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CN111313119A - 电池模块以及将单元监控电路载体组装到电池模块的方法 - Google Patents

电池模块以及将单元监控电路载体组装到电池模块的方法 Download PDF

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CN111313119A CN201911270217.3A CN201911270217A CN111313119A CN 111313119 A CN111313119 A CN 111313119A CN 201911270217 A CN201911270217 A CN 201911270217A CN 111313119 A CN111313119 A CN 111313119A
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Abstract

本发明涉及一种电池模块(50)和将单元监控电路载体组装到电池模块(50)的方法。该电池模块(50)包括多个对准的电池单元(10)，其每个包括单元壳体(13)、放置在单元壳体(13)上的盖组件(14)、负单元端子(12)和正单元端子(11)。多个汇流条(17)设置在盖组件(14)的顶部，其中每个汇流条(17)被配置为电连接至少两个电池单元(10)的单元端子(11、12)。承载单元监控电路CSC(31)并包括配置为与CSC(31)建立数据通信的连接器32的单元监控电路载体CSCC 30被配置为将CSC(31)电连接到所述多个电池单元(10)中的一个的负单元端子(12)并电连接到所述多个电池单元(10)的其余电池单元(10)中的至少一些的单元壳体(13)。

Description

电池模块以及将单元监控电路载体组装到电池模块的方法
技术领域
本发明涉及电池模块，具体地，涉及包括连接到电池单元的单元监控电路CSC以及柔性电路板FCB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不同在于，它能重复地充电和放电，而一次电池仅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。
一般地，可再充电电池包括：电极组件，包括正电极、负电极和插置在正电极与负电极之间的隔板；容纳电极组件的壳体；以及电连接到电极组件的电极端子。电解质溶液被注入到壳体中从而能够经由正电极、负电极和电解质溶液的电化学反应而对电池进行充电和放电。壳体的形状，例如圆筒形或矩形，取决于电池的预期用途。
可再充电电池可以用作由串联和/或并联联接的多个单位电池单元形成的电池模块，从而提供例如用于混合动力车辆的电机驱动的高能量密度。也就是，电池模块通过取决于所需的电量互连多个单位电池单元的电极端子而形成，从而实现例如用于电动车辆的高功率可再充电电池。
电池模块可以以块设计或模块化设计来构造。在块设计中，每个电池单元联接到公共电流收集器结构和公共电池管理系统。在模块化设计中，多个电池单元被连接以形成子模块，并且若干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别上实现，因而提高部件的可互换性。一个或更多个电池模块被机械集成且电集成，配备有热管理系统，并且建立与耗电体的通信，从而形成电池系统。
为了提供电池系统的热控制，需要热管理系统以通过有效地散发、排出和/或消散从至少一个电池模块的可充电电池产生的热而安全地使用至少一个电池模块。如果不充分地执行热散发/排出/消散，则在相应电池单元之间发生温度偏差，使得所述至少一个电池模块不能产生期望的电量。另外，内部温度的升高会导致发生在其中的异常反应，因而可再充电电池的充电和放电性能劣化并且可再充电电池的寿命缩短。因此，需要用于从电池有效地散发/排出/消散热的冷却装置。
为了满足连接到电池系统的各种耗电体的动态电力需求，对电池电力输出和充电的静态控制是不够的。因此，需要在电池系统和耗电体的控制器之间的稳定的信息交换。该信息包括电池系统实际充电状态(SoC)、潜在的电性能、充电能力和内部电阻以及耗电体的实际或预期的电力需求或剩余。电池系统通常包括用于处理该信息的电池管理系统(BMS)。
BMS通常联接到一个或更多个耗电体的控制器以及联接到电池系统的每个电池模块。为了通过单个BMS控制多个电池模块，可以使用菊花链(daisy chain)设置。在这样的设置中，作为主设备的BMS被连接用于与多个电池模块，特别是与相应电池模块的多个单元监控电路CSC串联通信。其中，BMS被配置为接收和处理每个CSC以及与其连接的外部耗电体或控制单元(例如，车辆板网(vehicle board net))的信息。此外，每个CSC被配置为检测单独的电池模块的电压和/或温度，并将检测到的电压和/或温度传送到BMS。CSC还可以被配置用于电池模块内的单元平衡。
在如图1示例性示出的根据现有技术的电池模块5中，多个棱柱形电池单元10堆叠在一起。每个电池单元10具有拥有基本上矩形的剖面的单元壳体13，单元壳体13具有一对相反的宽侧表面15和垂直于宽侧表面15的一对相反的窄侧表面16。此外，每个电池单元10具有盖组件14，盖组件14覆盖单元壳体13并具有矩形形状，该矩形形状具有一对相反的宽边和垂直于宽边的一对相反的窄边。在电池模块5中，电池单元10被对准使得相邻电池单元10的宽侧表面15彼此面对。
每个电池单元10包括在盖组件14的第一窄边附近的正单元端子11和在盖组件14的相反的第二窄边附近的负单元端子12。图1所示的电池模块5具有1p8s配置，即，在电池模块5内包括八个串联连接的电池单元10并且不包括并联连接的电池单元。在图1的电池模块5中，相邻电池单元10的端子具有相反的极性并经由相应的汇流条17彼此连接。然而，在具有XpYs配置的电池模块中，X个电池单元10在电池模块内并联连接，X个并联连接的单元的包经由相应的汇流条串联连接，并且这样的相邻电池单元包(每个包括X个电池单元)的端子具有相反的极性(未示出)。沿着电池模块5的电流路径彼此跟随的汇流条通常设置在电池模块的不同侧，即，在相反的窄侧表面16附近。
如图1所示的电池模块5还包括单元监控电路载体CSCC 18，即至少配置用于容纳CSC 31或者包括或甚至构成CSC 31的基板。CSCC 18还包括用于与CSC 31建立数据通信的连接器20。为了使CSC 31正常工作，它需要接收多个电池单元10的单元电压和/或温度。因此，不得不经由CSCC 18在CSC 31和多个电池单元10之间建立电连接和/或热连接。这样的连接可以通过布线或焊接连接来建立，而焊接连接更稳定并且提供良好的信号传输。为了经由焊接连接(或焊接垫)19接收电池单元10的单元电压，CSCC18与汇流条17或甚至与电池模块5的单元端子11、12重叠，因而不得不在电池模块5的宽度方向上至少跨越沿着电池模块5的电流路径彼此跟随的汇流条17之间的距离，或甚至跨越电池单元10的单元端子11、12之间的距离，即，几乎跨越电池单元10的宽度。
因此，现有技术的连接到电池模块5的多个单元端子11、12或汇流条17的CSCC 18不得不沿着电池模块5的整个长度和几乎整个宽度延伸，因而消耗材料。即使CSCC 18在后面的阶段进一步成形，所用的基板材料的量也取决于原始面板尺寸。
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，并提供具有允许减少基板材料并因此降低电池模块的成本的单元监控电路载体的电池模块。
发明内容
借助于本发明能避免或至少减少现有技术的一个或更多个缺点。具体地，提供了一种电池模块，其包括多个对准的电池单元，即，在电池模块的纵向方向上堆叠的多个电池单元。根据一实施方式，电池模块包括多个堆叠的棱柱形电池单元。每个电池单元还包括单元壳体和放置在单元壳体上用于闭合单元壳体的盖组件。根据一实施方式，电池单元包括电极组件、负单元端子和正单元端子。根据一实施方式，电池单元的正单元端子由电池模块的相应电池单元的单元壳体构成或者至少连接到电池模块的相应电池单元的单元壳体。
电池模块还包括多个汇流条，所述多个汇流条设置在电池单元的盖组件顶部，即，在盖组件之上。每个汇流条被配置用于电连接至少两个电池单元的单元端子。然而，经由一个汇流条连接的电池单元的量取决于电池模块内并联连接的电池单元的数量。所述多个汇流条一起配置为将电池模块的电流传输到例如外部耗电体。
电池模块还包括单元监控电路载体CSCC，其配置为承载(host)单元监控电路CSC。其中，CSC是指微处理器、ASIC或配置为接收与电池模块的至少一个电池单元的电压和/或温度对应的信号的任何(集成)电路。优选地，CSC还被配置为处理、分析和/或存储接收到的信号，并且CSC还可以被配置为将与接收到的信号有关的信号发送到另一CSC和/或BMS。进一步优选地，CSC可以被配置为相对于电池模块或相对于其至少一个电池单元执行至少一种控制功能。其中，控制功能可以包括对单元电压、单元电流、单元电阻或单元电容的测量或确定，并且还可以包括对电池模块上电池单元的单元电压或单元电流的主动或被动平衡。
换句话说，CSCC是配置用于例如通过为CSC提供合适的芯片插座、着落垫或布线框架而在其上或其中容纳CSC的基板，或至少配置用于连接到CSC的基板。CSCC还包括配置用于与CSC建立数据通信的连接器。根据第一实施方式，其中CSC被容纳在CSCC上或CSCC中，连接器优选地在容纳于CSCC上或CSCC中的CSC与另一CSC和/或BMS或外部控制单元(例如，外部耗电体的控制单元)之间建立数据通信。根据第二实施方式，CSC经由连接器自身连接到CSCC，即，CSC不设置在CSCC上或CSCC中，而是在CSCC基板外部，但经由连接器数据连接且优选地电力连接到CSCC。然后，CSC还可以被配置为经由连接器或另一信号端口与另一CSC和/或BMS通信。
有利地，可以为与BMS的菊花链通信而建立具有根据本发明的多个电池模块的电池系统，每个电池模块包括单元监控电路载体。优选地，单元监控电路被配置为经由连接器或经由将CSC彼此连接和/或将CSC连接到BMS的另一信号端口而发送和接收数字信号或模拟信号，例如差分信号。可以在交流电流上调制信号。由于这种通信较少依赖于各电池模块的电压水平，因此不易出错，因而即使在不平衡的电池模块之间也能提供安全的通信。
根据本发明，CSCC被配置为将CSC电连接到一个电池单元的负单元端子，其中所述一个电池单元优选地是电池模块的多个电池单元中的一个，但是也可以是另一电池模块(优选是相同电池系统的另一电池模块)的一个电池单元。下面关于电池系统更详细地描述后一种情况。本发明的CSCC还被配置为将CSC电连接到所述多个电池单元的其余电池单元中的至少一些的单元壳体。其中，CSC能够接收与经由CSCC(且优选地也经由作为CSCC的一部分的连接器)连接到其的每个电池单元的电压对应的信号。优选地，CSCC电连接到所述多个电池单元中的一个的负单元端子，并电连接到所述多个电池单元的其余电池单元中的至少一些的单元壳体。通过经由CSCC将CSC连接到大多数电池单元的单元壳体而不是连接到这些电池单元的单元端子或是连接到与这些单元端子连接的汇流条，可以显著地减小CSCC的面积。
根据电池模块的一优选实施方式，多个对准的电池单元包括电池单元的多个小组，其中电池单元的每个小组由并联连接的电池单元组成，以及其中电池单元的小组在电池模块内串联连接。在该实施方式中，CSCC被配置为将CSC电连接到电池单元的一个小组中的至少一个电池单元(优选地，每个电池单元)的负单元端子，并且电连接到电池单元的其余小组中的至少一些小组(优先地，每个小组)的至少一个电池单元(优选地，每个电池单元)的单元壳体(们)。在该实施方式中，CSC能够经由CSCC接收与连接到其的每个小组的电压对应的信号。优选地，CSCC电连接到电池单元的每个小组中的至少一个电池单元的单元壳体。然后，CSC能够接收与电池模块的每个小组的电压对应的信号。特别优选地，CSCC被配置为将CSC连接到电池单元的每个小组中的其余电池单元中的每个的单元壳体。然后，CSC能够接收与电池模块的(每个小组)的每个电池单元的电压对应的信号。
在一特别优选的实施方式中，至少在如上所述CSCC电连接到电池模块的电池单元的状态下，多个焊接垫设置在CSCC的底侧。焊接垫可以被预先配置在CSCC的底侧，并且还可以被配置为分别促进CSCC与电池单元端子、汇流条或单元壳体之间的电连接，优选地，机械连接(例如焊接连接)。或者，可以在例如通过焊接将CSCC电连接或机械连接到电池模块的电池单元端子、汇流条或单元壳体的工艺期间，在CSCC的底侧上形成焊接垫。焊接垫可以被配置用于促进激光焊接或超声焊接工艺，或者可以在激光焊接或超声焊接工艺期间形成。或者，焊接垫可以被配置为促进焊料连接或甚至布线连接。特别优选地，第一焊接垫连接到电池模块的电池单元的负单元端子，优选地，连接到电池模块的最外面的电池单元的负单元端子，并且其余焊接垫分别连接到电池模块的其余电池单元的单元壳体。此外，每个焊接垫被配置用于分接与其连接的电池单元的单元电压，即，提供与电池单元的单元端子或单元壳体的欧姆连接。
在另一优选实施方式中，CSCC被配置为在其顶侧容纳CSC。特别地，CSC实际上设置在CSCC的顶侧，例如，表面安装到CSCC的顶侧。进一步优选地，安装到CSCC的CSC电连接到上述焊接垫中的每个。由于每个焊接垫提供与电池模块的电池单元的欧姆连接，因此CSC电连接到这些电池单元中的每个。CSC和焊接垫之间的电连接优选地至少部分地由导电线提供，即，由CSCC的表面上和/或沿着CSCC的表面的平面导电结构提供。导电线可以通过表面金属化部、导电油墨等形成。CSC和焊接垫之间的电连接进一步优选地至少部分地由从CSCC的顶侧延伸到下侧且穿过CSCC的材料的通路来提供。
根据另一优选实施方式，温度传感器设置在CSCC的顶侧，并与CSCC的底侧上的至少一个焊接垫重叠。其中，所述至少一个焊接垫在其所连接的电池单元(端子或壳体)与温度传感器之间提供良好的热连接，而在焊接垫与温度传感器之间的CSCC在焊接垫与温度传感器之间提供电绝缘。特别优选地，温度传感器是基于热敏电阻的温度传感器，例如NTC传感器。这样的传感器优选地包括与温度相关的电阻，该电阻连接两个导电垫，例如铜金属化部，其中每个导电垫还连接到用于接收探测信号的测量电路。然后，接触垫设置在对应的焊接垫的突出区域中，即，具有与组合的导电垫相同尺寸的金属化部设置在CSCC的底侧。CSCC顶侧和底侧上的重叠的导电垫提高了从电池单元到传感器的热连接性。
根据另一优选实施方式，汇流条中的一个包括与CSCC重叠的突起，并且其余汇流条不与CSCC重叠。特别优选地，其余汇流条优选地由导电材料(例如铝)制成，并具有拥有基本上均匀的汇流条宽度和均匀的汇流条高度的条状形状。然后，所述一个汇流条具有相似的构造，但是包括在与两个连接的单元端子之间的汇流条的延伸方向不同(例如垂直)的方向上从其延伸的突起。然而，这样的突起还可以与其它汇流条形状(例如，弯曲的汇流条形状)组合。特别地，汇流条的形状可以例如鉴于有限的安装空间而自由地修改为满足特定电池设计的各个要求。特别地，汇流条可以成直的、弯的或任意弯曲的带、条带、带子、肋或导轨的形式。该实施方式有利地允许靠近其余汇流条使用并设置条形的CSCC，用于利用将CSCC连接到汇流条突起的一个焊接垫容易地连接到单元端子，从而实现CSCC与电池模块的一个电池单元(优选地最外面的电池单元)的单元端子的电连接。因此，具有突起的汇流条优选地是电池模块的与电池模块的最外面的电池单元连接的最外面的汇流条。
特别优选地，CSCC由柔性电路板FCB形成，即，由如通常用于柔性印刷电路的柔性基板形成，诸如例如聚酰亚胺、PEEK或透明导电聚酯膜。如上所述的任何导电表面结构(即焊接垫或导电线)可以被印刷(例如丝网印刷)到基板。特别优选地，该实施方式或这里描述的任何其它实施方式的CSCC沿着电池模块的长度方向延伸，优选地，在电池单元的堆叠方向上沿着电池模块的整个长度延伸。进一步优选地，该实施方式或这里描述的任何其它实施方式的CSCC具有比相邻汇流条(特别是沿着电池模块的电流路径彼此跟随的相邻汇流条)之间的距离(D1，如图2所示)小的宽度(W，如图2所示)(即，在电池模块的与其堆叠方向垂直的宽度方向上的空间延伸)。额外地或备选地，该实施方式或这里描述的任何其它实施方式的CSCC具有比电池单元的单元端子之间的距离(D2，如图2所示)小的宽度，因此，对于大多数电池单元而言，具有比电池单元的宽度显著小的宽度。再次地，本发明的CSCC允许显著地最小化其材料成本。
在一特别优选的实施方式中，单元监控电路载体包括如上所述的柔性电路板，该柔性电路板包括第一侧边缘和与第一侧边缘相反的第二侧边缘。换句话说，柔性电路板具有基本上矩形的形状，该矩形形状优选地适合于柔性电路板安装到其的基本上矩形的电池模块的尺寸。这里，连接器优选地布置在柔性电路板的第一侧边缘处。
优选地，FCB(CSCC)包括在相邻焊接垫之间的至少一个弯曲区段。换句话说，FCB不是完全条形的，而是包括设置在两个焊接垫之间的在任何空间方向上的弯曲部分。因此，FCB不沿着其间的最短距离连接焊接垫，并且FCB的材料储存部形成在焊接垫之间。这样的材料储存部允许FCB补偿形成电池模块的电池单元的单元膨胀或以其它方式引起的空间位移。因此，通过对CSCC的小的修改，即使在电池单元的单元膨胀或空间移位的情况下，电池模块也允许在CSC和电池单元之间提供足够的电接触。优选地，FCB的在两个焊接垫之间的弯曲区段在电池模块的高度方向上弯曲。
本发明的另一方面涉及一种电池系统，其包括如上所述的根据本发明的多个电池模块，其中电池模块被设置为与BMS通信和/或彼此通信。进一步优选地，电池系统包括多个相同的电池模块，每个电池模块包括以相同方式堆叠的相同量的电池单元。进一步优选地，电池系统包括多个相同的单元监控电路载体，每个单元监控电路载体适合于电池模块的尺寸和形状。特别优选地，每个单元监控电路载体包括柔性电路板，该柔性电路板具有基本上矩形的形状以及第一侧边缘和与第一侧边缘相反的第二侧边缘。此外，每个单元监控电路载体包括布置在侧边缘处的连接器。因此，提高了例如在与BMS的菊花链设置中的系统部件的可互换性，同时减少了所需零件的量。
根据一优选实施方式，电池系统包括至少两个电池模块，即，至少一个第一电池模块和至少一个第二电池模块，每个电池模块包括多个对准的电池单元，其中每个电池单元包括单元壳体、放置在单元壳体上的盖组件、负单元端子和正单元端子、以及设置在盖组件的顶部上的多个汇流条，其中每个汇流条被配置用于电连接至少两个电池单元的单元端子。其中，每个电池模块包括单元监控电路载体CSCC，其被配置为承载单元监控电路CSC并且包括连接器，该连接器被配置用于与CSC建立数据通信。其中，至少一个第一电池模块的CSCC被配置为将CSC电连接到第二电池模块的一个电池单元的负单元端子并且电连接到第一电池模块的其余电池单元中的至少一些的单元壳体。换句话说，也可以从第二电池模块的单元端子或汇流条分接第一电池模块的CSC正常工作所需的一个端子电压。
本发明的另一方面涉及一种用于将如上所述的CSCC(即，配置为承载单元监控电路CSC并包括配置用于与CSC建立数据通信的连接器的CSCC)组装到电池模块(特别是如上所述的电池模块，即包括多个对准的电池单元的电池模块)的方法，其中每个电池单元包括单元壳体、放置在单元壳体上的盖组件、负单元端子和正单元端子。本发明的方法包括至少以下步骤：通过经由真空工具向CSCC施加负压(under pressure)，将CSCC固定到真空工具底侧；经由真空工具将固定的CSCC定位在电池模块上方；以及将CSCC电连接到一个电池单元的负单元端子(优选地电连接到所述多个电池单元中的一个电池单元的负单元端子)，并且电连接到所述多个电池单元的其余电池单元中的至少一些电池单元(优选地每个电池单元)的单元壳体。其中，真空工具优选地包括：底侧，适合于CSCC的尺寸；以及至少一个抽吸孔，用于提供将CSCC固定到真空工具的底侧并提升CSCC的负压。
在该方法的一优选实施方式中，真空工具包括从真空工具的上侧延伸到真空工具的下侧的多个焊接通孔。因此，用于将CSCC连接到电池单元端子和/或单元壳体的装置(例如，焊接装置)能有利地被引导穿过真空工具，因而能容易地执行连接(焊接)工艺。进一步优选地，真空工具的下侧还包括设置在相邻的焊接通孔之间的至少一个弯曲部分，特别是在电池模块的高度方向上(即，在朝向真空工具的上侧的方向上)具有曲度的弯曲部分。这些弯曲部分有利地允许经由多个焊接垫将CSCC固定到电池模块，并且弯曲部分在相邻的焊接垫之间。因此，该实施方式允许能补偿单元膨胀的电池模块。因此，CSCC优选地被焊接连接到最外面的电池单元的负单元端子并且焊接连接到电池模块的其余电池单元的单元壳体，其中CSCC的至少一个弯曲部分形成在相邻的焊接垫之间。
本发明的另一方面涉及一种电动车辆，其包括如上所述的本发明的电池模块(优选地多个电池模块)和/或如上所述的电池系统。在所附权利要求、附图以及在其以下描述中公开了本发明的其它方面。
附图说明
通过参照附图详细描述示例性实施方式，特征对本领域普通技术人员将变得明显，附图中：
图1示出了根据现有技术的电池模块的示意性顶视图；
图2示出了根据一实施方式的电池模块的示意性顶视图；
图3示出了根据一替换实施方式的电池模块的示意性顶视图；
图4示出了根据一实施方式的电池模块的示意性侧视图；
图5示出了根据一实施方式的安装到电池模块的温度传感器的示意性顶视图；以及
图6示出了在根据一实施方式的方法期间固定到安装工具的CSCC的(A)示意性侧视图和(B)示意性顶视图。
具体实施方式
现在将详细参照实施方式，其示例在附图中示出。将参照附图描述示例性实施方式的效果和特征及其实现方法。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且多余的描述被省略。然而，本发明可以以各种不同的形式实现，并且不应被解释为仅限于这里示出的实施方式。更确切地，这些实施方式作为示例被提供，使得本公开将是全面的且完整的，并将向本领域技术人员充分传达本发明的方面和特征。对于完全理解本发明的方面和特征不被认为对于本领域普通技术人员所必需的工艺、元件和技术可以不被描述。在附图中，为清楚起见，元件、层和区域的相对尺寸可以被夸大。
当在此使用时，术语“和/或”包括相关所列举项目的一个或更多个的任何及所有组合。此外，当描述本发明的实施方式时，“可以”的使用是指“本发明的一个或更多个实施方式”。在以下对本发明的实施方式的描述中，单数形式的术语可以包括复数形式，除非上下文清楚地另行指示。当在此使用时，术语“和/或”包括相关所列举项目的一个或更多个的任何及所有组合。诸如“……中的至少一个”的表述，当在一列元素之后时，修饰整列元素而不修饰该列中的单独元素。
将理解，尽管术语“第一”和“第二”用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。例如，第一元件可以被称为第二元件，类似地，第二元件可以被称为第一元件，而不背离本发明的范围。当在此使用时，术语“基本上”、“约”和类似术语用作近似术语而不用作程度术语，并且旨在解释本领域普通技术人员将认识到的在测量值或计算值中的固有偏差。此外，如果术语“基本上”与可使用数值表述的特征结合使用，则术语“基本上”表示该值的以该值为中心的+/-5％的范围。
如图1所示的根据现有技术的电池系统已经在本申请的介绍性部分中被描述。如那里已经提到地，根据现有技术的CSCC 18至少在初始状态下在宽度方向上延伸大于相邻汇流条17之间的距离，即，从而沿着电池模块5的两侧与汇流条17重叠。因此，用于CSCC基板的材料成本高。
图2示出了根据一实施方式的电池模块50的示意性顶视图。其中，电池模块50由串联连接的电池单元10形成，因而具有8s1p配置。其中，图2的电池模块50与现有技术的电池模块5相同，此外，汇流条配置与现有技术电池模块5的汇流条17的配置相似。与现有技术电池模块5的对应汇流条17不同的仅是电连接到最外面的电池单元10.1的负单元端子12的汇流条17.1。具体地，电池模块50的汇流条17.1包括在与相邻电池单元10的单元端子11、12之间的方向垂直的方向上从汇流条17.1延伸的突起。
汇流条17.1的形状允许将根据一实施方式的单元监控电路载体CSCC 30经由设置在CSCC 30的底侧的第一焊接垫34电连接到最外面的电池单元10.1的负单元端子12。此外，CSCC 30经由相应的焊接垫33连接到电池模块50的其余电池单元10中的每个的单元壳体13。因此，每个电池单元10相对于最外面的电池单元10.1的负单元端子12的电压地电位的电压(例如，正电压)信号可以被提供给设置在CSCC 30上的单元监控电路CSC 31。其中，CSCC 30不必须与电池模块50两侧上的汇流条17重叠，因而由薄条形柔性电路板形成，该薄条形柔性电路板在对准的电池单元10的盖组件14之上靠近汇流条17设置。因此，本发明的CSCC 30即使在原始柔性电路板的初始状态下也具有大幅度减小的表面积，从而允许降低材料成本。此外，与CSC 31和其它CSC或BMS的连接经由CSCC 30的连接器32来提供。
图3示出了根据一替换实施方式的电池模块50的示意性顶视图。图3的实施方式在其与图2所示的电池模块50相同的范围内不进行描述。然而，根据图3，CSC 31不设置在CSCC30上，而是经由连接器32连接到CSCC 30。换句话说，CSC 31与CSCC分开，并且经由连接器32数据连接到且优选地电力连接到CSCC 30。CSC 31仍然经由包括连接器32的CSCC 30连接到电池模块50的电池单元10。根据该实施方式，连接器32的功能因此可以不同于图2所示的连接器32的功能。然而，也是在图3的实施方式中，连接器32可以例如经由菊花链将CSC 31连接到其它CSC 31或连接到BMS。此外，CSC 31可以包括用于这种连接的额外信号端口。
在图4中示出了根据一实施方式的电池模块50的示意性侧视图。如图所示，CSCC30经由设置在CSCC 30底侧的相应的焊接垫33、34连接到每个电池单元10。CSCC 30在一端终止于连接器32中，该连接器32被配置为将如图2所示的CSC 31连接到另一电池模块的CSC或连接到BMS。如图4所示，CSCC 30包括多个弯曲区段35，其中每个弯曲区段35位于相邻的焊接垫33、34之间。其中，每个弯曲区段35在正Z方向即电池模块50的高度方向上弯曲。因此，CSCC 30的材料储存部形成在相邻的焊接垫33、34之间，因而CSCC 30能补偿电池单元10的电池膨胀，并且电池模块50更长期稳定。
图5示出了根据一实施方式的安装到电池模块50的温度传感器的示意性顶视图。温度传感器包括NT热敏电阻40、第一导电垫42和第二导电垫44。其中，NTC热敏电阻40安装到CSCC 30的顶侧，该CSCC 30设置在电池模块50的电池单元10的盖组件14上方。NTC热敏电阻40电连接到第一导电垫42并电连接到第二导电垫44，第一导电垫42和第二导电垫44将探测电压提供给NTC热敏电阻40，并因此分别经由形成在CSCC 30顶侧上的第一导电线41和第二导电线43连接到电压源(未示出)。在CSCC 30的下侧上，两个如上所述的焊接垫33被设置用于将CSCC 30连接到电池单元10的盖组件14。底部金属化部37在焊接垫33周围形成在CSCC 30的下侧，并且与导电线38连接。底部金属化部37具有与第一导电垫42和第二导电垫44的组合相同的尺寸，即，与导电垫42、44两者重叠。因此，在电池单元10的盖组件14和NTC热敏电阻40之间提供了改善的热连接，因而改善了经由NTC热敏电阻40的温度测量。一实施方式的电池模块50优选地包括至少一个这样的温度传感器。
根据一实施方式的用于将CSCC 30组装到电池模块50的方法在图6中被示出为固定到真空工具60的CSCC 30的(A)示意性侧视图和(B)示意性顶视图。其中，真空工具60包括多个抽吸孔65，每个抽吸孔65被配置为向CSCC 30的上侧提供负压(under pressure)，用于将CSCC 30固定到真空工具60的下侧62。其中，真空工具60的下侧62包括多个弯曲部分64，所述多个弯曲部分64在电池模块(未示出)的正Z方向上，即，朝向真空工具60的上侧61弯曲。因此，通过经由抽吸孔65将柔性CSCC 30抽吸到真空工具60的下侧62，弯曲区段35形成在CSCC 30中。
真空工具60还包括从真空工具60的上侧61延伸到其下侧62的多个焊接通孔63。因此，焊接组件(未示出)能被引导穿过焊接通孔63，用于经由相应的焊接垫33将设置在真空工具60之下的CSCC 30连接到电池单元。
附图标记
5 电池模块(现有技术)
10 电池单元
10.1 最外面的电池单元
11 正单元端子
12 负单元端子
13 单元壳体
14 盖组件
15 宽侧表面
16 窄侧表面
17 汇流条
17.1 具有突起的汇流条
18 单元监控电路载体(现有技术)
19 焊接垫(现有技术)
20 连接器(现有技术)
30 单元监控电路载体
31 单元监控电路
32 连接器
33 焊接垫
34 第一焊接垫
35 弯曲区段
37 底部金属化部
38 导电线
40 NTC热敏电阻
41 第一导电线
42 第一导电垫
43 第二导电线
44 第二导电垫
50 电池模块
60 真空工具
61 上侧
62 下侧
63 焊接通孔
64 弯曲部分
65 抽吸孔

Claims (15)

1.一种电池模块(50)，包括：
多个对准的电池单元(10)，所述多个对准的电池单元(10)中的每个包括单元壳体(13)、放置在所述单元壳体(13)上的盖组件(14)、负单元端子(11)和正单元端子(12)；
多个汇流条(17)，设置在所述盖组件(14)的顶部上，所述多个汇流条(17)中的每个被配置用于电连接至少两个电池单元(10)的单元端子(11、12)；
单元监控电路载体(30)，配置为承载单元监控电路(31)，并且包括配置用于与所述单元监控电路(31)建立数据通信的连接器(32)，
其中所述单元监控电路载体(30)被配置为将所述单元监控电路(31)电连接到所述多个对准的电池单元(10)的一个电池单元(10)的负单元端子(12)并且电连接到所述多个对准的电池单元(10)的其余电池单元(10)中的至少一些的单元壳体(13)。
2.根据权利要求1所述的电池模块(50)，其中所述多个对准的电池单元(10)包括多个小组的并联连接的电池单元(10)，所述多个小组串联连接，以及其中所述单元监控电路载体(30)被配置为将所述单元监控电路(31)电连接到一个小组中的电池单元(10)的负单元端子(12)并且电连接到其余小组中的至少一些的至少一个电池单元(10)的单元壳体(13)。
3.根据权利要求1所述的电池模块(50)，其中所述单元监控电路载体(30)被配置为将所述单元监控电路(31)连接到所述其余电池单元(10)中的每个的单元壳体(13)。
4.根据权利要求1所述的电池模块(50)，其中多个焊接垫(33、34)设置在所述单元监控电路载体(30)的底侧上，其中第一焊接垫(34)连接到最外面的电池单元(10.1)的负单元端子(11)，其余焊接垫(33)分别连接到其余电池单元(10)的单元壳体(13)。
5.根据权利要求4所述的电池模块(50)，其中所述单元监控电路(31)设置在所述单元监控电路载体(30)的顶侧上，并且电连接到所述焊接垫(33、34)中的每个。
6.根据权利要求5所述的电池模块(50)，其中所述单元监控电路(31)和所述焊接垫(33、34)之间的所述电连接至少部分地由导电线和/或通路提供。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的电池模块(50)，其中温度传感器设置在所述单元监控电路载体(30)的顶侧上，并且与所述多个焊接垫(33、34)中的至少一个重叠或与至少一个焊接垫(33、34)周围的金属化部重叠。
8.根据权利要求1所述的电池模块(50)，其中所述正单元端子(12)由所述单元壳体(13)构成或连接到所述单元壳体(13)。
9.根据权利要求1所述的电池模块(50)，其中所述多个汇流条中的一个(17.1)包括与所述单元监控电路载体(30)重叠的突起，以及其中所述多个汇流条中的其余汇流条(17)靠近所述单元监控电路载体(30)设置。
10.根据权利要求1所述的电池模块(50)，其中所述单元监控电路载体由柔性电路板(30)形成，所述柔性电路板(30)沿着所述电池模块(50)的长度方向延伸，并且具有比相邻汇流条(17)之间的距离小和/或比电池单元(10)的单元端子(11、12)之间的距离小的宽度。
11.根据权利要求4所述的电池模块(50)，其中所述单元监控电路载体(30)包括在相邻焊接垫(33、34)之间的至少一个弯曲区段(35)。
12.根据权利要求11所述的电池模块(50)，其中所述弯曲区段(35)在所述电池模块(50)的高度方向(Z)上弯曲。
13.一种将单元监控电路载体(30)组装到电池模块(50)的方法，所述单元监控电路载体(30)被配置为承载单元监控电路(31)并包括配置用于与所述单元监控电路(31)建立数据通信的连接器(32)，所述电池模块(50)包括多个对准的电池单元(10)，所述多个对准的电池单元(10)中的每个包括单元壳体(13)、放置在所述单元壳体(13)上的盖组件(14)、负单元端子(12)和正单元端子(11)，所述方法包括以下步骤：
通过经由真空工具(60)向所述单元监控电路载体(30)施加负压，将所述单元监控电路载体(30)固定到所述真空工具(60)的底侧，
经由所述真空工具(60)将固定的单元监控电路载体(30)定位在所述电池模块(50)上方，以及
将所述单元监控电路载体(30)电连接到所述多个对准的电池单元(10)的一个电池单元(10)的负单元端子(12)并且电连接到所述多个对准的电池单元(10)的其余电池单元(10)中的至少一些的单元壳体(13)。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述真空工具(60)包括从所述真空工具(60)的上侧(61)延伸到下侧(62)的多个焊接通孔(63)，和/或其中所述真空工具(60)的所述下侧(62)包括设置在相邻焊接通孔(63)之间的至少一个弯曲部分(64)。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中所述单元监控电路载体(30)被焊接连接到最外面的电池单元(11.1)的负单元端子(12)并且焊接连接到其余电池单元(10)的单元壳体(13)，其中所述单元监控电路载体(30)的至少一个弯曲区段(35)形成在相邻焊接垫(33、34)之间。
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