连接，使得第二层元件（42）在深度上限制所述第一开口（51）。

11.电池模块，具有根据权利要求1至8中任一项所述的电芯连接器（1）或者根据权利要求9或10所述的方法进行制造的电芯连接器（1），

并且具有包括连接端（2）的第一电池电芯以及包括连接端（2）的第二电池电芯，其中所述电芯连接器（1）的第一连接区域（31）导电地与所述第一电池电芯的连接端（2）连接，并且所述电芯连接器（1）的第二连接区域（32）导电地与所述第二电池电芯的连接端（2）连接。

12.电池，包括根据权利要求11所述的电池模块。