单池端子在蓄电池单池壳体上的布置结构以及二者的连接方法与流程

1.本发明涉及一种单池端子在蓄电池单池壳体上的布置结构，以及单池端子与蓄电池单池壳体，尤其与蓄电池单池壳体的盖元件连接的方法。


背景技术：

2.尤其本发明涉及一种用于具有1v至10v，优选2v至8v，特别尤其2.5v至5v的单池电压的蓄电池单池的棱柱形蓄电池单池壳体。这种蓄电池单池壳体尤其用于制造用于交通工具的电池模块，其中，在实践中，通过多个模块相互连接成电池系统。备选地可行的是，所有的蓄电池单池或蓄电池单池壳体直接安装在电池箱中，或直接固定在机动车的车底板的区域中。
3.在实践中，交通工具的电池系统的电压通常至少是48v，尤其在48v至800v之间的范围中，优选在200v至1000v之间，特别优选在400v至800v之间。这种电池系统也被称为高压电池系统。这种电池系统尤其可以在1.5mx2.5m的区域上延伸。
4.上述蓄电池单池壳体在实践中通常用于锂离子蓄电池单池，包括磷酸铁蓄电池单池和钠蓄电池单池，并且特别适用于这些电池类型。蓄电池单池壳体适用于基于液体、胶和固体蓄电池单池。目前实践中特别经常使用锂离子蓄电池单池。
5.从文献us 2014/0087217 a1已知带有金属蓄电池单池壳体的蓄电池单池，其以已知的方式通过盖元件、尤其通过焊缝密封。被称为“棘轮弹簧区(click spring area)”的弹簧元件布置在盖元件中，其在蓄电池单池内的预定压力被超过时从向内弯曲的第一状态跳换到向外弯曲的第二状态中。在此，在跳换到第二状态期间，在盖元件和载电流的集电器之一之间建立电连接，以便通过短接停用相应的蓄电池单池。在此，弹簧元件，除了上述的短接功能外是独立于集电器的。弹簧元件在两个集电器之间居中并分别与其间隔地布置。盖元件是由多个单个元件形成的。在盖元件上尤其设置有单独的填充口和单独的爆裂膜。
6.在由实践已知的方法中，通常使用复杂的焊接过程用于将单池端子引入蓄电池单池壳体中。这需要在金属和塑料上复杂的端子结构，在其上可以进行相对于蓄电池单池壳体的焊接。除了这个复杂的接合过程外，对于该方法还需要带有额外爆裂膜的蓄电池单池壳体和单独的填充口。单独的填充口是蓄电池单池壳体中的额外的薄弱位置。额外的爆裂膜通常是焊接的。以此会导致蓄电池单池壳体中额外的缺陷。此外，由于额外的元件，蓄电池单池壳体的重量和生产时间都增加。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题是提供一种单池端子在蓄电池单池壳体上的布置结构以及一种将单池端子与蓄电池单池壳体连接的方法，其简化了蓄电池单池的制造。
8.上述技术问题根据本发明通过一种单池端子在蓄电池单池壳体上的布置结构和一种将单池端子与蓄电池单池壳体连接的方法解决。本发明其他实际的实施方式和优点结
合由本技术说明。
9.在根据本发明的单池端子在蓄电池单池壳体上的布置结构中，单池端子具有接触面，所述接触面与布置在蓄电池单池壳体中的蓄电池单池的放电器导电连接。在此，接触面直接或间接借助夹子元件与蓄电池单池壳体连接。在此，尤其由金属材料制成的板状元件、尤其板片可以作为接触面。优选的是，接触面是铝或铜制成的板或板片。它也可以是单面或双面用铜涂层的由铝制成的板片或板。根据本发明的布置结构实现了单池端子以特别简单的方式并且在避免焊接过程的情况下与蓄电池单池壳体连接。以此简化了蓄电池单池的制造，尤其如果额外在布置结构中实现下文所述的一个或多个特征，或者执行根据本发明的方法。该布置结构的一个基本要素是，通过至少一个夹子元件实现夹接，以此可以产生快速而足够安全的连接，在蓄电池单池壳体被电解质填充之后仍然可以以过程安全的方式建立该连接。由此可以得到另外的优点，对此在下文中更详细地讨论。
10.在根据本发明的布置结构的实际的设计方案中，夹子元件具有至少一个外部部段、至少一个穿透部段和至少一个内部部段，其构造在接触面本身和/或至少一个另外的与接触面连接的元件上。在此，术语“外部”和“内部”分别基于蓄电池单池壳体，即外部部段在最终装配状态下位于蓄电池单池壳体之外，“内部部段”在最终装配状态下位于蓄电池单池壳体之内。换句话说，至少一个夹子元件至少部分地优选形成为在最终装配状态下，外部部段、穿透部段和内部部段是明显的。其优选在横截面中构造成c形，尤其使蓄电池单池壳体的外壁被包围。
11.在根据本发明的布置结构另外的实际设计方案中，接触面与载体元件固定地连接，其中，所述至少一个夹子元件构造在载体元件上。在此载体元件可以由一个或多个部件构成。优选的是，载体元件构造成一个部件或者说一体的，因为这就可以特别简单和廉价地生产载体元件。
12.进一步优选的是，尤其从根据本发明的布置结构的密封性方面出发，接触面布置成完全被载体元件包围。
13.这尤其适用于塑料制成的载体元件，其尤其可以通过塑料注塑方法简便和廉价地大量生产。
14.在带有由塑料，尤其通过塑料注塑方法制成的载体元件的布置结构中进一步优选的是，接触面被载体元件包覆注塑。因为在这种情况下，接触面和载体元件直接在制造载体元件时以期望的相对彼此定向相互固定。以此消除了额外的装配工作，装配错误也可以基本排除。
15.替选地，接触面可以以热学方式压入载体元件中。
16.在根据本发明的布置结构另外的实际设计方案中，密封元件布置在外部部段和内部部段之间。对此尤其引用由硅酮材料和/或弹性体材料制成的密封元件。出于生产和装配技术的原因优选的是，密封元件直接注射在外部部段、穿透部段和/或内部部段上。进一步优选的是，密封元件是完全环绕的密封元件，其具有闭合的周向轮廓。
17.如果对于密封元件的布置结构规定凹部，尤其环绕的槽，则密封元件就会特别安全地防止移位。
18.对于构成夹接优选的是，穿透部段设计成其可以在横向于装配方向的方向上弹簧弹性地偏转，并在内部部段上形成插入斜坡，以便在夹接构成期间穿透部段通过插入斜坡
弹簧弹性地偏转。在这种情况下构成特别简单和应用安全的装配，尤其如果配设两个或更多的插入坡度并且它们布置成可以通过在装配方向上施加简单的压力建立夹接。
19.尤其简化根据本发明的布置结构的构成的是，接触面布置在蓄电池单池壳体开口中，其额外设计成爆裂口和/或填充口。
20.尤其如果在蓄电池单池壳体封闭和蓄电池单池投入使用后，随着蓄电池单池壳体内压力不断增加，带有接触面的蓄电池单池壳体开口是第一个因材料失效而释放的开口，则蓄电池单池壳体开口尤其设计为爆裂口。为此，夹接尤其可以设计成当超过预定的压力时，所述至少一个夹子元件的至少一个卡锁轮廓断裂。这种卡锁轮廓尤其可以设置在夹子元件的内部部段上。
21.尤其如果开口用于给蓄电池单池壳体填充电解质或者至少可以以过程安全的方式使用，则该蓄电池单池壳体的开口被设计成填充口。
22.为了完整起见，需要指出的是，优选分别针对单池端子设置两个蓄电池单池壳体开口。其可以布置在蓄电池单池壳体的相同侧上或者也可以布置在蓄电池单池壳体的两个不同侧上。优选的是，其布置在蓄电池单池壳体的分别相对的侧面上，因为这就能特别有效地利用蓄电池单池壳体的体积(更高的体积利用)。
23.本发明还涉及一种将单池端子与蓄电池单池壳体连接的方法，其中，单池端子具有接触面，所述接触面首先导电地与布置在蓄电池单池壳体中的蓄电池单池的放电器连接，并且其中，所述接触面然后直接或间接通过夹接与蓄电池单池壳体连接，使构造在蓄电池单池壳体中的单池端子开口被封闭。放电器和接触面之间的连接优选材料配合地实现，尤其通过焊接或钎焊实现。
24.在根据本发明的方法的实际的设计方案中，在建立夹接前，电解质通过单池端子开口填充到蓄电池单池壳体中。在此，再次引用上文接合根据本发明的布置结构所述的优点。
附图说明
25.本发明其他实际的实施方式下面结合附图说明。其中：
26.图1示出在封闭蓄电池单池壳体开口之前带有单池端子的蓄电池单池壳体的剖面图，其设置用于布置在蓄电池单池壳体开口中，
27.图2示出在封闭蓄电池单池壳体开口后图1中的电池壳体与图1相同的剖面图，
28.图3仅示出单池端子等轴图，其基本上由载体元件和接触面构成，
29.图4示出图1和图2的蓄电池单池壳体在蓄电池单池运行期间处于第一功能状态中，
30.图5示出图1和图2的蓄电池单池壳体在蓄电池单池运行期间处于第二功能状态中，
31.图6示出图1和图2的蓄电池单池壳体在蓄电池单池运行期间处于潜在的第三功能状态中。
具体实施方式
32.图1示出在封闭蓄电池单池壳体开口14之前带有单池端子12的蓄电池单池壳体
10，该单池端子设置用于布置在蓄电池单池壳体开口14中。单池端子12具有接触面16，其在所示的设计方案中由铝板片构成。替选地，接触面16可以由其他导电材料或合适的复合材料构成。在所示的设计方案中，接触面16具有矩形的基本形状，从图1和图3的总览中可以看出，其与载体元件18固定地连接。载体元件18由塑料制成。在此，接触面16已经被插入塑料注塑工具中并在制造载体元件18期间用塑料包围注射。
33.要指出的是，接触面16替选地可以具有圆形、椭圆形或其他基本形状。此外，角部也可以是倒圆的。
34.蓄电池单池壳体10优选由塑料，尤其纤维增强塑料、钢或铝制成。在实践中，蓄电池单池壳体10通常由金属材料制成，尤其由铝制成。其通常作为单面开口或双面开口的容器制造并通过1-2个盖子(通常是焊接)封闭。优选在一个盖子或两个盖子中设置一个或多个蓄电池单池壳体开口14，其然后通过相应的单池端子12封闭。
35.接触面16的尺寸优选在10mm x 10mm和50mm x 50mm之间，尤其10mm x 30mm和20mm x 50mm之间。
36.从图3中可以看出，在载体元件18上构造有两个夹子元件20。替选地可以构造更多的夹子元件20(未示出)。
37.图1、2、4、5和6分别示出通过夹子元件20的剖面图。尤其在图1和2中很容易看出，两个夹子元件20中的每一个都分别具有外部部段22、穿透部段24和内部部段26。其在所示设计方案中整体式在载体元件18上形成。
38.还有密封元件28布置在外部部段22和穿透部段24之间的过渡区域中。在所示的设计方案中，密封元件28是环绕的、在横截面中椭圆形的密封环30。
39.在内部部段26上分别构造有插入斜坡32，以便在夹接构成期间，穿透部段24通过插入斜坡32弹簧弹性地偏转。
40.图1、2、4、5和6中还示意性地示出蓄电池单池的单池组34，其中放电器36在图1的视图中通过蓄电池单池壳体开口14向外延伸。在这种状态下，放电器36可以以简单的方式与接触面16连接，尤其方式是放电器36在内侧与接触面16焊接。这尤其可以通过一个焊点38实现，如图1所示或者替选地通过两个或更多的焊点38实现(未示出)。
41.相对于图1、图2、图4、图5和图6中的视图替选地也可以将额外安装的接触板片向外导引(未示出)。在这种情况下，放电器36和接触面16之间就没有直接的连接。
42.在放电器36与接触面16电连接后，可利用蓄电池壳体开口14将电解质填充到蓄电池单池壳体10中。然后，载体元件18可以在根据图2中箭头m的安装方向上用接触面16压入蓄电池单池壳体开口14中，由此形成图2中所示的夹接。
43.图4、5和6示出，在所示的设计方案中单池端子12也设计成爆裂元件。如果如图4中的箭头p所示，在蓄电池单池34的运行期间，蓄电池单池壳体10中的内部压力增加，则在所示的设计方案中，单池端子12设计成蓄电池单池壳体开口14通过载体元件18的至少部分破坏而释放。在所示的设计方案中，载体元件18的内部部段26破裂，压力p由此将载体元件18从蓄电池单池壳体开口14中推出。接触面16和放电器36之间的连接还可以结合载体元件18设计成放电器36从接触面16撕掉。该设计是可选的并且在图6中示出。
44.蓄电池单池壳体10尤其具有在50mm x 50mm x 50mm和300mm x 300mm x 300mm之间的尺寸。通常，尺寸在300mm x 150mm x 50mm和200mm x 100mm x 10mm之间的范围中。
45.在本说明书，附图以及权利要求中公开的本发明特征可以单独以及以任意组合作为以不同实施方式实现本发明的根本。本发明可以按照权利要求在考虑本领域技术人员的知识的情况下变化。
46.附图标记列表
47.10
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蓄电池单池壳体
48.12
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单池端子
49.14
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蓄电池单池壳体开口
50.16
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接触面
51.18
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载体元件
52.20
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夹子元件
53.22
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外部部段
54.24
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穿透部段
55.26
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内部部段
56.28
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密封元件
57.30
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密封环
58.32
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插入斜坡
59.34
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单池组
60.36
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放电器
61.38
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焊点

技术特征：
1.一种单池端子在蓄电池单池壳体(10)上的布置结构，其中，单池端子(12)具有接触面(16)，所述接触面与布置在蓄电池单池壳体(10)中的蓄电池单池的放电器(36)导电连接，其特征在于，接触面(16)直接或间接通过夹子元件(20)与蓄电池单池壳体(10)连接。2.按照上述权利要求所述的布置结构，其特征在于，所述至少一个夹子元件(20)具有至少一个外部部段(22)、至少一个穿透部段(24)和至少一个内部部段(26)，所述外部部段、穿透部段和内部部段构造在接触面(16)本身和/或至少一个另外的与接触面(16)连接的元件上。3.按照上述权利要求所述的布置结构，其特征在于，接触面(16)固定地与载体元件(18)连接，其中，在载体元件(18)上构造至少一个夹子元件(20)。4.按照上述权利要求所述的布置结构，其特征在于，所述载体元件(18)由塑料制成。5.按照上述权利要求所述的布置结构，其特征在于，接触面(16)被载体元件(18)包覆注塑或者接触面(16)以热学方式压入载体元件(18)中。6.按照上述四个权利要求之一所述的布置结构，其特征在于，在外部部段(22)和内部部段(26)之间布置有密封元件(28)。7.按照上述五个权利要求之一所述的布置结构，其特征在于，至少一个穿透部段(24)设计为，所述穿透部段能够在横向于装配方向的方向上弹簧弹性地偏转，并在内部部段(26)上形成插入斜坡(32)，以便在通过所述至少一个夹子元件(20)建立夹接期间穿透部段(24)借助插入斜坡(32)弹簧弹性地偏转。8.按照上述权利要求之一所述的布置结构，其特征在于，接触面(16)布置在蓄电池单池壳体开口(14)中，所述蓄电池单池壳体开口额外设计成爆裂口和/或填充口。9.一种将单池端子(12)与蓄电池单池壳体(10)连接的方法，其中，单池端子(12)具有接触面(16)，所述接触面首先与布置在蓄电池单池壳体(10)中的蓄电池单池的放电器(36)导电地连接，并且其中，所述接触面(16)然后直接或间接通过夹接与蓄电池单池壳体(10)连接，使构造在蓄电池单池壳体(10)中的单池端子开口被封闭。10.按照上述权利要求所述的方法，其特征在于，在建立夹接前，电解质通过单池端子开口填充到蓄电池单池壳体(10)中。

技术总结
本发明涉及一种单池端子在蓄电池单池壳体(10)上的布置结构，其中，单池端子(12)具有接触面(16)，所述接触面与布置在蓄电池单池壳体(10)中的蓄电池单池的放电器(36)导电连接，其中接触面(16)直接或间接通过夹子元件(20)与蓄电池单池壳体(10)连接。本发明涉及一种单池端子(12)与蓄电池单池壳体(10)连接的方法。池端子(12)与蓄电池单池壳体(10)连接的方法。池端子(12)与蓄电池单池壳体(10)连接的方法。


技术研发人员：K
受保护的技术使用者：大众汽车股份公司
技术研发日：2023.01.18
技术公布日：2023/8/1