[发明专利]单体连接单元及电池模块

说明书

本发明涉及一种单体连接单元及电池模块。该单体连接单元用于连接电池模块(70)的多个对准的电池单体(10)，其中CCU(50)包括多个汇流条(20)和多个载体轨道(30)。其中，每个汇流条(20)配置为连接到至少两个电池单体(10)的单体端子(11、12)，并且载体轨道(30)中的至少一些配置为机械地连接到至少三个汇流条(20)。另外，载体轨道(30)中的所述至少一些(特别是插入式载体轨道(37))包括配置为连接到至少一个汇流条(20)的第一接收区域(31)和配置为连接到两个汇流条(20)并使所连接的两个汇流条(20)彼此电绝缘的单独的第二接收区域(32)。本发明进一步涉及具有本发明的CCU的电池模块(70)。

技术领域

本发明涉及用于电池系统的单体连接单元CCU，尤其涉及用于单体连接单元以改善安装和操纵的模块化构思。本发明进一步涉及具有这样的单体连接单元的电池模块。

背景技术

可再充电电池或二次电池与一次电池的不同之处在于，它可以重复地充电和放电，而一次电池只能提供化学能到电能的不可逆转换。低容量可再充电电池用作诸如蜂窝电话、笔记本和便携式摄像机的电子设备的电源，而高容量可再充电电池用作混合动力车辆等的电源。

通常，可再充电电池包括：电极组件，包括正电极、负电极以及插置在正电极和负电极之间的隔板；容纳电极组件的壳体；以及电连接至该电极组件的电极端子。电解质溶液被注入到壳体中，以使得能够经由正电极、负电极和电解质溶液的电化学反应对电池进行充电和放电。壳体的形状，例如圆柱形或矩形，取决于电池的预期用途。

可再充电电池可以用作由多个串联和/或并联联接从而提供高能量密度(例如，用于混合动力汽车的电机驱动)的单位电池单体形成的电池模块。也就是，电池模块通过根据所需的电量并为了实现高功率的可再充电电池(例如，用于电动汽车)而互连多个单位电池单体的电极端子而形成。

电池模块可以以块设计或模块化设计配置。在块设计中，每个电池单体联接到公共集流器结构和公共电池管理系统。在模块化设计中，多个电池单体被连接以形成子模块，并且数个子模块被连接以形成电池模块。电池管理功能可以在模块级别或子模块级别实现，因此提高部件的互换性。一个或更多个电池模块机械地和电地集成，配备有热管理系统，并设置为与用电器通信，从而形成电池系统。

为了满足连接到电池系统的各种用电器的动态电力需求，对电池电力输出和充电的静态控制是不够的。因此，需要在电池系统与用电器的控制器之间稳定地交换信息。该信息包括电池系统的实际充电状态(SoC)、潜在的电性能、充电能力和内部电阻以及实际或预测的电力需求或用电器的剩余电量。

电池系统通常包括用于处理上述信息的电池管理系统(BMS)和/或电池管理单元(BMU)。BMS/BMU可以经由合适的通信总线(例如SPI或CAN接口)与各种用电器的控制器通信。BMS/BMU可以进一步与每个电池子模块通信，特别是与每个电池子模块的单体监控电路(CSC)通信。CSC可以进一步连接到使电池子模块的电池单体互连的电池子模块的单体连接单元(CCU)。

电池模块的CCU通常被设计为电互连电池子模块的电池单体，特别是电池单体的单体端子。因此，CCU通常包括多个汇流条，每个汇流条将至少一些电池单体的单体端子互连。对于制造商而言，以下是有利的，如果CCU被提供为能够使所有的汇流条优选地以自动或至少半自动的制造方法一次安装到电池模块上的整体结构。根据现有技术，已知提供包括多个汇流条的CCU，所述多个汇流条用塑料材料注塑成型以形成整体单元。备选地，已知将多个汇流条放置在层之间，例如具有对应于单体端子的位置的预定开口的绝缘箔层，并且例如通过热固定地连接所述层。

然而，根据已知的构思，可安装的CCU被不利地提供为实际上整体的单元，其中，汇流条以基本上不可分离的方式彼此连接。因此，限制了CCU对不同电池模块的适应性，并且电池模块的生产复杂且更昂贵。

因此，本发明的目的是克服或减少现有技术的至少一些缺点，并提供用于单体连接单元的解决方案，该解决方案具有增加的可变性并且可用于连接各种电池模块的电池单体。