專利名稱：用于電池連接器的矩陣式承載件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于電池連接器的矩陣式承載件。此外，本發(fā)明還涉及一種具有至少兩個矩陣式承載件和電池板面的電池模件以及用于制造電池模件的方法。
背景技術：
在汽車工業(yè)中，電池、特別是鋰離子電池、然而還有金屬氫化物電池(例如金屬氫化物鎳電池)或鋰聚合物電池或其它化學儲能器要求具有較高的設定值。特別根據(jù)可替換的驅動方案的需求，例如混合驅動或純電力驅動，電能的存儲對于未來汽車制造業(yè)具有特別重要的意義。新型電池的應用，例如鋰離子電池，作為電能存儲器用于汽車構造中的電動機已經(jīng)證實是具有優(yōu)勢的。一方面，這樣的蓄電池在較小體積的條件下存儲較大的能量， 而另一方面，這種電池僅根據(jù)實際情況實現(xiàn)老化過程。特別是在此不涉及“記憶效應 (Memory-Effekt) ”。由此可以進行多次充電循環(huán)，從而使電池的使用壽命基本上適應于汽車的壽命。然而，多數(shù)電池僅提供很小的電壓，S卩，在一和幾十伏特之間。這樣的低電壓遠不能用于驅動電動汽車的電動機。此外，多數(shù)電池的充電僅限于1000和5000mAh之間，這并不能用于足夠持久地驅動汽車。處于上述原因，將電池組裝連接成電池包。在此，多個單獨的電池可以相互串聯(lián)，由此使電池包的輸出電壓根據(jù)串聯(lián)電池的數(shù)量而增加。優(yōu)選電池包采用總共96個電池。在此，例如將八個分別具有12個電池的模件相互連接在一起。每個模件中例如以六個垂直相互疊加設置的電池為一縱列相互串聯(lián)。這樣的一個縱列以串聯(lián)形式串聯(lián)一個相同模件的水平相鄰設置的第二縱列。因此，在每個電池的輸出電壓為4V的情況下，每個模件的總的輸出電壓為4V乘以12個電池，即48V，而每個電池包的總的輸出電壓為 384V。然而，模件構造的問題在于，每兩個待串聯(lián)的電池在它們各自相反電極上的連接。 一方面，由于電池中的化學能量存儲，第一極性的電極與相同電池的第二極性的電極由不同金屬構成。例如在鋰離子電池中，一個電極由鋼構成，而第二電極由鋁構成。然而還可以采用其它金屬的結合。在多數(shù)的電池類型中可以發(fā)現(xiàn)，不同極性的電極由不同金屬制成。此外，由于生產(chǎn)條件產(chǎn)生的波動，在電池的生產(chǎn)過程中在兩個相對設置的電極之間的距離要受到公差限定。也就是說，當兩個電池相鄰地基本設置一個平面內時，電極不能精確地共面。而且，通常電池的正極通過一個突出部而形成在電池蓋上，負極通過一個縮進部形成在電池的相對設置的蓋上。如果要將第一電池的正極與第二電池的負極連接，那么必須一方面要考慮采用不同金屬，而另一方面要計算公差限定條件下的電極的相互偏移。此外，由于接觸使電流非常高，這是因為，多個電池串聯(lián)，在加載情況下提供多個安培、可能甚至到幾十安培或多于一百安培。這樣的大電流必須流經(jīng)所有電池以及各個電池連接器。電極在電池連接器上的電接觸在此必須是低歐姆的，從而使連接器中的損失熱量最小化。在此必須確保電池模件的整個使用壽命期間都具有干凈的電接觸。為了確保實現(xiàn)這一點，通常使電池連接器與電池電極形成材料配合連接。

發(fā)明內容
那么，在公知的電池模件中，需要解決這樣的問題，S卩，考慮到電池電極的不同材料，需要在機械制造過程中在電池電極和電池連接器之間建立較小的過渡電阻。另外還需要解決這樣的問題，即，電池長度的公差自動進行調整。還需要解決這樣的問題，即，使多個電池在一個簡單的可手動操作的工作步驟中形成電連接和材料配合連接。本發(fā)明的上述技術問題通過一種用于電池連接器的矩陣式承載件來解決，該矩陣式承載件包括由非導電材料制成的支架；至少一個在一縱列中用于垂直容納電池連接器而成型的垂直容納部；至少兩個水平相鄰設置的縱列；以及，用于水平容納這樣的電池連接器而成型的水平容納部，其中，這樣的電池連接器用以連接在兩個縱列中相鄰設置的電池?？梢粤私獾剑姵啬＜墓I(yè)化制造僅通過多個電池相互間快速和無誤差的連續(xù)的電接觸來實現(xiàn)。在此，在電池連接器和電池的正反電極之間必須以較高的頻率建立材料配合連接。利用本發(fā)明的矩陣式承載件，可以使電池連接器已經(jīng)在其為此預設的位置上固定在矩陣式承載件中，從而接下來通過材料配合連接的方式與電池電極相連接。特別是，由于在電池的寬度區(qū)域上的公差，要考慮到容限區(qū)域，在該容限區(qū)域中必須實現(xiàn)電池連接器的各個接合部和平板件與電池電極之間的材料配合連接。在工業(yè)化制造中，必須將多個電池在一個單獨的工作步驟中串聯(lián)在一起。通過本發(fā)明的矩陣式承載件可以這樣實現(xiàn)，即，將多個電池連接器安裝在對應的電池電極上，采用適宜的工具將電池連接器壓向電極，然后直接利用焊接工具、例如激光焊接工具將電池電極與對應的電池連接器材料配合地連接在一起。通過本發(fā)明的矩陣式承載件實現(xiàn)了，至少每三個設置在一縱列的電池以及兩個相鄰設置的縱列的連接。通過垂直容納部可以容納用于連接兩個相互疊加設置的電池的電池連接器。每個縱列的最后一個電池可以通過一個電池連接器相連接，該電池連接器設置在一個水平容納部中。根據(jù)本發(fā)明，水平容納部和垂直容納部可以相互正交。通過使用水平和垂直的名稱可以清楚表達出容納部相互間的空間設置情況。并不局限于使垂直容納部位于垂直線上，而使水平容納部處于水平線上。具體地說，根據(jù)本發(fā)明，水平容納部基本通常正交于垂直容納部。根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，在位于縱列之間的支架中形成用于電路板的電路板容納部。根據(jù)本發(fā)明，該電路板容納部可以容納電路板，由該電路板分支出測針，測針可以與各個電池連接器的連接區(qū)域相連接。通過測針可以在電路板上測得各個電池連接器的溫度。根據(jù)一個實施方案，水平容納部和/或垂直容納部設置用于平面齊平地容納電池連接器。在此，可以使電池連接器至少在朝向電池的側面上與支架的朝向電池的側面形成平面齊平。對于不同極性的電池電極的純分類連接，可以使電池連接器通過接合部和平板件形成與各個電極的連接。根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，水平容納部和/或垂直容納部這樣形成，即，在支架的朝向電池的側面上，電池連接器通過平板件和第一接合部而與支架的朝向電池的側面形成平面齊平。由此，在支架的朝向電池的側面上、在垂直容納部和/或水
5平容納部中這樣設置電池連接器，即，每個電池連接器沿著電池的方向都具有平板件和接
合部ο根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，水平容納部和/或垂直容納部具有用于形狀配合固定電池連接器的卡片。這樣例如實現(xiàn)了，電池連接器從朝向電池的側面插入支架。在此， 電池連接器經(jīng)由卡片“卡掣(geclipst) ”在容納部中。通過對電池連接器輕微施壓使卡片向外側彎曲，該卡片可以設置在支架的朝向電池的側面上，從而使電池連接器到達容納部中， 并在容納部中固定。由此可以快速機械化地將支架與電池連接器組裝在一起。通過卡片防止電池連接器在與電池電極形成材料配合連接之前從支架脫離。另外，在與電池電極連接之后，由于卡片作用，使支架僅需要在由卡片產(chǎn)生的作用力的條件下就能從電池模件抽出。還根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，水平容納部和/或垂直容納部在背向卡片的側面上具有固定凸肩，該固定凸肩作為支座用于容納電池連接器。電池連接器具有第一接合部、偏移部和第二接合部，該第二接合部具有設置在其上的平板件。在背向電池的側面上或在背向卡片的側面上例如可以設有固定凸肩，該固定凸肩這樣設置在第二接合部的區(qū)域中，即，使第二接合部的未被平板件蓋住的區(qū)域位于固定凸肩上。還可以在連接部的區(qū)域中設置固定凸肩。最后，可以在第一接合部的區(qū)域中設置用于固定該第一接合部的固定凸肩。根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，支架由聚酰胺構成。優(yōu)選采用PA6塑料。根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，支架在水平容納部和/或垂直容納部與電路板容納部之間、在電池連接器的連接區(qū)域的區(qū)域中具有凹陷部。通過該凹陷部可以實現(xiàn)電路板與電池連接器、特別與電池連接器的連接區(qū)域之間的電連接。由此，對于每個電池連接器都借助于一個設置在電路板上的傳感器實現(xiàn)在該電池連接器上的溫度感應。根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，在凹陷部中、于電路板和連接區(qū)域之間導引有電連接導體。還可以了解到，在支架中、于支架的與水平容納部相對設置的側面上設有兩個水平相鄰設置的斜撐容納部。在一個模件中，例如將十二個電池借助于兩個矩陣式承載件串聯(lián)在一起。為了測得經(jīng)過這十二個電池的電壓，在端部分別設有兩個水平相鄰設置的觸點， 觸點分別與相對應的電池的電極連接。通過斜撐可以從矩陣式承載件的表面引出測得的電壓，并且可以在此測量。由此通過模件連接器可以使多個模件相互電連接。根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，斜撐容納部具有用于容納由支架的表面突伸出的斜撐的凹陷部。經(jīng)由該斜撐可以利用插頭測得位于該處的電壓。還根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，在朝向電池的側面上、于支架上固定有兩個導向件。電池例如可以以每縱列六個進行設置，并且兩個縱列相鄰作為板件在一個加工步驟中設置在矩陣式承載件上。為了能夠在矩陣式承載件上使電池相對于電池連接器正確定位，建議將導向件固定在支架上。如上文所述，每個電池連接器都使電池的正極和負極相互串聯(lián)。兩個電池可以借由導向件位置準確地導引在電池連接器上，也就是第一接合部和平板件上。因此，電池電極可以相對于電池連接器的排氣孔基本上同軸導引，并由此能夠便于通過激光進行焊接。在采用圓柱形電池的情況下，還可以使導向件具有至少局部呈圓柱形的護套表面。還根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，導向件一體成型并且與支架形成形狀配合連接，或者導向件由支架形成。例如實現(xiàn)了，形成由導向件構成的第二矩陣式機構，該矩陣式機構同樣通過“投影(Clipse) ”在矩陣式承載件上而形成形狀配合連接。矩陣式承載件和矩陣式導向機構都可以是加壓澆注件，這樣的加壓澆注件在批量生產(chǎn)中制成。如已經(jīng)所述，每個模件的電池串聯(lián)連接?；谠撛颍績蓚€設置在相鄰設置的縱列中的垂直容納部交替形成，其中，第一垂直容納部的頂部區(qū)域設置用于容納接合部，該第一垂直容納部的底部區(qū)域設置用于容納平板件，而第二垂直容納部的頂部區(qū)域設置用于容納平板件，第二垂直容納部的底部區(qū)域設置用于容納接合部。由此使每兩個相鄰設置的電池連接器交替設置在矩陣式承載件中?？梢孕纬蛇@樣的電池連接器，該電池連接器具有用于連接第一電池的電池電極而形成的第一接合部、第二接合部和連接部，該連接部設置在兩個接合部之間并且與這兩個接合部相互形成電連接接觸，其中，第一接合部至少形成在第一導電材料的朝向電池電極的側面上，并且，在第二接合部上材料配合地設有平板件，該平板件設置成與第二電池電極相連接，至少形成在第二導電材料的朝向第二電池電極的側面上，該第二導電材料不同于第一導電材料。由此使電池連接器與電池電極之間的連接通過較小的過渡電阻來實現(xiàn)，即，考慮使相反的電池電極采用不同的材料。對此，在電池連接器和電池電極之間可以選擇純分類過渡。與第一電池電極連接的第一接合部可以由第一導電材料構成。電池連接器使第一接合部經(jīng)由連接部與第二接合部連接。在第二接合部上應該電連接第二電池的與第一電池電極極性相反的電極。因為該由其它材料構成的極性相反的電池電極作為第一電池電極，所以還必須使與該電極形成電連接和機械連接的材料采用其它不同材料，從而確保直線較小的過渡電阻。為了實現(xiàn)經(jīng)濟的電池連接器，在此建議，在第二接合部上材料配合地設置平板件。 在此，平板件由第二導電材料制成。優(yōu)選，第一接合部與第一電池的第一電池電極采用相同的材料，而平板件與第二電池的第二電池電極采用相同的材料。例如可以使第一電池電極由鋁構成。在這種條件下，至少使第一接合部的表面同樣由鋁構成。第二電池的極性相反的電極例如可以由鋼構成。在這種條件下，平板件至少可以在表面上由鋼構成。經(jīng)由連接部使第一接合部與第二接合部并且與平板件形成電連接， 而且，電流可以流經(jīng)位于兩個電池的電池電極之間的電池連接器。根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，平板件的朝向電池的表面與第一接合部共面設置。在電池模件中，電池優(yōu)選這樣設置，即，使相鄰設置的電池的極性相反的電極大體上設置在一個平面內。為了使這些大體上位于一個平面內的電極相互連接，使平板件的表面與第一接合部的表面共面。可以了解到，上述共面特征可以在接觸過程中通過連接部的靈活性而取消。例如， 在接合部和平板件材料配合地連接在各個電池電極的情況下，可以利用工具使電池連接器壓向電池電極。由此可以對電極之間的公差限定的偏移進行調整，特別可以使電池連接器在容限區(qū)域內進行移動。根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，第一和/或第二接合部形成為扁平件。此外，還可以使平板件形成為扁平件。通過形成扁平件可以使接合部在較小的空間需求內狹窄地設置在電池的端部上。
還根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，使連接部與第一和/或第二接合部一體成型。 由此實現(xiàn)了特別經(jīng)濟地制造電池連接器。例如可以使第一接合部、第二接合部和連接部由相同的材料構成。例如可以使第一接合部、連接部和接合部由板材或帶材沖壓而成。由此可以在一個單獨的工作步驟中成本低廉地制出第一和第二接合部以及連接部。根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，至少一個接合部由鋁、錫、鋅、銅、鎳、銀、金、鐵、鋼或它們的合金構成，或者用這些材料鍍層。接合部可以由一種整體材料制成，該整體材料選自上述金屬或合金中的一種。還實現(xiàn)了，接合部由第一金屬構成，并且用第二金屬或合金進行鍍層。特別地，為了確保實現(xiàn)良好的電接觸，例如可以設有銀鍍層。然而在選擇接合部材料時必須要注意的是，選擇的這些材料要適合于待與其連接的電池電極的材料，從而在過渡區(qū)不會產(chǎn)生電鍍結構，這樣的電鍍結構會破壞材料配合連接，或者具有過高的過渡電阻。根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，平板件由鋼、錫、鋅、銅、鎳、鐵、鋁、銀、金或它們的合金構成，或者用這些材料鍍層。與接合部的結構相對應，還可以使平板件由一種整體材料制成，或者用適宜的金屬鍍層。根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，平板件與第二接合部焊接在一起。在此可以采用摩擦焊接方法。例如還可以采用超聲焊接方法用于使平板件與接合部相接觸。然而還可以考慮采用攪拌摩擦焊接、扭轉摩擦焊接、旋轉摩擦焊接或其它摩擦焊接方法。還可以采用多軌道摩擦焊接方法。此外，可以使平板件與接合部還借助于電阻焊接方法形成材料配合連接。在將待連接的電池電極設置在不同平面中時，對于平板件和第一接合部之間的公差調整建議使連接部靈活地設置。上述的靈活性例如可以這樣實現(xiàn)，S卩，連接部具有相互間隔設置的肋部。在此，多個單獨的肋部可以作為連接腹板而形成在接合部之間。單獨的肋部相互間隔設置并且具有間隙。由此實現(xiàn)了連接部的增大的靈活性。根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，特別在連接部中采用波紋狀肋部可以確保實現(xiàn)經(jīng)過該連接部的接合部之間的所需靈活性。根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，肋部至少與第一接合部和/或第二接合部的背向電池的側面共面。在此，肋部在與第一和/或第二接合部相同的平面內延伸。還根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，肋部由至少一個接合部的平面突出形成。肋部例如一方面可以在一個接合部的平面內形成波紋形狀，從而使肋部不從該接合部的平面突伸出。然而還可以使肋部由一個接合部的平面突伸出來，例如向上或向下。這兩種肋部形狀都能實現(xiàn)所需的靈活性，其中，由接合部的平面突伸出的肋部確保實現(xiàn)通常相對于接合部的平面而具有較高的靈活性，而在接合部的平面內延伸的肋部可以確保實現(xiàn)在該接合部的平面內的較高的靈活性。還根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，肋部經(jīng)由對連接部沖壓、剪切、激光切割、噴水切割的方式來成型。如上文所述，連接部可以與兩個接合部都由板材或帶材沖壓而成。同時例如可以沖壓出肋部。還可以使肋部由連接部這樣剪切制成，即，在連接部中形成肋部之間的距離。還根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，連接部由至少兩個薄膜、特別是金屬薄膜或鍍層薄膜構成。兩個或多個薄膜、例如還可以是十個薄膜可以相互疊加設置，并形成連接部。在薄膜的各個端部上可以與接合部形成材料配合連接，從而使電流經(jīng)由薄膜從一個接合部流到另一個接合部。薄膜的優(yōu)點在于，其確保實現(xiàn)了較高的靈活性而且構造簡單。還根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，連接部由鋁線、銅線、鋁編織物或銅編織物中的一種材料構成。除了采用薄膜之外，還可以采用多條線或編織物作為連接部。這樣的線或編織物可以在其各自的端部與接合部形成材料配合連接。對于線、編織物或薄膜在接合部上的材料配合連接，建議使連接部至少局部集中在接合部的區(qū)域中?！凹校?，可以指的是，這樣對各個層或線施壓，即，使層或線基本上沒有氣縫。集中例如可以通過短時間的擠壓和加熱來實現(xiàn)。集中的薄膜、集中的線或集中的編織物借由工具以特別簡單的方式與接合部形成材料配合連接。在連接部的端部集中在接合部的區(qū)域上時特別可以采用摩擦焊接方式、電阻焊接方式或超聲焊接方式。根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，連接部至少局部在至少一個接合部的區(qū)域上與該接合部形成材料配合連接。如上文所述，該材料配合連接可以通過焊接來實現(xiàn)。通過材料配合連接實現(xiàn)了，接合部和連接部之間的過渡電阻很小，并由此使由于損失功率導致的熱擴散達到最小化。還根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，連接部、第一接合部和/或第二接合部在第一接合部的平面與第二接合部的平面之間形成偏移部。如上文所述，在第二接合部上設有平板件。偏移部設置用于使平板件的朝向電池的表面與第一接合部的朝向電池的表面基本上位于一個平面內。根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，偏移部這樣構成，S卩，使第一接合部的朝向電池的表面與平板件的朝向電池的表面共面。這樣的共面實現(xiàn)了，通過工具使待連接的電池電極便于與電池連接器形成材料配合連接。電池連接器與各個電池電極之間的連接例如可以通過激光焊接的方式來實現(xiàn)。而且在激光焊接中重要的是，在焊接過程的開始于待連接的構件之間已經(jīng)建立了機械接觸。 因此，優(yōu)選將第一接合部壓向第一電池的一個電極，而將平板件壓向第二電池的極性相反的一個電極。然后，對這些形成機械接觸的構件利用激光進行焊接。如上文所述，在電池模件中，各個電池的溫度要保持在確定的溫度范圍內。如果電池過熱，那么存在這樣的危險，即，電池被損壞或最壞情況下甚至導致爆炸。如果發(fā)生這類情況，整個電池模件將被損壞。因此，每個單獨的電池的溫度都應該受到監(jiān)測。為了實現(xiàn)溫度監(jiān)測，使第一接合部在背向電池的側面上具有一個連接區(qū)域，該連接區(qū)域由第三種導電材料構成。該連接區(qū)域還可以設置在第二接合部或連接部上。在連接區(qū)域上例如通過焊接可以連接電路板的連接線。通過該連接線使溫度測針接觸到電池連接器上。由此，借助于連接區(qū)域可以監(jiān)測電池連接器的溫度，并因此還監(jiān)測到各個電池的溫度。還實現(xiàn)了對每組電池對的分別監(jiān)測，并且可以探測到超過極限值的溫度升高，據(jù)此可以斷開模件。還根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，連接區(qū)域與第一或第二接合部或與連接部的背向電池的表面平面齊平。由此使電池連接器的結構空間最小化。根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，連接區(qū)域可以用第三種材料鍍層。該第三種材料的鍍層可以在接合部以及連接部的成型之前、之中或之后進行。還可以使連接區(qū)域以第三種材料進行滾壓包層。在此，連接區(qū)域以及第三種材料可以在第一接合部或第二接合部或連接部上進行滾壓包層。
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根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，連接區(qū)域由銅、鎳、錫、鋅、銀、金或它們的合金構成。還可以使連接區(qū)域用金屬或合金鍍層。還根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，在至少一個接合部中設有用于電池的排氣孔。 特別是鋰離子電池、然而還可以是其它化學儲能器必須能夠“呼吸”。對此重要的是，在至少一個電極上設有排氣孔，然而優(yōu)選在每個電極上都設有排氣孔。如前述內容，如果平板件和第一接合部與電極形成材料配合連接，那么要注意已經(jīng)設置在電極上的排氣孔的排氣。這樣的排氣通過排氣孔在接合部和/或平板件中實現(xiàn)。根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，排氣孔是圓形的。還建議，排氣孔具有截斷該排氣孔直徑的突起部。在此，例如可以使排氣孔首先形成為沖孔或其它圓形開孔，然后將由此突出的墊片由接合部或平板件上突伸出來。排氣孔連同由其周圍突出的偏移部或突起部還可以在接合部或平板件成型過程中、例如在沖壓過程中形成。為了使接合部以及平板件與電池電極形成材料配合連接，建議使排氣孔的直徑小于電池電極。由此實現(xiàn)了，使接合部或平板件能夠壓在電池電極上，并且確保實現(xiàn)接合部或平板件與電池電極之間的機械接觸，而沒有使電極由于受壓而穿過排氣孔。但是例如采用激光穿過排氣孔可以在排氣孔的周圍表面區(qū)域上建立電池電極與電池連接器之間的材料配合連接。因此根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，電池以及電池電極至少局部沿著排氣孔的外圍與第一接合部形成材料配合連接。該材料配合連接例如可以通過激光焊接來實現(xiàn)。還可以采用摩擦焊接或超聲焊接。如上文所述，平板件以及接合部可以具有排氣孔。為了確保實現(xiàn)經(jīng)由接合部和平板件的排氣，建議使平板件具有與第二接合部中的排氣孔同軸的開孔。由此使排氣孔既貫穿平板件又貫穿第二接合部。還根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，電池至少局部沿著開孔的外圍與平板件形成材料配合連接。如上文對接合部的說明，電池以及電池電極可以通過焊接的方式與平板件形成材料配合連接。通過材料配合連接使電池連接器與各個電池電極之間的過渡電阻很小， 從而使損失功率在過渡區(qū)很小，而且進一步避免或減少熱擴散。還根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，第二接合部的排氣孔大于第一接合部的排氣孔，并且平板件的開孔尺寸對應于第一接合部的排氣孔的尺寸。因此，平板件的開孔和第一接合部的排氣孔相互對應，特別這樣確定尺寸，即，使它們的外直徑小于電池電極的尺寸。 在第二接合部中可以設有較大的開孔，該開孔與平板件的開孔同軸。根據(jù)本發(fā)明的另一技術方案提供一種電池模件，其具有至少兩個如上文所述的矩陣式承載件，其中，在板面的一側設有矩陣式承載件，該板面具有至少兩個縱列，每個縱列分別相互疊加設置有電池。各個大體上設置在一個平面內的電池電極借助于各個矩陣式承載件和對應的電池連接器而彼此形成電連接。也就是說，在電池的第一側面上設有第一矩陣式承載件，而在電池的第二側面上設有第二矩陣式承載件。借由兩個矩陣式承載件使設置在板面中的電池的電極相互串聯(lián)。本發(fā)明的又一技術方案提供了一種用于制造電池模件的方法，具有以下步驟制作支架；將電池連接器固定在水平容納部和垂直容納部中；將支架連同電池連接器壓制在板面電池上；以及，使電池的電極與電池連接器形成材料配合連接。根據(jù)一個具有優(yōu)勢的實施方案，至少兩個電池通過電池連接器形成串聯(lián)式電連接。由此可以使模件的輸出電壓根據(jù)串聯(lián)電池的數(shù)量而增加。根據(jù)具有優(yōu)勢的實施方案的技術特征可以自由相互結合。而且，這些實施方案的技術特征分別可以單獨使用，也可以與從屬權利要求的所有技術特征自由結合。本發(fā)明并不局限于權利要求1的技術特征，因此上位概念的技術特征可以與本發(fā)明的所有其它技術特征自由結合。


接下來，結合示出實施例的附圖對本發(fā)明進行詳細說明。圖中示出了圖1為電池連接器的第一截面圖；圖2為電池連接器的第一俯視圖；圖3為電池連接器的第二截面圖；圖4為電池連接器的第三截面圖；圖5為電池模件的具有五個電池的一個縱列的側視圖；圖6為具有兩個縱列以及每個縱列連接五個電池的電池模件的俯視圖；圖7為矩陣式承載件在沒有電池連接器情況下的位于電池一側的示意圖；圖8為矩陣式承載件在具有電池連接器情況下的位于電池一側的示意圖；圖9為矩陣式承載件在沒有電池連接器情況下的位于背向電池一側的示意圖；圖10為矩陣式承載件在具有電池連接器情況下的位于背向電池一側的示意圖。
具體實施例方式圖1示出了電池連接器1的截面圖。該截面圖示出了，電池連接器1由第一接合部2、第二接合部4、連接部6和設置在第二接合部4上的平板件8構成。在圖1中可以了解到，連接部6設置在具有第二接合部4的平面內。連接部6可以與第二接合部4和第一接合部2 —體成型。而且，連接部6還可以是一個單獨部件，并且與第一接合部2和第二接合部4形成材料配合連接。在第一接合部2中設有偏移部10。然而，偏移部10還可以設置在連接部6中，以及還可以設置在第二接合部4中。通過偏移部10使第一接合部2朝向電池的側面A基本上與平板件8的朝向電池的側面A共面。平板件8在第二接合部4的朝向電池的側面A上與該第二接合部4形成形狀配合連接。第一接合部2和平板件8優(yōu)選由不同的導電材料、特別是金屬制成，或者用這樣的材料或金屬進行鍍層。例如，第一接合部2可以由鋁制成，而平板件8由鋼制成。還可以使第一接合部2采用不同于鋁的、諸如錫、鋅、銅、鎳、鐵、鋼、銀、金或類似的金屬進行鍍層，或者由一種整體材料制成。同樣可以采用前述金屬的合金。平板件8同樣可以由鋼、錫、鋅、銅、鋁、鎳、鐵、銀、金或類似的金屬或它們的合金制成，或者采用這些金屬進行鍍層。在圖1中可以了解到，第一接合部2具有排氣孔14b。第二接合部4具有排氣孔14a，而平板件8具有排氣孔14c。排氣孔14c與排氣孔14a同軸。排氣孔14c的直徑例如可以與排氣孔14b的直徑相等。排氣孔14a的直徑例如可以大于排氣孔14c的直徑。為了將電池連接器1裝配在電池20上，在電池連接器1的背向電池20的側面B 上通過兩個不同的電池20壓向兩個在此未示出的電極22、24，這兩個電極相互形成反向電極。在此，第一接合部2與第一電池20的第一電極22相接觸，平板件8與第二電池20的與第一電極相反的第二電極24相接觸。一旦形成接觸，例如可以通過穿透排氣孔14b的激光使第一接合部2與第一電極22形成材料配合連接。在此，激光射線沿著排氣孔14b的周圍表面導引，以形成材料配合連接。通過排氣孔14a和排氣孔14c，可以使平板件8借助于激光與第二電池20的第二電極24形成材料配合連接。一旦焊縫冷卻或硬化，壓力可以增大，并由此使電池連接器1與兩個電池20的各自電極22、24形成材料配合連接。為了能夠監(jiān)測到電池連接器1的溫度以及相應的接合部2、4中的各個電池20的溫度，在第一接合部2的背向電池20的側面B上設置連接區(qū)域12。然而，連接區(qū)域12還可以設置在連接部6上，以及還可以設置在第二接合部4上。連接區(qū)域12可以由銅、銀、金、 錫、鋅、它們的合金或其它金屬構成。還可以使連接區(qū)域12鍍在第一接合部2的表面上、鍍在連接部6上或鍍在第二接合部4上；或者，使該連接區(qū)域與第一接合部2、連接部6或第二接合部4滾壓包層在一起。通過連接區(qū)域12可以使測針實現(xiàn)轉換電路或電路板，在該連接區(qū)域上測針可以監(jiān)測到該連接區(qū)域的溫度。連接部6實現(xiàn)了，第一接合部2以及平板件8的朝向電池20的側面A能夠沿著方向X彼此相對移動。由此，在電池連接器1與這里未示出的電池20的材料配合連接過程中能夠實現(xiàn)在容限區(qū)域26內的公差調整。由此實現(xiàn)了，在電極22、24位置上的公差的補償， 并且此外還通過焊接方式實現(xiàn)第一接合部2與電極22、24之間、以及平板件8與電極22、24 之間的材料配合連接。圖2示出了電池連接器1的另一替換方案的俯視圖。附圖中相同的附圖標記分別表示相同的部件。在圖2中可以了解到，連接部6由相互間隔的肋部6a構成。由圖可知，這些肋部呈波浪形。在圖2中，肋部在第二接合部4的平面中延伸。然而還可以使肋部由第二接合部4的平面突伸出來。通過肋部6a實現(xiàn)了，第一接合部2可以相對于平板件8或第二接合部4沿著方向Y移動，從而同樣能夠實現(xiàn)公差調整。在圖2中可以了解到，第一接合部2具有排氣孔14b。在該排氣孔14b中具有由該排氣孔14b的周圍突伸出的突起部16a。同樣在圖2中可以了解到，在平板件8中形成有對應的、優(yōu)選等大的、具有偏移部 16b的排氣孔14c。在第二接合部4中形成有與排氣孔14c同軸的排氣孔14a，該第二接合部的排氣孔的直徑大于排氣孔14c的直徑。圖3示出了又一替換方案的截面圖。在圖3中可以了解到，偏移部10由兩件式成型的第一接合部2構成，該第一接合部具有部分2a和2b。這些部分可以彼此形成材料配合連接，并且可以由相同的金屬或不相同的金屬制成。還可以在圖2中可以了解到，連接部6 由一種編織物制成。該編織物可以是鋁或銅編織物。同樣，編織物也可以由其它金屬來實現(xiàn)。還應該了解到，連接部6具有兩個協(xié)調區(qū)域6b，這兩個協(xié)調區(qū)域分別設置在第一接合部 2和第二接合部4的區(qū)域中。在協(xié)調區(qū)域6b上，連接部6可以分別與第一接合部2和第二接合部4形成材料配合連接。對此，例如可以采用摩擦焊接、電阻焊接、超聲焊接或其它焊接方式，或者采用其它連接方式。
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圖4示出了又一實施例。在圖4所示的實施例中，連接部6由薄膜6c形成，該薄膜結構同樣具有協(xié)調區(qū)域6b。位于第二接合部4的區(qū)域中的協(xié)調區(qū)域6b突出于排氣孔14a。 在排氣孔14a的區(qū)域中以及在第一接合部2和第二接合部4之間的距離的端部區(qū)域中，連接部6可以與第二接合部4形成材料配合連接。連接部6同樣可以與第一接合部2形成材料配合連接。通過使連接部6的協(xié)調區(qū)域6b明顯突出于第二接合部4表面的絕大部分，提供了較大的接觸面積，并因此實現(xiàn)較小的過渡電阻。第二協(xié)調區(qū)域6b還能夠沿著偏移部10 延伸至連接區(qū)域12并突出于第一接合部2，而且同樣在排氣孔14b的區(qū)域中具有開孔。圖5示出了具有五個電池20a_e的第一縱列28的側視圖，這些電池分別具有第一電極22a_e和第二電極24a_e?？梢粤私獾?，縱列28中的電池20a_e相互疊加設置。還可以了解到，電極22、24交錯設置。也就是說，例如電池20a的正極22a與電池20b的負極 24b設置在一個平面內。接下來是正極22c，再是負極24d，然后又是正極22e。而且可以了解到，電池20的電極22、24設置在較大的容限區(qū)域26內。容限區(qū)域 26這樣實現(xiàn)，即，在該容限區(qū)域內能夠設置電極。各個電池的位置21、也就是電極22、24的相互距離是公差限定的。那么，電極22、24不總是共面的，所以在與電池連接器1的連接過程中必須對公差進行調整。為了清楚起見，圖5中示出了縱列28，沒有示出電池連接器。第一電池連接器Ia 例如設置在正極22a和負極24b之間。然后，正極22b通過電池連接器1與負極24c連接。 正極22c經(jīng)由電池連接器與負極24d連接。正極22d經(jīng)由電池連接器1與負極24e連接。 正極22e經(jīng)由電池連接器與另一縱列28的一個電池負極連接。電池連接器1沿著縱列28 垂直設置，并且，兩個縱列28的電池連接器1相互連接且水平設置。例如在圖6中示出了上述設置方案。圖6示出了相鄰的兩縱列28a、28b。這里可以了解到，電池連接器1的各自正極22a與負極24b連接，正極22c與負極24d連接?？v列 28a經(jīng)由正極22e以及電池連接器1與縱列28b的負極24e連接。圖7示出了具有支架32的矩陣式承載件30?？梢粤私獾?，支架32具有容納部34、 36，在容納部中分別可以插置一個電池連接器1。容納部34是垂直容納部。所示的支架32 具有兩縱列，每一縱列都具有兩個垂直容納部34。此外，在支架32的底端設有一個水平容納部36。在支架32的頂端設有兩個斜撐容納部(Schwertaufnahme) 38。另外，由圖7中示出的朝向電池的側面可以了解到，在支架32上設有卡片35?？ㄆ?5設置在容納部34、36的邊緣上，并且實現(xiàn)了電池連接器1在容納部34、26中的卡掣。而且還可以看到固定凸肩37?？梢粤私獾剑潭ㄍ辜?7由支架32的表面形成反向縮進，并且該固定凸肩設置在支架的背向電池的側面上。在支架32的頂部區(qū)域設有斜撐容納部38。斜撐容納部38具有用于容納斜撐40 的容納部，斜撐突出于支架32的表面。在支架的朝向電池的側面上、于斜撐容納部38中設有用于與電池電極相接觸的接觸元件。接觸元件由不同的金屬制成，以確保實現(xiàn)與不同極性的電池電極的純分類連接。在斜撐40上可以設置插頭42。在圖8所示的支架32的側面上可以了解到，電池連接器1與支架32的表面形狀配合地卡掣在卡片35中。特別是，電池連接器1以平板件8插入到垂直容納部34中。平板件8的表面與所示的支架32的表面齊平。電池連接器1的第一接合部2設置在垂直容納部34中。第一接合部2的表面與所示的支架32的側面齊平。
電池連接器1這樣設置在縱列中，即，在一縱列中、于第一容納部34內首先設置第一電池連接器1的接合部2，然后是連接部6，接下來設置平板件8，而在相鄰設置的第二容納部34內再設置第二電池連接器1的接合部2，然后是連接部6，接下來設置平板件8。另外還可以了解到，垂直容納部34還有水平容納部36這樣成型，即，可以使平板件8和第二接合部2共同容納在一個區(qū)域內，而使第一接合部可以容納在第二區(qū)域內，其中，容納部34、36還容納連接部6。在支架32的中間腹板中設有導向件41。導向件41實現(xiàn)了電池在電池連接器1上的位置精確的設置。在圖8所示的支架32的側面上還可以連接矩陣式導向機構。該矩陣式導向機構可以由用于電池的導向件構成。借助于導向件，可以使電池同心地在位于電池連接器中的排氣孔上導向。圖9示出了支架32的背向電池的側面。再次示出了固定凸肩37。此外，在垂直容納部34所在的縱列之間設有電路板容納部41，在該電路板容納部中可以插置電路板。另外還可以了解到，在連接區(qū)域12的區(qū)域上設有凹陷部44，通過該凹陷部可以測得電池連接器的溫度。圖10示出了支架32與插置的電池連接器1在背向電池的側面上的示意圖。為了制造例如十二個電池的電池模件，以每六個電池為一縱列共同設置在支架32 上。電池電極22、24通過導引件41相對于電池連接器1的排氣孔14同心設置。借助于工具將支架32連同電池連接器1壓向電池電極22、24。通過電池連接器1的活動性能，在電池電極22、24的區(qū)域內實現(xiàn)公差調整。此外還實現(xiàn)了電池電極的純分類的接觸，這是因為， 平板件8可以由與第一接合部2不同的材料制成。在將支架32連同電池連接器1壓向電池電極22、24之后，這些部件以力學形式貼靠在電池電極上。而且，使斜撐40的接觸區(qū)域貼靠在電池模件的上方電池上。借助于激光焊接工具，沿著排氣孔14的周圍表面將電池電極與電池連接器焊接在一起。在十二個電池的板面(Satz)的相反側面上，矩陣式承載件互補成型。也就是說， 設有三個垂直容納部34，而沒有水平容納部36，也沒有斜撐容納部38。因此，電流流經(jīng)所有串聯(lián)電池，并且經(jīng)由所有電池的電壓可以在斜撐40上測得。通過本發(fā)明的矩陣式承載件實現(xiàn)了多個電池的電池模件的自動化制造。
權利要求
1.一種用于電池連接器(1)的矩陣式承載件，其具有-由非導電材料制成的支架；-至少一個在一縱列中用于垂直容納電池連接器(1)而成型的垂直容納部(34)；-至少兩個水平相鄰設置的縱列；以及-用于水平容納所述電池連接器(1)而成型的水平容納部，其中，所述電池連接器用以連接在兩個縱列中相鄰設置的電池。
2.根據(jù)權利要求1所述的矩陣式承載件，其特征在于，在位于縱列之間的支架(32)中形成用于電路板的電路板容納部(40)。
3.根據(jù)權利要求1所述的矩陣式承載件，其特征在于，所述水平容納部(36)和/或垂直容納部(34)設置用于平面齊平地容納電池連接器(1)。
4.根據(jù)權利要求1所述的矩陣式承載件，其特征在于，所述水平容納部(36)和/或垂直容納部(34)這樣形成，即，在所述支架(32)的朝向電池的側面上，電池連接器(1)通過平板件(8)和第一接合部(2)而與所述支架(32)形成平面齊平。
5.根據(jù)權利要求1所述的矩陣式承載件，其特征在于，所述水平容納部(36)和/或垂直容納部(34)具有多個用于形狀配合固定所述電池連接器(1)的卡片(35)。
6.根據(jù)權利要求1所述的矩陣式承載件，其特征在于，所述水平容納部(36)和/或垂直容納部(34)在背向卡片(35)的側面上具有多個固定凸肩(37)，所述固定凸肩作為支座用于容納所述電池連接器(1)。
7.根據(jù)權利要求1所述的矩陣式承載件，其特征在于，所述支架(32)由聚酰胺構成。
8.根據(jù)權利要求1所述的矩陣式承載件，其特征在于，所述支架(32)在所述水平容納部(36)和/或垂直容納部(34)與電路板容納部之間、在所述電池連接器(1)的連接區(qū)域 (12)的區(qū)域中具有凹陷部(44)。
9.根據(jù)權利要求1所述的矩陣式承載件，其特征在于，在凹陷部(44)中、于電路板和連接區(qū)域(12)之間導引有電連接導體。
10.根據(jù)權利要求1所述的矩陣式承載件，其特征在于，在所述支架(32)中、于所述支架(32)的與所述水平容納部(36)相對設置的側面上設有兩個水平相鄰設置的斜撐容納部 (38)。
11.根據(jù)權利要求1所述的矩陣式承載件，其特征在于，所述斜撐容納部(38)具有多個用于容納由所述支架(32)的表面突伸出的斜撐的凹陷部。
12.根據(jù)權利要求1所述的矩陣式承載件，其特征在于，在朝向所述電池的側面上、于所述支架(32)上固定有兩個導向件(41)。
13.根據(jù)權利要求1所述的矩陣式承載件，其特征在于，所述導向件(41)具有至少局部呈圓柱形的護套表面。
14.根據(jù)權利要求1所述的矩陣式承載件，其特征在于，所述導向件(41)一體成型并且與所述支架(32)形成形狀配合連接。
15.根據(jù)權利要求1所述的矩陣式承載件，其特征在于，每兩個設置在相鄰設置的縱列 (28a、28b)中的垂直容納部(34)這樣形成，即，第一垂直容納部(34)的頂部區(qū)域設置用于容納接合部，該第一垂直容納部(34)的底部區(qū)域設置用于容納平板件，而第二垂直容納部 (34)的頂部區(qū)域設置用于容納平板件，第二垂直容納部(34)的底部區(qū)域設置用于容納接合部O
16.一種電池模件，其具有至少一個根據(jù)權利要求1所述的矩陣式承載件，其中，在板面的第一側面上設有矩陣式承載件，該板面具有至少兩個縱列，每個縱列分別相互疊加設置有電池，在所述板面的第二側面上設有僅具有垂直容納部的第二矩陣式承載件。
17.一種用于制造電池模件的方法，具有以下步驟 -制作支架；-將電池連接器固定在水平容納部(36)和垂直容納部(34)中； _將支架連同電池連接器壓制在板面電池上；以及 -使電池的電極與電池連接器形成材料配合連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電池連接器(1)的矩陣式承載件，其具有由非導電材料制成的支架；至少一個在一縱列中用于垂直容納電池連接器(1)而成型的垂直容納部(34)；至少兩個水平相鄰設置的縱列；以及，用于水平容納這樣的電池連接器(1)而成型的水平容納部(36)，其中，這樣的電池連接器用以連接在兩個縱列中相鄰設置的電池。
文檔編號H01M2/22GK102460777SQ201080025415
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權日2009年6月8日
發(fā)明者弗朗茨-約瑟夫·利茨, 維拉·斯科爾 申請人:自動電纜管理有限責任公司