電池模塊中作為高電壓互連的柔性電路板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體上涉及高電壓可充電電池組，并且跟具體地但是非排他地涉及高電壓 可充電電池組的能量存儲(chǔ)元件的高壓電流連接。
【背景技術(shù)】
[0002] 該【背景技術(shù)】部分中所討論的主題并不應(yīng)當(dāng)僅由于其在該【背景技術(shù)】中被提及就被 假設(shè)為現(xiàn)有技術(shù)。類似地，在該【背景技術(shù)】中所提到或者與該【背景技術(shù)】的主題相關(guān)聯(lián)的問題 也并不應(yīng)當(dāng)被假設(shè)為之前已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中被認(rèn)識(shí)到。該【背景技術(shù)】中的主題僅表示不同的 方法，其中的內(nèi)容以及其自身也可以構(gòu)成發(fā)明。
[0003] 出于本公開的目的，電池組包括多個(gè)串聯(lián)連接的電池元件。這些元件進(jìn)而可以包 括可充電能量存儲(chǔ)單元的并聯(lián)、串聯(lián)或二者組合的集合，上述可充電能量存儲(chǔ)單元通常是 可重復(fù)充電的電池。所有這些單元共同存儲(chǔ)用于該電池組的能量。串聯(lián)連接的電池元件進(jìn) 而可以被細(xì)分為模塊的集合，每個(gè)模塊包括一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)連接的電池元件。
[0004] 在許多情況下，電池組可以被視為提供用于外部設(shè)備的操作的能量的單個(gè)單元。 然而，為了實(shí)現(xiàn)這種處理，對(duì)單獨(dú)的電池、串聯(lián)元件和模塊進(jìn)行處理以實(shí)現(xiàn)所期望的平均整 體效果。該效果部分通過包括模塊的組件的模塊化組件技術(shù)的使用來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些模塊化組 件技術(shù)產(chǎn)生非常密集的能量分布曲線，其容易受與安全的操作折中的制造和操作事件的影 響。
[0005] 為了對(duì)抵抗這樣的制造和操作事件的模塊的可靠性和工藝性進(jìn)行改進(jìn)，模塊和其 組件變得精制和復(fù)雜。這些模塊和模塊組件的特征包括在雙翻蓋（doubleclamshell)組 件中獲取的大量單元的使用，以形成密集單元陣列。陣列的每個(gè)單元包括在圓柱形金屬封 裝中，圓柱形金屬封裝在一端具有陰極并且在另一端具有陽(yáng)極。存在將每個(gè)單元組織和定 向用于加載至翻蓋中的專門機(jī)器。該定向是重要的，因?yàn)閱卧痪奂敛⒙?lián)和串聯(lián)連接的 組以實(shí)現(xiàn)最終期望的電壓和電流要求。一個(gè)集電極板被固定至底部端（其可以包括陰極和 陽(yáng)極的組合）之上，并且另一個(gè)集電極板被固定至頂部端（其也包括陰極和陽(yáng)極的組合） 之上。在對(duì)應(yīng)于每個(gè)單元的端部的集電極板中存在孔，在單元中薄的銅導(dǎo)體線結(jié)合至集電 極板并且電氣端子暴露在孔中。
[0006] 工藝性、可靠性和資源成本（重量、尺寸和花費(fèi)）以包括以下項(xiàng)的很多方式受到該 設(shè)計(jì)的影響。線結(jié)合的線提供重要的熔合結(jié)構(gòu)。然而，傳統(tǒng)的線結(jié)合技術(shù)使得在集電極板 和暴露在孔中的單元的端部之間存在小幅值的相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線容易斷開。作為熔絲，并且因 為容易斷開，在每個(gè)模塊陣列中存在各種隨機(jī)的斷開連接。這些斷開連接產(chǎn)生在集電極板 中的電流模式，其難以建模以及準(zhǔn)確獲取。因此，集電極板必須制造得相對(duì)厚以支持最大電 流密度模式。
[0007] 為了限制翻蓋中的單元的端部之間的相對(duì)移動(dòng)，粘合密封技術(shù)被改進(jìn)并改善以準(zhǔn) 確地并經(jīng)濟(jì)地保持位置處的單元的端部。特別是在期望降低粘合劑的固化時(shí)間并且確保 粘合劑不漏出并且不與將來(lái)到的線接合操作抵觸時(shí)，這種密封技術(shù)可以是昂貴的以及耗時(shí) 的，。粘合劑對(duì)每個(gè)模塊增加了額外的重量，但是減少粘合劑而不小心將增加單元的端部的 相對(duì)移動(dòng)，這導(dǎo)致線結(jié)合斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。
[0008] 對(duì)于圓柱形單元，大量的熱通過單元的端部傳輸。在集電極板放置在每個(gè)端部處 時(shí)，使用單元的端部不能冷卻模塊。因此，模塊在冷卻單元的側(cè)邊的翻蓋中提供冷卻通道。 單元可以不被封裝太密集只要其可以沒有這些通道并且如果冷卻更有效。
[0009] 每個(gè)模塊包括獨(dú)立的電子模塊（電池模塊板或BMB)，其包括處理器以及用于收集 關(guān)于模塊的單元的狀態(tài)的信息、發(fā)送狀態(tài)并且接收命令的收發(fā)器。期望收集單元的狀態(tài)的 信息（例如，溫度、電壓等）并且將狀態(tài)信息發(fā)送至電池管理系統(tǒng)?，F(xiàn)有的模塊設(shè)計(jì)，使用 單獨(dú)的溫度和電壓外部配線以將分離的BMB連接至傳感器。這些配線增加復(fù)雜度并且降低 工藝性。
[0010] 需要一種用于改進(jìn)用于連接高電壓電池組的能量存儲(chǔ)元件的傳統(tǒng)技術(shù)的系統(tǒng)和 方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 公開了一種用于改進(jìn)用于連接高電壓電池組的能量存儲(chǔ)元件的傳統(tǒng)技術(shù)的系統(tǒng) 和方法。提供本發(fā)明的以下概要以助于理解與在電池組中使用柔性印刷電路作為高電壓電 流傳輸介質(zhì)相關(guān)的一些技術(shù)特征，并且不旨于為本發(fā)明的完整描述。本發(fā)明各種方面的完 整理解能夠通過將說(shuō)明書、權(quán)利要求書、附圖以及摘要作為整體來(lái)理解。本發(fā)明除了對(duì)電動(dòng) 車以及串聯(lián)連接的能量存儲(chǔ)元件的其他布置以外對(duì)其它實(shí)施方式是適用的。
[0012] 一種能量存儲(chǔ)模塊，包括：能量存儲(chǔ)元件的矩陣，其被依次布置并且固定至多個(gè)N 行和M列，N大于或等于M，所述矩陣的每個(gè)能量存儲(chǔ)元件包括限定正端子和負(fù)端子兩者的 表面；以及柔性印刷電路，其具有在一對(duì)柔性絕緣層之間設(shè)置的柔性導(dǎo)電層，每個(gè)所述層具 有小于0.Imm的厚度，所述導(dǎo)電層限定柔性互連模式，所述互連模式包括多個(gè)大導(dǎo)體區(qū)域， 每個(gè)大導(dǎo)體設(shè)置為與所述行并行，并且與能量存儲(chǔ)元件的集合相關(guān)聯(lián)，并且每個(gè)大導(dǎo)體區(qū) 域包括使用機(jī)械接合件接合至相關(guān)聯(lián)的能量存儲(chǔ)元件的集合的所述正端子的多個(gè)正端子 觸點(diǎn)，以及使用所述機(jī)械接合件接合至相關(guān)聯(lián)的能量存儲(chǔ)元件的集合的所述負(fù)端子的多個(gè) 負(fù)端子觸點(diǎn)；其中所述互連模式將所述多個(gè)能量存儲(chǔ)元件耦合至單個(gè)電氣模塊，所述單個(gè) 電氣模塊包括所述多個(gè)能量存儲(chǔ)元件的并聯(lián)連接分部和串聯(lián)連接分部?jī)烧摺?br>[0013] 一種能量存儲(chǔ)模塊，包括：能量存儲(chǔ)元件的矩陣，其被依次布置并且固定至多個(gè)N 行和M列，N大于或等于M，所述矩陣的每個(gè)能量存儲(chǔ)元件包括限定正端子和負(fù)端子兩者的 表面；以及柔性印刷電路，其具有在交錯(cuò)的柔性絕緣層之間設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)柔性導(dǎo)電層， 每個(gè)所述層具有小于〇.Imm的厚度，每個(gè)所述導(dǎo)電層限定柔性互連模式，所述互連模式共 同地包括多個(gè)大導(dǎo)體區(qū)域，每個(gè)大導(dǎo)體區(qū)域設(shè)置為與所述行并行并且與能量存儲(chǔ)元件的集 合相關(guān)聯(lián)，其中每個(gè)大導(dǎo)體區(qū)域包括使用機(jī)械接合件被接合至相關(guān)聯(lián)的能量存儲(chǔ)元件的集 合的所述正端子的多個(gè)正端子觸點(diǎn)，以及使用所述機(jī)械接合件被接合至相關(guān)聯(lián)的能量存儲(chǔ) 元件的集合的所述負(fù)端子的多個(gè)負(fù)端子觸點(diǎn)；其中所述互連模式將所述多個(gè)能量存儲(chǔ)元件 共同地耦合至單個(gè)電氣模塊，所述單個(gè)電氣模塊包括所述多個(gè)能量存儲(chǔ)元件的并聯(lián)連接分 部和串聯(lián)連接的分部?jī)烧摺?br>[0014] 一種能量存儲(chǔ)模塊，包括：能量存儲(chǔ)元件的矩陣，其被依次布置并且固定至多個(gè)N 行和M列，N大于或等于M，所述矩陣的每個(gè)能量存儲(chǔ)元件包括限定正端子和負(fù)端子兩者的 表面；以及柔性印刷電路，其具有在一對(duì)柔性絕緣層之間設(shè)置的柔性導(dǎo)電層的第一區(qū)域，以 及具有在交替的柔性絕緣層之間設(shè)置的多個(gè)導(dǎo)電層的第二區(qū)域，每個(gè)所述導(dǎo)電層限定柔性 互連模式，所述第一區(qū)域的所述互連模式提供端子連接結(jié)構(gòu)，所述端子連接結(jié)構(gòu)包括使用 機(jī)械接合件被接合至所述相關(guān)聯(lián)的能量存儲(chǔ)元件的集合的所述正端子的多個(gè)正端子觸點(diǎn)， 以及使用所述機(jī)械接合件被接合至所述相關(guān)聯(lián)的能量存儲(chǔ)元件的集合的所述負(fù)端子的多 個(gè)負(fù)端子觸點(diǎn)，并且所述第二區(qū)域的所述互連模式共同地包括多個(gè)大導(dǎo)體區(qū)域，每個(gè)大導(dǎo) 體區(qū)域設(shè)置為與所述行并行并且與能量存儲(chǔ)元件的集合相關(guān)聯(lián)，其中每個(gè)大導(dǎo)體區(qū)域電氣 地連通至所述第一區(qū)域；其中所述互連模式將所述多個(gè)能量存儲(chǔ)元件共同地耦合至單個(gè)電 氣模塊，所述單個(gè)電氣模塊包括所述多個(gè)能量存儲(chǔ)元件的并聯(lián)連接分部和串聯(lián)連接分部?jī)?者。
[0015] 一種能量存儲(chǔ)模塊，包括：能量存儲(chǔ)元件的矩陣，其被依次布置并且固定至多個(gè)N 行和M列，N大于或等于M，所述矩陣的每個(gè)能量存儲(chǔ)元件包括限定正端子的第一表面和限 定負(fù)端子的第二表面；以及一對(duì)柔性印刷電路，每個(gè)柔性印刷電路具有在一對(duì)柔性絕緣層 之間設(shè)置的柔性導(dǎo)電層，每個(gè)所述層具有小于〇.Imm的厚度，每個(gè)所述導(dǎo)電層限定柔性互 連模式，所述互連模式包括多個(gè)大導(dǎo)體區(qū)域，每個(gè)大導(dǎo)體設(shè)置為