CN107210415A - 电池模块汇流条连接组件 - Google Patents

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Abstract

本公开包括电池模块，所述电池模块具有带第一端子的第一电化学电池和带第二端子的第二电化学电池。所述电池模块还包括电连接第一和第二电化学电池的汇流条连接件。所述汇流条连接件包括：覆盖所述第一电化学电池的第一端子的至少一部分的第一适配器，其中所述第一适配器包括位于靠近所述第一端子的第一凹陷；以及覆盖所述第二电化学电池的第二端子的至少一部分的第二适配器，其中所述第二适配器包括位于靠近并且至少部分地对准所述第一凹陷的第二凹陷。此外，所述汇流条连接件包括汇流条，所述汇流条跨越所述第一适配器的第一凹陷和所述第二适配器的第二凹陷以建立电通路。

Description

电池模块汇流条连接组件
背景技术
本公开总体涉及电池和电池模块领域。更具体地，本公开涉及一种用于锂离子(Li-ion)电池模块的汇流条连接组件。
这部分旨在向读者介绍下面描述的本公开的多个方面可能涉及的多个技术方面。据信这种讨论有助于向读者提供便于更好地理解本发明的多个方面的背景信息。因此，应当理解，阅读的这些陈述仅就此而论，并非承认现有技术。
使用提供车辆的所有或部分原动力的一个或多个电池***的车辆可以称为xEV，本文中定义的术语xEV包括使用电力作为车辆的全部或部分原动力的所有以下车辆或者它们的任何变型或组合。例如，xEV包括利用电能作为所有动力的电动车辆(EV)。本领域的技术人员应当理解，混合动力车辆(HEV)(也称为xEV)将内燃机推进***与电池动力电动推进***结合，例如48伏特(V)或130(V)***。术语HEV可以包括混合动力车辆的任何变型。例如，全混合动力***(FHEV)可以提供原动力和其他电力给使用一个或多个电动机、仅使用内燃机或者使用两者的车辆。相比之下，轻度混合动力***(MHEV)在车辆空转时不使用内燃机并且利用电池***继续给空调机组、广播或其他电子设备供电，并且在需要推进时重启引擎。轻度混合动力***也可以例如在加速期间采用一定水平的电力辅助来补充内燃机。轻度混合动力***通常是96V至130V，并且通过皮带或曲柄集成起动发电机回收制动能量。另外，微混合电动车辆(mHEV)也使用与轻度混合动力***类似的“启停”***，但是mHEV的微混合动力***可以给内燃机供应或不供应电力辅助，并且可以在60V以下的电压工作。为了本发明的目的，应该指出的是，mHEV通常在技术上不使用直接提供给曲轴或变速器的电力作为车辆的原动力的任何部分，但是mHEV可以仍然看成是xEV，因为它在车辆空转且内燃机停用时的确使用电力来补充车辆的动力需求，并且通过集成的起动发电机回收制动能量。此外，插电式电动车辆(PEV)是从例如壁式插座的外部电源充电的任何车辆，并且存储在可再充电电池组中的能量驱动或继续驱动车轮。PEV是包括全电动或电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力车辆(PHEV)以及混合动力车辆和常规内燃机车辆的电动车辆转换的电动车辆的子类。
与仅使用内燃机的更传统的天然气为动力的车辆以及作为通常由铅酸电池供电的12V***的传统电动***相比，如上所述的xEV可以提供许多优点。例如，与传统内燃机相比，xEV可以产生更少的不可取的排放产物并且可以表现出更高的燃油效率，并且在一些情况下，这种xEV可以完全消除使用汽油，正如某些类型的EV或PEV的情形。
随着技术的持续发展，需要提供一种用于这种车辆的改进的电源，特别是电池模块。例如，在传统配置中，电池模块通常包括在电化学电池的端子之间庞大且有时暴露的电连接件。庞大和/或暴露的连接件会增加电池模块的体积(由此降低电池模块的能量密度)，会使电池模块的制造复杂化，并且会使电池模块面临潜在的短路风险。此外，由于电化学电池可能具有稍微不同的尺寸，因此常常难以在传统电池模块的电化学电池之间进行电连接。这会降低电池模块的制造效率以及能量密度。
发明内容
以下阐述了本文公开的某些实施例的概述。应当理解，这些方面仅仅用于给读者提供这些某些实施例的简要概述，并且这些方面并非旨在限制本公开的范围。实际上，本公开可以包括以下尚未阐述的多个方面。
本公开涉及一种电池模块，所述电池模块具有带第一端子的第一电化学电池和带第二端子的第二电化学电池。所述电池模块还包括电连接第一和第二电化学电池的汇流条连接件。所述汇流条连接件包括：覆盖所述第一电化学电池的第一端子的至少一部分的第一适配器，其中所述第一适配器包括位于靠近所述第一端子的第一凹陷；以及覆盖所述第二电化学电池的第二端子的至少一部分的第二适配器，其中所述第二适配器包括位于靠近并且至少部分地对准所述第一凹陷的第二凹陷。此外，所述汇流条连接件包括汇流条，所述汇流条跨越所述第一适配器的第一凹陷和所述第二适配器的第二凹陷以建立电通路。
本公开还涉及一种电池模块，所述电池模块具有：多个棱柱形电化学电池，其电连接以在所述电池模块的正外部端子和被配置成连接到负载的电池模块的负外部端子之间形成聚集电网，其中相邻的棱柱形电化学电池经由相应的汇流条连接组件电连接以形成所述聚集电网。每个汇流条连接组件包括：第一适配器，具有接收第一棱柱形电化学电池的第一端子的第一开口，其中所述第一适配器包括位于所述第一适配器的外部部分上并且设置成邻近所述第一开口的第一凹陷。汇流条连接组件还包括：第二适配器，具有接收第二棱柱形电化学电池的第二端子的第二开口，其中所述第二适配器包括位于所述第二适配器的外部部分上并且设置成邻近所述第二开口的第二凹陷。此外，汇流条连接组件包括汇流条，所述汇流条跨越所述第一适配器的第一凹陷和所述第二适配器的第二凹陷，其中所述汇流条的顶面被设置成不高于所述第一端子和所述第二端子的顶面。
本公开还涉及一种具有适配器的***，所述适配器被配置成将电化学电池电连接到相邻的电化学电池。所述适配器包括第一底部，其尺寸和形状适于适配在所述电化学电池的端子上，其中所述第一底部包括所述电化学电池的端子延伸穿过的开口。所述适配器还包括第二顶部，所述第二顶部包括凹入到所述顶部中的凹陷，其中，所述凹陷的尺寸和形状适于接收跨越所述凹陷和相邻的电化学电池的相邻适配器的相邻凹陷之间的汇流条。
附图说明
在阅读以下具体实施方式并参照附图之后可以更好地理解本公开的多个方面，其中：
图1是具有根据本实施例配置的电池***以便为车辆的各种元件提供功率的车辆的透视图；
图2是图1中的车辆和电池***的实施例的剖切示意图；
图3是根据本公开的一个方面具有汇流条连接组件的图1的车辆中使用的电池模块的实施例的透视图；
图4是根据本公开的一个方面的图3中的汇流条连接组件的一部分的顶部透视图；
图5是根据本公开的一个方面的图3中的汇流条连接组件的一部分的顶部透视图；
图6是根据本公开的一个方面的图3中的汇流条连接组件的一部分的顶部透视图；
图7是根据本公开的一个方面的图3中的汇流条连接组件的一部分的俯视图；
图8是根据本公开的一个方面的图3中的汇流条连接组件的一部分的侧视图；
图9是根据本公开的一个方面的电池模块、电子载体和汇流条连接组件的横截面侧视图；
图10是根据本公开的一个方面的电池模块、电子载体和汇流条连接组件的横截面侧视图；并且
图11是根据本公开的一个方面的具有电子载体和汇流条连接组件的电池模块的一部分的侧视透视图；并且
图12是根据本公开的一个方面的在两个电化学电池的端子之间建立电连接或电通路的方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下将描述一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的精确描述，本说明书中不会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，必须做出许多实施方式专用的决定来实现开发者的具体目的，例如，符合***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，这种开发努力可能很复杂且费时，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***可以用于给各种类型的电动车辆(xEV)和其他高压能量存储/消耗应用(例如，电网电力存储***)提供电力。这种电池***可以包括一个或多个电池模块，每个电池模块均具有许多电池组电池(例如，锂离子(Li离子)电化学电池)，这些电池组电池设置成提供用于给例如xEV的一个或多个部件供电的特定电压和/或电流。又如，根据本实施例的电池模块可以与固定动力***(例如，非汽车***)合并或向其提供动力。
单独的电化学电池可以定位在电池模块的壳体中，并且电化学电池的端子可以大体上远离壳体延伸。为了将电化学电池连接在一起(例如，串联或并联)，可以通过经由汇流条连接端子来建立两个或多个电化学电池的端子之间的电通路。如上所述，当电池的尺寸不同(例如在制造公差内)时，连接端子可能是困难的。为了解决这个和其他问题，根据本实施例，具有金属部分的适配器可以放置在两个电化学电池的相邻端子上。在一般意义上，适配器增加可用于电互连的电池的表面积，从而有助于电池模块的制造。适配器可以各自包括被配置成与相邻的适配器的凹陷对齐并且接收汇流条的凹陷(例如，从适配器的顶面向下凹陷)。汇流条可以设置在两个适配器的对准的凹陷内，使得汇流条横跨两个适配器之间并与相邻适配器的金属部分接触，其中每个汇流条接触各个相应的适配器设置在其上的端子。因此，从第一端子，至设置在第一端子周围或上方的第一适配器，至汇流条，至设置在第二端子周围或上方的第二适配器，至第二端子建立电通路。
通过将汇流条定位在两个适配器的凹陷内，以建立两个适配器(以及因此两个适配器设置在其周围的两个端子)之间的电通路，汇流条与端子共面或者在两个端子的顶面下方。汇流条的这种定位可以减小电池模块整体的间隙(例如，高度)，从而减小电池体积并增加电池模块的能量密度。例如，传统配置可以包括在端子上方的汇流条，这增加了传统配置的总体积，从而降低了传统配置的能量密度。此外，通过将汇流条定位在凹陷内，并且将塑料部分布置在适配器的金属部分周围(特别是接近适配器的凹陷)，汇流条和适配器的金属部分被保护而不与电池模块(或与之接近)的其它部件(例如，金属部件)接触，从而降低短路的风险。此外，根据下面的描述，适配器可以包括端子延伸通过的开口，其中开口可以从适配器(其接收端子)的底面向上逐渐变细，以适应与从电化学电池延伸的端子的位置相关的尺寸公差。
为了帮助说明，图1是可以利用再生制动***的车辆10的实施例的透视图。尽管参照具有再生制动***的车辆呈现了以下讨论，本文描述的技术适用于用电池获取/存储电能的其他车辆，可以包括电动和气动车辆。
如上所述，可能希望电池***12与传统的车辆设计大部分兼容。因此，电池***12可以放置在可以容纳传统的电池***的车辆10的位置。例如，如图所示，车辆10可以包括位于与传统的燃烧式发动机的铅酸电池类似的电池***12(例如，在车辆10的发动机罩下方)。此外，如以下更详细描述地，电池***12可以定位成便于管理电池***12的温度。例如，在一些实施例中，将电池***12定位在车辆10的发动机罩下方可以允许空气管导通气流经过电池***12并且冷却电池***12。
图2描述了电池***12的更详细的视图。如图所示，电池***12包括能量存储部件13，其连接至点火***14、交流发电机15、车辆控制台16并且任选地连接至电动机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***12可以向车辆的电气***的部件供应电力，其可以包括散热器的散热风扇、气候控制***、电动助力转向***、主动悬架***、自动停车***、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、梳妆台灯、轮胎气压监测***、天窗电机控制、电动座椅、报警***、信息娱乐***、导航功能、车道偏离警告***、电动驻车制动器、外部灯光或其任何组合。正如所说明的，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***14供应功率，该功率可以用于启动(例如转动)内燃机18。
另外，能量存储部件13可以获取交流发电机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可以将内燃机18的旋转产生的机械能转换成电能。另外或可替代地，当车辆10包括电动机17时，电动机17可以通过将车辆10的运动(例如，飞轮的旋转)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在本文中通常称为再生制动***。
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电性耦接至车辆的电气***。例如，总线19可以允许能量存储部件13接收交流发电机15和/或电动机17产生的电能。另外，总线19可以允许能量存储部件13输出电能到点火***14和/或车辆控制台16。因此，当使用12V电池***12时，总线19可以输送通常位于8-18V之间的电能。
另外，如图所示，能量存储部件13可以包括多个电池模块。例如，在描述的实施例中，能量存储部件13包括锂离子(例如，第一)电池模块20和铅酸蓄(例如，第二)电池模块22，其均包括一个或多个电池组电池。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模块。另外，尽管锂离子电池模块20和铅酸电池模块22被描述为彼此相邻，但是它们可以定位在围绕车辆的不同区域。例如，铅酸电池模块22可以在锂离子电池模块20可以定位在车辆10的发动机罩下方的同时定位在车辆10的内部或其周围。
在一些实施例中，能量存储部件13可以包括多个电池模块以利用多个不同的电池化学技术。例如，当使用锂离子电池模块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/或更高的电源充电接受率(例如，更高的最大电荷电流或电荷电压)，所以可以提高电池***12的性能。正因为如此，可以提高电池***12的获取、存储和/或分配效率。
为了便于控制电能的获取和存储，电池***12可以额外地包括控制模块24。更具体地讲，控制模块24可以控制电池***12中的部件的操作，例如，能量存储部件13内的继电器(例如，开关)、交流发电机15和/或电动机17。例如，控制模块24可以调节每个电池模块20或22获取/供应的电能量(例如，使电池***12放电和重新充电)，在电池模块20和22之间执行负载平衡，确定每个电池模块20或22的充电状态，确定每个电池模块20或22的温度，控制交流发电机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)的一部分和/或单独的电池控制模块。
图3的透视图示出了电池模块20的实施例。在所示的实施例中，电池模块20包括容纳在壳体31中的多个单独的棱柱形电化学电池30(例如，锂离子电化学电池30)，每个电化学电池30均具有正端子34和负端子36。棱柱形电化学电池30通常包括：具有端子34、36的端子端部；与端子端部相反的基端；在端子端部和基端之间延伸的宽面；以及在宽面之间延伸的窄面。在所示实施例中，第一电化学电池的第一端子(例如，正端子34)位于第二电化学电池的第二端子(例如，负端子36)附近，在这方面，根据实施例，电化学电池30可以串联(例如，正端子34连接到负端子36，如图所示)或并联(例如，正端子34连接到正端子34或负端子36连接到负端子36)地连接在一起。在一些实施例中，电池模块20可以包括并联在一起的一些电化学电池30以及串联在一起的一些电化学电池30。为了串联两个相邻的电化学电池30，在两个相邻的电化学电池30中的第一个的正端子34与两个相邻的电化学电池30的第二个的负端子36之间提供电通路。为了并联两个相邻的电化学电池30，在例如两个相邻的电化学电池30中的第一个的正端子34与两个相邻的电化学电池30的第二个的正端子34之间提供电通路。可替代地，两个相邻的电化学电池30也可以通过在它们各自的负端子36之间(与它们各自的正端子34之间相反)提供电通路而并联在一起。
应当注意，所示实施例中的标记的正端子34也电连接到电池模块20的外部端子39(例如，外部正端子)，其中外部端子39被配置成连接到例如一个或多个负载。通常，在电池模块20的所有电化学电池30的所有端子34、36之间复制电化学电池30之间的连接，以形成聚集的电网连接。与图示的外部端子39相反的电池模块20的另一侧(例如，在聚集电网的另一侧)的负端子36可以连接到另一个外部端子39(例如，外部负端子)。两个外部端子39可以连接到一个或多个负载，使得电化学电池30的聚集的网络连接可以使得能够从电池模块20向一个或多个负载提供电荷。以这种方式，每个电化学电池30外部的每个端子34、36均表示与电池模块20的聚集的网络连接接触的电接触。
在所示实施例中，根据上述说明，电化学电池30串联连接在一起。例如，每个电化学电池30均包括连接到相邻电池30的负端子36的正端子34以及连接到另一相邻电池30的正端子34的负端子36。电化学电池30可以设置成一行或多行，使得一行的任一端上的电化学电池30仅与一个电化学电池30相邻。因此，该行的任一端上的电池30包括连接到例如电池模块20的主要端子(未示出)的一个端子，该主要端子被配置成将电池模块20连接到负载(例如，xEV 10的负载或另一个负载)。
为了连接所示实施例中的相邻电化学电池30的端子34、36，根据本公开，通过汇流条连接组件37在端子34、36之间提供电通路。汇流条连接组件37例如被配置成提供电化学电池30中的第一个的相应的第一端子34(例如，正端子)与电化学电池30中的第二个的相应的第二端子36(例如，负端子)之间的电通路。然而，应当注意，所公开的汇流条连接组件37可以用于并联连接两个正端子或两个负端子(例如，在两者之间提供电通路)，或串联连接负端子和正端子(如图所示)。此外，如下面详细描述的，汇流条连接组件37可以用于连接具有相同或两种不同材料的端子34、36。
在所示实施例中，汇流条连接组件37包括被配置成配合在相邻电化学电池30的端子34、36上的适配器38。适配器38各自包括至少一个导电部分(例如，金属部分)，其被配置成接触电化学电池30的端子34、36，这些端子也是导电的(例如，金属的)，以在端子34、36之间建立电通路。因此，每个电化学电池30均电连接到适配器38，该适配器围绕其各自的端子34、36。为了电连接两个相邻的适配器38(例如，第一电化学电池30的第一端子34上的第一适配器38和相邻的第二电化学电极30的第二端子36上的第二适配器38),汇流条40(例如，金属、双金属、合金或其它导电的汇流条)设置在两个相邻适配器38的凹陷42中。
在所示实施例中的每个适配器38上还包括被配置成阻止潜在短路的电绝缘材料。例如，所示实施例中的每个适配器38均包括设置在适配器38的金属部分周围的塑料或其它电绝缘材料(例如介电材料)。为了本公开的目的，“电绝缘材料”包括基本上不通过电流的材料。电绝缘材料可以向上延伸靠近适配器38的凹陷42以及设置在凹陷中的导电汇流条40。因此，在相邻的电化学电池30的两个端子34、36之间提供的电路由电绝缘材料保护。
如上所述，根据实施例，适配器38可以被配置成使电池模块20的某些电化学电池30串联、并联或以其组合的方式连接。实际上，适配器38目前考虑的实施例能够连接具有相同材料的端子，或具有两种不同材料的端子。例如，图4-6示出了具有适配器38的汇流条连接组件37，该适配器被配置成使具有不同材料的端子连接起来。
首先关注图4所示的汇流条连接组件37的实施例，所示出的适配器38被配置成将第一端子34(具有第一导电材料)与相邻的第二端子36(具有不同于第一导电材料的第二导电材料)连接。例如，第一端子34可以是铝，第二端子36可以是铜。如本领域技术人员将理解的，在每一个正极和负极处均发生电化学半反应。例如，正极的电化学半反应可以是一种或多种锂离子与正极活性物质可逆(基于平衡)解离的反应，从而也释放一个或多个电子(数量等于解离的锂离子的数量)。在负极处，发生的电化学半反应可以是其中一个或多个锂离子和一个或多个电子(相等数量)与负极活性材料(例如碳)可逆解离的反应。在电池放电期间，电极上的平衡有利于锂离子和电子与负极活性材料的解离以及电子和锂离子与正极活性材料的重新结合。另一方面，在充电期间，反之亦然。离子进入电极的运动通常称为嵌入或***，并且离子离开电极的运动通常被称为脱嵌或提取。因此，在放电期间，在正极发生嵌入，并且在负极发生脱嵌，在充电时反之亦然。因此，本电池的正极和负极通常能够进行锂离子嵌入和脱嵌。还将理解，选择用于每个正极和负极的集电器的特定材料还将取决于用作它们各自的活性材料的特定材料。例如，对于具有NMC活性材料的阴极而言，集电器(例如第一端子34)可以是铝，而对于具有石墨活性材料的阳极而言，集电器(例如，第二端子36)可以是铜。
如前所述，根据本实施例，通常通过适配器38建立两个端子34、36之间的电通路。在所示实施例中，适配(或围绕)第一端子34的适配器38还可以包含铝。特别地，适配器38的导电部分50(例如，金属部分)是铝(例如，与端子34相同的导电材料)。在所示实施例中，适配(或围绕)第二端子36的适配器38可以包含双材料(例如双金属)导电部分52。导电的双材料导电部分50、52可以包含任何导电材料，但为了简单起见，这里可以称为金属和双金属部分50、52。双金属部分52包括与第二端子36接触的第一部分54(例如，具有与第二端子36相同的材料，铜)，第一部分54过渡到靠近适配器38的凹陷42的第二部分56(例如，铝，与第一端子34相同的材料)。因此，两个相邻适配器38的每个凹陷42(例如，凹部)均包含相同的材料(例如，铝)。导电汇流条40还包含，例如，铝，以对应于每个适配器38中的凹部42中的铝。因此，适配器38的与所示的铜端子36相对应的双金属部分52的第一部分54被配置成过渡(例如，从第一部分54到第二部分56)到第二部分56中与导电汇流条40相对应的材料。
应当注意，在图4-6所示的实施例中，电化学电池30可以如前所述串联或并联连接在一起。例如，取决于电化学电池30的电化学活性材料(例如阳极和阴极活性材料)，电化学电池30可以包括两个铜端子34、36，两个铝端子34、36，一个铜端子36/34和一个铝端子34/36，或者具有相同或不同的其它材料的两个端子34、36。通常，内部化学过程(除其他因素)决定了用于每个端子34、36(例如，阳极和阴极)的材料的类型。因此，根据实施例，具有相同材料的两个端子34、36可以电连接以串联或并联地连接电池，并且具有不同材料的两个端子34、36可以电连接以串联或并联地连接电池。在这方面，根据本公开的电池模块可以包括多种类型的适配器和/或汇流条。
如上所述，适配器38可以包括电绝缘部分58，其被配置成阻挡外部的、松动的或相邻的材料或部件接触适配器38的导电部分50、52，否则可能导致潜在的短路。电绝缘部分58(例如，具有塑料)可围绕例如适配器38的外侧。塑料部分58还可以包括接近适配器38的凹陷42的壁60(在平行于从电池30向上延伸的端子34、36的方向上)，该壁从适配器38向上延伸。壁60可以部分地限定凹陷42或被构造成接收汇流条40的凹部，并且可以布置成接近汇流条40的远侧62和适配器38的凹部42。应当注意，如上所述，不管使用金属或双金属部分50、52，适配器38均可以包括相同或相似的塑料部分58和相应的壁60以阻止或减少短路的可能性。所示实施例和相应的描述不被包括以限于所示元件的组合。相反，可以根据具有相应材料的端子34、36或具有不同材料的端子34、36的串联、并联的电化学电池30的不同情况，以多种组合使用汇流条连接组件37的公开的元件。
如前所述，电池模块20的某些实施例可以包括配置成将具有相同导电材料的端子34、36连接在一起的汇流条连接组件37。例如，在图5中，具有例如铜作为它们的导电材料的相邻的第一和第二端子34、36(例如，两个都从阳极延伸)被示出为通过汇流条连接组件37的一个实施例电连接。在所示的实施例中，每个端子34、36均具有适配器38的实施例，该适配器具有上述双金属部分52。例如，端子34、36可以是铜，并且每个适配器38的双金属部分52可以包括靠近(例如，接触)端子34、36的第一(例如铜)部分54以及靠近适配器38的凹陷42(例如，凹部)的第二(例如，铝)部分56。因此，导电汇流条40的铝实施例适配在两个适配器38的凹陷42内，并与电连接两个端子34、36的两个适配器38的铝部分56接触。
可替代地，电池模块20的某些实施例可以包括被配置成将两个相邻端子连接在一起的汇流条连接组件37，其中适配器38仅包含单种导电材料(例如，不包括图4和图5中所示的双金属部分52)。例如，在图6中，汇流条连接组件37的一个实施例被示出为具有两个适配器38，这两个适配器均具有含铝的对应的金属部分50。端子34、36(例如，两者都从阴极延伸)是铝，并且每个适配器38的金属部分50也是铝。铝导电汇流条40被构造成在适配器38之间提供电通路，其中汇流条40设置在相邻适配器38的两个凹陷42之间(并跨越两者)。
如上所述，汇流条40被配置成设置在相邻适配器38的两个凹陷42内并且跨越这两个凹陷。例如，图7中示出了汇流条连接组件37的一个实施例的俯视图，其中该汇流条连接组件具有跨越相邻适配器38的两个凹陷42的汇流条40。在所示的实施例中，如前所述，汇流条40以及适配器38(例如，电通路)的金属(或其它导电)部分50至少部分地通过适配器38的塑料(或其它电绝缘)部分58防止短路。例如，塑料部分58基本上围绕适配器38的外表面或边缘70。另外，塑料部分58包括从适配器38向上延伸到接近汇流条40(或凹陷42)的远侧或远边缘62的壁60。壁60被配置成提供额外的保护以防止短路，但是也可以被配置成引导汇流条40放置并固定(例如，经由焊接、粘合剂)到相邻适配器38的凹陷42中。应当注意，塑料部分58和对应的壁60可以不覆盖适配器38的金属部分50(或双金属部分52)的顶部，使得汇流条40可以被放置在凹陷42中并且从电化学电池30的上方进入，用于将汇流条40(例如，经由焊接、粘合剂)固定到适配器38上。然而，通常，适配器38的凹陷42以及包围适配器38的金属/双金属部分50、52的塑料部分58(和相应的壁60)被构造成保护两个端子34、36之间的电通路不被其它部件接触。
凹陷42还增加电池模块20的能量密度。例如，通过将汇流条40设置在适配器38的凹陷42内，汇流条40被布置成与端子34、36共线(例如，共面)(或位于端子34、36下方)，而不是在端子34、36的顶部(以及上方)。因此，与具有布置在端子34、36的顶部和上方的汇流条的电池模块相比，可能会降低电池模块20的高度，从而相对地减小电池模块20的体积并且增加其能量密度。此外，在一些实施例中，电池模块20的每个电化学电池30可以包括稍微不同的宽度(例如，在制造公差内)。由于汇流条40位于适配器38的凹陷42内(例如，与刚性连接在电化学电池30的端子34、36之间相反)，在将汇流条40连接到凹陷42之前，电化学电池30(及其适配器38)可以彼此紧邻地定位。因此，根据本公开，节省了电化学电池30之间的空间，并且增加了电池模块20的能量密度。
可以进一步参考图8理解通过本连接组件降低的高度，图8描绘了具有适配器38的一个电化学电池30的实施例的侧视图，该适配器具有设置在适配器38的凹陷42中的汇流条40。在所示的实施例中，汇流条40的顶面80相对于垂直轴线81设置在端子34的顶面82的下方。在所示的实施例中，端子34的顶面82与适配器38的顶面84齐平(例如，共线或共面)。因此，汇流条连接组件37的所有部件布置成与端子34的顶面82(相对于垂直轴线81)共线和/或位于其下方，从而与端子与汇流条直接(和/或刚性地)适配的其它布置相比，减小了所示电化学电池30的间隙。减小的间隙减小了电池模块20的高度，因此减小了电池模块的体积，从而增加了电池模块20的能量密度。
为了便于电池模块20和(特别是)汇流条组件37的高效组装和/或制造，适配器38(或适配器38的一部分)可以被包括(例如，布置在其上或与之形成一体)在板(例如，面板，配置成保持汇流条组件37和/或其他传感器或电路的某些部分并且适配在电化学电池30上的电子载体，印刷电路板(PCB)或其它板)上，该板被配置成适配在电池模块20的所有(或一些)电化学电池30上。例如，图9-11示出了汇流条组件37的实施例，该汇流条组件具有设置在板90上(例如，电子载体)的适配器38，该板被配置成布置在电池模块20的全部或一些电化学电池30上(例如，在电化学电池30的顶部(例如具有从其延伸的端子34、36的顶部)和适配器38之间纵向地)。
首先关注图9，其示出了具有设置在板90上的对应的适配器38的电池模块20的一个电化学电池30的横截面侧视图。在所示的实施例中，所示适配器38的塑料(或其它电绝缘)部分58与板90(其包括所有其它适配器38的塑料部分58)一体形成，其中板90被配置成设置在电池模块20的所有电化学电池30上。例如，板90包括多个开口92，电化学电池30的端子34、36延伸穿过这些开口。实际上，开口92延伸穿过同样设置在板90上的适配器38的塑料部分58和金属(或另外导电的)部分50。因此，每个端子34、36延伸穿过塑料部分58，并且端子(例如，在所示实施例中的端子34)的外表面93接触适配器38的金属部分50的内表面94。
应当注意，在将板90设置在电化学电池30上方之前或之后，可以将适配器38的金属部分50(或双金属部分52，根据实施例)设置在与板90一体形成的塑料部分58中。此外，在将板90设置在电化学电池30上方并且将金属部分50(或双金属部分52)设置在塑料部分58中之前或之后，可以将汇流条40设置在适配器38的凹陷42中。例如，在一些实施例中，适配器38的金属部分50(或双金属部分52)可以设置在板90的塑料部分58中，并且汇流条40可以在将板90设置在电化学电池30上方之前被设置在适配器38的凹陷42中(并跨越两者)。这样设置可以使电池模块20的组装更有效，并且可以基本上同时建立整个电池模块20(或其一部分)的电化学电池30的端子34、36之间的所有电通路。
然而，在其他实施例中，具有一体形成在板90上的塑料部分58的板90可以在适配器38的金属部分50(或双金属部分52)设置在塑料部分58内之前并且在汇流条40设置在适配器38的凹陷42中之前布置在电化学电池30上方。在任何一种配置中，板90通常便于汇流条连接组件37和电池模块20的更高效的组装。如前所述，在任一构造中，组装的汇流条连接组件37减小了电池模块20的总间隙，因为适配器38的顶面95与端子34(或端子36)的顶面82共面(或者，在其他实施例中，位于其下方)，并且汇流条40的顶面96在端子34(或端子36)的顶面82下方(或者，在其他实施例中，与之共面)。而且，与其他布置不同，板90(例如，电子载体)不会突出超过端子34、36。
为了进一步便于电池模块的高效且准确地组装，被配置成接收电化学电池30的端子34、36的适配器38的开口92可以是锥形的。例如，图10的横截面侧视图中示出了具有带锥形开口98的适配器38的一个电化学电池30(例如，电池模块20)的实施例。在所示实施例中，锥形开口98延伸穿过塑料部分58和金属部分50(或根据实施例的双金属部分52)。然而，应该注意的是，锥形开口98可以仅仅针对端子(例如，与垂直轴线81平行)延伸穿过的开口98的一部分是锥形的。例如，在一些实施例中，仅塑料部分58是锥形的并且金属部分50基本上是非锥形的(例如，金属部分50的内表面94平行于端子34的外表面93)。然而，在一些实施例中，延伸穿过适配器38的金属部分50的开口98的部分也是锥形的。因此，端子34可以更容易地接触金属部分50的内表面94。相反，端子34也可以是锥形的。
应当注意，在具有板90的汇流条连接组件37的一些实施例中，板90可以不包括在板90上整体形成的适配器38的任何部分。例如，适配器38可以被预组装或部分预组装(例如，单独地)，并且在预组装之后通过焊接、粘合剂、紧固件、夹具、夹子、压配或一些其它联接机构连接到板90(其可以具有基本上平坦的顶面100)上。图11的分解透视图示出了电池模块20的实施例的一部分，该电池模块具有布置在板90上(并且不与板90一体形成)的汇流条连接组件37(例如，适配器38和汇流条40)，其中板包括平坦顶面100。
在所示的实施例中，预组装或部分预组装的适配器38(例如，具有塑料部分58、金属和/或双金属部分50、52和/或汇流条40)通过粘合剂、紧固件、焊接、夹具、夹子、压配或任何其它合适的连接技术附接到板90上。例如，适配器38可以在板90放置在电化学电池30的端子34、36上之前或之后单独组装(例如，使得金属或双金属部分50、52设置在塑料部分58中)并且放置在板90上。板90和适配器38具有被构造成在组装期间对准以便接收电化学电池30的端子34、36的开口92。在某些实施例中，汇流条40可以在将适配器38布置在板90上之前或之后和/或在将板90设置在端子34、36上之前或之后设置到适配器38的凹陷42中。此外，如前所述，电化学电池30在端子34、36处连接在一起，并且成排或成堆的电池30的任一端上的一个端子34、36可以连接到电池模块20的外部端子39，其中外部端子39可以连接到一个或多个负载。
此外，应当注意，具有板90的汇流条连接组件37可以以多种不同的方式制造和组装。例如，如前所述，适配器38可以在将适配器38布置在板90上之前完全预组装。金属部分50(和/或双金属部分52)可以设置在适配器的塑料部分58中，并且汇流条40可以设置在适配器38的凹陷42中以组装适配器38。实际上，如前所述，汇流条40可以在适配器38的预组装期间或之后被焊接或以其它方式连接到两个相邻适配器38的金属部分50(或双金属部分52)。
图12中示出了在两个电化学电池30的端子34、36之间建立电连接或电通路的方法110的工艺流程图。在所示的实施例中，方法110包括在第一电化学电池30的第一端子34上设置第一适配器38，其中第一适配器38的第一导电(例如，金属)部分50接触第一端子34(方框112)。方法110还包括在第二电化学电池30的第二端子36上设置第二适配器38，其中第二适配器38的第二导电(例如，金属)部分50接触第二端子36(方框114)。此外，方法110包括将汇流条40设置在第一适配器38的第一金属部分50的第一凹陷42和第二适配器38的第二金属部分50的第二凹陷40中，从而建立从第一端子34，至第一金属部分50，至汇流条40，至第二金属部分50并且至第二端子36的电通路(方框116)。上述方法100的元件编号和所得到的结构大体对应于图6所示的汇流条连接组件37的实施例。类似的方法适用于先前参照附图讨论的任何结构实施例。
一个或多个公开的实施例可以单独或共同地提供在电池模块及部分电池模块的在制造中可用的一个或多个技术效果。通常，本公开的实施例包括具有汇流条连接组件的电池模块，该汇流条连接组件被配置成以减小电池模块的体积的方式连接相邻电化学电池的端子，从而提高电池模块的能量密度。例如，汇流条连接组件包括被构造成适配在相邻的电化学电池的端子上的适配器，其中适配器包括被构造成对齐在一起以接收汇流条的凹部。汇流条跨越相邻电化学电池的相邻适配器的凹部，从而接触两个适配器的金属部分。因此，在相邻端子之间建立电通路，而端子的顶面设置在汇流条连接组件(例如，适配器和汇流条)的部件的任何其它表面之上。此外，通过将汇流条设置在相邻的凹陷中，并且通过在金属部分周围并且接近凹陷的每个适配器上设置塑料部分，电路被保护免受由于部件接触电路而发生的潜在的短路。此外，如前所述，适配器可用于减小尺寸、大小等的差异，并且还提供更坚固的连接。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。
尽管已经图示并描述了仅某些特征和实施例，但是本领域技术人员在实质上不脱离公开主题的新教导和优点的情况下可以进行许多修改和变化(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例的变化，参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、使用材料、颜色、方向等的变化)。任何过程或方法的顺序或次序可以根据替代实施例的变化而变化或重新排序。此外，为了提供示例性实施例的简要描述，可能没有描述实际实施方式的所有特征，应当理解，在任何这样的实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，可以进行许多实施具体的决定。这种开发努力可能很复杂且费时，但是对于从本公开受益的普通技术人员而言，这可能不过是设计、制备和制造的日常任务，而不需要过多的实验。

Claims (27)

1.一种电池模块，包括：
具有第一端子的第一电化学电池；
具有第二端子的第二电化学电池；以及
电连接所述第一和第二电化学电池的汇流条连接件，所述汇流条连接件包括：
覆盖所述第一电化学电池的第一端子的至少一部分的第一适配器，其中所述第一适配器包括位于靠近所述第一端子的第一凹陷；
覆盖所述第二电化学电池的第二端子的至少一部分的第二适配器，其中所述第二适配器包括位于靠近并且至少部分地对准所述第一凹陷的第二凹陷；以及
汇流条，跨越所述第一适配器的第一凹陷和所述第二适配器的第二凹陷以建立电通路。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述第一适配器包括与所述第一端子接触的第一导电部分，所述第二适配器包括与所述第二端子接触的第二导电部分，并且所述汇流条与所述第一导电部分和所述第二导电部分电接触以建立电通路。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述第一适配器包括至少部分地围绕所述第一导电部分的第一电绝缘部分，所述第二适配器包括至少部分地围绕所述第二导电部分的第二电绝缘部分。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中，所述第一电绝缘部分包括第一壁，并且所述第二电绝缘部分包括第二壁，其中所述第一和第二壁设置在与所述至少部分对准的第一和第二凹陷的近侧相反的所述至少部分对准的第一和第二凹陷的远侧，并且其中所述至少部分对准的第一和第二凹陷的相应近侧被设置成比所述至少部分对准的第一和第二凹陷的相应远侧更靠近所述第一和第二端子。
5.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述第一导电部分是包括第一导电材料和不同于所述第一导电材料的第二导电材料的双材料导电部分，其中，所述第一或第二导电材料中的一个被配置成与所述第一端子接触，并且所述第一或第二导电材料中的另一个被配置成与所述汇流条接触。
6.根据权利要求5所述的电池模块，其中，所述第一导电材料是铜，所述第二导电材料是铝。
7.根据权利要求5所述的电池模块，其中，所述第一导电材料是铝，所述第二导电材料是铜。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述第一和第二电化学电池是锂离子电化学电池。
9.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述汇流条连接组件包括纵向设置在所述第一和第二电化学电池与所述第一和第二适配器之间的面板，所述面板包括开口，并且所述第一和第二电化学电池的第一和第二端子分别被设置成穿过所述开口。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，所述第一适配器的第一电绝缘部分和所述第二适配器的第二电绝缘部分与所述面板一体形成，并且所述第一和第二适配器的第一导电部分和第二导电部分分别设置在所述第一和第二电绝缘部分内，使得设置在所述第一和第二凹陷内的汇流条与所述第一和第二导电部分接触，从而建立所述第一和第二端子之间的电通路。
11.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述汇流条设置在所述第一凹陷和所述第二凹陷内，使得所述汇流条的顶面被设置成不高于所述第一和第二端子的顶面。
12.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述第一和第二电化学电池是棱柱形电化学电池。
13.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述第一和第二电化学电池彼此相邻堆叠，所述第一电化学电池的第一端子连接到所述第一电化学电池的阳极，并且所述第二电化学电池的第二端子连接到所述第二电化学电池的阴极。
14.根据权利要求12所述的电池模块，其中，所述电池模块包括在所述电池模块的聚集网络中连接在一起的成对的第一和第二电化学电池，并且其中所述聚集网络在所述电池模块的第一侧上的正端子和所述电池模块的第二侧上的负端子处达到顶点。
15.一种电池模块，包括：
多个棱柱形电化学电池，其电连接以在所述电池模块的正外部端子和被配置成连接到负载的电池模块的负外部端子之间形成聚集电网，其中所述多个棱柱形电化学电池中的相邻的棱柱形电化学电池经由相应的汇流条连接组件电连接以形成所述聚集电网，并且每个汇流条连接组件均包括：
第一适配器，具有接收第一棱柱形电化学电池的第一端子的第一开口，其中所述第一适配器包括位于所述第一适配器的外部部分上并且设置成邻近所述第一开口的第一凹陷；
第二适配器，具有接收第二棱柱形电化学电池的第二端子的第二开口，其中所述第二适配器包括位于所述第二适配器的外部部分上并且设置成邻近所述第二开口的第二凹陷；以及
汇流条，设置在所述第一适配器的第一凹陷和所述第二适配器的第二凹陷内，从而在所述第一和第二端子之间建立电通路，其中所述汇流条的顶面被设置成不高于所述第一端子和所述第二端子的顶面。
16.根据权利要求15所述的电池模块，其中，所述第一适配器包括至少部分地围绕第一导电部分的第一电绝缘部分，所述第二适配器包括至少部分地围绕第二导电部分的第二电绝缘部分，所述第一和第二凹陷分别凹入所述第一和第二导电部分，并且所述汇流条与所述第一导电部分和所述第二导电部分接触。
17.根据权利要求16所述的电池模块，其中，所述第一电绝缘部分包括第一壁，并且所述第二电绝缘部分包括第二壁，其中所述第一和第二壁设置在与所述第一和第二凹陷的近侧相反的所述第一和第二凹陷的远侧，并且其中所述第一和第二凹陷的相应近侧分别设置成比所述第一凹陷和所述第二凹陷的远侧更靠近所述第一和第二端子。
18.根据权利要求16所述的电池模块，其中，所述第一导电部分是双材料导电部分，所述双材料导电部分包含第一导电材料以及不同于所述第一导电材料的第二导电材料，其中所述第一导电材料与所述第一端子接触并且所述第二导电材料与所述汇流条接触，其中所述汇流条包含所述第二导电材料，并且所述第一端子包含所述第一导电材料。
19.根据权利要求16所述的电池模块，包括纵向设置在所述第一和第二棱柱形电化学电池与所述第一和第二适配器之间的面板，并且所述面板包括分别接收所述第一和第二棱柱形电化学电池的第一和第二端子的开口。
20.根据权利要求19所述的电池模块，其中，所述第一适配器的第一电绝缘部分和所述第二适配器的第二电绝缘部分与所述面板一体形成。
21.根据权利要求15所述的电池模块，其中，所述第一和第二适配器的第一和第二开口分别是锥形的，使得所述第一和第二开口的第一和第二横截面的宽度分别比靠近所述第一和第二端子的顶面更靠近所述第一和第二棱柱形电化学电池的顶面。
22.根据权利要求15所述的电池模块，其中，所述多个棱柱形电化学电池的棱柱形电化学电池在所述电池模块的外壳内一起堆叠成一行。
23.一种电池***，包括：
适配器，其被配置成将电化学电池电连接到相邻的电化学电池，所述适配器包括：
第一底部，其尺寸和形状适于适配在所述电化学电池的端子上，其中所述第一底部包括所述电化学电池的端子延伸穿过的开口；
第二顶部，包括凹入到所述顶部中的凹陷，其中，所述凹陷的尺寸和形状适于接收跨越所述凹陷和相邻的电化学电池的相邻适配器的相邻凹陷之间的汇流条。
24.根据权利要求23所述的电池***，其中，所述适配器包括被配置成在所述开口和所述凹陷之间延伸的导电部分。
25.根据权利要求24所述的电池***，其中，所述适配器包括被配置成至少部分地围绕所述导电部分的电绝缘部分。
26.根据权利要求24所述的电池***，其中，所述导电部分包括靠近所述适配器的开口的第一导电材料以及靠近所述适配器的所述凹陷的第二导电材料。
27.根据权利要求23所述的电池***，其中，所述开口从所述底部向上朝着所述顶部逐渐变细。
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