专利名称：电池单元互连和电压感测组件以及用于将电池单元组件与其耦合的方法
技术领域：
本申请总体上涉及电池单元互连和电压感测组件，以及用于将电池单元组件与电 池单元互连和电压感测组件耦合的方法。
背景技术：
电池组通常具有多个电池单元。在制造期间，可以将电池单元上的电极向彼此弯 曲，然后使用机械固定器来将在电池单元上的电极机械固定在一起。与这种方法相关联的 问题是电极没有得到机械地支承，这会使得电极弯曲并且劣化。因此，本发明人在此已经认识到对于如下的电池单元互连和电压感测组件的需 要，该电池单元互连和电压感测组件最小化和/或消除上述缺陷。
发明内容
本发明提供了根据示例性实施例的电池单元互连和电压感测组件。所述电池单元 互连和电压感测组件包括电路板，所述电路板具有第一侧和第二侧。所述电路板进一步具 有延伸通过其的第一和第二狭缝，以及第一和第二孔。所述第二侧上布置有第一电迹线。所 述电池单元互连和电压感测组件进一步包括第一电互连构件，所述第一电互连构件具有第 一矩形板、第一和第二侧壁、以及第一和第二突片。所述第一矩形板被布置在所述电路板的 所述第一侧上。所述第一矩形板进一步具有第一、第二、第三和第四边。所述第一和第二侧 壁分别从所述第一和第二边沿第一方向从所述第一矩形板向外延伸。所述第一和第二突片 分别从所述第三和第四边沿第二方向延伸，并延伸通过所述电路板的所述第一和第二孔。 所述第一突片电耦合到在所述电路板的所述第二侧上的所述第一电迹线。所述第一侧壁被 构造为接触通过所述电路板的所述第一狭缝而延伸的第一电池单元组件的第一电端子。所 述第二侧壁被构造为接触通过所述电路板的所述第二狭缝而延伸的第二电池单元组件的 第二电端子，使得所述第一电互连构件将所述第一电端子电耦合到所述第二电端子。所述 电池单元互连和电压感测组件还包括电连接器，所述电连接器被布置在所述电路板的所述 第一侧上，并且电耦合到所述第一电迹线。所述第一电迹线从所述电连接器延伸到所述第 一突片，以感测在所述第一突片处的第一电压。本发明提供了根据另一个示例性实施例的用于将电池单元耦合到电池单元互连 和电压感测组件的方法。所述电池单元互连和电压感测组件具有电路板和电互连构件。所 述电路板具有第一侧和第二侧。所述电路板进一步具有延伸通过其的第一和第二狭缝，以 及第一和第二孔。所述第一电互连构件具有第一矩形板、第一和第二侧壁、以及第一和第二 突片。所述第一矩形板被布置在所述电路板的所述第一侧上。所述第一矩形板进一步具有 第一、第二、第三和第四边。所述第一和第二侧壁从所述第一和第二边沿第一方向从所述第 一矩形板向外延伸。所述第一和第二突片分别从所述第三和第四边沿第二方向延伸，并延 伸通过所述电路板的所述第一和第二孔。所述方法包括将第一电池单元组件的第一电端子通过所述电路板的所述第一狭缝而布置，使得所述第一电端子接触所述电互连构件的所 述第一侧壁。所述方法进一步包括将第二电池单元组件的第二电端子通过所述电路板的 所述第二狭缝而布置，使得所述第二电端子接触所述电互连构件的所述第二侧壁。所述方 法进一步包括将所述第一电端子超声焊接到所述电互连构件的所述第一侧壁。所述方法 进一步包括将所述第二电端子超声焊接到所述电互连构件的所述第二侧壁。
图1是根据示例性实施例的电池模块的示意图；图2是在图1的电池模块中使用的电池单元组件的示意图；图3是在图1的电池模块中使用的电池单元互连和电压感测组件的示意图；图4是图3的电池单元互连和电压感测组件的顶侧的示意图；图5是图4的电池单元互连和电压感测组件的底侧的示意图；图6是在图3的电池单元互连和电压感测组件中使用的电互连构件的示意图；图7是图6的电互连构件的另一个示意图；图8是电耦合到图6的电互连构件的图2的两个电池单元组件的示意图；图9是使用图3的电池单元互连和电压感测组件来确定电压值的系统的示意图； 以及图10是用于将电池单元组件的电端子焊接到图3的电池单元互连和电压感测组 件的超声波焊接系统的示意图。
具体实施例方式参见图1和2，图示了用于提供电力的电池模块20。电池模块20包括外壳22， 冷却歧管24,26,电池单元组件28、30、32、34、36、40、42、44，热交换器50,52,54,56,以及电 池单元互连和电压感测组件60。电池单元互连和电压感测组件60的优点在于，组件60具 有下述两者(i)电互连构件，其支承电池单元组件电端子，并且传送来自电池单元组件电 端子的电流，以及(ii)电耦合到电互连构件的电迹线，其允许在电互连构件上的电压能够 被感测。电池单元组件被定义为其中具有至少一个电池单元的壳体。外壳22将电池单元组件沘、30、32、34、36、40、42和44与热交换器50、52、M和56 包围在其中。电池单元组件观、30、32、34、36、40、42和44的每一个中具有多个电池单元， 用于产生输出电压和电流。参见图2和8，例如，电池单元组件28中具有三个电池单元，该 三个电池单元具有正电端子202、204和206(在图8中未示出电池单元组件28的负电端 子)。而且，电池单元组件30中具有三个电池单元，该三个电池单元具有负电端子210、212 和214(在图8中未示出电池单元组件30的正电端子)。参见图1和2，冷却歧管M被构造来将流体从流体储存器传送到热交换器50、52、 54,56以及在电池单元组件观、30、32、34、36、40、42和44中的其他热交换器(未示出)，以 冷却电池单元组件观、30、32、34、36、40、42和44。冷却歧管沈被构造来从热交换器50、52、 54,56以及在电池单元组件观、30、32、34、36、40、42和44中的其他热交换器接收加热的流 体，并且将该流体传送到流体储存器。参见图3、4和5，电池单元互连和电压感测组件60包括电路板70，电互连构件72、74、76、78、80，和电连接器82。组件60被设置来电耦合到电池单元组件，并且提供电路 迹线和电连接器，以感测电池单元组件的电压。电路板70包括侧90和相对侧92。电路板70进一步包括通过其延伸的狭缝96、 98、100、102、104、106、108、110、112、114、116 和 118。狭缝 96、98、100、102、104、106、108、 110、112、114、116和118被构造来容纳来自通过其的电互连构件侧壁，以将电互连构件定 位在电路板70上。电路板70进一步包括通过其延伸的孔130、132、134、136、138、140、142、 142、144、146 和 148。孔 130、132、134、136、138、140、142、142、144、146 和 148 被构造来容 纳通过其的电互连构件的突片。电路板70进一步包括从延伸通过电路板70的电互连构件 的每一个突片向电连接器82的对应弓丨脚延伸的电迹线。例如，电迹线162从电互连构件76 的突片延伸到电连接器82的对应引脚，以确定在电互连构件76处的电压。而且，电迹线 160从电互连构件72延伸到电连接器82的对应引脚，以确定在电互连构件72处的电压。 而且，电迹线163从电互连构件78延伸到电连接器82的对应引脚，以确定在电互连构件78 处的电压。电路板70还具有另外的电迹线(未示出)，使得对于每一个电互连构件上的一 个突片而言均具有电迹线，该电迹线从所述突片向电连接器82的对应弓I脚延伸。参见图4、5、6和7，电互连构件72、74、76、78和80被构造来耦合到电路板70。在 示例性实施例中，利用铜或镀镍的铜来构造电互连构件72、74、76、78和80。然而，在替代 实施例中，可以使用其他导电材料来构造电互连构件72、74、76、78和80。电互连构件72、 74、76、78和80的每一个进一步被构造来耦合到来自第一电池单元组件和另一个电池单元 组件的电端子之间，以将电流从第一电池单元组件传送到另一个电池单元组件。电互连构件72包括矩形板180，侧壁182、184，和突片190、192。矩形板180的 底部表面被布置在电路板70的侧90上。矩形波180包括彼此基本上平行地布置的边194、 196和彼此基本上平行地布置的边198、199。侧壁182、184分别从边194、196沿第一方向 从矩形板180向外延伸。突片190、192分别从边198、199沿与第一方向相反的第二方向延 伸。电互连构件74、76、78和80的结构与电互连构件72的结构相同。当电互连构件72被布置在电路板70的侧90上时，突片190、192在电路板70上 分别通过孔130、132来延伸。而且，侧壁182、184从电路板70的侧90向上延伸。参见图 8，在一个示例性实施例中，电互连构件72的侧壁182通过将侧壁182超声焊接到电端子 210,212和214而耦合到来自电池单元组件30的电端子210、212、214。而且，电互连构件 72的侧壁184通过将侧壁184超声焊接到电端子202、204和206而耦合到电端子202、204 和 206。参见图4和5，当电互连构件74被布置在电路板70的侧90上时，构件74的突片 在电路板70上分别延伸通过孔134、136。而且，构件74的侧壁从电路板70的侧90向上延 伸。而且，构件74的侧壁耦合到来自一对电池单元组件的电端子。当电互连构件76被布置在电路板70的侧90上时，构件76的突片在电路板70上 分别延伸通过孔138、140。而且，构件76的侧壁从电路板70的侧90向上延伸。而且，构件 76的侧壁耦合到来自一对电池单元组件的电端子。当电互连构件78被布置在电路板70的侧90上时，构件78的突片在电路板70上 分别延伸通过孔142、144。而且，构件78的侧壁从电路板70的侧90向上延伸。而且，构件 78的侧壁耦合到来自一对电池单元组件的电端子。
当电互连构件80被布置在电路板70的侧90上时，构件80的突片在电路板70上 分别延伸通过孔146、148。而且，构件80的侧壁从电路板70的侧90向上延伸。而且，构件 80的侧壁耦合到来自一对电池单元组件的电端子。参见图4、5、6和9，电连接器82被布置在电路板70的侧90上。电连接器82被设 置用来将来自电互连构件72、74、76、78和80的低压信号传送到电池控制器220。电连接 器82具有延伸通过电路板70的引脚，该引脚经由在电路板90上的侧92上的电迹线而电 耦合到电互连构件72、74、76、78和80。电池控制器220被设置用来确定与每一个电互连构件相关联的电压，该电压指示 被耦合到电互连构件的电池单元组件输出的电压。控制器220包括微处理器221、输入/ 输出(I/O)接口 222、只读存储器223、和随机存取存储器224。I/O接口 222、只读存储器 223、和随机存取存储器2 与微处理器221可操作地进行通信。I/O接口 222电耦合到电 池单元互连和电压感测组件60的电连接器82。微处理器221执行用于采样经由电连接器 82而从电互连构件72、74、76、78和80接收的电压的指令。微处理器221进一步基于分别 从电互连构件72、74、76、78和80接收的电压来确定与电互连构件72、74、76、78和80相关 联的电压值。微处理器221进一步在随机存取存储器2M中或在非易失性存储器中存储该 电压值。参见图3，出于理解的目的，现在描述根据示例性实施例的、电池单元互连和电压 感测组件60如何传导来自电池单元组件的电流的简单说明。为了简化的目的，仅利用来自 第一电池单元组件的一对电端子(例如，正电端子和负电端子)和来自第二电池单元组件 的一对电端子(例如，正电端子和负电端子)来描述组件60可以如何传导来自电池单元组 件的电流。具体地说，电池单元组件28具有负电端子216和耦合到电互连构件72的正电 端子202。而且，电池单元组件30具有耦合到电互连构件72的负电端子214，和耦合到电 互连构件78的正电端子218。因此，在一个示例性实施例中，来自电池单元组件观、30的电 流可以串联地流过电端子216、电池单元组件28、电端子202、电互连构件78、电端子214、电 池单元组件观、电端子218、和电互连构件78。换句话说，在一个示例性实施例中，电互连构 件72、78将电池单元组件观、30彼此串联地电耦合。参见图8和10，示出了系统230，其用于将来自电池单元组件的电端子超声焊接到 电池单元互连和电压感测组件60的电互连构件。系统230包括超声波焊机232，焊接电 极234、236，致动器装置238和控制器M0。控制器240可以与超声波焊机232和致动器装 置238可操作地进行通信。现在描述一种用于使用系统230来将电池单元组件耦合到电池单元互连和电压 感测组件60的方法。为了简化的目的，将描述的是将电池单元组件的两个电端子超声焊接 到组件60的电互连构件。然而，应当明白，可以将来自电池单元组件的多个另外的电端子 焊接到电互连构件。开始，用户将第一电池单元组件的电端子202通过电路板70的狭缝96而布置，使 得电端子202接触电互连构件72的侧壁184。接下来，用户将第二电池单元组件的电端子214通过电路板70的狭缝98而布置， 使得电端子214接触电互连构件72的侧壁182。接下来，控制器240指引致动器装置238，以将焊接电极234移动得接近侧壁184，并且将焊接电极236移动得接近与电互连构件72的侧壁184相邻地布置的电端子202，使 得电端子202和侧壁184被夹在焊接电极234、236之间。接下来，控制器240指引超声波焊机232，以使用焊接电极234、236将电端子202 超声焊接到侧壁184。接下来，控制器240指引致动器装置238，以将焊接电极234移动得接近与侧壁 182相邻地布置的电端子214，并且将焊接电极236移动得接近侧壁236，使得电端子214和 侧壁182被夹在焊接电极234、236之间。接下来，控制器240指引超声波焊机232，以将电端子214超声焊接到电互连构件 72的侧壁182。电池单元互连和电压感测组件60提供了相对于用于将电池单元耦合在一起的其 他方法更好的优点。具体地说，组件60提供了下述技术效果使用在电路板上的电互连构 件来支持来自电池单元组件的电端子，并且使用电互连构件来传送来自电池单元组件的电 流。而且，组件60将来自电互连构件的电压信号通过电迹线而传送到电连接器，以感测在 每一个电互连构件处的电压。虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域内的技术人员可以明白， 在不偏离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变，并且等同物可以替代其元件。另外， 在不偏离本发明的实质范围的情况下，可以进行许多修改，以将特定情况或材料适应于本 发明的教导。因此，本发明的意图在于使得本发明不限于被公开来用于实现本发明的特定 实施例，而是本发明将包括落在所附的权利要求的范围内的所有实施例。而且，术语第一、 第二等的使用用于将一个元件与另一个相区别。而且，术语一个等的使用不表示数量的限 制，而是表示存在至少一个所提及项目。
权利要求
1.一种电池单元互连和电压感测组件，包括电路板，具有第一侧和第二侧，所述电路板进一步具有延伸通过其的第一和第二狭缝， 以及第一和第二孔，所述第二侧上布置有第一电迹线；第一电互连构件，具有第一矩形板、第一和第二侧壁、以及第一和第二突片，所述第一 矩形板被布置在所述电路板的所述第一侧上，所述第一矩形板进一步具有第一、第二、第三 和第四边，所述第一和第二侧壁分别从所述第一和第二边沿第一方向从所述第一矩形板向 外延伸，所述第一和第二突片分别从所述第三和第四边沿第二方向延伸，并延伸通过所述 电路板的所述第一和第二孔，所述第一突片电耦合到在所述电路板的所述第二侧上的所述 第一电迹线，所述第一侧壁被构造为接触通过所述电路板的所述第一狭缝而延伸的第一电 池单元组件的第一电端子，所述第二侧壁被构造为接触通过所述电路板的所述第二狭缝而 延伸的第二电池单元组件的第二电端子，使得所述第一电互连构件将所述第一电端子电耦 合到所述第二电端子；以及电连接器，布置在所述电路板的所述第一侧上，并且电耦合到所述第一电迹线，所述第 一电迹线从所述电连接器延伸到所述第一突片，以感测在所述第一突片处的第一电压。
2.根据权利要求1所述的电池单元互连和电压感测组件，其中，利用铜或镀镍的铜来 构造所述第一电互连构件。
3.根据权利要求1所述的电池单元互连和电压感测组件，还包括微处理器，所述微处 理器电耦合到所述第一电互连构件，所述微处理器被构造来测量所述第一电压，并且在存 储器装置中存储与所述第一电压相关联的第一电压值。
4.根据权利要求1所述的电池单元互连和电压感测组件，其中所述电路板进一步具有延伸通过其的第三和第四狭缝、以及第三和第四孔，所述第二 侧上进一步布置有第二电迹线；第二电互连构件，具有第二矩形板、第三和第四侧壁、以及第三和第四突片，所述第二 矩形板被布置在所述电路板的所述第一侧上，所述第二矩形板进一步具有第五、第六、第七 和第八边，所述第三和第四侧壁分别从所述第五和第六边沿所述第一方向从所述第二矩形 板向外延伸，所述第三和第四突片分别从所述第七和第八边沿所述第二方向延伸，并延伸 通过所述电路板的所述第三和第四孔，所述第三突片电耦合到在所述电路板的所述第二侧 上的所述第二电迹线，所述第三侧壁被构造为接触通过所述电路板的所述第三狭缝而延伸 的所述第二电池单元组件的第三电端子，所述第四侧壁被构造为接触通过所述电路板的所 述第四狭缝而延伸的第三电池单元组件的第四电端子，使得所述第二电互连构件将所述第 二电池电端子电耦合到所述第三电池电端子；以及所述电连接器进一步电耦合到所述第二电迹线，所述第二电迹线从所述电连接器延伸 到所述第三突片，以感测在所述第三突片处的第二电压。
5.一种用于将电池单元耦合到电池单元互连和电压感测组件的方法，所述电池单元互 连和电压感测组件具有电路板和电互连构件，所述电路板具有第一侧和第二侧，所述电路 板进一步具有延伸通过其的第一和第二狭缝、以及第一和第二孔，所述第一电互连构件具 有第一矩形板、第一和第二侧壁、以及第一和第二突片，所述第一矩形板被布置在所述电路 板的所述第一侧上，所述第一矩形板进一步具有第一、第二、第三和第四边，所述第一和第 二侧壁从所述第一和第二边沿第一方向从所述第一矩形板向外延伸，所述第一和第二突片分别从所述第三和第四边沿第二方向延伸，并延伸通过所述电路板的所述第一和第二孔， 所述方法包括将第一电池单元组件的第一电端子通过所述电路板的所述第一狭缝而布置，使得所述 第一电端子接触所述电互连构件的所述第一侧壁；将第二电池单元组件的第二电端子通过所述电路板的所述第二狭缝而布置，使得所述 第二电端子接触所述电互连构件的所述第二侧壁；将所述第一电端子超声焊接到所述电互连构件的所述第一侧壁；以及 将所述第二电端子超声焊接到所述电互连构件的所述第二侧壁。
全文摘要
本发明提供了一种电池单元互连和电压感测组件以及用于将电池单元组件与其耦合的方法。该电池单元互连和电压感测组件包括电路板、电互连构件和电连接器。该电路板进一步具有通过其的狭缝，用于在其上容纳电互连构件。来自电池单元组件的电端子耦合到电互连构件。电路板还具有电迹线，用于将在电互连构件处的电压传送到电连接器，以感测电池单元组件的电压。
文档编号H01M2/26GK102077390SQ200980125433
公开日2011年5月25日 申请日期2009年6月25日 优先权日2008年6月30日
发明者大卫·C·罗伯逊, 夸克·汤姆, 威廉姆·克廷, 马丁·J·克莱恩 申请人:株式会社Lg化学