CN109196685B - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电池模块。该电池模块包括：多个电池单元，每个电池单元具有电极端子；以及母线，连接到电极端子以电连接相邻的电池单元，并且包括由异质金属制成且彼此层叠的第一母线和第二母线，第一母线和第二母线的每个与电极端子导电接触。本发明提供了一种电池模块，其包括在用于电连接不同电池单元的可焊接性上以及在热和电特性上得到改善的母线。

Description

电池模块
技术领域
本公开涉及包括两个或更多个电池单元的电池模块。
背景技术
通常，与不可再充电的一次电池不同，二次电池是可再充电的。二次电池用作诸如移动设备、电动车辆、混合动力车辆、电动自行车或不间断电源的设备的能量源。例如。根据使用二次电池的外部设备的类型，单独使用二次电池，或者使用二次电池模块，每个二次电池模块包括连接成一个单元的多个二次电池。
与每个可使用单个电池操作一段时间的小型移动设备(诸如蜂窝电话)不同，具有较长操作时间且消耗大量的电的设备(诸如电动车辆或混合动力车辆)会倾向于使用每个包括多个电池(电池单元)的电池模块以处理与电力和容量有关的问题，并且电池模块的输出电压或电流可以通过调节每个电池模块中包括的电池的数量而增大。
发明内容
技术问题
本公开的实施方式包括配置为改善将电池单元彼此电连接的母线的可焊接性的电池模块。
本公开的实施方式包括配置为改善母线的热和电特性同时改善母线的可焊接性的电池模块。
技术方案
根据本公开的一实施方式，一种电池模块包括：多个电池单元，每个电池单元包括电极端子；以及母线，连接到彼此相邻的电池单元的电极端子以电连接电池单元，母线包括彼此叠置并包含不同金属的第一母线和第二母线，第一母线和第二母线的每个与电极端子导电接触。
有益效果
本公开提供了配置为改善将相邻的电池单元彼此电连接的母线的热和电特性同时改善母线与电极端子之间的可焊接性的电池模块。
根据本公开，母线由不同的金属性材料形成，使得母线可以通过相似的金属焊接而被焊接到电极端子，同时由于母线的与电极端子不同的金属而改善母线的热和电特性。
附图说明
图1是示出根据本公开的一实施方式的电池模块的透视图。
图2和3是示出图1所示的电池模块的部分的透视图。
图4是示出母线和电极端子之间的联接状态的视图。
图5是示出根据本公开的实施方式的第一母线的下侧视图。
图6是示出根据本公开的另一实施方式的电池模块的透视图。
图7是示出图6所示的母线的分解透视图。
图8是示出根据本公开的另一实施方式的母线的视图。
图9是示出图8所示的母线的剖视图。
具体实施方式
根据本公开的一实施方式，一种电池模块包括：多个电池单元，每个电池单元包括电极端子；以及母线，连接到彼此相邻的电池单元的电极端子以电连接电池单元，母线包括彼此叠置并包含不同金属的第一母线和第二母线，第一母线和第二母线的每个与电极端子导电接触。
例如，第二母线放置在第一母线与电极端子之间。
例如，第一母线和第二母线的每个与电极端子接触。
例如，第一母线包括：主体；以及联接部分，从主体朝电极端子成台阶状并联接到电极端子。
例如，第二母线包括主体、以及面对联接部分的穿透孔。
例如，第一母线的联接部分通过第二母线的穿透孔联接到电极端子。
例如，相对于电极端子的接触表面倾斜的斜面提供在第一母线的联接部分和第二母线的穿透孔的端部上。
例如，第一母线包括分别联接到彼此相邻的电池单元的电极端子的成对的联接部分。
例如，第一母线的联接部分焊接到电极端子。
例如，第一母线的主体形成不与电极端子接触的非接触部分，第二母线的主体包括与电极端子接触的接触部分。
例如，接触部分提供在穿透孔周围。
例如，第一母线和第二母线具有矩形形状，并且引导部分提供在第一母线的拐角部分上，引导部分朝第二母线突出并围绕第二母线的拐角部分。
例如，第一母线的主体和第二母线的主体彼此导电接触。
例如，第一母线的主体和第二母线的主体包括匹配部分，匹配部分具有互补的形状以减小其间的接触电阻。
例如，匹配部分包括：凸起部分，提供在第一母线的主体和第二母线的主体中的一个上；以及凹入部分，提供在第一母线的主体和第二母线的主体中的另一个上以接收凸起部分。
例如，匹配部分包括：开口，形成在第一母线的主体中；以及突起，提供在第二母线的主体上并且可***开口中。
例如，第一母线包含与电池单元的电极端子相同的金属。
例如，第二母线包含与电池单元的电极端子不同的金属。
例如，第二母线包含具有比第一母线更高的电导率的金属性材料。
在下文中，将参照附图根据本公开的一实施方式描述电池模块。
图1是示出根据本公开的一实施方式的电池模块的透视图。图2和3是示出图1所示的电池模块的部分的透视图。图4是示出母线与电极端子之间的联接状态的视图。
参照附图，电池模块可以包括至少两个电池单元10。每个电池单元10可以包括容纳电极组件(未示出)的壳体15、以及提供在壳体的外侧上并形成充放电电流路径的电极端子11。
在本公开所附的附图中，示出了两个电池单元10。然而，电池模块可以包括至少两个电池单元10。在这种情况下，相邻的电池单元10可以彼此电连接。例如，多个电池单元10可以彼此串联电连接、并联电连接或串并联电连接，以满足所需的电输出功率。例如，相邻的电池单元10可以通过将相邻电池单元10的具有彼此不同极性的电极端子11彼此连接而彼此串联连接，或者相邻的电池单元10可以通过将相邻电池单元10的具有相同的极性的电极端子11连接而彼此并联连接。如稍后所述，通过使用母线100将电池单元10的相邻电极端子11彼此连接，多个电池单元10可以彼此连接。
电池模块可以包括母线100，以连接相邻电池单元10的电极端子11。母线100可以提供在相邻电池单元10的电极端子11上。母线100可以提供在一对相邻的电极端子11上以电连接相邻的电池单元10。
母线100可以包括由不同材料形成的第一母线110和第二母线120。例如，第一母线110和第二母线120可以由彼此不同的第一金属性材料和第二金属性材料形成。
第一母线110和第二母线120可以彼此叠置，并且第一母线110和第二母线120的每个可以与电极端子11导电接触。例如，第一母线110和第二母线120的每个可以与电极端子11物理接触。例如，表述“第一母线110和第二母线120与电极端子11导电接触”可以意为第一母线110和第二母线120与电极端子11物理接触。例如，该表述可以意为第一母线110和第二母线120的每个与电极端子11物理接触，而非意为第一母线110和第二母线120中仅第二母线120与电极端子11物理接触并且第一母线110通过第二母线120电连接到电极端子11。
更具体地，第一母线110和第二母线120在电极端子11上方彼此叠置。第一母线110和第二母线120可以被布置使得第一母线110相对远离电极端子11并形成母线100的上部。第二母线120可以相对靠近电极端子11并且可以形成母线100的下部。
第一母线110和第二母线120彼此叠置，使得第二母线120在电极端子11上方且第一母线110在第二母线120上方。以这种方式，电极端子11、第二母线120和第一母线110可以被顺序地堆叠。直接布置在电极端子11上方的第二母线120可以与电极端子11接触，并且被第二母线120阻挡的第一母线110也可以与电极端子11接触。在这种情况下，第一母线120可以通过穿过第二母线120形成的穿透孔125与电极端子11接触。
第一母线110和第二母线120与电极端子11导电接触。如稍后所述，第一母线110可以通过联接部分115与电极端子11导电接触，并且第二母线120可以通过接触部分123与电极端子11导电接触。
第一母线110包括用于与电极端子11联接的联接部分115。例如，第一母线110可以包括用于与一对电极端子11联接的一对联接部分115。
联接部分115可以从第一母线110的主体朝电极端子11台阶状下降。此外，第一母线110的联接部分115可以通过第二母线120的穿透孔125与电极端子11接触。更具体地，第一母线110的联接部分115可以面对第二母线120的穿透孔125，并且可以***第二母线120的穿透孔125中。也就是，第一母线110的联接部分115可以通过第二母线120的穿透孔125暴露于电极端子11，并且通过穿透孔125彼此面对的联接部分115和电极端子11可以焊接在一起。
如图4所示，联接部分115和电极端子11可以使用激光W被焊接在一起。例如，第一母线110和电极端子11都可以包含铝材料，并且可以通过激光焊接(W)彼此牢固地联接。与电极端子11类似，第一母线110可以由第一金属性材料即铝材料形成，以提高与电极端子11的可焊接性并在相似的金属之间形成牢固的联接。例如，贱金属的诸如熔点或冷却速率的材料特性与可焊接性直接相关，因而由于第一母线110和电极端子11由相似的金属性材料或相同的金属性材料形成，所以可以防止由不匹配的材料特性导致的可焊接性或焊接强度的下降。例如，熔点或冷却速率的差异可能导致诸如裂缝的焊接缺陷。
第一母线110和电极端子11由相同的第一金属性材料形成，并且由与第一母线110的材料不同的第二金属性材料形成的第二母线120与第一母线110结合使得可以改善母线100所需的热和电特性。
母线100电连接一对相邻的电极端子11，因而形成充放电电流路径。母线100提供低电阻、高电流路径，从而减少欧姆损耗并提高电输出功率性能。为此，具有比第一金属性材料更好的热和电特性的第二金属性材料可以与第一金属性材料结合，以减少母线100的焦耳加热并改善电输出功率特性。例如，第一母线110和电极端子11可以包括相同的铝材料，第二母线120可以包括具有比铝更好的热和电特性的铜。
如果母线100通过考虑可焊接性而由单一材料形成，例如由与电极端子11相同的铝材料形成，则母线100的电阻会增大。在这种情况下，欧姆损耗在高电流路径中会增加，并且充放电特性会由于焦耳加热而劣化。此外，如果母线100通过考虑母线100的特性而由单一铜材料形成，则由于母线100的熔点和冷却速率与由铝材料形成的电极端子11的熔点和冷却速率之间的不匹配，无法容易地执行焊接。
在本公开的一实施方式中，母线100通过将由彼此不同的第一金属性材料和第二金属性材料形成的第一母线110和第二母线120结合而被提供，因而母线100的与电极端子11的可焊接性以及热和电特性可以都是令人满意的。
第二母线120可以包括穿透孔125，以使第一母线110的联接部分115暴露于电极端子11。第二母线120的穿透孔125可以形成在面对第一母线110的联接部分115的位置处。例如，对于将被联接的一对电极端子11，第二母线120可以包括一对穿透孔125。
接触部分123可以形成在穿透孔125周围。第二母线120可以通过接触部分123与电极端子11导电接触。第二母线120可以被第一母线110与电极端子11之间的压力压紧。例如，由于第一母线110与电极端子11之间的联接力，第二母线120可以被压力压紧并与第一母线110和电极端子11导电接触。在这种情况下，可以在第二母线120的接触部分123与电极端子11之间保证足够的导电接触。这里，表述“形成足够的导电接触”可以意为充放电电流从电极端子11流过接触部分123，因为接触部分123与电极端子11之间的接触电阻足够低。
电极端子11的面对穿透孔125的部分可以与第一母线110(具体地，与联接部分115)导电接触，并且电极端子11的不面对穿透孔125的部分，即电极端子11的面对穿透孔125的周边部分的部分，可以与第二母线120(具体地，与接触部分123)导电接触。以这种方式，电极端子11可以通过电极端子11的面对母线100的所有部分与母线100导电接触。
第二母线120可以由与第一母线110的材料不同的金属性材料形成。例如，通过考虑第一母线110与电极端子11之间的可焊接性，第一母线110可以由与电极端子11相同的第一金属性材料即铝材料形成。此外，第二母线120可以由与第一金属性材料不同的第二金属性材料形成，以改善母线100的热和电特性。也就是，第二母线120可以由与第一母线110的铝材料不同的铜材料形成。
第一母线110和第二母线120的每个可以与电极端子11导电接触，并且可以彼此电接触。例如，第一母线110和第二母线120可以彼此叠置，并且可以通过在电极端子11上方使联接部分115***穿透孔125中而彼此导电接触。在这种情况下，第一母线110可以通过联接部分115与电极端子11导电接触，并且第二母线120可以通过提供在穿透孔125周围的接触部分123与电极端子11导电接触。
由于第一母线110与第二母线120之间的导电接触，第一母线110和第二母线120可以共用母线100的功能。例如，从电极端子11中的一个经过联接部分115中的一个流动到第一母线110的充放电电流可以通过具有相对低的电阻的第二母线120到达电极端子11中的另一个。以这种方式，第一母线110和第二母线120都参与传导充放电电流，因而第二母线120的特性可以直接有助于改善母线100的特性。例如，电极端子11和焊接到电极端子11的联接部分115之间的接触电阻可以低于电极端子11和与电极端子11导电接触的接触部分123之间的接触电阻。在这种情况下，虽然来自电极端子11中的一个的充放电电流可以经过具有相对低的接触电阻的联接部分115流到第一母线110，但然后充放电电流可以经过由第二母线120与第一母线110导电接触而形成的相对低电阻路径流到电极端子11中的另一个。
如上所述，第一母线110的联接部分115和第二母线120的接触部分123都与电极端子11充分地导电接触，因而电流可以被分配使得一部分电流可经过联接部分115流到第一母线110，并且其余电流可经过接触部分123流到第二母线120。以这种方式，联接部分115和接触部分123在电极端子11的整个区域上与电极端子11导电接触，因而可以减小充放电电流路径的电阻。
第一母线110可以包括主体111和联接部分115，联接部分115从主体111朝电极端子11成台阶状以与电极端子11联接。在这种情况下，第一母线的主体111可以形成不与电极端子11接触的非接触部分。第一母线110可以通过焊接到电极端子11的联接部分115而电连接到电极端子11，并且第一母线110的除联接部分115以外的主体111可以形成不与电极端子11接触的非接触部分。
第二母线120可以包括主体121和穿透孔125，穿透孔125朝电极端子敞开。在这种情况下，第二母线120的主体121可以包括与电极端子11导电接触的接触部分123。例如，接触部分123可以在第二母线120的长度方向上形成在穿透孔125周围。
第一母线110和第二母线120可以相关联，使得第一母线110的联接部分115可以面对第二母线120的穿透孔125。例如，第一母线120的联接部分115可以提供为与一对相邻的电极端子11对应的一对。类似地，第二母线120的穿透孔125可以提供为与该对相邻的电极端子11对应的一对。
第一母线110的联接部分115和第二母线120的穿透孔125可以包括以给定角度从电极端子11的接触表面11a倾斜的斜面S。例如，彼此面对且联接部分115或穿透孔125在其间的一对斜面S可以倾斜，使得该对斜面S可具有朝电极端子11减小的宽度。联接部分115和穿透孔125可以通过斜面S彼此接触，并且联接部分115可以被稳定地支撑在以给定角度倾斜的斜面S上。
第一母线110和第二母线120的主体111和121可以彼此导电接触。因为第一母线110和第二母线120的主体111和121彼此导电接触，所以第一母线110和第二母线120可以共用彼此相邻的电池单元10之间的电流流动。
图5是示出根据本公开的实施方式的第一母线110的下侧视图。第一母线110的下表面可以是指第一母线110的面对第二母线120的表面。引导部分118可以形成在第一母线110的下表面上。引导部分118用于第一母线110与第二母线120之间的对准。也就是，第一母线110和第二母线120可以彼此竖直地对准，使得联接部分115和穿透孔125可以彼此自然地对准。第一母线110和第二母线120可以大致具有矩形板形状。在这种情况下，引导部分118可以形成在第一母线110的四个拐角部分处，并且可以从第一母线110朝第二母线120突出。通过使引导部分118配合在第二母线120的四个拐角部分周围，第一母线110和第二母线120可以彼此容易地对准。
图6是示出根据本公开的另一实施方式的电池模块的透视图。图7是示出图6所示的母线的分解透视图。
参照附图，母线100可以提供在一对相邻的电极端子11上。母线100可以包括在电极端子11上方彼此叠置的第一母线110和第二母线120。第二母线120可以放置在电极端子11与第一母线110之间。此外，第一母线110可以通过联接部分115与电极端子11导电接触，并且第二母线120可以通过穿透孔125周围的部分与电极端子11导电接触。
第一母线110可以包括主体111和联接部分115，联接部分115朝电极端子11成台阶状。第二母线120可以包括主体121和穿透孔125，穿透孔125朝电极端子11敞开。在这种情况下，第一母线110的主体111和第二母线120的主体121可以彼此电接触。第一母线110和第二母线120共用连接目标之间的电流，即一对电极端子11之间的电流。第二母线120可以由与第一母线110的材料不同的金属性材料形成以补充第一母线110的热和电特性，并且可以与第一母线110共用电流流动。
匹配部分E可以形成在第一母线110和第二母线120的主体111和121上，以保证第一母线110和第二母线120的主体111和121之间更牢固的联接。例如，匹配部分E可以包括具有互补形状的第一匹配部分E1和第二匹配部分E2。第一匹配部分E1和第二匹配部分E2可以分别形成在第一母线110和第二母线120上。第一匹配部分E1和第二匹配部分E2可以在第一母线110和第二母线120的相互面对的位置处形成互补的凸起部分和凹入部分。例如，第一匹配部分E1可以在第一母线110的下表面上形成凸起部分，并且可以***第二匹配部分E2的凹入部分中。第二匹配部分E2可以在第二母线120的上表面上形成凹入部分，并且可以接收第一匹配部分E1的凸起部分。
匹配部分E保证了第一母线110与第二母线120之间的牢固联接，并增大了第一母线110和第二母线120之间的接触面积和联接强度，从而减小了第一母线110与第二母线120之间的接触电阻。第二母线120由与第一母线110不同的金属性材料形成，以补充第一母线110的热和电特性。在这种情况下，由于匹配部分E减小了第一母线110与第二母线120之间的接触电阻，电流可以在第一母线110与第二母线120之间平稳地流动，并且母线100的特性可以通过第一母线110与第二母线120之间的配合得到改善。
在一示例性实施方式中，匹配部分E可以形成为浮雕图案。然而，匹配部分E不限于浮雕图案。匹配部分E可以具有各种形状，只要匹配部分E具有用于增大第一母线110与第二母线120之间的接触面积和联接强度的匹配形状。
图8是示出根据本公开的另一实施方式的母线的视图。图9是示出图8所示的母线的剖视图。
参照附图，母线100可以包括彼此叠置的第一母线110和第二母线120。例如，第一母线110可以通过考虑与电极端子11的可焊接性而由第一金属性材料形成，第二母线120可以由与第一金属性材料不同的第二金属性材料形成，以补充第一母线110的热和电特性。
第一母线110和第二母线120彼此导电接触。例如，第一母线110和第二母线120的主体111和121可以彼此导电接触。在这种情况下，匹配部分111'和128可以形成在第一母线110和第二母线120的主体111和121上，以增大第一母线110与第二母线120之间的接触面积和联接强度。
匹配部分111'和128可以包括具有互补形状的开口111'和突起128。更具体地，第一母线110的主体111可以包括开口111'，并且第二母线120的主体121可以包括可***开口111'中的突起128。总的来说，第一母线110和第二母线120可以通过联接部分115和穿透孔125彼此联接，与此同时，第一母线110和第二母线120可以另外通过开口111'和突起128彼此联接。以这种方式，第一母线110和第二母线120通过在其长度方向上的不同位置处的双***结构而彼此联接，从而增大了第一母线110与第二母线120之间的接触面积和联接强度。
第二母线120可以由具有优于第一母线110的热和电特性的热和电特性的金属性材料形成。因此，实质上有助于电流传导的突起128可以形成在第第二母线120上，并且开口111'可以形成在第一母线110中。
如上所述，形成在第一母线110和第二母线120的主体111和121上的匹配部分111'和128可以包括：开口111'，形成在第一母线110和第二母线120的主体111和121中的一个中；以及突起128，形成在第一母线110和第二母线120的主体111和121中的另一个上，并且可***开口111'中。例如，在图8和9所示的实施方式中，第一母线110的主体111可以包括开口111'，并且第二母线120的主体121可以包括可***开口111'中的突起128。或者，在本公开的另一实施方式中，第二母线120的主体121可以包括开口(未示出)，并且第一母线110的主体111可以包括可***所述开口(未示出)的突起(未示出)。
虽然已经参照附图描述了本公开的实施方式，但是这些实施方式仅是为了说明的目的，并且本领域普通技术人员将理解，可以由此进行各种修改和等同的其它实施方式。因此，本公开的范围和精神应由所附权利要求限定。
工业实用性
本公开可以应用于电池即可再充电的能量源，以及使用电池作为电源的各种设备。

Claims (16)

1.一种电池模块，包括：
多个电池单元，每个电池单元包括电极端子；以及
母线，连接到彼此相邻的所述电池单元的所述电极端子，以电连接所述电池单元，所述母线包括彼此叠置并且包含不同金属的第一母线和第二母线，所述第一母线和所述第二母线的每个与所述电极端子导电接触，
其中所述第一母线包括：
主体；以及
联接部分，从所述主体朝所述电极端子成台阶状并且联接到所述电极端子，
其中所述第二母线包括：
主体；以及
面对所述联接部分的穿透孔，
其中所述第一母线的所述主体和所述第二母线的所述主体彼此面对并包括匹配部分，所述匹配部分具有互补的形状，所述第一母线的所述匹配部分从所述第一母线的所述主体的面对所述第二母线的所述主体的表面突出或凹入。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第二母线放置在所述第一母线与所述电极端子之间。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第一母线和所述第二母线的每个与所述电极端子接触。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第一母线的所述联接部分通过所述第二母线的所述穿透孔联接到所述电极端子。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中相对于所述电极端子的接触表面倾斜的斜面提供在所述第一母线的所述联接部分和所述第二母线的所述穿透孔的端部上。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第一母线包括成对的联接部分，所述成对的联接部分分别联接到彼此相邻的所述电池单元的所述电极端子。
7.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第一母线的所述联接部分焊接到所述电极端子。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第一母线的所述主体形成不与所述电极端子接触的非接触部分，以及
所述第二母线的所述主体包括与所述电极端子接触的接触部分。
9.根据权利要求8所述的电池模块，其中所述接触部分提供在所述穿透孔周围。
10.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第一母线和所述第二母线具有矩形形状，以及
引导部分提供在所述第一母线的拐角部分上，所述引导部分朝所述第二母线突出并且围绕所述第二母线的拐角部分。
11.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第一母线的所述主体和所述第二母线的所述主体彼此导电接触。
12.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述匹配部分包括：
凸起部分，提供在所述第一母线的所述主体和所述第二母线的所述主体中的一个上；以及
凹入部分，提供在所述第一母线的所述主体和所述第二母线的所述主体中的另一个上，以接收所述凸起部分。
13.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述匹配部分包括：
开口，形成在所述第一母线的所述主体中；以及
突起，提供在所述第二母线的所述主体上并且可***所述开口中。
14.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第一母线包含与所述电池单元的所述电极端子相同的金属。
15.根据权利要求14所述的电池模块，其中所述第二母线包含与所述电池单元的所述电极端子不同的金属。
16.根据权利要求15所述的电池模块，其中所述第二母线包含具有比所述第一母线更高的电导率的金属性材料。
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