CN115732862A - 电池组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池组件(1)，其包括：电池包(2)，所述电池包具有多个彼此平行地布置的电池单体(3)；以及柔性电路板(4)，所述柔性电路板布置在所述电池包(2)的两个不同的纵长侧面(21，22)上。

Description

电池组件

技术领域

本发明涉及一种电池组件。

背景技术

已知具有多个单个的电池单体的电池组件，这些电池单体通过单体连接器或线路有部分彼此串联连接并且有部分彼此并联连接。在此，通常在电池组件的单个部位处合起来进行一个电压分接。还已知，电池组件的各个部分电位都与电路板电接触，以便实现对电位的监测。为此需要附加的线路等。尤其是在大量电池单体的情况下，在此通常会发生线路或单体连接的交叉，使得必须采取专门的绝缘措施以避免短路。

发明内容

相比之下，根据本发明的电池组件的特征在于特别有利的构造，该构造除了紧凑的结构之外还允许减少或避免使电池单体彼此连接的电线路或单体连接器的交叉点。根据本发明，这通过一种电池组件实现，该电池组件包括具有多个电池单体的电池包。电池包的所有电池单体在此都彼此平行地布置。优选，电池单体是圆柱形的电池单体。电池组件还包括柔性电路板。柔性电路板在此布置在电池包的两个不同的纵长侧面上。

优选，多个电池单体的紧凑集合体被视为电池包，其中，这些电池单体并排地、尤其是以紧密包装的形式且彼此邻接地布置。电池包例如可以具有电池保持器，这些电池单体布置并且相对于彼此被保持在该电池保持器中。优选，柔性电路板在此布置在电池保持器的外侧上。

优选，电池包包括至少十个电池单体，所述电池单体优选以3-4-3的结构布置。

尤其地，电池包的平行于电池单体的纵向延伸尺度布置的侧或侧面被视为电池包的纵长侧面。

优选，柔性电路板的特征在于，它是能弯曲的，以便能够例如类似于柔性带地围绕电池包。优选，柔性电路板构造为一体构件。

通过将柔性电路板布置在电池包的两个不同的纵长侧面上，出现以下优点：来自两个不同的方向的电池单体可以与电路板电连接。由此可能的是，特别灵活地构型和布置诸如线路、单体连接器等的相应的连接元件。尤其地，由此可以以简单的方式实现可以无重叠地布置连接元件，从而有利地可以省去用于电绝缘的措施。由此还得到了电池组件的成本特别有利且轻量化的构造。

本发明还提出优选扩展方案。

优选，电池包沿着纵向轴线延伸，该纵向轴线尤其是平行于电池单体的纵向轴线。柔性电路板在此布置在电池包的关于纵向轴线对置的两个纵长侧面上。特别优选，电池包基本上以棱柱的形式构造，其中，棱柱沿着所述纵向轴线延伸，即如此延伸，使得纵向轴线垂直于棱柱的端面布置。特别优选，其上布置有电路板的对置的两个纵长侧面平行于纵向轴线、并且尤其是关于纵向轴线对称地布置。由此，可以借助电路板从对置的两侧实现电池单体的电接通，从而可以以特别简单的方式无重叠地实现电接通。

特别优选，柔性电路板尤其是作为一体构件从电池包的第一纵长侧面经由电池包的端面延伸至电池包的第二纵长侧面。换言之，柔性电路板在电池包的纵向方向上至少部分地围绕电池包缠绕。也就是说，柔性电路板具有至少两个弯部，优选为90°。因而，在紧凑且成本有利的构造中，可以在电池包的两个纵长侧面上提供特别简单的可电接触性。

优选，电池组件包括多个单体连接器。所述单体连接器中的每个在此分别使多个电池单体在电池单体的端面上彼此串联和/或并联地电连接。优选，多个电池单体在此借助单体连接器彼此串联和并联地电连接。尤其地，因而可以通过电池单体的相应的互连来提供整个电池包的确定的电压和确定的电流。

特别优选，电池组件的所有单体连接器都无重叠地布置。在此，将多个单体连接器在一个虚拟平面或面中的以下布置视为无重叠的布置：在所有单体连接器之间尤其分别存在间隙，即不存在电连接。由此可以提供电池组件的特别简单且成本有利且轻量化的构造，因为可以省去在单体连接器上或之间的电绝缘元件。

优选，每个单体连接器都与柔性电路板直接电连接。在此，尤其是借助在单体连接器和柔性电路板之间的直接机械接触实现的电连接被视为直接电连接。也就是说，单体连接器与电路板的电连接在没有诸如电缆等的电线路的情况下实现。由此可以以少的构件和少的组装步骤实现电池组件的特别简单且成本有利的构造。

特别优选，每个单体连接器都构造为折成角度的金属板。在此，每个单体连接器都具有单体区域，该单体区域平行于电池单体的端面布置并且与至少一个电池单体电连接。此外，每个单体连接器都具有接触区域，该接触区域与电池单体的端面正交地布置。所有接触区域在此都布置在电池包的两个纵长侧面中的一个上并且与柔性电路板直接电连接。因而得到电池单体的电接通的以及电池单体与电路板的电连接的特别简单的构造。

进一步优选地，柔性电路板对于每个单体连接器都分别具有焊盘。在此，每个焊盘都借助熔焊连接、优选电阻焊连接与相应的单体连接器连接。焊盘优选由镍形成。单体连接器优选由镀镍钢形成。因而，优选构造为扁平的板的焊盘可以简单且节省空间地放置到单体连接器的金属板形式的接触区域上并且与其焊接。

优选，每个焊盘都具有凹坑(Dimpel)，该凹坑尤其构造成聚拢变尖。优选，凹坑的尖端在此指向与焊盘连接的相应的单体连接器。由此，尤其可以特别简单地建立电阻焊连接。

优选，电池包的每个单个的电池电位都单独地与柔性电路板连接。柔性电路板在此尤其设置成用于对电池包的不同电池电位进行电压监测。由此，可以获得关于电池包的状态、例如电量状态的特别精确的信息。

特别优选，电池组件还包括线路元件，该线路元件优选构造为冲压格栅或单层的电路板。线路元件在此与电池单体电连接。线路元件和电池单体的电连接例如可以通过其中两个单体连接器实现。线路元件在此设置为用于从电池单体传输功率。尤其地，电池管理系统可以与线路元件连接，以便能将电池单体的电能传递给下游的用电器。

特别优选，线路元件借助熔焊连接、优选电阻焊连接而与柔性电路板直接电连接。优选，在此可以经由线路元件借助电路板监测相应的电池电位。因而得到电池组件的另一个构造，以便能省去诸如电缆等的电线路。

优选，线路元件具有凹坑，其中，优选该凹坑构造聚拢变尖，尤其是其中，凹坑的尖端指向柔性电路板。例如，所述线路元件在此可以由铜合金形成。电路板优选具有由镍制成的焊盘，其中，焊盘和线路元件彼此连接。在此，线路元件优选可以具有比焊盘大的厚度，其中，通过在线路元件上的凹坑可以实现更简单且更鲁棒地建立电阻焊连接。

进一步优选地，电池包具有至少两个电池堆，其中，每个电池堆分别具有多个电池单体。在此，电池单体的相应端面在电池堆中的每个内关于电池单体的纵向轴线都处于相同的高度。在此，电池堆布置成在轴向方向上堆叠、即在轴向方向上并排，沿同一方向取向并且直接邻接彼此。由此，特别有利地可以提供具有大量电池单体的电池组件。在此，通过在电池包的不同纵长侧面上的柔性电路板，即使在大数量的电池单体的情况下，也可在提供监测所有电池电位的可能性的同时提供单体连接器的无重叠的布置。

特别优选，电池组件用作在电动自行车中的电能存储器。在电动自行车中，电池组件的紧凑构造的可能性特别有利地起作用。

附图说明

下面基于实施例结合附图来描述本发明。在附图中，功能相同的构件分别以相同的附图标记标识。在此示出：

图1是根据本发明的一个优选实施例的电池组件的立体图。

图2是图1的电池组件的仰视图。

图3是图1的电池组件的俯视图。

图4是图1的电池组件的细节。

图5是图1的电池组件的另一个细节。

图6是图1的电池组件的电池单体的互连的简化示意图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的一个优选实施例的电池组件1的立体图。在图2和图3中示出图1的电池组件1的仰视图和俯视图。

电池组件1包括具有多个圆柱形的电池单体3的电池包2。在图1和图2中，借助虚线表示了一个单个的电池单体3。

电池包2由两个电池堆26，27组成。每个电池堆26，27都分别包括十个彼此平行地布置的电池单体3。在两个电池堆26，27之一内的所有电池单体3的相应端面关于电池单体3的纵向轴线布置在相同高度。

在一个电池堆26，27内的电池单体3在此以3-4-3的结构来布置(参见例如图6)，

所有电池单体3的纵向轴线在此都平行于电池包2的纵向轴线15。两个电池堆26布置成沿着纵向轴线15堆叠，即沿轴向彼此邻接。

在此，每个电池堆26，27分别具有壳体26a，在该壳体中布置相应的电池单体3。壳体26在此用于保护并且将电池单体3相对于彼此保持。此外，每个电池堆26，27都具有两个盖26b，所述两个盖在轴向方向上邻接于壳体26a的两侧上并且封闭该壳体。

总体而言，电池包2在此具有基本上棱柱形的形状。

此外，电池组件1包括柔性电路板4。柔性电路板4布置在电池包2的关于纵向轴线15对置的两个纵长侧面21，22上。详细地，柔性电路板4作为一体构件从电池包2的第一纵长侧面21经由端面23延伸至第二纵长侧面22(参见图1、2和3)。

柔性电路板4在此以能弹性弯曲的带的形式构造，该带因而可以以特别节省空间的方式直接布置和紧固在电池包2的表面上。

此外，柔性电路板4通过其布置在电池包2的两个纵长侧面21，22上而允许与电池组件1的不同电池电位的特别有利的电接触。由此，可以实现借助电路板4特别精确地监测电池组件1的所有电池电位。

优选，电池组件1附加地包括保持件9(参见图3)，该保持件例如可以构造为塑料部件，并且该保持件设置为用于将柔性电路板4紧固在电池包2上。

电池单体3的用于能量传输和电压监测的电接触借助单体连接器5实现，并且在下文中尤其是参考图6来进行描述。图6在此示出电池组件1的所有电池单体3的布置和互连的简化示意图。在此，在图6中呈现电池单体3的在四个相关的平面A，B，C，D中的相应端面30(参见图3)。图6中所呈现的、在不同平面A，B，C，D中的端面30的视图在此分别示出以从沿着观察方向E(参见图3)的视线中可看到的端面30。

如在图6中可识别的，并排布置的电池单体3的要么两个要么四个端面30分别借助各一个单体连接器5彼此电连接。由此，电池单体3中的多个彼此串联连接以及并联连接。在此，电池单体3的互连如此实现，使得对于整个电池组件1，总共有十个电池单体3串联连接并且两个电池单体3并联连接。

在此，每个单体连接器5都以折成角度的金属板的形式构造并且分别具有单体区域51，该单体区域平行于电池单体3的端面30布置并且使电池单体3的至少两个端面30彼此电连接。此外，每个单体连接器5具有接触区域50，该接触区域与端面30正交地布置。

单体连接器5的接触区域50在此径向地布置在电池单体3的组件之外，并且位于两个纵长侧面21，22中的一个上，如在图1至图4中可识别出的。

电池组件1的单体连接器5在此如此布置，使得总共八个接触区域50布置在电池包2的下纵长侧面22上(参见图2)。

在此，下纵长侧面22上的所有八个接触区域50都与柔性电路板4连接，以便能监测相应的电池电位。

在电池包2的上纵长侧面21上布置有单体连接器5的总共五个另外的接触区域50，50′，50″(参见图3和图6)。

在上纵长侧面21的接触区域50，50′，50″中，将三个接触区域50，50″用于借助柔性电路板4来监测剩余的电池电位。在此，参考图3，在平面D中位于上部的接触区域50以及在平面B中位于下部的接触区域50″直接与柔性电路板4连接。

附加地，设有附图标记50′的接触区域50′设置用于使两个电池堆26，27彼此电连接(参见图6)。为此，从图3中示出的配置出发，将接触区域50′向左弯曲，直到该接触区域接触电池堆27的接触区域50″为止。随后，将这两个接触区域50′，50″彼此电连接，优选借助电阻焊。

附加地，位于上纵长侧面21上的接触区域中的三个接触区域50，50″与线路元件6连接，以便实现电池单体3的功率传输。

在此，线路元件6可以在电池包2的端面60(参见图2和图3)上能与(未呈现的)电接头连接，通过所述电接头可以连接电池管理系统100，就像在图6中简化地示意性地呈现的那样。通过电池管理系统100可以提供电池组件1的电能。

在此，线路元件6构造为冲压格栅并且具有多个线路区段61，62，63。两个线路区段61，62在此设置为用于传输电功率。附加的线路区段63设置为用于将在平面A中位于上部的接触区域50与柔性电路板4连接，以便也能监测这个电池电位。

接触区域50与柔性电路板4的连接借助电阻焊实现。单个的这种连接在图4中以放大的形式呈现。柔性电路板4在此对于每个接触区域50都具有焊盘41，该焊盘是电路板4的集成组成部分。焊盘41是扁平的板，该板平放在接触区域50的上侧面上。每个焊盘41在此都具有凹坑42，该凹坑42构造成在朝向相应的接触区域50的方向上变尖细，使得尖端指向接触区域50。由此，电阻焊连接可以特别简单地且具有高的连接质量地来制造。电阻焊连接在此形成焊盘41和接触区域50的机械连接和电连接。

线路区段61，62与接触区域50的连接(参见图3)以类似的方式实现，其中，在这种情况下线路区段61，62平放在接触区域50上并且分别具有凹坑42。

另一个线路区段63与电路板4的连接以略微修改的方式实现，并且在图5中被详细示出。在此，电路板4为了这种连接同样具有焊盘41′，其中，该焊盘构造成不具有凹坑的。替代地，用于这种连接的凹坑42设置在线路区段63上并且被如此构造，使得尖端指向焊盘41′。这种连接同样借助电阻焊实现。由此，在这个部位也可以简单地建立可靠的连接。

通过带有接触区域50的单体连接器5的特定布置，结合在电池包2的两个对置的纵长侧面21，22上的柔性电路板4，得到以下优点：柔性电路板4和单体连接器5可以直接地彼此电连接，即无需诸如电缆等的线路。尤其地，由此可以提供所有单体连接器5的无重叠的布置，这允许电池组件1的特别简单且成本有利的构型，因为由此可以省去在单体连接器5上的绝缘措施。

Claims (14)

1.一种电池组件，其包括：

-电池包(2)，所述电池包具有彼此平行地布置的多个电池单体(3)，以及

-柔性电路板(4)，所述柔性电路板布置在所述电池包(2)的两个不同的纵长侧面(21，22)上。

2.根据权利要求1所述的电池组件，其中，所述电池包(2)沿着纵向轴线(15)延伸，并且其中，所述柔性电路板(4)布置在所述电池包(2)的关于所述纵向轴线(15)对置的两个纵长侧面(21，22)上。

3.根据前述权利要求中任一项所述的电池组件，其中，所述柔性电路板(4)从第一纵长侧面(21)经由所述电池包(2)的端面(23)延伸至所述电池包(2)的第二纵长侧面(22)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电池组件，其包括多个单体连接器(5)，其中，每个单体连接器(5)分别将多个电池单体(3)在这些电池单体(3)的端面(30)上彼此串联和/或并联地电连接。

5.根据权利要求4所述的电池组件，其中，所述电池组件(1)的所有单体连接器(5)无重叠地布置。

6.根据权利要求4或5所述的电池组件，其中，每个单体连接器(5)与所述柔性电路板(4)直接电连接。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的电池组件，

-其中，每个单体连接器(5)构造为折成角度的金属板，

-其中，每个单体连接器(5)具有单体区域(51)和接触区域(50)，所述单体区域平行于所述电池单体(3)的端面(30)布置并且与至少一个电池单体(3)电连接，所述接触区域与所述电池单体(3)的端面(30)正交地布置，并且

-其中，所有接触区域(50)都布置在所述电池包(2)的两个纵长侧面(21，22)中的一个纵长侧面上并且与所述柔性电路板(4)直接电连接。

8.根据权利要求7所述的电池组件，其中，所述柔性电路板(4)对于每个单体连接器(5)分别具有焊盘(41)，所述焊盘与相应的单体连接器(5)借助熔焊连接、尤其是电阻焊连接而连接。

9.根据权利要求8所述的电池组件，其中，每个焊盘(41)具有凹坑(42)，尤其是其中，所述凹坑(42)的尖端分别在朝向相应的单体连接器(5)的方向上指向。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电池组件，其中，所述电池包(2)的每个电池电位单独地与所述柔性电路板(4)连接，以用于所述电池包(2)的电压监测。

11.根据前述权利要求中任一项所述的电池组件，其还包括线路元件(6)，所述线路元件尤其构造为冲压格栅或单层的电路板，其中，所述线路元件(6)与所述电池单体(3)电连接，以用于从所述电池单体(3)传输功率。

12.根据权利要求11所述的电池组件，其中，所述线路元件(6)借助熔焊连接、尤其是电阻焊连接与所述柔性电路板(4)直接电连接。

13.根据权利要求12所述的电池组件，其中，所述线路元件(6)具有凹坑(43)，尤其是其中，所述凹坑(43)的尖端在朝向所述柔性电路板(4)的方向上指向。

14.根据前述权利要求中任一项所述的电池组件，其中，所述电池包(2)具有至少两个电池堆(26，27)，所述至少两个电池堆分别具有多个电池单体(3)，其中，每个电池堆(26，27)的电池单体(3)的相应的端面关于所述电池单体(3)的纵向轴线布置在相同的高度，并且其中，所述至少两个电池堆(26，27)在轴向方向上堆叠。

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