CN113314803A - 能量储存装置的层压母线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种能量存储装置的层压母线(12)，包括绝缘层和设置在绝缘层上的至少一个导电带，所述至少一个导电带包括一系列重复的导体(22)图案，每个导体图案定义有包括第一端(222)和第二端(224)的簇(220)以用于连接到能量存储装置。层压母线(12)还包括耦合到第一端(222)的第一端子(226)和耦合到第二端(224)的第二端子(228)，第一和第二端子被配置为连接到能量存储装置的端子。
Description
技术领域
本发明总体涉及电池组，更具体地涉及用于电池组的能量存储元件互连的母线。
背景技术
能量存储系统用于多种环境，电池是此类系统的核心组件。例如，蓄电系统可包括用于存储光伏电池所产生的能量的电池。
蓄电装置也可以用在诸如电动车辆等的车辆中。蓄电系统的基本单元是具有多种形状的电池单元。电池可以是三种常见的类型：袋状，棱柱形或圆柱形。
能量存储系统可以包括由多个电池单元堆叠在一起的“组”。电池组由模块组成，模块由电池单元组成。母线用于模块互连和电池互连。圆柱形电池单元互连母线是电池模块的重要组成部分。用于电池互连的常规母线同时使用层压母线和/或非层叠组件。
电池具有给定的电压和电能存储容量，具体取决于电池的技术和尺寸。因此，对于许多应用而言，必须使用母线将单个电池单元连接在一起，以构建比单个电池单元能够存储和输送更多电力的能量存储系统。
在现有的各种类型的电池中，圆柱形电池由于其易于制造和处理而被广泛使用。作为非限制性示例，标准化尺寸为“18500尺寸”或“21700尺寸”的圆柱形电池被广泛使用。每个单元的上端可能有两个可触及的电极：一个第一电极(位于突起的一个圆盘形端面的中心)，一个第二电极，通常包括一个将上端连接到相对的下端的周壁。第一电极通常是正极，第二电极通常是负极。
母线被配置为按照模块的设计要求以串联和/或并联方式电连接阵列的所有电池。
为了降低电池组的总体成本，由于必须连接大量单个电池，因此母线必须易于生产并且易于连接。
US-2017256769-A1描述了一种母线，其具有层压在绝缘层一侧上的电导体。电导体通过导线连接到每个单元的电极，此类连接质量控制方面既费时又昂贵。
US-2011223468-A1在图5、12和13上描述了用于连接到电池的层压母线，该母线在同一侧上具有正负极。但是，这种母线的精确结构未详述。
US-2014212695-A1描述了一种母线，该母线具有夹在两个绝缘层之间的印刷导电层。该种母线的生产是耗时的。
因此，需要用于圆柱形电池互连的改进的母线。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种用于蓄电装置互连的层压母线包括：绝缘层；设置在所述绝缘层上的至少一个导电带，其中，所述至少一个导电带包括一系列重复的导体图案，每一个所述导体图案定义了包括第一端和第二端的簇以用于连接到能量存储装置；耦合到所述第一端的第一端子和耦合到所述第二端的第二端子，其中，所述第一端子和所述第二端子用于连接到所述能量存储装置的端子，其中，每一个导电带由预先压印的金属线圈制成，其中，所述绝缘层包括顶层和底层，每一个导电带层压在所述顶层和所述底层之间，所述导电带以及所述顶层和所述底层形成叠层带，其中，所述顶层和所述底层中的每一层均包括开口，以允许从所述叠层带的两侧访问每一个端子。根据本发明，用于连接到同一能量存储装置的两个端子定义了连接间隙，所述顶层和所述底层中的至少一个包括第一开口，以允许通过每一个所述第一开口访问相应的连接间隙。
根据本发明的母线的优点在于，其对电池单元正极和负极的焊接(例如激光焊接)进行了优化。电池互连仅需要一个母线，从而降低了电池模块的成本、尺寸和重量。此外，通过简单地将母线切成所需尺寸，可以容易地修改配置以适合各种应用。同时，单层导体是互连电池的高效方式，因为单层可使母线的厚度最小化。
重复的电导体图案被层压在绝缘层的同一侧上，因此在制造期间相对于彼此而言更容易放置。
根据有利但可选的方面，这种母线可以包含以下一项或多项以下功能，单独纳入考虑或根据任何技术上允许的组合纳入考虑：
所述至少一个导电带沿纵轴设置，并且包括两个相对的末端部分，其中，每个导体沿横轴设置，两个连续的导体沿所述纵轴周期性地相互隔开，其中每一个导体具有相同数量的簇，一个导体的所述簇沿所述横轴排列，同一导体图案的两个连续的簇沿所述横轴周期性地相互隔开，其中，所述层压母线的所有第一端能够连接至能量存储装置的第一电极，所有第二端能够连接至能量存储装置的第二电极。
对于每一个导电带，每一个所述第一端均朝向所述导电带的所述末端部分中的一个末端部分，而每一个所述第二端均朝向所述导电带的所述末端部分中的另一个末端部分。
每一个导体均包括横向连接件，每一个横向连接件将导体的簇连接到同一导体的另一个簇的所述第一端和第二端。
每一个导电带由预先压印的金属线圈制成，其中，所述绝缘层包括顶层和底层，每一个导电带层压在所述顶层和所述底层之间，所述导电带以及所述顶层和所述底层形成叠层带，其中，所述顶层和所述底层中的每一层均包括开口，以允许从所述叠层带的两侧访问每一个端子。
用于连接到同一能量存储装置的两个端子定义了连接间隙，所述顶层和所述底层中的至少一个包括第一开口，以允许通过每一个所述第一开口访问相应的连接间隙。
所述第一开口设置在所述顶层，其中，每一个所述第一开口允许访问连接到同一能量存储装置的一对端子之间的连接间隙，其中，每一个所述第一开口还用于允许访问所述一对端子。
所述底层包括第二和第三开口，其中，每一个第二开口均允许访问一对端子中的第一端子，以将所述第一端子焊接到所述能量存储装置的所述正极，其中每一个第三开口均允许访问所述一对端子的第二端子，以将所述第二端子焊接到所述能量存储装置的所述负极。
在连接到相应的能量存储装置时，每一个末端部分均被配置为具有与另一末端部分相反的极性以及被配置为连接到端接导体或连接部。
本发明还涉及一种母线，包括层压母线和两个端接导体，其中，所述层压母线包括一个叠层带，其中，所述一个叠层带的所述两个末端部分分别连接到相应的端接导体。
根据有利但可选的方面，这种母线可以包括以下一项或多项以下功能，单独纳入考虑或根据任何技术上允许的组合纳入考虑：
所述层压母线包括一对叠层带、两个端接导体以及连接部，其中，所述一对叠层带的每一个导电带的所述纵轴彼此平行，其中，所述一对叠层带中的一个叠层带的至少一个导体以及至少一个末端部分沿所述横轴，分别与所述一对叠层带中的另一个叠层带的导体以及末端部分对齐，其中，沿所述横轴彼此对齐的两个所述末端部分具有相反的极性，其中，沿所述横轴对齐的两个所述末端部分通过连接部耦合在一起，其中，另两个末端部分分别被配置为耦合至相应的端接导体。
所述一对叠层带中的每一个叠层带具有相同数量的导体，其中，所述一对叠层带中的每一个导体具有相同数量的簇。
根据其他方面：
根据本发明，提供了一种母线，其包括限定母线的导电区域的薄单层层压母线(层叠区域)以及用于正极连接和负极连接的端接导体。可选地，可以包括用于将母线连接在一起的连接部以及用于监测电池和/或母线的状态的监测元件。另外，可以在该母线下方添加诸如刚性板的支撑结构，以提供机械强度并促进焊接操作。
在一个实施例中，第一和第二端子通过机械连接或通过焊接连接而连接到至少一个导电带。
在一个实施例中，母线包括对应于正极电池端子的第三端子和对应于负极电池端子的第四端子，第三和第四端子被配置为将母线链接到子系统。
在一个实施例中，第三和第四端子通过机械连接或通过焊接连接而连接到至少一个导电带。
在一实施例中，母线包括至少一连接部，其中该至少一连接部将至少一导电带分成至少两部分。
在一实施例中，至少一连接部通过机械连接或焊接连接连接至至少一导电带。
在一个实施例中，母线包括设置在绝缘层之间的检测层。
在一实施例中，母线包括设置在绝缘层之间的两个或更多个监测层。
在一实施例中，监测层可操作以提供温度监测以及电压监测中的至少一项。
在一实施例中，至少一个导电带包括铜，铝，镍中的至少一种。
在一实施例中，至少一个导电带包括至少一层钢。
在一实施例中，导体的表面可以镀有例如锡，镍或银之类的金属。
在一实施例中，母线包括形成在导电带或端子的至少一部分上的镀层。
在一实施例中，导电带的厚度在50μm至800μm之间。
在一个实施例中，导电带的厚度在50μm和1000μm之间。
在一个实施例中，至少一个导电带的图案被配置用于焊接。
在一实施例中，绝缘层包括介电膜和粘合层。
在一实施例中，介电膜包括聚合物。
附图说明
为了实现前述以及相关目的，本发明则包括在下文中充分描述并且在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了本发明的某些说明性实施例。然而，这些实施例仅指示可以采用本发明的原理的各种方式中的几种。当结合附图考虑时，根据本发明的以下详细描述，本发明的其他目的，优点和新颖特征将变得更容易理解。
本发明可以采用某些部件和部件布置的物理形式，其两个优选实施例将在说明书中详细描述并在构成其一部分的附图中示出，其中：
图1是根据本发明的第一实施例的示例性层压母线的立体图，其包括两个导电带；
图2是根据切割平面II-II的图1的母线的截面图；
图3是图1的母线的细节III的俯视图，其示出了用于十三个电池的正导体和负导体的图案；
图4a以及图4b分别示出了从图2的两个箭头IVa)和IVb)方向观察到的母线的俯视图和仰视图；
图5a、图5b以及图5c示出了图1的母线的导电带被切成不同尺寸的示意图；
图6a以及图6b示出了图1的母线的导电带在做成母线的两个不同阶段的细节图；以及
图7是根据本发明的第二实施例的示例性层压母线的俯视图，其包括一个导电带。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明的实施例，其中，相同的附图标记用于表示相同的元件，能够理解的是，附图不一定按比例绘制。
参考图1至图6b描述本发明的第一实施例。
为了实现本发明的目的，电池组包括多个串联连接的电池元件。这些电池元件又可以包括并联的，串联的或两者组合方式的可充电能量存储单元，通常是可充电单元。所有这些电池共同为电池组存储能量。串联连接的电池元件又可以细分为模块的集合，每个模块包括一个或多个串联连接的电池元件或单元。
参照图1和图2，根据本发明的母线10包括薄的层压母线12(层叠区域) 以及用于正极和负极连接的端接导体14。母线可以可选地包括用于将多个母线部分连接在一起的连接部16，以及用于监测例如母线和/或电池的温度和电压的监测元件18。母线下方还可包括刚性板20，以提供机械强度并促进焊接操作。
层叠的母线12是指母线10的较薄的层叠区域，而端接导体14和连接部16 相对较厚且柔性较小。
在图1所示的实施例中，层叠区域12具有矩形形状，其长边沿纵轴A12延伸。在母线10的第一实施例中，层叠区域12包括两个互补部分，每个部分限定了叠层带120或层压条。因此，第一实施例的层叠区域12包括一对叠层带120，每个叠层带120用于连接到电池单元阵列40或“电池阵列”的相应部分。
对于每个叠层带120，纵轴A12也为纵轴，记为A120。换句话说，一对导电带120中的每个导电带120的纵轴A120彼此平行。
对于每个叠层带120，纵轴A120对应于待连接到所述叠层带120的电池40 的串联连接的方向，而叠层带120的并联连接的方向定义了导电带的横轴B120。为了说明的目的，由纵轴A120和横轴B120限定有几何平面(记为P120°)。
并联连接方向取决于电池阵列的具体设置。在所示的示例中，电池单元40 以交错的方式设置，以使得横轴B120与纵轴A120正交。然而，在电池单元40 的其他未示出的设置中，横向轴线B120可以相对于纵向轴线A120具有不同的取向。
在图1上，每个叠层带120被配置为沿着横轴B120以并联方式连接到十三个电池单元40，并且沿着纵轴A120以串联方式连接到十二个电池40。单元的数量不是限制性的，并且仅出于解释目的给出。
彼此并联连接的电池单元40定义了电池单元40的行41。由于电池单元40 交错布置，行41在图中由虚线标识。因此，沿着纵轴A120设置了十三列电池单元40的十二行41。
每个叠层带120沿着纵轴A120延伸并且包括两个相对的末端部分122a和 122b。换句话说，每个叠层带120包括两个相对的末端部分122a和122b，这两个末端部分限定了所述导电带120的纵向轴线A120和横向轴线B120。
在图1上，对于每个叠层带120，末端部分122a对应于叠层带120的正极，以及末端部分122b对应于叠层带120的负极。
在第一实施例中，母线1包括一对叠层带120、两个端接导体14和一个连接部16。
连接部16将具有相反极性的两个末端部分122a和122b耦合在一起，所述两个末端部分122a和122b沿着横向轴线B120彼此对齐，每个末端部分122a 或122b属于各自的叠层带120。
在所示的示例中，连接部16将两个叠层带120中一个叠层带的第一末端部分122a和另一叠层带120的第二末端部分122b耦合在一起，所述第一末端部分122a和第二末端部分122b沿着横轴B120对齐。
对于每个叠层带120，一个末端部分122a或122b耦合到连接部16，而另一末端部分122b或122a耦合到端接导体14。
在示出的示例中，耦接到相应的端接导体14的两个末端部分122a和122b 沿着横向轴线B120彼此对齐。换句话说，两个导电带120中的一个导电带的每个末端部分122a和122b沿着横轴B120与另一个导电带120的末端部分122b 和122a分别对齐。
在图2上，用虚线表示的两个电池单元40与母线10串联连接。母线10的可视部分包括叠层带120的一部分和连接到所述叠层带120的末端部分122a的端接导体14，端接导体14由板20支撑。
单元40属于相同的阵列并且彼此相同。对于阵列的单元40中的一个有效的可以被转置所述阵列的其他单元40。电池40不是本发明的一部分，但是出于说明目的进行描述。图2平面的剖面平行于叠层带120的纵轴A120。两个电池 40彼此串联连接。
每个电池单元40具有主体42，该主体42是具有圆形截面的圆柱形，并且包括两个相对的端面44。端面44是盘形的。端面44中的一个称为上表面44a，包括中央突出部46，该中央突出部从主体42向外突出并且对应于所述电池44 的正极48。与上表面44a相对的端面44称为底面44b。
每个电池40还包括外围连接部分50，其对应于所述电池44的负极52。正极48和负极52均可从上表面44a接触。
阵列中的所有电池单元40均沿相同方向进行取向，阵列中的所有单元40 的上表面44a在几何上承载在单个平面中。层叠区域12被放置在每个电池的正极48和负极52上。例如，层叠区域12可以是平坦的。
诸如“上”，“下”，“垂直”，“水平”等术语用于说明性目的，以便描述母线10的各种元件，并不意味着对实际中所使用母线10有任何限制。例如，在图1和图2上，母线10的层叠区域12被承载在假定为水平的平面P120中，而实际中，层叠区域12可能以不同的方向取向。
叠层带120包括层压在绝缘层24上的导电层21。换句话说，层压在绝缘层24上的导电带21形成叠层带120。导电层21配置为从阵列连接到所有电池40 的正极和负极，同时考虑到每个电池40的串联和并联连接。
绝缘层24由绝缘材料制成，以便减少在电池模块的使用期间或组装期间的电路故障的风险。绝缘层24包括开口，这些开口被布置为允许导电层21与阵列的每个单元40的电极连接。开口在图4a和图4b中进一步详细说明。
导电层21由多个导体22构成，其中，导电层21的导体22(其厚度可以在 50μm至800μm之间)由铜，铝，镍及其合金形成。导体22的表面可以镀有例如锡，镍或银。导电层21可以层压在两个绝缘层24a，24b之间。绝缘层24a， 24b可以由聚合物材料形成，例如聚酯，聚酰亚胺或其他聚合物材料。绝缘层 24a，24b的一侧可以涂覆有用于层压的粘合剂，其中粘合剂的厚度在25μm至 250μm之间。
粘合剂材料在图中不可见。粘合剂材料的厚度优选在12μm至250μm之间。选择的粘合剂材料可在母线10的寿命期间保持绝缘和柔性。
每个导体22也可以由钢形成。换句话说，每个导体22是一片导电材料，例如金属。当母线10未组装到任何单元阵列时，每个导体22与任何其他元件绝缘。如图2所示，当母线10组装到单元阵列时，导电带120的导体22通过电池单元40彼此电连接。
导体22具有相同的厚度。每个导体22的厚度优选地在50μm至1000μm 之间，该厚度足够薄以使得导电层21保持柔性。当使用母线10时，根据流过导体22的电流的强度来调节导体22的厚度。
例如，同一导电带21的导体22由单片金属制成，其在绝缘层24a和24b 之间被切割，穿孔和层压。换句话说，每个导电带21由预先压印的金属线圈制成。当母线10连接至单元阵列时，绝缘层24B位于单元阵列的侧面。
例如，在本说明书中，绝缘层24b被称为“下层”，而绝缘层24a被称为“顶层”，并且位于叠层带120的顶侧。
绝缘层24a和24b也是柔性的。如此使得叠层带120和层压母线12是柔性的，以便与连接母线10的单元阵列一致。绝缘层24a和24b具有孔，该孔被配置成允许导体22与电池40之间的电连接。为了便于阅读图2，孔在图2上不可见。
在示出的示例中，两个导电带21被层叠在相同的绝缘层24a和24b之间，并且两个叠层带120通过绝缘层24a和24b彼此附接，使得层叠区域12为一体。
层叠区域12是一件式的。可替代地，每个导电带21可以层压在两个相应的绝缘层24a和24b之间，两个叠层带120通过连接部16连接在一起。
在每个叠层带120中，对于每个导电带21，每个导体22沿着横向轴线B120 设置，两个连续的导体22沿着纵向轴线A120周期性地相互隔开。
在所示的示例中，单元40在行41沿横轴B120以Z字形设置。为了连接到单元40，每个导体22具有特定形状，该特定的形状具有沿着横向轴线B120 周期性相互隔开的重复图案，每个图案定义簇220。在图3上，一些簇220由以混合线绘制的框来界定。一个导体22图案的簇220沿着横向轴线B120布置，同一导体22图案的两个连续簇220沿着横向轴线B120周期性地相互隔开。
每个簇220具有用于连接到相应的能量存储装置40的第一端222和第二端 224。
簇220的每个第一端222和第二端224被配置为连接到相应的能量存储装置40，并且层压母线12的所有第一端222可连接到能量存储装置40的第一电极48，同时所有第二端224可连接至能量存储装置40的第二电极52。
在示出的示例中，每个第一端222被配置为连接到相应电池40的正极48，并且每个第二端224被配置为连接到相应电池40的负极52。
每个第一端222包括被称为端子226的部分，该部分被配置为通过焊接连接到电池40的对应的第一端子48。在示出的示例中，每个第一端222具有细长主体，该细长主体的圆形端部对应于端接器226。
类似地，每个第二端子224包括被称为端子228的部分，该部分被配置为通过焊接连接到电池40的对应的第二端子52。在所示的示例中，每个端子228 都具有凹入部分，该凹入部分被配置为遵循单元40的外围部分50的形状。
用于将母线10连接至单元阵列的焊接技术的非限制性示例包括热点，激光等。与诸如引线键合的已知连接方法相比，通过焊接将第一端子222和第二端子224连接到电池40提供了更高的可靠性，更高的制造速度和更低的制造成本。在图4a和图4b上，虚线230示出了焊接工具遵循的示例性路径，以将端子226 或228连接到单个电池40。
每个单元40因此连接到一对端子226和228，来自同一对的端子226和228 由连接间隙232分开。连接间隙232当然取决于单元40的几何形状。
在图3所示的实施例中，每个簇220具有两个第一端222和两个第二端224，以便与单元阵列的交错图案协作。
每个导体22包括横向连接件229，其被配置为在每个第一和第二端222和224的端子226和228之间连接所述导体22的每个簇220。横向连接件229的数量和设置取决于单元阵列的几何形状以及每个簇220的几何形状。
更一般地，对于给定的模块，可以根据所述模块内的单元阵列的特定布置来调整每个组220的形状，包括每个簇220内的第一端222和第二端224的数量。
对于每个导电带21，所有第一端222都朝向所述导电带21的末端部分112a 或122b中的一个，而所有第二端224都朝向所述导电带21的另一末端部分122b 或122a。在所示示例中；待连接到相应电池40的正极48的导电层21的簇220 的所有第一端222均取向朝向所述导电层122b的末端部分122b，而所有第二端 224均取向朝向所述导电层21的末端部分122a
导电带120的导体22具有全部相同的形状。换句话说，每个导电带120包括一系列重复的导体22图案。
端接导体14用于提供到外部设备的接口，该外部设备由耦合到母线10的电池供电。这些端接导体14可以采用例如由铜，铝，镍或其合金形成的导电板 142的形式。端接导体14的厚度可以在500μm至4000μm之间，并且这些端接导体14可以进行镀层。母线10由两个端接板14组成，一个用于正极连接，另一个用于负极连接。可以将诸如螺钉、双头螺栓等的连接组件146添加到端接板142。
当使用母线10时，根据通过端接导体14的电流的强度来调节端接导体14 的厚度。
可选地，可以将一个或多个连接部16添加到母线10。通过由与端接导体14相同材料形成的连接部16可以将两个层叠区域12链接在一起。可以通过机械作用或焊接(热点，激光等)将端接导体14和连接部16连接到层叠区域12。
换句话说，每个连接部16可包括例如由铜、铝、镍或其合金形成的导电板。每个连接部16的厚度可以在500μm和4000μm之间，并且每个连接部16可以被镀层。当使用母线10时，根据通过该连接部16的电流的强度来调节每个连接部16的厚度。
在图1所示的示例中，母线10包括一个连接部16，该连接部将层叠区域 12的两个叠层带120连接在一起。
根据本发明的母线10被构造成能够在圆柱形电池之间相互连接。在这方面，单元以交错布置的方式设置以优化空间利用。母线10的配置可以轻松地适应不同的单元尺寸(18500、21700或其他)。
在该示例中，互连到一个母线10的所有单元40，即，相同阵列的所有单元 40，具有相同的直径，并且对于这些单元中的每一个，电极48和52的位置相同，都位于上表面44a上。
参考图3，以较小的比例示出了连接到一个端接导体14的层压母线12中的一个的一部分。
板20由刚性且电绝缘的材料制成，例如由注入的聚合物制成。板20包括引导孔210，每个引导孔210具有圆形截面并且被构造成容纳一个单元40。单元40未在图3上示出。当电池40被放置在引导孔210中时，所述电池40的正极48相对于引导孔210居中，而负极52位于所述引导孔210的外围。
可选择，板20还可以包括垫片212，垫片212用于将阵列的单元40机械地保持在其垂直位置。电池40彼此之间的相对位置以及每个电池40的正极48和负极52的相对设置取决于板20的几何形状。
在这方面，单元优选地以交错布置的方式设置以优化空间利用。母线10的构造可以容易地适应于不同的电池尺寸，只要电池40是具有位于同一面上的正极48和负极52的圆柱形电池即可。例如，取决于电池40的灵敏度，可以调节垫片212的尺寸以改善或减少冷却。对于具有不同纵横比的沿着纵向和横向轴线A120和B120的交错图案，这里描述的原理可以由本领域技术人员容易地针对不同的纵横比进行调节。
导电层21的导体22使多个(x)电池40能够通过负极52连接，并且通过正极48将电流分配给x个其他电池。图3说明了x＝13的示例(数字x由模块配置定义)。
换句话说，在示出的示例中，导电层21的每个导体22具有十三个第一端 222和十三个第二端224，每个第一端222和第二端224被配置为连接到相应的能量存储装置或电池40。
当使用母线10时，连接到导体22的第一端222的十三个电池40彼此并联连接，连接到同一导体22的第二端222的十三个电池40彼此并联连接。连接到导体22的第一端222的十三个电池40与连接到同一导体22的第二端224的十三个电池40串联连接。
在示出的示例中，每个导体22的第一端222和第二端224沿着横向轴线 B120以重复图案布置，换句话说，以簇220布置。相同导体22的两个连续的簇 220沿着横向轴线B120周期性地相互隔开。
所有簇220具有相同数量的第一和第二端222和224，簇2220的每个第一端222和第二端224用于连接到相应的能量存储装置或单元40。在所示的示例中，为了与构造成保持单元阵列的板20的交错图案协作，每个簇220具有两个第一端222和两个第二端224。对于每个导电带120，所有第一端222朝向所述导电带120的末端部分122a或122b中的一个，而所有第二端224都朝向所述导电带的另一末端部分122b或122a中的一个。在示出的示例中，第一端222 朝向负极122b，而第二端224朝向正极122a。
当然，每个簇220的第一端222和第二端224的数量，或者每个簇220的形状可以根据用于保持单元阵列的板22的特定几何形状而改变。
单元40的每一行41通过导体22连接到另一行41。更精确地，行41中的每个电池40的正极48通过导体22连接到另一行41的每个电池40的负极52。因此，叠层带120的所有导体22具有相同数量的第一端222和第二端224。此外，由于所有导体22具有相同的形状，所以每个导体22也具有相同数量的簇 220。
因此，可适应于不同尺寸的单元阵列，当然假定单元40以相同的方式布置，例如，通过简单地调节叠层带120的导体22的数量以及简单地调节每个导体22 的簇220的数量使得单元40沿纵向轴线A120和沿横向轴线B120具有相同的间隔。
通过调节导体22的数量可以调节待串联连接的电池40的数量，并且通过调节每个导体22的簇220的数量可以调节待并联连接的电池的数量。
另外参考图5a至5c，层叠区域120是相同导体22图案的连续序列，其中导体22的数量和每个电池单元40的电压定义了模块电压。导电原材料是相同导体22图案的连续序列，形成了可以具有无限长度的带21。
当然，实际上，导电带120的长度可能受到制造过程中所使用的原材料的限制。例如，绝缘层22a或22b可以成卷提供，其具有有限的长度。连续生产叠层带120，并切割叠层带120以适应特定的电池阵列，当然前提是该电池阵列的几何形状(由基板20的几何形状确定)对应于叠层带120的导电层21的几何形状。
对于导电带120，通过沿着横轴B120并联(x)连接的单元40的数量来定义带宽，而通过沿着纵轴A120串联连接的单元40的数量来定义带长。
在叠层带120的制造期间，连续地产生连续的带，带宽和带长当然受到可用的制造设备和/或用于导电层21和绝缘层24a、24b的材料的包装的限制。仅当知道单元阵列的实际尺寸时，才以所需的带宽和带长切割连续带。被切成适当长度和宽度的连续带片变成叠层带120，其将实际用于母线10中。从这个意义上讲，连续带是“原始材料”，必须对其进行进一步处理才能成为实际的叠层带120。
图5a，图5b和图5c示出了可以在切割较大的连续带之后获得的三种不同尺寸的导电带120。图5a示出了层压母线12的导电带120的一种，其具有十二个单元的带长和十三个单元40的带宽。
可以将该原材料分成几个较小的带120。带宽由并联(x)的单元40的数量定义。图5b和图5c显示了这种较小的“分割”带。带的长度由串联的电池数量定义，并定义了电压。带120可以被机械地切割或经由其他过程被切割。图5b和5c示出了切割带的两个示例，其中图5b示出了十二个串联的电池40和四个并联的电池40，图5c示出了七个串联的电池40和四个并联的电池40。
从连续带切下的叠层带120还装配有端接导体14，并且当母线10包括两个叠层带120时，如所示示例，该叠层带120还具有连接部16。母线10的这种制造方法非常经济的，因为可以容易地针对任何尺寸的电池阵列生产母线10，而无需使用任何定购的组件。
当层叠区域12包括一对两个叠层带120时，如在第一实施例中那样，两个叠层带120优选地具有相同的带宽。换句话说，成对的两个叠层带120中的每个导体22具有相同数量的簇220。如此，所述一对叠层带120中的一个叠层带的每个导体22沿着横向轴线B12与所述一对叠层带120中的另一个叠层带120 的相应的导体22对齐。
类似地，两个叠层带120优选地具有相同的带长。换句话说，每个叠层带 120具有相同数量的导体22。所述一对叠层带120中的一个叠层带的每个末端部分122a或122b沿着横轴B120与所述一对叠层带120中的另一个叠层带120 的相应的末端部分122b或122a对齐。如此，两个端接连接器14沿着横向轴线 B120彼此对齐。
绝缘层24a，24b以及可选地监测元件18可以层压在导电层21的每一侧上。如图4a和图4b最佳所示，在绝缘层24a，24b上切出孔26以允许焊接操作。
可替代地，可以在每个叠层带120的导电层21上层叠两个或更多个监测元件18。
图4a和图4b显示了叠层带120的两侧。单元40以虚线表示。在图4a中，通过叠层带120看到电池40，而在图4b中，电池40是不可见的。
在示出的示例中，孔26包括布置在上层24a中的第一孔262以及布置在底层24b中的第二孔264和第三孔266。
每个第一孔262允许从叠层带120的顶侧访问连接到单元40中的一个的第一端222和第二端224。更精确地，每个第一孔262允许访问第一端222的端子 226和第二端224的端子228，因此焊接设备可以将端子226和228焊接到单元 40的相应的正极或负极48或52上。在所示示例中，每个第一孔262具有细长的形状。
相对于叠层带120制造的原因，每个第一孔262还允许访问连接到电池40 的两个端子226和228之间的间隙232，这些原因在本说明书中相对于图6a和 6b将进行进一步说明。
每个第二孔264允许从叠层带120的下侧访问连接到电池40的正极48第一端222。更精确地，每个第二孔264允许访问第一端222的端子226，使得当将叠层带120置于单元阵列的顶部上时，在焊接操作期间，端子226与第一极 48物理接触。在焊接操作之后，如焊接230所示，将端子226焊接到电池40的第一极48。
在图4b所示的示例中，第二孔264是圆形的，并且其直径优选地等于或大于电池40的第一极48的直径。
每个第三孔266允许从叠层带120的下侧访问连接到电池40的负极52第二端224。更精确地，每个第三孔266允许访问第二端224的端子228，使得当将叠层带120置于单元阵列的顶部上时，在焊接操作期间，端子228与第一极 48物理接触。在焊接操作之后，如焊接230所示，将端子228焊接到电池40的第一极48。
在图4b所示的示例中，第三孔266是细长孔，以适应电池40的负极52的形状。
第一，第二和第三孔262、264和266的形状和尺寸不受限制。孔26保持尽可能小，以减少母线10连接到电池阵列时发生电气故障的风险，因为电池40 通常在制造时包含一些电能。例如，每个第一孔262可以由两个或更多个开口代替，只要这些开口允许访问间隙232以及端子226和228，以将端子焊接到电池的极48和52上即可。也可以用单个更大的开口代替每个第二和第三孔264 和266，该第二和第三孔264和266允许访问待连接到同一单元40的第一和第二端222和224。
图6a和图6b分别示出了导电层21的相同部分的两种不同的构造，其对应于叠层带120的制造过程的两个不同阶段。
在图6a上，示出了层叠在绝缘层24a和24b中的任何一个之前的导电层21 的构造。在一对端子226和228之间的每个连接间隙232处，所述端子226和 228通过桥接件234连接在一起。换句话说，在将导电层21层压在绝缘层24a 或24b上之前，导电层21的所有导体22仍然通过桥接件234彼此连接。这说明了这样的一个事实，即导电层21由单片金属设置而成，该金属片被冲压形成导电层21，该导电层21包括通过桥接件234连接的导体22。多亏桥接件234，每一对端子226和228之间的间隔被精确地定义并且在随后的层压步骤期间不改变。
在示出的示例中，每个桥接件234是沿着纵向轴线A120延伸的金属条。
在冲压金属片之后，将导电层21层压在绝缘层24a以及24b中的一个上。如此，导体22粘附到在其上进行层压的绝缘层24a或24b，并且可以去除桥接件234。在所示的示例中，首先将导电层21层压在上层24a上，其中每个第一孔262允许访问相应的连接间隙232，在该连接间隙232处设有桥234。
作为非限制性示例，可以通过打孔，通过研磨，通过激光切割等来去除桥接件234。
在去除桥接件234之后，导电层21处于图6b中所示的构造，其是导电层 21的最终构造，换句话说，当母线10完成以及准备好组装到一个单元阵列时，导电层21的构造。
在去除桥接件234之后，可以将导电层21层压在下部绝缘层24b上。
在导电带120的每个末端122a和122b处，正和负端接导体14被固定(焊接或其他工艺)以用于与电池系统相连接。如果模块尺寸要求，则可以将带120 分成两个或更多个部分以减小母线10的最终长度。在这种情况下，一个或多个连接部16可用于将两个带120连接在一起。这在图1中所示出，其中顶层12 被分成两半并由连接部16连接。连接部16的厚度由其必须承受而不会过热的电流密度限定。可以通过机械作用或焊接将连接部16固定到导电带120。连接部16用于将正极和负极连接引入同一侧。
参照图7所描述的本发明的第二实施例，其示出了母线110。
母线110与母线10的主要区别在于，母线110的层叠区域12包括单个叠层带120，并且没有连接部16。叠层带120的两个末端部分122a，122b分别连接到各自的端接导体14。
因此，如第一实施例所示，可以在层叠区域12的同一侧上具有两个端接导体14；如第二实施例所示，在层叠区域12的相对侧上具有两个端接导体14。
尽管本发明已经示出了一个或多个特定实施例并对其进行了描述，但是本领域技术人员在阅读和理解本说明书和附图之后可以想到等同的变更和修改。特别是关于上述元件(元件，组件，设备，组合物等)执行的各种功能，除非另有说明，否则用于描述这样的元件的术语(包括对“装置”的引用)旨在对应于执行所描述的元件的指定功能(即，在功能上等同)的任何元件，即使在结构上不等同于执行本文的一个或多个示例性实施例中的功能的公开结构。另外，尽管以上可能仅针对几个实施例中的一个或多个描述了本发明的特定特征，对于任何给定的或特定的应用可能是期望和有利的，这种特征可以与其他实施例的一个或多个其他特征组合。
Claims (10)
1.一种用于蓄电装置互连的层压母线(12)，包括：
绝缘层(24)；
设置在所述绝缘层上的至少一个导电带(21)，其中，所述至少一个导电带包括一系列重复的导体(22)图案，每一个所述导体图案定义有包括第一端(222)和第二端(224)的簇(220)以用于连接到能量存储装置(40)；和
耦合到所述第一端的第一端子(226)和耦合到所述第二端的第二端子(228)，其中，所述第一端子和所述第二端子用于连接到所述能量存储装置的端子(48、52)，
其中，每一个导电带(21)由预先压印的金属线圈制成，
其中，所述绝缘层(24)包括顶层(24a)和底层(24b)，每一个导电带层压在所述顶层和所述底层之间，所述导电带(21)以及所述顶层和所述底层形成叠层带(120)，
其中，所述顶层和所述底层中的每一层均包括开口(262、264、266)，以允许从所述叠层带(120)的两侧访问每一个端子(226、228)，
其中，用于连接到同一能量存储装置(40)的两个端子(226、228)定义了连接间隙(232)，
其特征在于，所述顶层和所述底层(24a，24b)中的至少一个包括第一开口(262)，以允许通过每一个所述第一开口访问相应的连接间隙(232)。
2.根据权利要求1所述的层压母线(12)，其特征在于，所述至少一个导电带(21)沿纵轴(A120)设置，并且包括两个相对的末端部分(122a，122b)，其中，每个导体(22)沿横轴(B120)设置，两个连续的导体(22)沿所述纵轴周期性地相互隔开，
其中，每一个导体具有相同数量的簇(220)，一个导体的所述簇沿所述横轴排列，同一导体图案的两个连续的簇沿所述横轴周期性地相互隔开，
其中，所述层压母线的所有第一端(222)能够连接至能量存储装置(40)的第一电极(48)，所有第二端(224)能够连接至能量存储装置的第二电极(52)。
3.根据权利要求2所述的层压母线(12)，其特征在于，对于每一个导电带(21)，每一个所述第一端(222)均朝向所述导电带的所述末端部分中的一个末端部分(122b)，而每一个所述第二端(224)均朝向所述导电带的所述末端部分中的另一个末端部分(122a)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的层压母线(12)，其特征在于，每一个导体(22)均包括横向连接件(229)，每一个横向连接件将导体(22)的簇(220)连接到同一导体的另一个簇的所述第一端和第二端(222、224)。
5.根据权利要求1所述的层压母线(12)，其特征在于，所述第一开口(262)设置在所述顶层(24a)，其中，每一个所述第一开口允许访问连接到同一能量存储装置(40)的一对端子(226、228)之间的连接间隙(232)，其中，每一个所述第一开口还用于允许访问所述一对端子。
6.根据权利要求5所述的层压母线(12)，其特征在于，所述底层(24b)包括第二和第三开口(264、266)，其中，每一个第二开口均允许访问一对端子(226，228)中的第一端子(226)，以将所述第一端子焊接到所述能量存储装置的正极(48)，
其中每一个第三开口均允许访问所述一对端子的第二端子(228)，以将所述第二端子焊接到所述能量存储装置的负极(52)。
7.根据权利要求2或3所述的层压母线(12)，其特征在于，在连接到相应的能量存储装置(40)时，每一个末端部分(122a，122b)均被配置为具有与另一末端部分相反的极性以及被配置为连接到端接导体(14)或连接部(16)。
8.一种根据权利要求7的母线(10；110)，其特征在于，包括层压母线(12)和两个端接导体(14)，其中，所述层压母线包括一个叠层带(120)，其中，所述一个叠层带的所述两个末端部分(122a，122b)分别连接到相应的端接导体(14)。
9.根据权利要求8所述的母线(10)，其特征在于，所述层压母线(12)包括一对叠层带(120)、两个端接导体(14)以及连接部(16)，其中，所述一对叠层带的各导电带的所述纵轴(A120)彼此平行，
其中，所述一对叠层带(120)中的一个叠层带的至少一个导体(22)以及至少一个末端部分(122a，122b)沿所述横轴(B120)，分别与所述一对叠层带中的另一个叠层带的导体(22)以及末端部分(122b，122a)对齐，
其中，沿所述横轴彼此对齐的两个所述末端部分具有相反的极性，
其中，沿所述横轴对齐的两个所述末端部分通过连接部(16)耦合在一起，
其中，另两个末端部分分别被配置为耦合至相应的端接导体(14)。
10.根据权利要求9所述的母线(10)，其特征在于，所述一对叠层带中的每一个叠层带(120)具有相同数量的导体(22)，其中，所述一对叠层带(120)中的每一个导体(22)具有相同数量的簇(220)。
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