包括多个蓄能器电池单元的电池单元复合体及其制造方法与流程

1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的包括多个蓄能器电池单元的电池单元复合体以及一种根据权利要求11的前序部分所述的用于制造电池单元复合体的方法。


背景技术：

2.由现有技术在大量的实施变型方案中已经已知这种电池单元复合体。例如已知所谓的袋式电池单元，它们也被称为袋式电池单元或咖啡袋式电池单元。袋式电池单元袋状地或袋形地构造并且相对于其它结构形式仅具有小的厚度和小的重量。
3.本发明由此着手。


技术实现要素：

4.本发明的任务在于，改进这种电池单元复合体的制造以及电池单元复合体本身。
5.所述任务通过一种具有权利要求1的特征的电池单元复合体来解决，该电池单元复合体的特征在于，导电连接的电极端子借助单独的电池单元连接器在电池单元连接器的装配位置中通过焊接相互连接，其中，所述电池单元连接器至相应的电极端子分别具有对应的舌片，所述电极端子和所述舌片分别具有多个彼此对应的缝槽，电极端子的这些缝槽基本上垂直于相应的电极端子的自由端部朝向相应的电极端子与蓄能器电池单元的其余部分的连接区域的方向延伸，并且舌片的这些缝槽基本上垂直于相应的舌片的自由端部朝向相应的舌片与电池单元连接器的其余部分的连接区域的方向延伸。所述导电连接借助焊接连接材料锁合地亦或扩散地构造。此外，所述任务通过一种具有权利要求11的特征的方法来解决，该方法的特征在于，所述电极端子与电池单元连接器的分别对应的舌片借助焊接、优选激光焊接连接。从属权利要求涉及本发明的有利的进一步改进方案。
6.本发明的显著的优点尤其是在于，改进了这种电池单元复合体的制造以及电池单元复合体本身。由于待连接的电极端子借助单独的电池单元连接器的连接，例如可以这样构造所述连接，使得能够无损地检查所述连接。对应地，一方面保证按照规定实施所述连接并且因此所述连接是功能可靠的。另一方面，由此与无破坏的检验不同能够实现所述连接的100％检验。此外，蓄能器电池单元的电极端子和电池单元连接器的舌片的彼此对应的缝槽能够实现焊接连接的经济制造和熔体的基本上自由收缩，从而有效地防止在焊接时急性的裂缝形成或硬脆化。
7.原则上，蓄能器电池单元的电极端子与电池单元连接器的对应的舌片的焊接连接可以在大的适合的限度内自由选择。根据本发明的电池单元复合体的一个特别有利的进一步改进方案规定，所述电极端子和舌片的缝槽这样确定尺寸和彼此定位，使得彼此对应的电极端子和舌片分别在所述缝槽之间可相互点状地焊接。由此使得例如以仅较小的激光能量并且因此较小的热量输入到温度敏感的电池单元的连接中来建立焊接连接成为可能。此外，点焊的优点在于显著降低形成裂缝的风险。
8.相应地，根据本发明的方法的有利的进一步改进方案规定，所述彼此对应的电极端子和舌片分别通过多个点焊部相互焊接。
9.根据本发明的电池单元复合体的另一个有利的进一步改进方案规定，所述电极端子和/或舌片弹性地构造，其中，电极端子和分别对应的舌片在电池单元连接器的装配位置中彼此预紧。以这种方式确保两个接合配对件、即一方面电极端子和另一方面舌片的对于制造按照规定的焊接连接所需的贴靠。不需要借助焊接装置或类似物来相应复杂地固定接合配对件。此外，弹性构造的电极端子和/或舌片还用作公差补偿，以便能够以结构上简单的方式补偿不可避免的构件公差。
10.根据本发明的电池单元连接器的另一个有利的进一步改进方案规定，所述电池单元连接器的舌片这样构造，使得舌片在电池单元连接器的装配位置中楔形地贴靠在分别对应的电极端子上。由此进一步改善了两个接合配对件、即电极端子和与之对应的舌片相对于彼此的按照规定的定位和固定。由于楔形几何结构，在将电池单元连接器转移到其装配位置中时，电池单元连接器的舌片自动地相对于相应对应的电极端子定位。
11.根据本发明的电池单元复合体的另一个有利的进一步改进方案规定，所述电极端子和/或舌片除了相应的缝槽之外还具有至少一个缺口，其中，该缺口基本上平行于相应的缝槽延伸并且构造成，使得相应的电极端子和/或相应的舌片的弯曲刚度减小。通过这种方式，以所希望的方式降低了电极端子和/或舌片的弯曲刚度，从而例如能够用较少的力耗费实现将电池单元连接器转移到其装配位置中。优选地，所述缺口分别同时构造为电极端子和/或舌片的缝槽。如果缺口仅构造在电极端子的一侧上或舌片的一侧上，则有利的是，这样构造与之对应的舌片或电极端子的缝槽，使得一方面借助缝槽和缺口形成的锯齿的数量与另一方面借助缝槽形成的锯齿的数量一致，并且电极端子和舌片的彼此对应的锯齿在电池单元连接器的装配位置中基本上一致地相互贴靠。
12.根据本发明的电池单元复合体的一个特别有利的进一步改进方案规定，所述电池单元连接器在其背离蓄能器电池单元的一侧上具有用于将热量从电池单元连接器的舌片传递到单独的冷却体上的传热区段。由此提高了电池单元连接器的功能性，从而以所希望的方式减少了根据本发明的电池单元复合体的构件的数量。由于电池单元连接器构造为单独的构件，可以使电池单元连接器以结构上简单的方式与其作为用于将热量从对应的蓄能器电池单元传递到冷却体上的传热元件的功能相匹配。
13.根据本发明的电池单元复合体的另一个有利的进一步改进方案规定，所述电池单元连接器具有至少部分弹性的芯件，其中，舌片优选可拆卸地固定在该芯件上。以这种方式能够实现在根据本发明的电池单元复合体的各个构件之间的附加的公差补偿。例如，由此可以改善在电池单元连接器的上面提到的传热区段到单独的冷却体之间的传热连接。因此可能的是，由于电池单元连接器的所述至少部分弹性的芯件，在一侧上电池单元连接器和在另一侧上冷却体之间所需的电绝缘层的厚度仅可以构造得小。
14.原则上，电池单元连接器可以按照类型、工作原理、材料、尺寸设计、布置结构和数量在大的合适的范围内自由选择。这尤其是也适用于电池单元连接器的舌片。根据本发明的电池单元复合体的一个有利的进一步改进方案规定，所述电池单元连接器的舌片由铜构成。铜是非常好的电导体和热导体。
15.根据本发明的电池单元复合体的蓄能器电池单元也可以按照类型、工作原理、材
料、尺寸设计、布置结构和数量在大的合适的范围内自由选择。这尤其是也适用于各个蓄能器电池单元的两个电极端子。根据本发明的电池单元复合体的一个有利的进一步改进方案规定，相应的蓄能器电池单元的两个电极端子由不同的材料制成，其中，所述材料至少在其熔点方面彼此不同。所述两个电极端子的材料不同性在电池单元复合体的功能方面带来优点。相应地有意义的是，材料不同地构造电池单元复合体的相应的蓄能器电池单元的所述两个电极端子。尤其是，蓄能器电池单元的电极端子和电池单元连接器的舌片的彼此对应的缝槽能够在上述的材料不同性的情况下实现焊接连接的经济制造和熔体的基本上自由收缩，从而有效地防止在焊接时急性的裂缝形成或硬脆化。
16.例如，根据本发明的电池单元复合体的前述实施方式的一个有利的进一步改进方案规定，每个蓄能器电池单元具有由铜制成的铜电极端子和由铝制成的铝电极端子。铜和铝是良好的电导体和热导体。尤其是与由铜制成的电池单元连接器的上面提到的舌片相结合，在此得出另一个优点，即铜电极端子与由铜制成的舌片的焊接连接完全不成问题。由于根据本发明的电极端子和舌片的构造、即相互待连接的电极端子和舌片的彼此对应地构造的缝槽，铝电极端子与由铜制成的舌片之间的焊接连接(如在前一段中已经一般性地实施的那样)此外也得到显著改善。
17.在下文中，铜电极端子表示由铜或在很大程度上由铜制成的电极端子。此外，铝电极端子表示由铝或在很大程度上由铝制成的电极端子。
18.为了进一步改善材料不同的电极端子和舌片的焊接连接，根据本发明的方法的一个有利的进一步改进方案规定，在将电池单元连接器转移到其装配位置中时，将电极端子和分别对应的舌片彼此定位成，使得借助该定位在连接彼此对应的并且材料不同的电极端子和舌片时能够调节相应材料的份额。由此，可以以所希望的方式调节相应材料的份额，即例如一方面铝电极端子的铝和另一方面配属于该铝电极端子的由铜制成的舌片的铜，以便在该电极端子和与该电极端子对应的舌片之间制造符合规定的并且由此功能可靠的焊接连接。
19.替代于此或附加于此地，根据本发明的方法的另一个有利的进一步改进方案规定，借助控制装置这样操控用于制造焊接连接的焊接装置，使得借助焊接装置在连接彼此对应的并且材料不同的电极端子和舌片时能够调节相应材料的份额。以这种方式，同样可以以所希望的方式调节相应材料的份额，即例如一方面铝电极端子的铝和另一方面配属于该铝电极端子的由铜制成的舌片的铜，以便在该电极端子和与该电极端子对应的舌片之间制造符合规定的并且由此功能可靠的焊接连接。焊接装置和借此实施的焊接方法可以根据个别情况的要求在大的合适的范围中自由选择。例如，焊接装置可以构造用于激光焊接、电弧焊接、等离子焊接或电阻焊接。焊接装置的结构可以对应不同地构成。
附图说明
20.接下来借助所附的粗略的附图详细地阐述本发明。在此：
21.图1以透视图示出根据本发明的电池单元复合体的一个实施例，其中，电池单元连接器处于拆卸位置中，
22.图2以前视图示出图1中的电池单元复合体的蓄能器电池单元，
23.图3以另一个透视图示出该实施例，其中，电池单元连接器处于其装配位置中，
24.图4以部分示图示出电池单元复合体的放大细节图，
25.图5a示出电池单元复合体的第一变型方案，以及
26.图5b示出电池单元复合体的第二变型方案，其中，电池单元连接器具有至少部分弹性的芯件。
具体实施方式
27.在图1至5b中示例性地示出根据本发明的电池单元复合体的一个实施例。电池单元复合体2包括多个构造为袋式电池单元(pouch-zellen)的蓄能器电池单元4，这些蓄能器电池单元分别具有两个板状的电极端子6、8，其中，蓄能器电池单元4的相应一个电极端子6、8与相邻的蓄能器电池单元4的相应一个电极端子6、8导电连接。在此，电极端子6构造为由铝制成的铝电极端子，而电极端子8在此构造为由铜制成的铜电极端子。所述导电连接的电极端子6、8借助单独的电池单元连接器10在电池单元连接器10的在图3、4、5a和5b中所示的装配位置中通过焊接、即激光焊接相互连接，其中，所述电池单元连接器10至相应的电极端子6、8分别具有对应的舌片12，所述电极端子6、8和所述舌片12分别具有多个彼此对应的缝槽14、16，电极端子6、8的这些缝槽14基本上垂直于相应的电极端子6、8的自由端部地朝向相应的电极端子6、8与蓄能器电池单元4的其余部分的连接区域的方向延伸，并且舌片12的这些缝槽16基本上垂直于相应的舌片12的自由端部地朝向相应的舌片12与电池单元连接器10的其余部分的连接区域的方向延伸。
28.电极端子6、8和舌片12的缝槽14、16这样确定尺寸和彼此定位，使得彼此对应的电极端子6、8和舌片12分别在所述缝槽14、16之间可相互点状地焊接。对此也参见图2，由所述图2可更清楚地看到蓄能器电池单元4之一的电极端子6、8。如由图2得出，蓄能器电池单元4的电极端子6、8中的每个电极端子都具有总共六个缝槽14。各个蓄能器电池单元4在对于本发明重要的方面彼此相同地构造。在图4中部分地且放大地示出具有舌片12和缝槽16的各个电池单元连接器10。如由此也可看出，各个电池单元连接器10包括多个舌片12，这些舌片分别配属于蓄能器电池单元4之一的电极端子6、8之一。如由图3可看出，根据本实施例的电池单元复合体2总共具有四个这种电池单元连接器10。各个电池单元连接器10彼此相同地构造。然而也可设想，唯一的电池单元连接器10仅构造用于将蓄能器电池单元4之一的一个电极端子6、8与单元复合体2的另一个蓄能器电池单元4的一个电极端子6、8连接。
29.如由图2还得知，电极端子6、8除了相应的缝槽14之外分别具有两个缺口18，其中，所述缺口18基本上平行于相应的缝槽14伸延并且构造成，使得相应的电极端子6、8的弯曲刚度减小。在本实施例中，缺口18分别附加地作为缝槽14起作用。对应地，舌片12也构造在各个电池单元连接器10上，使得彼此对应的电极端子6、8和舌片12在缝槽14、16与18、16之间可以彼此点状地焊接。
30.各个电池单元连接器10在其背离蓄能器电池单元4的一侧上具有用于将热量从电池单元连接器10的舌片12传递到单独的冷却体22上的传热区段20。冷却体22仅在图5a和5b中示出。
31.电池单元连接器10在图5a和5b中的装配位置中详细示出。如由此可看出，根据在图5a中所示的变型方案的部分示出的电池单元连接器10具有五个芯件24，电池单元连接器10的舌片12可拆卸地固定在这些芯件上。在此，配属于所述两个相互待连接的电极端子6、8
的舌片12布置在一个基体26上，其中，基体26和舌片12构造为由铜制成的唯一的构件。在图5b所示的变型方案中，电池单元连接器10同样具有五个芯件24，电池单元连接器10的舌片12同样可拆卸地固定在这些芯件上。在此，配属于所述两个相互待连接的电极端子6、8的舌片12又布置在基体26上，其中，基体26和舌片12构造为由铜制成的唯一的构件。包括基体26和舌片12的唯一的构件借助卡锁连接固定在分别对应的芯件24上。为此，芯件24具有总共四个卡锁钩28并且基体26具有总共四个与之对应的卡锁开口30。对此也参见图4，与根据图5a的变型方案不同，根据图5b的变型方案具有至少部分弹性的芯件24。在本实施例中，这通过如下方式实现，即在芯件24的第一部分27上布置有弹性层32。
32.下面借助图1至5b详细阐述根据本实施例的根据本发明的用于制造电池单元复合体的方法以及根据本发明的电池单元连接器的功能。
33.首先，电池单元复合体2的各个蓄能器电池单元4如在图1中所示的那样并排地布置。电池单元连接器10(其中在图1中仅示出唯一的电池单元连接器)位于拆卸位置中。如由图1可看出，各个蓄能器电池单元4的电极端子6、8竖直向上延伸。为了将蓄能器电池单元4的相邻的电极端子6、8导电连接以形成电池单元复合体2，总共四个电池单元连接器10利用其舌片12在图1的图平面中从上面推到蓄能器电池单元4的电极端子6、8上，使得舌片12与分别对应的电极端子6、8接合。为此一起参见图3、4、5a和5b。
34.如由图5a和5b得出，各个电池单元连接器10的舌片12这样构造，使得舌片12在电池单元连接器10的装配位置中楔形地贴靠在蓄能器电池单元4的分别对应的电极端子6、8上。此外，电极端子6、8和舌片12弹性地构造，其中，电极端子6、8和分别对应的舌片12在电池单元连接器10的装配位置中彼此预紧。随后，借助激光焊接将蓄能器电池单元4的彼此对应的电极端子6、8和电池单元连接器10的舌片12在电极端子6、8和舌片12的彼此贴靠的自由端部上相互焊接，所述电极端子和舌片应当相互导电连接。借助点焊在一方面电极端子6、8的彼此对应的缝槽14和缺口18与另一方面舌片12的缝槽16之间焊接所述自由端部。对此也参见图2，由图2结合图4可在前视图中看到各个蓄能器电池单元4的电极端子6、8的各个缝槽14和缺口18。在各个电池单元连接器10的装配位置中，为电极端子6、8的在缝槽14与缺口18之间产生的锯齿中的每个锯齿配设有在相应的电池单元连接器10的舌片12之一上由缝槽16构成的锯齿，该锯齿的自由端部与电极端子6、8的上面提到的锯齿的自由端部焊接。此外，蓄能器电池单元4的电极端子6、8和电池单元连接器10的舌片12的彼此对应的缝槽14、18、16能够实现焊接连接的经济制造和熔体的基本上自由的收缩。可以形成焊接部的有利的球形。
35.在将各个电池单元连接器10转移到其装配位置中时，将电极端子6、8和分别对应的舌片12在焊接之前彼此定位成，使得借助该定位在焊接连接彼此对应的并且材料不同的电极端子6和舌片12时能够调节相应材料的份额。在本实施例中，这是用于铝电极端子6与电池单元连接器10的对应的舌片12的激光焊接的情况，所述舌片由铜构成。对此替代地或附加地，可以借助未示出的控制装置这样操控用于建立激光焊接连接的未示出的焊接装置，使得借助焊接装置同样在焊接连接彼此对应的并且材料不同的电极端子6和舌片12时能够调节相应材料的份额。通过上述两种措施可以在建立焊接连接时将脆的铝-铜相(aluminium-kupfer-phasen)的形成降低到最小。
36.随后，将单独的冷却体22与电池单元复合体2的其余部分连接，使得冷却体22与基
体26进入传热连接，各个电池单元连接器10的传热区段20布置在该基体上。为了电绝缘，在传热区段20与冷却体22之间布置有构造为导热胶的绝缘层34。为了能够将绝缘层34设计得尽可能薄并且同时确保从各个电池单元连接器10到冷却体22的按照规定的且功能可靠的传热，在根据图5b的变型方案中设置有弹性层32。
37.借助弹性层32能够实现公差补偿，使得绝缘层34的厚度能够构造得最小。因此，从各个蓄能器电池单元4经由其电极端子6、8和相应的电池单元连接器10借助其舌片12到冷却体22上的热传递得以优化。
38.本发明不局限于当前的实施例。例如，本发明也可以有利地在电池单元复合体的其它实施方式中使用。对应地，本发明的应用也不限于所阐述的袋式电池单元。在该实施例中提到的材料也应理解为纯示例性的。此外，根据本发明的方法不限定于激光焊接。
39.附图标记列表
[0040]2ꢀꢀꢀꢀꢀ
电池单元复合体
[0041]4ꢀꢀꢀꢀꢀ
电池单元复合体2的蓄能器电池单元
[0042]6ꢀꢀꢀꢀꢀ
蓄能器电池单元4的电极端子
[0043]8ꢀꢀꢀꢀꢀ
蓄能器电池单元4的铜电极端子
[0044]
10
ꢀꢀꢀꢀ
电池单元连接器
[0045]
12
ꢀꢀꢀꢀ
电池单元连接器的舌片
[0046]
14
ꢀꢀꢀꢀ
电极端子6、8的缝槽
[0047]
16
ꢀꢀꢀꢀ
舌片12的缝槽
[0048]
18
ꢀꢀꢀꢀ
电极端子6、8的缺口
[0049]
20
ꢀꢀꢀꢀ
电池单元连接器10的传热区段
[0050]
22
ꢀꢀꢀꢀ
冷却体
[0051]
24
ꢀꢀꢀꢀ
电池单元连接器10的芯件
[0052]
26
ꢀꢀꢀꢀ
在其上布置有舌片12的电池单元连接器10的基体
[0053]
27
ꢀꢀꢀꢀ
芯件24的第一部分
[0054]
28
ꢀꢀꢀꢀ
芯件24的卡锁钩
[0055]
30
ꢀꢀꢀꢀ
基体26的卡锁开口
[0056]
32
ꢀꢀꢀꢀ
芯件24的弹性层
[0057]
34
ꢀꢀꢀꢀ
电绝缘层