汇流条制造技术

本发明专利技术涉及用于电连接电池模块的多个单元的汇流条。为了在单元中的至少一个热失控时或在短路时将电池单元彼此电断开，汇流条包括核和壳，壳至少部分地由第一材料制成，第一材料是导电材料，其中核至少部分地由第二材料制成，第二材料具有显著地高于第一材料的热膨胀系数的热膨胀系数。

【技术实现步骤摘要】
汇流条
本专利技术涉及用于电连接电池模块的多个单元的汇流条。本专利技术还涉及包括这样的汇流条的电池模块和包括这样的电池模块的车辆以及用于构造汇流条的方法。
技术介绍
可再充电电池不同于一次电池之处在于，可再充电电池可以重复地充电和放电，而后者仅进行化学能到电能的不可逆转换。低容量可再充电电池被用作小型电子器件诸如便携式电话、笔记本计算机以及摄录机的电源，而高容量可再充电电池被用作驱动混合动力型车辆等等中的电机的电源。通常，可再充电电池包括电极组件、接收电极组件的壳以及电连接到电极组件的电极端子，电极组件包括正电极、负电极和夹置在正电极与负电极之间的隔板。根据可再充电电池的使用目的和用法，壳可以具有圆柱形或者矩形形状，电解质溶液被注入到壳中用于通过正电极、负电极和电解质溶液的电化学反应而对可再充电电池充电和放电。可再充电电池可以用作由串联联接的多个单元电池或者多个单元形成的电池模块，从而用于驱动需要高能量密度的混合动力型车辆的电机。即，根据电机驱动所需的电能的量，电池模块通过连接多个单元电池的每个的电极端子而形成，使得可以实现高功率可再充电电池。电池模块的单元通常通过所谓的“汇流条”而连接，“汇流条”有时也被称为“汇流排”或者“母线”。汇流条通常是整体的并由固体金属制成，因为它们唯一的功能是将电池模块的单元彼此电连接以在电池模块的单元之间传送电流。为了安全地使用电池模块，从可再充电电池产生的热应该被有效地发射、排出和/或消散。如果热发射/排出/消散没有被充分地执行，在各个单元电池之间发生温度偏差，使得电池模块不能产生用于电机驱动的期望的电能量。此外，如果电池的内部温度由于从可再充电电池产生的热而上升，则在其中发生不正常的反应，因此可再充电电池的充电和放电性能变差并且可再充电电池的寿命缩短。因此，需要可以通过有效地发射/排出/消散从电池产生的热而冷却可再充电电池的冷却装置。在散热装置或者冷却装置分别出现故障的情况下，或者由于电池单元之一中的另一故障例如内部短路，可能发生单元的热失控。由于汇流条是整体的并且由固体金属制成，其以高速导热，因此热被传送到电池模块的相邻单元。期望消除此效应，因为会发生过热并因此发生单元的故障，导致电池模块完全失效并且可能导致电池模块的破坏。此外，在电池系统中内部短路的情况下，例如由于在故障期间电池系统的变形，整体的金属汇流条保持短路电流。因此，散热继续，可能影响电池模块的其他单元或者电池模块作为其一部分的车辆或者器件的其他部件。
技术实现思路
现有技术的一个或多个缺点可以通过本专利技术的手段被避免或至少减小。具体地，提供用于电连接电池模块的多个单元的汇流条，包括：-核，和-壳，至少部分地由第一材料制成，第一材料是导电材料，其中核至少部分地由第二材料制成，第二材料具有显著地高于第一材料的热膨胀系数的热膨胀系数。换言之，汇流条不是由整片的固体金属制成，而是具有允许汇流条承担附加功能的内部结构。如果被适当地设计，汇流条可以起到在单元之一热失控的情况下将电池模块的单元彼此电断开的安全结构的作用。为此，汇流条可以被设计为如果预定温度阈值被超过，则汇流条材料由于不同的热膨胀系数而断裂并且通过汇流条的热和电流传送被中断。具体地，壳由于核的体积增加而断裂。壳可以部分地由第一材料制成或仅由第一材料制成。具体地，如果壳已经被分为基本上不彼此连接的至少两个分离部分，则壳被认为是“断裂”。热膨胀的热系数α是材料常数并说明材料对温度变化的反应。其由公式定义其中L是被研究的主体的长度，T是温度。如果一系数超过另一系数的值至少10％，优选地至少20％，该系数被具体地认为是“显著高于”另一系数。在本专利技术的优选实施方式中，在80K的温度变化下，各个系数的值的差异导致汇流条的不同材料的膨胀中的可见差异。通常，至少两个不同材料的热膨胀系数之间的差异必须使得在结合其他规格诸如尺寸(例如壳和核各自的厚度)的情况下，使壳在预定温度下断裂。另一方面，汇流条需要能承受缓和的温度变化而不将电池单元彼此电断开，因为在汇流条的操作期间，温度不可避免地一定会在某些参数内变化。此外，电池模块必须能够在不同条件下操作，例如环境温度在-10℃与40℃之间。因此，汇流条必须承受某一温差而不将单元彼此断开。虽然专利技术具体地旨在改善用于电池模块的汇流条，但这样的汇流条在使用常规汇流条以及会发生局域生热的任何应用中可以是有用的。根据本专利技术的优选实施方式，汇流条的至少壳在超过温度阈值时断裂。汇流条由至少两种不同材料制成并包括核和壳。壳围绕核。壳可以围绕核使得核完全地嵌入壳中并且核没有任何部分是从外部可见的，壳不断裂的话核无法膨胀。然而，核也可以仅部分地被壳围绕。例如，可以在一侧具有开口，核可以通过该开口进入壳。优选地，壳将核与汇流条连接到电池单元处的区域完全地分离。然后该开口优选地布置为在汇流条的与面对电池模块的位置相反的一侧上。核的目标是当超过温度阈值时破坏壳。阈值温度可以例如是50℃、75℃或100℃。核可以由具有大的热膨胀的材料制成。因此，由于热吸入(thermalintake)引起的核的膨胀大于壳的膨胀。因此，在汇流条的加热期间在壳中形成张力，最终导致壳的结构破坏。如果单元的电连接是单独地通过壳提供的，该壳由导电材料制成，则壳的破坏导致单元的电断开，防止从故障位置到正常功能单元的任何进一步的电流流动。从一个单元到另一单元的热传递也可以被减小。壳可以例如由铝、铜或铁制成。核可以部分地由第三材料制成，第三材料不同于第一材料和第二材料。因此还可以调节汇流条的性质使其具有期望的功能。例如，第二材料可以是具有大的热膨胀系数的材料，第三材料可以是电绝缘体。则汇流条可以被设计为使得在壳断裂时，不仅热传递被有效地减小，而且电流传送被消除。为了实现此目的，汇流条可以例如被设计为如果导电壳被破坏，则核的连接汇流条的两个部分的部分(在该部分处壳的围绕核的部分仍然完好)单独地由第三材料制造，在这种情况下该第三材料将是电绝缘体。换言之，只要汇流条完好，壳的预计会由于温度增加而断裂的区域接触核的仅由电绝缘材料制成的一个或多个部分。如果第二材料也是电绝缘体，可以实现相同效果。如果第二材料结合大的热膨胀系数和良好电绝缘性质和/或绝热性质的特征，则如果核仅由第二材料制造是足够的。然而，在构成汇流条的核的两种不同材料即第二材料和第三材料之间分配期望的性质即热膨胀系数以及电绝缘和/或绝热性质同样是可能的并且有时是有利的。根据本实施方式，特定的几何排列是必需的，这将从下面绘示的图以及伴随的说明而变得清楚。在优选实施方式中，壳具有预定断裂点。此特征使得可以精确控制汇流条在超过热阈值期间的行为。预定断裂点可以例如通过减小壳的横截面而实现，因此减小在具有小的横截面的那些区域中的壳的强度。如果电池壳的温度升高，则汇流条的核膨胀。由于核材料的热膨胀系数显著地高于壳材料的热膨胀系数，核以大于壳的速度膨胀，导致施加于壳上的张力。在断裂点处，破坏壳所需的力比壳的其余部分小。因此壳的结构首先在预定断裂点处损坏。由于壳的破坏，不再有电流可以流过壳。如果壳被破坏，它碎裂为至少第一部分和第二部分。第一部分可以仍然电连接到电池单元之一，而第二部分可以电连接到另一电池单元。然而，在壳的第一部分和第二部分之间没有保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汇流条(220)，用于电连接电池模块(200)的多个单元(211，212)，所述汇流条包括：核(230)，以及壳(240)，至少部分地由第一材料制成，所述第一材料是导电材料，其中所述核(230)至少部分地由第二材料制成，所述第二材料具有高于所述第一材料的热膨胀系数的热膨胀系数。

【技术特征摘要】
2015.10.06 EP 15188460.81.一种汇流条(220)，用于电连接电池模块(200)的多个单元(211，212)，所述汇流条包括：核(230)，以及壳(240)，至少部分地由第一材料制成，所述第一材料是导电材料，其中所述核(230)至少部分地由第二材料制成，所述第二材料具有高于所述第一材料的热膨胀系数的热膨胀系数。2.如权利要求1所述的汇流条(220)，其中所述核(230)部分地由第三材料制成。3.如权利要求2所述的汇流条(220)，其中所述第二材料和/或所述第三材料是电绝缘体。4.如以上权利要求1-3中的一个所述的汇流条(220)，其中所述壳(240)具有预定断裂点(260)。5.如以上权利要求1-3中的一个所述的汇流条(220)，其中所述壳(240)被配置为如果所述汇流条(220)达到预定温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：A戈卢布科夫，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR