[发明专利]用于电池连接器的矩阵式承载件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电池连接器的矩阵式承载件。此外，本发明还涉及一种具有至少两个矩阵式承载件和电池板面的电池模件以及用于制造电池模件的方法。

背景技术

在汽车工业中，电池、特别是锂离子电池、然而还有金属氢化物电池(例如金属氢化物镍电池)或锂聚合物电池或其它化学储能器要求具有较高的设定值。特别根据可替换的驱动方案的需求，例如混合驱动或纯电力驱动，电能的存储对于未来汽车制造业具有特别重要的意义。

新型电池的应用，例如锂离子电池，作为电能存储器用于汽车构造中的电动机已经证实是具有优势的。一方面，这样的蓄电池在较小体积的条件下存储较大的能量，而另一方面，这种电池仅根据实际情况实现老化过程。特别是在此不涉及“记忆效应(Memory-Effekt)”。由此可以进行多次充电循环，从而使电池的使用寿命基本上适应于汽车的寿命。

然而，多数电池仅提供很小的电压，即，在一和几十伏特之间。这样的低电压远不能用于驱动电动汽车的电动机。此外，多数电池的充电仅限于1000和5000mAh之间，这并不能用于足够持久地驱动汽车。处于上述原因，将电池组装连接成电池包。在此，多个单独的电池可以相互串联，由此使电池包的输出电压根据串联电池的数量而增加。优选电池包采用总共96个电池。在此，例如将八个分别具有12个电池的模件相互连接在一起。每个模件中例如以六个垂直相互叠加设置的电池为一纵列相互串联。这样的一个纵列以串联形式串联一个相同模件的水平相邻设置的第二纵列。因此，在每个电池的输出电压为4V的情况下，每个模件的总的输出电压为4V乘以12个电池，即48V，而每个电池包的总的输出电压为384V。

然而，模件构造的问题在于，每两个待串联的电池在它们各自相反电极上的连接。一方面，由于电池中的化学能量存储，第一极性的电极与相同电池的第二极性的电极由不同金属构成。例如在锂离子电池中，一个电极由钢构成，而第二电极由铝构成。然而还可以采用其它金属的结合。在多数的电池类型中可以发现，不同极性的电极由不同金属制成。

此外，由于生产条件产生的波动，在电池的生产过程中在两个相对设置的电极之间的距离要受到公差限定。也就是说，当两个电池相邻地基本设置一个平面内时，电极不能精确地共面。而且，通常电池的正极通过一个突出部而形成在电池盖上，负极通过一个缩进部形成在电池的相对设置的盖上。如果要将第一电池的正极与第二电池的负极连接，那么必须一方面要考虑采用不同金属，而另一方面要计算公差限定条件下的电极的相互偏移。

此外，由于接触使电流非常高，这是因为，多个电池串联，在加载情况下提供多个安培、可能甚至到几十安培或多于一百安培。这样的大电流必须流经所有电池以及各个电池连接器。电极在电池连接器上的电接触在此必须是低欧姆的，从而使连接器中的损失热量最小化。在此必须确保电池模件的整个使用寿命期间都具有干净的电接触。为了确保实现这一点，通常使电池连接器与电池电极形成材料配合连接。

发明内容

那么，在公知的电池模件中，需要解决这样的问题，即，考虑到电池电极的不同材料，需要在机械制造过程中在电池电极和电池连接器之间建立较小的过渡电阻。另外还需要解决这样的问题，即，电池长度的公差自动进行调整。还需要解决这样的问题，即，使多个电池在一个简单的可手动操作的工作步骤中形成电连接和材料配合连接。

本发明的上述技术问题通过一种用于电池连接器的矩阵式承载件来解决，该矩阵式承载件包括：由非导电材料制成的支架；至少一个在一纵列中用于垂直容纳电池连接器而成型的垂直容纳部；至少两个水平相邻设置的纵列；以及，用于水平容纳这样的电池连接器而成型的水平容纳部，其中，这样的电池连接器用以连接在两个纵列中相邻设置的电池。

可以了解到，电池模件的工业化制造仅通过多个电池相互间快速和无误差的连续的电接触来实现。在此，在电池连接器和电池的正反电极之间必须以较高的频率建立材料配合连接。利用本发明的矩阵式承载件，可以使电池连接器已经在其为此预设的位置上固定在矩阵式承载件中，从而接下来通过材料配合连接的方式与电池电极相连接。特别是，由于在电池的宽度区域上的公差，要考虑到容限区域，在该容限区域中必须实现电池连接器的各个接合部和平板件与电池电极之间的材料配合连接。

在工业化制造中，必须将多个电池在一个单独的工作步骤中串联在一起。通过本发明的矩阵式承载件可以这样实现，即，将多个电池连接器安装在对应的电池电极上，采用适宜的工具将电池连接器压向电极，然后直接利用焊接工具、例如激光焊接工具将电池电极与对应的电池连接器材料配合地连接在一起。