CN102623661A - 串并联动力电池结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种串并联动力电池结构。它包括上连接支撑板，下连接支撑板，至少一层中间支撑板，上连接支撑板与中间支撑板之间设有由单体电芯组成的第一电池组，中间支撑板与下连接支撑板之间设有由单体电芯组成的第二电池组，上连接支撑板上设有正极板，正极板与第一电池组中的单体电芯的正极插接式并联；下连接支撑板上设负极板，负极板与第二电池组中的单体电芯的负极插接式并联；第二电池组中的单体电芯与第一电池组中的单体电芯之间插接式串联。本发明插接连接结构可靠性好，稳定性高，抗破坏性强，单体电芯更换方便。

Description

串并联动力电池结构
技术领域
本发明属于电池连接结构，具体涉及一种动力电池串并联动力电池结构。
背景技术
目前，很多公司正在进行以锂离子电池替代汽油的电动车研发与生产工作。将单体小电池串并连成大电池组是一个重要的方向；因为单体电芯电压较低一般不超过4V，必须串联起来使用；而且，单体电芯容量越大安全性越差；所以，很多厂家都采用将小电池串并联组成大电池组的方法；但然，也由于技术水平的限制，部分厂家因无法使用小电池串并联而不得不采用单体大容量电池。安全性能可靠的圆柱单体电芯正在被广泛应用于电池组的串并联。
目前市场上出现的圆柱形电池大多采用平滑端子盖帽、底部不带端子金属壳，如锂离子电池18650、26650等，此类电池的串并联无非是通过电阻焊或者激光焊在盖帽平滑端子和金属壳底部引出连接片，然后将连接片再焊接到其他电池上去，从而形成串并联，这种连接方法存在很多缺陷：
1.可靠性差，由于技术的限制，电池焊接存在一世界性难题，不论激光焊还是电阻焊都很难保证电池没有虚焊；而组合电池中有单体电芯虚焊是很危险的，这会导致电池的不均衡，有电池会被过充过放，轻则电池组寿命提前结束，重则导致电池组起火爆炸，对车辆和人生造成伤害。
2.破坏性强，不论是电阻焊还是激光焊都是瞬间高温将金属熔化粘合在一起，这个能量是有可能对单体电芯内部造成破坏导致微短路的(尤其电池底部和内部结构贴的很紧)，从而，降低了单体电芯的安全可靠性。
3.不可拆卸与替换，单体电芯一旦被焊接到电池组将无法再进行更换，不能拆，一拆电池组就损坏。但在实际运行中我们有时是需要更换一些不合格单体电芯的，如果不能更换就将造成很大的浪费或者电池组安全性能下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以插接连接实现动力电池单体电芯串并联动力电池结构，以解决上述问题。
本发明的技术方案是：它包括上连接支撑板，下连接支撑板，至少一层中间支撑板，上连接支撑板与中间支撑板之间设有由单体电芯组成的第一电池组，中间支撑板与下连接支撑板之间设有由单体电芯组成的第二电池组，上连接支撑板上设有正极板，正极板与第一电池组中的单体电芯的正极插接式并联；下连接支撑板上设负极板，负极板与第二电池组中的单体电芯的负极插接式并联；第二电池组中的单体电芯与第一电池组中的单体电芯之间插接式串联。
上述是上下两层电池组。
也可以是三层或更多层电池组。
三层或更多层电池组的技术方案是：它包括上连接支撑板，下连接支撑板，两层中间支撑板，上连接支撑板与中间支撑板之间设有由单体电芯组成的第一电池组，中间支撑板与下连接支撑板之间设有由单体电芯组成的第二电池组，中间支撑板之间设有由单体电芯组成的第三电池组；上连接支撑板上设有正极板，正极板与第一电池组中的单体电芯的正极插接式并联；下连接支撑板上设负极板，负极板与第二电池组中的单体电芯的负极插接式并联；第三电池组中的单体电芯与第一电池组中的单体电芯之间插接式串联，第三电池组中的单体电芯与第二电池组中的单体电芯之间插接式串联；第三电池组中的单体电芯之间正极之间并联，第三电池组中的单体电芯之间负极之间并联。
更多层电池组中具有三个或更多个中间支撑板，中间支撑板之间的单体电芯的连接结构与上述两层中间支撑板之间的连接结构相同。
所述单体电芯的正极盖包括绝缘连接夹环，连接夹环夹持连接有盖板，插接式正极片，插接式正极片与盖板之间设有保护片，保护片与盖板之间设有绝缘环。
所述插接结构的正极片包括第一正极片和第二正极片，第一正极片包括第一正极面，第一正极面一侧设第一插接接触板，第一正极面的另一侧设第一侧壁，第一侧壁下设第一固定板；第二正极片包括第二正极面，第二正极面一侧设第二插接接触板，第二正极面的另二侧设第二侧壁，第二侧壁下设第二固定板；第一插接接触板与第二插接接触板接触或设有插接间隙。
所述第一正极片和第二正极片是弹性片。
所述单体电芯的负极壳体下设有第一插板和第二插板。
正极片与正极板插接：正极板上设有正极插板，正极插板与正极片插接。
第一插板与单体电芯的正极盖的正极片插接。
中间支撑板上设并联导电板，并联导电板一端设有并联插槽，并联插槽与第一电池组或第三电池组中的单体电芯的负极壳体下设第二插板插接。
所述下连接支撑板上的负极板上设有第一负极片和第二负极片，第一负极片包括第一负极面，第一负极面一侧设第一负极插接接触板，第一负极面的另一侧设第一负极侧壁，第一负极侧壁设在负极板上；第二负极片包括第二负极面，第二负极面一侧设第二负极插接接触板，第二负极面的另二侧设第二负极侧壁，第二侧壁下设设在负极板上；第一负极插接接触板与第二负极插接接触板接触或设有插接间隙。
上连接支撑板上设上盖板，下连接支撑板下设下盖板；上盖板和下盖板之间连接固定螺杆螺母；正极板设正极连接板穿过上盖板；负极板设负极连接板穿过上盖板。
本发明利用单体电芯之间的插接连接结构，以及正负极的插接连接结构实现引出；装配时先将最下层单体电芯负极插头插到第一负极片和第二负极片中实现并联，然后中间支撑板套到最下层单体电芯组的正极上，再然后将另一层单体电芯的负极壳体下设有第一插板插到下层的单体电芯正极片中和并联导电板上；以次类推装其他电池块；接着取正极板，套入最上层单体电芯的正极片；最后取上、下盖板、贯通螺杆、螺母，将盖板安装到电池块上下两端，贯通螺杆从底盖插到上盖，拧紧螺母。其插接连接可靠性好，稳定性高，抗破坏性强，单体电芯更换方便。
附图说明
图1串并联动力电池结构结构示意图。
图2单体电芯结构示意图。
图3单体电芯结构俯视示意图。
图4上连接支撑板结构示意图。
图5上连接支撑板结构俯视示意图
图6下连接支撑板结构示意图。
图7下连接支撑板结构俯视示意图。
图8中间支撑板结构示意图。
具体实施方式
本发明给予单体电芯之间的插接连接，正负极的插接连接结构实现引出，实现串并连接。
单体电芯100的结构如图2、3所示，单体电芯100包括壳体101，它是负极；壳体内的正极负极结构及电解液不是本发明的技术特点，它可以是现有的技术。壳体101上绝缘连接有正极盖110。
壳体101下设有第一插板102和第二插板103；第一插板102和第二插板103为导体；其中第一插板102用于串联插接，第二插板103用于并联插接。第一插板102和第二插板103均为“L”形，该结构不仅便于串并连接的插接连接，而且还便于并联时的接触。
正极盖110包括绝缘连接夹环111，连接夹环111夹持连接有盖板113，和第一正极片114、第二正极片115；第一正极片114和第二正极片115的结构相同两个连接，或是结构对称的一个部件。
第一正极片包括第一正极面130，第一正极面一侧设第一插接接触板131，第一正极面的另一侧设第一侧壁132，第一侧壁下设第一固定板133；第二正极片包括第二正极面140，第二正极面一侧设第二插接接触板141，第二正极面的另二侧设第二侧壁142，第二侧壁下设第二固定板143；第一插接接触板与第二插接接触板接触或设有插接间隙。第一正极片114、第二正极片115材料具有弹性，如铜片。
上述第一正极片114、第二正极片115之间形成类似于“M”形的插接结构。
第二固定板143和第一固定板133由连接夹环111夹持。第二固定板143和第一固定板133下设有保护片116，保护片116与盖板113之间设有绝缘环117。
壳体101上端与绝缘连接夹环111夹持连接。
将上述单体电芯100连接串并连接组成动力电池组的结构如图1所示：
它包括上连接支撑板200，下连接支撑板220，和中间支撑板260，中间支撑板260的数量依据要求设置多个形成两层、三层、四层等多成串并联结构。中间支撑板260起到对单体电芯的支撑以及并联的结构。
上连接支撑板200起到对单体电芯的定位，及正极的并联引出的作用。
下连接支撑板220起到对单体电芯的定位支撑，及负极的并联引出的作用。
上连接支撑板200如图4、5所示，上连接支撑板200开设有单体电芯100的正极盖110的定位槽孔201，定位槽孔201多个均匀分布。上连接支撑板200设有正极板202，正极板202上设有与单体电芯100正极盖插接连接正极插板203。每个正极插板203与各自单体电芯100的正极盖110插接连接实现多个单体电芯100之间的正极并联引出。正极板202上设有正极连接板204。
具体的正极插板203插接在第一正极片114和第二正极片115之间的第一插接接触板131、第二插接接触板141之间与它们接触。弹性的第一正极片114和第二正极片115使得第一插接接触板131、第二插接接触板141与正极插板203之间紧密夹持(如图1)。
中间支撑板260如图8所示，中间支撑板260开设有单体电芯100的正极盖110的定位槽孔261，定位槽孔261与定位槽孔201对应。中间支撑板上设并联导电板262，并联导电板262一端设有并联插槽263，并联插槽263用于与单体电芯的负极壳体下设第二插板103插接。并联导电板262与另一单体电芯的负极壳体下的第一插板102的平面段接触，即与“L”形的平面部分接触。
下连接支撑板如图6、7所示，下连接支撑板220开设有单体电芯100的壳体下部定位槽孔221，定位槽孔221为阶梯状；下连接支撑板220上设负极板222；负极板222上设有第一负极片230和第二负极片240；第一负极片230和第二负极片240的结构对称；
第一负极片包括第一负极面231，第一负极面231一侧设第一负极插接接触板232，第一负极面的另一侧设第一负极侧壁233，第一负极侧壁设在负极板222上；第二负极片240包括第二负极面241，第二负极面一侧设第二负极插接接触板242，第二负极面的另二侧设第二负极侧壁243，第二侧壁下设设在负极板222上；第一负极插接接触板与第二负极插接接触板接触或设有插接间隙223。负极板222上设有负极连接板224。
串并联时：装配时先将最下层单体电芯负极插头插到第一负极片和第二负极片中实现并联，然后中间支撑板套到最下层单体电芯组的正极上，再然后将另一层单体电芯的负极壳体下设有第一插板插到下层的单体电芯正极片中和并联导电板上；以次类推装其他电池块；接着取正极板，套入最上层单体电芯的正极片。
上述结构形成动力电池电芯插接式串并联连接构成动力电池组结构。
上述结构可以与其他的环境连接固定结构连接固定，也可以连接固定板形成单元结构，如图1所示：上连接支撑板200上设上盖板300，下连接支撑板220下设下盖板310；上盖板300和下盖板310之间连接固定螺杆螺母320；正极板设正极连接板204穿过上盖板；负极板设负极连接板224穿过上盖板。

Claims (10)

1.一种串并联动力电池结构，它包括上连接支撑板，下连接支撑板，至少一层中间支撑板，上连接支撑板与中间支撑板之间设有由单体电芯组成的第一电池组，中间支撑板与下连接支撑板之间设有由单体电芯组成的第二电池组，其特征在于上连接支撑板上设有正极板，正极板与第一电池组中的单体电芯的正极插接式并联；下连接支撑板上设负极板，负极板与第二电池组中的单体电芯的负极插接式并联；第二电池组中的单体电芯与第一电池组中的单体电芯之间插接式串联。
2.如权利要求1所述串并联动力电池结构，其特征在于所述单体电芯的正极盖包括绝缘连接夹环，连接夹环夹持连接有盖板，插接式正极片，插接式正极片与盖板之间设有保护片，保护片与盖板之间设有绝缘环。
3.如权利要求2所述串并联动力电池结构，其特征在于所述插接结构的正极片包括第一正极片和第二正极片，第一正极片包括第一正极面，第一正极面一侧设第一插接接触板，第一正极面的另一侧设第一侧壁，第一侧壁下设第一固定板；第二正极片包括第二正极面，第二正极面一侧设第二插接接触板，第二正极面的另二侧设第二侧壁，第二侧壁下设第二固定板；第一插接接触板与第二插接接触板接触或设有插接间隙。
4.如权利要求3所述串并联动力电池结构，其特征在于所述第一正极片和第二正极片是弹性片。
5.如权利要求1所述串并联动力电池结构，其特征在于所述单体电芯的负极壳体下设有第一插板和第二插板。
6.如权利要求2～4所述任一串并联动力电池结构，其特征在于正极片与正极板插接：正极板上设有正极插板，正极插板与正极片插接。
7.如权利要求5所述串并联动力电池结构，其特征在于第一插板与单体电芯的正极盖的正极片插接。
8.如权利要求1所述串并联动力电池结构，其特征在于中间支撑板上设并联导电板，并联导电板一端设有并联插槽，并联插槽与第一电池组的单体电芯的负极壳体下设第二插板插接。
9.如权利要求1所述串并联动力电池结构，其特征在于所述下连接支撑板上的负极板上设有第一负极片和第二负极片，第一负极片包括第一负极面，第一负极面一侧设第一负极插接接触板，第一负极面的另一侧设第一负极侧壁，第一负极侧壁设在负极板上；第二负极片包括第二负极面，第二负极面一侧设第二负极插接接触板，第二负极面的另二侧设第二负极侧壁，第二侧壁下设设在负极板上；第一负极插接接触板与第二负极插接接触板接触或设有插接间隙。
10.如权利要求1所述串并联动力电池结构，其特征在于上连接支撑板上设上盖板，下连接支撑板下设下盖板；上盖板和下盖板之间连接固定螺杆螺母；正极板设正极连接板穿过上盖板；负极板设负极连接板穿过上盖板。
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Granted publication date: 20140402

Termination date: 20170321