專利名稱：用于高壓汽車電池的電池蓋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種電池模塊。具體地，本發(fā)明涉及一種用于包括多個電池單元的電池模塊的電池蓋。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出將電池單元作為用于電動車輛和各種其他應(yīng)用的清潔、高效并且環(huán)境負(fù)責(zé)的功率源。一類電池單元已知為鋰離子電池。鋰離子電池是可再充電的，并且可形成各式各樣的形狀和尺寸，以便有效地填充電動車輛中的可用空間。在電池單元模塊中可提供多個單獨(dú)的鋰離子電池單元，以提供足夠操作電動車輛的功率量。例如，傳統(tǒng)的電池模塊包括堆疊式構(gòu)造布置并且與電氣設(shè)備(例如，電池切斷單元(BDU)或負(fù)荷)電通信的多個電池單元。每個電池單元包括陰極端子和陽極端子。典型地，為了最大化電池模塊的電壓輸出，電池單元的每一個的陽極端子和陰極端子以串聯(lián)結(jié)構(gòu)電氣地連接。在某些設(shè)計中，電池蓋被布置在電池單元的堆上方以隔離和保護(hù)每個電池單元的陽極和陰極端子。希望開發(fā)一種用于包括堆疊式構(gòu)造布置的多個電池單元的電池模塊的蓋，其中蓋在最小化復(fù)雜性的同時優(yōu)化電池單元之間的機(jī)械和電氣連接。

發(fā)明內(nèi)容
與本發(fā)明協(xié)調(diào)和一致，出人意料地發(fā)現(xiàn)一種用于電池模塊的蓋，其中電池模塊包括以堆疊式構(gòu)造布置的多個電池單元，所述蓋在最小化復(fù)雜性的同時優(yōu)化電池單元之間的機(jī)械和電連接。在一種實(shí)施方式中，一種用于具有以堆疊式構(gòu)造布置的多個電池單元的電池模塊的蓋包括非導(dǎo)體主體，其具有形成在其中的多個隔開的凹區(qū)；以及多個導(dǎo)電連接器，每個連接器布置在凹區(qū)中的一個中并且連接到主體。在另一種實(shí)施方式中，電池模塊包括以堆疊式構(gòu)造布置的多個電池單元，每個電池單元包括布置為臨近其第一端的具有正電荷的第一端子以及具有負(fù)電荷的第二端子；蓋，其具有主體，所述主體具有在其中形成的多個間隔開的凹區(qū)；和多個導(dǎo)電連接器，每個連接器布置在形成在所述蓋的所述主體中的所述凹區(qū)中的一個中，所述連接器每個緊靠所述電池單元中至少一個的第一端子和第二端子中的至少一個，其中，所述電池單元中的所述至少一個的第一端子與所述電池單元的相鄰一個的第二端子通過連接器中的一個直接電連通。本發(fā)明還包括制造電池模塊的方法。一種方法包括步驟將多個電池單元安裝為堆疊式構(gòu)造，每個電池單元包括被設(shè)置為接近其第一端的具有正電荷的第一端子和具有負(fù)電荷的第二端子；將蓋配置成與每個電池單元的第一端子和第二端子鄰近，蓋具有主體，所述主體具有形成在其中的多個隔開的凹區(qū)，并且多個導(dǎo)電連接器的每一個布置在凹區(qū)中的一個中，每個連接器緊靠電池單元中至少一個的第一端子和第二端子中的至少一者；以及使電磁輻射經(jīng)過蓋的主體以將每個連接器焊接到電池單元中至少一個的第一端子和第二端子中的所述至少一者上，其中，電池單元中所述至少一個的第一端子與電池單元中相鄰一個的第二端子通過連接器中的一個直接電連通。本發(fā)明還提供如下方案
I. 一種用于電池模塊的蓋，所述電池模塊具有堆疊式構(gòu)造布置的多個電池單元，所述蓋包括:
非導(dǎo)電主體，其具有形成在其中的多個間隔開的凹區(qū)；
多個導(dǎo)電連接器，所述連接器中每個布置在所述凹區(qū)中的一個中并且連接到所述主
體。 2.根據(jù)方案I所述的蓋，其中所述主體基本上是透射的。3.根據(jù)方案I所述的蓋，其中所述連接器中的至少一個具有基本上平面形狀，具有由第一導(dǎo)電材料形成的第一部分和由第二導(dǎo)電材料形成的第二部分。4.根據(jù)方案3所述的蓋，其中所述第一導(dǎo)電材料和所述第二導(dǎo)電材料不同。5.根據(jù)方案I所述的蓋，其中所述連接器中的至少一個為大體“L”形。6.根據(jù)方案I所述的蓋，其中所述連接器中的至少一個延伸超過所述主體的外圍邊緣。7. 一種電池模塊，包括
以堆疊式構(gòu)造布置的多個電池單元，每個電池單元包括布置為臨近其第一端的具有正電荷的第一端子以及具有負(fù)電荷的第二端子，
蓋，其具有主體，所述主體具有在其中形成的多個間隔開的凹區(qū)；和多個導(dǎo)電連接器，每個連接器布置在形成在所述蓋的所述主體中的所述凹區(qū)中的一個中，所述連接器每個緊靠所述電池單元中至少一個的第一端子和第二端子中的至少一個，其中，所述電池單元中的所述至少一個的第一端子與所述電池單元的相鄰一個的第二端子通過連接器中的一個直接電連通。8.根據(jù)方案7所述的電池模塊，其中，在每個所述電池單元上的第一端子由第一導(dǎo)電材料形成，而每個所述電池單元上的第二端子由不同于所述第一導(dǎo)電材料的第二導(dǎo)電材料形成。9.根據(jù)方案8所述的電池模塊，其中，每個所述連接器包括由所述第一導(dǎo)電材料形成的第一部分以及由所述第二導(dǎo)電材料形成的第二部分。10.根據(jù)方案9所述的電池模塊，其中，每個所述電池單元的第一端子連接到所述連接器中的一個的第一部分，而每個所述電池單元的第二端子連接到所述連接器中的一個的第二部分。11.根據(jù)方案7所述的電池模塊，其中，所述電池單元以相反定向構(gòu)造為使所述電池單元中其中一個的第一端子和所述電池單元中相鄰一個的第二端子對齊。12.根據(jù)方案7所述的電池模塊，其中所述主體基本上是透射的。13.根據(jù)方案7所述的電池模塊，其中，所述連接器中的至少一個具有大體平面形狀，具有由所述第一導(dǎo)電材料形成的第一部分以及由所述第二導(dǎo)電形成的第二部分。14.根據(jù)方案13所述的電池模塊，其中所述第一導(dǎo)電材料不同于所述第二導(dǎo)電材料。15.根據(jù)方案7所述的電池模塊，其中所述連接器中的至少一個基本上為“L”形。16.根據(jù)方案7所述的電池模塊，其中所述連接器中的至少一個延伸超過所述主體的外圍邊緣。17. 一種制造電池模塊的方法，所述方法包括步驟
以堆疊式構(gòu)造布置多個電池單元，每個電池單元包括布置為臨近其第一端的具有正電荷的第一端子以及具有負(fù)電荷的第二端子，
將蓋布置成與每個電池單元的第一端子和第二端子鄰近，蓋具有主體，所述主體具有形成在其中的多個隔開的凹區(qū)，并且多個導(dǎo)電連接器的每一個布置在凹區(qū)中的一個中，每個連接器緊靠電池單元中至少一個的第一端子和第二端子中的至少一者；以及
使電磁輻射通過蓋的主體以將每個連接器焊接到電池單元中至少一個的第一端子和第二端子中的所述至少一者上，其中，電池單元中所述至少一個的第一端子與電池單元中相鄰一個的第二端子通過連接器中的一個直接電連通。18.根據(jù)方案17所述的方法，其中所述電池單元每個上的第一端子由第一導(dǎo)電材料形成而所述電池單元每個上的第二端子由不同于所述第一導(dǎo)電材料的第二導(dǎo)電材料形成。19.根據(jù)方案18所述的方法，其中所述連接器每個包括由所述第一導(dǎo)電材料形成的第一部分和由所述第二導(dǎo)電材料形成的第二部分。20.根據(jù)方案19所述的方法，其中所述電池單元每個的第一端子連接到所述連接器中的其中一個的第一部分，而所述電池單元每個的第二端子連接到所述連接器中的其中一個的第二部分。


在根據(jù)在此描述的附圖考慮時，本發(fā)明的以上以及其他的優(yōu)點(diǎn)將通過以下對優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明對本領(lǐng)域的技術(shù)人員變得顯而易見，在附圖中
圖I為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的包括電池蓋的電池模塊的部分分解前透視 圖2為圖I的電池模塊的前透視圖，示出連接到電池模塊的多個電池單元的電池蓋； 圖3為圖I的電池模塊的電池蓋的底透視圖；和
圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的圖I的電池模塊與電池斷開單元電連通的示意圖。
具體實(shí)施例方式下列詳述和附圖描述和例示本發(fā)明的多種實(shí)施方式。描述和附圖用于使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)和使用本發(fā)明，并非意圖以任何形式限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。就所公開的方法而言，所提出的步驟實(shí)質(zhì)上是示范性的，因此，步驟的順序不是必須的或關(guān)鍵的。圖1-2例示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的電池模塊10。如所示，電池模塊10包括布置成堆疊式構(gòu)造的多個電池單元12以及布置成臨近電池單元12堆的電池蓋14。作為非限制性的例子，電池模塊10包括12個電池單元12。然而，可包括任何數(shù)量的電池單元12用以提供預(yù)定的電壓。每個電池單元12包括一對端子16、18 (例如，耳片)。作為非限制性的例子，第一端子16(例如陽極)與負(fù)電荷關(guān)聯(lián)而第二端子18(例如陰極)與正電荷關(guān)聯(lián)。在特定的實(shí)施方式中，每個電池單元12的第一端子16由銅形成，而每個電池單元12的第二端子18由鋁形成。然而，要理解每個端子16、18可由任何導(dǎo)電材料形成。在所示的實(shí)施方式中，每個電池單元12的第一端子16和第二端子18布置在所關(guān)聯(lián)電池單元12中每個的相同端，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所明白。在特定的實(shí)施方式中，每個電池單元12為具有矩形金屬罐(例如，殼體)的棱形電池單元。然而，具有其他形狀和構(gòu)造的其他類型的電池單元也可被使用。作為非限制性的例子，電池單元12布置為交替構(gòu)造，其中電池單元12中其中一個的第一端子16與電池單元12中相鄰一個的第二端子18對齊。然而，也可使用其他構(gòu)造。在特定的實(shí)施方式中，冷卻板20被配置在相鄰的電池單元12之間。需要理解的是冷卻板20可被配置為在其中通過冷卻液。作為非限制性的例子，每個冷卻板20形成流體冷卻液系統(tǒng)的冷卻回路的一部分(沒有示出)，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所明白。然而，可使用其 他冷卻系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)。如圖3更清楚地示出，電池蓋14包括主體22以及連接到主體22的多個導(dǎo)電連接器24。主體22典型地由非導(dǎo)電材料(例如塑料、玻璃等)形成(例如模制)。作為非限制性例子，主體22基本上透射，其中電磁輻射(例如，激光)能在其中穿過。在所示實(shí)施方式中，主體22具有基本為矩形的平面形狀。然而，主體22可具有任意的形狀和尺寸。作為進(jìn)一步的非限制性的例子，多個間隔開的凹區(qū)26 (即，剪切部)形成在主體22的下側(cè)上，同時，主體22的上側(cè)基本上是平面和平坦的。需要理解的是可在主體22上形成任意數(shù)量的凹區(qū)26。當(dāng)蓋14定位在電池單元12的堆上時，連接器24通常連接到主體22的下側(cè)從而緊靠每個電池單元12的端子16、18中每個。作為非限制性的例子，每個連接器24具有基本上為平面的形狀。然而，連接器24可具有任意尺寸和形狀。作為進(jìn)一步的非限制性的例子，每個連接器24被配置在形成于主體22中的凹區(qū)26中的一個中。在特定的實(shí)施方式中，每個連接器24隨主體22鑲嵌模制(insert molded)。然而,連接器24可使用其他方式諸如粘結(jié)劑和其他機(jī)械連接而連接到主體22的任何部分。在所示的實(shí)施方式中，每個連接器24具有由第一導(dǎo)電材料(例如，銅)形成的第一部分28和由第二導(dǎo)電材料(例如鋁)形成的第二部分30。作為非限制性例子，第一導(dǎo)電材料和第二導(dǎo)電材料不同。然而，連接器24可由任何導(dǎo)電材料形成。作為非限制性例子，通過使用超聲焊接技術(shù)、擴(kuò)散結(jié)合或現(xiàn)在已知的或?qū)戆l(fā)展的其他連接技術(shù)，至少一個連接器24的第一部分28連接到第二部分30。作為進(jìn)一步的非限制性例子，例如，第一導(dǎo)電材料的帶布置為與第二導(dǎo)電材料的帶鄰近，并且這些帶使用諸如連續(xù)超聲焊接的連接技術(shù)而連接在一起。然后，連結(jié)的帶被剪切以提供連接器24，其具有由第一導(dǎo)電材料形成的第一部分28以及由第二導(dǎo)電材料形成的第二部分30。需要理解的是，可使用連接第一部分28和第二部分30的其他方式。在所示的實(shí)施方式中，一對端連接器24’的每一個，除了此處以下所描述的之外與連接器24相同，布置為鄰近蓋14的主體22的相對端并且被定位為延伸超越主體22的外圍邊緣。作為非限制性例子，端連接器24’中的一個被電連接到定位在堆疊式構(gòu)造的端部處的電池單元12中其中一個的陽極端子16，而端連接器24’中的另一個被電連接到定位在堆疊式構(gòu)造的另一端的電池單元12中其中一個的陰極端子18。因此，例如(如圖4所示)，端連接器24’共同提供用于電路連接到另一設(shè)備32例如負(fù)載，BDU，和另一電池模塊10的正和負(fù)端端子。作為進(jìn)一步的非限制性的例子，端連接器24’每個為大體“L”形并且被定位在形成于主體22中的凹區(qū)26中。然而，需要被理解的是，端連接器24’可具有任何形狀并且可被定位在相對于蓋14的任何位置。為了組裝電池模塊10，每個電池單元12被配置為與具有相反定向的電池單元12的另一個鄰近從而形成堆疊式構(gòu)造。每個電池單元12的端子16，18以預(yù)設(shè)的順序和電構(gòu)造(例如，串聯(lián))彼此電連接。特別地，蓋14被定位為鄰近每個電池單元12的端子16、18，其中連接器24，24’與電池單元12的端子16、18對齊。作為非限制性例子，連接器24以預(yù)設(shè)的布局布置從而每個連接器24的第一部分28布置為鄰近電池單元12的關(guān)聯(lián)一個的第一端子16，并且每個連接器24的第二部分30布置為鄰近電池單元12的關(guān)聯(lián)一個的第二端子18。此外，端連接器24’的一個布置為鄰近布置在堆的端處的電池單元12的其中一個的第一端子16，而端連接器24’的另一個布置為鄰近布置在堆的相反端的電池單元12的其中一個的第二端子18。需要理解的是連接器24、24’可直接緊靠端子16、18的相應(yīng)端子。一旦蓋14處于適當(dāng)位置，連接器24、24’被連接到電池單元12的相應(yīng)端子16、18。在某些實(shí)施方式中，電磁輻射(例如，激光)穿過蓋14的主體22以將連接器24、24’焊接到相應(yīng)的端子16、18。然而，可使用其他連接方式。作為非限制性例子，電池單元12中至少一個的第一端子16 (例如，陽極)與電池單元12中鄰近一個的第二端子18 (例如，陰極)直接電通信。作為進(jìn)一步的非限制性例子，直接電通信可被定義為電流在電池單元12中至少一個的第一端子16 (例如，陽極)和電池單元12中鄰近一個的第二端子18 (例如，陰極)之間流動而沒有與電池單元12的其他電池單元的中間電接觸。在特定的實(shí)施方式中，端連接器24’從蓋14的主體22突出以便利電池模塊10到設(shè)備32或其他系統(tǒng)(如圖4所示)的連接。需要理解的是電導(dǎo)總線(沒有示出)可用于將端連接器24’電連接到設(shè)備32。還應(yīng)理解，在電池模塊10和另一個設(shè)備或系統(tǒng)之間提供電連通的其他方式可被使用。每個電池單元12典型性地具有兩個電連接點(diǎn)(即，端子16、18)，其中連接點(diǎn)的其中一個由銅材料形成而連接點(diǎn)的另一個由鋁材料形成。為了有效地連接在一起，電連接點(diǎn)的材料需要用類似的材料來連接。換言之，銅應(yīng)連接到銅而鋁應(yīng)連接到鋁。本發(fā)明的包括蓋14的電池模塊10便利了通過單個組裝設(shè)備(S卩，包括連接器24、24’的蓋14)電連接多個電池單元。因?yàn)閷?dǎo)電連接器24、24’與主體22形成整體，本發(fā)明的蓋14最小化了電連接設(shè)備的輪廓以及電池模塊10的整體輪廓。蓋14包括電絕緣主體22，其提供“接觸安全”的表面 而無需別的安全蓋。本發(fā)明的電池模塊10優(yōu)化了電池單元12之間的機(jī)械和電連接同時最小化復(fù)雜程度和所需部件的總數(shù)量。從前述說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易地確定本發(fā)明的本質(zhì)特征，并且在不背離其精神和范圍的情況下可對本發(fā)明做出多種變化和修改以使其適應(yīng)于多種用途和情況。
權(quán)利要求
1.一種用于電池模塊的蓋，所述電池模塊具有堆疊式構(gòu)造布置的多個電池単元，所述蓋包括: 非導(dǎo)電主體，其具有形成在其中的多個間隔開的凹區(qū)； 多個導(dǎo)電連接器，所述連接器中每個布置在所述凹區(qū)中的一個中并且連接到所述主體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蓋，其中所述主體基本上是透射的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蓋，其中所述連接器中的至少ー個具有基本上平面形狀，具有由第一導(dǎo)電材料形成的第一部分和由第二導(dǎo)電材料形成的第二部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓋，其中所述第一導(dǎo)電材料和所述第二導(dǎo)電材料不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蓋，其中所述連接器中的至少ー個為大體“L”形。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蓋，其中所述連接器中的至少ー個延伸超過所述主體的外圍邊緣。
7.—種電池模塊,包括 以堆疊式構(gòu)造布置的多個電池単元，每個電池単元包括布置為臨近其第一端的具有正電荷的第一端子以及具有負(fù)電荷的第二端子， 蓋，其具有主體，所述主體具有在其中形成的多個間隔開的凹區(qū)；和 多個導(dǎo)電連接器，每個連接器布置在形成在所述蓋的所述主體中的所述凹區(qū)中的ー個中，所述連接器每個緊靠所述電池單元中至少ー個的第一端子和第二端子中的至少ー個，其中，所述電池単元中的所述至少ー個的第一端子與所述電池単元的相鄰ー個的第二端子通過連接器中的ー個直接電連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池模塊，其中，在每個所述電池単元上的第一端子由第一導(dǎo)電材料形成，而每個所述電池単元上的第二端子由不同于所述第一導(dǎo)電材料的第二導(dǎo)電材料形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池模塊，其中，每個所述連接器包括由所述第一導(dǎo)電材料形成的第一部分以及由所述第二導(dǎo)電材料形成的第二部分。
10.ー種制造電池模塊的方法，所述方法包括步驟 以堆疊式構(gòu)造布置多個電池単元，每個電池単元包括布置為臨近其第一端的具有正電荷的第一端子以及具有負(fù)電荷的第二端子， 將蓋布置成與每個電池単元的第一端子和第二端子鄰近，蓋具有主體，所述主體具有形成在其中的多個隔開的凹區(qū)，并且多個導(dǎo)電連接器的每ー個布置在凹區(qū)中的ー個中，每個連接器緊靠電池単元中至少ー個的第一端子和第二端子中的至少ー者；以及 使電磁輻射通過蓋的主體以將每個連接器焊接到電池單元中至少ー個的第一端子和第二端子中的所述至少一者上，其中，電池單元中所述至少ー個的第一端子與電池單元中相鄰ー個的第二端子通過連接器中的ー個直接電連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于高壓汽車電池的電池蓋，具體地，用于具有以堆疊式構(gòu)造布置的多個電池單元的電池模塊的蓋，包括非導(dǎo)電主體以及多個導(dǎo)電連接器，所述非導(dǎo)電主體具有在其中形成的多個隔開的凹區(qū)，每個連接器布置在凹區(qū)中的一個中并且連接到主體。
文檔編號H01M2/04GK102683621SQ201210060929
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者R.M.布里斯班 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司