專利名稱：可逆式電池組件和用于自動大量生產(chǎn)的工具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及一種具有多個電池單元的電池模塊。更具體而言，本發(fā)明致力于一種電池模塊和用于組裝該電池模塊的方法。
背景技術：
用于混合動力插電式(EV)車輛或其它類型車輛的電池組件包括多個電池單元。 冷卻翼片、重復的框架和泡沫材料以及電互連件被聯(lián)結到電池單元以形成電池模塊或電池組。用于長驅動范圍EV的電池模塊可包含兩百個以上的電池單元。當前，在將電池單元和其它部件堆疊和組裝到電池模塊中之后，每兩個或每三個相鄰的電池單元通過U形金屬片被焊接在一起以形成串/并聯(lián)電子連接。具體地，每個電池單元具有被焊接到U形金屬片的至少兩個接線片或電端子(一個正，一個負)。在某些應用中，每個電池單元的接線片被彎曲成使得接線片的末端在焊接之后對齊。不幸的是，由于在焊接期間接線片的精確彎曲和位置控制困難，因此仍然存在不均勻的接線片高度。不均勻和未對齊的接線片影響接線片和U形片之間的整體焊接質量，并且由于接線片干涉而引起短路的風險。此外，因為諸如點焊和超聲焊接等當前焊接技術的不可逆的性質，從完全組裝好的電池模塊移除有缺陷的或者“壞”的電池單元要求切斷電池模塊中所有的接線片連接，從而使“好”的電池單元不能再用于重新焊接或恢復到另一電池模塊。期望開發(fā)一種電池模塊和組裝該電池模塊的方法，其中該電池模塊能夠以最小的努力和成本進行維修并且再制造，同時保持多個電池單元的串/并聯(lián)連接的靈活性以及使不均勻的接線片對齊的發(fā)生最小化。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明，令人驚訝地發(fā)現(xiàn)了一種電池模塊和一種組裝該電池模塊的方法，其中所述電池模塊能夠以最小的努力和成本進行維修和再制造，同時保持多個電池單元的串 /并聯(lián)連接的靈活性以及使不均勻的接線片對齊的發(fā)生最小化。在一個實施例中，電池模塊包括設置在堆中的多個電池單元，所述電池單元中的每一個包括從該電池單元延伸的一對分隔開的接線片；聯(lián)接到所述接線片中至少一個的剛性支撐板；和聯(lián)接到一對相鄰的電池單元的每一個的接線片中至少一個的匯流條。在另一實施例中，一種用于組裝具有多個電池單元的電池模塊的裝置包括基底； 相對于所述基底可移動的柵格托架；和被聯(lián)接到所述柵格托架的柵格棒，所述柵格棒具有縱向軸線大致平行于所述基底的主體。本發(fā)明還提供用于組裝電池模塊的方法。一種方法包括以下步驟提供一裝置，該裝置具有基底、相對于所述基底可移動的柵格托架以及聯(lián)接到所述柵格托架的柵格棒；將多個電池單元以堆疊的關系布置在所述基底上，每個所述電池單元具有從該電池單元延伸的一對接線片；將所述柵格托架向所述電池單元移動，以將所述柵格棒布置在相鄰的一對電池單元的每一個的至少一個接線片之間；和將匯流條聯(lián)接到相鄰的一對電池單元的每一個的至少一個接線片。本發(fā)明還提供如下方案 1. 一種電池模塊，其包括
設置在堆中的多個電池單元，所述電池單元中的每一個包括從其延伸的一對分隔開的接線片；
聯(lián)接到所述接線片中至少一個的剛性支撐板；和
聯(lián)接到一對相鄰的電池單元的每一個的接線片中至少一個的匯流條。2.如方案1所述的電池模塊，其特征在于，所述支撐板包括從所述支撐板的表面突出的鍵。3.如方案1所述的電池模塊，其特征在于，所述接線片中的所述至少一個被圍繞所述支撐板的一部分彎曲。4.如方案1所述的電池模塊，其特征在于，所述接線片中的所述至少一個通過使用粘合劑被聯(lián)接到所述支撐板。5.如方案1所述的電池模塊，其特征在于，所述匯流條包括插口，所述插口具有孔以接納所述接線片中的其中一個。6.如方案5所述的電池模塊，其特征在于，所述接線片中的所述至少一個被壓配合到所述插口的所述孔中，以將所述接線片中的所述至少一個緊固到所述孔中。7.如方案1所述的電池模塊，其特征在于，其還包括被布置為與所述匯流條相鄰的控制板。8.如方案7所述的電池模塊，其特征在于，所述匯流條包括從所述匯流條的表面突出的端子，并且所述控制板包括用于接納所述端子的插孔。9. 一種用于組裝具有多個電池單元的電池模塊的裝置，所述裝置包括 基底；
相對于所述基底能夠移動的柵格托架；和
被聯(lián)接到所述柵格托架的柵格棒，所述柵格棒具有縱向軸線大致平行于所述基底的主體。10.如方案9所述的裝置，其特征在于，其還包括支撐板，所述支撐板被布置在所述基底上以在所述電池模塊的組裝期間支撐所述電池單元中的其中一個的接線片。11.如方案9所述的裝置，其特征在于，所述柵格棒包括楔形導頭。12.如方案9所述的裝置，其特征在于，所述柵格棒包括形成在所述柵格棒中的鍵溝槽。13.如方案12所述的裝置，其特征在于，所述鍵溝槽被形成為沿所述柵格棒的所述縱向軸線。14. 一種用于組裝電池模塊的方法，所述方法包括以下步驟
提供一裝置，所述裝置具有基底、相對于所述基底能夠移動的柵格托架以及聯(lián)接到所述柵格托架的柵格棒；
將多個電池單元以堆疊的關系布置在所述基底上，所述電池單元每個都具有從其延伸的一對接線片；將所述柵格托架向所述電池單元移動，以將所述柵格棒布置在相鄰的一對電池單元的每一個的至少一個接線片之間；和
將匯流條聯(lián)接到相鄰的一對電池單元的每一個的所述至少一個接線片。15.如方案14所述的方法，其特征在于，所述接線片中的至少一個包括與其聯(lián)接的支撐板。16.如方案15所述的方法，其特征在于，所述支撐板包括從所述支撐板的表面突出的鍵。17.如方案16所述的方法，其特征在于，所述柵格棒包括形成在所述柵格棒中以接合形成在所述支撐板上的鍵的鍵溝槽。18.如方案14所述的方法，其特征在于，所述匯流條包括插口，所述插口具有孔以接納所述接線片中的其中一個。19.如方案18所述的方法，其特征在于，相鄰一對電池單元的每一個的所述至少一個接線片被壓配合到所述匯流條的所述孔中的對應的一個孔中。20.如方案14所述的方法，其特征在于，其還包括步驟提供布置在所述基底上的支撐板，以在所述電池模塊組裝期間支撐所述電池單元中的一個電池單元的接線片。


對于本領域技術人員來說，本發(fā)明的上述和其它優(yōu)點在考慮附圖時從下面的優(yōu)選實施例的詳細說明書中將變得明顯，附圖中
圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的電池模塊的分解透視圖； 圖2A為根據(jù)本發(fā)明實施例的電池單元組件的正視圖； 圖2B為圖2A的電池單元組件的側視圖3A為根據(jù)本發(fā)明實施例的匯流條的側視圖，其示出匯流條的剖切部分； 圖;3B為圖3A的匯流條的正視圖； 圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的柵格固定件的正視圖； 圖5A為圖4的柵格固定件的柵格棒的底平面視圖； 圖5B為圖4的柵格固定件的柵格棒的側視圖6為圖4的柵格固定件的正視圖，示出布置在其基底上的電池單元的堆； 圖7A為在組裝過程中圖4的柵格固定件的正視圖； 圖7B為在組裝過程中圖4的柵格固定件的側視圖；以及圖8為圖1的電池模塊的頂平面視圖，其中控制板被移除。
具體實施例方式下面的詳細說明書和附圖描述和例示出本發(fā)明的各種實施例。說明書和附圖用于使本領域技術人員制作和使用本發(fā)明，而不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。對于公開的方法，呈現(xiàn)的步驟實質上為示例性的，并且因此，該步驟的順序不是必要的或不是關鍵性的。圖1-3例示出根據(jù)本發(fā)明實施例的電池模塊10。如所示，電池模塊10包括多個電池單元12和多個匯流條16，每個電池單元12具有一對接線片14(即端子)，匯流條16適于聯(lián)接到接線片14。電池模塊10進一步包括被布置為與匯流條16相鄰并且與匯流條16電連通的控制板18。理解的是，每個電池單元12可為包括多個堆疊的電池單元的電池單元組件。支撐板20聯(lián)接到每個接線片14。作為非限制性示例，支撐板20由與用作傳統(tǒng)印刷電路板的材料類似的剛性非導電性材料形成。然而，也可使用其它材料。支撐板20包括突起，被稱作鍵22，其在組裝操作中使用，這在下文中描述。在某些實施例中，每個接線片14被圍繞支撐板20的一部分彎曲，以增加接線片14 與匯流條16之間的接觸面積。在另一些實施例中，支撐板20被粘接到接線片14的表面， 而不通過彎曲或成形過程。理解的是，可以使用將支撐板20聯(lián)接到接線片14的任何手段。 進一步理解的是，支撐板20向接線片14提供剛性，同時允許接線片14保持與相關的一個電池單元12的電極(未示出)相連接的柔性根部分23。匯流條16典型地由諸如銅、鋁或金等高導電率材料形成。作為非限制性示例，匯流條16的外表面由例如用于電纜或插銷的絕緣材料(未示出)覆蓋，以避免不希望的電接觸。如所示，每個匯流條16包括主體對、形成在主體M中(或者獨立地形成并且聯(lián)接到主體的多個插口沈以及形成在主體M中位于主體M的與插口沈相反的表面上的端子 28。作為非限制性示例，端子觀是布置在匯流條16的與插口沈相反的表面上的導電元件、 銷、柱和內部夾中的一種。每個插口沈包括形成在插口沈中的孔30，以接納接線片14中的其中一個。每個匯流條16可包括任意數(shù)量的插口 26。理解的是，每個插口沈的孔30的尺寸設計為接納與支撐板20聯(lián)接的接線片14。作為非限制性示例，接線片14通過與在電力或電子設備中安裝電子板典型地所需的力類似的力被插入孔30中。在某些實施例中，被聯(lián)接到支撐板 20的接線片14被壓配合到孔30中，并且不需要粘合或焊接過程。理解的是，接線片14強制插入到孔30中確保了電池單元12與匯流條16之間的連接，并且通過“楔入效應”，得到使實際的微觀接觸面積最大化的在接線片14與匯流條16之間的接觸力，繼而改進了接觸表面的導電性。進一步理解的是，強制插入引起接觸界面的表面摩擦，這使生長在暴露于空氣的大多數(shù)金屬表面上的氧化膜破裂，因此減小了從接線片14到匯流條16的電阻?？刂瓢?8包括多個插孔32，每個插孔32適于接納匯流條16中其中一個的端子， 用于監(jiān)測和控制電池模塊10的電壓和電流。如所示，每個插孔32與連接器33電連通，用于分別傳輸和接收反饋和控制信號。盡管匯流條-接線片插入過程能夠以手動執(zhí)行，但每個接線片14的根部分23對于支撐由自動、高速組裝操作導致的插入力來說典型地太軟和太柔。如圖4-5所示，本發(fā)明構思了柵格固定件34以便于自動的匯流條-接線片的插入。柵格固定件34包括多個柵格棒36，多個柵格棒36均等地隔開并剛性安裝在柵格托架 38上。柵格托架38可滑動地聯(lián)接到固定件基底40。理解的是，可使用將柵格托架38可滑動地聯(lián)接到基底40的任何手段，例如軌道系統(tǒng)。在某些實施例中，接線片支撐板41以預定位置和方位布置在固定件基底40上。作為非限制性示例，接線片支撐板41在靜態(tài)位置被聯(lián)接到基底40。 每個柵格棒36具有主體42，其帶有楔形導頭44和形成在柵格棒36的固定面中的鍵溝槽46。然而，主體42可具有任何期望的形狀。在某些實施例中，鍵溝槽46的尺寸設計為接納電池接線片14的支撐板20上的鍵22。理解的是，鍵溝槽46可比鍵22稍大，以向鍵 22提供間隙從而自由地在鍵溝槽46中滑動。圖6-7例示出根據(jù)本發(fā)明實施例用于電池模塊10的組裝操作。開始時，電池單元 12以堆疊的關系布置在柵格固定件34的基底40上。如所示，接線片14中的至少一個由接線片支撐板41直接支撐。柵格托架38被使得相對于固定件基底40滑動，使得每個柵格棒36被布置為通過每個相鄰一對電池單元12的接線片14之間的空間。在滑動期間，每個柵格棒36的導頭44 使接線片14折彎并且引導接線片14進入由柵格棒36的尺寸確定的固定的空間中。理解的是，在每個接線片14的支撐板20上的每個鍵22被接納在柵格棒36上的對應的鍵溝槽 46中，以便于接線片14的對齊。在接線片14通過鍵-鍵溝接合被柵格棒36牢固地支撐的情況下，匯流條16被擠壓在接線片14上。具體地，每個接線片14被接納在匯流條16的插口沈的相應孔30中。 一旦匯流條16被緊固，使柵格棒36滑出電池單元12的堆，從而完成組裝操作，而不需要焊接。然而，理解的是，在某些實施例中，接線片14還可被焊接到匯流條16。作為非限制性實例，示出為堆中具有九個電池單元12。三個相鄰的電池單元12設置成第一并行單元48，其具有與相鄰電池單元12上的正(+ )接線片14對齊的正(+ )接線片14，和與相鄰電池單元12的負(_)接線片14對齊的負(-)接線片14。第二并行單元50 布置為與第一并行單元48相鄰，其中第二并行單元50的每個電池單元12相對于第一并行單元48的電池單元12以并置關系被設置為使接線片14對齊。第三并行單元52布置為與第二并行單元50相鄰，其中第三并行單元52的每個電池單元12相對于第二并行單元50 的電池單元12以并置關系(即以與第一并行單元48相同的設置)被設置為使接線片14對齊。作為另一示例，匯流條16中其中一個包括六個插口 26，其中每個插口沈接納接線片 14中其中一個，如圖7A-7B所示。具體地，第一并行單元48的三個相鄰的正接線片14以及第二并行單元50的三個相鄰的負接線片14被接納在匯流條16的插口沈中，以將接線片 14從第一并行單元48串聯(lián)聯(lián)接到第二并行單元50。理解的是，匯流條16可被配置為以任何配置與任何數(shù)量的電池單元12的連接要求相匹配。作為非限制性實例，另一組柵格托架 38和柵格棒36可被應用到電池單元12的相反側，并且多個匯流條16被布置在電池接線片 14上以針對每個電池單元12完成匯流條連接，如圖8所示。還理解的是，單獨的匯流條16可由單塊匯流條板(未示出)代替，用于以一次插入連接接線片14，從而消除對控制板18的需要。由于匯流條16從接線片14選擇性地可移除，所以電池模塊10可容易地通過最小的努力和成本進行維修和再制造。電池模塊10保持電池單元12的串/并聯(lián)連接的靈活性， 并且使不均勻的接線片對齊的發(fā)生最小化。從前述說明書，本領域技術人員能夠容易地確知本發(fā)明的實質性特征，并且在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可對本發(fā)明進行各種改變和修改，以使其適用于各種使用和條件。
權利要求
1.一種電池模塊，其包括設置在堆中的多個電池單元，所述電池單元中的每一個包括從其延伸的一對分隔開的接線片；聯(lián)接到所述接線片中至少一個的剛性支撐板；和聯(lián)接到一對相鄰的電池單元的每一個的接線片中至少一個的匯流條。
2.如權利要求1所述的電池模塊，其特征在于，所述支撐板包括從所述支撐板的表面突出的鍵。
3.如權利要求1所述的電池模塊，其特征在于，所述接線片中的所述至少一個被圍繞所述支撐板的一部分彎曲。
4.如權利要求1所述的電池模塊，其特征在于，所述接線片中的所述至少一個通過使用粘合劑被聯(lián)接到所述支撐板。
5.如權利要求1所述的電池模塊，其特征在于，所述匯流條包括插口，所述插口具有孔以接納所述接線片中的其中一個。
6.如權利要求5所述的電池模塊，其特征在于，所述接線片中的所述至少一個被壓配合到所述插口的所述孔中，以將所述接線片中的所述至少一個緊固到所述孔中。
7.如權利要求1所述的電池模塊，其特征在于，其還包括被布置為與所述匯流條相鄰的控制板。
8.如權利要求7所述的電池模塊，其特征在于，所述匯流條包括從所述匯流條的表面突出的端子，并且所述控制板包括用于接納所述端子的插孔。
9.一種用于組裝具有多個電池單元的電池模塊的裝置，所述裝置包括 基底；相對于所述基底能夠移動的柵格托架；和被聯(lián)接到所述柵格托架的柵格棒，所述柵格棒具有縱向軸線大致平行于所述基底的主體。
10.一種用于組裝電池模塊的方法，所述方法包括以下步驟提供一裝置，所述裝置具有基底、相對于所述基底能夠移動的柵格托架以及聯(lián)接到所述柵格托架的柵格棒；將多個電池單元以堆疊的關系布置在所述基底上，所述電池單元每個都具有從其延伸的一對接線片；將所述柵格托架向所述電池單元移動，以將所述柵格棒布置在相鄰的一對電池單元的每一個的至少一個接線片之間；和將匯流條聯(lián)接到相鄰的一對電池單元的每一個的所述至少一個接線片。
全文摘要
本發(fā)明涉及可逆式電池組件和用于自動大量生產(chǎn)的工具，具體地，一種電池模塊包括設置在堆中的多個電池單元，所述電池單元中的每一個包括從該電池單元延伸的一對分隔開的接線片；聯(lián)接到所述接線片中的至少一個的剛性支撐板；和聯(lián)接到一對相鄰的電池單元中的每一個的接線片中的至少一個的匯流條。
文檔編號H01M2/20GK102195071SQ201110066100
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權日2010年3月19日
發(fā)明者趙 X., 林 Y-T. 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司