CN208028117U - 一种圆柱形电池的串联和并联结构 - Google Patents
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Abstract
一种圆柱形电池的串联和并联结构由金属框架、绝缘框架、电池串联连接装置、集流片以及散热部件等构成。在圆柱形电池凸出电极的一端安装绝缘框架，在电池的外壳电极安装金属框架，金属框架通过电池串联连接装置将电池外壳电极并联在一起，电池串联连接装置的导电片与另外一个并联电池组电池的凸出电极焊接在一起，使两个并联电池组的串联在一起。本实用新型利用金属框架具有较好的热容性能和散热性能，与电池的温度进行热交换，金属框架连接散热部件可以对圆柱形电池进行散热和加热，使电池在全工况条件下保持在最佳温度状态，可以提高电池的充放电效率和使用寿命，杜绝目前电池模块热失控事故的发生。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及一种圆柱形电池的串联和并联结构。
【背景技术】
目前很多动力电池系统都是通过电池的串联和并联进行使用的，电池的串联和并联方式是多种多样,但是电池框架都是采样塑料加工成型。动力电池模块和系统的热管理一直是影响电池安全性和电池寿命的技术瓶颈，目前还没有比较好的方法得到广泛应用。目前圆柱形动力电池组合使用的塑胶框架，虽然具有良好的电气绝缘性能和绝热性能,但是没有散热的作用。美国特斯拉Tesla公司采用多孔铝管布置在电池之间，并且在铝管内充满液体，通过液体循环的方法收到了良好的电池温度调节效果。由于多孔铝管加工工艺复杂，给电池模块增加了很多成本。
【发明内容】
本实用新型的目的是利用金属材料具有较好的导电性能和散热性能，发明一种金属框架和绝缘框架结合，并且可以进行拼装组合，有利于电池散热，结构简单、成本低廉的一种圆柱形电池的串联和并联结构。
本实用新型由金属框架、绝缘框架、电池串联连接装置、集流片以及散热部件等构成。
所述的金属框架由金属材料加工成型，金属框架的平面布置若干个直径大于电池直径的圆孔。
所述的金属框架的两个侧边分别有与绝缘框架的拼接的凸形结构或者凹形结构，金属框架的两个端面分别有与另一个金属框架拼接的凸形结构和凹形结构。
所述的绝缘框架由塑胶材料压制成型，绝缘框架的平面布置若干个直径大于电池直径的圆孔。
所述的绝缘框架的两个侧边分别有与金属框架的拼接的凸形结构或者凹形结构，绝缘框架的两个端面分别有与另一个绝缘框架拼接的凸形结构和凹形结构。
所述的电池串联连接装置是在本人的专利的基础上进行了改进，专利名称：一种圆柱形单体电池串联连接装置，专利号：201220312608.4。圆柱形单体电池串联连接装置采用导电材料加工成一个圆环形，圆环形的圆周上有若干个向内凸起的圆弧形弹片，在圆环形的一个底边向远离圆心方向延伸一个导电片。
在金属框架的圆孔中依次安装电池串联连接装置和圆柱形电池，电池串联连接装置的圆弧形弹片的外径和内径分别与金属骨架圆孔的内径和动力电池的外径呈过盈配合，并且与金属骨架的圆孔和动力电池外径的表面保持必要的接触面积。在圆柱形电池的另一端安装绝缘框架，组成一个并联电池组的基本单元。
将两个上述的并联电池组上下颠倒安装在一起，将一个并联电池组的金属框架与另外一个并联电池组的绝缘框架拼接在一起，电池串联连接装置的导电片和另外一个并联电池组电池的凸起电极焊接在一起，完成两个并联电池组的串联，以此类推，可以组合多个电池串联和多个电池并联的电池模块。
在电池模块的两侧焊接集流片引出电池模块的总正电极和总负电极。
在电池模块的金属框架上面安装散热部件可以对电池的温度进行散热和加热。在电池模块的金属框架和散热部件之间可以安装导热绝缘片。
所述的散热部件可以采用的带有翅片结构的铝型材，依靠散热器的表面积和周围的空气进行热交换，以利于提高散热效率。
所述的散热部件可以采用金属薄板加工成电池模块外壳，金属外壳具有较大的的面积可以和周围的空气进行热交换。
圆柱形电池在工作中产生的热量可以通过电池串联连接装置、金属骨架散发出去。为了提高散热效率，可以在金属框架的上面连接散热器，把金属框架的热量通过散热器的表面积散发出去。
本实用新型利用金属框架具有较好的热容性能和散热性能，通过金属材料制成的电池串联连接装置与动力圆柱形电池表面接触，与电池的温度进行热交换，金属框架连接散热器可以提高散热效率，并且可以对圆柱形动力电池进行散热和加热，使动力电池在全工况条件下保持在最佳温度状态。采用金属框架的圆柱形动力电池模块和系统，具有散热和加热均匀，结构简单，成本低廉等优点，可以提高动力电池的充放电效率和使用寿命，杜绝目前电池模块热失控事故的发生。
【附图说明】
图1是本实用新型金属框架的正视图；
图2是本实用新型绝缘框架的正视图；
图3是本实用新型电池串联连接装置的侧视图；
图4是本实用新型一个并联电池组的基本单元的轴侧视图；
图5是本实用新型两个并联电池组的串联之后的轴侧视图；
图6是本实用新型八个并联电池组的串联组成的电池模块的正视图；
图7是本实用新型实施实例2利用外壳进行散热的电池模块的侧视图；
图8是本实用新型实施实例3利用散热器进行散热的电池模块的侧视图；
其中：1.金属框架；1-1.金属框架圆孔；1-2.金属框架侧面凹形结构；1-3.金属框架端面凸形结构；1-4.金属框架端面凹形结构；2.绝缘框架；2-1.绝缘框架圆孔；2-2.绝缘框架侧面凸形结构；2-3.绝缘框架端面凸形结构；2-3.绝缘框架端面凹形结构；3.电池串联连接装置；3-1.圆弧形弹片；3-2.导电片；4.电池；4-1.凸起电极；5-1.负极集流片；5-2.正极集流片；6-1.电池模块外壳；6-2.铝型材散热器；7.导热绝缘片。
【具体实施方式】
具体实施方式一、金属框架(1)由铝合金压铸成型，金属框架的平面布置4个与直径大于动力电池(4)直径的金属框架圆孔(1-1)，金属框架的两个侧边分别有与绝缘框架的拼接的金属框架侧面凹形结构(1-2)，金属框架的两个端面分别有与另一个金属框架拼接的金属框架端面凸形结构(1-3)和金属框架端面凹形结构(1-4)。绝缘框架(2)由塑胶材料压制成型，绝缘框架的平面布置4个与电池直径呈间隙配合的绝缘框架圆孔(2-1)，绝缘框架的两个侧边分别有与金属框架的拼接的绝缘框架凸形结构(2-2)，绝缘框架的两个端面分别有与另一个绝缘框架拼接的绝缘框架端面凸形结构(2-3)和绝缘框架端面凹形结构(2-4)。电池串联连接装置(3)采用薄铜板加工成一个圆环形，圆环形的圆周上有16个向内凸起的圆弧形弹片(3-1)，在圆环形的一个底边向远离圆心方向延伸一个矩形导电片(3-2)。在金属框架的圆孔中(1-1)依次安装电池串联连接装置(3)和圆柱形电池(4)。在圆柱形电池的另一端(有凸起电极(4-1)的一端)，安装绝缘框架，组成一个4个电池并联电池组的基本单元(图4)。将两个上述的并联电池组上下颠倒安装在一起，将一个并联电池组的金属框架的金属框架侧面凹形结构(1-2)与另外一个并联电池组的绝缘框架的绝缘框架凸形结构(2-2)拼接在一起，电池串联连接装置的导电片(3-2)和另外一个并联电池组电池的凸起电极(4-1)焊接在一起，完成两个并联电池组的串联(图5)。
如图6所示，使用8个并联电池组基本单元按照上述方式组合一个4个电池并联，8个电池串联的电池模块。在电池模块的两端分别焊接正极集流片(5-2)和负极集流片(5-1)，引出电池模块的总正电极和总负电极。
具体实施方式二、在具体实施方式一所述的电池模块的金属框架上面安装金属薄板外壳(6-1)可以对电池的温度进行散热。在电池模块的金属框架和金属薄板外壳之间安装导热绝缘片(7)。
具体实施方式三、在具体实施方式一所述的电池模块的上面安装铝型材散热器(6-2)可以对电池的温度进行散热。在电池模块和铝型材散热器之间安装导热绝缘片(7)。利用散热器的表面积和周围的空气进行热交换，以利于提高散热效率。
Claims (6)
1.一种圆柱形电池的串联和并联结构，由金属框架、绝缘框架、电池串联连接装置、集流片以及散热部件构成，其特征在于，金属框架由金属材料加工成型，金属框架的平面布置若干个直径大于电池直径的圆孔；绝缘框架由塑胶材料压制成型，绝缘框架的平面布置若干个直径大于电池直径的圆孔；
在圆柱形电池凸出电极的一端安装绝缘框架，在圆柱形电池的另一端安装金属框架，金属框架将电池外壳电极并联在一起，组成一个并联电池组。
2.如权利要求1所述的一种圆柱形电池的串联和并联结构，其特征在于，所述的金属框架的两个侧边分别有与绝缘框架的拼接的凸形结构或者凹形结构，金属框架的两个端面分别有与另一个金属框架拼接的凸形结构和凹形结构。
3.如权利要求1所述的一种圆柱形电池的串联和并联结构，其特征在于，所述的绝缘框架的两个侧边分别有与金属框架的拼接的凸形结构或者凹形结构，绝缘框架的两个端面分别有与另一个绝缘框架拼接的凸形结构和凹形结构。
4.如权利要求1所述的一种圆柱形电池的串联和并联结构，其特征在于，串联连接装置采用导电材料加工成一个圆环形，圆环形的圆周上有若干个向内凸出的圆弧形弹片，在圆环形的一个底边向远离圆心方向延伸一个导电片连接另一支电池的凸出电极。
5.如权利要求1所述的一种圆柱形电池的串联和并联结构，其特征在于，集流片采用导电性能良好的金属薄板制成，分别焊接在电池模块的总正输出电极和总负输出电极。
6.如权利要求1所述的一种圆柱形电池的串联和并联结构，其特征在于，在金属框架上面安装散热部件可以对电池的温度进行散热或者加热。
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|---|---|---|---|---|
| CN109904560A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-06-18 | 天津荣事顺发电子有限公司 | 一种对电池电极快速散热装置 |
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