电池单体接触装置和具有这种电池单体接触装置的电池模块的制作方法

本发明涉及一种用于具有多个电池单体和/或电池单体组的电池模块的电池单体接触装置，所述电池单体和/或电池单体组通过多个单体连接器彼此电耦联，以及涉及一种具有这种电池单体接触装置的电池模块。

背景技术：

1、单体管理控制器(cmc)，其监控电池模块的各个电池单体，以便例如执行电池单体的充电过程、电压和充电状态的平衡、调温过程等，需要电池单体接触装置，以便接触电池单体和/或单体连接器，以便获得例如电池单体的电势和温度的相应的测量信号。传统的电池单体接触装置要求用于将信号源连接到信号线路系统上的高的制造技术和安装技术耗费。此外，在传统的电池单体接触装置中经常存在这样的危险，即，电池单体或单体连接器的接触在电池单体运动或膨胀时损坏。

技术实现思路

1、本发明的任务是，提供一种具有简单的结构和简单的并且持久可靠的安装的改进的电池单体接触装置。

2、所述任务通过具有权利要求1的特征的电池单体接触装置来解决。本发明的特别有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。

3、本发明的电池单体接触装置被设计用于具有多个电池单体和/或电池单体组的电池模块，所述电池单体和/或电池单体组通过多个单体连接器彼此电耦联，使得它们根据电池单体的布置和定向串联和/或并联连接。所述电池单体接触装置具有印刷电路板，所述印刷电路板可以在所述多个单体连接器旁的区域中布置在所述电池单体(组)上方并且可以通过多个接触元件与所述多个单体连接器连接，其中，所述多个接触元件分别具有朝向所述印刷电路板的第一端部区段和朝向所述多个单体连接器中的相应单体连接器的与所述第一端部区段对置的第二端部区段。根据本发明提出，多个接触元件分别由导电的导线形成，该导线(i)在接触元件的第一端部区段和第二端部区段之间延伸，(ii)在接触元件的第一端部区段上与印刷电路板导电地连接，并且(iii)在接触元件的第二端部区段上与相应的单体连接器导电地连接和/或被耦联到与相应的单体连接器能接触的传感器元件上。将多个电池单体和/或电池单体组彼此电耦联的多个单体连接器也可以被称为集流排或母线系统。在该上下文中，接触元件由特征形成的特征应当意味着，接触元件不仅在某个地方包含导线而且基本由导线构成。

4、对于接触元件使用导电的导线具有若干优点。导线是标准构件，其具有简单的结构，该结构可变地设计并且可以与具体的应用情况适配，并且该标准构件在没有附加的特殊元件的情况下实现与印刷电路板(并且因此与印刷电路板的信号线路)并且与单体连接器的简单的电接触(例如通过钎焊或焊接)，这些电接触也可自动化地进行。这能够实现将电池单体接触装置简单且成本有利地安装在电池模块中。此外，这些接触元件的柔性可以补偿电池单体的运动和膨胀，这些运动和膨胀例如可能在充电和放电循环期间出现，这在刚性的接触系统中是不可能的。此外，这些导线可以以简单的方式耦联到检测电池单体和/或单体连接器的特性的传感器元件上(例如温度传感器)。导线接触元件的柔性还有利地实现使用刚性的印刷电路板，该印刷电路板实现在制造和安装中的更容易的操作以及在其上安装诸如电子电路元件的构件。刚性的印刷电路板的形状和尺寸原则上可以与电池模块的任意结构、尤其是与电池单体的任意布置、尺寸和数量适配。同样，导线接触元件的数量、长度、取向和位置原则上可以适配于电池模块的任意结构，尤其适配于用于电池单体的单体连接器的任意布置、形状和数量。

5、所述多个接触元件的导线可以优选地分别在所述接触元件的第一端部区段上在穿过所述印刷电路板的至少一个穿通接触部中或者在在所述印刷电路板的表面上的至少一个接触区上与所述印刷电路板导电连接。在穿通接触部的情况下，导线原则上可以从印刷电路板的任意侧被引入到穿通接触部中。在接触区的情况下，这些接触区优选处于印刷电路板的背离电池单体(组)的上侧上。导线在穿通接触部或接触区上的接触优选可以通过钎焊进行，该钎焊也可以自动化地进行。

6、此外，所述多个接触元件的导线优选地分别被设计成能够在所述接触元件的第二端部区段上与相应的单体连接器的表面焊接。导线在单体连接器上的接触优选可以通过超声焊接方法进行，这需要很少的时间耗费并且能够自动化地进行。

7、如果导线耦联到传感器元件上，则这种耦联例如可以通过钎焊进行并且传感器元件优选地被设计成能够与相应的单体连接器的表面连接。根据传感器元件的类型，与单体连接器的连接例如可以通过粘合、钎焊或焊接进行。

8、在本发明的实施方式中，接触元件的导线在接触元件的第一和第二端部区段之间单相地延伸，其中，所述导线的在所述接触元件的第一端部区段上的一个端部与所述印刷电路板导电连接，并且所述导线的在所述接触元件的第二端部区段上的另一个端部与相应的单体连接器导电连接。导线的单相延伸意味着单个的连接线路或者例如接触元件的i形。

9、在本发明的其他实施方式中，接触元件的导线在接触元件的第一和第二端部区段之间多相地延伸，其中，导线的在接触元件的第一端部区段上的端部与印刷电路板导电连接，并且导线的在接触元件的第二端部区段上的(单弯曲的、多弯曲的或直线的)弧部与相应的单体连接器导电连接。在本发明的又一个其他的实施方式中，接触元件的导线在接触元件的第一和第二端部区段之间多相地延伸，其中，导线的在接触元件的第一端部区段上的(单弯曲的、多弯曲的或直线的)弧部与印刷电路板导电连接，并且导线的在接触元件的第二端部区段上的端部能够与相应的单体连接器导电连接。导线的多相走向意味着至少两个连接线路或例如接触元件的u形或w形。导线的多相走向具有在印刷电路板和相应的单体连接器之间的冗余连接和/或单独的测量和操控连接的附加的优点。

10、电池单体接触装置的多个接触元件可以可选地全部以前述三个实施方式中的相同的或不同的实施方式来实现。

11、在本发明的设计方案中，电池单体接触装置还具有至少一个信号管理电路，该信号管理电路安装在印刷电路板上或与印刷电路板连接。该信号管理电路本身与电池模块控制器连接或者集成在该电池模块控制器中。电池模块控制器例如至少部分地根据通过电池单体接触装置获得的测量信号执行充电过程、电压和充电状态的平衡、调温过程(例如尤其是冷却过程)等。电池单体接触装置、信号管理电路和电池模块控制器也可以被共同地称为单体管理控制器(cmc)。

12、在本发明的另外的设计方案中，电池单体接触装置的印刷电路板可以具有至少一个通风口(例如呈多个孔或一个间隙的形式)。这种通风口可以有助于在刚性印刷电路板下方的电池单体的冷却过程。

13、本发明的主题也是一种具有多个电池单体和/或电池单体组的电池模块，所述电池单体和/或电池单体组彼此并列布置并且分别具有至少一个正电极端子和至少一个负电极端子；多个单体连接器，所述单体连接器分别将所述多个电池单体(组)中的相邻的电池单体(组)的电极端子互相电连接；以及本发明的上述电池单体接触装置，其中，所述印刷电路板在所述多个单体连接器旁边的区域中布置在所述电池单体(组)上方，并且所述多个接触元件的导电的导线分别在所述接触元件的第二端部区段上与相应的单体连接器导电连接和/或耦联到与相应的单体连接器接触的传感器元件上。所述多个接触元件的导线优选地分别在所述接触元件的第二端部区段上通过超声焊接方法与相应的单体连接器焊接。

14、电池单体通过单体连接器互相连接并且通过电池模块的电端子与用电器或充电系统可连接。电池单体和电池单体接触装置优选都容纳在模块壳体中。本发明不限于多个电池单体(组)的任何特定数量、尺寸或布置。

15、本发明可以以有利的方式应用于车辆、尤其电动车辆和混合动力车辆并且尤其机动车和摩托车的电池模块，并且也可以应用于能量存储系统和其他电设备。