灵活型电压嵌套式电池模块设计制造技术

本发明专利技术的示例性实施例提供了具有嵌套在一起的多个电芯的灵活型的多电压电池模块。电芯例如为圆柱形锂离子电芯。为了提高电芯包装密度，电芯可以设置成嵌套构造，使得相邻电芯的中心形成等边三角形。电芯可以放置在具有互锁突舌的外壳或壳体中，所述突舌允许多个模块连接在一起。在模块内，电芯可以通过位于电池电芯顶部和底部的汇流条连接成不同的构造。不同的构造可以给模块提供不同的电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
根据本专利技术的示例性实施例总体涉及电池模块设计，更特别地，涉及具有多个电 化学电池电芯(cell)的灵活型电压嵌套式电池模块。
技术介绍
电池模块可以包括组合在一起的多个电化学电芯。电芯可以例如为圆柱形锂离子 电芯，每个电芯具有布置在该电芯的两个相对端部处的两个电源端子(正极端子和负极端 子)。两个电源端子典型地由不同的材料制成。例如，电源端子通常由铝(正极)和铜(负 极)或者镀镍钢(负极)制成。图1是具有圆柱形电芯104的电池模块102的顶视图，所述圆柱形电芯布置成矩 阵构造，并且在电芯104之间具有间隙106。每个模块只能提供单一电压，在这个意义上说， 电池模块，例如模块102，为非灵活型的。为了提供不同的电压，多个传统的电池模块必须串 联连接，从而使电池尺寸增大。同样，图1所示电池的包装密度不是最优的。就圆柱形电芯104如何机械和电连接到周围元件上而言，传统的电池模块缺乏稳 固的构造。另外，传统的电池模块具有散热不足并且不能有效地将多个单个模块连接在一 起的缺点。因此，需要一种易于制造且提供增大的电芯包装密度的电池模块。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施例提供了具有嵌套在一起的多个电芯的灵活型的多电压电 池模块。电芯例如为圆柱形锂离子电芯。为了提高电芯包装密度，电芯可以设置成嵌套 构造，使得相邻电芯的中心形成等边三角形。电芯可以放置在具有互锁突舌的外壳或壳体 (例如，塑料外壳)内，所述互锁突舌允许多个模块连接在一起。在模块内，电芯可以通过位 于电池电芯顶部和底部的汇流条(buss bar)连接成不同的构造。不同的构造可以给模块 提供不同的电压。汇流条可以包括由焊接在一起的不同材料制成的两个部分(例如，铝部 分和铜部分)。电池模块可以包括位于一端或两端的散热装置，用于通过汇流条冷却电池模 块。本专利技术的示例性实施例还提供了具有电芯通气管道设计的电池模块，所述电芯通 气管道设计在不给模块增加额外部件的情况下冷却并重新引导高温和高速气体。在电池模 块中，电池电芯可以具有位于金属汇流条的边缘之间的电芯通气口。汇流条可以由液体冷 却系统冷却并且可以用于降低从电芯通气口排出的气体的温度和速度。在示例性实施例中，提供了包括电芯壳体的电池模块。多个电池电芯布置在电芯 壳体内，电池电芯分别具有端子，所述端子具有顶部和周侧部。至少一个汇流条部件提供一 组电池电芯之间的电连接并且跨过该组电池电芯的纵向端部延伸以接触端子顶部。端子的周侧部不受汇流条部件的阻碍，使得激光可以被引向周侧部以将端子焊接到汇流条部件 上。在一个方面，电池电芯具有包括至少两个周侧部的端子，汇流条部件包括与端子 接触的突起。突起具有与端子的至少两个周侧部对准的第一侧部和第二侧部。在另一个方 面，提供了多个汇流条部件，每个汇流条部件沿着沿一排电池电芯延伸的方向彼此隔开。在一个方面，电芯壳体包括互锁机构，其用于将电芯壳体联接到相邻的电芯壳体 上。互锁机构可以包括突舌和狭缝中的至少一种。在另一方面，互锁机构包括用于分别与 相邻电芯壳体的狭缝和突舌接合的突舌和狭缝。在一个方面，电池电芯组包括至少第一排和第二排，所述端子具有带多个角部的 外周形状，使得第一排中的端子的角部之一背离第二排指向，并且第二排中的端子的角部 之一背离第一排指向。端子可以具有正方形外周形状。在另一方面，电池模块包括印刷电路板，其监控电池模块的电压和温度中的至少 一项。电池模块还可以包括盖，其中，所述印刷电路板沿着多个汇流条部件在所述盖和多个 汇流条部件之间延伸。在另一方面，多个汇流条部件在电池电芯的纵向端部处形成第一汇流条构造，电 池模块包括位于电池电芯另一端部处的第二多个汇流条部件以形成第二汇流条构造。第一 汇流条构造可以具有比第二汇流条构造多的部件。在更进一步的方面，提供冷却第二汇流 条构造的散热装置。散热装置沿着第二汇流条构造延伸并且包括冷却剂入口和出口。根据示例性实施例，电池模块构造包括多个电芯壳体，每个电芯壳体包括多个开 口。多个电池电芯布置在多个开口内，每个电芯壳体具有互锁机构，其用于将电芯壳体联接 在一起，所述互锁机构布置在电芯壳体的侧部上。根据一个方面，互锁机构包括突舌和狭缝中的至少一种。电芯壳体之一的互锁机 构可以包括用于分别与另一电芯壳体的狭缝和突舌接合的突舌和狭缝。在电池模块的另一方面，电池电芯分别具有端子，至少一个汇流条部件提供第一 电芯壳体中的一组电池电芯之间的电连接，至少另一个汇流条部件提供第二电芯壳体中的 一组电池电芯之间的电连接。端子包括至少两个周侧部，汇流条部件包括与所述端子接触 的突起，所述突起具有与所述端子的至少两个周侧部对准的第一侧部和第二侧部。在另一方面，为每个电芯壳体提供多个汇流条部件，其中，汇流条部件彼此隔开。 在另一方面，电池电芯组均包括至少第一和第二排电池电芯，所述端子具有带多个角部的 外周形状，所述角部沿时钟方向固定，使得每个端子的两个角部沿着所述排的纵向方向指 向相反的方向。根据本专利技术的另一示例性实施例，提供了制造电池模块的方法，包括将多个电池 电芯布置成阵列，多个电池电芯分别具有带端子的第一纵向端部。将汇流条布置在电池电 芯的端子上，并且将激光沿着与电池电芯的纵向方向大体上垂直的方向引向端子以在汇流 条和端子之间形成焊缝。在一个方面，端子包括至少两个周侧部，汇流条部件包括与所述端子接触的突起， 所述突起具有与所述端子的至少两个周侧部对准的第一侧部和第二侧部，激光沿着端子的 至少两个周侧部的方向施加以形成焊缝。在另一方面，多个电池电芯在引导激光的操作之前被放置在第一电芯壳体中，所述电芯壳体具有用于保持电池电芯的多个狭缝。在另一方面，提供第二电芯壳体，其利用位 于第一和第二电芯壳体的侧部上的联接机构联接到第一电芯壳体上。在另一方面，在第一 电芯壳体中设置散热装置，其用于从电池电芯的第二纵向端部抽取热量。本专利技术的示例性实施例还提供了用于电池模块的本质上安全和紧凑的熔断设计。 在电池模块中，保险丝可以应用于每个电芯，保险丝可以位于嵌套电芯之间的间隙内。替代 地，保险丝可以被切成汇流条。附图说明本专利技术的示例性实施例参考下列附图进行描述，所述附图仅出于示例说明目的， 而随后的权利要求书阐述了本专利技术的完整范围。图1是一种电池模块的顶视图；图2是顶视图，显示了根据本专利技术的一或多个示例性实施例的一种电池模块中的 电池电芯的构造；图3a_3c是根据本专利技术的一或多个实施例的一种电池模块的部件分解图；图4a_4d是根据本专利技术的一或多个实施例的一种电池模块的冷却部的部件分解 图；图fe是根据本专利技术的一或多个实施例的一种电池模块的透视图；图恥是根据本专利技术的一或多个实施例的图fe所示电芯端子的一部分的透视图；图5c和5d是透视图，显示了根据本专利技术的一或多个实施例的应用于电芯端子区 域的焊缝；图6是根据本专利技术的一或多个实施例的一种电池模块的透视图；图7是根据本专利技术的一或多个实施例的一种电池模块的透视图；图8是根据本专利技术的一或多个实施例的一种电池模块的透视图；图9是根据本专利技术的一或多个实施例的一种电池模块的透视图；图IOa是根据本专利技术的一或多个实施例的一种电池模块的底视图；图IOb是图IOa的一部分的放大图；图11是根据本专利技术的一或多个实施例的一种电池模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池模块，包括：　　电芯壳体；　　布置在电芯壳体中的多个电池电芯，电池电芯分别具有端子，所述端子具有顶部和周侧部；和　　提供一组电池电芯之间的电连接的至少一个汇流条部件，所述至少一个汇流条部件跨过该组电池电芯的纵向端部延伸以接触端子的顶部，并且　　其中，所述端子的周侧部不受所述至少一个汇流条部件的阻碍，使得激光可以被引向周侧部以将所述端子焊接到所述至少一个汇流条部件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-4-14 61/044,7841.一种电池模块，包括电芯壳体；布置在电芯壳体中的多个电池电芯，电池电芯分别具有端子，所述端子具有顶部和周 侧部；和提供一组电池电芯之间的电连接的至少一个汇流条部件，所述至少一个汇流条部件跨 过该组电池电芯的纵向端部延伸以接触端子的顶部，并且其中，所述端子的周侧部不受所述至少一个汇流条部件的阻碍，使得激光可以被引向 周侧部以将所述端子焊接到所述至少一个汇流条部件。2.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述端子包括至少两个周侧部，所述汇流条部 件包括与所述端子接触的突起，所述突起具有与所述端子的所述至少两个周侧部大体上对 准的第一侧部和第二侧部。3.如权利要求1所述的电池模块，包括多个汇流条部件，所述多个汇流条部件中每个 汇流条部件沿着沿一排电池电芯延伸的方向彼此隔开。4.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述电芯壳体包括互锁机构，所述互锁机构用 于将所述电芯壳体联接到相邻的电芯壳体。5.如权利要求4所述的电池模块，其中，所述互锁机构包括突舌和狭缝中的至少一种。6.如权利要求5所述的电池模块，其中，所述互锁机构包括用于分别与相邻电芯壳体 的狭缝和突舌中的至少一种接合的突舌和狭缝。7.如权利要求2所述的电池模块，其中，该组电池电芯包括至少第一排和第二排，所述 端子具有带多个角部的外周形状，并且其中，第一排中的端子的角部之一背离第二排，并且 第二排中的端子的角部之一背离第一排。8.如权利要求7所述的电池模块，其中，所述端子具有正方形外周形状。9.如权利要求3所述的电池模块，包括印刷电路板，所述印刷电路板监控电池模块的 电压和温度中的至少一项。10.如权利要求9所述的电池模块，包括盖，其中，所述印刷电路板在所述盖和所述多 个汇流条部件之间沿着所述多个汇流条部件延伸。11.如权利要求3所述的电池模块，其中，所述多个汇流条部件形成第一汇流条构造， 所述电池模块包括位于电池电芯另一端的第二多个汇流条部件，所述第二多个汇流条部件 形成第二汇流条构造。12.如权利要求11所述的电池模块，其中，所述第一汇流条构造具有比第二汇流条构 造多的部件。13.如权利要求11所述的电池模块，包括散热装置，所述散热装置冷却第二汇流条部件。14.如权利要求12所述的电池模块，其中，所述散热装置沿着第二汇流条构造延伸并 且包括冷却剂入口和出口。15.如权利要求1所述的电池模块，包括相应地围绕电池电芯的端子的保险丝构造。16.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池电芯以嵌套方式布置，使得相邻电 池电芯的中心形成等边三角形。17.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池电芯是圆柱形锂离子电芯。18.一种电池模块构造，包括多个电芯壳体，每个电芯壳体包括多个开口 ；布置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：M伊加茨，B鲁特科夫斯基，S巴特，J霍斯特勒，B穆尔海德，
申请(专利权)人：A一二三系统公司，
类型：发明
国别省市：US