用于电连接能量存储器单体的方法以及电能量存储器

技术领域

本发明涉及一种用于电连接或触点接通能量存储器单体的方法以及一种电池模块。

背景技术

电驱动机动车的高压存储器或牵引电池包括多个电连接的能量存储器单体。在此必须形成的大量电触点的制造在实践中是复杂的。在这种情况下，焊接方法是典型的。因此，例如DE 10 2017 004 939 A1公开了一种用于将机动车电池的至少两个电池单体的电极通过一个单体连接器板借助超声波键合或超声波焊接彼此导电连接的方法。然而，这种焊接方法的缺点是必须具有一定的可接近性，以便能够实施该焊接方法。此外，在典型的高压存储器中，有可能必须焊接数百个单体，这带来大的制造费用。

发明内容

因此，本发明的任务是提出一种用于电连接能量存储器单体的方法以及一种电能量存储器，它们克服了上述缺点并且在此提供了降低成本的潜力。

该任务通过根据权利要求1的方法以及通过根据权利要求10的电能量存储器来解决。其它优点和特征由从属权利要求书以及说明书和附图得出。

根据本发明，用于电连接一个或至少一个能量存储器单体的方法包括以下步骤：

-提供至少一个电能量存储器单体，其包括第一连接极；

-将第一连接极和第一接触元件相互紧靠地设置，以形成第一接触部位；

-闭合经过所述至少一个能量存储器单体的电路并且使用存储在能量存储器单体中的电能，以便在第一接触部位处产生焊接连接。

因此，该方法尤其是用于将所述至少一个能量存储器单体与至少一个第一接触元件焊接的方法。在此焊接方法有利地遵循螺柱焊的原理。相应的能量存储器单体适宜地用作“螺柱”，螺柱尖端由相应的能量存储器单体的连接极形成。适宜地，将包含在能量存储器单体中的能量用于将能量存储器单体与第一接触元件焊接在一起。因此，焊接所需的能量不是来自外部或从外部输入，而是直接由所述至少一个能量存储器单体提供。为了产生焊接所需的通过电流，布置电路，在该电路中所述至少一个能量存储器单体用作电压源。适宜地，设置适合的电流消耗器(Stromsenke)以用于电流消耗。后面还将举例。

根据一种优选实施方式，设置多个能量存储器单体。在不限制一般性的情况下，优选类型的能量存储器单体尤其是锂离子单体、锂硫单体或铁磷酸盐单体。能量存储器单体也可以是电容器或超级电容器。能量存储器单体优选形成能量存储器或能量存储器模块。适宜地，能量存储器单体或能量存储器或能量存储器模块在当前这样连接，使得能够提取能量。在此，所述通过电流在接触部位处产生温度升高，从而发生焊接。因此，所述至少一个能量存储器单体在第一步骤中首先仅被预接触。在下一步骤中才进行实际的、尤其是材料锁合的连接/触点接通。

根据一种优选实施方式，该方法包括以下步骤：将所述至少一个能量存储器单体预充电到确定水平。

适宜地，对所述至少一个能量存储器单体进行预充电或提供预充电的能量存储器单体。

优选地，为了电路中的负载消耗而设置电子负载。电子负载是这样的设备或组件，其用作常规(欧姆)负载电阻器的替代物。有利的是，可以由电子负载消耗电功率。替代地，也可以在电路中引入一个或多个恒定电阻。电阻和电子负载均应这样选择或调节，使得在电路中流过的电流足以产生焊接连接。

适宜地，该方法包括以下步骤：通过产生电弧来建立焊接连接。优选在第一连接极和第一接触元件之间点燃电弧，该电弧熔化第一连接极和/或第一接触元件，由此产生熔池。

适宜地，该方法包括以下步骤：在第一接触部位的区域中设置焊接凸起，以用于产生、尤其是启动一个或所述电弧。

根据一种优选实施方式，焊接凸起直接构造在第一连接极上。替代或补充地，焊接凸起也可以构造在第一接触元件上。焊接凸起接触相应的另一元件，即例如第一接触元件或反过来第一连接极，并且尤其是用作用于电弧的起始点。第一连接极首先与第一接触元件间隔开焊接凸起的长度。在点燃电弧之后，第一连接极和第一接触元件彼此接近直到触点接通。

为了在没有焊接凸起的情况下产生电弧，该方法这样执行，即，使第一连接极和第一接触元件首先彼此接触。在该位置中产生通过电流。通过使第一连接极远离第一接触元件运动或反过来，形成对于熔化起决定作用的电弧。在电弧点燃之后，第一连接极和第一接触元件彼此接近直到触点接通。

根据一种实施方式，该方法包括以下步骤：在第一接触部位的区域中使用填料。

填料可以用作焊接填料。填料可以设计用于提高第一接触部位中的电阻，以便必要时产生附加的温度升高。此外，替代地，填料也可以用于形成上述焊接凸起。填料可以相应地构造在第一连接极和/或第一接触元件上。

根据一种实施方式，能量存储器单体在其正极上设有焊接凸起。相应地，第一连接极根据一种实施方式是正极或者说正端子。如上所述，焊接凸起优选用作用于启动焊接连接的启动器。焊接凸起为此构造为例如圆柱形的、具有相应小的直径的突出部。这种几何结构在电路闭合时导致强烈的温度升高和上述效果。

为了在电弧点燃之后使第一连接极和第一接触元件触点接通，根据一种优选实施方式，能量存储器单体被移动或制导(nachführen)朝向第一接触元件。

根据一种实施方式，该方法包括以下步骤：通过设置一个附加元件预紧包括所述至少一个能量存储器单体和第一接触元件的布置结构，所述附加元件将第一连接极和第一接触元件彼此压紧。

附加元件可以是这样的装置，其设计用于将第一连接极以及第一接触元件尤其是主动地彼此压紧。替代地，附加元件可以是结构元件，例如尤其是能量存储器壳体的构件或结构元件，所述至少一个能量存储器单体设置在其中。

根据一种优选实施方式，上述“制导”可以通过第二接触元件来实现，该第二接触元件设置在相应的能量存储器单体上，以便例如触点接通第二连接极。根据一种实施方式，第二接触元件构造为优选弹性的、例如金属的接片，该接片设计并且适合用于施加用于将第一连接极和第一接触元件压在一起所需的力。

第二连接极和第二接触元件形成第二接触部位。

根据一种实施方式，该方法包括以下步骤：将包括第一连接极和第二连接极的多个能量存储器单体设置在一个布置结构中并且在此形成多个第一接触部位。

根据一种实施方式，该布置结构包括多个第一接触元件。在将能量存储器单体设置在布置结构中时可以自动地触点接通这些接触元件。在此特别有利的是，无需提供事后用于焊接的可接近性。

根据一种实施方式，布置结构例如包括多个布置区域，这些布置区域与能量存储器单体的壳体几何结构适配。这些布置区域例如是棱柱形的或圆柱形的。接触元件可以设置在布置结构中或嵌入其中。替代地，设置一个包括多个第一接触元件的单体触点接通系统，所述单体触点接通系统设置在布置结构上。

根据一种实施方式，该方法包括以下步骤：形锁合和力锁合地触点接通所述至少一个能量存储器单体的第二连接极或多个能量存储电池的第二连接极。

如上所述，第二接触元件例如可以构造为弹簧元件。

根据一种实施方式，第二接触元件是支承结构的组成部分，所述支承结构设计用于设置在所述至少一个能量存储器单体上或多个能量存储器单体上。支承结构可以是一个或所述单体触点接通系统的一部分。通过将支承结构设置在能量存储器单体上，可以自动地实现能量存储器单体的预紧。

实际的结构设计尤其是也取决于能量存储器单体的形状。

优选的单体形状例如是(圆柱形的)圆形单体。根据一种实施方式，它们在一个端部上具有第一连接极，在相对置的端部上具有第二连接极。根据一种实施方式，将这种能量存储器单体优选形锁合地插入到布置结构中，同时触点接通第一接触元件。然后，连接第二连接极与第二连接极，在此单体如上所述已经可以被预紧。替代地，圆形单体可以在一个端部上具有两个连接极。棱柱形单体的情况也类似，它们也通常也在一侧上、优选尤其是在盖上具有两个连接极。

本发明还涉及一种电能量存储器、如高压存储器或牵引电池或电池模块，其包括多个根据本发明的方法连接或触点接通、尤其是焊接的能量存储器单体。

其它优点和特征由下面参照附图对所述方法的实施方式的说明得出。

附图说明

附图如下：

图1：示意性示出的焊接时的工艺流程；

图2：用于理解工艺流程的示意性视图；

图3：设置在一个布置结构中的两个能量存储器单体的示意图。

具体实施方式

图1以其左视图示出能量存储器单体10，其包括第一连接极11和相对置设置的第二连接极12。能量存储器单体10在当前被描述为所谓的圆形单体。在第一连接极11的区域中构造有焊接凸起14。第一连接极11例如是正极。焊接凸起14或者说尖端用作用于焊接到第一接触元件21上的焊接元件。基本构思在于，将能量存储器单体10预充电到特定水平并且将包含在能量存储器单体10中的能量直接用于将第一连接极11和第一接触元件21彼此焊接。为此能量存储器单体10(参见第二视图)被引导到第一接触元件21上，使得第一接触元件触点接通焊接凸起14。在能量存储器单体10放电时，焊接凸起开始熔化并且在第一接触部位31的区域中形成熔池。焊接凸起14尤其是用于启动电弧。第三视图中的箭头表示，能量存储器单体10朝向第一接触元件21被制导。在该过程结束后，能量存储器单体10可靠地焊接在第一接触部位31的区域中。

图2示意性示出一种包括第一接触元件21的布置结构40。示意性示出的包括第一连接极11和第二连接极12的圆形单体10设置在布置结构40中并且触点接通第一接触元件21。相应地形成第一接触部位31。通过设置一个支承结构50可以预紧整个布置结构，该支承结构本身包括相应的多个第二接触元件22。为此，支承结构50被相应地锁定，例如在这里未进一步示出的壳体中。第二连接极12与第二接触元件22形成第二接触部位32。第二接触元件22在当前例如构造为弹性接片，其设计用于将力施加到能量存储器单体10上，以使能量存储器单体向第一接触元件21方向移动或提供触点接通。因此，在能量存储器单体10放电时能够——可以说自动地——进行焊接。

图3以另一示意图示出两个构造为圆形单体的能量存储器单体10，它们设置在一个布置结构40中。附图标记20在当前表示单体触点接通系统，其例如构造为冲压格栅。该单体触点接通系统包括多个第一接触元件，它们与能量存储器单体10的相应的第一连接极形成第一接触部位31。在图3中简要示出的能量存储器单体中，第二连接极构造在与第一连接极相同的一侧上。相应地，第二接触部位32构造在布置结构40的区域中。

附图标记列表

10能量存储器单体

11第一连接极

12第二连接极

14焊接凸起

20单体触点接通系统

21第一接触元件

22第二接触元件

31第一接触部位

32第二接触部位

40布置结构

50支承结构