CN100511762C - 由电池单元和相应终端连接器组成的系统 - Google Patents

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Abstract

在由电池单元(2)和相应的终端连接器(10)组成的系统中，电池单元可以不同方式组合以便获得更大的电池组。每个电池单元(2)具有正平行六面体的基本形状，其一个表面优选为上表面形成终端区域(3)，它包含两个终端(6、7)并具有长度为(a)的纵边(4)和宽度为(b)的窄边(5)，(a)等于或接近等于(2b)，每个终端(6、7)到纵边(4)以及相邻窄边(5)的距离等于或接近等于(b/2)。终端连接器(10)适于连接相邻电池单元(2、2’)的两个终端(6、7)，并包含电接线(12)，其末端有两个连接点(16、17)，它们之间的距离等于或接近等于(b)。可提供垂直连接器以便互连属于堆积电池不同层的电池单元的终端。

Description

由电池单元和相应终端连接器组成的系统
本发明涉及由电池单元和相应终端连接器组成的系统。
目前有成百上千种电池类型，它们的终端区域在大小、纵横比、终端位置、堆积器、升降机等方面有所不同。大量的电池类型-在以下说明中术语“电池”和“蓄电池”用作同义语-导致电池制造商为不同设备、制造、存储、员工培训、产品文化以及售后服务等方面花费巨大。需要在像轮椅、叉车、或电动车等设备中安装电池、或需要电池用于固定应用的工业企业在规划阶段就需要从众多电池类型中选择最佳的电池，但一旦决定了使用某种电池类型，就只有所述电池类型会被考虑有关后续生产阶段、备件的获取和提供等，从长远观点来看这可能产生问题。例如，实际上，额定标准的电池大小经常不能符合，以致与标准尺寸总有或大或小的偏差。电池的最终用户也会受到这些问题的影响。
此外，电器工业和最终用户一再遇到以下问题：由于电池制造业中的生产转型或承包给其它国家，要获得所需的电池类型越来越困难和昂贵，在极端情况下甚至不可能。在这种情况下，不太理想的解决方案是，需要使电器适应不同的电池类型，并获取适于新电池类型的其它连接件。
本发明的目的就是创造一种可能性，以在使用电池和蓄电池中增加效率和提供标准化。
这个问题是通过具有权利要求1的特征的、由电池单元和相应终端连接器组成的系统来解决的。本发明的更多方便特征在从属权利要求中阐述。
按照本发明的系统包含电池单元或蓄电池单元以及相应的终端连接器。每个电池单元具有正平行六面体的基本形状，其一个表面为终端区域，优选为平行六面体的上表面。终端区域具有长度为a的纵边、长度(宽度)为b的窄边、以及两个终端。可能还有更多的终端，但在本上下文中没有任何重要性。按照本发明，长度a等于或接近等于2b，且两个终端与纵边和相邻窄边之间的距离等于或大致等于b/2。换句话说，终端区域的长度是其宽度的两倍，且两个终端之间的距离是b，以使它们在终端区域上具有对称的位置。
每个终端连接器适于连接相邻电池单元的两个终端，并包含电接线，该电接线在其末端有两个连接点。按照本发明，两个连接点的距离等于或接近等于b。所述电接线可以是包含例如金属编织物的柔性装有护套的电缆；其它可能为金属条，例如圆条或扁条，它们可具有鹅颈形或马镫形，有或没有绝缘都可。所述终端连接器可借助于连接点耦合到终端。所述连接点可具有各种形式。例如，连接点可以是在平坦金属部分钻的小眼或小孔的形式，这样就可插入螺钉以将终端点固定到终端上。在这些情况下，终端连接器的两个终端点之间的距离是在所述小眼或小孔的中心之间测量的。
按照本发明的系统的最佳几何形状是a＝2b的形状，且终端连接器的两个终端点之间的距离等于b。但是，权利要求书也含盖了微小差别，如果本发明的基本概念充分实现了，即使空间不是以最佳方式被利用的话也行。而且，电池单元可能没有精确的平行六面体基本形状，且通常会有一些差异，例如有磨掉的边或者有加固肋。
按照本发明的系统对于避免或至少显著减少上述困难提供了可能性。该系统的电池单元可定位于给定区域上，在此它们可借助于单一连接器类型相组合，也就是本文所述的终端连接器类型，以便获得基本电池单元的组合，以创建该基本电池单元的任何倍数的张力和容量。为了使张力增倍，所需数量的电池单元必须借助于所述终端连接器串联连接，而在应该增加容量时电池单元必须并联连接。通过串-并耦合也可以有混合分组。结果，仅需要单一基本类型的电池，即该系统的电池单元，加上一种连接器类型，即该系统的终端连接器类型，以便满足有关制造和使用如轮椅、叉车或电动车等电装置的大多数条件。为了使该系统适于各种不同的应用，提供各种不同结构尺寸的电池单元和终端连接器，例如具有不同的高度，就会很有用。
电池单元适当地包含所用类型化学电池的基本元件，这就是说所述电池单元两个终端之间的张力是基本张力。此外，在电池单元中组合多个可串联耦合的基本元件也很有用。
上述终端连接器提供了水平互连电池单元的可能性，这样可获得更大的电池组。为了利用第三维空间，按照本发明的优选特征，该系统的电池单元可堆积起来。在这种情况下，有利的是，如果每个电池单元的上表面形成终端区域，其上提供有隔离部件，这些隔离部件与位于重叠的电池单元下表面上的相应配对物相配合，以使在所述上表面和所述下表面之间有一个间隙，这个间隙用作终端连接器的座。换句话说，所述间隙提供了足够的空间来容纳终端连接器。位于下表面的配对物可以是凸起的支脚，例如与设置在更低电池单元上表面的相应凹口啮合，以这种方式提供防止移位的防护；在这种情况下，所述凹口也是上述的“隔离部件”。
如果两个或更多个电池单元分层布置，每层中的电池单元由上述终端连接器互连，则在有些情况下可能需要使属于相邻层的电池单元的一些终端互连。为此目的，按照本发明的系统提供了又一种类型的连接器，这是一种垂直连接器。两个相邻并堆积的电池单元的相邻终端具有距离h。所述垂直连接器适于连接所述两个终端。每个垂直连接器优选具有马镫的基本形状，有一中心部分和从所述中心部分末端凸出的两个臂，每个臂在其自由端有一连接点。中心部分的长度等于或接近等于距离h，且每个臂一直到其连接点的长度等于或接近等于b/2。根据垂直连接器的位置，即它可接触电池单元的外壁或它可优选与设置在电池单元壁中的凹口啮合，所述臂的长度可各不相同。中心部分的准确长度还取决于构造详图。该垂直连接器的连接点应该是使它们既能连接到电池单元的终端但又不引起过多的机械应力。
按照本发明的优选实施例，在电池单元终端之间的空隙和/或电池单元上表面和重叠的另一电池单元下表面之间的间隙适于容纳用于电或电子监控和/或控制的装置。不需用于电流传输的终端区域上面的空间不仅可用于协助堆积电池单元的装置(如上所述与配对物配合的隔离部件，例如也是与相应配对物配合的凸缘形式)，而且可用于容纳电或电子装置，用以监控或控制所述电池单元或由多个电池单元组成的所述电池组，例如用以监控和/或控制电池参数，如电压、电流、温度、气压、充电状态、充电循环次数等。
以下将说明本发明的一些实施例，它们示于附图中，附图包括：
图1是平行和并排放置的两个电池单元的平面图；
图2示出串联连接的电池单元两种不同布置的两个平面图a和b；
图3是一些堆积电池单元的侧视图；
图4是类似于图3的侧视图，其中所述电池单元借助于垂直连接器串联互连；以及
图5是电池单元实施例的示意性顶视图，其中外壳护罩已去除。
图1是系统1中组件的示意性顶视图。在此实例中，两个电池单元2和2’并排放置，并借助于两个终端连接器并联互连。所述电池单元2具有正平行六面体的基本形状，其上表面形成终端区域3。终端区域3具有长度为a的纵边4和宽度为b的窄边5。在所述终端区域3上，提供了两个终端6和7；在图1的实例中，终端6是正极，而终端7是负极。每个终端6、7到纵边4以及相邻窄边5的距离等于b/2。这就是说，两个终端6、7之间的距离是b，例如相当于在终端6和7上的螺纹的轴线。
如图1所示，两个电池单元2并排放置，其中图1中较低单元的参考编号为2’。由于两个电池单元2和2’完全相同，因此它们的其它参考编号彼此没有区别。两个终端6借助于终端连接器10互连。在图示实施例中，终端连接器10由扁金属条12组成，其末端被扩大并形成小眼，这样它们就构成了具有通孔(小眼中心)的连接点16和17。连接点16和17之间的距离为b，相当于所述通孔的轴线。在此实施例中，终端连接器10借助于螺母固定到每个所述终端6上。相同的终端连接器10互连两个电池单元2和2’的终端7，即负极。如上所述，其它类型的终端连接器也可用。
按照图1的实例，电池单元2和2’为并联连接。这样就实现了一个电池组，它具有每个电池单元2的张力，但其中每单个电池单元2具有两倍于每个电池单元2的充电容量，并提供两倍的电流。
图2示出电池单元2的又一布置，它们置于同一水平上，并由终端连接器10互连。在图2的a部分，图示的电池组是一行电池单元2，而在b部分是两行电池单元2。在两种情况下，一个电池单元2的终端6(正极)连接到相邻电池单元2的终端7(负极)，这样电池单元2都是串联连接。这就是说，在最后电池构件2的自由终端之间的总张力是每单个电池单元2的张力的倍数。
图3示出包含许多堆积的电池单元2的电池组。为了便于堆叠所述电池单元2，许多隔离部件20从每个电池单元2的上表面(终端区域3)凸出，与在重叠的电池单元2’的下表面中提供的相应凹口22啮合。这样，电池单元2、2’就不能相互移位。在电池单元2的上表面24和电池单元2’的下表面26之间有一间隙28，以使有足够的空间来借助于终端连接器10使所确定层的电池单元2互连，如图1和2所示。而且，所述间隙28可用作电子组件的座，这些电子组件可用于监控单个电池单元2或整个电池组。
为了对连接可能性创造更多的可变性，系统包含更多的垂直连接器30，以便互连电池块相邻层中电池单元2的终端。这种情况示于图4。
每个垂直连接器30具有马镫的基本形状，它在安装后包含垂直中心部分32和两个臂34和35。中心部分32的长度为h，它对应于两个直接重叠的电池单元2和2’的相邻终端之间的距离，或大致对应于该距离。臂34和35的自由端是连接点，类似于终端连接器10的连接点，并可借助于螺母分别固定到终端6或7。图4示出的布置中电池单元2和2’串联连接。
每个臂34、35的长度等于或接近等于b/2。在图4的实施例中，臂34、35稍微长些。如果垂直连接器30的中心部分32与电池单元2的壁中提供的凹口啮合，则臂34、35的长度可略微小于b/2。
图5为电池单元2上表面(终端区域3)的示意图，其护罩已去除。终端6、7不是定位为分别与电池单元2(在此实例中它由许多电池元件组成)的相应电池元件的电入口(access)40、41直接对准，而是与它们交错。终端6、7和入口40、41之间的链接是借助于电连接器42和43实现的。在此实例中，电连接器42提供有一分路，该分路适于获取用于监控和控制电池单元2的信息。而且，在终端6和7之间提供了电子单元46，它用于监控或控制电池单元。所述电子单元46也可位于外壳的护罩上面。所述电子单元46和终端6、7以及分路44的电互连在图5中未示出。

Claims (7)

1.一种由电池单元组成的系统，具有以下特征：
1.1每个电池单元(2)包括一个或多个基本元件；
1.2每个电池单元(2)具有正平行六面体的形状，具有一个上表面(24)形成终端区域(3)，所述终端区域包含两个终端(6、7)；
1.3所述上表面(24)具有长度为a的纵边(4)和宽度为b的横向窄边(5)；
1.4所述长度a等于或近似等于所述宽度b的两倍；
1.5每个终端(6、7)到所述纵边(4)以及到相邻窄边(5)的距离b/2都等于或近似等于宽度b的一半；
1.6相邻电池单元((2、2’)的终端(6、7)适于借助于终端连接器(10)而互相连接，所述终端连接器(10)由在末端包括两个连接点(16、17)的电接线(12)组成，所述两个连接点之间的距离等于或近似等于宽度b；
1.7所述终端(6、7)中的至少一个不是定位为与进入相应电池元件的电入口(40、41)直接对准，而是与其交错，它借助于电连接器(42、43)连接到所述入口。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述电连接器(42、43)设置有分路(44)，所述分路(44)适于获取信息以用于监控和控制所述电池单元(2)。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述电池单元(2)适于堆积，以使得在两个重叠的电池单元((2、2’)之间提供有间隙(28)。
4.如权利要求3所述的系统，其中
4.1每个电池单元(2)的上表面(24)提供有隔离部件(20)，所述隔离部件与位于重叠的电池单元(2’)下表面(26)上的相应配对物(22)配合，
4.2所述隔离部件(20)提供以使在所述上表面(24)和所述下表面(26)之间形成所述间隙(28)，所述间隙(28)形成所述终端连接器(10)的座。
5.如权利要求4所述的系统，其中
5.1两个相邻并堆积的电池单元(2、2’)的相邻终端(6、7)通过具有马蹬形状的垂直连接器(30)相互连接，
5.2所述马蹬由垂直中心部分(32)和从所述垂直部分(32)的末端水平突出的两个臂(34、35)构成，
5.3每个臂(34、35)在其自由端具有连接点以耦合到所述相应相邻终端(6、7)，
5.4所述中心部分(32)的长度b/2等于或近似等于两个直接重叠的电池单元(2、2’)的相邻终端(6、7)之间的距离。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述电池单元(2，2’)的壁提供有凹口用于与所述垂直连接器(30)啮合。
7.如上述权利要求3至6中任一项所述的系统，其中在电池单元(2)的终端(6、7)之间的空隙和/或在电池单元(2)的所述上表面(24)和重叠的另一电池单元(2’)的所述下表面(26)之间的间隙(28)适于容纳用于电或电子监控和/或控制的装置。
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