CN110838569A - 用于模块化构造的电池组的电池接触系统 - Google Patents

Abstract

用于模块化构造的电池组的电池接触系统。本发明涉及一种用于模块化构造的电池组（110）的电池接触系统（100），所述电池接触系统具有编织的、交织的、编结的和/或构造为纤维网的载体元件（10），其中所述载体元件（10）具有：导电的基本纤维（11），用于电池接触；和至少一根功能纤维（12），用于检测至少一个运行参数。

Description

用于模块化构造的电池组的电池接触系统

技术领域

本发明涉及一种根据系统独立权利要求所述的用于模块化构造的电池组的电池接触系统。本发明还涉及一种根据方法独立权利要求所述的用于制造相对应的电池接触系统的方法和一种根据并列的方法独立权利要求所述的用于制造模块化构造的电池组的方法。

背景技术

在模块化构造的电池组中使用电池接触系统，所述模块化构造的电池组例如在汽车、电动自行车（eBike）、电动工具（Power Tool）和其它电池组运行的系统中得以应用。这些电池接触系统在模块层面上使用而且满足了不同的功能。属于这些功能的例如是：将各个电池或电池组模块接线成模块化构造的电池组，测量温度和电流和针对在电池之间以及与功率电子装置的通信提供信号线。该功率电子装置尤其用于监控电池并且必要时揭露故障情况。因而，整个电池接触系统必须在模块化构造的电池组的使用寿命期间具有很高的可靠性。到目前为止的解决方案需要多个工艺步骤，以便使电池彼此接线，这些电池可以以硬壳（Hardcase）电池或软包电池的形式存在。使用扁平的金属电池连接器、线缆、键合线、引线框架或诸如此类的。为了降低电池组的制造成本，优选尽可能成本低廉的接触方法或技术，所述技术简化、缩短了整个工艺和/或能够实现更紧凑的、功能集成的结构类型。

发明内容

按照第一方面，本发明规定了一种具有装置独立权利要求的特征的用于模块化构造的电池组的电池接触系统。按照第二方面，本发明还规定了一种具有方法独立权利要求的特征的用于制造相对应的电池接触系统的方法。按照第三方面，本发明还规定了一种具有并列的方法独立权利要求的特征的用于制造模块化构造的电池组的方法。本发明的其它优点、特征和细节从从属权利要求、说明书和附图中得到。在此，与按照本发明的电池接触系统相关联地描述的特征和细节当然也与按照本发明的用于制造相对应的电池接触系统的方法以及按照本发明的用于制造模块化构造的电池组的方法相关联地适用，而且分别反之亦然，使得关于对各个发明方面的公开内容始终相互参考或可以相互参考。

本发明规定了一种用于模块化构造的电池组的电池接触系统，该电池接触系统具有编织的、交织的、编结的和/或构造为纤维网的载体元件，其中该载体元件具有：导电的基本纤维，用于电池接触和/或数据传输；和至少一根功能纤维，用于检测（电池组和/或载体元件的）至少一个运行参数。

按照本发明的电池组可具有硬壳电池或软包电池作为电池组模块。

在此，本发明的思想在于：载体元件被实施为编织的或纺织的条带，该条带具有集成的印制导线和/或总线结构（由金属线、绞合线、金属带、导电纱线等等构成）以及附加的功能化的纱线，用于呈现传感器功能、诸如温度和湿度测量。在此，导体（或基本纤维）和传感纱线（或功能纤维）可以在条带编织工艺中直接一并被引入或者事后被绣上或被缝上。为了产生载体元件或条带的所需的灵活性，导体和传感纱线还可以波浪形地被引入并且这样可以导致在稍后的接触点之间的张力减轻。例如可以通过接合方法、如激光焊、电阻焊或超声焊接、钎焊、导电粘合等等来实现集成的导体在电池连接器上的接触。在本发明的范围内，可以使用条带的单层设计，该单层设计导致：能从条带的两侧到达导体和传感纱线。作为另一变型方案，可以使用条带的多层设计，该多层设计将导体层和/或传感器层绝缘地嵌入在两个纺织物层之间。在这种情况下，在所设置的接触点处可以设置两侧的孔，这些孔容许进行接触。为了固定在电池组模块上，条带本身例如可以配备热熔粘合层，以便能够实现层压。印制导线的端部可以通过已经被用于电池接线端子的接触的相同的接合技术来与在包含所需的电子器件的印刷电路板上的相对应的接触点连接，或者替选地可以通过例如被压紧的或被模压的插头来插到该印刷电路板上的相对应的端口中。通过在整个条带长度内引入功能化的传感纱线（例如温度敏感或湿度敏感），还可以在电池组模块的整个长度、宽度或数目等等内测量温度和/或湿度以及其它物理量（例如应变等等）。在需要时，纱线可以附加地借助于导电胶、焊料或诸如此类的来与电池连接，以便能够实现尽可能精确的测量。

本发明还可以在电池接触系统方面规定：运行参数包括电池组模块的温度和/或湿度和/或载体元件的应变。借助于电池组的运行参数、诸如电池组模块的温度和/或湿度，可以检测电池组模块的当前的运行状态。在了解电池组模块的当前的运行状态的情况下，又可以提供对该电池组模块的最优的操控。借助于载体元件的运行参数、诸如载体元件的应变，可以间接地推断出电池组模块的体积（膨胀或收缩）。电池组模块的体积又可以是重要的信息，以便确定电池组模块的充电状态和/或老化状态。

如上文已经提及的那样，导电的基本纤维中的至少一根或多根导电的基本纤维可以被实施用于在电池组模块之间的数据传输。该数据传输可以被用于交换信息、询问和/或控制指令。因此，借助于电池接触系统，不仅可以提供电池组模块的接线，而且可以提供与功率电子装置的经改善的连接。

本发明还可以在电池接触系统方面规定：至少一根功能纤维借助于编织工艺嵌入在载体元件中。以这种方式，该至少一根功能纤维可以在载体元件的同一制造步骤中简单地被嵌入或集成在该载体元件之内。

在本发明的范围内，在电池接触系统方面还可以设想的是：该至少一根功能纤维可以被绣在载体元件上和/或被缝在载体元件上。因此，功能纤维可以事后被引入。因此，可以扩展在安装功能纤维方面的设计自由度。由此可以提供不同的模式。

本发明还可以在电池接触系统方面规定：该至少一根功能纤维波浪形地安装在载体元件中或安装在载体元件上。因此，该载体元件可以导致张力减轻，例如在电池膨胀时的张力减轻。

在本发明的范围内，在电池接触系统方面还可以设想的是：载体元件可以带状地来构造。因此，载体元件可以在安装在不一样地设计的电池组模块上和/或安装在不一样地组合的模块化电池组上时发挥出所需的灵活性。

还可设想的是，载体元件可以单层地来构造。因此，基本纤维和至少一根功能纤维可以能从两侧到达地被提供用于接触。

还可设想的是：载体元件可以多层地来构造，其中基本纤维和至少一根功能纤维可以被嵌入在载体元件的两个层之间。因此，基本纤维和至少一根功能纤维可以受保护地、尤其是绝缘地被嵌入在载体元件之内。

本发明还可以在电池接触系统方面规定：载体元件具有至少一个接触孔，以便能够实现对基本纤维或至少一根功能纤维的点接触。接触孔还可以实现将载体元件直观地安装在电池组模块上，其中该接触孔可以指明所设置的接触点。

载体元件还可具有至少一个接触装置，以便使对基本纤维或至少一根功能纤维的电接触变得容易。在此，可设想的是在基本纤维或者至少一根功能纤维上的点状滴剂和/或涂料、例如由导电胶构成的点状滴剂和/或涂料。由此，可以减小在接触点上的电阻。

在本发明的范围内，在电池接触系统方面还可以设想的是：载体元件可具有涂层，以便使在模块化构造的电池组的电池组模块上的固定变得容易。该涂层可以实现对载体元件的粘贴或层压。

还可设想的是：该涂层可具有热熔粘合层。由此，可以显著使载体元件在电池组模块上的安装、例如借助于生热的接合方法的安装变得容易。

本发明还可以在电池接触系统方面规定：载体元件可具有至少一个连接端。该连接端可以被设计用于在功率电子装置上的接触。在此可设想的是：该连接端可以是载体元件的切割端。

在本发明的范围内，除了该连接端之外，还可以在载体元件上纵向地提供多个接触点。因此，可以实现在电池组模块的不同的部位上的全面的监控。

该连接端还可具有用于接触基本纤维和至少一根功能纤维的接触点。接触点可以通过如下方式来实现：基本纤维和至少一根功能纤维可以在该连接端处裸露。由此，可以简化在基本纤维和至少一根功能纤维上的接触。

该连接端还可具有用于接触基本纤维和至少一根功能纤维的插头。因此，可以简化该连接端的使用并且因此可以简化模块化构造的电池组的接线。

本发明还涉及一种模块化构造的电池组，该模块化构造的电池组具有至少一个电池组模块和至少一个电池接触系统，该电池接触系统可以像上文所描述的那样来构造。借助于模块化构造的电池组，可以实现相同的优点，这些优点已经在上文结合按照本发明的电池接触系统予以描述。按照本发明的电池组可具有灵活的结构并且可以简单地被接线。按照本发明的电池组还可以具有在按照本发明的电池接触系统的情况下经改善的监控系统和/或控制系统。

本发明还涉及一种用于制造用于模块化构造的电池组的电池接触系统的方法，

该方法包括如下步骤：

- 借助于编织工艺来提供编织的载体元件，该载体元件由导电的基本纤维构成，用于电池接触和/或数据传输；而且

- 在该载体元件之内或者在该载体元件上织进或者缝上/绣上至少一根功能纤维，用于检测至少一个运行参数。

借助于按照本发明的方法，可以实现相同的优点，这些优点已经在上文结合按照本发明的电池接触系统和/或按照本发明的模块化构造的电池组予以描述。此外，按照本发明的用于制造电池接触系统的方法可以简单地并且快速地来实施。

本发明还涉及一种用于制造模块化构造的电池组的方法，该模块化构造的电池组具有电池接触系统，该电池接触系统可以像上文所描述的那样来构造，其中该电池接触系统借助于接合方法、诸如激光焊、电阻焊、超声焊、钎焊和/或导电粘合来与该模块化构造的电池组的至少一个电池组模块电接触。在此，也可以实现相同的优点，这些优点已经在上文结合按照本发明的电池接触系统和/或按照本发明的模块化构造的电池组予以描述。此外，按照本发明的用于制造模块化构造的电池组的方法可以简单地并且快速地来实施。

附图说明

优选的实施例：

本发明以及本发明的扩展方案以及本发明的优点随后依据附图进一步予以阐述。其中分别示意性地：

图1示出了就本发明而言的电池接触系统的一个示例性的实施方案；

图2示出了就本发明而言的电池接触系统的另一示例性的实施方案；而

图3示出了就本发明而言的电池组模块的示例性的图示。

在不同的附图中，本发明的相同的部分始终配备有相同的附图标记，因此这些附图标记通常只被描述一次。

具体实施方式

在图1和2中示出了用于模块化构造的电池组110的电池接触系统100。电池接触系统100具有编织的、交织的、编结的和/或构造为纤维网的载体元件10，其中载体元件10具有：导电的基本纤维11，用于电池接触和/或数据传输；和至少一根功能纤维12，用于检测（电池组110或电池组模块101和/或载体元件10的）至少一个运行参数。

出于简洁原因，按照本发明的电池组110未示出，但是就本发明而言可具有硬壳电池或软包电池，作为电池组模块101。在图3中示出了示例性的电池组模块101。

按照本发明，载体元件10构造为编织的或纺织的条带，如图1和2示例性地示出了这一点。该条带可以由天然或人造的、不导电的纤维编织成纺织物。

载体元件10在这些不导电的纤维之间被提供，这些不导电的纤维具有被集成的导电的基本纤维11。基本纤维11构成印制导线和/或总线结构。基本纤维11可以由金属线、绞合线、金属带、导电纱线等等来制成。

载体元件10还具有至少一根或多根附加的功能纤维12。功能纤维12是功能化的纱线，用于呈现传感器功能、诸如温度和湿度测量。

在本发明的范围内，基本纤维11和至少一根或多根附加的功能纤维12可以在条带编织工艺中直接一并被引入或者事后被绣上或被缝上。

如在图1至3中勾画出的那样，基本纤维11和至少一根或多根附加的功能纤维12还可以波浪形地被引入到载体材料10的结构中，以便能够实现灵活的载体元件10并且这样导致在稍后的接触点之间的张力减轻。还可设想的是：载体元件10可具有有弹性的不导电的纤维，以便促进载体元件10的伸展性。

如图1和2勾画出的那样，被集成的基本纤维11在电池模块101上的接触可通过适当的接合方法、诸如激光焊、电阻焊或超声焊、钎焊、导电粘合等等来实现。

图1示出了：载体元件10可以构造为单层条带。这可以导致：基本纤维11和至少一根功能纤维12能从条带的两侧到达。换言之，与纤维11、12的接触点e1、e2能在条带的整个长度上灵活地从两侧到达。

如图1示意性地示出的那样，在需要时，基本纤维11和至少一根功能纤维12可以附加地借助于接触装置15、诸如导电胶、焊料或诸如此类的来与电池组模块101，以便能够实现良好的连接和/或尽可能精确的测量。在此可设想的是在基本纤维11或者至少一根功能纤维12上的点状滴剂（如图1勾画出这一点的那样）和/或涂料。由此可以减小在接触点e1、e2上的电阻。

图2作为另一变型方案示出了载体元件10的多层设计，在该载体元件中，基本纤维11和至少一根功能纤维12绝缘地嵌入在两个纺织物层之间。在这种情况下，在所设置的接触点e1、e2处可以设置两侧的接触孔14，这些接触孔容许进行接触。

为了固定在电池组模块101上，载体元件10本身可以配备粘合涂层16、例如热熔粘合层（参见图2），以便能够实现层压。

如图3还示出的那样，可以在载体元件10的连接端E上设置多个接触点e1、e2，这些接触点可以用于在印刷电路板PCB上的接触、例如与相对应的功率电子装置的接触。该接触可以通过适当的接合方法、诸如激光焊、电阻焊或超声焊、钎焊、导电粘合等等来实现。

还可以设置在载体元件10的连接端E上被压紧的或被模压的插头e，该插头可以被插到印刷电路板PCB上的相对应的端口中。

通过在整个条带长度内引入功能化的传感纱线（例如温度敏感或湿度敏感），还可以尤其是在电池组模块101的整个长度、宽度或数目内测量温度和/或湿度以及其它物理量（例如载体元件10的应变以及因此电池组模块101的膨胀或收缩等等）。

上文的附图说明仅仅在示例的框架内描述了本发明。当然，只要技术上合理，这些实施方式的各个特征就可以彼此自由组合，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于模块化构造的电池组（110）的电池接触系统（100），所述电池接触系统具有编织的、交织的、编结的和/或构造为纤维网的载体元件（10），

其中所述载体元件（10）具有：导电的基本纤维（11），用于电池接触；和至少一根功能纤维（12），用于检测至少一个运行参数。

2.根据权利要求1所述的电池接触系统（100），

其特征在于，

所述运行参数包括：电池组模块（101）的温度和/或湿度；和/或所述载体元件（10）的应变，

和/或所述导电的基本纤维（11）中的至少一根或多根导电的基本纤维被实施用于在所述电池组模块（101）之间的数据传输。

3.根据权利要求1或2所述的电池接触系统（100），

其特征在于，

所述至少一根功能纤维（12）借助于编织工艺嵌入在所述载体元件（10）中，

和/或所述至少一根功能纤维（12）被绣在所述载体元件（10）上和/或被缝在所述载体元件（10）上，

和/或所述至少一根功能纤维（12）波浪形地安装在所述载体元件（10）中或安装在所述载体元件（10）上。

4.根据上述权利要求之一所述的电池接触系统（100），

其特征在于，

所述载体元件（10）带状地来构造，

和/或所述载体元件（10）单层地来构造，

和/或所述载体元件（10）多层地来构造，其中所述基本纤维（11）和所述至少一根功能纤维（12）嵌入在所述载体元件（10）的两个层之间。

5.根据上述权利要求之一所述的电池接触系统（100），

其特征在于，

所述载体元件（10）具有至少一个接触孔（14），以便能够实现对基本纤维（11）或所述至少一根功能纤维（12）的点接触，

和/或所述载体元件（10）具有至少一个接触装置（15），以便使对基本纤维（11）或所述至少一根功能纤维（12）的电接触变得容易。

6.根据上述权利要求之一所述的电池接触系统（100），

其特征在于，

所述载体元件（10）具有涂层（16），以便使在所述模块化构造的电池组（110）的电池组模块（101）上的固定变得容易，

和/或所述涂层（16）具有热熔粘合层。

7.根据上述权利要求之一所述的电池接触系统（100），

其特征在于，

所述载体元件（10）具有至少一个连接端（E），

其中所述连接端（E）具有用于接触所述基本纤维（11）和所述至少一根功能纤维（12）的接触点（e1、e2），

或者其中所述连接端（E）具有用于接触所述基本纤维（11）和所述至少一根功能纤维（12）的插头（e）。

8.一种模块化构造的电池组（110），所述模块化构造的电池组具有至少一个电池组模块（101）和至少一个根据上述权利要求之一所述的电池接触系统（100）。

9.一种用于制造用于模块化构造的电池组（110）的电池接触系统（100）的方法，

所述方法包括如下步骤：

- 借助于编织工艺来提供编织的载体元件（10），所述载体元件由导电的基本纤维（11）构成，用于电池接触；而且

- 在所述载体元件（10）之内或者在所述载体元件（10）上织进或者缝上/绣上至少一根功能纤维（12），用于检测至少一个运行参数。

10.一种用于制造模块化构造的电池组（110）的方法，所述模块化构造的电池组具有根据上述权利要求之一所述的电池接触系统（100），其中所述电池接触系统（100）借助于接合方法、激光焊、电阻焊、超声焊、钎焊和/或导电粘合来与所述模块化构造的电池组（110）的至少一个电池组模块（101）电接触。

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