CN105679988A - 电池并联件及其联接方法、电池模组及电池包 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池领域，具体公开了一种电池并联件，其包括呈板状的主体部以及与主体部电连接的若干联接单元；主体部上设置有若干镂空区域；联接单元在所述镂空区域的边缘与主体部电连接；联接单元包括：联接部，用于与电池的电极电连接；以及熔断筋，用于电连接主体部和联接部。上述电池并联件，当出现某个电池出现异常，拖累整个电池模组一致性和充放电效率时，电池并联件中异常电池所连接的那个熔断筋会熔断，从而剔除异常电池，时异常电池脱离与正常电池的并联；剔除异常电池后的电池模组，其一致性和充放电效率可维持在较高的水平。本发明还公开了一种联接方法、电池模组以及电池包。

Description

电池并联件及其联接方法、电池模组及电池包
技术领域
本发明涉及电池领域，特别是涉及一种电池并联件及其联接方法、电池模组及电池包。
背景技术
目前，市面上给电动车辆供给电力的电池装置，大多由若干电池模组依次串联形成，而每个电池模组是由若干电池集合且相互并联在一起构成。在每个电池模组中，一般还包括用于并联联接的铜片、镍钢片以及用于电池固定的卡箍件。在形成电池模组时，一般先将钢镍片和铜片焊接在一起，然后卡入卡箍件，最后将钢镍片和电池焊接在一起。
这种结构的电池组，极易出现类似木桶原理的问题，也即只要其中一个电池的出现异常，从而拖累整个电池模组的一致性和充放电效率。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中不易提高电池模组的一致性和充放电效率的问题，提供一种易提高电池模组的一致性和充放电效率的电池并联件。
一种电池并联件，用于并联连接电池模组中的电池；
所述电池并联件包括呈板状的主体部以及与所述主体部电连接的若干联接单元；所述主体部上设置有若干镂空区域；所述联接单元在所述镂空区域的边缘与所述主体部电连接；
所述联接单元包括：
联接部，用于与电池的电极电连接；
以及熔断筋，用于电连接所述主体部和所述联接部。
上述电池并联件，当出现某个电池出现异常，拖累整个电池模组一致性和充放电效率时，该电池并联件中异常电池所连接的那个熔断筋，会由于通过的电流过大而熔断，从而断开该异常电池与整个电池并联件的电连接；也就是说，断开了异常电池与其它正常电池的联接。由于其它电池是正常的，正常电池所连接的熔断筋不会熔断，也即其它正常电池之间的正常并联连接不受影响，整个电池模组可正常工作。剔除异常电池后的电池模组，其一致性和充放电效率可维持在较高的水平。
在其中一个实施例中，所述联接部包括独立设置的第一联接片以及第二联接片；所述熔断筋包括电连接于所述第一联接片和所述主体部之间的第一熔断筋、以及电连接于所述第二联接片和所述主体部之间的第二熔断筋。
在其中一个实施例中，所述第一联接片以及第二联接片之间形成缝隙，所述缝隙的宽度为0.5～5mm。
在其中一个实施例中，所述熔断筋的导电截面积为0.01～10mm2。
在其中一个实施例中，所述联接单元位于所述镂空区域内。
在其中一个实施例中，所述电池并联件一体冲压成型。
在其中一个实施例中，所述联接部的厚度小于所述主体部的厚度。
在其中一个实施例中，所述电池并联件由铝板或银板或锌板冲压形成，所述主体部的厚度0.1～5mm。
在其中一个实施例中，所述第一联接片部以及第二联接片呈半圆形。
在其中一个实施例中，所述镂空区域呈圆形。
本发明还提供了一种电池模组。
一种电池模组，包括：
电池单元，由若干平行设置的电池构成；所述电池的正极位于所述电池单元的一端，所述电池的负极位于所述电池单元的另一端；
第一电池并联件，位于所述电池单元的一端，且与所述电池单元中每个电池的正极电连接；
以及第二电池并联件，位于所述电池单元的另一端，且与所述电池单元中每个电池的负极电连接；
所述第一电池并联件和/或第二电池并联件为本发明所提供的电池并联件。
上述电池模组，由于采用了本发明所提供的电池并联件，从而电池模组可自动熔断异常电池与正常电池之间的联接，始终使整个电池模组保持较高的一致性和充放电效率。另外，也避免了因异常电池而导致的起火、甚至爆炸等情况的发生，确保使得财产安全和生命安全，提高了电池模组的安全性能。还有就是，上述电池模组避免使用过多的零件和多道的安装工序，节约了材料以及人力成本。同时，还降低了电池的并联工艺难度。
在其中一个实施例中，所述电池模组还包括用于固定所述电池单元的一端的第一卡圈板、以及用于固定所述电池单元的另一端的第二卡圈板。
在其中一个实施例中，所述第一卡圈板上设有定位柱，所述第一电池并联件的对应位置设置有第一定位孔。
在其中一个实施例中，所述第一电池并联件的侧面设有将所述第一电池并联件电流引出的引出片，所述第一卡圈板的侧面设有凹槽，所述引出片卡在所述凹槽中。
本发明还提供了一种电池包。
一种电池包，包括本发明所提供的电池模组。
上述电池包，由于采用了本发明所提供的电池模组，从而使整个电池包保持较高的一致性和充放电效率，同时提高了电池包的安全性能。
本发明还提供了一种电池并联件与电池的联接方法。
一种本发明所提供的电池并联件与电池的联接方法，包括如下步骤：
将本发明所提供的电池并联件，放置在电池单元上，然后将电池并联件中的联接部与电池的电极焊接。
上述联接方法，由于采用了本发明所提供的电池并联件，联接方法简单，易于操作，便于工业量产实施。
在其中一个实施例中，所述焊接采用连续光纤激光器焊接。
在其中一个实施例中，所述焊接采用脉冲激光器焊接。
在其中一个实施例中，所述焊接的操作为，焊接头按照预设路径依次焊接每个电池的电极与其对应的联接部。
附图说明
图1为本发明一实施例的电池模组的爆炸示意图。
图2为图1的镂空区域处的局部示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参见图1，本发明一实施例的电池模组100，其包括电池单元110、第一电池并联件140a、以及第二电池并联件140b。
其中，电池单元110是电池模组100的核心部件，为整个电池模组100提供电能。具体地，电池单元110由若干平行排布的电池构成；电池单元110中的每个电池的正极位于电池单元110的一端(图中所示的上端)，负极位于电池单元110的另一端(图中所示的下端)。
在本实施例中，电池呈阵列排布；更具体地，电池单元110中含有40个电池，每8个电池排成一行，每5个电池排成一列。当然，可以理解的是，电池的排布形成并不局限于上述形式，还可以是只有一排，或者一列，亦或奇偶列排布、亦或无规则排布等。
在本实施例中，电池为圆柱形电池。可以理解的是，电池亦可以是方形电池等其他形状，只要电池的正负极分别设置在相对的两个面上即可。
其中，第一电池并联件140a的主要作用是并联电池单元110中的电池的正极。第二电池并联件140b的主要作用是并联电池单元110中的电池的负极。在本实施例中，第一电池并联件140a以及第二电池并联件140b结构类似。以下以第一电池并联件140a为例进行说明。
具体地，结合图2参见图1，第一电池并联件140a包括呈板状的主体部141以及与主体部141电连接的若干联接单元；主体部141上设置有若干镂空区域149；联接单元在镂空区域149的边缘与主体部141电连接；联接单元包括用于与电池的电极(在这里是正极)电连接的联接部142，以及用于电连接主体部141以及联接部142的熔断筋143。
在本实施例中，镂空区域149大致呈圆形。这样可以有效保证整个第一电池并联件140a的整体强度。可以理解的是，镂空区域149还可以大致呈方形、多边形、椭圆形、或其它形状。
其中，镂空区域149的个数和位置根据联接单元的个数和位置确定，也就是根据电池单元110中的电池的个数和位置确定。在本实施例中，联接单元位于镂空区域149内，也就是说，主体部141与联接单元大致在同一平面上，从主体部141的侧面来看，联接单元和主体部141大致处于同一水平。
在本实施例中，第一电池并联件140a一体冲压成型。这样第一电池并联件140a的制备较为简单，方便制作。更优选地，由铝板或银板或锌板冲压形成。这样可以提高熔断筋143的可靠性。
参见图2，联接部142包括独立设置的第一联接片1421以及第二联接片1422；对应地，熔断筋143包括电连接于第一联接片1421和主体部141之间的第一熔断筋1431、以及电连接于第二联接片1422和主体部141之间的第二熔断筋1432。
优选地，第一联接片1421以及第二联接片1422之间形成缝隙；也就是说，第一联接片1421与第二联接片1422之间具有一定的距离。这样第一联接片1421和第二联接片1422具有一定的活动空间，当将第一联接片1421以及第二联接片1422同时与电池的正极焊接时，在电池的位置高低有一定偏差的情况下，也可以很容将第一联接片1421以及第二联接片1422同时与电池的正极焊接在一起。更具体地，缝隙的宽度优选为0.5～5mm。
优选地，第一联接片1421以及第二联接片1422与电池的正极通过焊接联接在一起，焊接可以采用大功率连续光纤激光器焊接，控制最大输出功率2000W，激光波长1060±20nm，最大激光能量为100J，激光输出采用芯径为100μm的光纤进行传导，施加瞬间高能量，使两种联接部142与正极表面部分熔化，冷却后结合在一起。对于不锈钢材质的表面，焊接深度可达3mm，焊接强度可达200N，保证在不同使用工况下的牢固结合。对于不需要太高能量的焊接，可以采用较小功率(300-800W)的脉冲激光器，脉冲频率0.1-150Hz连续可调，脉冲宽度0.1-20ms连续可调，根据不同材质的熔点，选择合适的激光输出功率，达到部分熔化并连接的效果。更优选地，通过对激光焊接头动作行径的编程，采用半导体红光指示校准系统，使之按照一定路径自动化动作，实现对电池模组内电池的连续焊接。
在本实施例中，第一联接片1421以及第二联接片1422均呈半圆形。这样可以有效增大焊接面积，保证第一联接片1421以及第二联接片1422与电池正极的焊接强度。
在本实施例中，主体部141的厚度0.1～5mm；联接部142的厚度小于主体部141的厚度。
优选地，第一、第二熔断筋的导电截面积为0.01～10mm2。本领域技术人员可以根据实际电池的性能不同以及需要熔断的电流大小来调整第一、第二熔断筋的导电截面积。
在本实施例中，联接单元呈对称状，其沿缝隙的中线呈轴对称，同时沿第一、第二熔断筋的中线呈轴对称，沿上述两个中心的交点呈中心对称。
当然，可以理解的是，联接单元并不局限于上述结构，还可以是只有一个联接片和熔断筋的结构，联接片和熔断筋的形状也不局限于上述形状。
当然，可以理解的是，在本发明中，只要第一电池并联件140a和第二电池并联件140b中的一个具有熔断筋结构，就可以完成电池模组剔除异常电池的功能；并不一定要求两个均具有熔断筋结构。
继续参见图1，在本实施例中，为了方便电池模组100之间的联接，第一电池并联件140a的侧面设有将第一电池并联件140a的电流引出的引出片150，具体地，引出片150垂直于第一电池并联件140a设置。在本实施例中，4个引出片分别位于第一电池并联件140a四个侧面上；更具体地，位于大致中央的位置。
为了进一步提高电池单元的稳固性，本实施例的电池模组100还包括用于固定电池单元110的电池的固定单元。具体地，固定单元包括分别位于电池单元的110两端的第一卡圈板120a以及第二卡圈板120b；具体地，第一卡圈板120a固定于电池单元110的上端，第二卡圈板120b固定于电池单元110的下端。
在本实施例中，第一卡圈板120a以及第二卡圈板120b的结构类似，以下以第一卡圈板120a为例进行说明。第一卡圈板120a中开设有若干供电池正极穿过的卡圈121。卡圈121的大小以及排布可以根据电池的大小以及排布来设计。
为了进一步便于电池模组中各部件的安装，在第一卡圈板120a的上表面还有4个定位柱127，对应地，在第一电池并联件140a的对应位置开设第一定位孔147。这样通过定位柱127与第一定位孔147的配合，可以方便第一卡圈板120a与第一电池并联件140a的定位，从而便于安装。
为了加强对第一电池并联件140a的固定，优选地，在第一卡圈板120a侧面还设有凹槽125，该凹槽125对应引出片150设置。引出片150可卡嵌于该凹槽125中，从而使第一电池并联件140a和第一卡圈板120a在水平方向上相对固定。更优选地，在引出片150以及凹槽125的槽底壁上分别开设有第一连接孔151以及第二连接孔128。连接件(未示出)可插入第一连接孔151以及第二连接孔128中，这样可以进一步固定第一电池并联件140a和第一卡圈板120a，同时也方便电池模组100与相连电池模组的连接。
为了进一步提高整个电池模组的机械稳定性，在本实施例中，在第一电池并联件140a设有第一安装孔144，在第一卡圈板120a还设有第二安装孔129；在第二电池并联件140a以及第二卡圈板120a上对应开孔，然后插入插入件(例如螺栓紧固，未示出)即可将上述四个部件固定。
当然，可以理解的是，第一卡圈板120a、以及第一卡圈板120a并不局限于上述结构，还可以是其他结构。亦或用支架或者卡箍其他结构来固定电池单元110。甚至还可以不另外设置部件来固定电池单元110，直接用第一电池并联件140a和第二电池并联件140b联接并固定电池单元110。
为了进一步优化电池模组的性能，本实施例的电池模组100还包括以及用于保护第一电池并联件140a、第二电池并联件140b以及电池单元110的盖板组件。其中，盖板组件包括位于第一电池并联件140a外侧的第一盖板160a、和位于第二电池并联件140b外侧的第二盖板160b。第一盖板160a以及第二盖板160b可以将第一电池并联件140a、第二电池并联件140b与外界隔离，同时避免外界对电池模组内部部件的影响。另外，为了提高整个电池模组100的散热性能，第一盖板160a和第二盖板160b由高导热材料构成，亦或具有良好的散热结构。
在本实施例中，在第一盖板160a以及第二盖板160b也设有第二定位孔161，该第二定位孔161与定位柱127配合，从而便于第一盖板160a和第二盖板160b的定位。
上述电池模组，当出现某个电池出现异常，拖累整个电池模组一致性和充放电效率时，该电池并联件中异常电池所连接的那个熔断筋，会由于通过的电流过大而熔断，从而断开该异常电池与整个电池并联件的电连接，也就是说，断开了异常电池与其它正常电池的联接。由于其它电池是正常的，正常电池所连接的熔断筋不会熔断，也即其它正常电池之间的正常并联联接不受影响，整个电池模组可正常工作。剔除异常电池后的电池模组，其一致性和充放电效率可维持在较高的水平。
本发明还提供了一种电池包。
一种电池包，包括本发明所提供的电池模组。
具体地，在电池包中，各个电池模组依次串联。当然，可以理解的是，根据实际需求的不同，各个电池模组也可以采用混联方式，即串联+并联的方式联接。
上述电池包，由于采用了本发明所提供的电池模组，从而使整个电池包保持较高的一致性和充放电效率，同时提高了电池包的安全性能。
本发明还提供了一种电池并联件与电池的联接方法。
一种本发明所提供的电池并联件与电池的联接方法，包括如下步骤：
将本发明所提供的电池并联件，放置在电池单元上，然后将电池并联件中的联接部与电池的电极焊接。
优选地，所述焊接采用连续光纤激光器焊接。更具体地，控制连续光纤激光器的最大输出功率2000W，激光波长1060±20nm，最大激光能量为100J，激光输出采用芯径为100μm的光纤进行传导。
优选地，所述焊接采用脉冲激光器焊接。更具体地，脉冲激光器的功率为300-800W，脉冲频率为0.1-150Hz连续可调，脉冲宽度为0.1-20ms连续可调。
优选地，所述焊接的操作为，焊接头按照预设路径依次焊接每个电池的电极与其对应的联接部。更具体地，先通过对激光焊接头进行行径的编程，得到预设路径，采用半导体红光指示校准系统，使激光焊接头按照预设路径自动化动作，实现对电池模组内每个电池的依次连续焊接。
上述联接方法，由于采用了本发明所提供的电池并联件，联接方法简单，易于操作，便于工业量产实施。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (17)

1.一种电池并联件，用于并联连接电池模组中的电池；其特征在于，
所述电池并联件包括呈板状的主体部以及与所述主体部电连接的若干联接单元；所述主体部上设置有若干镂空区域；所述联接单元在所述镂空区域的边缘与所述主体部电连接；
所述联接单元包括：
联接部，用于与电池的电极电连接；
以及熔断筋，用于电连接所述主体部和所述联接部。
2.根据权利要求1所述的电池并联件，其特征在于，所述联接部包括独立设置的第一联接片以及第二联接片；所述熔断筋包括电连接于所述第一联接片和所述主体部之间的第一熔断筋、以及电连接于所述第二联接片和所述主体部之间的第二熔断筋。
3.根据权利要求2所述的电池并联件，其特征在于，所述第一联接片以及第二联接片之间形成缝隙，所述缝隙的宽度为0.5～5mm。
4.根据权利要求1所述的电池并联件，其特征在于，所述熔断筋的导电截面积为0.01～10mm2。
5.根据权利要求1所述的电池并联件，其特征在于，所述联接单元位于所述镂空区域内。
6.根据权利要求1所述的电池并联件，其特征在于，所述电池并联件一体冲压成型。
7.根据权利要求6所述的电池并联件，其特征在于，所述联接部的厚度小于所述主体部的厚度，所述主体部的厚度0.1～5mm。
8.根据权利要求6所述的电池并联件，其特征在于，所述电池并联件由铝板或银板或锌板冲压形成。
9.一种电池模组，包括：
电池单元，由若干平行设置的电池构成；所述电池的正极位于所述电池单元的一端，所述电池的负极位于所述电池单元的另一端；
第一电池并联件，位于所述电池单元的一端，且与所述电池单元中每个电池的正极电连接；
以及第二电池并联件，位于所述电池单元的另一端，且与所述电池单元中每个电池的负极电连接；
其特征在于，所述第一电池并联件和/或第二电池并联件为权利要求1-8任一项的电池并联件。
10.根据权利要求9所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括用于固定所述电池单元的一端的第一卡圈板、以及用于固定所述电池单元的另一端的第二卡圈板。
11.根据权利要求10所述的电池模组，其特征在于，所述第一卡圈板上设有定位柱，所述第一电池并联件的对应位置设置有第一定位孔。
12.根据权利要求10所述的电池模组，其特征在于，所述第一电池并联件的侧面设有将所述第一电池并联件电流引出的引出片，所述第一卡圈板的侧面设有凹槽，所述引出片卡在所述凹槽中。
13.一种电池包，其特征在于，包括权利要求9-12任一项所述的电池模组。
14.一种权利要求1所述的电池并联件与电池的联接方法，其特征在于，包括如下步骤：
将权利要求1的电池并联件，放置在电池单元上，然后将电池并联件中的联接部与电池的电极焊接。
15.根据权利要求14所述的联接方法，其特征在于，所述焊接采用连续光纤激光器焊接。
16.根据权利要求14所述的联接方法，其特征在于，所述焊接采用脉冲激光器焊接。
17.根据权利要求14所述的联接方法，其特征在于，所述焊接的操作为，焊接头按照预设路径依次焊接每个电池的电极与其对应的联接部。
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