【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种改进的用于与保持在单元支架中的例如圆柱形的电池单元接触以形成高压电池(例如机动车牵引电池)的电池模块的汇流轨以及一种相应的用于形成高压电池(例如机动车牵引电池)的电池模块组件和一种用于将汇流轨与电池模块组件中的电池单元的单元触点接触的方法。
技术介绍
1、由现有技术公开了高压电池，其电池单元通过汇流轨(英文也称为currentcollector或busbar，即集流器或母线)连接。这种电池也被称为蓄电池。它们通常是电化学蓄电池，尤其锂离子蓄电池。这种电池通常不被构造为单体结构，而是由多个电池单元模块化构成，这些电池单元以机械和电气方式相互连接。在电动车辆的电池系统结构中相应地公开的是，将电池单元布置在电池模块中，并将后者组装成电池。这提高了电池的可配置性，并能在制造电池时使用成本效益相对较高的标准电池单元。电池模块的电池单元可由单元支架保持。后者是在延伸平面中延伸的体，该体一般由塑料等非导电材料制成，并且通常包括多个用于容纳电池单元的容纳部，所述容纳部相对于所述延伸平面以预定图案布置。
2、在本公开的意义上，电池单元被理解为电化学储存单元，优选二次电池单元。术语“单元”可在部件的物理表现的意义上理解为最小可接触的结构单元。与之相对照，电池模块可理解为由多个电池单元组合而成的结构单元。相应地，电池可理解为由一个或多个相互连接的电池模块构成的结构单元。这种电池可以包括容纳电池模块的壳体、电路以及电池管理系统。多个电池可以相互连接成电池系统，以便例如提高电池系统的容量。
3、电池或电池系统优选
4、此外，由现有技术还公开的是，如果将汇流轨直接与电池单元焊接，则需要对汇流轨进行相应的预成型，从而使汇流轨的设置用于与电池单元连接的区段与电池单元相接触，以便能够与其焊接。预成型是额外的加工步骤。因为在从板材上冲压或切割出汇流轨的二维预成型件后，需要在另外的成型步骤、例如深拉或弯曲步骤中将预成型件加工成三维形状。
5、在这种汇流轨中，通常借助于超声波或激光焊接将接片形状的接触连接部直接焊接到相应电池单元的要接触的单元触点上，所述接片三维地背离汇流轨的细长形基体延伸(所谓的凸片)。传统地，所述接片垂直于汇流轨基体的主延伸方向延伸，该主延伸方向通常与主负载方向或主负载路径相对应并且在该主延伸方向中多个前后相继布置地电池单元通过汇流轨并联。在圆柱形电池单元的情况下，用于接触电池单元正极的接片以90°角从基体径向延伸到圆柱形电池单元的具有正极的端侧的中央。为了与负极接触，它们通常以90°角从基体切向延伸到圆柱形电池单元的具有负极的端侧的凸缘边缘。
6、例如，在wo2021182779a1、ep3800702a1或ep3790075a1中可以得到一种具有传统汇流轨的电池模块组件，所述汇流轨具有垂直地从基体延伸的接触连接部。以冲压件或切割件的形式制造这种汇流轨时，在接触连接部以90°角分支的情况下，材料用量较少。此外，在电池单元六角形布置(也称为单元包)的情况下(其例如在圆柱形电池单元的情况下可以提供最好的空间利用)，串联连接的电池单元之间的电连接距离相对较大，因此后者之间的电阻也不必要地较大。如果圆柱形电池单元在其端侧的凸缘区域中具有极点，则通过垂直于基体延伸的接触连接部与凸缘进行电接触时，电池单元相对于主延伸方向(即并联连接的一排电池单元的方向)的位置公差非常小。
技术实现思路
1、从已知的现有技术出发，本专利技术的任务是提供一种改进的用于与保持在单元支架中的优选圆柱形的电池单元接触以形成高压电池的电池模块、优选车辆牵引电池的电池模块的汇流轨以及一种相应的用于形成高压电池、优选车辆牵引电池的电池模块组件和一种用于将汇流轨与电池单元的单元触点接触的方法。
2、本专利技术的任务通过具有权利要求1特征的用于与保持在单元支架中的优选圆柱形的电池单元接触以形成高压电池的电池模块、优选车辆牵引电池的电池模块的汇流轨解决。由从属权利要求、说明书和附图中可以得出有利的拓展方案。
3、相应地，建议了一种用于与保持在单元支架中的优选圆柱形的电池单元接触以形成高压电池的电池模块、优选车辆牵引电池的电池模块的汇流轨，其包括沿主延伸方向延伸的基体和至少一个与该基体一体形成的接触连接部，该接触连接部用于与所述电池单元之一的单元触点接触。
4、此外，汇流轨构造为使得接触连接部沿连接部延伸方向延伸，该连接部延伸方向与主延伸方向形成0°至小于90°之间的连接部角度，其中汇流轨优选具有多个上述接触连接部。
5、术语“连接部角度”理解为由连接部延伸方向的投影和主延伸方向的投影在基体延伸平面上所围成的角度。在基体例如由(金属)板材制成的情况下，该平面由该板材/基体的二维延伸确定，因此垂直于该板材/基体的厚度方向。
6、由于接触连接部在连接部延伸方向上延伸，该连接部延伸方向与主延伸方向围成0°到小于90°之间的连接部角度，因此在制造汇流轨时，尤其当汇流轨作为冲压件从(金属)板材冲压或作为切割件从(金属)板材切割时，可以获得特别高的材料利用率。这是因为接触连接部在空间上紧贴基体，这与现有技术中描述的接触连接部垂直于主延伸方向延伸的传统汇流轨相反。
7、此外，尤其当优选圆柱形的电池单元在电池模块中进行允许特别高的空间利用率的六角形布置时，通过汇流轨串联的两个电池单元之间的电连接距离可以保持特别短，甚至可以保持得尽可能短并且使得电阻可以保持特别小，甚至可以保持尽可能小。
8、此外，汇流轨的这种构造还可以使单元支架和汇流轨对电池单元上侧的覆盖面最小，从而在发生故障时，可以对电池单元进行特别有效的、甚至基本不被汇流轨妨碍的排气(英文为venting)。
9、如果接触连接部被设置用于接触布置在圆柱形电池单元的端侧的圆周区域中、也就是凸缘边缘上的单元触点(其例如可以构造为电池单元的负极)，则可以实现相对于汇流轨的位置并且从而一方面接触连接部和另一方面电池单元在主延伸方向上的位置的高的位置公差。如果主延伸方向布置在电池单元的并联方向上，则这相应地允许在主延伸方向上并联的电池单元的较大的位置公差，因此允许例如由于电池单元之间在主延伸方向上由于单元支架的制造公差而产生的间距变化。因为并联的电池单元之间没有电位差，因此在这个空间方向上的公差一般比电位差可变的电池单元或串联的电池单元高。因此，与带有垂直分支出的接触连接部的传统汇流轨相比，带有所述连接部角度的接触连接部的设计可以更好地利用并联方向上的上述允许的公差。因此，本专利技术的汇流轨可实现更简单和更鲁棒的(批量)制造，结构更简单，并且汇流轨本身以及尤其单元支架和电池模块组件的材料用量更少。
10、在电池单元通过汇流轨横向于主延伸方向串联的方向上，位置公差相对较小，但这并不会带来缺点，因为在这里反正都需要在设计上提供较窄的公差以遵守气隙和爬电距离。
11、优选地，连接部延伸方向如此定向或在连接部延伸方向上延伸的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种汇流轨(1)，用于与保持在单元支架(2)中的优选圆柱形的电池单元(3)接触以形成高压电池的电池模块(100)、优选用于车辆的牵引电池的电池模块，该汇流轨包括沿主延伸方向(7)延伸的基体(4)和与所述基体(4)一体形成的至少一个接触连接部(5、5')，该接触连接部用于与所述电池单元(3)之一的单元触点(6)接触，
2.根据权利要求1所述的汇流轨(1)，其特征在于，所述连接部角度(α)小于45°，优选小于40°，特别优选小于35°，特别优选小于30°，其中所述连接部角度优选为25°、20°、15°、10°、5°或0°，和/或，所述接触连接部以接片的形式在连接部延伸方向(8、8')上相对于所述主延伸方向在侧面从所述基体延伸。
3.根据前述权利要求之一所述的汇流轨(1)，其特征在于，该汇流轨(1)包括用于与第一极性的单元触点(6)接触的第一接触连接部(5)和用于与第二极性的单元触点(6')接触的第二接触连接部(5)，其中优选地，相对于主延伸方向(7)，所述第一接触连接部(5)布置在所述基体(4)的第一侧并且所述第二接触连接部(5')布置在所述基体(4)的第
4.根据前一权利要求所述的汇流轨(1)，其特征在于，所述第一接触连接部(5)相对于所述主延伸方向(7)沿第一方向从所述基体(4)延伸，所述第二接触连接部(5')相对于所述主延伸方向(7)沿与所述第一方向相反定向的第二方向从所述基体(4)延伸。
5.根据前述权利要求之一所述的汇流轨(1)，其特征在于，相对于垂直于所述主延伸方向(7)布置的横向方向(12)，所述第一接触连接部(5)沿第一方向从所述基体(4)延伸，所述第二接触连接部(5')相对于所述主延伸方向(7)沿与所述第一方向相反定向的第二方向从所述基体(4)延伸。
6.根据前述权利要求之一所述的汇流轨(1)，其特征在于，相对于所述主延伸方向(7)，所述第一接触连接部(5)的根区段(17)和所述第二接触连接部(5')的根区段(17')基本布置在相同高度上，所述第一接触连接部(5)从该第一接触连接部的根区段开始从所述基体(4)延伸，所述第二接触连接部(5')从该第二接触连接部的根区段开始从所述基体(4)延伸。
7.根据前述权利要求之一所述的汇流轨(1)，其特征在于，在与要接触的单元触头(6、6')接触之前的状态中，所述基体(4)和所述至少一个接触连接部(5、5')构造为整体的二维板材部件。
8.根据前述权利要求之一所述的汇流轨(1)，其特征在于，所述至少一个接触连接部(5、5')具有用于接触单元触点(6、6')的接触区段(19，19')以及变形区段(20，20')，当所述接触区段(19、19')沿所述基体(4)的厚度方向(21)从所述基体(4)的高度水平下压到要接触的单元触点(6、6')的不同于所述高度水平的高度水平以接触该单元触点(6、6')时，通过所述变形区段能够吸收变形，优选弹性和/或塑性变形，优选弯曲。
9.根据权利要求3至8之一所述的汇流轨(1)，其特征在于，所述基体(4)在两个连接区域(13)之间具有S形的过渡区段(14)，相应至少一个接触连接部(5、5')从所述连接区域延伸，其中优选地，所述连接区域(13)具有横向于主延伸方向(7)的预定宽度并且所述过渡区段(14)具有小于所述连接区域(13)的宽度的横向宽度，其中优选地，所述过渡区段(14)在主延伸方向(7)上具有的长度大于两个接触连接部(5、5')在主延伸方向(7)上的长度。
10.一种用于形成高压电池、优选用于车辆的牵引电池的电池模块组件(100)，包括单元支架(2)、多个保持在所述单元支架(2)中的电池单元(3)和根据前述权利要求之一所述的汇流轨(1)。
11.一种用于将汇流轨(1)与电池单元(3)的单元触点(6、6')连接的方法(40)，包括：
12.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于，在按压步骤中，接触连接部(5、5')的接触区段(19，19')被从由所述汇流轨(1)的基体(4)限定的平面中压到要接触的单元触点(6、6')上，其中优选地，所述接触连接部(5、5')的变形区段(20，20')经历弹性和/或塑性变形。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述接触连接部(5、5')到所述电池单元(3)上的按压借助于焊接头(120)进行。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种汇流轨(1)，用于与保持在单元支架(2)中的优选圆柱形的电池单元(3)接触以形成高压电池的电池模块(100)、优选用于车辆的牵引电池的电池模块，该汇流轨包括沿主延伸方向(7)延伸的基体(4)和与所述基体(4)一体形成的至少一个接触连接部(5、5')，该接触连接部用于与所述电池单元(3)之一的单元触点(6)接触，
2.根据权利要求1所述的汇流轨(1)，其特征在于，所述连接部角度(α)小于45°，优选小于40°，特别优选小于35°，特别优选小于30°，其中所述连接部角度优选为25°、20°、15°、10°、5°或0°，和/或，所述接触连接部以接片的形式在连接部延伸方向(8、8')上相对于所述主延伸方向在侧面从所述基体延伸。
3.根据前述权利要求之一所述的汇流轨(1)，其特征在于，该汇流轨(1)包括用于与第一极性的单元触点(6)接触的第一接触连接部(5)和用于与第二极性的单元触点(6')接触的第二接触连接部(5)，其中优选地，相对于主延伸方向(7)，所述第一接触连接部(5)布置在所述基体(4)的第一侧并且所述第二接触连接部(5')布置在所述基体(4)的第二侧，其中优选地，所述第一接触连接部(5)构造为与在电池单元(3)的端侧布置在中央的第一极性的单元触点(6)接触，和/或所述第二接触连接部(5')构造为与在另一个电池单元(3)的端侧布置在圆周区域中的第二极性的单元触点(6')接触。
4.根据前一权利要求所述的汇流轨(1)，其特征在于，所述第一接触连接部(5)相对于所述主延伸方向(7)沿第一方向从所述基体(4)延伸，所述第二接触连接部(5')相对于所述主延伸方向(7)沿与所述第一方向相反定向的第二方向从所述基体(4)延伸。
5.根据前述权利要求之一所述的汇流轨(1)，其特征在于，相对于垂直于所述主延伸方向(7)布置的横向方向(12)，所述第一接触连接部(5)沿第一方向从所述基体(4)延伸，所述第二接触连接部(5')相对于所述主延伸方向(7)沿与所述第一方向相反定向的第二方向从所述基体(4)延伸。
6.根据前述权利要求之一所述的汇流轨(1)，其特征在于，相对于所述主延伸方向(7)，所述第一接触连接部(5)的根区段(17)和所述第二接触连接部(5')的根区段(17')基本布置在相同高度上，所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·施托尔，H·拜尔，V·柏林格，
申请(专利权)人：韦巴斯托股份公司，
类型：发明
国别省市：
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