CN102299288B - 电池 - Google Patents

电池 Download PDF

Info

Publication number
CN102299288B
CN102299288B CN201110158479.8A CN201110158479A CN102299288B CN 102299288 B CN102299288 B CN 102299288B CN 201110158479 A CN201110158479 A CN 201110158479A CN 102299288 B CN102299288 B CN 102299288B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery unit
battery
clasp
bus
sensor wire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201110158479.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102299288A (zh
Inventor
帕特里克·丹尼尔·玛古尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Priority to CN201510221515.9A priority Critical patent/CN104979518B/zh
Publication of CN102299288A publication Critical patent/CN102299288A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102299288B publication Critical patent/CN102299288B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/505Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising a single busbar
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/528Fixed electrical connections, i.e. not intended for disconnection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/528Fixed electrical connections, i.e. not intended for disconnection
    • H01M50/529Intercell connections through partitions, e.g. in a battery casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R11/00Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts
    • H01R11/11End pieces or tapping pieces for wires, supported by the wire and for facilitating electrical connection to some other wire, terminal or conductive member
    • H01R11/28End pieces consisting of a ferrule or sleeve
    • H01R11/281End pieces consisting of a ferrule or sleeve for connections to batteries
    • H01R11/288Interconnections between batteries
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/364Battery terminal connectors with integrated measuring arrangements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电池,该电池具有设置为阵列的多个电池单元对。电池单元对纵向连接。感应导线设置在电池单元对的端部上以避开与电池单元对的接头相邻的感应导线。

Description

电池
技术领域
本发明涉及一种能够测量由多个纵向连接的电池单元对构成的电池中的电压的电池。
背景技术
电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、及燃料电池车辆(FCV)通常包括高压蓄电池。在运转时,蓄电池提供电能以运转车辆中的多个组件,例如连接至车轮的电动马达。蓄电池通常包括多个可存储电荷的电化学电池单元。例如,蓄电池可为锂离子电池。会出现如下的一些问题:高效封装电池单元阵列、有效连接电池单元以提供所需电池特性、提供足够的冷却以确保电池单元不会过热、以及为所有或至少许多电池单元提供传感器用于测量电压和温度以探测除湿电池单元运转故障。
发明内容
本发明公开了一种电池,包括第一和第二多个设置为阵列的电池单元对,第一电池单元对的正极端子和第二电池单元对的负极端子被设置为与阵列的第一侧面相邻。第一导体在与第一侧面相邻的端部电连接至第一电池单元对的边缘,第二导体电连接至与第一侧面相邻的第一电池单元对正极端子。支架焊接至第二电池单元对的负极端子。支架位于阵列第一侧面的附近。母线将多个第一电池单元对中的一个电池单元对连接至多个第二电池单元对中的一个电池单元对。母线焊接至一个第一电池单元对的与第一侧面相邻的端部的中心,并机械连接至一个第二电池单元对的支架。每个第一电池单元对均与多个第二电池单元对中的一个在第一侧面相匹配,并设有多个母线以在第一侧面连接这些配对。
第一电池单元对的负极端子和第二电池单元对的正极端子位于阵列的第二侧面附近。电池还包括在与第二侧面相邻的端部电连接至第二电池单元对的边缘的第三导体、和电连接至与第二侧面相邻的第二电池单元对正极端子的第四导体。
电池单元对中与第一侧面相邻的电池单元被称为近端电池单元,而电池单元对中与第二侧面相邻的电池单元被称为远端电池单元。通过第一和第二导体确定第一电池单元对的近端电池单元的电压。通过第一和第四导体确定第一电池单元对的远端电池单元的电压。通过第二和第三导体确定第二电池单元对的近端电池单元的电压。通过第三和第四导体确定第二电池单元对的远端电池单元的电压。
电池包括与阵列第二侧面相邻的焊接至第一电池单元对负极端子的支架、以及电连接第一电池单元对和第二电池单元对的与阵列第二侧面相邻的母线。母线的第一端焊接至第二电池单元对的正极端子,母线的第二端机械连接至焊接至第一电池单元对的支架。
根据本发明,还公开了一种电池,该电池包含:设置为阵列的第一和第二电池单元对(200a、200d和200b、200c),第一电池单元对的正极端子和第二电池单元对的负极端子设置为与阵列的第一侧面相邻;电连接至第一电池单元(200a)的弯曲接头(218a)的感应导线(220a);连接至第一电池单元(200a)的正极端子的母线(208a);以及电连接至母线(208a)的感应导线(212b)。
根据本发明的一个实施例,其中,电池单元(200a)为第一电池单元对(200a、200d)的第一电池单元,且通过测量电连接至弯曲接头(218a)的感应导线(220a)和电连接至母线(208a)的感应导线(212b)之间的电压差来确定第一电池单元(200a)的电压。
根据本发明的一个实施例,其中,电池单元(200a)为第一电池单元对(200a、200d)的第一电池单元,电池单元(200d)为第一电池单元对(200a、200d)的第二电池单元,还包含:连接至第二电池单元(200d)的负极端子(204d)的支架(206d),母线(208a)也连接至支架(206d);以及电连接至支架(206d)的感应导线(212d),其中通过测量电连接至弯曲接头(218a)的感应导线(220a)和电连接至支架(206d)的感应导线(212d)之间的电压差来确定第二电池单元(200d)的电压。
根据本发明的一个实施例,其中,该电池还包含:以卡扣关系连接至弯曲接头(218a)的扣环(216a),其中扣环(216a)还连接至感应导线(220a)。
根据本发明的一个实施例,其中第二电池单元对(200b、200c)包含第一电池单元(200b)和第二电池单元(200c),电池还包含:连接至第一电池单元(200b)的负极端子(204b)的支架(206b);电连接至支架(206b)的感应导线(212b);以及电连接至第二电池单元(200c)的弯曲接头(218c)的感应导线(220c);其中,通过测量电连接至弯曲接头(218c)的感应导线(220c)和电连接至支架(206b)的感应导线(212b)之间的电压差来确定第一电池单元(200b)的电压。
根据本发明的一个实施例,其中电池单元(200a)为第一电池单元对(200a、200d)的第一电池单元,电池单元(200d)为第一电池单元对(200a、200d)的第二电池单元,电池单元(200b)为第二电池单元对(200b、200c)的第一电池单元,电池单元(200c)为第二电池单元对(200b、200c)的第二电池单元,还包含:连接至第一电池单元对(200a、200d)的第二电池单元(200d)的负极端子(204d)的支架(206d);以及电连接至支架(206d)的感应导线(212d);连接至第二电池单元对(200b、200c)的第一电池单元(200b)的负极端子(204b)的支架(206b);电连接至第二电池单元对(200b、200c)的第一电池单元(200b)的支架(206b)的感应导线(212b);电连接至第二电池单元对(200b、200c)的第二电池单元(200c)的弯曲接头(218c)的感应导线(220c);以及连接至第二电池单元对(200b、200c)的第二电池单元(200c)的母线(208c),其中:通过测量电连接至第一电池单元对(200a、200d)的第一电池单元(200a)的弯曲接头(218a)的感应导线(220a)和电连接至与第一电池单元对(200a、200d)的第一电池单元(200a)的正极端子相连的母线(208a)的感应导线(212b)之间的电压差来确定第一电池单元对(200a、200d)的第一电池单元(200a)的电压。
通过测量电连接至第一电池单元对(200a、200d)的第一电池单元(200a)的弯曲接头(218a)的感应导线(220a)和电连接至第一电池单元对(200a、200d)的第二电池单元(200d)的支架(206d)的感应导线(212d)之间的电压差来确定第一电池单元对(200a、200d)的第二电池单元(200d)的电压;通过测量电连接至第二电池单元对(200b、200c)的第二电池单元的弯曲接头(218c)的感应导线(220c)和电连接至第二电池单元对(200b、200c)的第一电池单元的支架(206b)的感应导线(212b)之间的电压差来确定第二电池单元对(200b、200c)的第一电池单元(200b)的电压;通过测量电连接至第二电池单元对(200b、200c)的第二电池单元(200c)的弯曲接头(218e)的感应导线(220c)之间的电压差来确定第二电池单元对(200b、200c)的第二电池单元(200c)的电压。
根据本发明的一个实施例,支架具有内部螺纹,电池还包含:与支架的内螺纹相连接的具有螺纹的螺栓。
根据本发明,还提供了一种电池,该电池包含:设置为阵列的第一多个电池单元对,正极端子设置为与阵列的第一侧面相邻,第一电池单元对具有与第一侧面相邻的近端电池单元和远离第一侧面的远端电池单元;设置为阵列的第二多个电池单元对,负极端子设置为与第一侧面相邻,第二电池单元对具有与第一侧面相邻的近端电池单元和远离第一侧面的远端电池单元;电连接第一电池单元对的近端电池单元的正极端子和第二电池单元对的近端电池单元的负极端子的母线;以及在与第一电池单元对的近端电池单元与第一侧面相邻的端部相邻处连接至第一电池单元对的近端电池单元的边缘的扣环。
根据本发明的一个实施例,其中,电池单元总体上为圆柱形,每个电池单元的端部包含:包括正极端子的中间,以及极性与正极端子相反的外部;且扣环扣在外部上。
根据本发明的一个实施例,其中,电池单元具有负极性且总体上呈圆柱形的外壳,其在正极端子上弯曲形成与电池单元的一端相邻的弯曲接头;弯曲接头具有将圆柱形壳体与正极端子在弯曲接头附近隔离开的绝缘体;电池单元的圆柱形壳体中成型有凹口;扣环包含至少两个扣钩与凹口接合以形成卡扣连接。
根据本发明的一个实施例,其中扣环在第一电池单元对的近端电池单元的大约四分之三边缘上与近端电池单元连接;扣环中的缺口与连接至第一电池单元对的近端电池单元的母线对齐以防止扣环与母线之间的接触。
根据本发明的一个实施例,该电池还包含:连接至母线的感应导线;以及连接至扣环的感应导线,其中第一电池单元对的特定近端电池单元的电压基于连接至该特定近端电池单元相关联的母线的感应导线和连接至该特定电池单元相关联的扣环的感应导线之间的电势差被确定。
在包含电池单元对的电池阵列中,可通过接触位于电池单元对的端部的导体测量电压,从而避免了必须在连接点(其位于远离任意端部处)附近接触电池对。在包含单个电池单元的电池阵列中,可通过接触位于电池对一端处的导体来测量电压,其可有助于可选择的封装方案。
附图说明
图1为说明了机动车辆及设置在车辆中的电池的示意性立体图。
图2为说明了包括多个电池单元和多个堆叠支撑件的电池的立体图。
图3a为堆叠支撑件的侧视图,以虚线显示了电池单元。
图3b为堆叠支撑件的一部分,指示了支撑表面相对于虚线所示的电池单元的位置。
图4为堆叠支撑件和弹性带的立体分解图。
图5为电池的侧视图,显示了母线连接电池单元。
图6为电池的示意侧视图,显示了近端上的母线连接电池单元和远端处的母线连接电池单元的一部分。
图7为带有盖住端部的遮盖的电池的侧视图,显示了用于将冷却空气引入电池单元的入口。
图8显示了两个相邻并相连的电池单元的一部分的截面图。
图9显示了两个相邻并相连的电池单元的侧视图。
图10显示了母线的立体图。
图11显示了通过母线在一端相连的两个纵向连接的电池单元对。
图12显示了扣环的立体图。
图13显示了带有与之连接的母线和扣环的电池单元的端部。
图14显示了端板的一部分。
图15、16显示了带有插入其中的温度传感器的端板的一部分的截面图。
具体实施方式
本领域技术人员将理解,参考任一附图说明及描述的实施例的多个特征可与一个或多个其它附图中所说明的特征相组合以得到并未明确说明或描述的替代实施例。所说明特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施例。然而,对于特定应用或实施方案,可能需要与本说明书教导相一致的特征的多种组合和修改。本领域技术人员可认识到与本说明书相一致的类似应用或实施方案,例如以与附图中实施例所示略微不同的顺序设置组件的应用或实施方案。本领域技术人员将认识到本说明书的教导可用于其它应用或实施方案。
在图1中,显示了具有电池12的车辆10。在图2中,显示了去除了外壳的电池14的立体图。电池14具有多个电池单元16,其沿电池单元16的纵轴设置为电池单元对18。将两个电池单元配对为电池单元对18为一个非限制性示例。在另一实施例中,单个电池单元设置为阵列。在另一实施例中,多于两个的电池单元纵向连接以形成电池单元组,其随后设置为形成电池单元阵列。选择纵向设置的电池单元的数目的相关因素为电池单元的冷却。如果冷却介质在一端导入并沿电池组的长度移动,沿冷却路径的最后一个电池单元比沿冷却路径的第一个电池单元接收到较高温度的冷却介质。
在图2中所示的实施例中,电池单元对分别设置为第一排20、第二排22、和第三排24电池单元对,支撑带维持电池单元16的相对位置。下支撑带26位于第一排电池单元20下方并设置为与板28、30平行(图2中看不到30)。另一下支撑带32设置为与支撑带26平行并总体上位于支撑带26中央。取决于纵向连接的电池单元的数目,可提供更多或更少的下支撑带32。在第一排电池单元对20的顶部,设置有外部中支撑带34和中央中支撑带36。在支撑带34和36的顶部设置有第二排电池单元对22。另一组外部中支撑带38和中央中支撑带设置在第二排电池单元电源对22上方。图1的实施例具有三排电池单元对。在另一实施例中,可组装更少或更多排的电池单元对,而外部中支撑带和中央中支撑带的数目相应地增加或减少。上支撑带42、44设置在顶排电池单元对(其为第三排24)的顶部。
支撑带26、42具有相同的设计,但指向不同,支撑带26的支撑表面(此附图中不易见)向上延伸,支撑带42的支撑表面向下延伸,即支撑表面与电池单元接合。类似地,支撑带44和32相同,支撑带34与38相同、支撑带36与40相同。
继续参考图2,支撑带26、32具有朝向下的槽(图2中的视图里不可见),支撑带42、44具有朝向上的槽。弹性带46设置在上支撑带相关联的槽中。支撑带为波浪形,波浪的底部延伸入槽的底面。当遮盖位于电池14上方时,挤压弹性带46以提供压力,从而维持电池单元在电池14内的相对位置。
在图3a中,显示了支撑带50(下)、52(第一中)、54(第二中)、和56(上)的部分。所显示的支撑带50的部分可在一端(例如图3中所示的近端部)支撑6个电池单元。另一支撑带设置在电池单元(或电池单元对)的远端,所述另一支撑带在图3a中不可见。电池单元58(图3a中虚线所示)可设置在支撑表面60上。固定凸缘62从支撑表面60向上延伸。电池单元58在正极端子端附近具有环形凹口64与固定凸缘62接合。在替代实施例中,连接固定凸缘62以形成单个固定凸缘。电池单元58的右边为由支撑表面68容纳的另一电池单元66。在一个实施例中,支撑表面为凹形的用于放置电池单元的外部圆柱形表面。
交替位于支撑带50上的一排电池单元具有位于支撑带50上的正极端子端(例如电池单元58)和位于支撑带50上的负极端子端(例如电池单元66)。因此,在一排电池单元中,负极端子端与正极端子端相邻,反之亦然。
第一中支撑带52设置在第一排电池单元的上方。支撑带52具有向下延伸并与电池单元58的环形凹口64接合的固定凸缘。支撑带52具有向下延伸与电池单元66相邻的边72。电池单元66的前边缘位于边72之后。边72可防止电池单元66滑出。除了设置在第一排电池单元的上方之外,第一中支撑带52还提供了对第二排电池单元的支撑。由于第一中支撑带52的支撑结构,第二排电池单元与第一排电池单元有所偏离,这样它们处于紧密排列的阵列中。最紧密的排列设置为三个相邻电池单元的中心彼此距离相等,即形成等边三角形。然而,在图3a中所示的实施例中,三个相邻电池单元的中心形成等腰三角形74,其提供了紧密排列的阵列,而非最紧密排列的阵列。
在图3b中,第二中支撑带54在5点钟位置和6点钟位置之间以及6点钟位置和7点钟位置之间接触电池单元75。在此视图中看不见电池单元75所处的实际支撑表面,因为其被边72所遮挡。上支撑带56向下延伸并也接触电池单元75。由于被边73所遮挡,看不见支撑表面。这些上支撑表面在10点钟位置和11点钟位置之间以及1点钟位置和2点钟位置之间接触电池单元75。应注意,电池中的所有电池单元标称均相同,只有指向和连接有所不同。然而出于说明目的,对多个电池单元分配了不同的附图标记以说明本发明的相关特征。
再次参考图3a,第二中支撑带54设置于第二排电池单元的上方并支撑第三排电池单元。上支撑带56处于第三排电池单元的顶部。支撑带56的上表面具有槽76,弹性带46位于该槽中。弹性带46可为金属带。任何合适的弹力或弹性金属均可用在槽76中;此外,可使用其它合适的形状替代图3a中所示的波浪形弹簧。
图4中显示了支撑带的立体分解图。从图4的视角可以看出支撑带52上的固定凸缘70从支撑带52的前表面向后缩入一定距离。边72与支撑带52的前表面平齐。此外,支撑带52上的一对支撑表面68放置电池单元的端部(未显示),而另一对从支撑带54向下延伸的支撑表面也与电池单元相接触,从而通过其周边上的四个支撑表面将电池单元固定在适当位置。
在图5中,显示了电池80的侧视图,具有三排电池单元,每排有十四个电池单元,正极端子和负极端子交替指向外。在图5中,电池单元82的负极端子和电池单元84的正极端子可见。七个母线86连接底排电池单元的相邻电池单元。十三个母线88连接第二排中的电池单元和第三排中的电池单元。电池单元的另一端也设有母线,其在图6中示意性说明,其中电池具有设置为三排的四十二个电池单元对。图6中仅电池单元对的近端电池单元可见。图6中可见所有母线的至少一部分,母线102、104连接电池单元对的近端电池单元,母线106、108连接电池对的远端电池单元。电池单元110正电势最高,电池导线114离开电池100。类似地,电池单元112负电势最低,电池导线116离开电池100。如果单个电池单元中的电势为4.2V,图6中的各个电池单元代表了电池对,且有42个电池对,则导线114和116之间的电势为176V。需要避免相邻电池单元(例如电池单元118和120)之间发生短路。电池单元118和120之间有10个电池单元:电池单元118和120后方各有一个,以及四个电池单元对122后方各有一个。电池单元118和120的端子之间有50.4V(12个电池单元,每个电池单元4.2V)的电势差。1.6mm的气隙足以避免短路。考虑到安全系数,设置了2mm的间隙。所需间隙可取决于电池单元的类型、电池单元如何连接、电池所受到的振动、以及所需的安全系数而有所变化。在图6中,由于紧密排列的阵列设置导致电池单元垂直不对齐,电池100具有虚设电池单元位置124。在这种实施例中,虚设电池单元位置可用于将电缆导线(例如传感器电线)引入引出电池100。在另一实施例中,可引入电池单元100的右侧,而仅保留虚设电池单元位置124的一部分。在又一实施例中,位置124中设有两个额外的电池单元,且位置124中的电池单元具有最大的负电势。
电池单元在充电/放电运转期间释放能量。为了避免过热及损坏电池单元,通常要冷却电池单元。在一个实施例中,沿电池单元对纵向提供冷却空气。在图7中,电池132的端板130具有开口134用于允许冷却空气流入电池单元的间隔中。在远端,空气离开电池单元的间隔。再次参考图5,气孔136、138、140大致与开口134对齐。
在图8中,通过截面显示了两个相邻电池单元150、152的部分。电池单元150的端子154通过弯曲接头156与电池单元体155直接或间接连接。通过在弯曲接头156内部设置绝缘体158以将二者分离来避免正极端子154和电池单元体155之间的短路。凹口157位于弯曲接头156附近。母线160焊接至正极端子154。母线160从正极端子154朝向电池单元152延伸。电池单元152的负极端子162与电池单元150的正极端子指向相同方向。在一个实施例中,支架164通过焊接连接至负极端子162。母线160中的开口位于支架164附近。垫圈168位于母线160上方。一些实施例中不包括垫圈168。支架164内部具有螺纹以允许与具有合适螺纹的螺栓166接合。螺栓166将母线160固定在适当位置。电池单元150的正极端子端154、母线160、支架164、垫圈168、及螺栓166的电势基本上相等,因为它们电连接。
图9中显示了相邻电池单元150、152的侧视图。正极端子154设于电池单元150端部的中心。相对于正极端子154极性相反的弯曲接头156占据了电池单元150端部的外部。母线160朝向电池单元152延伸。母线160具有长孔170。
图10中显示了母线160的立体图,显示了长孔170、弯头172(图8中也有所显示)、及用于焊接的位置174。由于设置了弯头172而使母线160不会与弯曲接头156(图8中所示)接触。由于母线160处于正极端子154的电势,而弯曲接头156处于电池单元体155的负电势,所以母线160与弯曲接头156之间接触会导致短路。
在图11中,显示了六个电池单元200a-f,其为电池单元阵列的一小部分。电池单元200a和200d纵向连接并形成第一电池单元对。电池单元200b和200c纵向连接并形成第二电池单元对。电池单元200e和200f纵向连接并形成第三电池单元对。图11中仅可见正极端子202b、202d、和202f的一部分。电池单元200b、200d和200f的负极端子204b、204d和204f分别设有支架206b、206d和206f。如上文关于阵列中电池单元的设置所讨论的,一个电池单元的正极端子与另一电池单元的负极端子相邻,例如电池单元200a的正极端子(图11中不可见正极端子,但在图11的最左侧)与电池单元200b的负极端子204b相邻。电池单元200a的正极端子通过母线208a电连接至电池单元200b的负极端子204b。母线208a通过支架206b和螺栓214b与电池单元200b的负极端子204b相连;这样,所有这些元件电势相同。在图11中所示的实施例中,垫圈210b设置在支架206b和螺栓214b之间。电压感应导线212b连接至垫圈210b。在替代实施例中,没有垫圈210b,而电压感应导线212b连接至母线208b或支架206b。图11中可见的电池单元200a-f的圆柱形体的表面相对于其正极端子为负电势(例如,关于电池单元200d,正极端子相对于电池单元200d的圆柱形体(其具有负电荷)具有正电荷)。扣环216a、216c和216e分别与电池单元200a、200c和200e的弯曲接头218a、218c和218e连接。下文将参考图12、13更为详细地讨论扣环。扣环216a、216c和216e设有感应导线220a、220c、和220e。扣环216a、216c和216e分别处于电池单元200a、200c、200e的负极端子的负电势。因此,通过测量感应导线212b(与母线208a的电势相同)与感应导线220a(与扣环216a的电势相同)之间的电势差,可确定跨过电池单元200a的电势。通过测量感应导线212b和连接至扣环216c的感应导线220c之间的电压,确定跨过电池单元200b(其与电池单元200c构成电池单元对)的电势。对于电池单元对,通过在电池单元对的两端进行测量来确定电势。然而,这相对于在电池单元对的电池单元之间的接头处进行测量表现出了优势。所示的测量配置不需要在邻近负极端子204a处进行测量以确定跨过电池单元200a的电压。可根据下列表格测量跨过每个所示电池单元的电压。
该表格指示可通过七次电压测量确定跨过六个电池单元的电压,因为表格中的十二个元素显示了五次重复。这会带来在纵向相连的电池单元对之间的连接点附近设置导体的挑战。通过本发明实施例消除了这种挑战,其中在纵向相连的电池单元对的一端或另一端进行所有的电压测量。如结合图11关于三个电池单元对所描述的,电压测量可延伸至任意数目的电池单元对。在一个实施例中,84个电池单元设置在42电池单元对中并且串联电连接。通过85个感应导线,可确定跨过84个电池单元中每一个的电压。
在图12中,显示了扣环300包括:与电池单元的凹口相连的扣钩302、与电池盖相连的倒钩304以及由导电材料构成的筒形插座306。在图12中所示的视图中,可见两个扣钩302。然而,在一个实施例中,至少一个额外的扣钩设置在三个倒钩304中间一个的附近。然而,在此视图中看不见,因为第三个扣钩被扣环300的本体和倒钩304遮住而看不见。筒形插座306中可设置电压感应导线308。在图13中,扣钩302与电池单元150的凹口157接合以将扣环300固定至电池单元150。扣环300位于弯曲接头156上方而不接触正极端子154或母线160。扣环300并非完整的环,而大约是190度至315度的环,例如是270度的环。扣环300的环中的缺口与母线160延伸出槽170的部分对齐。母线160与扣环300的电势不同,因此不能接触。扣环300的缺口允许母线160具有从正极端子154延伸的空间而不会发生干涉。倒钩304成形为进入盖板里成型的穴中,并在插入盖板后防止移除。
在图14中,显示了面板180的一部分的立体图,其具有成型于其中的钢板弹簧182。温度传感器的导线184显示为伸出钢板弹簧182。在图15中,显示了面板180中的钢板弹簧182的截面。热敏电阻或其它合适的测温传感器(例如热电偶)的小珠186显示为藏在成型于钢板弹簧182中的穴188中。小珠186插入钢板弹簧182中,但因为容纳于穴188中而无法拉出。图15中钢板弹簧182处于未加载位置。虚线190显示了当面板180连接至电池单元阵列时电池单元端部的平均高度。在图16中,显示了安装后邻近电池单元192的面板180。在安装时迫使钢板弹簧182的尖端(其中含有穴188和小珠186)向上移动。图14中钢板弹簧182处于偏离或加载位置,这样其对电池单元192施加力,从而保持小珠186与电池单元192接触。通过弹簧荷载,可在电池单元192和面板180之间容许一定量的振动而不会丧失小珠186和电池单元192的接触。图14-16中说明了面板的一部分。可为电池单元阵列中的每个电池单元提供与面板相邻的安装位置(包括钢板弹簧和穴188)。
尽管已经详细描述了最佳模式,但是本领域技术人员将认识到权利要求范围内的多种替代设计和实施例。尽管一个或多个实施例描述为在一个或多个所需特性方面相对于其它实施例和/或现有技术提供了优点或较为优选,本领域技术人员将认识到可在多个特征中有所削弱以实现所需的系统特性,其可依赖于具体应用和实施方案。这些特性包括但不限于:成本、强度、耐久性、生命周期成本、市场性、外观、封装、尺寸、可维修性、重量、制造性、组装轻松等。描述为在一个或多个特性方面相对于其它实施例没有那么需要的实施例并未超出本发明所要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种电池,包含:
第一电池单元,正极端子设置为与所述电池的第一侧面相邻;
第二电池单元,负极端子设置为与所述第一侧面相邻;
第一母线,连接所述第一电池单元的所述正极端子和所述第二电池单元的负极端子;以及
第一扣环,在与所述第一侧面相邻处连接至所述第一电池单元的边缘,
其特征在于,所述第一扣环是一个190度至315度的环,所述扣环的缺口指向所述第一母线,从而避免了所述第一扣环和所述第一母线之间的电连通。
2.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述第一电池单元在与所述第一侧面相邻的侧壁中具有凹口,且所述第一扣环具有多个与所述凹口接合的扣钩。
3.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,还包含:
第一感应导线,电连接至所述第一母线;以及
第二感应导线,电连接至所述第一扣环,
其中,基于所述第一和第二感应导线之间的电势差确定所述第一电池单元的电压。
4.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,还包含:
第三电池单元,与所述第一电池单元纵向连接,所述第一和第三电池单元包含第一电池单元对,所述第一电池单元更接近所述第一侧面;
第四电池单元,与所述第二电池单元纵向连接,所述第二和第四电池单元包含第二电池单元对,所述第二电池单元更接近所述第一侧面;以及
第二扣环,远离所述第一侧面连接至所述第四电池单元的边缘。
5.根据权利要求4所述的电池,其特征在于,还包含:
第一感应导线,电连接至所述第一母线;
第二感应导线,电连接至所述第一扣环;以及
第三感应导线,电连接至所述第二扣环,
其中,基于所述第一和第二感应导线之间的电势差确定所述第一电池单元的电压,基于所述第一和第三感应导线之间的电势差确定所述第二电池单元的电压。
6.根据权利要求5所述的电池,其特征在于,还包含:
第三电池单元对,由纵向连接的第五和第六电池单元构成,所述第五电池单元的正极端子设置为与所述第一侧面相邻;
第二母线,连接所述第四电池单元的所述正极端子与所述第六电池单元的负极端子;
第三扣环,在与所述第一侧面相邻处连接至所述第五电池单元的边缘;
第四感应导线,电连接至所述第二母线;以及
第五感应导线,电连接至所述第三扣环,其中所述第六电池单元的电压基于所述第四和第五感应导线之间的电势差,且所述第四电池单元的电压基于所述第三和第四感应导线之间的电势差。
7.根据权利要求6所述的电池,其特征在于,所述扣环为不完整的环,其具有多个扣钩,所述扣钩与相关联电池单元上的凹口以卡扣关系协作,且所述扣环具有指向所述第一母线的缺口以防止与焊接至所述相关联电池单元的所述母线电连通。
CN201110158479.8A 2010-06-22 2011-06-07 电池 Active CN102299288B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510221515.9A CN104979518B (zh) 2010-06-22 2011-06-07 电池

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/820,494 US8647766B2 (en) 2010-06-22 2010-06-22 Voltage detection in a battery
US12/820,494 2010-06-22

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510221515.9A Division CN104979518B (zh) 2010-06-22 2011-06-07 电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102299288A CN102299288A (zh) 2011-12-28
CN102299288B true CN102299288B (zh) 2015-06-03

Family

ID=44277795

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110158479.8A Active CN102299288B (zh) 2010-06-22 2011-06-07 电池
CN201510221515.9A Active CN104979518B (zh) 2010-06-22 2011-06-07 电池

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510221515.9A Active CN104979518B (zh) 2010-06-22 2011-06-07 电池

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8647766B2 (zh)
CN (2) CN102299288B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2870887A1 (en) * 2011-06-03 2012-12-06 Enerdel, Inc. Energy storage system
US8968912B2 (en) 2011-12-21 2015-03-03 Ford Global Technologies, Llc Method and apparatus for manufacturing a battery for a vehicle
DE102012210611A1 (de) * 2012-06-22 2013-12-24 Robert Bosch Gmbh Energiespeichereinheit mit zwei getrennten elektrochemischen Bereichen
JP6012575B2 (ja) * 2012-12-19 2016-10-25 三菱重工業株式会社 電池状態監視装置及びこれを備えた電池モジュール
JP5873210B2 (ja) * 2013-02-18 2016-03-01 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池ブロック及び二次電池モジュ−ル
KR101513811B1 (ko) * 2013-11-20 2015-04-20 엘에스엠트론 주식회사 전기 합선 방지 기능이 개선된 에너지 저장장치 및 그 제조방법
KR102210878B1 (ko) * 2014-03-03 2021-02-02 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
US9318751B2 (en) * 2014-03-31 2016-04-19 Ford Global Technologies, Llc Traction battery assembly with spring component
US9281673B2 (en) * 2014-04-03 2016-03-08 Ford Global Technologies, Llc Deformable busbar assembly and bus bar installation method
US9385356B2 (en) 2014-04-30 2016-07-05 Ford Global Technologies, Llc. Terminal holder for electric vehicle battery assembly
USD782409S1 (en) 2015-03-30 2017-03-28 Johnson Controls Technology Company Lithium ion battery cell with terminal washers
WO2017220513A1 (de) * 2016-06-20 2017-12-28 Michael Schnakenberg Akkumulatormodul mit optimierter stromführung
DE102016116842B3 (de) * 2016-09-08 2018-02-15 Lisa Dräxlmaier GmbH Steckverbinder zum elektrischen Verbinden von zwei elektrischen Baugruppen
CN209730034U (zh) 2019-01-18 2019-12-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电池模块
CN114846677A (zh) * 2020-02-28 2022-08-02 松下知识产权经营株式会社 蓄电设备
GB2597248A (en) * 2020-07-16 2022-01-26 Rolls Royce Plc Battery assembly

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5578392A (en) * 1995-02-17 1996-11-26 Japan Storage Battery Co., Ltd. Cylindrical cell, a cell pack, and a cell holder
US6558835B1 (en) * 1999-08-31 2003-05-06 Toshiba Battery Co., Ltd. Battery module of parallel electric cell rod bodies
CN101366145A (zh) * 2006-01-06 2009-02-11 约翰逊控制技术公司 具有排污歧管的电池系统

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3247969A1 (de) * 1982-12-24 1984-06-28 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Hochtemperaturspeicherbatterie
JP3777748B2 (ja) * 1997-09-30 2006-05-24 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション 組電池
DE10002142B4 (de) * 1999-01-28 2004-04-29 Sanyo Electric Co., Ltd., Moriguchi Stromversorgung enthaltend wiederaufladbare Batterien
US6410185B1 (en) * 1999-02-15 2002-06-25 Sony Corporation Battery device for loading on moving body
DE10064648C2 (de) * 1999-12-28 2003-09-18 Honda Motor Co Ltd Batterieeinheit
JP4079572B2 (ja) * 2000-04-14 2008-04-23 松下電器産業株式会社 電池パック
US6705418B2 (en) * 2000-10-31 2004-03-16 Volvo Car Corporation Arrangement for providing a compact battery with autonomous cooling
JP4320133B2 (ja) * 2001-06-05 2009-08-26 パナソニック株式会社 電池電源装置
US7014949B2 (en) * 2001-12-28 2006-03-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Battery pack and rechargeable vacuum cleaner
US7172831B2 (en) * 2003-01-09 2007-02-06 Ford Motor Company Battery system for automotive vehicle
JP4485187B2 (ja) * 2003-12-24 2010-06-16 本田技研工業株式会社 バッテリケース
EP1808914A4 (en) * 2004-10-08 2008-08-20 Honda Motor Co Ltd STRUCTURE OF A BATTERY HOUSING, LATCH STRUCTURE OF AN ELECTRIC COMPONENT HOUSING, AND STRUCTURE OF AN ELECTRIC COMPONENT HOUSING
JP4823535B2 (ja) * 2005-02-14 2011-11-24 矢崎総業株式会社 バッテリ接続プレート
AU2006225131B2 (en) 2005-03-16 2012-01-19 Ford Global Technologies, Llc Power supply system
KR100930474B1 (ko) * 2005-12-08 2009-12-09 주식회사 엘지화학 전지모듈 제조용 조립식 스페이서
JP2007200758A (ja) * 2006-01-27 2007-08-09 Toshiba Corp 電池パック
WO2007112116A2 (en) 2006-03-27 2007-10-04 Alcoa Inc. Integrated module connection for hev battery
US8568915B2 (en) * 2006-08-11 2013-10-29 Johnson Controls—SAFT Power Solutions LLC Battery with integrally formed terminal
KR100783871B1 (ko) * 2006-11-29 2007-12-10 현대자동차주식회사 배터리모듈의 지지장치
KR100844684B1 (ko) * 2006-11-29 2008-07-07 현대자동차주식회사 배터리모듈의 지지장치
US20080182158A1 (en) * 2006-12-14 2008-07-31 Johnson Controls- Saft Advanced Power Solutions Llc Battery system
DE102006061270B4 (de) * 2006-12-22 2021-10-14 Robert Bosch Gmbh Batteriepack und Batteriemodul
US7775810B2 (en) * 2008-06-12 2010-08-17 Delphi Technologies, Inc. Voltage tap apparatus for series connected conductive case battery cells
JP2009302990A (ja) * 2008-06-16 2009-12-24 Mitsumi Electric Co Ltd チューナモジュール

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5578392A (en) * 1995-02-17 1996-11-26 Japan Storage Battery Co., Ltd. Cylindrical cell, a cell pack, and a cell holder
US6558835B1 (en) * 1999-08-31 2003-05-06 Toshiba Battery Co., Ltd. Battery module of parallel electric cell rod bodies
CN101366145A (zh) * 2006-01-06 2009-02-11 约翰逊控制技术公司 具有排污歧管的电池系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN104979518B (zh) 2017-12-12
CN104979518A (zh) 2015-10-14
US20110177368A1 (en) 2011-07-21
US8647766B2 (en) 2014-02-11
CN102299288A (zh) 2011-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102299288B (zh) 电池
CN102299279B (zh) 电池
EP2706589B1 (en) Battery module and battery assembly including same
US11139529B2 (en) Cylindrical battery cell assembly with improved space utilization and safety, and battery module comprising same
EP2421070A1 (en) Battery pack
KR101152635B1 (ko) 전지모듈용 전압 검출 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈
CN103534837B (zh) 用于二次电池的连接结构及包括该连接结构的电池组
US7951483B2 (en) Assembled battery with inner and outer frames
US11342624B2 (en) Module backbone system
KR102085344B1 (ko) 차량용 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
CN107810566B (zh) 用于电池模块的盖组件
KR20160017077A (ko) 배터리 커넥터 어셈블리
CN109891626A (zh) 电池组
WO2007079449A2 (en) Battery system
US10074846B2 (en) Battery module including a weldless busbar having an integrated fusible link
US9184472B2 (en) Battery pack and method of manufacturing battery pack with interconnected half contact pads
JP6594455B2 (ja) ワイヤー固定リブを備えている電池モジュール
KR101536143B1 (ko) 안정적인 측정 수단을 구비한 전지팩
CN107732346A (zh) 电池监控装置
EP3770993A1 (en) Battery pack
TW201918395A (zh) 充電連接器,充電裝置以及套件和充電方法
JP6338905B2 (ja) バッテリシステム
US20240154273A1 (en) Battery module and battery pack comprising same
KR20130002749A (ko) 신규한 구조의 전지모듈
CN114914606B (zh) 一种安装盒、电池包及装配方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant