CN101529621B - 均衡分布型连接构件以及使用该均衡分布型连接构件的中型或大型电池组 - Google Patents

Abstract

在此公开了一种用于将两个或更多个设备连接到外电路的均衡分布型连接构件，该连接构件包括连接到外电路的连接点的第一连接电路以及顺序地连接到该第一连接电路的多个第二连接电路，该第二连接电路被构造为一种这样的结构，在该结构中随着外电路的连接点与上述设备的连接点之间的连接距离增加，第二连接电路的截面积增大和/或第二连接电路的长度减小，从而使外电路的连接点与上述设备的连接点之间的内阻均衡，还公开了一种包括该均衡分布型连接构件的中型或大型电池组。根据本发明的均衡分布型连接构件能够减小电路的内阻差异，从而提高电池组的整体寿命。而且，获得了电池模块或电池组电池的均一充电和放电效率，因此能够制造具有最佳性能的电池模块以及包括该电池模块的中型或大型电池组。

Description

均衡分布型连接构件以及使用该均衡分布型连接构件的中型或大型电池组

技术领域

本发明涉及一种均衡分布型连接构件，更具体而言，涉及一种用于将两个或更多个设备连接到外电路以使在外电路的连接点和所述设备的连接点之间的内电阻均衡的连接构件，以及一种包括该连接构件的中型或大型电池组。

背景技术

近来，可以被充电和放电的二次电池已被广泛用作无线移动设备的能量来源。而且，二次电池作为电动车辆和混合电动车辆的能量来源已经引起相当大的关注，这些电动车辆和混合电动车辆被开发来解决由现有的使用化石燃料的汽油和柴油车辆所引起的诸如空气污染之类的问题。

对于小型移动设备，每一个设备使用一个或多个电池组电池(battery cell)。另一方面，诸如车辆等中型或大型设备使用具有相互电连接的多个单元电池的中型或大型电池组，因为对于中型或大型设备，高输出和大容量是必需的。

用作电动车辆和混合电动车辆的充电和放电电源的中型或大型电池组，通过将多个电池模块相互串联/并联地电连接以及将这些电池模块相互机械地结合来制造。因此，电池模块之间的电连接通过各种汇流条实现，所述汇流条例如导线、铜板、印刷电路板(PCB)以及柔性印刷电路板(柔性PCB)。

但是，由于包括相互连接的电池模块的电池组的结构特征，在外电路的连接点和各电池模块的连接点之间的距离彼此不同。具体地，由于在外电路连接点和各个电池模块连接点之间连接的汇流条的长度有差异，在各个电池模块连接点处的内阻存在差异，因而，在充电过程或放电过程中，当高压电流流动时，在各个电池模块之间存在电流差异。

用于电动车辆的中型或大型电池组需要运行长的时间段，并且高温、高压电流在该中型或大型电池组内流动。因此，由于小的内阻差异而引起的运行条件的差异会促进一些电池模块的退化(具体而言，促进构成相应电池模块的电池组电池的退化，由此减少电池组的整体寿命。

因此，已经进行了一些研究来解决上述问题。例如，日本专利申请公布No.2003-346772公开了连接在电池组电池的阴极和阳极板与电极板连接部件之间的电路(“连接电路”)，其中该连接电路被构造为一种这样的结构，在该结构中连接电路的长度或厚度根据在各个连接电路之间的距离变化以使得连接电路具有相同的内阻。

然而，在改变连接电路的长度或厚度以使内阻均衡的方法中，基于连接电路的长度计算连接电路的截面积，以设计连接电路使得各个连接电路具有对应的形状(长度或厚度)。因此，连接电路具有复杂的形状，因此难以制造该连接电路，此外，增加了连接电路的制造成本。

而且，在构造中型或大型电池组的过程中，需要制造被精确计算的不同连接电路，以便根据电池模块的位置变化使内阻均衡。此外，电路的内阻根据温度变化。因此，长度或厚度如上所述被预先设定的连接电路的内阻，可能根据在实际运行条件下的温度变化而变化，对该变化的精确估计实际上被限制在构造连接电路上。而且，常常发生由于设计上的变化而改变连接电路的形状的情况，因此，大大降低了连接电路的扩展性(extensionability)和灵活性。

因此，非常需要一种能够从根本上解决上述多个问题的技术。

发明内容

因此，做出了本发明，以解决上述问题以及其它仍须解决的技术问题。

具体地，本发明的一个目的是提供一种连接构件，该连接构件能够减小由于导线或者电路而造成的内阻差异，以使得能够制造具有最佳性能的电池模块和包括该电池模块的中型或大型电池组。

根据本发明的一个方面，上述目的和其它目的可以通过提供一种用于将两个或更多个设备连接到外电路的连接构件来实现，该连接构件包括连接到外电路的连接点的第一连接电路以及顺序地连接到该第一连接电路的多个第二连接电路，该第二连接电路被构造为一种这样的结构，在该结构中随着外电路的连接点与设备的连接点之间的连接距离增加，第二连接电路的截面积增大和/或第二连接电路的长度减小，从而使得外电路的连接点与设备的连接点之间的内阻均衡。

通常，汇流条是一个用于进行设备之间的电连接的连接构件。铜板、印刷电路板(PCB)或者柔性印刷电路板(柔性PCB)可以用作汇流条。

然而，如上文所述，当使用常规连接构件将多个设备互连以构造一连接电路时，在外电路的连接点和所述设备的各连接点之间的连接距离彼此不同。从而，由于汇流条的长度不同而存在内阻的差异，因此在设备之间存在微小的电流差异。

另一方面，在根据本发明的连接构件中，用于将外电路的连接点和设备的连接点连接的连接构件包括第一连接电路和第二连接电路。连接到外电路的连接点的第一连接电路被共用，连接在第一连接电路和各个设备的连接点之间的第二连接电路被制造为使得该第二连接电路的截面积和/或长度彼此不同。因此，如上文所述，与常规技术相比，本发明实现了制造成本的降低，并改善了基于电阻的灵活性或扩展性。

此外，在外电路的连接点与各个设备的连接点之间的内阻是均一的，因此不存在电流差异。

当要增加第二连接电路的截面积以使得内阻均一时，第二连接电路的截面积可以通过第二连接电路的宽度和/或厚度来增加。

在根据本发明的连接构件中，第一连接电路优选地被构造为如下结构，在该结构中该第一连接电路连接到外电路的连接点，同时该第一连接电路具有均一的宽度和厚度。

第一连接电路和第二连接电路可以是各自独立的金属板、导线、汇流条、柔性汇流条或印制在板上的电路。例如，第一连接电路和第二连接电路可被印制在单个板上。在此情况下，在制造电池模块时可以容易地将第一连接电路和第二连接电路附接到设备上或者从设备拆下，因此提高了生产率和可维修性。

第一连接电路和第二连接电路的材料没有特别限制，只要第一连接电路和第二连接电路由导电材料制成。在一个优选实施方案中，第一连接电路和第二连接电路由金属材料制成。例如，第一连接电路和第二连接电路可以是金属导线或金属板。优选地，将金属板用作用于第一连接电路和第二连接电路的材料，因为金属板易于基于考虑到设备的布置模式和位置而进行的电阻值计算，按照预定形状切割。

第一连接电路和第二连接电路可以通过切割单个金属板被同时制造，从而降低制造成本，提高生产率。

在此情况下，构成第二连接电路的金属板具有与构成第一连接电路的金属板的厚度相同的厚度，并且随着在外电路的连接点与设备的连接点之间的连接距离增加，第二连接电路的宽度增加和/或第二连接电路的长度减小，由此外电路的连接点和各个设备的连接点之间的内阻是均一的。

当将金属板切割以获得连接电路时，可以将金属板切割为使得第二连接电路连接到第一连接电路。另一方面，可以将金属板切割为使得第二连接电路与第一连接板分离，然后可以通过焊接或锡焊(soldering)将第二连接电路连接到第一连接电路。替代地，在导电连接构件的末端形成通孔，然后将各个连接电路栓接到该通孔中，以便实现第一连接电路和第二连接电路之间的电连接。

所述设备没有特别限制，只要所述设备被构造为一种需要电连接的结构。优选地，每一个设备是可以被充电和放电的电池组电池或者包括多个电池组电池的电池模块。具体地，能够制造一种被构造为如下结构的中型或大型电池组，在该结构中多个电池模块利用根据本发明的连接构件相互串联和/或并联连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种被构造为如下结构的中型或大型电池组，在该结构中利用所述连接构件进行该电池组的电连接。

根据本发明的中型或大型电池组可以用作例如电动自行车(e-bike)、电动摩托车、电动车辆或者混合电动车辆等车辆的电源，或者用作包括工业或家用设施的各种应用和产品的电源。优选地，所述中型或大型电池组用作电动车辆的充电和放电电源。

在根据本发明的中型或大型电池组中，利用均衡分布型连接构件实现电池模块之间的电连接。因此，即使在大电流条件下在电池模块之间也不存在电流差异，因此在所述中型或大型电池组的长期使用中防止了特定电池模块或者特定电池模块中的二次电池组电池退化。

附图说明

根据以下结合附图的详细描述，将更加清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和其它优点，其中：

图1是一个示出根据本发明一个优选实施方案的均衡分布型连接构件的结构的概念性视图；

图2是一个示出根据本发明一个优选实施方案的、制造图1的均衡分布型连接构件的方法的概念性视图；

图3是一个示出根据情况进行的、用图2的方法制造的均衡分布型连接构件的切割和使用的概念性视图。

具体实施方式

现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施方案。然而，应注意的是，本发明的范围并不受所示出的实施方案限制。

图1是一个一般地示出根据本发明一优选实施方案的均衡分布型连接构件的结构的概念性视图。

参照图1，根据本发明的连接构件100将作为设备的电池模块M1、M2、M3、M4和M5相互并联地电连接。具体地，连接构件100包括连接到外电路连接点110的第一连接电路A₀以及在第一连接电路A₀与各个电池模块M1、M2、M3、M4和M5之间顺序地连接的第二连接电路A₁、A₂、A₃、A₄和A₅。

第一连接电路A₀具有均一的宽度和厚度。

另一方面，连接到第一连接电路A₀的第二连接电路A₁、A₂、A₃、A₄和A₅具有相同的长度L₁和厚度，而第二连接电路A₁、A₂、A₃、A₄和A₅的宽度随着在外电路连接点110和电池模块M1、M2、M3、M4和M5之间的电连接距离的增加而逐渐增加。因此，在外电路连接点110和各设备连接点之间的内阻均衡。

与图1示出的结构不同，能够构造第二连接电路A₁、A₂、A₃、A₄和A₅，使得第二连接电路A₁、A₂、A₃、A₄和A₅的宽度和厚度相同，而第二连接电路A₁、A₂、A₃、A₄和A₅的长度顺次增加。替代地，能够构造第二连接电路A₁、A₂、A₃、A₄和A₅，使得第二连接电路A₁、A₂、A₃、A₄和A₅的长度和宽度相同，而第二连接电路A₁、A₂、A₃、A₄和A₅的厚度顺次增加。替代地，也能够构造第二连接电路A₁、A₂、A₃、A₄和A₅，使得第二连接电路A₁、A₂、A₃、A₄和A₅的诸如长度、厚度和宽度的三个要素中的一个相同，而第二连接电路A₁、A₂、A₃、A₄和A₅的剩余两个要素变化。

图2是一个一般地示出根据本发明一个优选实施方案的、制造图1的均衡分布型连接构件的方法的概念性视图。

参照图2，计算设备的阻值以确定第一连接电路A₀和第二连接电路A₁、A₂、A₃、A₄和A₅的截面积和长度。随后，在单个金属板10上画出第一连接电路A₀和第二连接电路A₁、A₂、A₃、A₄和A₅，然后使用特定的切割件(未示出)沿着画线切割该单个金属板10。在切割该单个金属板10的过程中，保持第一连接电路A₀和第二连接电路A₁、A₂、A₃、A₄和A₅之间的连接，从而提高生产率。

根据另一种制造连接构件的方法，在单个金属板10上画出第一连接电路A₀和第二连接电路A₁、A₂、A₃、A₄和A₅。随后，沿着画线切割该单个金属板10，以使得第一连接电路A₀与第二连接电路A₁、A₂、A₃、A₄和A₅分离，然后将第二连接电路A₁、A₂、A₃、A₄和A₅结合到第一连接电路A₀。在后一种情况下，连接构件能够灵活地适应由于设计上的变化而引起的形状变化，并且能够重复利用连接构件。

图3是一个示出根据情况进行的、用图2的方法制造的均衡分布型连接构件的切割和使用的概念性视图。如该图所示，根据本发明的连接构件可以以预定尺寸——即标准化尺寸——制造，然后根据将要使用的设备的数量适当地进行切割。

尽管出于说明的目的，已公开了本发明的优选实施方案，但本领域普通技术人员将意识到，在不偏离如在所附的权利要求书中所公开的本发明的范围和主旨的情况下，可以做出多种修改、添加和替代。

工业适用性

如根据以上描述显而易见的，连接构件包括两个部分，即第一连接电路和第二连接电路。因此，本发明具有提高适应设计上的变化的灵活性和扩展性以及减小由于电路导致的内阻差异的效果，从而即使在高电流的传导过程中也防止出现电流差异。因此，作为示例，当根据本发明的连接构件用在中型或大型电池组中时，防止了电池模块或者构成电池模块的电池组电池的退化，因而提高了电池组的整体寿命，并且获得了电池模块或电池组电池的均一充电和放电效率。因此，能够容易地制造具有最佳性能的电池模块和包括该电池模块的中型或大型电池组。

Claims (4)

1.一种用于将两个或更多个设备连接到外电路的连接构件，该连接构件包括：

一个连接到所述外电路的连接点的第一连接电路，以及

顺序地连接到该第一连接电路的多个第二连接电路，所述第二连接电路在该第一连接电路和各个设备之间具有相同的长度，该第二连接电路被构造为如下结构，在该结构中在该第二连接电路和该第一连接电路具有相同厚度的情况下，随着所述外电路的连接点与所述设备的连接点之间的连接距离增加，所述第二连接电路的宽度增大和/或所述第二连接电路的长度减小，从而

使所述外电路的连接点与所述设备的连接点之间的内阻均衡，

其中该第一连接电路和该第二连接电路被印制在单个板上或者是通过切割单个金属板被同时制造的多个金属板。

2.根据权利要求1所述的连接构件，其中每一个设备是被充电和放电的电池组电池或者包括多个电池组电池的电池模块。

3.一种电池组，其被构造为如下结构，在该结构中利用权利要求1或2所述的连接构件进行该电池组的电连接。

4.根据权利要求3所述的电池组，其中该电池组用作电动车辆的充电和放电电源。

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