CN113594638A - 电池组模块的焊接过程 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种电池组模块，其包括电池单元堆，其中每个电池单元具有端子，并且所述端子具有金属的第一合金。所述电池组模块具有汇流条，所述汇流条包括：具有所述金属的第二合金的本体、所述本体的至少一部分上的镀镍以及设置在所述本体上的凹口，其中所述镀镍的厚度在所述本体的总厚度的0.2％至20％之间，以及焊缝，所述焊缝使相应的端子物理地且电气地联接到所述汇流条。凹口的深度在总厚度的10％和90％之间，凹口的面积在本体的总面积的5％至20％之间，并且镀镍使得该焊缝能够比第一合金和第二合金之间的焊缝更坚固。

Description

电池组模块的焊接过程
本申请是申请日为2016年2月13日、国际申请号为PCT/US2016/017911、国家申请号为201680025580.7、发明名称为“电池组模块的焊接过程”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年5月5日提交的题为“CELL TO CELL BUS BAR WELDING,BUSBAR GEOMETRY AND NICKEL PLATING SPECIFICATION FOR LASER WELDING”(电池单元-电池单元汇流条焊接、汇流条几何形状和激光焊接的镀镍规范)的美国临时申请序列号62/157,369的优先权和权益，其在此为了所有目的通过引用并入本文中。
背景技术
本公开总体上涉及电池组及电池组模块领域。更具体地，本公开涉及一种用于电池组模块的焊接过程。
该部分旨在向阅读者介绍本领域的各个方面，这些方面可涉及本公开的以下描述的各个方面。该讨论据信有助于向阅读者提供背景信息以便于更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解，这些陈述应以该角度来阅读，并且不视为承认现有技术。
使用一个或多个电池系统以用于对车辆提供所有或一部分的原动力的车辆可称为xEV，其中术语“xEV”在本文中定义为包括所有下述车辆(车辆将电功率用于其车辆原动力的全部或一部分)或其任何变型或组合。例如，xEV包括将电功率用于全部原动力的电动车辆(EV)。如本领域的技术人员将理解，也视为xEV的混合动力电动车辆(HEV)将内燃机推进系统和电池供能电动推进系统(诸如48伏特(V)或130V系统)相组合。术语HEV可包括混合动力电动车辆的任何变型。例如，全混合动力电动系统(FHEV)可利用一个或多个电动机，仅利用内燃机或利用两者将原动力和其它电功率提供至车辆。相比之下，轻度混合动力电动系统(MHEV)在车辆空转时停用内燃机，并利用电池系统来对空气调节单元、收音机或其它电子装置持续供能以及需要推进时重新启动引擎。轻度混合动力系统还可应用一定程度的功率辅助，例如在加速期间，以增补内燃机。轻度混合动力通常为96V至130V，并且通过皮带或曲轴集成启动器发电机回收制动能量。另外，微混合动力电动车辆(mHEV)也使用类似于轻度混合动力的“启-停”系统，但是mHEV的微混合动力系统可以向或不向内燃机提供功率辅助并且以低于60V的电压操作。出于当前讨论的目的，应当指出的是，mHEV通常技术上不将直接提供至曲轴或传动装置的电功率用于车辆的任何部分的原动力，但是mHEV仍可视为xEV，因为其在车辆空转(其中内燃机停用)时的确使用电功率来增补车辆的功率需求，并且通过集成启动器发电机回收制动能量。此外，插入式电动车辆(PEV)为任何车辆，该车辆可从外部电源(诸如壁插座)进行充电，并且存储于可充电电池包中的能量驱动或有助于驱动车轮。PEV为EV的子类，包括纯电动或电池电动车辆(BEV)、插入式混合动力电动车辆(PHEV)，以及混合动力电动车辆和传统内燃机车辆的电动车辆变换。
上文所描述的xEV相比于较传统的汽油供能车辆可提供多个优点，该较传统汽油供能车辆仅使用内燃机和传统电气系统，该传统电气系统通常为由铅酸电池供能的12V系统。例如，相比于传统内燃机车辆，xEV可产生较少不期望的排放产物并且可表现出较大燃料效率，并且在一些情况下，此类xEV可完全消除汽油的使用，如同特定类型的EV或PEV那样。
随着技术持续发展，需要提供一种用于这种车辆的改进的电源，特别是电池组模块。例如，在传统配置中，电池组模块可以包括通过在电化学电池的端子(例如，电池端子)之间延伸的汇流条联接在一起的多个互连的电化学电池。在某些情况下，电化学电池的端子和汇流条可能会包含不同的材料。因此，使用传统的焊接技术将汇流条焊接到端子可能导致弱的电连接和/或物理连接。因此，现在认识到，需要一种用于在端子和汇流条之间建立更强的电连接和物理连接的改进的焊接方法。
发明内容
本文公开的某些实施例的概述如下所述。应当理解，描述这些方面仅仅是为了向读者提供对某些实施例的简要概述，并且这些方面并不旨在限制本公开的范围，实际上，本公开可以包括以下可能未阐述的各种方面。
本公开涉及一种电池组模块，其包括设置在壳体中的电池单元堆，其中电池单元堆的每个电池单元具有端子，并且其中端子具有金属的第一合金。所述电池组模块还包括汇流条，所述汇流条包括：具有金属的第二合金的本体、所述本体的至少一部分上的镀镍以及设置在所述本体中的凹口，其中所述镀镍的厚度在所述本体的总厚度的0.2％至20％之间。所述电池组模块具有焊缝，所述焊缝将所述电池单元堆的电池单元的相应端子物理地且电气地联接到所述汇流条，其中所述凹口具有在焊缝处在所述本体的总厚度的10％至90％之间的深度，凹口的面积在所述本体的总面积的5％至20％之间，并且所述镀镍使得搭接焊缝能够比所述金属的第一合金和所述金属的第二合金之间的直接焊接的焊缝(directweld)强。
本公开还涉及一种电池组模块，其包括设置在壳体中的锂离子电池单元，其中所述锂离子电池单元具有端子，并且其中所述端子包含金属的第一合金。所述电池组模块还包括汇流条，所述汇流条包括：具有金属的第二合金的本体、所述本体的周边的至少一部分上的镀镍以及设置在所述本体中的凹口，其中所述镀镍的厚度在所述本体的总厚度的0.2％至20％之间，并且其中所述镀镍的磷浓度为1重量％至15重量％。所述电池组模块还包括使所述端子和所述汇流条彼此物理且电气地联接的焊缝，其中根据一种方法来产生焊缝，所述方法包括将汇流条设置在端子上以使得所述汇流条的第一表面与所述端子的第二表面相邻，朝着所述凹口从电源引导预定量的点比能量以形成焊点；朝着所述焊点引导氮气流；并且在所述焊点处使汇流条的第一表面的至少一部分熔化以形成将所述端子和所述汇流条彼此联接的焊缝。所述镀镍使得该焊缝能够比所述金属的第一合金和所述金属的第二合金之间的直接焊接的焊缝强。
本公开还涉及一种将汇流条激光焊接到电化学电池的端子的方法，所述方法包括：将所述汇流条设置在所述端子上，以使得所述汇流条的第一表面与所述端子的第二表面相邻，其中所述汇流条包括具有金属的第一合金的本体，并且所述端子包含所述金属的第二合金。所述方法还包括朝着设置在所述汇流条的本体中的凹口从电源引导预定量的点比能量以形成焊点，其中所述凹口包括在所述本体的总体厚度的10％至90％之间的深度，所述凹口的面积在所述汇流条的本体的总面积的5％至20％之间；朝着所述焊点引导氮气流；并且在所述焊点处使汇流条的第一表面的至少一部分熔化以形成将所述端子和所述汇流条彼此联接的焊缝。所述镀镍使得该焊缝能够比所述金属的第一合金和所述金属的第二合金之间的直接焊接的焊缝强。
附图简要说明
一经阅读以下具体实施方式并参照附图就可以更好地理解本公开的多个方面，其中：
图1是根据本公开的一个方面具有根据本实施例配置的电池组系统以便为车辆的各种元件提供动力的车辆的透视图；
图2是根据本公开的一个方面图1的车辆和电池组系统的实施例的剖视示意图；
图3是根据本公开的一个方面图2的电池组模块的实施例的分解透视图，该电池组模块可以包括使用本公开的技术形成的一个或多个焊缝；
图4是根据本公开的一个方面图3的电池组模块的汇流条支架的透视图，该汇流条支架可以设置在单独的电池单元上；
图5是根据本公开的一个方面可以用在图3的电池组模块中的各种汇流条的实施例的透视图，所述汇流条包括电池单元-电池单元汇流条、堆-堆汇流条和电池单元-负载汇流条；
图6是根据本公开的一个方面具有设置在汇流条的整个周边上的镀镍的汇流条之一横截面，该汇流条包括凹口；
图7是根据本公开的一个方面图3的电池组模块的电力组装件的透视图；
图8是根据本公开的一个方面布置在图4的汇流条支架中的汇流条的横截面透视图；
图9是根据本公开的一个方面可以用于在图3的电池组模块的汇流条和电池端子之间形成焊缝的方法的实施例的框图，所述焊缝具有增强的物理和/或电气强度；
图10是根据本公开的一个方面在图5的电池单元-电池单元汇流条之一的一部分与图3的电池组模块的电池端子之间的搭接焊缝的横截面图；并且
图11是根据本公开的一个方面汇流条的截面图，该汇流条具有从汇流条延伸并且与电池端子接触以在汇流条和电池端子之间形成间隙的凸片。
具体实施方式
以下将描述一个或多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简洁描述，本说明书中未描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在开发任何这种实际实施方式中，如同在任何工程或设计项目中，必须作出许多特定于实施方式的决定来达成开发者的具体目的，例如，符合系统相关的和商业相关的约束，这可能因实施方式的不同而异。此外，应当理解，这种开发努力可能复杂且费时，但是对于从本公开受益的普通技术人员而言，这可能是设计、制备和制造的日常任务。
本文中描述的电池组系统可以用于给各种类型的电动车辆(xEV)和其他高电压能量存储/消耗应用(例如，电网电力存储系统)提供电力。这种电池组系统可以包括一个或多个电池组模块，各电池组模块具有许多电池单元(例如，锂离子(Li离子)电化学电池)，这些电池单元设置并电气互连以提供用于给例如xEV的一个或多个部件供电的特定电压和/或电流。又如，根据本文实施例的电池组模块可以与固定动力系统(例如，非汽车系统)合并或向其提供动力。
在电池组模块的各种导电部件之间建立的连接可以是冶金的，并且可以使用焊接技术或其它合适的技术形成。遗憾的是，由于存在电池组模块中的不同材料，这些连接中的一些可能难以建立，或者可能并非最优。例如，电池端子可以包括金属(例如，5052铝)的第一合金，而汇流条可以包括金属的第二合金(例如，1100铝)。在某些实施例中，金属的第一合金可以是5052铝，其可以包含铝、镁、铬、铜、铁、锰、硅和/或锌的混合物。金属的第二合金可以是1100铝，其可以包含铝、镁、铬、铜、铁、锰、硅和/或锌的混合物。因此，在这样的实施例中，1100铝可以是更纯的铝，而5052铝可以是更加稀释的铝。
虽然可能似乎需要将不相似的导电材料直接联接在一起，但是这种连接可能会受到不利的电流效应(例如腐蚀)，这可能降低连接。另外，联接不相似的材料可能导致弱的电连接和/或物理连接(例如，裂纹)。因此，现在认识到，需要不同导电材料(例如，不同的铝合金)之间的改进的焊接技术，例如以提高电池的稳定性和寿命。在5052铝和1100铝的情况下，与铝相关的不同合金材料可能阻止形成牢固的连接。
本公开的实施例总体涉及用于将具有第一导电材料的电化学电池的端子焊接到具有第二导电材料的一个或多个汇流条的改进技术。在本公开中使用术语“焊接”旨在包括用于将两种导电材料(例如，金属或含金属的材料)联接在一起的任何合适的方法(或由任何此类方法产生的接合)。本公开所涵盖的方法的非限制性实例包括超声波焊接、激光焊接、气体保护金属极弧焊(GMAW)、惰性气体保护金属极(MIG)焊接、钨极惰性气体保护(TIG)焊接、弧焊、摩擦焊接等。虽然本公开集中讨论将本公开的技术应用于锂离子电池组模块，但应当认识到，锂离子电池组模块仅仅是可能符合本公开的一个或多个方面的模块的一个示例，并且不应被认为将本公开限制于一个特定的模块配置。
为了帮助说明，图1是可以利用再生制动系统的车辆10的实施例的透视图。尽管参照具有再生制动系统的车辆呈现了以下讨论，本文描述的技术可适用于用电池获取/存储电能的其他车辆，可以包括电动车辆和气动车辆。
如上所述，期望电池组系统12与传统的车辆设计大体上兼容。因此，电池组系统12可以放置在车辆10中的原本容纳传统的电池系统的位置。例如，如图所示，车辆10可以包括与传统的燃烧式发动机车辆的铅酸电池类似放置的电池组系统12(例如，在车辆10的发动机罩下方)。此外，如以下更详细地所述，电池组系统12可以定位成便于管理电池组系统12的温度。例如，在一些实施例中，将电池组系统12定位在车辆10的发动机罩下方可以使空气管道能够导通气流经过电池组系统12并且冷却电池组系统12。
图2描述了电池组系统12的更详细的视图。如图所示，电池组系统12包括能量存储部件13，该能量存储部件联接至点火系统14、交流发电机15、车辆控制台16并且任选地联接至电动机17。通常，能量存储部件13可以获取/存储车辆10中产生的电能并且输出电能以便给车辆10中的电气设备供电。
换句话讲，电池组系统12可以向车辆的电气系统的部件供应电力，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/涡轮增压器，电动水泵，可加热挡风玻璃/除霜器，车窗升降电机，装饰灯，轮胎气压监测系统，天窗电机控制器，电动座椅，报警系统，信息娱乐系统，导航特征，车道偏离警告系统，电动驻车制动器，外部灯光，或其任何组合。说明性地在描绘的实施例中，能量存储部件13向车辆控制台16和点火系统14供应电力，其可以用于启动(例如曲柄启动)内燃机18。
另外，能量存储部件13可以获取由交流发电机15和/或电动机17产生的电能。在一些实施例中，交流发电机15可以在内燃机18运行时产生电能。更具体地讲，交流发电机15可以将由内燃机18的旋转产生的机械能转换成电能。附加地或可替代地，当车辆10包括电动机17时，电动机17可以通过将由车辆10的运动(例如，车轮的旋转)产生的机械能转换成电能来产生电能。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获取由交流发电机15和/或电动机17产生的电能。这样，交流发电机15和/或电动机17在本文中概括地称为再生制动系统。
为了便于获取并供应电能，能量存储部件13可以经由总线19电联接至车辆的电气系统。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产生的电能。另外，总线19可以使能量存储部件13能够输出电能到点火系统14和/或车辆控制台16。因此，当使用12V电池组系统12时，总线19可以输送通常在8-18V之间的电能。
另外，如图所示，能量存储部件13可以包括多个电池组模块。例如，在所描述的实施例中，能量存储部件13包括根据本文实施例的锂离子(例如，第一)电池组模块20和铅酸(例如，第二)电池组模块22，其中每个电池组模块20、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可以包括任意数量的电池组模块。另外，尽管锂离子电池组模块20和铅酸电池组模块22被描述为彼此相邻，但是它们可以定位在车辆周围的不同区域。例如，铅酸电池组模块22可以定位在车辆10的内部中或其周围，而锂离子电池组模块20可以定位在车辆10的发动机罩下方。
在一些实施例中，能量存储部件13可以包括多个电池组模块以利用多种不同的电池化学技术。例如，当使用锂离子电池组模块20时，由于锂离子电池化学技术通常比铅酸电池化学技术具有更高的库仑效率和/或更高的充电接受率(例如，更高的最大充电电流或充电电压)，所以可以提高电池组系统12的性能。因此，可以提高电池组系统12的获取、存储和/或分配效率。
为了便于控制对电能的获取和存储，电池组系统12可以额外地包括控制模块24。更具体地讲，控制模块24可以对电池组系统12中的元件，例如，在能量存储部件13、交流发电机15和/或电动机17内的继电器(例如，开关)的操作进行控制。例如，控制模块24可以调节每个电池组模块20或22获取/供应的电能的量(例如，对电池组系统12降低额定值和重新设定额定值)，在电池组模块20和22之间执行负载平衡，确定每个电池组模块20或22的充电状态，确定每个电池组模块20或22的温度，控制由交流发电机15和/或电动机17输出的电压等等。
因此，控制单元24可以包括一个或多个处理器26和一个或多个存储器28。更具体地讲，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器或它们的任意组合。另外，一个或多个存储器28可以包括易失性存储器，例如随机存取处理器(RAM)，和/或非易失性存储器，例如只读存储器(ROM)、光驱、硬盘驱动器或固态驱动器。在一些实施例中，控制单元24可以包括车辆控制单元(VCU)的部分和/或单独的电池控制模块。
如上所述，电池组模块20的单个电池单元可能最终有助于向负载(例如，xEV)供电。例如，图3是电池组模块20的分解透视图，该电池组模块具有第一电池单元堆50和第二电池单元堆52，每个电池单元堆具有单独的电池单元56。各个电池单元56的电池端子58可以经由一个或多个汇流条电联接到模块端子。在一些情况下，可以将汇流条之一焊接到电池单元端子58，以(例如经由物理连接)形成电连接。将汇流条焊接到电池单元端子58可以形成可承受电池组模块20可能经历的振动和/或其他运动的坚固的电连接。然而，当电池单元端子58和汇流条包括两种不同的材料(例如金属的两种不同合金)时，在电池单元端子58和汇流条之间形成的焊缝可能具有相对弱的抗拉强度。因此，电池单元端子58和汇流条之间的电连接可能发生可能由电池组模块20的移动引起的中断和/或断开。本公开的实施例包括改进的焊接过程，即使当这些部件包含不同的材料(例如金属的两种不同合金)时，该焊接过程也可以增加电池单元端子58和汇流条之间的焊缝的抗拉强度。
在某些实施例中，可从供应商接收单个电池单元56，端子58具有金属的第一合金(例如铝的第一合金)。例如，端子58可以包含特定金属的第一合金，例如5052铝(例如含有铝、镁、铬、铜、铁、锰、硅和/或锌的铝合金)。另外，电池组模块20可以包括汇流条支架60，汇流条支架可以包括一个或多个汇流条61，该汇流条被配置为在各个电池单元56之间建立电连接，和/或在电池单元56和外部负载(例如，xEV)之间建立电连接。然而，汇流条61可以包含特定金属的第二合金，例如1100铝(例如含有铝、铜、铁、锰、硅和/或锌的铝合金)，在一些情况下，当使用传统技术将金属(例如铝)的第一合金和第二合金彼此焊接时，可形成相对弱的焊缝。此外，当将任何材料焊接到金属的第一合金(例如，5052铝)时，可能会得到相对弱的焊缝。
图3的所示实施例还示出了具有壳体64的电池组模块20，壳体可以容纳第一和第二电池单元堆50、52。另外，电池组模块20可以包括用于壳体64的盖66。因此，当电池单元56和/或汇流条支架60位于壳体64内时，盖66可以设置在壳体64上以封装电池组模块20并形成可向负载(例如，xEV)供电的单个集成单元。
为了在各个电池单元56之间和/或在电池单元56和负载(例如，xEV)之间建立电连接，电池单元56的端子58可以被联接(例如，焊接)到汇流条支架60的一个或多个汇流条。例如，图4是汇流条支架60的透视图，该汇流条支架具有被配置成设置在电池单元56的端子58上方的汇流条61。在某些实施例中，汇流条61被焊接到端子58，从而在汇流条61和端子58之间建立物理连接和/或电连接。形成的焊缝可以是根据本公开的激光焊接技术形成的搭接焊缝。下面参考图8更详细地讨论这样的技术。
使用汇流条61将电池单元56互连可以实现多个串联和/或并联连接，从而产生整个电池组模块20的预定电压和/或容量。在某些实施例中(例如，图3的实施例)，电池组模块20可以具有例如串联连接的六个电池单元56，以产生作为电池单元56的各个电压之和的电压输出，并且容量基本上等于单个电池单元56的容量。其他电连接，例如一个或多个并联连接，可能会影响电压和容量。在其他实施例中，电池组模块20可以包括少于六个电池单元(例如，5、4、3、2或1个)或多于6个电池单元(例如，7、8、9、10、12、15、20、25、30、35、40、45、50或更多个)。
除了使用汇流条支架60的汇流条61形成电连接之外，汇流条支架60还包括各种感测部件82(例如，感测部件，传感器等)，该感测部件被配置为使得模块20的控制单元24(例如，控制器或电池管理系统“BMS”)能够执行对电池单元56和模块20的监视功能。感测部件82(例如，传感器)可以包括：电压感测部件，其被配置为感测每个汇流条61处的电压；以及温度感测部件，被配置为感测某些汇流条61上的温度。这些感测部件82联接到布线84，该布线被配置为将感测部件82产生的信号传送到控制单元24(例如，BMS)。例如，感测部件82可以电联接到控制单元24(例如，经由布线84)并且被配置为发送关于电池组模块20的温度和/或电压随时间的信号。在某些实施例中，控制单元24可以包括存储在存储器28中的阈值温度和/或电压值。如果从感测部件82接收的信号超过阈值，则控制单元24可以被配置为例如断开电池组模块20和负载之间的电流。
在某些实施例中，汇流条61、感测部件82和布线84都被集成到一体结构(例如，汇流条支架60)，其被配置为承载并集成这些部件。此外，汇流条支架60可以包括凹槽和/或狭槽86，凹槽和/或狭槽可被配置成接收汇流条61并将汇流条61定位在预定位置(例如，直接位于电池单元56的端子58上方)。因此，在电池组模块20的组装期间，汇流条61可以简单地被放置在预先制造的凹槽和/或狭槽86中，以在焊接之前使汇流条61与端子58对准。
如上所述，汇流条61可以被配置为将各个电池单元56彼此电联接以及将电池单元56电联接到负载。因此，在某些实施例中，电池组模块20可以包括不同类型的汇流条(例如，不同的形状、尺寸和/或材料)。例如，图5是可以在图3的电池组模块20的实施例中使用的汇流条61的透视图，包括电池单元-电池单元汇流条100、堆-堆汇流条102和电池单元-负载汇流条104。在图5所示的实施例中，汇流条61被布置用于包括六个电化学电池单元56的电池组模块20。然而，三种类型的汇流条100、102和104可用于具有多于六个电池单元(例如，7、8、9、10或更多)或少于六个电池单元(例如，5、4、3、2或1)的电池组模块。
电池单元-电池单元汇流条100可用于在例如彼此相邻定位的两个电池单元56之间建立电连接。当电池单元56是串联布置时，电池单元-电池单元汇流条100可以联接(例如，焊接)到电池单元56的第一电池单元的正端子并联接到电池单元56中的与第一电池单元56相邻的第二电池单元的负端子。相反，当电池单元56处于并联配置时，电池单元-电池单元汇流条100可以联接(例如，焊接)到电池单元56的第一电池单元的正端子，并且联接到电池单元56的第二电池单元的正端子。类似地，电池单元-电池单元汇流条100还可以联接到电池电压56的第一电池单元和第二电池单元的负端子，以建立并联配置。
在某些实施例中，电池单元-电池单元汇流条100可以包括形状，该形状使电池单元-电池单元汇流条100能够电联接两个电池单元56并且提供用于使感测部件82监测电池单元-电池单元汇流条100的温度和/或电压的平台。例如，在图5所示的实施例中，当从上方观察时，电池单元-电池单元汇流条100包括T形。T形可以使得电池单元-电池单元汇流条100的第一部分105能够将两个或更多个电池单元56彼此联接，并且使电池单元-电池单元汇流条100的第二部分106能够接收感测部件82。然而，根据本公开的焊接技术，电池单元-电池单元汇流条100可以包括能够实现两个或多个电池单元56之间的电连接并且为感测部件82提供平台的任何合适的形状。
当利用多于一个的电池单元堆(例如，第一和第二电池单元堆50、52)时，堆-堆汇流条102可以包括在电池组模块20中。例如，在电池组模块20中仅使用第一和第二电池单元堆50、52中的一个的实施例中，可以不包括堆-堆汇流条102，因为第一和第二电池单元堆50、52之间没有建立电连接。然而，在包括多于一个电池单元堆(例如，第一和第二电池单元堆50、52)的实施例中，堆-堆汇流条102可用于建立第一和第二电池单元堆50、52之间的连接。类似于在单个电池单元56之间建立电连接，第一和第二电池单元堆50、52可以串联或并联连接。例如，第一电池单元堆50的电池单元56的第一电池单元的负端子可以与第二电池单元堆52的电池单元56的第二电池单元的正端子联接以串联联接第一和第二电池单元堆50、52。相反，第一和第二电池单元堆50、52可以经由第一和第二电池单元堆50、52中的每一个的电池单元的负端子或第一和第二电池单元堆50、52中的每一个的电池单元的正端子电联接(例如，焊接到堆-堆汇流条102)，以并联联接第一和第二电池单元堆50、52。
在某些实施例中，堆-堆汇流条102可以包括基本上是平面的本体，但是本体可以包括升高部分107，其使堆-堆汇流条102能够延伸跨过第一和第二电池单元堆50、52以及电池组模块20内存在的阻隔特征，例如由汇流条支架60引起的障碍物。例如，汇流条支架60可以包括各种脊和/或突起，以便于将感测部件82放置在汇流条支架60上和/或实现与盖66的互锁连接。因此，升高部分107可以使堆-堆汇流条102绕过这些特征并在第一和第二电池单元堆50、52之间建立电连接。在其他实施例中，汇流条支架60可以不包括这种脊和/或突起。因此，堆-堆汇流条102可以是基本上平坦的，从而不包括升高部分107。
电池单元-负载汇流条104可用于将电池单元56和/或电池单元堆50、52联接到负载(例如，xEV)。例如，电池单元-负载汇流条104可以直接联接(例如，焊接)到电池单元56的端子58和电池组模块端子。电池组模块20还可以包括正端子和负端子，其可以向负载(例如，xEV)提供电力(例如，来自每个电池单元56累积)。因此，电池组模块20中可以包括两个电池单元-负载汇流条104(例如，一个用于电池组模块正端子，一个用于电池组模块负端子)。在某些实施例中，电池单元-负载汇流条104可以是大体J形，以使得电池单元-负载汇流条104可以物理地接触单个电池单元56的端子58以及电池组模块20的电池组模块端子或端子分流器。在其他实施例中，电池单元-负载汇流条104可包括能够实现电池组模块端子与电池单元56的端子之间的连接的任何合适形状。
如图5所示的实施例所示，汇流条61(例如，电池单元-电池单元汇流条100、堆-堆汇流条102和/或电池单元-负载汇流条104)可以包括凹口108。在某些实施例中，凹口108可以被冲压到汇流条61中。在其它实施例中，凹口108可以通过部分切割汇流条61的厚度而形成。凹口108可以提供用于执行在汇流条61(例如，电池单元-电池单元汇流条100、堆-堆汇流条102和/或电池单元-负载汇流条104)和电池单元端子58之间建立物理连接(并且因此电连接)的焊接的目标。在图5所示的实施例中，凹口108包括圆形。然而，凹口108可以包括任何合适的形状，例如椭圆形、矩形或方形。
凹口108可以具有面积以及深度(例如，到汇流条61的本体的穿透距离)。在某些实施例中，凹口108的面积可以在汇流条61的本体的总面积的5％至20％之间。此外，凹口108的深度可以小于汇流条61的总厚度。例如，凹口108的深度可以在汇流条61的本体的总(例如，组合的)厚度的50％至90％之间。此外，在某些实施例中，汇流条61(例如，电池单元-电池单元汇流条100、堆-堆汇流条102和/或电池单元-负载汇流条104)可以包括在形成焊缝的点处(例如，焊点)的开口(例如，凹口延伸穿过汇流条61的整个总厚度)。例如，汇流条61中的这种开口(例如，电池单元-电池单元汇流条100、堆-堆汇流条102和/或电池单元-负载汇流条104)可以使来自激光焊接装置的激光能够直接接触电池单元端子58，以使得电池单元端子58的温度升高。因此，汇流条61的材料以及电池单元端子58的材料可以熔化以形成汇流条61和电池单元端子58之间的电连接。在这种实施例中，开口的直径可以在0.001毫米(mm)和10mm之间。在其它实施例中，汇流条61可以不包括开口。
在某些实施例中，汇流条61(例如，电池单元-电池单元汇流条100、堆-堆汇流条102和/或电池单元-负载汇流条104)可以包括基材，该基材包含金属的第二合金，金属的第二合金不同于端子58包含的金属的第一合金。例如，汇流条61可以包括1100铝(例如AL1100-0材料)。根据某些实施例，现在认识到金属(例如，5052铝或AL5052-T6)的第一合金与金属(例如，1100铝或AL1100-0)的第二合金之间的直接激光焊接可能不形成强的物理连接和/或电连接。现在还认识到用电镀(镀镍)包覆汇流条61可以增强汇流条61和端子58之间的焊缝的强度。
在某些实施例中，镀镍可以是汇流条61上的涂层，其被配置为增强汇流条61和电池端子58之间的搭接焊缝的物理强度。例如，在焊接过程期间，焊接材料(例如，汇流条61和电池端子58)的温度可能增加。因此，材料中的一种或两种的至少一部分可以熔化以形成两个部件之间(例如，汇流条61和电池端子58之间)的焊缝。当在汇流条61上使用镀镍时，可以增强焊缝的强度，因为镍可以与金属的第一合金和金属的第二合金中的每一个更加兼容于激光焊接。此外，镀镍可以包括预定的厚度，这可以实现更强的(例如更耐腐蚀的)焊缝。例如，在某些实施例中，镀镍的厚度可以是汇流条的基部的组合厚度的0.2％至20％(例如，基材(1100铝或AL1100-0)和镀镍)。但是，在一般意义上说，镀镍可能是任何合适的厚度，这可以使金属的第一合金(例如，5052铝或AL5052-T6)和金属的第二合金(例如，1100铝或AL1100-0)之间能够形成更强的焊缝。
在某些实施例中，镀镍可以包含一定浓度的磷。磷可以通过增加耐腐蚀性来进一步增强汇流条61和电池端子58之间的搭接焊缝的强度。磷还可以通过降低搭接焊缝对裂缝的敏感性来提高搭接焊缝的强度。此外，可以将磷包括在镀镍中以增强汇流条61和/或所得到的激光焊缝的美观性。在某些实施例中，设置在汇流条61(例如，电池单元-电池汇流条100、堆-堆汇流条102和/或电池单元-负载汇流条104)上的镀镍可以具有1重量％(wt％)和15重量％之间的磷浓度。
根据本公开，可以使用用镍涂覆汇流条61的任何技术。在某些实施例中，汇流条61可以通过无电镀镀镍技术来涂覆镀镍。因此，镍可以例如通过还原剂和金属离子之间的化学反应沉积在基体材料(例如，金属的第二合金或1100铝)上。无电镀技术将镀镍设置在基体材料(例如，金属的第二合金)上，通常不将电荷置于涂层溶液中。相反，通过化学还原剂和氧化剂促进化学还原和氧化反应(例如，与使用由于电势引起的电化学氧化还原反应相反)来促进化学还原和氧化反应。在某些实施例中，无电镀可以在基底层上产生均匀的镍涂层，其中均匀的涂层包括预定的厚度。在某些实施例中，镀镍厚度可以在1至15微米(μm)之间、2至10μm之间、4至8μm之间，或者可以增强电池端子58和汇流条61之间的焊缝强度的任何合适的厚度。
汇流条61的镀镍在图6中示出，其是汇流条61之一的横截面。例如，汇流条61可以具有包括金属的第二合金(例如，1100铝或AL1100-0)的本体109。另外，本体109可以涂覆有镀镍110(例如，可以包含磷的镍材料)。如图6所示的实施例所示，镀镍110设置在汇流条61的整个周边111(包括凹口108)上。在其他实施例中，镀镍110可以设置在周边111的一部分(例如，本体109的第一表面)上。在另外的实施例中，镀镍110可以在除了凹口108之外的整个周边111上。因此，在这样的实施例中，凹口108可以包括金属的第二合金(例如，1100铝或AL1100-0)而没有镀镍110。如上所述，镀镍110可以用于增强电池端子58和汇流条61之间的焊缝强度。
如图6所示的实施例所示，镀镍110包括在汇流条61的整个周边111处均匀的厚度112。在其它实施例中，镀镍110的厚度112可以贯穿整个周边111或周边111的设置有镀镍110的部分而变化。如上所述，镀镍110的厚度112可以在1和15微米(μm)之间、在2和10μm之间或在4和8μm之间。另外，本体109可以包括厚度113。在某些实施例中，可以基于能够通过汇流条61并朝向电池端子58传递的期望能量的量来预先确定本体109的厚度113。镀镍110的厚度112和本体109的厚度113可以形成汇流条61的总厚度114。总厚度114可以包括本体的厚度113以及布置在汇流条61的顶表面和底表面上的镀镍110的厚度112(例如，当镀镍110围绕汇流条61的整个周边111设置时)。
图6的所示实施例还示出了具有深度115的凹口108。如上所述，凹口108的深度115可以在整个厚度114的50％和90％之间。凹口108可以为能够朝向汇流条61传输能量的激光器提供目标表面。在某些实施例中，凹口108的深度115可被配置成将足够量的能量传递通过汇流条61的本体109，从而在汇流条61和电池端子58之间形成焊缝116。另外，在某些实施例中，凹口108的面积117可以在汇流条61的本体109的总表面积118的5％和20％之间。
可以参考图7进一步理解汇流条61相对于电池单元56的定位，图7是电池组模块20的电力组装件119的透视图，如本文所使用的术语“电力组装件”是指通过汇流条支架60的汇流条61联接在一起的电池单元56。例如，电力组装件119可以包括位于电池单元堆50、52之上的汇流条支架60，其中在汇流条61与电池端子58之间形成激光焊缝而将电池单元56彼此联接。如上所述，汇流条支架60可以在焊接过程之前位于电池端子58上方。在某些实施例中，汇流条支架60可以被配置为接收预定数量的电池端子58。例如，图7的电力组装件119中示出的汇流条支架60被配置为容纳六个电池单元56，从而接收十二个电池端子58。
图8是设置在图4的汇流条支架60中的汇流条61的横截面透视图。如图8所示的实施例所示，电池单元-电池单元汇流条100设置在汇流条支架60的第一接口120中。第一接口120包括基部121和锁定构件122。例如，电池单元-电池单元汇流条100可以包括具有第一表面和第二表面的支架部分123。支架部分123的第一表面可以被配置为接触(例如，放置于)第一接口120的基部121。此外，支架部分123的第二表面可以定位成靠近锁定构件122。在某些实施例中，电池单元-电池单元汇流条100可以卡入到第一接口120中以使得电池单元-电池单元汇流条100相对于汇流条支架60基本上是固定的(例如，即使在电池单元-电池单元汇流条100激光焊接到电池端子58之前)。因此，在电池单元-电池单元汇流条100和电池端子58之间形成焊缝之前，第一接口120可以充当过盈配合来固定电池单元-电池单元汇流条100。此外，电池单元-电池单元汇流条100可以包括被配置为接触一个或多个电池端子58的电池部分124，从而可以在电池单元-电池单元汇流条100和一个或多个电池端子58之间形成激光焊缝。
在某些实施例中，电池部分124可以从支架部分123偏移。如所示实施例中的示例所示，电池部分124和支架部分123可以相对于电池端子58的公共平面处于不同的平面(例如，偏移但基本平行)。因此，电池部分124可以位于第一平面中，并且支架部分123可以位于第二平面中。在某些实施例中，第一平面和第二平面可以相对于电池端子58的公共平面彼此基本上平行。在这样的实施例中，支架部分123可以被定位成更远离电池端子58并且形成用于感测部件82的平台。可能期望将感测部件82定位成更远离电池部分124，从而当电池单元-电池单元汇流条100的电池部分124被焊接到电池端子58时，不损坏感测部件82。在其他实施例中，电池部分124和支架部分123可以以任何合适的构型定位，从而电池部分124可接触电池端子58，并且支架部分123可接触第一接口120的基部121。
如图8所示的实施例所示，当执行激光焊接时，电池单元-电池单元汇流条100的凹口108与电池端子58基本对准，以使得凹口108可用作目标焊接表面。凹口108的厚度可以小于电池单元-电池单元汇流条100的本体的总厚度，从而焊工可以容易地识别凹口108(例如，能够由光学跟踪系统或技术人员的肉眼识别)。
另外，图8的实施例示出了汇流条支架60的第二接口125，该第二接口被配置为接收第二电池单元-电池单元汇流条126。如图所示，第二电池单元-电池单元汇流条126设置在电池端子58附近，从而可以在第二电池单元-电池单元汇流条126和电池端子58之间形成激光焊缝。此外，第二电池单元-电池单元汇流条126的凹口108也基本上与电池端子58对准，从而为焊工提供目标焊接表面。
图8还示出了汇流条支架60的第三接口127，其可以接收电池单元-负载汇流条104。如图8的所示实施例所示，第三接口127可以包括被配置为接收并接触电池单元-负载汇流条104的一个或多个突起128。另外，第三接口127包括第二锁定构件129，该第二锁定构件可用于防止电池单元-负载汇流条104的移动，从而电池单元-负载汇流条104相对于汇流条支架60基本上保持静止。在某些实施例中，电池单元-负载汇流条104可以卡入就位，以使得第三接口127用作过盈配合。
在某些实施例中，电池单元-负载汇流条104可包括电池部分(未示出)和支架/负载部分130。如图8所示的实施例所示，电池单元-负载汇流条104的支架/负载部分130可以包括搁置在汇流条支架60的突起128上的第一段131。另外，支架/负载部分130可以包括朝着模块端子和端子分流器延伸超过汇流条支架60的第二段132，以使得电池单元-负载汇流条104最终可以联接(例如，焊接)到负载。
一旦汇流条支架60布置在电池端子58上方，则可以在汇流条61和电池端子58之间形成焊缝，以在汇流条61与电池端子58之间(例如经由物理接触)建立电连接。在某些实施例中，可以使用焊接技术来增强汇流条61与电池端子58之间的焊缝强度。例如，图9是方法133，其可以用于将汇流条61(例如，电池单元-电池汇流条100、堆-堆汇流条102和/或电池单元-负载汇流条104)联接到电池端子58，并且与传统焊接技术相比，形成具有增强强度的焊缝。
因此，在框134，汇流条61中的一个可以设置(例如，抵靠)在至少一个电池端子58上方。因此，汇流条61的第一表面135可以与至少一个电池端子58的第二表面136相邻(参见图11)。在某些实施例中，第一表面可物理接触第二表面(参见图10)。在其它实施例中，汇流条61可以包括配置成在第一和第二表面135、136之间形成间隙的凸片和/或其他装置，以降低激光焊接过程的峰值温度(见图11)。例如，可以在汇流条的第一表面135和电池端子的第二表面136之间形成0.01毫米(mm)和10mm之间，0.05和5mm之间，0.1毫米(mm)和0.5mm之间或其任意组合的间隙。此外，根据由框134表示的动作将汇流条61设置在至少一个电池端子58上可以包括将汇流条61定位在汇流条支架60中，并将汇流条支架60设置在电池单元堆50、52上方。在这样的实施例中，汇流条支架60可以包括凹槽和/或狭槽86，该凹槽和/或狭槽可以使汇流条61的凹口108与至少一个电池端子58基本上对准。
在框137，可以从电源(例如，焊炬、激光)朝着布置在汇流条61上的凹口108提供预定量的点比能量以形成搭接焊点。如本文所用，可以至少从焊接功率、焊接速度和焊点尺寸确定点比能量。因此，可以通过改变激光器的焊接功率、焊接速度和/或光斑尺寸来调整点比能量。如本文所使用的，焊接功率可以是指朝向凹口108引导的激光发射的功率密度。另外，焊接速度可以指激光发射在焊点处周围(例如来回或以圆周运动)移动的速度。在某些实施例中，可以从1290瓦(W)的焊接功率、108毫米/秒(mm/s)的焊接速度和0.25毫米(mm)的焊点尺寸形成朝着凹口引导的大约3J的点比能量。在其他实施例中，大约3J的点比能量可以包括2000W的焊接功率、167mm/s的焊接速度和0.25mm的焊点尺寸；1740W的焊接功率、145mm/s的焊接速度、0.25mm的焊点尺寸；1420W的焊接功率、118mm/s的焊接速度、0.25mm的焊点尺寸；1160W的焊接功率、97mm/s的焊接速度、0.25mm的焊点尺寸；1030W的焊接功率、86毫米/秒的焊接速度、0.25毫米的焊点尺寸；或产生3J的点比能量的焊接功率、焊接速度和焊点尺寸的任何其他合适的组合。在另外的实施例中，在0.5J和5J之间，在1J与4J之间，或在2J和3J之间的点比能量可以被导向凹口108以形成搭接焊点。
在某些实施例中，汇流条61(例如，电池单元-电池汇流条100、堆-堆汇流条102和/或电池单元-负载汇流条104)可以包括不均匀的厚度，以使得厚度在汇流条61的本体的横截面中变化。例如，由于制造缺陷(例如，工程公差)，汇流条61可以不包括整个汇流条上均一的厚度。然而，汇流条61可以在搭接焊点处包括预定厚度。例如，汇流条61的凹口108可以具有预定的厚度，该厚度在汇流条61(例如，基底材料的厚度和镀镍的厚度)的总厚度的10％和100％之间。凹口108的预定厚度可以被配置成使足够量的热能能够通过汇流条61并朝向至少一个电池端子58的第二表面136(参见图11)传导，从而可以在汇流条61和至少一个电池端子58之间形成焊缝。
在某些实施例中，搭接焊点可以被配置成具有小于或等于凹口108的面积的面积。在另外的实施例中，该点比能量可以不被导向凹口108，而是导向位于至少一个电池端子58上方的汇流条61的另一区域，从而可以建立汇流条61与至少一个电池端子58之间的物理连接。
在框138处，氮气可以被导向搭接焊点。在某些实施例中，可以使用激光焊接形成搭接焊缝。当使用这种焊接过程时，可以使用保护气体来防止氧气和/或水到达焊点，从而降低搭接焊缝的焊缝孔隙率(例如，焊缝中的氧气、水蒸汽和/或其他污染物的百分比)。因此，保护气体可以降低搭接焊缝的焊缝孔隙率，从而最终提高焊缝的强度。
在方框139，汇流条61的第一表面135(参见图11)的至少一部分可以熔化以在搭接焊点处形成熔融金属材料。因此，当熔融金属材料再固化(例如硬化)时，可以形成搭接焊缝，并且汇流条可以物理地联接和/或电联接到至少一个电池端子58。例如，在焊接过程期间，电源(例如，焊炬、电弧、激光)可以增加焊接部件(例如，汇流条61和至少一个电池端子58)的温度。这种温度升高可以导致焊接部件的至少一部分熔化，从而产生熔融金属材料(例如金属和/或镍的第一和/或第二合金)。当从搭接焊点除去电源(例如，焊炬和/或电弧)时，温度降低，从而使得熔融金属能够重新固化(例如，硬化)并将两个焊接部件(例如汇流条61和至少一个电池端子58)粘合，从而使焊接部件彼此联接。
在某些实施例中，根据方法133形成的搭接焊缝可以产生具有某些特性(例如，增强的强度、增强的焊缝孔隙率)的焊缝。例如，搭接焊缝可以包括300牛顿(N)和1000N之间，500N和900N之间或750N和800N之间的抗拉强度。另外，搭接焊缝可以包括相对低的焊缝孔隙率。如本文所使用的，焊缝孔隙率可以是表示在熔融金属材料再凝固之后被困在焊缝中的气体和/或其它污染物(例如，氧气、其他气体和/或水蒸气)的量的百分比。使用氮气作为保护气体可以降低焊缝孔隙率，因为氮气具有低分子量，因此氮气可能不会像较重的保护气体那样显著地影响焊缝孔隙率。较小的焊缝孔隙率可以对应于更强的焊缝，因为焊缝更密集。在某些实施例中，使用方法133产生的搭接焊缝可以包括10％至80％之间，20％至60％之间或30％至40％的焊缝孔隙率。可以通过对焊缝进行计算机断层(CT)扫描并计算存在于总焊缝体积中的多孔体积的百分比来确定焊缝孔隙率。在其他实施例中，搭接焊缝可以包括任何合适的焊缝孔隙率，从而可以导致汇流条61(例如，电池单元-电池单元汇流条100、堆-堆汇流条102和/或电池单元-负载汇流条104)和至少一个电池端子58之间的搭接焊缝具有增加的抗拉强度和/或电气强度。
使用方法133形成的搭接焊缝还可以包括相对低的电阻。例如，在一些情况下，在汇流条61(例如，电池单元-电池汇流条100、堆-堆汇流条102和/或电池单元-负载汇流条104)和至少一个电池端子58之间形成焊缝以形成电连接可以由于焊缝中的缺陷而产生电流阻力。因此，搭接焊缝的较低的电阻可以是令人期望的，以增加汇流条61和至少一个电池端子58之间的电连接的强度。在某些实施例中，使用方法133形成的搭接焊缝的电阻可以在0.0001毫欧(mΩ)和0.005mΩ之间，0.0003mΩ和0.003mΩ之间，或0.0005mΩ和0.001mΩ之间。在其它实施例中，搭接焊缝可以包括能够在汇流条61和至少一个电池端子58之间形成具有增加的物理强度和/或电气强度的搭接焊缝的任何合适的电阻。
在某些实施例中，搭接焊缝的点比能量可以确定进入至少一个电池端子58的穿透深度。在某些实施例中，可能期望将搭接焊缝进入至少一个电池端子58的穿透深度降低以避免对电池单元56造成损坏和/或影响汇流条61与至少一个电池端子58之间的电连接的强度。在某些实施例中，使用方法133形成的搭接焊缝的穿透深度可以在0.5毫米(mm)和1mm之间，在0.6mm和0.9mm之间，或者在0.75mm和0.85mm之间(见图10)。在其它实施例中，搭接焊缝可以包括能够在汇流条61和至少一个电池端子58之间形成具有增加的物理强度和/或电气强度的搭接焊缝的任何合适的穿透深度。
使用方法133形成焊缝也可以产生与传统技术相比具有增加强度的搭接焊缝，因为该工艺可以保持相对低的峰值温度。如本文所用，在焊接过程中，峰值温度可以是焊接部件(例如，汇流条61和至少一个电池端子58)的最高温度。在某些实施例中，可能需要利用足够高的峰值温度值来熔化一个或多个焊接部件(例如，汇流条61和至少一个电池端子58)的至少一部分，但不会太热而导致电池组模块中的敏感部件(例如，布置在汇流条支架60中的感测部件82、电池单元56的电极或密封电池端子58的材料)可能发生损坏。使用方法133中所示的焊接过程可以使搭接焊缝能够在60摄氏度(℃)和250℃之间，在70℃和200℃之间，在80℃和90℃之间，或其任何组合的峰值温度下形成。这样的峰值温度值可以实现汇流条61和至少一个电池端子58之间的牢固焊缝，同时防止损坏电池组模块20中的敏感部件。在其他实施例中，方法133中所示的过程可以包括能够在汇流条61和至少一个电池端子58之间形成具有增加的物理强度和/或电气强度的搭接焊缝的任何合适的峰值温度。
使用方法133形成的搭接焊缝的特征可以至少部分地取决于搭接焊缝的直径和/或面积。例如，搭接焊缝的较大直径和/或面积可以形成更强的焊缝，但是可能导致焊接期间电池端子58处的峰值温度较高。相似地，较大的直径和/或面积可以降低电阻，但是可能导致焊接期间电池端子58处的峰值温度较高。因此，应当理解，当确定焊缝的直径和/或面积时，在电阻、焊缝强度和峰值温度之间存在微妙的平衡。在某些实施例中，布置在汇流条61上的凹口108的面积可以对应于搭接焊缝的期望面积。因此，在焊接过程中焊工可以利用凹口108作为指导。在某些实施例中，搭接焊缝的直径可以在0.5毫米与10毫米之间，0.75毫米与7.5毫米之间，在1毫米和5毫米之间，或其任何组合。类似地，搭接焊缝的面积可以在5平方毫米(mm2)和30mm2之间，在7.5mm2和20mm2之间，在10mm2到15mm2之间，或其任何组合。在其它实施例中，搭接焊缝可以包括能够在汇流条61和至少一个电池端子58之间形成具有增加的物理强度和/或电气强度的搭接焊缝的任何合适的直径和/或面积。
当汇流条61和至少一个电池端子58之间形成搭接焊缝时，可以建立基本上永久的电连接。图10是通过在电池单元-电池汇流条100中的一个的一部分与电池端子58之一之间的搭接焊缝形成的一个这样的电连接的横截面视图。应该注意的是，可以在堆-堆汇流条102和电池端子58之一之间以及在电池单元-负载汇流条104与电池端子58之一之间建立类似的搭接焊缝。如图10所示的实施例所示，电池单元-电池单元汇流条100和电池端子58彼此直接接触，从而通过物理接触建立电连接。在电池单元-电池单元汇流条100与电池端子58之间形成搭接焊缝可以防止来自电池单元56的电流意外断开，因为搭接焊缝形成将电池单元-电池单元汇流条100固定到电池端子58的物理连接。
图10还示出了焊缝到电池端子58中的焊接穿透深度140。因此，预定量的点比能量可以确定焊接穿透深度140，因此，可以选择预定量的点比能量，以使得焊接穿透深度140不会损坏电池端子58。例如，当点比能量高得以至于焊接穿透深度140延伸穿过整个电池端子58时，可能会发生损坏。
此外，电池单元-电池单元汇流条100的表面可以邻近电池端子58的表面定位。在某些实施例中，电池单元-电池单元汇流条100的表面可以基本上平坦地位于端子58的表面上。在其它实施例中，间隙146可以通过电池单元-电池单元汇流条100上的凸片而形成在电池单元-电池单元汇流条100的表面和端子58的表面之间。例如，图11示出了从电池单元-电池单元汇流条100的本体109的第一表面135延伸并接触电池端子58的第二表面136的凸片141。因此，在第一表面135和第二表面136之间形成间隙146。如上所述，间隙146可以包括在0.01毫米(mm)和1mm之间，0.05和5mm之间，在0.1毫米(mm)和0.5mm之间的距离，或者任何其它合适的距离。在某些实施例中，凸片141与汇流条61的凹口108分离。然而，在其他实施例中，凸片141可以由汇流条61的凹口108形成(例如，凹口108形成从汇流条61的第一表面135延伸的突起，从而产生凸片141)。
在某些实施例中，可能需要利用凸片141在第一表面135和第二表面136之间形成间隙146，以至少部分地隔离电池端子58的第二表面136。因此，当将凸片141包括在电池单元-电池单元汇流条100上时，峰值温度可以降低，因为由于汇流条61和电池端子58之间的最小表面接触，热能不能直接从汇流条61向电池端子58传导。此外，凸片141和间隙146可以减小搭接焊缝的焊缝孔隙率。例如，间隙146可使焊接过程期间产生的气体(例如烟雾)在熔融金属材料重新凝固并形成最终的搭接焊缝之前能够被引导离开搭接焊点。此外，凸片141可以使得电池单元-电池单元汇流条100的第二金属合金熔化而不熔化电池端子58的第一金属合金。因此，熔化的第二金属合金可以从第一表面135掉落并进入间隙146，以在电池单元-电池单元汇流条100和电池端子58之间形成焊缝。因此，现在认识到利用具有凸片141的电池单元-电池单元汇流条100中的一个，并且因此形成间隙146，可以令人期望地降低在焊接过程期间发生的峰值温度，以及降低最终搭接焊缝的焊缝孔隙率，因为这样的效果可以增加搭接焊缝的物理强度和/或电气强度。
基于前面的描述，可以理解，对几个焊接参数可以在不同系统(例如，不同类型的焊接材料和/或被焊接的不同类型的部件)进行修改和变化。表1是表示可以根据上面参考图9描述的方法133使用的示例性焊接操作参数的数据表。为了展示方法133可以产生增强的焊缝性质的方式，表2描述了对应于传统焊接技术(例如角焊缝)的焊接操作参数。例如，表1的操作参数利用3J的点比能量，而表2所示的传统操作参数利用2.5J的点比能量。由于汇流条61和电池端子58的熔化增加，点比能量的0.5J的差异可以实现更坚固的焊缝。然而，增加的点比能量可能不能太大而导致电池端子58发生损坏。此外，表1中描述的参数利用氮气作为保护气体，而表2中的参数不使用保护气体(例如，当传统焊接为角焊接时)。此外，表1的参数不利用汇流条61中的开口(“汇流条孔直径”为0毫米)，而表2所示的参数包括汇流条61中的大约5毫米的开口。
Figure BDA0003130960300000201
Figure BDA0003130960300000211
Figure BDA0003130960300000212
表3-6是比较使用传统焊接技术(根据表2中的参数)形成的第一焊缝和根据本公开的实施例(根据表1中的参数)形成的第二焊缝的实验结果的数据表。
例如，表3是示出使用传统焊接技术执行的第一焊缝(例如，标记为“传统的”)以及使用根据本公开的焊接技术执行的第二焊缝158(例如，标记为“增强的”)的抗拉强度(β)和坚固性(S/N)的实验结果的数据表。如表3所示的实施例所示，第二焊缝的抗拉强度和坚固性明显大于第一焊缝的抗拉强度和坚固性，例如，第二焊缝的抗拉强度增加了大约266.4N/mm2，对于坚固性而言，其增加约为5.9dB。因此，使用本公开的焊接技术可以使电池组模块的组装商或制造商能够实现更强和更坚固的焊缝，从而增强电池组模块的耐久性。
Figure BDA0003130960300000213
表3：第一焊缝和第二焊缝的抗拉强度(β)和坚固性(S/N)的实验结果
类似地，表4是比较在用于第一焊缝的峰值温度范围(例如，传统的)内的第二焊缝(例如增强的)的焊接过程中测量峰值温度(例如，以摄氏度测量)的测试的实验结果的数据表。
Figure BDA0003130960300000214
表4：与第一焊缝的峰值温度范围相比第二焊缝焊接期间峰值温度的实验结果
另外，表5是表示焊缝孔隙率的实验结果的数据表。数据表显示了当汇流条61中包括凸片141时(例如，标记为“N1”)以及当汇流条61中不包括凸片时(例如标记为“N2")第一焊缝和第二焊缝的焊缝孔隙率。如表5所示，第二焊缝的焊缝孔隙率通常高于第一焊缝的焊缝孔隙率。因此，由于利用氮气保护气体，在搭接焊缝中可能已留存更多的气体。然而，如表2所示，由于没有使用保护气体形成第一焊缝，因此，可能在第一焊缝留存更少气体。尽管第二焊缝的焊缝孔隙率通常较高，但是特别是当与第二焊缝获得的抗拉强度和坚固性的增加相比时，焊缝孔隙率的增加并不显著。
Figure BDA0003130960300000221
表5：第一焊缝和第二焊缝的焊缝空隙率的实验结果
最后，表6是表示一个或多个电池端子58中的焊接穿透深度140的实验结果的数据表。例如，分别在电池单元56之一的正端子194和电池单元56的负端子196上进行第一焊缝和第二焊缝。另外，使用具有凸片141的汇流条61(例如，标记为“N1”)以及使用不包括凸片141的汇流条61之一(例如标记为“N2”)来执行第一焊缝和第二焊缝。如表6所示，第二焊缝的焊接穿透深度140通常小于第一焊缝的焊接穿透深度140。因此，第二焊缝产生比第一焊缝更大的抗拉强度，并且第二焊缝没有像第一焊缝那样深入地穿透到电池端子58中。
Figure BDA0003130960300000222
表6：第一焊缝和第二焊缝的焊接穿透深度的实验结果
所公开的实施例中的一个或多个可以单独地或组合地提供用于制造电池组模块和电池组模块的部分的一种或多种技术效果。一般来讲，本公开的实施例包括用于将具有金属的第一合金(例如，1100铝或AL1100-0材料)的汇流条焊接到具有金属的第二合金(例如，5052铝或AL5052-T6材料)的电池端子的改进焊接技术。改进的焊接技术可以利用汇流条上的镀镍产生具有比传统焊接技术更大的抗拉强度和坚固性的搭接焊缝，这可以增加电池组模块的寿命。本说明书中的技术效果和技术问题是示例性的并且不是限制性的。应该指出的是，本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。
通过示例方式示出了上述具体实施例，并且应当理解，对这些实施例可以容易地进行多种修改和替代形式。还应当理解，权利要求书旨在不限于公开的特定形式，而是涵盖落入本公开的精神和范围内的所有修改、等同形式和替代形式。

Claims (20)

1.一种电池组模块，包括：
布置在壳体中的电池单元堆，其中所述电池单元堆中的每个电池单元包括端子，并且其中所述端子包括金属的第一合金；
汇流条，所述汇流条包括具有所述金属的第二合金的本体、和所述本体的周边的至少一部分上的镀镍；以及
焊缝，所述焊缝将所述电池单元堆的电池单元的相应端子物理地且电气地联接到所述汇流条，其中所述镀镍使得所述焊缝能够比所述金属的所述第一合金和所述金属的所述第二合金之间的直接焊接的焊缝强。
2.根据权利要求1所述的电池组模块，其中所述镀镍的厚度在所述本体的总厚度的0.2％至20％之间。
3.根据权利要求1所述的电池组模块，其中所述镀镍包括1重量％至15重量％之间的磷浓度。
4.根据权利要求1所述的电池组模块，其中所述焊缝包含1毫米(mm)至5毫米(mm)之间的直径和5平方毫米(mm2)至15平方毫米(mm2)之间的面积。
5.根据权利要求1所述的电池组模块，其中所述金属的所述第一合金为5052铝，并且所述金属的所述第二合金为1100铝。
6.根据权利要求1所述的电池组模块，其中所述汇流条包括凸片，所述凸片被配置成在所述汇流条和所述端子之间形成间隙。
7.根据权利要求1所述的电池组模块，其中所述焊缝包括500牛顿(N)和800牛顿(N)之间的抗拉强度。
8.根据权利要求1所述的电池组模块，其中所述焊缝包括10％至40％之间的焊缝孔隙率。
9.根据权利要求1所述的电池组模块，其中所述汇流条是电池单元-电池单元汇流条、堆-堆汇流条、电池单元-负载汇流条或其任何组合。
10.根据权利要求1所述的电池组模块，其中所述汇流条包括电池单元-电池单元汇流条，其中所述电池单元-电池单元汇流条的第一部分将所述电池单元堆的第一电池单元联接到所述电池单元堆的第二电池单元，并且其中所述电池单元-电池单元汇流条的第二部分联接到所述电池组模块的感测部件。
11.一种电池组模块，包括：
布置在壳体中的电池单元堆，其中所述电池单元堆中的每个电池单元包括端子，并且其中所述端子包括金属的第一合金；
汇流条，所述汇流条包括具有所述金属的第二合金的本体和设置在所述本体中的凹口；以及
焊缝，所述焊缝将所述电池单元堆的电池单元的相应端子物理地且电气地联接到所述汇流条，其中所述凹口包括在所述焊缝处在所述本体的总厚度的10％至90％之间的深度。
12.根据权利要求11所述的电池组模块，所述焊缝处的所述凹口的面积在所述本体的总面积的5％至20％之间。
13.根据权利要求11所述的电池组模块，其中所述凹口与所述端子对准。
14.根据权利要求11所述的电池组模块，其中所述焊缝包含1毫米(mm)至5毫米(mm)之间的直径和5平方毫米(mm2)至15平方毫米(mm2)之间的面积。
15.根据权利要求11所述的电池组模块，其中所述金属的所述第一合金为5052铝，并且所述金属的所述第二合金为1100铝。
16.根据权利要求11所述的电池组模块，其中所述汇流条包括凸片，所述凸片被配置成在所述汇流条和所述端子之间形成间隙。
17.根据权利要求11所述的电池组模块，其中所述焊缝包括500牛顿(N)和800牛顿(N)之间的抗拉强度。
18.根据权利要求11所述的电池组模块，其中所述焊缝包括10％至40％之间的焊缝孔隙率。
19.根据权利要求11所述的电池组模块，其中所述汇流条是电池单元-电池单元汇流条、堆-堆汇流条、电池单元-负载汇流条或其任何组合。
20.根据权利要求11所述的电池组模块，其中所述汇流条包括电池单元-电池单元汇流条，其中所述电池单元-电池单元汇流条的第一部分将所述电池单元堆的第一电池单元联接到所述电池单元堆的第二电池单元，并且其中所述电池单元-电池单元汇流条的第二部分联接到所述电池组模块的感测部件。
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