用于能量存储设备中的能量存储单元的互连结构

摘要

本发明涉及一种能量存储设备(100)，其包括设置在所述至少一个单元支架(100a)、(100b)中的一个或多个能量存储单元(106)以及适于电连接所述一个或多个能量存储单元(106)的一个或多个互连结构(103)。根据本发明，所述一个或多个互连结构(103)中的每一个包括一个或多个开口(203)，其适于将所述一个或多个能量存储单元(106)中的每一个牢固地定位在所述至少一个支架结构(100a)、(100b)中。

说明书

技术领域

本发明涉及车辆。更具体地，本发明涉及用于至少一个能量存储设备中的能量存储单元的至少一个互连结构。

背景技术

鉴于严格的排放标准，近来对控制汽车排放的需求日益增加。结果，许多混合动力和电动车辆逐渐成为现实，以使排放量最小化。通常，混合动力车辆具有允许长时间行驶的独特优势，因为始终有至少一个动力源可用于驱动车辆。因此，与传统的内燃机驱动的车辆经常发生的那样，燃料用尽或陷入困境的风险很小。

通常，配置为由内燃机或电动机或这两者驱动的现有混合动力车辆正在代替普通的发动机驱动车辆。例如，在地面上行驶或长距离行驶时，可以使用内燃机，而对于较短的距离，则可以使用电动推进系统。然而，在混合动力两轮车辆中并入内燃机和电动机组件二者使系统变得庞大且更加复杂。

因此，由于电动车辆承诺电动驱动系统的零排放和摆脱对石油的依赖，因此近年来作为内燃机车辆的潜在替代品而得到普及。因此，电动车辆行业在电池研究中的重点是可再充电电池(诸如密封的、贫液电解质、铅/酸电池)，它们通常被用作车辆等中的电源。然而，铅酸电池笨重、庞大，并且循环寿命短、日历寿命短、转弯效率低，因此，纯电动车辆存在一个问题，即自重增加并且行驶距离短，由于包装的限制，很难将一个或多个电池作为附加的可再充电备用电源安装在车辆的有限空间中，这可能涉及在其上安装所述一个或多个附加电池的进一步的结构挑战。

为了克服与包括用于车辆的铅酸电池的所述常规能量存储设备相关联的问题，锂离子电池单元为高能量密度应用、提高的倍率性能和安全性提供了理想的系统。此外，可再充电的能量存储设备-锂离子电池表现出一种或多种苛刻的特性，使其可在车辆上使用。首先，出于安全原因，锂离子电池由所有坚固的组件构成，同时仍具有灵活性和紧凑性。其次，包括锂离子电池的能量存储设备表现出与具有液体电解质的一次电池相似的导电特性，即，以低的自放电率提供高功率和能量密度。第三，作为锂离子电池的能量存储设备易于制造，其方式既可靠又具有成本效益。最后，包括锂离子电池的能量存储设备能够在低于环境温度的情况下保持必要的最小电导率水平。

在一种已知的用于能量存储设备的结构中，包括锂离子电池单元的所述一个或多个能量存储单元以串联和并联组合的方式设置在至少一个支架结构中。通常，所述一个或多个互连结构适于电互连设置在所述至少一个能量存储设备中的所述一个或多个能量存储单元的至少一个阵列。特别地，一个或多个互连结构中的每一个和所述一个或多个能量存储单元中的至少一个由不同的材料制成，即，所述一个或多个互连板包括由钢制成的金属板，并且镍的所述一个或多个能量存储单元端子的导电性不如钢，因此，包括具有高导热性和高导电性的金属板的所述一个或多个互连板通过点焊方法电连接至所述一个或多个能量存储单元中的每一个的至少一个端子，以形成至少一个接触点。

附图说明

参照附图描述详细的描述。在整个附图中，相同的附图标记用于指代相似的特征和组件。

图1是根据本发明的一个实施例的至少一个能量存储设备的透视图。

图2是根据本发明的一个实施例的所述至少一个能量存储设备的分解图。

图3是根据本发明的一个实施例的用于图1的所述至少一个能量存储设备的至少一个互连结构的透视图。

图4是根据本发明的一个实施例的包括形成在其中至少一部分中的一个或多个孔的所述至少一个互连结构的侧视图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的形成在图3的所述一个或多个互连狭缝中的每一个的至少一部分中的所述一个或多个孔中的至少一个孔。

具体实施方式

在用于一个或多个互连结构的典型设计中，一个或多个狭缝在其至少一部分中一体形成。所述一个或多个狭缝包括至少一个电极结构，所述至少一个电极结构通过点焊与所述一个或多个能量存储单元中的每一个的至少一个端子形成至少一个接触接头来配置。特别地，形成在所述一个或多个互连结构的所述至少一部分中的所述一个或多个狭缝中的每一个包括具有小横截面的成型轮廓(shaped profile)，因此，由于流过所述一个或多个互连板中的每一个的较大电流在所述一个或多个互连板的所述至少一个电极结构和一个或多个能量存储单元的所述至少一个端子上产生非常小的电阻，流过所述一个或多个互连结构中的每一个的分流电流采用极短的行进路径和较短的时间间隔以流经所述一个或多个互连结构中的每一个，这不足以将所述至少一个电极结构加热到钢水或在所述互连结构和所述一个或多个能量存储单元之间形成弱的接触点。

在用于一个或多个互连结构中的每一个的至少一部分中的所述一个或多个狭缝的另一种已知设计中，由于在至少一个电极结构和所述一个或多个能量存储单元中的每一个的所述至少一个端子上产生的电阻较小，所以高分流电流流过所述一个或多个互连结构中的每一个，这导致难以使钢水到达该点以将所述一个或多个互连结构中的每一个与所述一个或多个能量存储单元中的每一个电连接。

在用于包括成型轮廓具有较小横截面面积的所述一个或多个狭缝的所述一个或多个互连结构的又一已知设计中，在通过将所述至少一个电极结构与所述至少一个端子点焊形成的所述至少一个接触点上的高分流电流趋于减小其直径，从而使所述一个或多个接触点更容易受到所述至少一个电极结构的损坏、脱落和劣化的影响，因此对整个一个或多个能量存储单元造成损坏，并因此导致所述一个或多个能量存储单元的整个至少一个单元的高成本更换。因此，需要一种能够克服所有上述问题的改进的互连结构的解决方案。

鉴于上述目的，本发明为一个或多个互连结构提供了改进的设计，所述一个或多个互连结构被配置为电互连以一种或多种配置设置在至少一个能量存储设备中的一个或多个能量存储单元。在一个实施例中，所述一个或多个互连结构中的每一个包括以狭缝的形式一体形成在其至少一部分中的一个或多个孔。在一个实施例中，包括狭缝的所述一个或多个孔以与设置在所述至少一个能量存储设备的所述至少一个单元支架结构中的所述一个或多个能量存储单元的至少一个端子对准的方式形成。根据一个实施例，包括狭缝的所述一个或多个孔由具有至少一个预定横截面面积的成型轮廓的至少一种预定形状形成，所述至少一种预定形状足以促进分流电流流过所述一个或多个互连结构的较大的行进路径，从而在与所述一个或多个狭缝中的每一个和所述一个或多个能量存储单元中的每一个的所述至少一个端子一体形成的所述至少一个电极结构上产生高电阻，因此，由此产生的较大的热量形成用于将所述一个或多个互连结构与所述一个或多个能量存储单元电连接的钢水，并因此形成刚度和强度较高的一个或多个接触点。更具体地，在本发明的一个实施例中，包括狭缝的一个或多个孔设置有所述至少一种预定形状，所述至少一种预定形状被配置成使大分流电流流过一个或多个互连结构中的每一个的路径转移，从而便于焊接过程并且另外使对所述一个或多个互连结构中的每个互连结构与所述一个或多个能量存储单元中的每个能量存储单元的所述端子之间的一个或多个接触点的损坏最小化。根据一个实施例，狭缝开口被配置成在存储单元的接触端子的区域上的横截面面积方面基本相等地设置，从而使得能够实现较大的电流路径。

本发明涉及一种用于一个或多个互连结构的改进的设计，该一个或多个互连结构被配置用于电连接以一个或多个配置设置在至少一个能量存储设备中的一个或多个能量存储单元。在一个实施例中，所述一个或多个孔包括倒C形狭缝。根据一个实施例，所述一个或多个能量存储单元中的每一个的所述至少一个端子点焊在C形狭缝内以形成一个或多个接触点。此外，根据一个实施例，所述一个或多个狭缝的所述改进的成型轮廓提供了由预定直径形成的所述一个或多个接触点，这促进了在所述一个或多个互连结构中的每一个和所述一个或多个能量存储单元的所述至少端子之间形成牢固的接触点。

在本发明的一个实施例中，所述至少一个能量存储设备包括至少一个支架结构，所述至少一个支架结构包括在其中一体形成的一个或多个接收部分，并且适于接收所述一个或多个能量存储单元。根据一个实施例，所述一个或多个能量存储单元中的每一个的端子通过包括金属板的一个或多个互连结构电互连。更具体地，根据一个实施例，所述一个或多个互连结构包括由金属材料制成的刚性金属板，所述刚性金属板连接到所述一个或多个能量存储单元的端子。根据一个实施例，所述一个或多个互连板在所述单元之间传输大电流。在一个实施例中，与所述至少一个或多个互连结构内部形成的所述狭缝的形式的所述一个或多个孔包括具有预定横截面面积的预定成型轮廓，足以使分流电流跨过一个或多个孔中每个孔的预定成型轮廓的预定路径转移。因此，在一个或多个狭缝的所述至少一个电极结构和所述能量存储单元的所述至少一个端子上产生的较高的电阻促进获得钢水以在其间形成至少一个接触点。根据另一个实施例，可以以垂直方式或横向方式或其组合不对称地设置在互连件的狭缝的两侧上的焊接点。

本发明的目的是为所述一个或多个互连结构提供改进的设计，所述一个或多个互连结构适于互连所述一个或多个能量存储单元的阵列。更具体地，根据一个实施例，所述一个或多个互连结构被图案化有形成在其中至少一部分中的所述一个或多个孔。在一个实施例中，所述一个或多个孔中的每个孔在所述至少一个电极结构与所述一个或多个能量存储单元的所述至少一个端子之间形成电连接。

在一个实施例中，所述至少一个能量存储设备包括设置在所述能量存储设备的所述至少一个支架结构中的所述一个或多个能量存储单元。根据一个实施例，以包括并联和串联配置的所述一个或多个配置设置的所述一个或多个能量存储单元通过一个或多个互连结构电连接，所述一个或多个互连结构包括所述至少一种预定形状的一个或多个狭缝，并且适于使分流电流转移的一个或多个能量存储单元，从而使所述一个或多个互连结构中的每一个与所述一个或多个能量存储单元中的每一个之间的焊接损坏和电极脱落的风险最小化。

此外，本发明的一个实施例描述了所述一个或多个互连结构的改进的设计，所述一个或多个互连结构适于电连接以至少一种配置设置在至少一个能量存储设备中的所述一个或多个能量存储单元。在一个实施例中，用于所述一个或多个互连结构的所述改进的设计包括所述至少一种预定形状的一个或多个狭缝，所述至少一种预定形状被配置为使在所述至少一个能量存储设备中产生的大量分流电流转移，从而经受点焊而不会损坏所述一个或多个能量存储单元。

下面参照附图详细地描述本发明的各种其他特征和优点。在附图中，相似的附图标记通常表示相同、功能相似和/或结构相似的元件。元件首次出现的图由相应附图标记中的最左边的数字指示。参考附图，其中相同的附图标记将在所有多个视图中用于标识相同或相似的元件。应当注意，应当在附图标记的取向方向上观看附图。

图1是根据本发明的一个实施例的至少一个能量存储设备(100)的透视图。在一个实施例中，所述电池组(100)包括至少一个单元支架(100a)、100b)，其包括固定单元支架(100a)和接收单元支架(100b)。在一个实施例中，所述至少一个能量存储设备(100)还包括设置在所述至少一个单元支架(100a)、(100b)中的一个或多个能量存储单元(未示出)。根据一个实施例，所述一个或多个能量存储单元以包括串联组合和并列配置的至少一种配置电连接，以形成用于所述一个或多个能量存储单元的所述一个或多个组合阵列。根据一个实施例，所述一个或多个能量存储单元的所述一个或多个阵列中的每一个通过至少一个安装装置在设置在所述电池管理系统(101)上的一个或多个对应连接点(102)(如图2所示)处电连接至所述电池管理系统(101)(如图2所示)。根据一个实施例，包括一个或多个电连接的一个或多个存储单元(106)的一个或多个组合阵列中的所述阵列中的每一个通过一个或多个互连结构(103)连接在一起。

图2是根据本发明的一个实施例的所述至少一个能量存储设备(100)的分解图。在一个实施例中，所述至少一个能量存储设备(100)包括与其电连接的所述电池管理系统(201)。在一个实施例中，所述一个或多个能量存储单元的每个阵列被设置在至少一个支架结构(100a)、(100b)中。在一个实施例中，所述一个或多个互连结构(103)适于电互连所述一个或多个能量存储单元。在一个实施例中，每个所述互连结构(103)的至少一个端部(104)(如图4所示)电连接到所述电池管理系统(201)，用于向那里传输所述至少一个能量存储设备(100)的电流和电压输出。特别地，根据一个实施例，所述至少支架结构(100a)、(100b)包括形成在其中的一个或多个安装装置。一个或多个互连板(103)通过所述一个或多个安装装置(105)在一个或多个对应连接点(202)处电连接至所述电池管理系统(102)。在一个实施例中，所述电池管理系统(101？)被配置用于监测所述至少一个能量存储设备(100)的输出电流和电压，所述至少一个能量存储设备(100)用于将所述输出电流和所述输出电压传输至一个或多个电气组件。

图3a和图3b是根据本发明的一个实施例的、图1的所述至少一个能量存储设备(100)的所述一个或多个互连结构(103)的所述至少一个互连结构(103a)的透视图。在一个实施例中，设置在所述至少一个能量存储设备(100)的所述至少一个支架结构(100a)、(100b)中的所述一个或多个能量存储单元(106)被一个或多个互连结构(103)互连。在一个实施例中，所述一个或多个互连结构(103)(图2所示)中的所述至少一个互连结构(103)包括适于将所述一个或多个能量存储单元中的每一个牢固地定位在所述至少一个支架结构(100a)、(100b)中的所述一个或多个开口(203)。在一个实施例中，所述至少一个支架结构(100a)、(100b)的所述至少一部分包括与其至少一部分一体形成的一个或多个锁定结构。所述一个或多个锁定结构符合所述一个或多个开口(203)中的每一个的预定轮廓，以将所述一个或多个互连板中的每一个牢固地定位到所述至少一个支架结构上以在焊接的同时锁定互连件。根据一个实施例，以狭缝形式的所述一个或多个孔(200a)形成在所述一个或多个互连结构中的每一个的至少一部分中。在一个实施例中，朝向所述一个或多个互连结构中的每个互连结构的底面突出的所述至少一个电极结构(107)垂直于其表面。根据一个实施例，所述一个或多个孔(200)中的至少一个孔(200a)包括至少一个预定横截面的至少一种预定形状，所述至少一种预定形状通过更长的路径(202)将在所述一条或多条互连路径中的每条互连路径上产生的大量分流电流转移，从而使所述一个或多个互连结构中的每一个与一个或多个能量存储单元中的每一个之间的焊接损坏和电极脱落的风险最小化。

图4是根据本发明的一个实施例的包括形成在其中至少一部分中的所述一个或多个孔(200)的所述至少一个互连结构(103a)的侧视图。根据一个实施例，所述一个或多个孔(200)的所述至少一个预定成型轮廓是基本上C形轮廓。在一个实施例中，每个所述互连结构(103)的所述至少一个端部(104)(如图4所示)电连接到所述电池管理系统(BMS)(101)，用于通过一个或多个安装构件向那里传输所述至少一个能量存储设备(100)的电流和电压输出，所述一个或多个安装构件包括包含紧固件的至少一个附接构件。根据一个实施例，所述至少一个端部(104)包括至少一个安装结构(104a)，所述至少一个安装结构(104a)包括至少一个附接接收部分(104a)，用于将所述一个或多个互连结构(103)中的所述至少一个互连结构电连接到所述电池管理系统(201)。

图5示出了根据本发明的一个实施例的形成在图3a和图3b的所述一个或多个互连板(103)中的每一个的所述至少一部分中的所述一个或多个孔(200)中的至少一个孔。根据一个实施例，所述一个或多个接触点(106a)包括通过所述点焊将所述一个或多个孔(200a)的至少一个电极结构中的每一个和所述一个或多个能量存储单元(106)的所述至少一个端子电连接而对准形成的至少一个点焊位置。在一个实施例中，所述至少一个点焊位置包括至少一个电极结构(107)。

可以在不脱离本发明的范围的情况下并入改进和修改。