牵引电池组件.pdf

本公开提供了一种牵引电池组件，所述牵引电池组件包括由托盘支撑的相邻的电池单元和电连接所述相邻的电池单元的汇流条。汇流条包括纵向中部和在中部处连接的一对弯曲段。每个弯曲段具有与一个单元上的端子接触的弧形部。当单元相对于托盘具有不同的高度时，弯曲段提供与单元的增加的接触。还公开了一种汇流条模块。所述汇流条模块包括壳体和支撑在壳体内的汇流条。

权利要求书1.  一种牵引电池组件，所述牵引电池组件包括： 相邻的单元，所述相邻的单元中的每个单元包括平面端子； 汇流条，具有纵向中部并限定在所述中部处连接的一对弯曲段，其中， 当端子相对于电池托盘处于不同的高度时，沿着每个弯曲段的弧形部与一个 端子接触，以提供汇流条和端子之间的增加的接触。 2.  根据权利要求1所述的组件，其中，当端子相对于所述托盘处于相同 的高度时，沿着每个弯曲段的弧形部与一个端子接触。 3.  根据权利要求1所述的组件，其中，所述一对弯曲段关于所述中部对 称地布置。 4.  根据权利要求1所述的组件，其中，每个弯曲段呈月牙状。 5.  根据权利要求1所述的组件，其中，汇流条包括附着到所述中部并大 体上垂直于汇流条的纵轴布置的杆。 6.  根据权利要求1所述的组件，其中，汇流条包括第一突起和第二突起， 所述第一突起和第二突起位于汇流条的相对侧上，起始于所述中部附近并延 伸远离所述中部。 7.  根据权利要求1所述的组件，其中，所述中部的截面面积小于弯曲段 的端部的截面面积，使得所述中部具有比所述端部的电阻大的电阻。 8.  根据权利要求1所述的组件，其中，所述中部的硬度大于弯曲段的端 部的硬度，使得所述中部具有比所述端部的电阻大的电阻。

说明书牵引电池组件
技术领域
本公开涉及用于车辆牵引电池组件的汇流条。
背景技术
诸如电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)或混合动 力电动车辆(HEV)的车辆包括具有牵引电池的电池包，以用作车辆的能量源。 电池包可包括用于与电池相互作用并辅助管理车辆性能和操作的组件和系 统。电池包可包括一个或更多个电池单元阵列，所述一个或更多个电池单元 阵列具有与汇流条电连接的单元端子。
发明内容
提供一种具有一对弯曲段的汇流条，用于当单元端子相对于彼此处于不 同的高度时增大单元端子与弯曲段之间的接触区域。
在一个实施例中，牵引电池组件包括相邻的单元，所述相邻的单元包括 平面端子。每个单元上的一个平面端子通过汇流条电连接。汇流条具有纵向 中部并限定在中部处连接的一对弯曲段。当端子相对于电池托盘处于不同的 高度时，沿着每个弯曲段的弧形部与一个端子接触，以提供汇流条和端子之 间的增加的接触。
在另一实施例中，牵引电池组件包括托盘和由托盘支撑的相邻的单元。 壳体设置在单元上、与托盘相对并跨越所述相邻的单元。壳体具有一对相对 的侧壁，所述一对相对的侧壁配合以限定外壳。汇流条容纳在外壳内。汇流 条具有纵向中部和在中部处连接的一对弯曲段。当端子相对于托盘处于不同 的高度时，每个弯曲段与一个端子接触，以提供汇流条和端子之间的增加的 接触。
根据本发明，提供一种牵引电池组件，所述牵引电池组件包括：托盘； 相邻的单元，由托盘支撑，所述相邻的单元中的每个单元包括端子；壳体， 设置在单元上、与托盘相对并跨越所述相邻的单元，其中，壳体具有一对相 对的侧壁，所述一对相对的侧壁配合以限定单元的外壳；汇流条，容纳在外 壳内，所述汇流条具有纵向中部和在中部处连接的一对弯曲段，其中，当端 子相对于托盘处于不同的高度时，每个弯曲段与一个端子接触，以提供汇流 条和端子之间的增加的接触。
根据本发明的一个实施例，汇流条包括第一突起和第二突起，所述第一 突起和第二突起位于汇流条的相对侧上，起始于中部附近并延伸远离中部。
根据本发明的一个实施例，壳体还在每个侧壁中限定被构造为容纳一个 突起的孔。
根据本发明的一个实施例，每个孔为垂直于相应的侧壁的纵轴布置的槽， 并且每个孔被构造为允许汇流条垂直于相应的侧壁的纵轴运动而不平行于相 应的侧壁的纵轴运动。
根据本发明的一个实施例，第一突起和第二突起是在中部处连接到汇流 条的杆的相对段。
根据本发明的一个实施例，每个弯曲段具有关于中部相对地布置的卷曲 边缘。
根据本发明的一个实施例，壳体还具有一对端壁，所述一对端壁跨在相 对的侧壁之间，以形成矩形的盒，其中，每个卷曲边缘与相应的端壁接合以 使壳体中的汇流条对齐。
根据本发明的一个实施例，所述中部和弯曲段被构造为使得中部的电阻 大于弯曲段的电阻。
在另一实施例中，牵引电池组件包括由托盘支撑的相邻的单元。每个单 元具有端子。汇流条电连接单元。汇流条具有纵向中部并限定在中部处连接 的一对摆动部。每个摆动部具有与一个端子接触的弯曲部。弯曲部被构造为 沿着端子摆动，以当由端子之间的高度差导致汇流条倾斜地定向时提供汇流 条与端子之间的增加的接触。
根据本发明，提供一种牵引电池，所述牵引电池包括；相邻的单元，由 托盘支撑并且所述相邻的单元中的每个单元包括端子；汇流条，具有纵向中 部并限定在中部处连接的一对摆动部，每个摆动部具有与一个端子接触的弯 曲部，弯曲部被构造为沿着端子摆动，以当由端子之间的高度差导致汇流条 倾斜地定向时提供汇流条与端子之间的增加的接触。
根据本发明的一个实施例，所述一对摆动部被布置为关于中部对称。
根据本发明的一个实施例，汇流条包括杆，所述杆附着到中部并被布置 为大体上垂直于汇流条的纵轴。
根据本发明的一个实施例，汇流条包括第一突起和第二突起，所述第一 突起和第二突起位于汇流条的相对侧上，起始于中部附近并延伸远离中部。
附图说明
图1是现有技术的汇流条的透视图。
图2是牵引电池组件的透视图。
图3A和图3B是现有技术的汇流条和端子布置的侧视图。
图4是汇流条的透视图。
图5A和图5B是汇流条和端子布置的侧视图。
图6是另一汇流条和端子布置的侧视图。
图7是销和槽型汇流条模块的透视图。
图8是边缘卷曲型汇流条模块的透视图。
图9是另一汇流条的透视图。
具体实施方式
在此描述了本公开的实施例。然而，应理解的是，公开的实施例仅仅是 示例，并且其它实施例可采用多种和可替代的形式。附图不一定按比例绘制； 可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结 构和功能性细节不应解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域的技术人员以 多种形式实施本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的是， 参照任一附图所示出和描述的各种特征可与在一个或更多个其它附图中示出 的特征结合，以产生没有明确地示出或描述的实施例。示出的特征的结合提 供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种 组合和修改会被期望用于特定的应用或实施。
参照图1，示出了现有技术的汇流条。汇流条1具有主体3，主体3具有 第一端子连接件5和位于相对端的第二端子连接件7。汇流条1具有两个半 圆形切口9，所述两个半圆形切口9具有连接到相应的圆形电池端子的尺寸 和形状。
参照图2，电动车辆可包括具有牵引电池组件10的能量系统，所述牵引 电池组件10具有诸如一个或更多个电池单元阵列12、电池电主控模块(BECM) 和直流到直流(DC/DC)转换器单元的组件。电池单元阵列12提供用于操作 车辆及其系统的能量。电池阵列12与BECM、DC/DC转换器单元以及其它车辆 组件电连通。BECM从多个系统接收输入信号、处理包括在输入信号中的信息 并响应于所述信息产生合适的控制信号。这些控制信号激活多种组件和/或使 多种组件停用。DC/DC转换器单元将来自电池单元阵列的高电压转换为低电 压以供组件和其它系统使用。
电池组件10包括用于支撑电池阵列12的托盘20。每个电池阵列12容 纳在托盘20上并包括串联和/或并联连接的多个电池单元18。电池单元18 (例如，方形蓄电池)将储存的化学能转换为电能。单元18包括壳体、正电 极(阴极)和负电极(阳极)。电解质允许离子在放电期间于阳极和阴极之间 运动，然后在再充电期间返回。端子允许电流从电池单元流出以供车辆使用。 当多个电池单元按照阵列设置时，每个电池单元的端子可与另一相邻的电池 单元的相对的端子(正的和负的)对齐，以便于多个电池单元之间的串联连 接。汇流条可用于辅助完成相邻的电池单元或彼此接近的电池单元组之间的 串联连接。不同的电池包构造可适用于处理包括封装约束和功率要求的单独 的车辆变量。
由于制造瑕疵使得电池单元尺寸可在给定的公差之内变化，因此相邻的 单元可具有稍微不同的尺寸。由于制造瑕疵使得阵列12中的单元18的定位 还可在给定的公差之内变化。这些瑕疵使得相邻的单元18相对于彼此具有稍 微不同的高度较为常见。
由于汇流条通常由刚性金属材料形成，所以相邻的单元之间的高度差会 导致单元端子和汇流条之间的连接问题。在现有技术的图3A和图3B中示出 了会出现的两个可能的问题。在图3A中，直线型汇流条11连接到不同高度 的两个相邻的单元端子13。端子之间的高度差导致汇流条11相对于端子的 顶部倾斜地定向。倾斜定向的汇流条11在汇流条11和端子13之间提供小的 汇流条-端子交界面15和间隙17。接触区域可能太小以至于不能提供符合要 求的焊接，并且接触区域可能处于在焊接操作期间难以定位的位置(例如， 正好处于端子的边缘)。因此，焊接19必须越过汇流条-端子交界面15延伸 到间隙17中。在间隙17处的焊接要求额外的焊接材料和时间。在间隙处的 焊接还会排除一些不允许大间隙的焊接方法。
在图3B中，直线型汇流条21连接到不同高度的两个相邻的单元端子23 之间。推动汇流条21以平齐地靠在每个端子23上。这样不仅消除了间隙并 增大了汇流条-端子交界面，而且还在汇流条21上产生了更高的应力区域。 推动汇流条21平齐也使汇流条弯曲，导致在接近汇流条21的中部的区域25 处变形。这种变形25对汇流条21进行冷加工并可影响汇流条21的电特性。 汇流条的弹性导致端子-汇流条连接27处的应力增大。随着时间的过去，这 种应力可使焊接29疲劳，从而导致连接问题。虽然可使用更坚固的焊接抵抗 疲劳，但是这会增加生产成本。如果推动力传递到阵列，则推动汇流条以平 齐地靠在每个端子上的过程还会在阵列中的单元上产生不期望的效果。推动 的过程还可增加阵列连接工艺的成本，并且在焊接操作期间需要接近单元端 子的额外的间隙，以推动汇流条并固定汇流条于合适的位置。
参照图4，示出了根据本公开的汇流条22。汇流条22是诸如铜或铝的单 根金属条。汇流条22具有纵向中部(midpoint)24和位于中部24远端的两 个纵向端部(endpoint)26。汇流条22包括限定在中部24与相应的端部26 之间的一对弯曲段28。弯曲段28关于中部24对称。然而，弯曲段28在某 些应用中可以是非对称的。弯曲段28在纵向30上具有月牙状的弧线，并且 在横向32上是平坦的。
参照图5A和图5B，示出了从电池阵列12的长度侧观看的正视图。电 池阵列12具有支撑相邻的单元18的托盘20。第一单元端子36从一个单元 延伸，第二单元端子38从另一单元延伸。端子36、38是具有大体上的矩形 形状和平坦的顶部的平面端子。第一端子36和第二端子38由汇流条22电连 接。汇流条22具有中部24和两个端部26。中部24和端部26限定第一弯曲 段40和第二弯曲段42。第一弯曲段40在第一弧形部44处连接到第一单元 端子36，第二弯曲段42在第二弧形部46处连接到第二单元端子38。
参照图5A，第一端子36和第二端子38的远端(distal end)48相对于 托盘20具有相同的高度。汇流条22在第一弧形部44和第二弧形部46处设 置在端子36、38的远端48上。在第一弯曲段40和第二弯曲段42相对于托 盘20具有相同高度的情况下，汇流条22大体上水平。每个弧形部上的汇流 条-端子交界面50a、50b关于中部24对称并且位于端子36、38的中央。弯 曲段40、42具有沿着弯曲段的大部分、起始于相应的端部26并朝向中部24 延伸的可焊接范围52a、52b。
参照图5B，第一端子36和第二端子38的远端48相对于托盘20具有不 同的高度。例如，第一端子36比第二端子38高0.70mm。在相对于托盘20 来说第一弯曲段40高于第二弯曲段42的情况下，汇流条22设置在端子36、 38的远端48上。端子36、38之间的高度差使得汇流条22围绕中部24枢转 并相对于托盘倾斜地定向。当汇流条22倾斜地定向时，第一弯曲段40和第 二弯曲段42的曲率彼此配合以提供增大的汇流条-端子交界面50a、50b和可 焊接范围52a、52b。
比较图5A和图5B，由于端子之间的高度差使得弯曲段40在端子36上 摆动时，图5B中的沿着第一弯曲段40的汇流条-端子交界面50a朝向中部 24移动。由于弯曲段40的曲率导致第一弯曲段40的摆动不影响汇流条-端 子交界面50a的尺寸。摆动增大了可焊接范围52a的尺寸并使得可焊接范围 52a朝向中部24移动。
由于端子之间的高度差使得弯曲段42在端子38上摆动时，图5B中的沿 着第二弯曲段42的汇流条-端子交界面50b远离中部24移动。由于弯曲段 40的曲率使得第二弯曲段42的摆动不影响汇流条-端子交界面50b的尺寸。 摆动减小了可焊接范围52b的尺寸并使得可焊接范围52b朝向中部24移动。 尽管图5B中的可焊接范围52b的尺寸已被减小了，但是该尺寸仍足够大以提 供符合要求的连接。虽然图5A和图5B仅示出了两个单元，但是本领域技术 人员将理解的是，多于两个的单元可由汇流条相互连接以形成阵列。
参照图6和图7，示出了汇流条模块54。汇流条模块54包括壳体56和 由壳体56支撑的汇流条22。在将汇流条22安装到电池阵列12上期间，汇 流条壳体56保护汇流条22并用作定位装置。壳体56具有第一侧壁58和第 二侧壁60，第一侧壁58和第二侧壁60通过一对相对的端壁(endwall)62 连接在一起以形成矩形的盒。第一侧壁58具有垂直于第一侧壁58的纵轴68 布置的第一槽64。第二侧壁60具有相似布置的第二槽66。第二侧壁60具有 通向槽66的槽口70。槽64、66的中央位于其相应的侧壁58、60的中部。 壳体56具有通常敞开的底部72，该敞开的底部72具有两个部分型的底壁80。 底壁80沿着侧壁58、60从相应的端壁62部分地延伸。侧壁58、60和底壁 80限定敞开的底部72。壳体56具有通常敞开的顶部76，该敞开的顶部76 在后端(later point)可被覆盖，以限制通向端子的路径和汇流(bussing)。 顶部76具有两个横档84。每个横档84从第一侧壁58和相应的端壁62突出 到壳体56中。横档84具有内部86。内部86具有平行于端壁62的直线部88 和从直线部88延伸并终止于相应的端壁62处的锥形部90。横档84不完全 横跨端壁62，以沿着第二侧壁60提供完全敞开的顶部。虽然描绘的汇流条 模块54包括顶部和底部，但是本公开考虑具有完全敞开的顶部和底部的汇流 条模块54。可选地，汇流条模块54可仅具有顶部而没有底部，或可仅具有 底部而没有顶部。
壳体56限定用于将汇流条22容纳在其中的外壳92。汇流条22具有从 汇流条22的第一侧96向外延伸的第一突起94和从汇流条22的第二侧100 向外延伸的第二突起98。首先，汇流条22的第一侧96插入到外壳92中。 在接近第二侧壁60的开口的最大部分处通过敞开的顶部76插入第一侧96。 第一突起94容纳在第一槽64内。第二突起98穿过槽口70并被容纳在第二 槽66中。槽64、66和突起94、98配合以允许汇流条22围绕突起94、98旋 转并垂直于(而不是平行于)侧壁58、60的纵轴68运动。横档84和底壁 80配合以防止汇流条22旋转超过期望范围。
参照图6，汇流条模块54位于相邻的单元18上并横跨相邻的单元18。 端子36、38穿过通常敞开的底部72而容纳在壳体56中。汇流条22沿着槽 64、66自调节高度，以准确地放置在端子36、38上。汇流条22通过在槽中 围绕突起94、98枢转并允许弯曲段40、42沿着端子摆动和准确地安放而自 调节旋转。在汇流条模块54使汇流条22布置在合适位置后，可使用额外的 工具将汇流条22焊接到端子36、38。还可使用额外的工具使汇流条模块54 振动，以确保将汇流条22准确地安放在端子36、38上。
参照图8，示出了可选的汇流条模块254。汇流条模块254包括壳体256 和由壳体256支撑的汇流条222。壳体256具有第一侧壁296和第二侧壁200， 第一侧壁296和第二侧壁200通过一对相对的端壁262连接在一起以形成矩 形的盒并限定外壳206。壳体256具有通常敞开的底部272，该敞开的底部 272具有两个部分型的底壁280。底壁280沿着侧壁200、296从相应的端壁 262部分地延伸。侧壁200、296和底壁280限定开口。壳体256具有通常敞 开的顶部202。顶部具有两个横档284。每个横档284从第一侧壁296和相应 的端壁262突出到壳体256中。横档284具有内侧286。内侧286具有平行 于端壁262的直线部288和从直线部延伸并终止于相应的端壁262处的锥形 部290。横档284不完全横跨端壁262，以沿着第二侧壁200提供完整的开口。
汇流条222具有中部和一对端部226。每个端部226具有卷曲边缘204。 汇流条222穿过敞开的顶部202而容纳在外壳206中。卷曲边缘204接合端 壁262以使汇流条222对齐并将汇流条222放置在壳体256内。卷曲边缘204 和端壁262配合以允许汇流条垂直于侧壁296、200运动而不是纵向地运动。 横档284和底壁280配合以防止汇流条222旋转超过期望范围。
图9示出了可选的实施例的汇流条322。不同于图6，本实施例中的第一 突起394和第二突起398通过使汇流条322的主体300的一部分变形而一体 地形成。第一突起394通过在表面304处切割主体300而形成。然后，第一 突起394弯曲远离主体300，以形成从中部324向外延伸的第一突起394。第 二突起398按照相同的方式形成。本实施例提供了沿着线302最小的截面面 积。线302还具有产生于弯曲操作的加工硬化应力。更小的截面面积和加工 硬化沿着线302产生了可调整为用作保险丝的高电阻点。这可消除提供额外 的保险丝的需要并还可有助于满足运输锂离子电池的滥用测试(abuse test) 条件。
虽然在上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了由 权利要求所包含的所有可能形式。说明书中使用的词语是描述性词语而非限 制性词语，并且应该理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可进行各 种改变。如之前描述的，可组合各个实施例的特征以形成可能未明确描述或 示出的本发明的进一步的实施例。虽然多个实施例已被描述为提供优点或者 可在一个或更多个期望的特性方面优于其它实施例或现有技术实施方式，但 是本领域的普通技术人员应该认识到，可折衷一个或更多个特征或特点，以 实现期望的整体系统属性，所述期望的整体系统属性取决于具体的应用和实 施方式。这些属性可包括但是不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、 可销售性、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、装配容易性等。 这样，被描述为在一个或更多个特性方面比其它实施例或现有技术实施方式 更不令人期望的实施例不在本公开的范围之外，且可期望用于具体应用。