CN103119753B - 高输出且大容量的电池组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电池组，该电池组具有电连接的多个单元电池以提供高输出、大容量的电力，该电池组包括：两个或者更多个单元电池，所述两个或者更多个单元电池具有被设置在其侧表面上在相同方向上的电极端子；连接构件，包括导电的第一平面连接器和第二平面连接器，该导电的第一平面连接器被焊接到单元电池的电极端子，该第二平面连接器被连接到第一平面连接器的外表面并且具有用于插入电池单元的通孔和用于焊接第一平面连接器的焊接杆；以及电池组壳体，该电池组壳体包围单元电池和连接构件的外表面。
Description
技术领域
本发明涉及一种高输出、大容量的电池组，并且更加特别地，涉及如下电池组，该电池组具有被彼此电连接的多个单元电池以提供高输出、大容量的电力，该电池组包括：两个或者更多个单元电池，所述两个或者更多个单元电池中的每一个均具有被形成在其相对的两端处的电极端子，所述单元电池沿横向方向设置，使得电极端子沿相同的方向定向；连接构件，所述连接构件中的每一个均包括导电的第一板状连接部和第二板状连接部，该第一板状连接部通过焊接被连接到单元电池的电极端子，该第二板状连接部被联接到第一板状连接部的外部，第二板状连接部被设有通孔，焊接杆被插入到所述通孔中以对电池单元和第一板状连接部进行焊接；以及电池组壳体，该电池组壳体覆盖单元电池和连接构件的外部。
背景技术
随着移动设备的日益发展，并且对这种移动设备的需求已增加，对作为能源的二次电池的需求也急剧增加。
取决于其中这样的二次电池被使用的外部设备的种类，可以以单个电池的形式或者以具有彼此电连接的多个单元电池的电池组的形式来使用二次电池。例如，利用一个电池的输出和容量能够操作小型装置诸如移动电话预定的时间段。另一方面，需要在中型或大型设备诸如膝上型计算机、便携式数字多功能盘（DVD）播放器、小型个人计算机（PCs）、电动车辆和混合动力车辆中使用电池组，因为对于这样的中大型装置来说高输出和大容量是必要的。
通过将保护电路连接到具有彼此串联和/或并联地连接的多个单元电池的核心组来制造这样的电池组。在其中棱柱状或者袋状电池被用作单元电池的情况下，棱柱状或者袋状电池被堆叠使得棱柱状或者袋状电池的大尺寸的表面面对彼此，并且然后棱柱状或者袋状电池的电极端子通过连接构件被彼此连接。因此，在其中要制造具有六面体结构的三维二次电池组的情况下，棱柱状或者袋状电池被优选地用作电池组的单元电池。
另一方面，圆柱状电池通常具有比棱柱状或者袋状电池大的电容量。然而，由于圆柱状电池的外形，所以难以将圆柱状电池布置成使得所述圆柱状电池具有堆叠的结构。但是，在其中电池组通常被构造成具有线型结构或者平面型结构的情况下，圆柱状电池在结构上比棱柱状或者袋状电池更为有利。
具体地，在图1中典型地示出大容量电池组中的圆柱状电池单元的并联连接，并且在图2的局部视图中典型地示出连接构件和圆柱状电池单元中的一个的壳体的厚度。
参考这些附图，圆柱状电池单元10被设置成使得电池单元10的具有相同极性的电极端子150被定向在相同方向上，并且长条型连接构件20通过焊接而被连接到电池单元10的具有相同极性的电极端子150，使得电池单元10被彼此并联地连接。
圆柱状电池单元10中的每一个的壳体具有大约0.2mm的厚度t。50A或者更高的高电流在连接构件20中流动，圆柱状电池单元10通过该连接构件20而彼此并联地连接。为此，对于连接构件中的每一个来说，基于其电连接或者结构连接具有大约3mm的厚度T是必要的。
然而，在其中通过焊接将连接构件连接到相应的圆柱状电池单元的壳体的情况下，随着连接构件中的每一个和圆柱状电池单元中的每一个的壳体之间的厚度差的增加，电阻差出现，因此难以通过电阻焊接将连接构件连接到相应的圆柱状电池单元的壳体。
因此，对于如下高输出、高容量的电池组存在高度需求，在所述高输出、高容量电池组中，接触电阻被最小化同时制造效率被提高。
发明内容
技术问题
因此，已经完成本发明以解决上述问题以及仍未解决的其它技术问题。
本发明的目的是为了提供一种电池组，在所述电池组中使用被构造成具有新颖结构的连接构件使单元电池彼此安全地电连接，从而提高制造效率。
技术方案
根据本发明的一个方面，能够通过提供如下电池组完成以上和其它的目的，所述电池组具有彼此电连接的多个单元电池以提供高输出、大容量的电力，所述电池组包括：两个或者更多个单元电池，所述两个或者更多个单元电池中的每一个单元电池均具有被形成在其相对的两端处的电极端子，所述单元电池沿横向方向设置使得电极端子在相同的方向上定向；连接构件，所述连接构件中的每一个连接构件均包括导电的第一板状连接部和第二板状连接部，所述导电的第一板状连接部通过焊接而被连接到单元电池的电极端子，所述第二板状连接部被联接到第一板状连接部的外部，第二板状连接部设有通孔，焊接杆被插入到该通孔中以焊接电池单元和第一板状连接部；以及电池组壳体，该电池组壳体覆盖单元电池和连接构件的外部。
即，根据本发明的连接构件中的每一个连接构件均包括被构造成具有如上所述的特定结构的第一板状连接部和第二板状连接部。因此，能够通过提供被连接到单元电池的电极端子的导电的第一板状连接部而容易地执行电阻焊接并且大大地提高电池组的克服从连接构件产生的热的安全性。
单元电池中的每一个均可以是被重复地充电和放电的二次电池。单元电池中的每一个均可以是棱柱状电池单元或者圆柱状电池单元。优选地，单元电池中的每一个是圆柱状电池单元。
单元电池的连接没有特别地限制，只要单元电池被连接成具有能够提供高输出、大容量电力的结构。例如，单元电池可以被彼此并联、串联、或者并联和串联地连接。单元电池的数目没有特别地限制。例如，单元电池的数目可以是5至20个。
在具体的示例中，单元电池可以被彼此并联地连接，电池单元的具有相同极性的电极端子可以被定向在相同方向上，并且一对连接构件可以分别被连接到电池单元的阴极和阳极。
在另一具体示例中，单元电池可以被彼此串联地连接，电池单元的具有不同极性的电极端子可以被交替地定向，并且连接构件可以分别被连接到单元电池的串联区域。
此外，单元电池可以彼此并联和串联地连接，两个或者更多个单元电池可以彼此并联地连接以形成堆，单元电池的具有不同极性的电极端子可以被交替地定向使得所述堆被彼此串联地连接，并且连接构件可以被连接到堆的并联区域和串联区域。
在上面的结构中，优选地，可以通过连接构件中的一个连接构件实现每一个堆中的单元电池的并联以及相邻堆之间的串联。
因此，能够构造高输出、大容量的电池组，在该电池组中，通过提供根据本发明的连接构件以各种形式使单元电池彼此连接。
连接构件可以由各种材料诸如镍、铜、铅以及镍和铝的合金制成。优选地，第二板状连接部由表现对于多个单元电池彼此连接必要的低电阻的材料制成。例如，第二板状连接部可以由铜材料制成。
与第二板状连接部一起连接到的单元电池的电极端子的第一板状连接部可以由各种材料制成。优选地，第一板状连接部由镍材料制成。
在连接构件中的每一个连接构件的厚度与单元电池中的每一个单元电池的壳体的厚度相同的情况下，单元电池和连接构件之间的连接被通过电阻焊接容易地实现。然而，在多个单元电池彼此连接以便组成电池组的情况下，连接构件可能被由于材料的电阻和截面积而产生的热容易地切断。为此，有必要增加连接构件中的每一个连接构件的厚度。
因此，被连接到单元电池的电极端子的第一板状连接部被形成为具有等于第二板状连接部的厚度的5至50%的厚度，并且因此，能够通过焊接容易地实现第一板状连接部和单元电池的电极端子之间的连接。
优选地，第二板状连接部具有大约0.5至20mm的厚度。在这样的情况下，连接构件中的每一个连接构件的截面积被增加，并且因此，能够有效地减小连接构件的内部电阻和在连接构件的电传导期间产生的热。
即，被连接到单元电池的电极端子的第一板状连接部优选地具有与单元电池中的每一个单元电池的壳体的厚度相同的厚度。更加优选地，第一板状连接部具有大约0.1至0.5mm的厚度。因此，能够容易地使电池组的单元电池彼此连接同时最小化接触电阻。
在优选示例中，可以使用各种联接方法使第一板状连接部和第二板状连接部彼此联接。例如，第一板状连接部和第二板状连接部可以通过膏焊接、超声焊接或者激光焊接而彼此联接。
在具体的示例中，第一板状连接部和第二板状连接部可以通过膏焊接彼此联接，并且焊膏可以被设置在第一板状连接部和第二板状连接部之间以实现膏焊接。此外，焊膏可以设有开口，所述开口被形成在与第二板状连接部的通孔相对应的位置处。因此，制造工艺被简化，并且因此，能够容易地使制造工艺自动化。
同时，可以使用各种焊接方法将连接构件联接到单元电池的电极端子。例如，连接构件可以通过电阻焊接、激光焊接或者超声焊接而联接到单元电池的电极端子。
在另一优选示例中，第二板状连接部可以在其一端处设有输入和输出端子，电池组通过该输入和输出端子连接到外部设备。
在上面的结构中，第二板状连接部的形成有输入和输出端子的所述端被朝着单元电池中的最外面的一个单元电池弯曲，因此电池组具有紧凑的结构。
优选地，电池组壳体是绝缘塑性材料或者金属材料诸如铝制成。在电池组壳体由塑性材料制成的情况下，用于电池组壳体的材料没有特别地限制。例如，电池组壳体可以是由聚烯烃树脂诸如聚丙烯、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）树脂、橡胶树脂、或者芳纶基树脂诸如Nomax制成。在电池组壳体由金属材料制成的情况下，电池组壳体的内部被优选地涂覆有绝缘膜。
考虑根据本发明的电池组取决于所期望的电池组的输出和容量的安装效率和结构稳定性，电池组被优选地用作电动车辆、混合电动车辆、电动摩托车或者电动自行车的电源。
特别地，被构造成具有上述结构的电池组是紧凑的，并且因此，能够使用电池组作为被安装在通信公司的中继站中的储能系统或者不间断电源（UPS）以在紧急情况下提供电力。
附图说明
图1是示出传统的单元电池和传统的连接构件的分解视图的典型视图；
图2是示出在图1中示出的单元电池中的一个和连接构件中的一个的局部截面图；
图3是示出根据本发明的实施例的单元电池和连接构件的典型视图；
图4是示出根据本发明的另一实施例的单元电池和连接构件的典型视图；
图5是图4的分解视图；
图6是示出在图3中示出的连接构件中的一个的分解视图；
图7是示出在图3中示出的连接构件中的一个的典型前视图和典型后视图；
图8是示出图3的单元电池中的一个和连接构件中的一个的局部截面图；
图9是示出根据本发明的实施例的电池组的分解视图；并且
图10是图9中示出的电池组的典型视图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。然而，应该指出，本发明的范围不受所图示的实施例限制。
图3是示出根据本发明的实施例的单元电池和一对连接构件的典型视图。
参考图3，十个圆柱状电池单元100被设置成使得电池单元100的具有相同极性的电极端子110被定向在相同方向上，并且导电的连接构件200通过电阻焊接被连接到电池单元100的相对应的电极端子110，使得电池单元100彼此并联地连接以提供高输出、大容量的电力。
图4是示出根据本发明的另一实施例的单元电池和连接构件的典型视图，并且图5是图4的分解视图。
参考这些附图，两个圆柱状电池单元100被彼此并联地连接以形成堆150。具有不同极性的电极端子110和120被交替地定向使得三个堆150被彼此串联地连接。因此，六个圆柱状电池单元100被彼此并联和串联地连接。
而且，每个连接构件200’被连接到圆柱状电池单元100的并联区域和相邻堆的串联区域。
图6是典型地示出在图3中示出的连接构件的分解视图，图7是示出在图3中示出的连接构件中的一个的典型前视图和典型后视图，并且图8是典型地示出图3的单元电池中的一个和连接构件中的一个的局部截面图。
连同图3参考这些附图，连接构件200中的每一个均包括：导电的第一板状连接部210，该导电的第一板状连接部210通过焊接被连接到圆柱状电池单元100的电极端子110；和第二板状连接部220，该第二板状连接部220被联接到第一板状连接部210的外部。第二板状连接部220被设有通孔225，焊接杆500被插入到该通孔225中以焊接电池单元100和第一板状连接部210。
第一板状连接部210是由镍板制成。第一板状连接部210具有0.2mm的厚度t，该厚度t与组成每一个圆柱状电池单元100的壳体的厚度t一样厚，以最小化接触电阻。
第二板状连接部220是由表现低电阻的铜材料制成。因此，圆柱状电池单元100能够被容易地连接到第二板状连接部220。此外，第二板状连接部220具有2mm的厚度T’。因此，连接构件200的截面积被增加，并且因此，能够有效地减少在连接构件200的电传导期间产生的热。
用于实现膏焊接（cream soldering）的焊膏230被设置在第一板状连接部210和第二板状连接部220之间。焊膏230设有被形成在与第二板状连接部220的通孔相对应的位置处的开口235。
供参考，连接构件的长度可以基于圆柱状电池单元的数量而改变，像图4中示出的连接构件一样。图4中示出的连接构件在基本构造上与在图3中示出的连接构件相同，并且因此，将省略其详细描述。
图9是示出根据本发明的实施例的电池组的分解视图，并且图10是在图9中示出的电池组的典型视图。
连同图7参考这些附图，电池组400包括电池组壳体300，电池组壳体300由塑性材料制成，以覆盖多个圆柱状电池单元100和101以及连接构件200。根据需要，电池组壳体300可以包括上壳体300a和下壳体300b。
输入和输出端子240被形成在第二板状连接部220中的每一个的一端处，电池组通过该输入和输出端子240连接到外部设备（未示出）。第二板状连接部220中的每一个的形成有输入和输出端子240的所述端朝着最外面的单元电池101弯曲，使得电池组具有紧凑的结构。
工业实用性
如根据上面的描述显而易见的，根据本发明的电池组被构造成使得一对连接构件覆盖单元电池的电极端子，所述一对连接构件中的每一个连接构件均包括第一板状连接部和第二板状连接部。因此，能够容易地执行焊接同时提高电池组的制造效率，从而提高电池组的安全性。
本领域的技术人员应认识到，在不背离如随附的权利要求书中公开的本发明的精神和范围的情况下，各种修改、添加和替代是可能的。
Claims (21)
1.一种电池组，所述电池组具有彼此电连接的多个单元电池以提供高输出、大容量的电力，所述电池组包括：
两个或者更多个单元电池，在所述两个或者更多个单元电池中的每一个单元电池的相对的两端处形成有电极端子，所述单元电池沿横向方向设置，使得所述电极端子沿相同的方向定向；
连接构件，所述连接构件中的每一个连接构件均包括：导电的第一板状连接部，所述导电的第一板状连接部通过焊接而连接到所述单元电池的电极端子；和第二板状连接部，所述第二板状连接部被联接到所述第一板状连接部的外部，所述第二板状连接部设有通孔，焊接杆被插入到所述通孔中以对所述电池单元和所述第一板状连接部进行焊接；以及
电池组壳体，所述电池组壳体覆盖所述单元电池和所述连接构件的外部。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述单元电池中的每一个单元电池均是圆柱状电池单元。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述单元电池被彼此并联地连接，或者串联地连接，或者并联和串联地连接。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述单元电池被彼此并联地连接，所述电池单元的具有相同极性的电极端子沿相同的方向定向，并且一对连接构件被分别连接到所述电池单元的阴极和阳极。
5.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述单元电池被彼此串联地连接，所述电池单元的具有不同极性的电极端子被交替地定向，并且所述连接构件被分别连接到所述单元电池的串联区域。
6.根据权利要求3所述的电池组，其中，所述单元电池被彼此并联和串联地连接，两个或者更多个单元电池彼此并联地连接以形成堆，所述单元电池的具有不同极性的电极端子被交替地定向使得所述堆彼此串联地连接，并且所述连接构件被连接到所述堆的并联区域和串联区域。
7.根据权利要求6所述的电池组，其中，通过所述连接构件中的一个连接构件实现所述堆的每一个中的单元电池的并联以及相邻堆之间的串联。
8.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述第二板状连接部由铜材料制成。
9.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述第一板状连接部由镍板制成。
10.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述第一板状连接部的厚度等于所述第二板状连接部的厚度的5％至50％。
11.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述第二板状连接部具有0.5mm至20mm的厚度。
12.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述第一板状连接部的厚度与所述单元电池中的每一个单元电池的壳体的厚度相同。
13.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述第一板状连接部具有0.1mm至0.5mm的厚度。
14.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述第一板状连接部和所述第二板状连接部通过膏焊接、超声焊接或者激光焊接而彼此联接。
15.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述第一板状连接部和所述第二板状连接部通过膏焊接而彼此联接，并且焊膏被设置在所述第一板状连接部和所述第二板状连接部之间以实现所述膏焊接。
16.根据权利要求15所述的电池组，其中，所述焊膏设有开口，所述开口被形成在与所述第二板状连接部的所述通孔相对应的位置处。
17.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述连接构件通过电阻焊接、激光焊接或者超声焊接而联接到所述单元电池的电极端子。
18.根据权利要求1所述的电池组，其中，在所述第二板状连接部的一端处设有输入和输出端子，所述电池组通过所述输入和输出端子连接到外部设备。
19.根据权利要求18所述的电池组，其中，所述第二板状连接部的形成有所述输入和输出端子的所述端被朝着所述单元电池中的最外面一个单元电池弯曲。
20.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述电池组壳体由绝缘塑性材料或者金属材料制成。
21.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述电池组被用作电动车辆、混合电动车辆、电动摩托车或者电动自行车的电源，以及被用作储能系统或者不间断电源(UPS)。
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