用于电池的集成式汇流元件、电池及车辆的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年5月3日提交的申请号为62/842774、题名为“电池汇流排和电池级熔断器的集成结构”(integratedbatterybusbarsandcelllevelfusing)的美国临时申请和申请号为62/842796、题名为“汇流排和电化学电池连接器的集成结构”(integratedbusbarsandelectrochemicalcellconnections)的美国临时申请的权益，该两件申请的内容通过引用合并于本文。

本发明涉及电池领域，具体地涉及一种用于电池的集成式汇流元件。在此基础上，本发明还涉及一种具有该集成式汇流元件的电池和具有该电池的车辆。

背景技术：

图1所示为利用具有多个电池单元10a、10b电池向用电设备16提供电力的供电系统原理图。其中，各个电池单元分别连接有支排，各支排输送的电能经过汇流排20a、20b传输。且支排上设有熔断部22a、22b、22c、22d，当发生电涌时，该熔断部能够断开电池单元与用电设备之间的电连接，以保护电池组；当电池故障时，该熔断部可以保护用电设备，如车辆。

可以看出，各个支排一方面在汇流排和电池单元之间实现连接以作为输电介质，另一方面能够在非正常状态下提供保护。为此，供电系统中具有较多的连接点，增加了成本和复杂性，并且容易在连接点发生连接失效等故障。例如，传统的熔断元件(保险丝)需要在两端分别设置连接点，支排上需要具有用于压接连接至电池单元的连接元件，导致电池组装不便，可靠性较低。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术存在的电池组装不便、可靠性较低等问题，提供一种用于电池的集成式汇流元件，该集成式汇流元件能够在电池组装中省去大量的不同元件之间的连接步骤，显著改善电池的可靠性。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种用于电池的集成式汇流元件，包括汇流排和用于分别电连接至电池单元的多个支排，该汇流排和支排由单个导体一体成型为单体件。

本发明第二方面提供一种电池，包括具有多个电池单元的电池组，该多个电池单元通过上述集成式汇流元件串联连接或并联连接。

本发明第三方面提供一种具有上述电池的车辆。

通过上述技术方案，本发明利用单个导体将汇流排与支排一体成型为单体件，消除了二者之间的连接点，在电池组装中无需实施连接汇流排与支排的步骤，大大改善了电池的可靠性和组装便利性。

附图说明

图1是一种利用具有多个电池单元的电池提供电力的供电系统的原理图；

图2是根据本发明一种优选实施方式的集成式汇流元件的结构示意图；

图3是图2中的集成式汇流元件在使用状态下的结构示意图；

图4是根据本发明另一种优选实施方式的集成式汇流元件的结构示意图；

图5是根据本发明一种优选实施方式的电池的结构示意图；

图6是一种袋式电池单元的结构示意图。

附图标记说明

10,10a,10b电池单元16用电设备

20,20a,20b汇流排28a～28j支排

22,22a～22j熔断部24,24a～24j连接部

32连接孔30a,30b压接面

26a～26g集成式汇流元件18a,18b极耳

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

参照图2所示，根据本发明一种优选实施方式的集成式汇流元件，用于在电池中输出多个电池单元提供的电力。该集成式汇流元件包括汇流排20和用于分别电连接至电池单元的多个支排28a～28j，该汇流排20和支排28a～28j由单个导体一体成型为单体件。在该优选实施方式中，用于制造集成式汇流元件的所述单个导体可以为片状导体，并通过切割形成为具有汇流排20和十个支排28a～28j的单体件。也就是说，与传统技术中先分别制造汇流排和支排、然后进行电连接的制造方式不同，本发明在制造过程中，汇流排20与支排28a～28j保持连接，由此，消除了二者之间的连接点(故障点)，在电池组装中无需实施连接汇流排20与支排的步骤28a～28j，大大改善了电池的可靠性和组装便利性。

应当理解的是，本发明的集成式汇流元件可以通过冲压等其他加工手段制得，而不限于上述切割成型方式，并且/或者，在形成最终使用状态的过程中，还可以包括折弯等其他辅助加工步骤(如从图2至图3的加工步骤)。在其他实施方式中，汇流排20上可以一体形成有6～12个支排(如图4所示为六个支排)。

图2所示的集成式汇流元件中，各个支排28a～28j分别包括熔断部22a～22j和用于分别连接至电池单元的连接部24a～24j。其中，熔断部22a～22j能够在电涌或电池故障时为供电系统中的设备提供断电保护，连接部24a～24j可以连接至各个电池单元。在其他实施方式中，支排28a～28j可以仅具有熔断部和连接部中的一者，同样能够达到减少电池中的连接点的目的，并改善可靠性和组装便利性。

正如前述，本发明的集成式汇流元件可以由片状导体切割而成，并经过其他辅助加工步骤形成最终使用状态。为了充分利用原材料，并保证连接部24a～24j与电池单元可靠连接，至少部分相邻的连接部24a～24j设置为相互适配。在图2所示的展开状态下，连接部24a～24e彼此相邻，以拼接为平面，连接部24f～24j亦如此。

进一步地，各个连接部24a～24j具有至少一个压接面30a、30b，该压接面30a、30b通过压接方式连接至电池单元。在展开状态下，该压接面30a、30b的宽度大于连接部24a～24j的其他部分的宽度，以能够与电池单元可靠连接。在图2所示的优选实施方式中，在各个支排28a～28j的延伸长度上，相邻支排的压接面30a、30b交替布置在不同长度位置，从而使得压接面具有较大的接合面积，与电池单元可靠压接。

图3显示了图2中的集成式汇流元件在使用状态下的结构示意图，其中，汇流排20形成为板状，熔断部22从该汇流排20的边缘折弯180°，使得连接部24位于汇流排20的板面下侧，从而能够在与该汇流排20的板面相对的一侧(下侧)连接电池单元，电池整体结构紧凑，并利用汇流排20的遮挡作用避免电池单元向外暴露。在该优选实施方式中，连接部24的压接面向远离汇流排20的方向折弯，以便压接连接至电池单元。

图4所示为根据本发明另一种优选实施方式的集成式汇流元件，同样由单个导体通过如切割手段一体成型为具有汇流排20和多个支排的单体件。各个支排可以分别具有熔断部22和连接部24中的至少一者。为免赘述，此处主要对其与前述实施方式不同的部分进行说明。

在该集成式汇流元件中，各个连接部24彼此间隔布置，并形成有用于连接至电池单元的连接孔32，由此可以通过螺栓等紧固件连接至电池单元。其中，各个连接部24可以形成为具有相同的形状，从而便于以较低的成本实施制造。

结合图5所示，本发明进一步提供一种电池，包括具有多个电池单元10的电池组，该多个电池单元10通过前述集成式汇流元件26a～26g串联连接或并联连接。该电池可以具有多个电池组，各个电池组可以包括多个(如五个)并联的电化学电池，多个电池组进一步串联连接，以对外供电。本发明的电池单元10可以为袋式电池单元，以便容易地成列布置。相比于柱式电池单元，袋式电池单元可以具有较高的蓄电容量，并由于较好的封装效率而具有较高的能量密度。如图6所示，该袋式电池单元可以由包覆有聚合物的铝箔封装，并设有薄片状的正、负极耳18a～18b，用于通过压接方式电连接于前述集成式汇流元件的压接面。

本发明还提供一种具有该电池的车辆，如电动汽车、混合动力汽车等。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。