CN114824668A - 一种串并联切换装置、电池包和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种串并联切换装置、电池包和车辆，以解决多个电池模组串并联切换后无法正常使用的问题，串并联切换装置包括旋转体和固定座，旋转体设有多个限位槽以及电通路，多个限位槽和电通路的电连接位均沿旋转体的转动方向间隔分布；固定座与旋转体转动连接，固定座设有多个极耳伸出孔以及多个凸起，凸起设有举升面，举升面在旋转体的转轴轴向以及旋转体的转动方向上均具有投影分量；在旋转体与固定座相对转动时，旋转体经举升面引导而远离或靠近固定座，以使电连接位与电池模组的极耳分离或电连接。本发明提供的串并联切换装置提高了极耳使用寿命的问题，保证了电池模组在工作模式和充电模式下的稳定电连接。

Description

一种串并联切换装置、电池包和车辆

技术领域

本发明属于电池串并联切换技术领域，具体涉及一种串并联切换装置、电池包和车辆。

背景技术

固态锂电池拥有能量密度高，安全性能好等特点而广泛应用于汽车或者电动自行车的动力源。固态锂电池在为汽车或者电动自行车提供动力过程中需要较高的电压平台才能提供较好的动力性能；固态锂电池在充电过程中，需要适配较低的电压(不高于36V)以防止过充并且降低车辆充电自然的可能性，提供给客户安全保障。因此，需要提供实现固态锂电池在充电和工作两个不同模式下的串并联切换，以匹配充电和工作两个不同模式下的电压，目前的串并联切换装置切换效果不好。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种串并联切换装置、电池包和车辆，以实现多个电池模组的串并联切换，同时提高了极耳的使用寿命，保证了电池模组在工作模式和充电模式下的稳定电连接。

本发明的技术方案为：

一方面，本发明提供了一种串并联切换装置，用于连接电池模组的多个极耳，所述串并联切换装置包括：

旋转体，设有多个限位槽以及n条电通路，其中n≥2，所述电通路具有2个电连接位，所述多个限位槽和2n个所述电连接位均沿所述旋转体的转动方向间隔分布；

固定座，与所述旋转体转动连接，所述固定座设有与多个所述限位槽一一对应的多个凸起，所述凸起设有举升面，所述举升面在所述旋转体的转轴轴向以及所述旋转体的转动方向上均具有投影分量；

其中，在所述旋转体与所述固定座相对转动时，所述旋转体经所述举升面引导而远离或靠近所述固定座，以使2n个所述电连接位与所述电池模组的各极耳一一对应分离或电连接。

进一步地，所述电通路包括所述2个电连接位以及用于电连接所述2个电连接位的导体。

进一步地，所述导体以及与所述导体电连接的两个所述电连接位为一体式结构。

进一步地，所述旋转体为绝缘材料，所述旋转体包裹于所述导体外；或，所述导体设于所述旋转体远离所述固定座的一侧；

所述旋转体设有多个限位孔，所述限位孔的孔壁设有导电层，以形成所述电连接位。

进一步地，所述凸起为球形，所述球形的球面形成所述举升面；和/或，所述举升面为斜面。

进一步地，所述旋转体靠近所述固定座的一侧设有多段导向槽，所述旋转体转动时，每个所述凸起滑动设置在所述导向槽内。

进一步地，所述固定座设有用于供所述多个极耳一一对应伸出于所述固定座的多个极耳伸出孔；所述多个极耳伸出孔沿所述旋转体的转动方向间隔分布，且所述多个极耳伸出孔与多个所述凸起分布于直径不同的圆周上。

进一步地，所述串并联切换装置包括：

转动轴，连接于所述旋转体，且与所述固定座转动连接；

保护盖和转动把手，均连接于所述转动轴，所述固定座、所述旋转体、所述保护盖和所述转动把手沿所述转动轴的轴向依次设置。

第二方面，本发明提供了一种电池包，包括：

上述的串并联切换装置；

多个电池模组，均连接于所述串并联切换装置的固定座，每个所述电池模组的极耳与所述电连接位分离或电连接；

电路，用于将所述多个电池模组电连接，所述电路上设有开关。

第三方面，本发明提供了一种车辆，包括上述的电池包。

本发明的有益效果至少包括：

本发明所提供的一种串并联切换装置，用于连接多个电池模组的极耳，串并联切换装置包括旋转体和固定座。旋转体设有多个限位槽以及n条电通路，其中n≥2，电通路具有2个电连接位，多个限位槽和2n个电连接位均沿旋转体的转动方向间隔分布；固定座与旋转体转动连接，固定座设有与多个限位槽一一对应的多个凸起，凸起设有举升面，举升面在旋转体的转轴轴向以及旋转体的转动方向上均具有投影分量；其中，在旋转体与固定座相对转动时，旋转体经举升面引导而远离或靠近固定座，以使2n个电连接位与电池模组的各极耳一一对应分离或电连接。旋转体与固定座转动连接，旋转体在转动时，固定座凸起上的举升面会使旋转体沿着转轴轴向与固定座分离，同时使得固定座的凸起以及与该凸起装配的限位槽分离，从而使得旋转体的电连接位与极耳分离；旋转体继续转动，直至该凸起与上述的限位槽相邻的限位槽装配，而旋转体的电连接位与上述的极耳相邻的伸出于固定座的极耳伸出孔的极耳分离，旋转体上设有电通路，从而实现了电池模组的串并联切换；上述的过程中，由于固定座与旋转体在转轴轴向产生了物理分离，因此极耳与电连接位在切换过程中也处于物理分离状态，避免了极耳的端部与旋转体靠近固定座的一侧产生物理摩擦从而降低极耳使用寿命的问题，同时还保证了极耳与电连接位可以有效地电连接，不会接触不良，使得串并联切换前后形成有效的回路，保证了电池模组在工作模式和充电模式下的稳定电连接，保证了串并联切换效果。

附图说明

图1为本实施例的电池包的结构示意图；

图2为图1的电池包的保护盖分离的结构示意图。

图3为图2中的旋转体的结构示意图。

图4为固定座的结构示意图。

图5为图1中的电池模组串并联切换的电路图。

附图标记说明：

1-电池模组，11-极耳，2-串并联切换装置，21-旋转体，211-限位槽，212-电通路，212a-导体，212b-电连接位，213-限位孔，22-固定座，221-凸起，222-极耳伸出孔，23-保护盖，24-转动轴，25-转动把手。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

固态锂电池通过串并联切换装置实现多个电池模组在充电和工作两个不同模式下进行串并联切换，以匹配充电和工作两个不同模式下的电压，但是在切换过程中，极耳与旋转体贴合转动，极耳与旋转体之间会产生摩擦，从而导致极耳磨损，磨损后的极耳表面的粗糙度变大，这样极耳与电连接位之间就会产生很大的接触电阻，在切换前后与电连接位之间的电连接不稳定，严重的可能会出现断路问题，导致电池模组在充电模式下无法充电，在工作模式下无法工作，切换效果不好；另外，极耳与旋转体多次摩擦后还会变短，影响极耳的使用寿命。

图1至图4示出了电池包的结构，结合图1至图4，第一方面，本发明实施例提供了一种串并联切换装置，用于连接电池模组1的多个极耳11，串并联切换装置2包括旋转体21和固定座22。

旋转体21设有多个限位槽211以及n条电通路212，电通路212具有2个电连接位，多个限位槽211和2n个电连接位212b均沿旋转体21的转动方向间隔分布，2n个电连接位212b用于与多个极耳11一一对应电连接，其中n≥2，n为自然数；固定座22与旋转体21转动连接，固定座22设有多个限位槽211一一对应的多个凸起221，凸起221设有举升面，举升面在旋转体21的转轴轴向以及旋转体21的转动方向上均具有投影分量；其中，在旋转体21与固定座22相对转动时，旋转体21经举升面引导而远离或靠近固定座22，以使2n个电连接位212b与电池模组1的各极耳11分离或电连接。

旋转体21与固定座22转动连接，旋转体21在转动时，固定座22凸起221上的举升面会使旋转体21沿着转轴轴向与固定座22分离，同时使得固定座22的凸起221以及与该凸起221装配的限位槽211分离，从而使得旋转体21的电连接位212b与极耳11分离；旋转体21继续转动，直至该凸起221与上述的限位槽211相邻的限位槽211装配，而旋转体21的电连接位212b与上述的极耳11相邻的极耳11分离，旋转体21上设有通路，从而实现了电池模组1的串并联切换；上述的过程中，由于固定座22与旋转体21在转轴轴向产生了物理分离，因此极耳11与电连接位212b在切换过程中也处于物理分离状态，避免了极耳11的端部也就是顶部与旋转体21靠近固定座22的一侧产生物理摩擦从而降低极耳11使用寿命的问题，保证了极耳11顶部的光滑度，从而使得极耳11与电连接位212b可以有效地电连接，不会接触不良，使得串并联切换前后形成有效的回路，保证了电池模组在工作模式和充电模式下的稳定电连接，保证了串并联切换效果。

旋转体21的限位槽211还可以沿着转轴的轴向贯通旋转体21，旋转体21的限位槽211的数量可以与电池模组1的极耳11数量相同，限位槽211的设置可以对凸起221形成限位，使得电池模组1在充电和工作模式下旋转体21和固定座22稳定连接，从而保证极耳11与电连接位212b的连接稳定性。此处需要说明的是，每个电池模组1设有两个极耳11，分别为正极和负极，用于与固定座22的极耳伸出孔222配合设置的极耳11可以是电池模组1的正极也可以是电池模组1的负极，电池模组1的正极和负极的选择根据电路的设置进行确定，在此不作限定。旋转体21可以沿着轴向转动，固定座22固定设置，在其他实施例中，旋转体21还可以固定设置，固定座22旋转设置，在此不作限定。

进一步地，在本实施例中，固定座22设有用于供多个极耳一一对应伸出于固定座22的多个极耳伸出孔222；所述多个极耳伸出孔222沿所述旋转体的转动方向间隔分布，且所述多个极耳伸出孔222与多个所述凸起分布于直径不同的圆周上。凸起221可以设置在极耳伸出孔222沿转轴径向的外侧，凸起221也可以设置在极耳伸出孔222沿转轴径向的内侧，在此不作限定。在其他的实施例中，固定座22的径向尺寸可以小于旋转体的径向尺寸，这样极耳可以设置在固定座22的外周，更优选地，固定座22的外周可以设置多个极耳伸出槽，固定座22的极耳伸出槽用于供多个极耳一一对应设置。

进一步地，结合图2和图3，在本实施例中，电通路212还包括导体212a，导体212a与两个电连接位212b电连接以形成一条电通路212；导体212a以及与导体212a电连接的两个电连接位212b为由导电材料制成的一体式结构，在其他的实施例中，导体212a以及与导体212a电连接的两个电连接位212b也可以采用分体式结构，在此不作限定。

具体地，在本实施例中，导体212a以及与导体212a电连接的两个电连接位212b可以为一体式铜排。

进一步地，在本实施例中，旋转体21为绝缘材料，旋转体21可以包裹于导体212a外，保证在电池模组1的串并联切换过程中电通路212与极耳11之间不会接触；当然，在其他的实施例中，导体212a还可以设于旋转体21远离固定座22的一侧，在此不作限定。

进一步地，在本实施例中，结合图4，旋转体21可以设有多个限位孔213，限位孔213的孔壁设有导电层，以形成电连接位212b，导体212a的两端可以与导电层连接；旋转体21的限位孔213的设置可以对装配的极耳11产生限位，保证电连接位212b与极耳11电连接稳定，在其他的实施例中，当导体212a选用铜排时，铜排的两端可以设置电连接孔，铜排的电连接孔的内壁形成该导电层，铜排的电连接孔与旋转体21的限位孔213同轴连通。当电池模组的数量为4个时，旋转体21的限位孔213可以设为4个，限位槽211可以设为4个，固定座22的凸起221可以设为4个，极耳伸出孔222可以设为4个，铜排可以设为两条。

进一步地，为了提高旋转体21与固定座22相对转动过程中的稳定性，在本实施例中，旋转体21靠近固定座22的一侧可以设有多段导向槽，旋转体21转动时，每个凸起221滑动设置在导向槽内，导向槽的数量可以与限位槽211的数量相同，每段导向槽位于相邻的两个限位槽211之间，相邻的两个限位槽211之间可以设有一段导向槽；进一步地，在本实施例中，为了提高旋转体21与固定座22在轴向分离的便利性，凸起221可以为球形，球形的球面形成举升面；当然，在其他实施例中，凸起221的举升面还可以是斜面，举升面还可以是斜面和球面的组合，凸起221沿平行于转动轴轴向的切面的轮廓线可以为梯形，例如等腰梯形或者直角梯形在电池模组1串并联切换过程中，旋转体21和固定座22沿轴向的距离大于极耳11伸出于固定座22的极耳伸出孔222的长度。

进一步地，在本实施例中，串并联切换装置2可以包括保护盖23，保护盖23设于旋转体21远离固定座22的一侧，以防止灰尘污染。

更进一步地，在本实施例中，串并联切换装置2还可以包括转动轴24和转动把手25，转动轴24连接于旋转体21，且转动轴24与固定座22转动连接；转动把手25连接于转动轴24，转动把手25设于旋转体21远离固定座22的一侧，这样通过手动或者自动转动转动把手25就可以实现固定座22与旋转体21之间的相对转动。转动轴24可以选用转动轴承。保护盖23上可以设置用于转动轴24伸出的转轴伸出孔，转动把手25设于保护盖23远离旋转体21的一侧。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电池包，该电池包包括电池模组1、电路以及上述的串并联切换装置2，电池模组1设有多个，多个电池模组1均连接于串并联切换装置2的固定座22，多个电池模组1的极耳11一一对应伸出于极耳伸出孔222，每个电池模组1的极耳11与电连接位212b分离或电连接；电路用于将多个电池模组1电连接，电路上设有开关。

下面以电池模组1的数量为4个为例进行电路连接的说明，结合图5，A、B和C均为开关，开关可以选用电磁开关，电池模组1按照顺时针编号分别为1a、1b、1c和1d，旋转体21与固定体22相对旋转后极耳11与旋转体21的连接通路由①变为②，或者由②变成①，此处以连接通路由①变为②进行距离说明。其中，两个连接通路①分别是指编号为1a的电池模组的负极与编号为1b的电池模组的负极电连接，编号为1c的电池模组的正极与编号为1d的电池模组的正极电连接；两个连接通路②分别是指编号为1a的电池模组的负极与编号为1d的电池模组的正极电连接，编号为1b的电池模组的负极与编号为1c的电池模组的正极电连接。

电路切换前：极耳11与旋转体21的连接通路为①，A开关和B开关均闭合，C开关打开，外部正极的电流分为三个支路，第一个支路的电流流向编号为1a的电池模组1正极，并从编号为1a的电池模组1的负极流出，并顺着通路①与编号为1b的电池模组1的负极流出的电流汇合后回到外部负极；第二个支路的电流经过开关A流入编号为1b的电池模组1的正极，并从编号为1b的电池模组1的负极流出，与编号为1a的电池模组1的负极流出的电流汇合后回到外部负极；第三个支路的电流通过通路①分别流向编号为1d的电池模组1以及编号为1c的电池模组1的正极，编号为1d的电池模组1的负极流出的电流经过开关B流回外部负极，编号为1c的电池模组1的负极流出的电流也流回外部负极，形成四个电池模组1并联连接的电流，可以应用于充电模式。

电路切换后，极耳11与旋转体21的连接通路为②，A开关和B开关均打开，C开关闭合，外部正极的电流流入编号为1a的电池模组1的正极并从编号为1a的电池模组1负极流出，然后经过通路②流入编号为1d的电池模组1的正极并从编号为1d的电池模组1负极流出，由于C开关闭合，电流顺着开关C流入编号为1b的电池模组1的正极并从编号为1b的电池模组1负极流出，在经过另一条通路②流入编号为1c的电池模组1的正极并从编号为1c的电池模组1负极流出，回到外部电路的负极，形成四个电池模组1串联的连接电路，可以应用于工作模式。

电池包可以包括多个串并联切换装置2，每个串并联切换装置2与四个电池模组1对应设置，串并联切换装置2可以设为两个、三个、四个、五个、六个或者其七个等，多个串并联切换装置2可以由控制机构进行控制，来实现多个串并联切换装置2的同时切换，从而实现电池包中的电池模组1的串并联切换；此时，限位槽211可以设置为4个、极耳伸出孔222也可以设为4个，凸起221也可以设置为4个。控制机构可以根据需要进行选择，在此不作具体展开说明。在其他的实施例中，每个串并联切换装置2还可以与六个电池模组1对应设置，

第三方面，本发明实施例还提供了一种车辆，包括上述的电池包，该车辆可以是汽车也可以是电动自行车，在此不作限定。

本发明提供的串并联切换装置通过固定座22的凸起221的举升面来实现限位旋转体21与固定座22的靠近和分离，来改变电池模组1的连接通路，从而实现多个电池模组1的串并联切换，该串并联切换过程中由于旋转体21与固定座22实现了转轴轴向的物理分离，避免了极耳11与旋转体21摩擦接触，一方面延长了极耳11的使用寿命，另一方面还解决了极耳11被摩擦后顶部粗糙度变大与旋转体21的电通路接触不良的问题，保证了极耳11与电连接位212b可以有效地电连接，使得串并联切换前后形成有效的回路，保证了电池模组1在工作模式和充电模式下的稳定电连接。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种串并联切换装置，用于连接多个电池模组的极耳，其特征在于，所述串并联切换装置包括：

旋转体，设有多个限位槽以及n条电通路，其中n≥2，所述电通路具有2个电连接位，所述多个限位槽和2n个所述电连接位均沿所述旋转体的转动方向间隔分布；

固定座，与所述旋转体转动连接，所述固定座设有与多个所述限位槽一一对应的多个凸起，所述凸起设有举升面，所述举升面在所述旋转体的转轴轴向以及所述旋转体的转动方向上均具有投影分量；

其中，在所述旋转体与所述固定座相对转动时，所述旋转体经所述举升面引导而远离或靠近所述固定座，以使2n个所述电连接位与所述电池模组的各极耳一一对应分离或电连接。

2.根据权利要求1所述的串并联切换装置，其特征在于，所述电通路包括所述2个电连接位以及用于电连接所述2个电连接位的导体。

3.根据权利要求2所述的串并联切换装置，其特征在于，所述导体以及与所述导体电连接的两个所述电连接位为一体式结构。

4.根据权利要求2所述的串并联切换装置，其特征在于，所述旋转体为绝缘材料，所述旋转体包裹于所述导体外；或，所述导体设于所述旋转体远离所述固定座的一侧；

所述旋转体设有多个限位孔，所述限位孔的孔壁设有导电层，以形成所述电连接位。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的串并联切换装置，其特征在于，所述凸起为球形，所述球形的球面形成所述举升面；和/或，所述举升面为斜面。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的串并联切换装置，其特征在于，所述旋转体靠近所述固定座的一侧设有多段导向槽，所述旋转体转动时，每个所述凸起滑动设置在所述导向槽内。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的串并联切换装置，其特征在于，所述固定座设有用于供所述多个极耳一一对应伸出于所述固定座的多个极耳伸出孔；所述多个极耳伸出孔沿所述旋转体的转动方向间隔分布，且所述多个极耳伸出孔与多个所述凸起分布于直径不同的圆周上。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的串并联切换装置，其特征在于，所述串并联切换装置包括：

转动轴，连接于所述旋转体，且与所述固定座转动连接；

保护盖和转动把手，均连接于所述转动轴，所述固定座、所述旋转体、所述保护盖和所述转动把手沿所述转动轴的轴向依次设置。

9.一种电池包，其特征在于，包括：

权利要求1-8任一项所述的串并联切换装置；

多个电池模组，均连接于所述串并联切换装置的固定座，每个所述电池模组的极耳与所述电连接位分离或电连接；

电路，用于将所述多个电池模组电连接，所述电路上设有开关。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求9所述的电池包。

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