CN106415882A - 电池组以及组装电池组的方法 - Google Patents

Abstract

为了详细说明这样的电池组，该电池组能够简易生产出来，提供在组装期间和电池组（10）运作期间充分的散热，并提供连接结构（14）和电池（11）的连接触点（33、34）之间可靠的电连接，且能应付单个电池（11）的故障，详细说明了一种电池组（10），该电池组包括至少两个电池（11），其中每个电池（11）具有正电连接触点和负电连接触点（33、34），其中连接结构（14）至少与电池（11）的正电连接触点（33）或负电连接触点（34）关联，其中每个电池（11）通过至少一个连接元件（15、51）与连接结构（14）连接，其中每个连接元件（15、51）的横截面与电池（11）的预定的最大电流匹配，其中连接元件（15、51）紧固至连接结构（14）朝向电池（11）的一侧。每个连接结构（14）具有与每个连接的电池（11）的各自电流的总和对应的电流强度。

Description

电池组以及组装电池组的方法

技术领域

本发明涉及用于容纳电池的装置，下文称为电池组，以及涉及组装或生产电池组的方法。

背景技术

电池组用于各种电动设备，尤其是电动交通工具，电动自行车，电池供电的工具，便携式计算机和移动电话等。通常，可再充电电池被用于这些电池组中。目前，锂基可再充电电池被用于这些电池组中。可再充电电池不同的是，它们能够在首次放电过程之后再次充电。然而，这需要适当的电路用于监控充电和放电过程，该充电和放电过程例如由电池管理系统提供。当在电池组内连接单个电池时，在电池组的连接结构与电池的电触点之间的可靠的电连接是十分重要的。此触点必须在运作期间，即在相应的机械应力、热应力和电应力下，以及在贯穿电动设备的整个寿命期间可靠地运作。

而且，在充电和放电期间，在电池组的连接区域会产生十分大的电流，尤其是对于具有几百个电池的大型电池组。在大电流流经的地方，大量的热量产生，必须防止热量转移至电池，因为电池，尤其是锂离子电池，一旦热量不可控的增加，此电池会排气或者甚至爆炸。因此，各种技术用于现有技术以防止在电池组的组装期间以及在充电和放电过程期间在电池上的热输入效应。为了防止在充电和放电过程期间的热积聚，运用例如额外的冷却。然而，也已知设置电池组的单个电池使得它们能够充分地通风，因而防止在电池组内超过允许值的热量的产生。无论如何，必须考量在组装过程期间，尤其是连接过程期间的热输入效应。

电池组的连接结构到电池的单个电性终端的附接，经常通过点焊或焊接实现。这会导致十分高的局部热量输入至单个电池，而这就需要制造可靠的电连接。电池组的设计的又一个方面为，在电池组内可能的几百个电池里，由于电池中的不均一性，单个电池可在电池组的运作期间故障，其中这种故障经常由减小的内电阻引起，并且结果导致增大的电流流向电池组的连接结构。此增大的电流在电池中以及在相邻的电池中可导致不可控的生热，这能够引起连锁反应，使得整个电池组不可控地排气或爆炸。为了防止这种效应，需要设计一种易于生产并防止一种或多种上述问题的电池组。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种电池组，该电池组易于生产，在组装期间和在电池运作期间提供充分的散热，在连接结构和电池的连接触点之间提供可靠的电连接，并且能够应付单个电池的故障。

该目的通过独立权利要求的特征实现。

本发明基于发明理念在电池组中提供连接结构以及到电池的连接触点的适当的电连接，这一方面在充电期间允许充电电流的均匀的分布，以及在放电期间允许众多各个电池的高电流可靠输送至连接区域，而不使各个电池因为高温而超负荷。此外，根据本发明所确保的在电池的电触点与连接结构之间的连接，一旦单个电池错误或故障以及由于故障引起极高电流产生，确保了各个电池的可靠去耦。

根据用于以上讨论的目的的方案，一种电池组包括：至少两个电池，其中每个电池具有正电连接触点和负电连接触点，其中连接结构至少与电池的正电连接触点或负电连接触点连接，其中每个电池通过至少一个连接元件与连接结构连接，其中每个连接元件的横截面与电池的预定的最大电流匹配。

优选地，连接元件紧固至连接结构朝向电池的一侧。

每个连接结构具有与每个连接的电池的各自电流的总和对应的电流强度。

优选地，第一连接结构可与电池的正电连接触点关联，并且第二连接结构与电池的负电连接触点关联，其中连接元件分别紧固至连接结构朝向电池的侧面。

优选地，电池组可进一步包括至少一个支撑结构，用于接纳至少两个电池。

优选地，支撑结构可具有朝向连接结构的表面，其中所述表面被连接开口断开。

优选地，处于组装状态的连接结构可放置在支撑结构的表面上，且连接元件可穿过连接开口。

优选地，第一支撑结构可设置在正电连接触点的一侧，并且第二支撑结构可设置在负电连接触点的一侧。

优选地，至少一个紧固件可设置在第一和第二支撑结构之间预定的位置，以将两个支撑结构和嵌入的电池保持在一起。可存在多个紧固件。

可选择地或附加地，设有一个或多个额外的紧固件以将两个连接结构以及接纳电池的支撑结构保持在一起。

优选地，紧固件可由非导电材料形成，或被电绝缘材料包围。

根据用于以上讨论的目的的又一方案，提供一种生产电池组的方法，包括步骤如下：将至少两个电池嵌入支撑结构中，将连接结构与在连接结构的第一侧上的每个电池的一个连接元件连接，将带有紧固的连接元件的连接结构放置在支撑结构上，其中连接元件紧固至连接结构朝向电池的第一侧，将与连接结构连接的连接元件连接至电池的电连接触点。

通过将连接元件附接在连接结构的一侧上，该侧在组装阶段朝向电池，即在连接元件组装后将连接结构颠倒，连接焊盘面向支撑结构或电池。这样会有两个主要优点。一方面，保护连接焊盘免受外部，尤其是机械的影响，且避免了损害。另一方面，连接元件必须不那么强烈地弯曲，由于连接结构的材料厚度缩短了到连接触点的距离。此外在焊接连接上，不仅在连接结构处也在连接触点上都具有积极的效果，由于更小的材料应力作用在连接元件上。另外，弯曲较少的连接元件改善了接合/焊接期间的操作。

根据用于以上讨论的目的的一个方案，电池组包括至少两个电池。每个电池具有正电连接触点和负电连接触点。第一连接结构与正电连接触点关联，并且第二连接结构与电池的负电连接触点关联。

由于电池组内的电池在充电期间接收电流，这由电池管理系统或由充电器控制，并且由于电池在放电期间输出高电流，这由负荷需求决定，每个连接结构具有与电池组的连接的电池的各自电流的总和对应的电流容量。

在第一连接结构与包含在电池组中的电池各自的正电连接触点之间的电连接，以及在第二连接结构与包含在电池组里的电池各自的负电连接触点之间的电连接，在每个情况下由连接元件提供。因此，每个电池的每一个连接触点与至少一个连接元件连接，每个连接元件与关联的连接结构连接。也就是说，连接结构的电流容量显著地比各自的连接元件的电流容量大。

根据本发明，连接元件的横截面提供了在电池的电连接触点和连接结构之间的电连接，连接元件的横截面与单个电池的预定的最大电流相适应。这样就保证了在放电期间，只有最大的预定或允许的电流能够流过电池，因为处于更高电能时，连接元件熔化，导致电池组内的受影响的电池的去耦，所述更高电能能够尤其在由于电池的低内阻引起的故障的情况下发生。另一方面，在充电过程中，具有限定的横截面的连接元件充当电流限制元件，因此只允许限制的电流在电池中流动。从而，获得了均匀的电流分布或者流向电池的电流补偿。这防止了更加靠近电流供给的电池，比更远离连接区域的电池，更快地充电或者接收更高的电流。

优选地，位于电池组中的电池为并联。也就是说，电池各自的正电连接触点或负电连接触点分别与连接结构关联。因此正电连接触点和负电连接触点分别位于一侧，例如位于电池组的顶侧或底侧，并且分别通过用于正电连接触点的第一连接结构，以及用于负电连接触点的第二连接结构，能够供给或输出充电或放电电流。

在进一步实施例中，提供了至少一个支撑结构用于接纳至少两个电池。借助此支撑结构，获得了电池的物理固定。通过支撑结构机械地固定电池，以便尽可能低的维持作用在连接元件或连接结构上的机械保持力，且它们不用承受机械应力。

在特定的实施例中，电池被配置为圆电池，该圆电池包括在第一端侧上的正电连接触点和在相对端侧上的负电连接触点。然而，本发明并不限定于此种圆电池。同样能够使用由多个圆电池组成的袋式电池和扁平电池，其中用于每个情况的电池的电连接触点可设置在电池组的同一侧上。然而，便出现了连接结构不同的设置。可选地，互相电性分离的多个连接结构需要在电池组的一侧上。

在进一步的特定实施例中，提供了第一支撑结构和第二支撑结构，它们分别安排在电池的相对端侧上，因此电池的每个相对端侧容纳在带有对应的正电连接触点和负电连接触点的两个支撑结构中。为此目的，支撑结构优选具有接纳开口，该接纳开口配置为接纳电池组的每个电池的外形的至少一部分。通过该接纳开口，在组装过程期间电池能够接纳于支撑结构中并充分安全地紧固，因此不再能够改变电池的位置。在紧固连接元件和连接结构期间，正电连接触点和负电连接触点的位置因此不能再改变。由于连接结构的构造，也可能通过选择或形成在接纳开口之间的距离来限定在各个电池之间的距离，因此在电池组的各个电池之间充分的通风成为可能。第一支撑结构和第二支撑结构的接纳开口分别具有预定的深度，因此各自的电池能够充分安全地嵌入其中。接纳开口配置成使得电池无法脱落。所以，接纳开口提供了夹持连接。

此外，每个支撑结构包括多个连接开口，其中经由或穿过连接开口实现了电池的连接触点的接触。这里，每个连接开口与接纳开口的支撑结构关联。也就是说，连接元件穿过连接开口到达接纳开口，从而被引领至电池的电连接触点。为此，各自的连接开口与对应的接纳开口相连通。因此，连接开口和接纳开口之间存在通孔。为了防止电池从接纳开口向连接开口脱落或滑落，连接开口比接纳开口小。

另外，与此同时，指向外的较小的连接开口提供了连接侧的机械保护或电池电连接的机械保护，由于接纳开口的至少一个凸出或圆周边缘覆盖了电池的端侧的一部分。因此，能够防止对电池的电连接或绝缘的机械损害。通过接纳开口中的边缘或凸出的厚度，可以调节在接纳开口与连接开口之间的距离。此距离越大，单个电池的电连接触点的机械和热保护越高。

如上所示，每个支撑结构包括接纳开口和连接开口。连接开口设置在支撑结构的连接侧上，其中接纳开口设置在支撑结构的接纳侧上。带有接纳开口的接纳侧用于接纳电池，其中提供连接侧用于从外部到电池的电连接触点的电性接入。也就是说，用于电池组的各自的连接结构的连接侧朝外。支撑结构的接纳侧相对于电池组朝内。也就是说，就单个连接结构而言，接纳侧和连接侧彼此相对，因此形成了支撑结构的顶侧和底侧。在此，接纳开口设置在支撑结构的接纳侧上以便给电池提供结构支持。

支撑结构的连接侧分别被连接结构覆盖。因此，第一连接结构和第二连接结构分别设置在第一支撑结构和第二支撑结构的连接侧上，其中电池设置在第一支撑结构和第二支撑结构之间。

为了供给充电电流或输出放电电流，每个连接结构包括电池组连接区域。该电池组连接区域设置在连接结构的外围或外边缘，优选地从其中伸出或伸出超过电池组的外尺寸。电池组连接区域与充电器连接或与耗电件连接。当多个电池组相互连接时，它们用于连接多个电池组的电池连接区域。

为了确保均匀的电流流过各自的连接结构，电池组连接区域设置成相对于电池组对角地相对。也就是说，在正电侧上的电池组连接区域，例如设置在左上侧，而负电侧的电池组连接区域设置在电池组的右下侧。结果，获得了流过包含在电池组内的所有电池的稳定电流，因此，避免了由于非均匀电流分布引起的各个电池的局部过热。

连接结构由导电材料制成且形成平面。优选地，连接结构完全覆盖或几乎完全覆盖各自的支撑结构。由于连接结构的平面构造，到所有连接的电池的均匀的电流分布成为可能。最大电流传导容量由连接结构的横截面和各自的表面积所限定，即由电流传导所需的量所限定。由于这种电池组内可能设置了超过一百个电池，且每个电池能够临时提供高电流，各自的连接结构必须提供与各个电池的各自电流的总和对应的足够高的电流容量。也就是说，假设最大的需求，在充电过程以及尤其是放电过程期间，超过100A流过连接结构。优选地，连接结构由金属制成。为此，铜的使用是有利的。然而，也可能由另一导电材料形成连接结构。从连接结构到电池的电连接触点的连接通过连接元件建立，该连接元件由第二种不同的金属制成，例如镍或铝。为此，镍条（Hilumin条）的使用是有利的。然而，也可能使用另一种导电材料用于连接元件。

连接结构具有接触开口。在此，每个接触开口与支撑结构的连接开口关联。优选地，各自的接触开口与关联的连接开口对应，其中接触开口也可能比对应的支撑结构的连接开口大或小。因此，接触开口暴露支撑结构各自的连接开口，并因此暴露设置在接触开口之下的每个电池的电连接触点。所以，连接结构能够通过连接元件穿过连接开口进入接纳开口的方式与电池的电连接触点接触。连接开口可具有任何形状，优选为形成如接触开口那样的大体上圆形。

优选形成为带状的连接元件，分别通过接合方法紧固在连接结构上并伸入对应的接触开口中。作为一种尤其有利的接合方法，成功证明了将连接元件摩擦焊接或超声焊接至各自的连接结构，因为利用此方法获得了在连接结构和连接元件之间充分的机械和电连接。摩擦焊接期间产生的热量远比点焊方法或钎焊方法期间产生的热量低。另外，当用较薄的材料连接较厚的材料时，很难利用点焊方法获得可靠的机械和电连接，因为能量都被较厚的材料吸收了。然而，在摩擦焊接中，在将要接合的材料中的各自表面上产生了广泛的连接。在此，将要接合的两个表面在压力下彼此相对移动，借此发热并产生材料的塑化。然后，将要接合的表面在高压下压合在一起。因此，即使用不同的材料厚度和不同的材料，都能获得可靠的机械和电连接。

此外，制备带有各自的连接的连接元件的连接结构是较为有利的，以便它们能够在带有各个电池的电池组的组装前制造出来。在带有连接元件的连接结构配置在各自的支撑结构上后，其中连接元件紧固至连接结构并分别伸入接触开口，能够制成在各自电池的正连接触点和负连接触点之间的电连接。为此，点焊或钎焊也可能确保电池的电连接触点至连接元件的可靠电连接。

连接元件具有横截面，该横截面在电流超过最大充电或放电电流时熔化，连接结构和连接元件之间的连接在此被中断，并因此防止电流的进一步流通。另外，一旦发生故障，电池的过热是能够防止的；一旦发生相应的连锁反应，整个电池组变得不可操作是能够防止的；并且危险状况的发生是能够防止的。

对于隔热，进一步的隔热层可设置在连接结构和支撑结构之间，该隔热层例如由聚四氟乙烯制成。优选地，隔热层形成有与连接结构相同的尺寸和开口。

通过连接元件的横截面，在电池组充电期间，能够获得均匀的电流分布，该均匀的电流分布至在电池组内连接的各个电池。当电池组充电时，必须均匀地给电池组的所有电池充电，即，具有相同的电流，且不像现有技术中的那样，越靠近电池组连接区域的电池，充电越强烈，其后它们会过度升温，能够导致不可控的反应。由于根据本发明的电池组的构造，以及尤其由于连接结构和附接至其的连接元件，充电电流从电池组连接区域均匀分布到电池组的所有电池。通过合适的选择或缩小连接元件的横截面，流向电池或从电池输出的电量被限制并在充电期间分布至其他电池。在放电期间，连接元件的限定的横截面确保了，一旦不可控的放电带有超过电池的规定最大电流的电流，连接元件会熔化并因此从其余的电池组去耦。

也就是说，根据本发明的连接元件的横截面，当电池放电时起到安全措施的作用，并当电池充电时起到限制作用。

对于根据现有技术电池的连接，各个电池通常通过接触带连接，由此靠近电池组连接区域的电池接收比远离电池组连接区域的电池更大的电流，尤其在充电期间。因此，设置在靠近电池组连接区域的电池可升温超过能够允许的温度范围并引起上述的故障。

由于整个电池组可在制造期间以及运作期间暴露于临界生热，连接结构可优选地由耐热非导电材料制成，优选为热固性材料。

接纳开口的尺寸（即假设圆电池的内径）与各自的外尺寸（即外径）适应，与各自的电池适应，以便在电池嵌入接纳开口之后获得在电池上相应的夹持效应。可选择地或额外地，预定量的粘合剂能够引入接纳开口，以便改善电池的固定。

连接结构的外尺寸实质上与支撑结构的外尺寸对应。

支撑结构与嵌入的电池或配置在支撑结构上的连接结构的结合，主要通过连接元件和连接结构之间或者连接元件和电池的电连接触点之间的连接获得。然而，为了尽可能机械地释放此电连接，可有利地在第一支撑结构和第二支撑结构之间分别设置紧固件，以便在第一连接结构和第二连接结构之间额外地将嵌入支撑结构中的电池紧密地保持在一起。

将连接元件在连接焊盘上紧固至连接结构，优选地利用摩擦焊接或超声焊接。连接焊盘的尺寸能够与连接元件的宽度的正方形区域对应。通过连接元件到连接结构的广泛连接，既获得了安全的机械连接也获得了安全的电连接。

本发明目的也能由一种生产电池组的方法获得。该方法优选包括以下步骤：将至少两个电池嵌入支撑结构中，将连接结构与连接元件连接，其中，对于每个电池，提供至少一个连接元件在每个连接结构上。将连接元件与连接结构连接后，连接结构与对应的连接元件对齐，以便连接元件能够与电池各自的电连接触点连接。然后，类似地，将电池的另一端与各自的连接结构和连接元件连接。

附图说明

第一实施例的单独的特征也可应用于第二实施例，反之亦然。

在下文中，本发明的实施例将参考附图进行详细描述。

附图：

图1显示了根据本发明的电池组的透视图。

图2显示了支撑结构的透视图。

图3a显示了电池的剖视图，该电池安置在根据本发明的电池组中。

图3b是支撑结构的接纳开口或连接开口的剖视图。

图4是连接结构的俯视图。

图5是根据又一实施例的电池组的俯视图。

图6是图5的局部的放大图。

图7是现有技术的电池组。

图8显示了根据本发明又一实施例的电池组的透视图。

图9显示了根据又一实施例的支撑结构的透视图。

图10显示了根据本发明第二实施例的电池组的剖视图。

具体实施方式

图1显示了电池组10的透视图。在此实施例中，电池组10包括40个电池11，其端侧容纳在支撑结构12、13中。支撑结构12、13分别被连接结构14覆盖，其中下连接结构在此图示中为不可见的。连接结构14具有接触开口16。而且，连接结构14包括连接元件15，该连接元件紧固至连接结构14并分别伸入接触开口16中。连接元件15通过没有在此规定的连接分别与电池11的电连接触点连接。连接结构14在其左部的前面包括伸出超过支撑结构12的电池组连接区域17。在底侧，电池组连接区域18是可见的，该电池组连接区域下连接结构14延伸，并提供到其他电池组或电池充电器或负载的连接。

图2显示了支撑结构12、13的透视图。在图2中，支撑结构12、13从接纳侧显示。该接纳侧为各自的接纳开口21设置在其上的一侧。电池11嵌入接纳开口21中。支撑结构12、13，其特征为，优选至少一个基底元件或凸出22伸入接纳开口21中，并充当用于嵌入的电池11的支撑。在根据图2的支撑结构12、13中，提供了四个凸出22，该四个凸出伸入接纳开口21中。另一个可见但未指明的元件，是与连接开口23相对的接纳开口21。其在图3b中更详细地显示。支撑结构12、13的连接开口23位于也被称为连接侧的一侧上。

在图3a和图3b中，显示了电池11或带有连接结构14的支撑结构12、13的剖视图。参见图3a，电池11容纳在上和下支撑结构12、13中。如能够从图3b可见，每个支撑结构12、13具有接纳开口21和连接开口23。因此，电池11将其端侧嵌入接纳开口21中，然后可通过连接开口23接入电池11的电连接触点。电池11的电连接触点33和34在支撑结构12、13的顶侧或底侧之下。也就是说，电连接触点33和34位于低于支撑结构12、13的表面，连接结构14放置在每个该表面上。根据图3b，容纳电池11的部分包括凸出22，该凸出可形成为单个凸出或者可作为圆形法兰或垫环伸入开口中。接纳开口21的尺寸与电池11的外尺寸适应。在支撑结构12和13的上方或上面，设置了连接结构14，该连接结构均由导电材料制成。连接结构14分别具有接触开口16。连接元件15穿过这些接触开口16，优选地该连接元件通过如摩擦焊接或超声焊接的接合过程紧固至连接结构14。因此，连接元件15延伸进入接触开口16，并通过如点焊、钎焊之类的常规接触方法与电池11的电连接触点33和34连接。

在图4中，在俯视图中显示具有对应的接触开口16的连接结构14。接触孔16的数量与包含在电池组10的电池11的数量对应。选择接触开口16的尺寸，以便连接元件15可穿过接触开口16并且可以与电池11的电连接触点33、34接触。根据图4的连接结构14还包括电池组连接区域17、18，充电器或负载的线能够与该电池组连接区域连接。当组合多个电池组10时，多个电池组在其电池组连接区域17、18处相互连接。在此情况下，各个连接结构14分别配置成可用于互相连接的电池组的总电流。

图5显示了根据本发明的电池组的又一实施例。在此实施例中，连接元件51配置成使得连接元件51为带状并分别伸入两个相邻的接触开口16。此带状连接元件51，在位于各自的连接焊盘52的对应的接触孔16的周围区域，与连接结构14连接。带状连接元件51延伸入对应的接触孔16中，并从那儿与对应的电池11的电连接触点33、34连接。在此实施例中显而易见的是，相似类型的电连接触点33、34位于电池组10的一侧，也就是说电池11的正电抑或负电终端。

图6显示了图5的局部的放大图，其中连接结构14通过带状连接元件51与各自的电池11连接，该带状连接元件伸入两个接触开口16。例如，电池11的连接触点33为可见的，所述连接触点33通过钎焊接合点或焊接点53与带状连接元件51连接。在此实施例中，带状连接元件51借助两个连接焊盘52与连接结构14连接。在进一步的实施例中，此带状连接元件51有可能只在一个连接点52分别与连接结构14连接，以便在连接结构14和带状连接元件51之间达到更加有效和不那么复杂的接合方法。

图7阐明了一种传统的电池组，其中多个电池11并联。从图中显而易见的是，各个电池11通过带状连接元件71和72直接相互连接，其中连接焊盘73既提供了横向连接部72和纵向连接部71之间的连接，也提供了电池11下面的电连接触点33。因此，当连接横向和纵向连接部71和72时产生的热量直接传递至下面的连接触点33，所以电池11在组装过程期间暴露于热输入。过多的热量也会损害电池11的绝缘部35。

如图7中显示，当连接电池11时，大量的热输入产生，该热输入可转移至电池11并导致危险的状况。另外，电池11的故障可导致整个电池组的故障，因为可发生横向连接部72或纵向连接部71的熔化。因此，引起高电流的电池11不能从其他电池11中可靠地分离，所以可能发生危险的连锁反应，并且最终更多的电池11可能排气和爆炸。

当给根据图7的电池组充电时，位于电流供给侧的电池11被供给比带有根据本发明的连接结构14的电池更多的电流。通过带状横向和纵向连杆71和72，是不可能有供给电流的可靠分布。结果，位于电流供给侧上的电池11比远离电流供给的电池11受热更多。

根据本发明的构造的进一步优点由连接结构14和电池11的连接触点33、34的热去耦造成。如在图3a中显而易见的，由于连接结构14和连接触点33、34之间的距离，热输入不能够在连接结构14中转移至电池11，该热输入因高电流或因在连接元件51和连接结构14之间的连接焊盘52的连接的形成而产生。此距离能够通过凸出22和支撑结构12、13的边缘来适应。因此，对于带有许多电池11的大型电池组以及因此在连接结构14处的高电流，能够使用支撑结构12、13，其中至少一个凸出22形成为比在配置用于少数电池11的支撑结构12、13中的凸出更厚。所以，电池11免遭由热输入引起的应力，并只在连接元件15、51和连接触点33之间的连接的形成期间暴露于热输入，且只暴露于由自身电流流过引起的热输入。

根据本发明的电池组的尺寸可通过选择电池的数量根据需要而有所不同。另外，电池组的形状能够通过电池的数量和布置适应于各自的应用。例如，如果多个相互连接的电池组用于交通工具中，一旦一个或多个电池故障，有可能只替换带有故障电池的电池组，带来实质的经济效益。

图8显示了根据本发明第二实施例的电池组。

电池组10由两个连接结构14组成。此外，提供了两个支撑结构12和13。电池11嵌入未详细显示的支撑结构12、13的接纳开口21中，或容纳在这些接纳开口里。放置在支撑结构12和13的两外表面上的连接结构14，形成类似于第一实施例的连接结构。

和第一实施例不同，这里连接元件15设置在上连接结构14的朝下表面24a和第一支撑结构12的朝上表面24之间，或者，对于在图8中设置如下的连接结构14，连接元件15设置在朝上侧上。这具有的优点在于，优选由镍条（Hilumin条）制成的连接元件15并不需要像在第一实施例中那样强烈地弯曲。

在电池组10的生产中，电池11可因此嵌入在两个分离或平行的操作中的支撑结构12、13中，并例如通过紧固件25而保持在一起。同时，可生产带有接触开口16的连接结构14以及连接元件15，其中连接元件15分别设置成使得它们伸入对应的接触开口16中。与第一实施例类似，各自的连接元件15和连接结构14之间的连接通过摩擦焊接或通过超声焊接形成。当所有连接元件15都紧固至连接结构14之后，将连接结构14颠倒并放置在支撑结构12或13的朝上或朝外的表面24上。另外，可将绝缘层嵌入支撑结构12和13与各自的连接结构14之间。

利用紧固件25来将支撑结构12和13保持在一起并不是必须的，但是，尤其地，使得电池组10的生产过程更加容易和安全。可选择地，在电池组10的生产过程期间和嵌入期间，也可充分利用电池11和接纳开口21之间的夹持效应，以便充分地将支撑结构12和13保持在一起。

把带有连接元件15的连接结构14放置或安置在由电池11和两个支撑结构12和13组成的预生产的电池组10上之后，可利用额外的紧固件26将连接结构14紧固至其中一个支撑结构12、13。还有可能将紧固件穿过电池组10并在连接结构14的相对侧上将其拧在一起。因此，带有连接元件15的连接结构14相对于支撑结构12和13以及容纳其中的电池11固定。目前，在进一步的过程中，能够建立各自的连接元件15与电池11的正电连接触点33和负电连接触点34之间的电连接。紧固件26的提供并不是强制性的。根据应用，也就是说，例如如果存在很小的如振荡之类的机械应力作用在电池组10上，连接元件15和电池11的连接触点33、34之间的连接足够用于固定连接结构。

连接结构14和支撑结构12、13或电连接触点33或34之间连接元件15的如此设置具有的优点为，连接元件15肯定只以最小量机械弯曲。因此，在利用摩擦焊接或超声摩擦焊接生产连接的期间，连接元件15可仅仅放置在对应的接触开口16旁边的连接焊盘52的区域上，并与连接结构14连接。所有连接元件15与连接结构14连接之后，将连接结构14颠倒以便使连接元件15位于支撑结构12、13和连接结构14之间，并因此几乎直接在电池11的电连接触点33、34上放置。然后，能够形成到电池11的电连接触点33、34的另一个电连接。由于连接元件15肯定不再像第一实施例那样强烈地弯曲，能够更为可靠地生产电连接，且更少接触故障发生。另外，没有负面影响连接的拉力产生，此拉力由强烈弯曲的连接元件15的回弹力所引起。

由本实施例造成的又一个优点是，在电池组运作期间的机械应力中，例如，由于振荡的发生，连接元件15受到更少的机械拉力并因此大大避免了连接元件15与电池11的电连接触点33和34之间的接触的阻断。另外，在本实施例中的重要的优点在于防止了连接元件15和连接结构14之间的连接点受到外部影响，该外在影响例如可以是机械性质的影响。此外，形成背向电池11的完全平整的表面，该表面尤其促进了覆盖膜或涂层的应用。

图9显示了支撑结构12和13的可替换的实施例。与在图2中的连接结构形成对照，该支撑结构12、13的可替换的实施例包括圆周法兰27，该圆周法兰形成了接纳开口21的边界用于嵌入的电池11。具有更小直径、在法兰27内部延伸的开口，为连接开口23；在图9的图示中朝上、且具有比连接开口23更大的直径的开口，为接纳开口21。

图9的支撑结构12、13的生产相比于在图2中显示的支撑结构更为简单。因此，能够十分经济地以简化的注射成型法或通过切削，生产带有接纳开口21和连接开口23的支撑结构12、13。

图10显示了根据图8的电池组10的剖视图。电池11嵌入第一和第二支撑结构12和13之间，并通过各自的接纳开口21保持。向内凸出的法兰27不在此显示，但其伸出超过电池11的上或下端边缘，进入支撑结构12、13各自的开口中。正电连接触点33和负电连接触点34位于支撑结构12、13内，并因此在连接结构14安置期间免受过早的接触。连接结构14包括接触开口16，其中连接元件15伸入这些接触开口16中。在此，与图3A的实施例相比，连接元件15不那么强烈地弯曲或机械变形。另外，图10显示了第一紧固件25，该第一紧固件将带有嵌入的电池11的第一支撑结构12和第二支撑结构13保持在一起。为了这个目的，将两个螺丝嵌入支撑结构12、13的孔中，并分别与套筒25的螺纹啮合。此外，显示了又一紧固件26，该紧固件将连接结构14和支撑结构12、13拧在一起。

紧固件25、26是根据应用将要用到的工具。因此，存在这些紧固件25、26在其中可被省略的应用，也存在其中只有紧固件25或26中的一个或另一个或紧固件25、26均在其中可被利用的应用。尤其地，使用紧固件25、26的选择由以下问题决定，电池组10是否受到外部的影响，以及如果是，受到哪种影响。

在一个实施例中，电池组包括：至少两个电池（11），其中每个电池（11）具有正电连接触点和负电连接触点（33、34），其中第一连接结构（14）与电池（11）的正电连接触点（33）关联，第二连接结构（14）与电池（11）的负电连接触点（34）关联，且每个连接结构（14）具有与每个连接的电池（11）的各自电流的总和对应的电流容量，其中每个电池通过至少一个连接元件（15、51）与第一连接结构（14）连接，并且通过至少一个另外的连接元件（15、51）与第二连接结构（14）连接，其中各自的连接元件（15、51）的横截面与电池（11）的预定的最大电流适应。

尤其地，所述至少两个电池（11）为并联，其中每个正电连接触点和负电连接触点（33、34）与一个连接结构（14）关联。

尤其地，电池组（10）进一步包括至少一个支撑结构（12、13），用于接纳所述至少两个电池（11）。

尤其地，所述至少两个电池（11）配置为圆电池。

尤其地，电池（11）的电连接触点（33、34）设置在电池（11）的相对端面。

尤其地，第一支撑结构（12）设置在正电连接触点（33）一侧上，以及第二支撑结构（13）设置在负电连接触点（34）一侧上。

尤其地，支撑结构（12、13）包括接纳开口（21），用于接纳电池组的每个电池（11）的外形的至少一部分。

尤其地，每个接纳开口（21）具有预定的深度，用于电池的空间固定。

尤其地，接纳开口（21）在支撑结构（12、13）中的设置限定了电池组的电池（11）之间的距离，该电池嵌入接纳开口（21）中。

尤其地，支撑结构（12、13）包括连接开口（23），用于电池组（10）的每个电池（11），其中连接开口（23）分别允许嵌入接纳开口（21）中的电池（11）的电性接触。

尤其地，接纳开口（21）比关联的连接开口（23）大。

尤其地，支撑结构（12、13）包括接纳侧和连接侧，接纳侧用于接纳电池（11），连接侧用于电池（11）的电连接，其中接纳侧设置在连接侧的对面。

尤其地，支撑结构（12、13）的连接开口（23）设置在连接侧上。

尤其地，与正连接触点（33）电连接的第一连接结构（14）设置在第二连接结构（14）的对面，该第二连接结构与负连接触点（34）电连接。

尤其地，第一连接结构（14）设置在第一支撑结构（12）的连接侧上，并且第二连接结构（14）设置在第二支撑结构（13）的连接侧上，且电池（11）设在第一支撑结构（12）和第二支撑结构（13）之间。

尤其地，每个连接结构（14）包括电池组连接区域（17、18）。

尤其地，电池组连接区域（17、18）伸出超过各自的支撑结构（12、13）的外边缘。

尤其地，存在两个电池组连接区域（17、18），该两个电池组连接区域设置成在电池组（10）对角地相对。

尤其地，每个连接结构（14）由导电材料制成，并形成平面以便允许均匀的电流分布至所有连接的电池（11）。

尤其地，连接结构（14）由第一金属形成，优选为铜，或由不同的导电材料形成。

尤其地，连接元件（15、51）由第二金属形成，优选为镍条（Hilumin条），或由不同的导电材料形成。

尤其地，连接结构（14）包括接触开口（16），该接触开口分别与支撑结构（12、13）的连接开口（23）关联。

尤其地，连接结构（14）的接触开口（16）分别暴露支撑结构（12、13）的连接开口（23）以及电池（11）的正电连接触点或负连接触点（34、33）的对应接触区域。

尤其地，通过接合方法分别固定至连接结构（14）的连接元件（15、51）伸入各自的接触开口（16）中。

尤其地，连接元件（15、51）通过摩擦焊接或超声焊接紧固至连接结构（14）。

尤其地，连接元件（15、51）通过材料连接与电池（11）的电连接触点（34、33）连接。

尤其地，连接元件（15、51）通过点焊连接或钎焊连接与电池（11）的电连接触点（33、34）连接。

尤其地，连接元件（15、51）具有横截面，该横截面在电流超过最大充电或放电电流时熔化并中断连接结构（14）和电池（11）的电连接触点（33、34）之间的连接。

尤其地，优选由聚四氟乙烯制成的隔热层配置在连接结构（14）和支撑结构（12、13）的连接侧之间。

尤其地，连接元件（15、51）的横截面配置成使得在连接在电池组（10）中的电池（11）的充电期间获得均匀的电流分布。

尤其地，支撑结构（12、13）由耐热且非导电的材料形成，优选为热固性材料。

尤其地，接纳开口（21）的尺寸与将要被接纳的电池（11）的外圆周适应，该接纳开口（21）在电池（11）上施加夹持效应。

尤其地，连接结构（14）的外尺寸实质上与支撑结构（12、13）的外尺寸对应。

尤其地，连接结构（14）包括连接焊盘（52），用于连接元件（15、51）的各自的附接，该连接焊盘的尺寸分别至少与连接元件（15、51）的宽度的正方形区域对应。

尤其地，至少一个紧固件设置在第一支撑结构和第二支撑结构（12、13）之间，以便将两个支撑结构（12、13）与嵌入的电池（11）保持在一起。

尤其地，电池（11）通过粘合剂固定在接纳开口（21）中。

进一步地，提供了生产电池组的方法，包括：将至少两个电池（11）嵌入支撑结构（12、13）中，将连接结构（14）与每个电池（11）的一个连接元件（15、51）连接，将连接至连接结构（14）的连接元件（15、51）与电池（11）的电连接触点（33、34）连接。

Claims (35)

1.一种电池组，包括：

- 至少两个电池（11），其中每个电池（11）具有正电连接触点和负电连接触点（33、34），该正电连接触点和负电连接触点设置在电池（11）的相对侧上，

- 其中电池（11）的正电连接触点（33）与第一连接结构（14）连接，并且电池（11）的负电连接触点（34）与第二连接结构（14）连接，其中第一连接结构（14）与第二连接结构（14）设置在电池组（10）的相对侧上，并且每个连接结构（14）具有与每个连接的电池（11）的各自电流的总和对应的电流容量，

- 其中每个电池通过至少一个连接元件（15、51）与第一连接结构（14）连接，并通过至少一个另外的连接元件（15、51）与第二连接结构（14）连接，其中各自的连接元件（15、51）的横截面与电池（11）的预定的最大电流适应。

2.根据权利要求1的电池组，其中连接元件（15、51）分别设置在连接结构（14）朝向电池（11）的一侧上。

3.根据权利要求1或2的电池组，进一步包括至少一个支撑结构（12、13），用于接纳所述至少两个电池（11）。

4.根据权利要求1至3之一的电池组，其中支撑结构（12、13）具有朝向连接结构（14）的表面（24），其中所述表面（24）被连接开口（23）断开。

5.根据权利要求1至4之一的电池组，其中处于组装状态的连接结构（14）放置在支撑结构（12、13）的表面（24）上，且连接元件（15、51）穿透连接开口（23）。

6.根据在前权利要求之一的电池组，其中第一支撑结构（12）设置在正电连接触点（33）的一侧上，并且第二支撑结构（13）设置在负电连接触点（34）的一侧上。

7.根据在前权利要求之一的电池组，其中至少一个紧固件（25）设置在第一支撑结构和第二支撑结构（12、13）之间，以便将两个支撑结构（12、13）与嵌入的电池（11）保持在一起。

8.根据在前权利要求之一的电池组，其中设有至少一个紧固件（26），以便将两个连接结构（14）以及接纳电池（11）的支撑结构（12、13）保持在一起。

9.根据权利要求7或8的电池组，其中紧固件（25、26）由非导电材料形成，或被电绝缘材料所包围。

10.根据在前权利要求之一的电池组，其中至少两个电池（11）为并联，其中正电连接触点和负电连接触点（33、34）分别与连接结构（14）关联。

11.根据在前权利要求之一的电池组，其中电池（11）配置为圆电池，且电池（11）的电连接触点（33、34）设置在电池（11）的相对端面上。

12.根据在前权利要求之一的电池组，其中支撑结构（12、13）包括接纳开口（21），用于接纳电池组的每个电池（11）的外形的至少一部分，其中每个接纳开口（21）具有预定的深度，该预定的深度用于电池的空间固定。

13.根据在前权利要求之一的电池组，其中接纳开口（21）在支撑结构（12、13）中的设置限定电池组的电池（11）之间的距离，该电池嵌入接纳开口（21）中。

14.根据在前权利要求之一的电池组，其中接纳开口（21）大于关联的连接开口（23）。

15.根据在前权利要求之一的电池组，其中支撑结构（12、13）包括接纳侧和连接侧，该接纳侧用于接纳电池（11），该连接侧用于电池（11）的电连接，其中接纳侧设置在连接侧的对面。

16.根据在前权利要求之一的电池组，其中支撑结构（12、13）的连接开口（23）设置在连接侧上。

17.根据在前权利要求之一的电池组，其中第一连接结构（14）设置在第一支撑结构（12）的连接侧上，并且第二连接结构（14）设置在第二支撑结构（13）的连接侧上，且电池（11）设置在第一支撑结构（12）和第二支撑结构（13）之间。

18.根据在前权利要求之一的电池组，其中每个连接结构（14）由导电材料制成，并形成平面以便允许均匀的电流分布至所有连接的电池（11）。

19.根据在前权利要求之一的电池组，其中连接结构（14）由第一金属形成，优选为铜，或者由不同的导电材料形成。

20.根据在前权利要求之一的电池组，其中连接元件（15、51）由第二金属形成，优选为镍条（Hilumin条），或由不同的导电材料形成。

21.根据在前权利要求之一的电池组，其中连接结构（14）包括接触开口（16），该接触开口分别与支撑结构（12、13）的连接开口（23）关联。

22.根据在前权利要求之一的电池组，其中连接结构（14）的接触开口（16）分别暴露支撑结构（12、13）的连接开口（23）以及电池（11）的正电连接触点或负电连接触点（34、33）的对应的接触区域。

23.根据在前权利要求之一的电池组，其中通过接合方法分别紧固至连接结构（14）的连接元件（15、51）伸入各自的接触开口（16）。

24.根据在前权利要求之一的电池组，其中连接元件（15、51）通过摩擦焊接或超声焊接紧固至连接结构（14）。

25.根据在前权利要求之一的电池组，其中连接元件（15、51）通过材料连接与电池（11）的电连接触点（34、33）连接。

26.根据在前权利要求之一的电池组，其中连接元件（15、51）通过点焊连接或钎焊连接与电池（11）的电连接触点（33、34）连接。

27.根据在前权利要求之一的电池组，其中连接元件（15、51）具有横截面，该横截面在电流超过最大充电或放电电流时熔化并中断连接结构（14）与电池（11）的电连接触点（33、34）之间的连接。

28.根据在前权利要求之一的电池组，其中优选由聚四氟乙烯制成的隔热层配置在连接结构（14）与支撑结构（12、13）的连接侧之间。

29.根据在前权利要求之一的电池组，其中连接元件（15、51）的横截面配置成使得在连接在电池组（10）中的电池（11）的充电期间获得均匀的电流分布。

30.根据在前权利要求之一的电池组，其中支撑结构（12、13）由耐温且非导电的材料形成，优选为热固性材料。

31.根据在前权利要求之一的电池组，其中接纳开口（21）的尺寸与要被接纳的电池（11）的外圆周适应，且接纳开口在电池（11）上施加夹持效应。

32.根据在前权利要求之一的电池组，其中连接结构（14）的外尺寸实质上与支撑结构（12、13）的外尺寸对应。

33.根据在前权利要求之一的电池组，其中连接结构（14）包括连接焊盘（52），用于连接元件（15、51）的各自的附接，该连接焊盘的尺寸分别至少与连接元件（15、51）的宽度的正方形区域对应。

34.根据在前权利要求之一的电池组，其中电池（11）通过粘合剂固定在接纳开口（21）中。

35.一种生产电池组的方法，包括：

- 将至少两个电池（11）嵌入支撑结构（12、13）中，

- 将连接结构（14）与每个电池（11）的一个连接元件（15、51）连接，

- 将带有附接的连接元件（15、51）的连接结构（14）放置在支撑结构（12、13）上，

- 将与连接结构（14）连接的连接元件（15、51）与电池（11）的电连接触点（33、34）连接。