CN111293267A - 带熔断保护功能的电池模组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种带熔断保护功能的电池模组，包括若干组电池组和若干个带熔断保护功能的并联连接片，若干组电池组以并排分层排布的方式相互并联，同一层的各电池组的连接窗口朝向相同且各层的各电池组相同位置的连接窗口分别呈直线排布且上下对齐，带熔断保护功能的并联连接片的数量与电池组连接窗口的数量相同，若干个带熔断保护功能的并联连接片分别连接住所有层电池组且带熔断保护功能的并联连接片分别通过连接窗口与每层电池组的相对应连接环相焊接。本发明结构新颖，成本低，在某个单体电池出现短路时，带熔断保护功能的并联连接片会迅速熔断，使得某个电池的短路不影响相并联的另两个单体电池，从而使得整个电池模组的安全性较高。

Description

带熔断保护功能的电池模组
技术领域
本发明涉及一种电池模组，特别涉及一种带熔断保护功能的电池模组。
背景技术
因制作工艺和散热条件限制，单个电池的容量有限，因此，在大部分应用场景中，单体电池均需进行串并连接形成电池组，再将多个电池组进行串并联形成电池模组后使用。从大量研究数据证实，电池模组采用先并后串的连接方式比采用先串后并的连接方式更安全可靠，因此在很多情况下都会优先采用先并后串的连接方式来制作电池模组。而电池组或电池模组在并联组装时，一般有两种方式：一种方式是通过两块整体并联连接片(集流片)与各单体电池或各电池组的正、负极引出导线(片)连接或通过两块整体并联连接片(集流片)与各单体电池或各电池组的正、负极端相点焊连接实现各单体电池的并联或各电池组的并联，这种方式中，并联连接片作为主电路的导电体，需要采用大截面连接片，以满足电池包系统大功率输出需要。这种连接方式工艺简单，使用广泛；但是，如果某个单体电池在使用过程中发生短路，则电池组或电池模组内部会形成短路通道，易发生严重的安全事故，整个电池组或电池模组也将整体报废，所以这种连接方式对单体电池安全性能要求高。另一种方式是采用两块整体并联连接片(集流片)与每个单体电池或电池组的正、负极分别用保险丝连接，保险丝选型只需与单个单体电池或单个电池组的工作电流匹配，并联电池组或电池模组汇集的大电流通过集流片传递出去，如果某个单体电池或电池模组在使用过程中发生短路，则与之相连的保险丝会在内部短路电流下立即熔断，避免了安全事故发生且电池组或电池模组还可继续使用。这种连接方式装配工艺复杂，过程不稳定性高，因为保险丝既要能通过正常工作电流(为减少发热量，保险丝内阻要低)，又要在短路大电流下能够迅速熔断(为快速熔断，保险丝内阻要高)，造成保险丝设计选型困难，特别是在大电流工况下更难找到保险丝设计的均衡点。但随着发展，不同领域都对电池包提出了较高的安全性且较低成本的要求，目前常用的这两种并联方式已不能满足需求。
发明内容
本发明旨在提供一种结构简单、成本低、可快速熔断、安全性高的带熔断保护功能的电池模组。
本发明通过以下方案实现：
一种带熔断保护功能的电池模组，包括若干组电池组和若干个带熔断保护功能的并联连接片，所述电池组由若干个单体电池通过连接环相互串联形成，所述电池组外整体套有绝缘套或整体包裹一层绝缘膜，所述绝缘套或绝缘膜正对电池组的相邻两个单体电池的连接环的位置开设有一个连接窗口，同一电池组的连接窗口沿单体电池连接方向呈直线排布，所述若干组电池组以并排分层排布的方式相互并联，同一层的各电池组的连接窗口朝向相同且各层的各电池组相同位置的连接窗口分别呈直线排布且上下对齐，带熔断保护功能的并联连接片的数量与电池组连接窗口的数量相同，若干个带熔断保护功能的并联连接片分别连接住所有层电池组且带熔断保护功能的并联连接片分别通过连接窗口与每层电池组的相对应连接环相焊接，所述带熔断保护功能的并联连接片的连接方式按以下两种方式中择一进行：方式一：带熔断保护功能的并联连接片以一次连接一层电池组的方式依次弯折连接住所有层电池组且相邻两层电池组之间位于上层电池组与带熔断保护功能的并联连接片之间的位置设置有隔绝板，所述带熔断保护功能的并联连接片正对同一层电池组的相邻两组电池组之间间隙的部分的两侧分别朝内凹进；方式二：带熔断保护功能的并联连接片以一次连接两层电池组的方式依次弯折连接住所有层电池组且每两层电池组之间介于两层带熔断保护功能的并联连接片之间的位置设置有隔绝板，所述带熔断保护功能的并联连接片正对同一层电池组的相邻两组电池组之间间隙的部分及正对每两层电池组之间间隙的部分的两侧均分别朝内凹进。
进一步地，所述带熔断保护功能的并联连接片的朝内凹进部分的最窄宽度为带熔断保护功能的并联连接片总宽度的15～30％，所述带熔断保护功能的并联连接片的厚度为0.1～0.15mm。
一种带熔断保护功能的电池模组，包括固定支架、若干组电池组和若干个带熔断保护功能的并联连接片，所述电池组由若干个单体电池通过连接环相互串联形成，所述电池组外整体套有绝缘套或整体包裹一层绝缘膜，所述绝缘套或绝缘膜正对电池组的相邻两个单体电池的连接环的位置开设有一个连接窗口，同一电池组的连接窗口沿单体电池连接方向呈直线排布，所述固定支架呈圆筒状，所述固定支架的外侧面固定在底座上，所述固定支架的外侧面设置有若干个垂直于固定支架两端面的电池组安装槽，若干组电池组一一安装在固定支架的电池组安装槽内，若干组电池组的连接窗口朝外且位于同一圆弧面上，所述若干组电池组相互并联或均分两部分先并联再串联，在若干组电池组相互并联时，带熔断保护功能的并联连接片的数量与电池组连接窗口的数量相同，所有电池组的相同位置的连接窗口分别位于同一圆弧线上，若干个带熔断保护功能的并联连接片分别连接住所有电池组且带熔断保护功能的并联连接片分别通过连接窗口与各电池组的相对应连接环相焊接；在若干组电池组均分两部分先并联再串联时，带熔断保护功能的并联连接片的数量为电池组连接窗口的数量的两倍，在最中间两个电池组安装槽的共同边缘上设置有隔绝板，同一部分的电池组的相同位置的连接窗口分别位于同一圆弧线上，若干个带熔断保护功能的并联连接片分两半分别连接住两部分电池组且带熔断保护功能的并联连接片分别通过连接窗口与各电池组的相对应连接环相焊接；所述带熔断保护功能的并联连接片正对相邻两组电池组之间间隙的部分的两侧分别朝内凹进。
进一步地，所述带熔断保护功能的并联连接片的朝内凹进部分的最窄宽度为带熔断保护功能的并联连接片总宽度的15～30％，所述带熔断保护功能的并联连接片的厚度为0.1～0.15mm。
本发明的带熔断保护功能的电池模组，结构简单，成本低，采用了带熔断保护功能的并联连接片，使得在某个单体电池出现短路时，带熔断保护功能的并联连接片中与某个单体电池相邻并联的两个单体电池之间的朝内凹进部分会迅速熔断，使得某个电池的短路不影响相并联的另两个单体电池，从而使得整个电池模组的安全性显著提高。本发明的带熔断保护功能的电池模组，其工作电流都是通过大导通截面的连接环和电池模组两端的连接片传递，而带熔断保护功能的并联连接片只有小量的均衡电流通过，同时也不会对电池模组整体内阻值造成影响，其主要功能为熔断和电压均衡，对于带熔断保护功能的并联连接片的选型要求较为简单，技术要求和成本都比较低。
附图说明
图1为实施例1中带熔断保护功能的电池模组的结构示意图；
图2为实施例1中带熔断保护功能的电池模组(未连接带熔断保护功能的并联连接片)的结构示意图；
图3为实施例1、实施例4中电池组未包裹绝缘膜的结构示意图；
图4为实施例1、实施例4中电池组包裹绝缘膜的结构示意图；
图5为实施例1中带熔断保护功能的并联连接片的结构示意图；
图6为实施例2中带熔断保护功能的电池模组的结构示意图；
图7为实施例2中隔绝板与电池组、带熔断保护功能的并联连接片的位置示意图；
图8为实施例2中带熔断保护功能的并联连接片的结构示意图；
图9为实施例3中带熔断保护功能的电池模组的结构示意图；
图10为实施例3中隔绝板与电池组、带熔断保护功能的并联连接片的位置示意图；
图11为实施例3中带熔断保护功能的并联连接片的结构示意图；
图12为实施例4中带熔断保护功能的电池模组的结构示意图；
图13为实施例4中电池组安装在固定支架上的结构示意图；
图14为实施例4中固定支架的结构示意图；
图15为实施例4中带熔断保护功能的并联连接片的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。
实施例1
一种带熔断保护功能的电池模组，如图1、图2所示，包括六组电池组1和五个带熔断保护功能的并联连接片2，如图3所示，电池组1由六个单体电池3通过连接环4相互串联形成，如图4所示，电池组1外整体包裹一层绝缘膜5，绝缘膜5正对电池组1的相邻两个单体电池3的连接环4的位置开设有一个连接窗口6，同一电池组1的连接窗口6沿单体电池3连接方向呈直线排布，六组电池组1以并排三组分两层排布的方式相互并联，同一层的各电池组1的连接窗口6朝向相同且各层的各电池组1相同位置的连接窗口6分别呈直线排布且上下对齐，带熔断保护功能的并联连接片2的数量与电池组1连接窗口6的数量相同，五个带熔断保护功能的并联连接片2分别以一次连接两层电池组1的方式弯折连接住所有层电池组1且带熔断保护功能的并联连接片2分别通过连接窗口6与每层电池组1的相对应连接环4相焊接，本实施例由于只有两层电池组，所以不需要设置隔绝板，且带熔断保护功能的并联连接片的首末端相连接在一起，如图5所示，带熔断保护功能的并联连接片2正对同一层电池组1的相邻两组电池组1之间间隙的部分及正对每两层电池组1之间间隙的部分的两侧均分别朝内凹进，带熔断保护功能的并联连接片2的朝内凹进部分的最窄宽度为带熔断保护功能的并联连接片总宽度的15％，带熔断保护功能的并联连接片的厚度为0.1mm。
制作时，将六个圆柱形单体电池通过连接环相互串联形成电池组，在电池组外整体包裹一层绝缘膜，在绝缘膜正对电池组的相邻两个电池的连接环的位置开设一个连接窗口，也可以先提前在绝缘膜相应位置开设连接窗口，再将绝缘膜包裹在电池组外，使得连接窗口正对相对应连接环；之后将六组电池组的正极、负极同向并排放置排列成两层，保证电池模组的总正、总负分别在同一个平面上，上层电池组的绝缘套窗口朝上，下层电池组的绝缘套窗口朝下，并保证上下层各电池组相同位置的连接窗口分别呈直线排布且上下对齐，将六组电池组的正极端、负极端分别并联在一起，将五个带熔断保护功能的并联连接片分别以一次连接两层电池组的方式弯折连接住所有层电池组且带熔断保护功能的并联连接片分别通过连接窗口与每层电池组的相对应连接环相焊接，并将每个带熔断保护功能的并联连接片的首末端相连接在一起，即完成带熔断保护功能的电池模组的制作。
实施例2
一种带熔断保护功能的电池模组，其结构与实施例1的带熔断保护功能的电池模组的结构相类似，其不同之处在于：如图6所示，电池组1数量为十二组，电池组外整体套有绝缘套，十二组电池组1以并排三组分四层排布的方式相互并联，五个带熔断保护功能的并联连接片2分别以一次连接两层电池组1的方式依次弯折连接住所有层电池组1且每两层电池组1之间介于两层带熔断保护功能的并联连接片2之间的位置设置有隔绝板7，隔绝板与电池组、带熔断保护功能的并联连接片的位置示意图如图7所示；带熔断保护功能的并联连接片的朝内凹进部分的最窄宽度为带熔断保护功能的并联连接片总宽度的30％，带熔断保护功能的并联连接片的厚度为0.15mm，带熔断保护功能的并联连接片的结构示意图如图8所示。
实施例3
一种带熔断保护功能的电池模组，其结构与实施例1的带熔断保护功能的电池模组的结构相类似，其不同之处在于：如图9所示，电池组1数量为十五组，十五组电池组1以并排五组分三层排布的方式相互并联，五个带熔断保护功能的并联连接片2分别以一次连接一层电池组1的方式依次弯折连接住所有层电池组1且相邻两层电池组1之间位于上层电池组1与带熔断保护功能的并联连接片2之间的位置设置有隔绝板7，隔绝板与电池组、带熔断保护功能的并联连接片的位置示意图如图10所示。带熔断保护功能的并联连接片的结构示意图如图11所示。
实施例4
一种带熔断保护功能的电池模组，如图12、图13所示，包括固定支架8、二十二组电池组1和十个带熔断保护功能的并联连接片2，如图3所示，电池组1由六个单体电池3通过连接环4相互串联形成，如图4所示，电池组1外整体包裹一层绝缘膜5，绝缘膜5正对电池组1的相邻两个单体电池3的连接环4的位置开设有一个连接窗口6，同一电池组1的连接窗口6沿单体电池3连接方向呈直线排布，如图14所示，固定支架8呈圆筒状，固定支架8的外侧面固定在底座9上，固定支架8的外侧面设置有二十二个垂直于固定支架8两端面的电池组安装槽10，二十二组电池组1一一安装在固定支架8的电池组安装槽10内，二十二组电池组1的连接窗口6朝外且位于同一圆弧面上，二十二组电池组1均分两部分先并联再串联，带熔断保护功能的并联连接片2的数量为电池组1连接窗口6的数量的两倍，在最中间两个电池组安装槽10的共同边缘上设置有隔绝板7，同一部分的电池组1的相同位置的连接窗口6分别位于同一圆弧线上，十个带熔断保护功能的并联连接片2分两半分别连接住两部分电池组1且带熔断保护功能的并联连接片2分别通过连接窗口6与各电池组1的相对应连接环4相焊接，如图15所示，带熔断保护功能的并联连接片2正对相邻两组电池组1之间间隙的部分的两侧分别朝内凹进，带熔断保护功能的并联连接片2的朝内凹进部分的最窄宽度为带熔断保护功能的并联连接片总宽度的15％，带熔断保护功能的并联连接片的厚度为0.1mm。
制作时，将六个圆柱形单体电池通过连接环相互串联形成电池组，在电池组外整体包裹一层绝缘膜，在绝缘膜正对电池组的相邻两个电池的连接环的位置开设一个连接窗口，也可以先提前在绝缘膜相应位置开设连接窗口，再将绝缘膜包裹在电池组外，使得连接窗口正对相对应连接环；之后将隔绝板安装在固定支架的最中间两个电池组安装槽的共同边缘上，然后将二十二组电池均分成两份，两份电池组分别同向安装在固定支架位于隔绝板两侧的电池组安装槽内且两份电池组的极性相反，保证电池组的连接窗口朝外且位于同一圆弧面上，且同一份电池组的相同位置的连接窗口分别位于同一圆弧线上，接着在两份电池组的同一端分别采用引出片并联，在两份电池组的另一端共同采用极端连接片先并后串在一起，最后将十个带熔断保护功能的并联连接片分两半分别连接住两份电池组且带熔断保护功能的并联连接片分别通过连接窗口与各电池组的相对应连接环相焊接，即完成带熔断保护功能的电池模组的制作。
实施例5
一种带熔断保护功能的电池模组，其结构与实施例4的带熔断保护功能的电池模组的结构相类似，其不同之处在于：电池组数量为十六组，带熔断保护功能的并联连接片的数量为五个，电池组外整体套有绝缘套，固定支架的外侧面设置有十六个垂直于固定支架两端面的电池组安装槽，十六组电池组相互并联，带熔断保护功能的并联连接片的数量与电池组连接窗口的数量相同，所有电池组的相同位置的连接窗口分别位于同一圆弧线上，五个带熔断保护功能的并联连接片分别连接住所有电池组；带熔断保护功能的并联连接片的朝内凹进部分的最窄宽度为带熔断保护功能的并联连接片总宽度的30％，带熔断保护功能的并联连接片的厚度为0.15mm。

Claims (4)

1.一种带熔断保护功能的电池模组，其特征在于：包括若干组电池组和若干个带熔断保护功能的并联连接片，所述电池组由若干个单体电池通过连接环相互串联形成，所述电池组外整体套有绝缘套或整体包裹一层绝缘膜，所述绝缘套或绝缘膜正对电池组的相邻两个单体电池的连接环的位置开设有一个连接窗口，同一电池组的连接窗口沿单体电池连接方向呈直线排布，所述若干组电池组以并排分层排布的方式相互并联，同一层的各电池组的连接窗口朝向相同且各层的各电池组相同位置的连接窗口分别呈直线排布且上下对齐，带熔断保护功能的并联连接片的数量与电池组连接窗口的数量相同，若干个带熔断保护功能的并联连接片分别连接住所有层电池组且带熔断保护功能的并联连接片分别通过连接窗口与每层电池组的相对应连接环相焊接，所述带熔断保护功能的并联连接片的连接方式按以下两种方式中择一进行：方式一：带熔断保护功能的并联连接片以一次连接一层电池组的方式依次弯折连接住所有层电池组且相邻两层电池组之间位于上层电池组与带熔断保护功能的并联连接片之间的位置设置有隔绝板，所述带熔断保护功能的并联连接片正对同一层电池组的相邻两组电池组之间间隙的部分的两侧分别朝内凹进；方式二：带熔断保护功能的并联连接片以一次连接两层电池组的方式依次弯折连接住所有层电池组且每两层电池组之间介于两层带熔断保护功能的并联连接片之间的位置设置有隔绝板，所述带熔断保护功能的并联连接片正对同一层电池组的相邻两组电池组之间间隙的部分及正对每两层电池组之间间隙的部分的两侧均分别朝内凹进。
2.如权利要求1所述的带熔断保护功能的电池模组，其特征在于：所述带熔断保护功能的并联连接片的朝内凹进部分的最窄宽度为带熔断保护功能的并联连接片总宽度的15～30％，所述带熔断保护功能的并联连接片的厚度为0.1～0.15mm。
3.一种带熔断保护功能的电池模组，其特征在于：包括固定支架、若干组电池组和若干个带熔断保护功能的并联连接片，所述电池组由若干个单体电池通过连接环相互串联形成，所述电池组外整体套有绝缘套或整体包裹一层绝缘膜，所述绝缘套或绝缘膜正对电池组的相邻两个单体电池的连接环的位置开设有一个连接窗口，同一电池组的连接窗口沿单体电池连接方向呈直线排布，所述固定支架呈圆筒状，所述固定支架的外侧面固定在底座上，所述固定支架的外侧面设置有若干个垂直于固定支架两端面的电池组安装槽，若干组电池组一一安装在固定支架的电池组安装槽内，若干组电池组的连接窗口朝外且位于同一圆弧面上，所述若干组电池组相互并联或均分两部分先并联再串联，在若干组电池组相互并联时，带熔断保护功能的并联连接片的数量与电池组连接窗口的数量相同，所有电池组的相同位置的连接窗口分别位于同一圆弧线上，若干个带熔断保护功能的并联连接片分别连接住所有电池组且带熔断保护功能的并联连接片分别通过连接窗口与各电池组的相对应连接环相焊接；在若干组电池组均分两部分先并联再串联时，带熔断保护功能的并联连接片的数量为电池组连接窗口的数量的两倍，在最中间两个电池组安装槽的共同边缘上设置有隔绝板，同一部分的电池组的相同位置的连接窗口分别位于同一圆弧线上，若干个带熔断保护功能的并联连接片分两半分别连接住两部分电池组且带熔断保护功能的并联连接片分别通过连接窗口与各电池组的相对应连接环相焊接；所述带熔断保护功能的并联连接片正对相邻两组电池组之间间隙的部分的两侧分别朝内凹进。
4.如权利要求3所述的带熔断保护功能的电池模组，其特征在于：所述带熔断保护功能的并联连接片的朝内凹进部分的最窄宽度为带熔断保护功能的并联连接片总宽度的15～30％，所述带熔断保护功能的并联连接片的厚度为0.1～0.15mm。
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