CN1435902A - 电源装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种电源装置，在电源箱(10)内装有数个电池(21)直线连接的数个电池模块(20)，靠母线(40)将这些电池模块(20)连接在一起。与电池剖面垂直突出金属板式输出端子(30)固定在电池模块(20)的两端。用金属板母线(40)将相邻的电池模块(20)的输出端子(30)连接在一起，并装入电源装置电源箱(10)内。结构简单可顺利地连接长度不同的电池模块。无须特殊设计阻止电池模块转动的结构就能将电池模块安装在电源箱上并不转动。电源箱的结构简单，装配和电池更换简单高效。

Description

电源装置
技术领域
本发明涉及装在多功能车等电动车辆用电源装置。
背景技术
电源箱内装有二次电池呈直线连接的电池模块的电源装置可作为电动车辆那种需要大输出的电源装置使用。这种电源装置如图1所示，将电池模块71装在电源箱70内。电源箱70内收存的电池模块71的两端固定着由螺钉螺母组成的输出端子72。电池模块71的输出端子72用母线73串联。电源箱70的侧面设有内置母线73的端板74。端板74为塑料制品，嵌衬在母线73上起绝缘作用。这种结构的电源装置，将固定螺钉75和螺母76可拧进端板74的母线73上，将母线74与电池模块71的输出端子72连接在一起。
图1所示结构的电源装置，如果电池模块的长度尺寸有误差，则很难吸收，并不能顺利地安装在电源箱内。尤其是相邻的电池模块长度不同时，用母线连接的状态下存在短的电池模块承受强制的拉力，长的电池模块承受压缩力作用的缺点。电池模块是由多个二次电池直线连接的，所以二次电池长度尺寸如果有误差，全长则出现偏差。例如，多功能车上使用的镍氢电池长度尺寸误差最大为±0.3mm。用6个这种电池直线连接的电池模块的尺寸误差的最大值即为±1.8mm。最长与最短的尺寸相差3mm。这样，长度不同的电池模块相邻设置用母线紧紧连接，长的与短的都作用了相当大的力。
母线具有间隙与端板连接的结构能够吸收电池模块的尺寸误差。但是，该结构的端板存在结构复杂制造成本高的缺点。再者，该结构即使母线与端板连接，相邻的电池模块的长度如果有误差，母线的连接也不会顺利。一个母线与长度不同的电池模块连接，会以倾斜的姿势与输出端子相连。
如图1所示，将圆筒形电池直线连接的电池模块71，需要安装在电源箱70上，使之应不能转动。为了阻止电池模块71转动，图1所示电池模块71，将在两端固定的输出端子72设计为方形和六角形。将这些多角形的输出端子72嵌装在端板74内，以防止电池模块71转动。因此，该电源装置需要阻止电池模块转动的结构，其缺点是端板和输出端子的结构复杂。
图中所示电源装置存在电源箱结构复杂的缺点。这是因为需要母线嵌入成型的端板，而且母线并未完全埋设在端板内而向表面突出，所以这部分还需要用绝缘板罩住进行绝缘。另外，电池模块上固定着螺母和螺钉，所以电池模块上的输出端子的固定结构也变得复杂。因为螺母和螺钉不能直接焊接固定在电池模块的电池剖面上。需要采用预焊等方法将螺母螺钉固定在与电池模块焊接在一起的金属板上，再焊接金属板固定在电池剖面上，所以结构和装配很费事。
再者，图1所示电源装置的结构在电池模块发生故障时，也存在更换特定电池模块非常费事的缺点。这是因为更换电池模块必须拆卸端板74。拆卸端板74就必须拆卸与所有电池模块71连接的螺母76和固定螺钉75。电源箱内装有数十个电池模块，要拆卸全部螺母和端板非常费时。
发明内容
本发明的目的是解决这些问题。本发明重要的目的在于提供一种电源装置，可使长度各异的电池模块简单地顺利连接，同时无须防止电池模块转动的特殊结构，即能安装在电源箱内而且电池模块不转动，电源箱的结构简单，能高效简便地组装和更换电池模块。
本发明的电源装置，在电源箱10内装有多个电池21直线连接的多个电池模块20，靠母线40连接这些电池模块20。与电池剖面垂直突出的金属板输出端子30固定在电池模块20的两端。电源装置利用金属板式母线40连接相邻的电池模块20的输出端子30，并装入电源箱10中。
输出端子30上最好开有插入连接母线40的固定螺钉用穿孔32。该穿孔32作为沿电池模块20的纵向延伸的细长孔能够吸收电池模块20长度偏差，并与母线40连接。
电源箱10上可设置母线40和输出端子30的嵌入部位50。该电源箱10将母线40和输出端子30导入嵌入部位50将电池模块20装在固定位置上。电源箱10的嵌入部位50设有能够吸收电池模块20长度尺寸误差的间隙。
能够用螺母41固定母线40。该母线40将插入输出端子30的穿孔32的固定螺钉45拧进螺母41内，就能够利用母线40连接输出端子30
附图说明
图1是以往的电源装置的分解立体图。
图2是本发明实施例电源装置的横剖面图。
图3是图2所示电源装置的纵剖面图。
图4是表示图2所示电源装置上除电源箱之外的状态的平面图。
图5是电池模块的立体图。
图6是表示图5所示电池模块的电池连接结构的放大剖面图。
图7是表示图6所示电池模块连接体的平面图。
图8是图7所示连接体的A-A线剖面图。
图9是电池模块一侧剖面连接的输出端子的立体图。
图10是图9所示输出端子的平面图。
图11是图10所示输出端子的A-A线剖面图。
图12是电池模块另一侧剖面连接的输出端子的正面图。
图13是图12所示输出端子的A-A线剖面图。
图14是图12所示输出端子的B-B线剖面图。
图15是2根电池模块连接状态的侧面图。
图16是图4所示电源装置的分解立体图。
图17是母线的立体图。图中符号为：
10…电源箱，11…上电源箱，12…下电源箱，13…导向槽，14…冷却间隙，15…换气孔，19…密封垫，20…电池模块，21…电池，22…突出电极，23…封口板，24…挤缝凸条，25…铠装罐，26…连接体，27…焊接突出部，28…中心孔，29…保持罩，30…输出端子，31…主体部分，32…穿孔，33…突出部分，34…凹陷部分，35…固定板，36…中心孔，40…母线，41…螺母，42…台阶，45…固定螺钉，50…嵌入部分，51…母线嵌入部分，52…端子嵌入部分，53…台阶，54…凹陷部分，55…固定部位，56…突出条，70…电源箱，71…电池模块，72…输出端子，73…母线，74…端板，75…固定螺钉，76…螺母。
具体实施方式
下面根据图说明本发明的实施例。但是，以下实施例示出本发明技术思想具体化的电源装置，本发明电源装置的使用并不限定于以下实施例。
为了便于理解本发明，该说明书对实施例所述部件附加了相应序号，但本发明要求保护的部件并不是限于实施例的部件。
图2～图4所示电源装置，在电源箱10内装有多个电池21直线连接的多个电池模块20，利用母线40将相邻的电池模块20串联在一起。电源箱10分为上电源箱11和下电源箱12，图2表示是电源装置的横剖面图，图3是表示纵剖面图，图4是表示上电源箱11之外的平面图。这些图示出的电源装置主要用于多功能电动车辆。但是本发明的电源装置也可以用于电动车辆之外要求大输出的用途方面。将如图5所示圆筒形二次电池直线连接并串联在一起。而电池模块也可以使用方形电池。
二次电池21可使用镍氢电池、锂离子电池、镍镉电池等能够充电的所有电池。但电动车辆的组合电池中使用的二次电池适合采用镍氢电池。它具有与体积和重量相应的大输出大电流的特点。
如图6所示，二次电池21的铠装罐25的开口部分用封口板23密封。铠装罐25和封口板23是金属板。铠装罐25采用冲压成型将金属板冲成带底的筒状。封口板23与中央突出电极22焊接在一起。铠装罐25内部内置有电极(无图示)，还充入了电解液。铠装罐25开口部的端部为铆接密封封口板23。封口板23隔着密封垫19夹在铠装罐25的铆接部位被密封固定。密封垫19为绝缘橡胶弹性物体，使封口板23和铠装罐25绝缘的同时填塞封口板23和铠装罐25之间的间隙而进行密封。封口板23的周边设有挤缝凸条24。该二次电池21以封口板23作为第1电极，以铠装罐25作为第2电极。镍氢电池的第1电极作为正极，第2电极作为负极。二次电池也可以将第1电极作负极第2电极作为正极。
电池模块20如图6所示，在二次电池21之间设置连接体26，通过连接体26串联在一起。图中电池模块20靠连接体26将一侧二次电池21的封口板23和另一侧二次电池21的铠装罐25连接在一起。连接体26为金属板冲压成型件，所以与对置的二次电池21的电池剖面焊接在一起，二次电池21为电串联连接。图7和图8示出连接体26，图7是平面图、图8是剖面图。这些连接体26用金属板加工成带孔的环形，且两面突出具有与电池剖面焊接的多个焊接突出部27。两面突出的焊接突出部27与对置的电池剖面焊接在一起，相邻的二次电池21串联。图中的连接体26设有中心孔28，突出部电极22安装在此处。
如图6所示，图7和图8的连接体26的外形比电池剖面的挤缝凸条24的内形小。二次电池21将封口板23作为第1电极、铠装罐25作为第2电极，所以与封口板23相连的连接体26接触铠装罐25的一部分的挤缝凸条24就滑动。该连接体26的外周突缘和挤缝凸条24之间设有间隙，阻止连接体26接触挤缝凸条24而滑动。连接体26位置偏移接会触到挤缝凸条24，所以，用保持罩29将连接体26保持在固定位置。该连接体26的圆周上有多个焊接突出部27。焊接突出部27如图8所示在相对侧交互突出。在对面突出的焊接突出部27与对置的电池剖面焊接。
与电池剖面垂直突出的金属板式输出端子30固定在电池模块20的两端。相邻的电池模块20的输出端子30与金属板母线40相连。母线40串联了电池模块20。电池模块20与母线40连接的状态下安装在电源箱10内。
图9～图14示出与电池模块20的两端连接的输出端子30。图9～图11所示输出端子30和图12～图14的输出端子30的形状不同。形状不同的输出端子30固定在电池模块20的正负两端。该电池模块20的正负两端固定着形状不同的输出端子30，所以能够保证正负极无误地安装在电源箱10内。
上述图中示出的输出端子30具有与电池剖面焊接的固定板35。固定板35垂直安装于将输出端子30连接在母线40的主体部分31。固定板35的输出端子30焊接在电池模块20的电池剖面。但输出端子也不一定要设置固定板。是因为将金属板剪切成规定形状的平面状输出端子的侧缘也能够与电池剖面焊接固定。如图中所示，由固定板35和主体部分31组成的输出端子30是弯曲成直角的2块金属片，在主体部分31处2块重叠焊接而连接在一起。各个金属片由金属板弯曲成直角构成固定板35和主体部分31。在主体部分31处将2块金属片重叠焊接，构成圆形固定板35。固定板35和主体部分31的边缘焊接的弯成直角的2块金属片制成的输出端子30很便宜可大量生产。另外，主体部分和固定板用金属板制作，与边缘焊接结构比较，主体部分31和固定板35边缘的弯曲强度高。
固定在电池模块20正负输出端子30上的固定板35的形状不同。如图11的剖面图所示，图9～图11的输出端子30焊接在二次电池21的突出电极22侧。该输出端子30的固定板35与二次电池21的第1电极即封口板23焊接。与封口板23连接的固定板35，一接触铠装罐25之部分的挤缝凸条24就滑动。为此，该输出端子30的固定板35的外形比二次电池21的挤缝凸条24的内形小。以使固定板35不接触挤缝凸条24。该固定板35上开有插入电池剖面的突出电极22的中心孔36。该输出端子30将突出电极22导入固定板35的中心孔36内，固定板35与电池剖面的封口板23焊接。
如图14的剖面图所示，图12～图14的输出端子30与二次电池21的平面电极侧焊接而固定。该输出端子30的固定板35的外形比二次电池21的电池剖面的外形稍小一些。该输出端子30的固定板35焊接在二次电池21的第2电极即铠装罐23的底面。
输出端子30的主体部分31上开有连接母线40的固定螺钉用插入穿孔32。该穿孔32如图9和图13所示是沿电池模块20纵向延伸的细长孔，可吸收电池模块20长度偏差并与母线40连接。图9的输出端子30的主体部分31的两侧缘设有突出部分33，图13的输出端子30的主体部分31的两侧缘设有凹陷部分34。主体部分31的突出部分33和凹陷部分34被嵌装在电源箱10的嵌入部位50。
电池模块20两端固定的输出端子30如图15所示，主体部分31安装在2根电池模块20直线连接的位置上。该电池模块20，可将多根直线串联。
电源箱10内同一平面上平行装有多个电池模块20。该电源箱10由上电源箱11和下电源箱12组成，由上电源箱11和下电源箱12夹持着电池模20保持在固定位置上。图中未示出上电源箱11和下电源箱12，用螺钉螺母连接可拆卸。图2和图3示出的上电源箱11和下电源箱12，设在与电池模块20的电池部分的导向槽13对置的内侧，而两侧壁设有夹持着电池模块20两端的输出端子30和母线40的嵌入部分50。
下电源箱12侧壁上的输出端子30和母线40的嵌入部分50的详细情况见图16的立体图。嵌入部分50是侧壁表面的凹陷部分，图中所示嵌入部分50设有嵌入母线40的母线嵌入部分51和嵌入输出端子30主体部分31的端子嵌入部52。端子嵌入部52在母线嵌入部51的上方。
母线嵌入部52的内形与母线40的外形大致相同或者稍大一些，以将母线40准确地嵌入。母线嵌入部51如图17所示底面有台阶53，使中间弯曲成台阶42的母线40嵌入。如图15所示为了使电池模块20呈直线连接，母线40的中间有台阶42，可使电池模块20的中心稍偏一些与正负输出端子30连接在一起，中间无间隙。进而，母线嵌入部51的底部设有装入固定在母线40下面的螺母41的凹陷部54。
端子嵌入部52的结构能够嵌装长度不同的电池模块20的输出端子30。该端子嵌入部52作为能够嵌入与母线40连接的一对输出端子30的内形，并且作为能够嵌入固定在最长的电池模块20上的输出端子30主体部分31的内形。端子嵌入部52的内周缘设有安装在正负输出端子30主体部分31上的突出部33和嵌入凹陷部34的固定部55。嵌入主体部分31的突出部34的固定部55为凹陷形状，嵌入主体部分31的凹陷部34的固定部55为突出形状。该固定部55作为电池模块20纵向的间隙，能够嵌装长度尺寸不同的电池模块20的输出端子30。进而端子嵌入部52在一对端子之间设有突条56。该突条56可以固定设在输出端子30的主体部分31上的突出部33。
设在上电源箱11和下电源箱12上的导向槽13的内形比电池模块20的电池部分的外形稍大一些。导向槽13内面和电池模块20表面之间有使冷空气流通的冷却间隙14。上电源箱11和下电源箱12的导向槽13的底部开有换气孔15。从换气孔15流到电源箱10的冷却空气被送到冷却间隙14。流过冷却间隙14的空气流过电池模块20的表面使电池模块20冷却。
母线40下面固定着螺母41。能将该母线40简单地固定在输出端子30上。如图16所示，拧紧插入输出端子30的穿孔32的固定螺钉45即可固定上述结构的电源装置的装配如下。
(1)将输出端子30焊接在电池模块20的两端。把形状不同的输出端子30固定在电池模块20正负两端。
(2)将母线40装入下电源箱12的母线嵌入部分51。母线40下面固定的螺母41装入母线嵌入部分51的凹陷部分54。这种状态下，母线40被嵌装在下电源箱12的固定位置。
(3)电池模块20平行地装入下电源箱12的导向槽13内。此外把电池模块20的输出端子30放在母线40上。
(4)把固定螺钉45插进输出端子30的穿孔32内，把该固定螺钉45拧进固定在母线40下面的螺母41内将输出端子30与母线40连接在一起。装在下电源箱12内的电池模块20靠母线40与相邻的输出端子30相互串联。
(5)上电源箱11重叠在下电源箱12上，用固定螺钉(无图示)连接上电源箱11和下电源箱12。该状态下，电池模块20被夹持在上电源箱11和下电源箱12之间保持在固定位置上。
本发明的电源装置具有将长度不同的电池模块简便地连接在一起的特点。这是因为本发明的电源装置在电池模块的两端安装了与电池剖面垂直突出的金属板输出端子，利用金属板母线连接相邻的电池模块的输出端子并装入电源箱内。该结构的电源装置的固定位置不是电池模块的轴向，而在电池模块两端的输出端子与轴向垂直的方向。为此，即使将长度不同的电池模块平行安放在电源箱内用母线连接，也能吸收电池模块的尺寸误差并阻止不适当的作用力。进而电池模块两端垂直突出的金属板输出端子可在支撑电池模块的状态下安装，所以，无须特殊结构就能阻止电池模块转动且结构简单，可将电池模块紧紧固定在电源箱内。
另外，本发明的电源装置不需要以前那种母线嵌入成型的端板，具有电源箱自身的结构简单能够降低制造成本的特点。另外，在电池模块发生故障时，本发明的电源装置能够高效简便地更换特定的电池模块。而不像以前那样为了更换电池模块拆卸所有螺钉螺母和端板，只需拆卸固定电源箱的部分就能更换要换的电池模块。

Claims (5)

1.一种电源装置，是在电源箱(10)内装有多个电池(21)呈直线连接的多个电池模块(20)，并用母线(40)将电池模块(20)连接在一起，其特征在于：
电池模块(20)的两端固定着垂直突出于电池剖面的金属板输出端子(30)，利用金属板母线(40)将相邻的电池模块(20)的输出端子(30)连接在一起，并装在电源箱(10)内。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于输出端子(30)上开有插入连接母线(40)用固定螺钉(45)的贯通孔(32)，使该贯通孔(32)为沿电池模块(20)的纵向延伸的细长孔，用以吸收电池模块(20)的长度偏差并与母线(40)相连。
3.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于电源箱(10)上设有母线(40)和输出端子(30)的嵌入部位(50)，将母线(40)和输出端子(30)引导到电源箱(10)的嵌入部位(50)，使电池模块(20)安装在固定位置上。
4.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于电源箱(10)的嵌入部位(50)设置了能够吸收电池模块(20)长度尺寸误差的间隙。
5.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于母线(40)上固定着螺母(41)，将插入输出端子(30)的贯通孔(32)的固定螺钉(45)拧进母线(40)上的螺母(41)内，使输出端子(30)与母线(40)连接在一起。
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