阅读说明：本技术 具有多件式母线帽组件的电池组件 (Battery component with multi-piece type bus cap assembly ) 是由 C-C·陈 W·W·蔡 S·D·洛伦兹 于 2019-04-25 设计创作，主要内容包括：一种电池组件,包括电极接线片和多件式母线帽组件。帽组件的第一帽构件具有形成U形横截面的侧壁和位于远端的径向凸起。第二帽构件具有侧壁,其中在第二构件的远端处具有M形横截面,并且在M形远端之间延伸有U形横截面。在制造电池组件的方法中,接线片通道接收电极接线片。第二帽构件限定径向凹槽,当第一帽构件朝向第二帽构件的底板移动时,该径向凹槽接收径向凸起,以将第一帽构件固定到第二帽构件,并且结合帽构件之间的接触将电极接线片固定在接线片通道内。(A kind of battery component, including electrode tabs and multi-piece type bus cap assembly.First cap component of cap assembly has the side wall for forming U-shaped cross-section and the radial protrusion positioned at distal end.Second cap component has side wall, wherein the far-end in second component has M shape cross section, and is extended with U-shaped cross-section between M shape distal end.In the method for manufacture battery component, lug plate channel reception electrode tabs.Second cap component limits radial groove, when the bottom plate of the first cap component towards the second cap component is mobile, the radial groove receives radial protrusion, the first cap component is fixed to the second cap component, and combine the contact between cap component that electrode tabs are fixed in lug plate channel.)

具有多件式母线帽组件的电池组件

引言

电化学电池组件广泛用于多种电气系统中。电池组件可以由多个互连的电池单元组构成，同时每个电池单元组包括几个电池单元。给定电池单元组的个体单元可以放置在冷却板附近，并且通过泡沫层与相邻的电池单元分开。在电池单元内，绝缘材料薄层，例如聚乙烯和/或聚丙烯薄膜，设置在带相反电荷的电极箔之间。然后将电极箔和隔板的整个堆叠封装在包含电解质材料的密封外袋中。

电极箔包括涂覆有适合应用的活性材料诸如氧化锂或石墨的阳极和阴极箔。单元接线片电连接到袋内相应的特定电荷电极箔，同时单元接线片从袋的边缘凸出一小段距离。凸出的单元接线片以串联或并联的方式布置焊接在一起以构成电池单元组，同时一个或多个电池单元组用于构成具有适合应用的电压容量的电池组。在对称的单元接线片构造中，给定电池单元的电极接线片从袋的直径相对的周界边缘凸出。也就是说，阳极接线片和阴极接线片可以分别从袋的顶部和底板边缘凸出，同时相邻的电池单元具有相对的阴极-阳极布置。

在某些类型的电池组件中，包括电动车辆上使用的高压牵引电池，电路通过使用母线帽导电连接单元接线片来完成。激光焊接由于其高精度和高速度，可以用于在单元接线片和母线帽之间形成焊接接头。在电池组件的制造过程中，单元接线片和母线帽之间的间隙有时会加剧不期望的焊接飞溅的分布，即，对接单元接线片和母线帽的熔融材料的微小液滴落在电池组件的敏感部分上。

发明内容

本文公开了一种电池组件，用于电池组件中的多件式导电母线帽组件以及使用帽组件构成电池组件的方法。电池组件的每个电池单元组包括至少一个由上述类型的对称接线片配置构成的电池单元。即，给定的一个电池单元的单元接线片从电池单元的直径相对的外边缘凸出。串联或并联电连接可以在电池单元组内形成，例如使用激光焊接工艺。

用作电池组件一部分的多件式母线帽组件以这样的方式构造，即最终提供紧密的接线片到母线帽的装配，这有利于电池组件制造期间的激光焊接。本方法不是使用外部夹紧卡具来封闭单元接线片和母线帽之间的上述间隙，目前的方法反而是将自夹紧结构特征集成到母线帽本身中，以形成本文所述的多件式母线帽组件。

电池组件的示例性实施例包括电极接线片，即，阴极或阳极接线片，以及多件式母线帽组件。帽组件包括第一和第二帽构件。第一帽构件具有形成U形横截面的细长侧壁，同时侧壁可能稍微偏离真实垂直方向，诸如在某些实施例中倾斜大约1-5度。第一帽构件还可以包括位于第一帽构件远端的径向凸起。径向凸起用作本文所述的临时定位和保持特征。

第二帽构件，其还包括细长侧壁，在其远端限定有M形横截面。第二帽构件的侧壁具有横跨在M形远端之间的U形横截面，同时这种M形远端可能在电池组件的互连板(ICB)内包覆模制。第二帽构件限定了一个底板，该底板的侧面是一对接线片通道，即，M形的“凸起”形成接线片通道的封闭端。第二帽构件还在其每个远端限定两对径向凹槽。径向凹槽被配置成在两个不同的位置接合第一帽构件的径向凸起，如下文进一步描述的，同时每个接合位置与第二帽构件的底板相距不同的距离。

电极接线片接收在第二帽构件的相应的一个接线片通道内。第一帽构件的径向凸起在第一位置进入第二帽构件的径向凹槽，以暂时地将第一帽构件固定到第二帽构件。这发生在焊接单元接线片之前，其中第一位置在第二帽构件的底板上方的第一高度或距离处。该特征确保第一和第二帽构件作为完整的对暂时彼此附接，例如当从供应商处交付时或者当在制造设施中运输时。

径向凸起还将第一或第二电极接线片暂时附接在相应的一个接线片通道内。当第一帽构件相对于第二帽构件移动到第二位置时，即，第二帽构件的地板上方的第二高度或距离时，这与第一和第二帽构件之间的接触结合一起发生。由于第一帽构件的细长侧壁的稍微倾斜的性质，第一帽构件向更靠近第二帽构件的底板的第二位置的移动，轻轻地接触设置在接线片通道内的电极接线片。

在第一帽构件的径向凸起处于第二位置之后，第一和第二电极接线片可以沿着第一和第二帽构件的相应长度激光焊接到多件式母线帽组件。

多件式母线帽组件可以由双金属材料构成，例如铜和铝。可替换地，帽组件可以部分由非金属材料构造，例如模制塑料。

径向凸起和径向凹槽可以具体化为凹面和凸面，使得径向凸起和径向凹槽一起形成定位机构。

上述摘要并不旨在表示本文公开的每个可能的实施例或每个方面。相反，前面的摘要旨在举例说明本文所公开的一些新颖性方面和特征。通过结合以下附图和所附权利要求对用于实施本发明的代表性实施例和模式的详细描述，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是电池组件的示意性分解透视图，其包括如本文所述的多件式母线帽组件。

图2是可用作图1所示的示例性电池组件的一部分的多件式母线帽组件的示意性透视图。

图2A和2B是分别沿切割线2A-2A和2B-2B截取的图2的母线帽组件的示意性横截面侧视图。

图3是处于预安装位置的图2的母线帽组件的示意性透视图。

图3A和3B是分别沿切割线3A-3A和3B-3B截取的图3的母线帽组件的示意性横截面侧视图。

图4是处于预安装位置的图3的一对单元接线片和母线帽组件的示意性透视图。

图4A和4B是分别沿切割线4A-4A和4B-4B截取的图4的一对单元接线片和母线帽组件的示意性横截面侧视图。

图5是处于安装位置的图3的一对单元接线片和母线帽组件的示意性透视图。

图5A和5B是分别沿切割线5A-5A和5B-5B截取的图5的这一对单元接线片和母线帽组件的示意性横截面侧视图。

图6和7是处于安装位置的一对单元接线片和可选的复合母线帽组件的示意性透视图，同时为了说明简单起见，省略了第一帽构件。

本公开易于修改和替代形式，其中代表性实施例通过附图中的示例示出并在下面详细描述。本公开的创造性方面不限于所公开的特定形式。相反，本公开旨在覆盖落入由所附说明要求限定的公开范围内的修改、等同物、组合和替换。

具体实施方式

参考附图，其中在各个视图中，相同的附图标记用于标识相似或相同的部件，图1示意性地示出了示例性电池组件10的分解图，其可以单独使用或者作为电池组(未示出)更大的一部分使用。电池组件10使用多件式母线帽组件30，其分别具有第一帽构件40和第二帽构件50，如下面详细阐述的。电池组件10由多个电互连的电池单元组12构成。电池组件10的个体电池单元组12可以定位在保护侧板13附近，例如塑料或其它重量轻且结构刚性的板，它们一起形成电池单元组12旁边的保护性且结构支撑性的外部屏障。如图所示，可以包括隔离物19，隔离电池单元组12内的个体电池单元。虽然图1中示出了四个相同配置的电池单元组12，但是在给定应用中使用的电池单元组12的实际数量可以变化，因此图1中所示的电池组件10是非限制性的，并且是本教导的示例性。

每个电池单元组12包括多个电池单元16，即两个或更多个电池单元16。给定电池单元组12的电池单元16，其可以通过隔离物19与相邻的电池单元16分开，可以实施为上述类型的聚合物涂覆箔袋型电池单元。这样，每个电池单元16包括内部正电极箔和负电极箔(未示出)，它们终止于电荷特定的单元接线片17。给定电池单元组12的电池单元16的个体单元接线片17如图所示排成一列或一行。

如下所述，个体单元接线片17焊接在一起，并且电连接到位于电池组件10相对两侧的互连板(ICB)22或122。尽管为了说明简单起见，从各个图中省略了主电池控制器(未示出)，但是主电池控制器可以与电池组件10结合使用。这种控制器可以连接到ICBs22和122，并且实施为多用途电感测板，例如，经由多引脚连接器和/或无线连接，用于测量各个电池单元组12的每一个电池单元16的个体电池电压和/或电流、温度以及可能的其他控制参数。

如下面参照图2-7详细描述的，电池组件10包括作为ICB22和122的一部分的多件式母线帽组件30，多件式母线帽组件30分别具有第一和第二帽构件40和50。帽组件30的结构和几何形状被配置成容纳电池组件10的组件，并且有利于单元接线片17的激光焊接。也就是说，不是使用上面提到的单式母线和夹紧卡具，而是通过第一和第二帽构件40和50形成紧密的金属堆叠，以准备对帽组件30和单元接线片17的堆叠进行激光焊接工艺。除了有利于激光焊接工艺之外，帽组件30和单元接线片17之间的合力装配也有助于减少熔融焊接飞溅的扩散和错误散射，否则熔滴可能沉积在电池组件10的敏感电气部件上。

图2-5B共同描述相对于图1的电池组件10的形成处于构造和组装的各个阶段中的多件式母线帽组件30。图2示出了相互接合之前的第一和第二帽构件40和50，其中图2A和2B分别是通过图2的2A-2A和2B-2B的剖面线截取的剖视图。第一帽构件40具有形成U形横截面的平行细长侧壁42和44。U形横截面包括由细长侧壁42、44和底板43形成的中间部分(图2A)，以及由细长侧壁142、144和与底板43平齐的另一底板143形成的两个端部(图2B)。相对于真正的垂直方向，即90°，中间部分的壁42和44可以稍微倾斜，即通过倾斜大约1-5°的角度(θ)，使得壁42和44稍微向外倾斜。如图2所示，可选的竖管41可以出现在第一帽构件40的一个远端40E，例如连接到细长侧壁144，其中竖管41可能用作电阻测试接触点。

如图2和2A所示，第二帽构件50还具有平行的细长侧壁52和54。另外，第二帽构件50在第二帽构件50的远端50E处限定如图2B所示的M形横截面，并且在远端50E之间横跨如图2A所示的U形横截面。U形横截面包括由细长侧壁52和54以及底板53形成的中间部分(图2A)，以及由细长侧壁152和154以及在侧壁152和154之间延伸的底板153形成的两个端部(图2B)。

第一帽构件40在远端40E处限定径向凸起46。类似地，第二帽构件50在第二构件50的每一个远端50E处限定径向凹槽146和246。第二帽构件50，凭借其M形截面而被配置成用于将图1的电极接线片17接收在该对接线片通道51内，例如，由M形横截面的每一个“凸起”限定并且在其内的底切槽，如在图4和5中逐渐描述的。

图2和2B的接线片通道51在一端158封闭，或者在M形横截面中的前述的“凸起”。第一帽构件40的径向凸起46被配置成进入并且由此接合第二帽构件50的配对径向凹槽146和246。当第一帽件40分别相对于第二帽件50处于第一和第二位置时，凹槽146和246用于将第一帽件40暂时地附接和固定到第二帽件50，如下所述。第一位置如图3和4所示。另外，图5所示的凹槽246内的径向凸起46的相互接合用于将电极接线片17固定在接线片通道51内，即，当第一帽构件40相对于第二帽构件50处于第二位置时，通过轻轻地推动第二帽构件50的侧壁52和54与电极接线片17接触。

径向凸起46和凹槽146的一个可能实施例是定位机构的实施例，其中径向凸起46是位于第一帽构件40的远端40E处的冲压形成的径向凸起，并且凹槽146是在远端50E处的第二帽构件50中的以配合孔或空腔形式的合适的定位结构。因此，当径向凸起46和凹槽146或246(如下所述)彼此对齐时，径向凸起46进入凹槽146或246，以将第一帽构件40暂时保持在第二帽构件50上。

如上所述，并且如图3中最佳示出的，第一帽构件40朝向第二帽构件50移动并且与其接合。在所示位置中，第一帽构件40的径向凸起46在第二帽构件50的底面153上方的第一距离(D1)处接合第二构件的凹槽146。因此，图3的位置对应于上文提到的第一位置，即，将多件式母线帽组件30附接到单元接线片17之前的预组装位置。

在图4中，其描述了图3所示预组装步骤之后的组装步骤，单元接线片17和170滑入第二构件50的接线片通道51中。单元接线片17和170可以是两个相邻电池单元16(图1)的阳极接线片和阴极接线片，反之亦然。由于第一帽构件40相对于底板153处于第一距离(D1)处的位置，接线片通道51保持打开，使得单元接线片17和170能够无干涉地自由进入接线片通道51。在示例性实施例中，接线片通道51可以具有大约0.35-0.40毫米的间隙宽度，同时单元接线片17和170具有大约0.15-0.25毫米的厚度，在图4所示的组装阶段留下0.1-0.25毫米的间隙。

图5描述了处于组装位置的多件式母线帽组件30。这里，第一帽件40移动得更靠近第二帽件40的底面153。第一帽构件40的径向凸起46在图3B的第一距离(D1)处从第二帽构件50的凹槽146释放，并且与凹槽246接合，其在地板153上方一定距离(D2)的第二位置处，即，更靠近地板153。

由于第一帽构件40的细长侧壁42和44的倾斜结构，与凹槽246的接合最终导致与单元接线片17和170的轻微接触。也就是说，在电极接线片17和170与第一帽构件40的侧壁42和44以及第二帽构件50的侧壁52和54之间形成连续的物理接触。此后，由图5A的箭头LL示意性表示的激光可以用于照射电极接线片17和170以及多件式母线帽组件30，特别是沿着细长侧壁42和44的相应长度。

电极接线片17和170可以由导电金属箔构成。例如，在示例性实施例中，用作阳极单元接线片的电极接线片17或170可以由铜构成，而用作阴极单元接线片的电极接线片17或170可以由铝构成。在其它实施例中，第一帽构件40可以由双金属材料构成，例如铜和铝的组合。这种实施例在图2-5B中示出，例如，当焊接到铜电极接线片17或170时，细长侧壁42或44由铜构成，或者当焊接到铝电极接线片17或170时，可替换地由铝构成。

在其它实施例中，图1-5所示的第二帽构件50可以部分地由模制塑料或其它非金属材料构成。这种“混合材料”实施例在图6和7中示出为多件式母线帽组件230，为了简单起见，省略了第一帽构件40，其可能由如上实施例中描述的双金属材料构成。相对于图2-5的实施例，混合材料配置可以减少重量和金属含量。也就是说，图6和7的替代方法使用金属板或***物作为侧壁352和354的一部分，而不是用金属构造整个第二帽构件50，其中板或***物分别标记为352I和354I。例如，当与分别由铜和铝构成的电极接线片17和170一起构成时，标记为352I和354I的板或***物可以分别由铜和铝构成。底板253和第二帽构件250的其余部分可以由塑料构成。这种侧壁352和354可以在第二帽构件250中包覆模制，或者侧壁352和354可以单独形成并***第二构件250中的配合槽(未示出)。

根据本公开，本领域普通技术人员将会理解，制造电池组件10的方法也是能够实现的。这种方法可以包括例如通过冲压或压制工艺提供上述第一和第二帽构件40和50，然后在相对于第二帽构件50的底板53的第一位置，即图3B的距离D1，将第一帽构件40暂时附接到第二帽构件50。附接可以通过将第一帽构件40的径向凸起46***第二帽构件50的径向凹槽146中来完成。

此后，该方法可以包括将相应的第一和第二电极接线片17和170***接线片通道51中，而第一帽构件40在上述第一位置保持附接到第二帽构件50。然后将第一帽构件40移动到更靠近第二帽构件50的底板153的第二位置，使得第一帽构件40和第二帽构件50轻轻地接触第一和第二电极17和170。该方法此后可以包括将第一和第二电极17和170激光焊接到多件式母线帽组件30的第一和第二帽构件40和50上。

本文描述的多件式母线帽组件30通过经由第一和第二帽构件40和50的互补结构消除外部卡具而简化了图1的电池组件10的制造。该公开帽组件30的配置确保第一帽构件40在压制第二帽构件50时有效地自夹紧。由此产生的装配反过来将焊接飞溅的严重性最小化。同时，第一和第二帽构件40和50可以在组装过程的不同部分保持在一起，通过以径向凸起46和凹槽146和246形式的对接特征。鉴于本公开，这些和其他伴随的优点将被理解。

虽然已经详细描述了一些最佳模式和其它实施例，但是存在用于实践在所附权利要求中限定的本教导的各种替代设计和实施例。本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对所公开的实施例进行修改。此外，本构思明确地包括所描述的元件和特征的组合和子组合。详细描述和附图支持和描述了本教导，同时本教导的范围仅由权利要求限定。