CN220934168U - 电池以及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池以及用电装置，电池包括连接线束、电池模块以及电压调整模块。连接线束用于与外部用电装置连接，电池模块的数量为多个，多个所述电池模块分别并联于所述连接线束。电压调整模块串联于至少一个所述电池模块，所述电压调整模块用于将多个所述电池模块的电压差值调整至预设范围。本申请的电池，通过设置电压调整模块，能将电压不同的电池模块的电压进行调整，保证多个电池模块供电电压的一致性，降低电池模块之间电压差过大产生的并联回流，提高电池运行的稳定性同时延长电池的循环寿命。

Description

电池以及用电装置

技术领域

本申请涉及电池领域，特别是涉及一种电池以及用电装置。

背景技术

电池单体广泛用于电子设备，例如手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机、电动工具和储能系统等等。电池单体可以包括镉镍电池单体、氢镍电池单体、锂离子电池单体、钠离子电池单体和二次碱性锌锰电池单体等。

电池在对用电装置供电完成后，需要充电对电池的电量进行补充。随着新能源技术的发展，也可以使用更换电池的方式继续对用电装置进行供电。如何提高换电过程中的稳定性，也是研究的问题之一。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请提供一种电池以及用电装置，能够提高换电过程的稳定性。

第一方面，本申请提供了一种电池，包括连接线束、电池模块以及电压调整模块。连接线束用于与用电装置连接，电池模块的数量为多个，多个电池模块分别并联于连接线束。电压调整模块串联于至少一个电池模块，电压调整模块用于将多个电池模块的电压差值调整至预设范围。电池还包括箱体以及快换支架，多个电池模块设于箱体内，电池模块设于快换支架的两侧，电压调整模块设于快换支架。

本申请实施例的技术方案中，通过设置连接线束将多个电池模块进行并联，将电池模块的电能传输至用电装置。设置多个电池模块能够提高电池容量，增大电池的供电电压。并且，将多个电池模块进行并联，能够便于对单个电池模块进行换电，或者便于维修和更换。电压调整模块，能将电压不同的电池模块的电压进行调整，保证多个电池模块供电电压的一致性，降低电池模块之间电压差过大产生的并联回流，提高电池运行的稳定性同时延长电池的循环寿命。将电压调整模块设于快换支架中，能够提高电压调整模块安装的结构稳定性。

在一些实施例中，电压调整模块包括电阻模块，电阻模块串联于电池模块中的至少一个电池模块。在上述的技术方案中，通过设置电阻模块能够降低电池模块的电压，将多个电池模块的电压的压差控制在一定的范围。

在一些实施例中，电阻模块包括可调电阻。上述的技术方案中，可调电阻能够适用不同电压的电池模块，应用灵活调节效率高。

在一些实施例中，电池还包括电池管理系统，可调电阻与电池管理系统电性连接。上述的结构中，可以通过电池管理系统对可调电阻的阻值进行调整，提高多个电池模块之间的供电电压的一致性，提高调节效率。

在一些实施例中，电阻模块或者可调电阻的电阻值R，满足关系：R=(Ui-Umin)*20C，其中，Ui为电池模块的电压值，Umin为电压最低的电池模块的电压值，C为电池模块的额定容量。上述的结构中，根据电池的额定容量、多个电池模块的最低电压以及对应电池模块的电压值，确定对应的电池模块的电阻，能够将电压较高的电池模块的电压调整至与较低的电压的电池模块的电压一致，提高调节的准确性。

在一些实施例中，电压调整模块包括单向二极管，单向二极管串联于电池模块中的至少一个电池模块。在上述的结构中，通过设置单向二极管，能够对电流的方向进行限制，降低高电压电池模块对低电压电池模块进行过充，降低多个电池模块之间形成并联回流的风险，提高电池模块的使用寿命。

在一些实施例中，电压调整模块包括电压转换器，电压转换器串联于至少一个电池模块，以将多个电池模块的电压差调整至预设范围。在上述的结构中，可以提升电压较低的电池模块的电压值，实现不同状态电池模块的任意组合、灵活并联使用场景。

在一些实施例中，快换支架与箱体为可拆卸连接，快换支架用于安装至用电装置。在上述的结构中，快换支架与箱体之间可拆卸连接，能便于对电池模块进行更换，提高装配效率。并且，将快换支架安装至用电装置，能够便于电池与用电装置的连接，提高装配效率。

第二方面，本申请提供了一种用电装置，其包括上述实施例中的电池，电池用于提供电能。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1为本申请一个实施例的车辆的结构示意图；

图2为本申请一个实施例的电池的分解结构示意图；

图3为本申请一个实施例的电池单体的分解结构示意图；

图4为本申请一个实施例的电池的电路结构示意图；

图5为本申请又一个实施例的电池的电路结构示意图；

图6为本申请另一个实施例的电池的电路结构示意图。

附图标记详细说明：

1、车辆；2、电池；10、电极组件；20、壳体；30、端盖；40、外壳；3、控制器；4、马达；5、箱体；51、第一部分；52、第二部分；53、容纳空间；6、电池模块；601、第一电池模块；602、第二电池模块；603、第三电池模块；604、第四电池模块；605、第五电池模块；7、电池单体；8、连接线束；9、电压调整模块；901、第一电阻；902、第二电阻；903、第三电阻；904、第四电阻；905、第一二极管；906、第二二极管；907、第三二极管；908、第四二极管；909、第一转换器；910、第二转换器；911、第三转换器；912、第四转换器。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组），“多片”指的是两片以上（包括两片）。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

请参照图1，图1为本申请一个实施例提供的车辆的结构示意图。车辆1可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆1的内部设置有电池2，电池2可以设置在车辆1的底部或头部或尾部。电池2可以用于车辆1的供电，例如，电池2可以作为车辆1的操作电源。车辆1还可以包括控制器3和马达4，控制器3用来控制电池2为马达4供电，例如，用于车辆1的启动、导航和行驶时的工作用电需求。

在本申请一些实施例中，电池2不仅可以作为车辆1的操作电源，还可以作为车辆1的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。

在一些实施例中，电池可以为储能装置。储能装置包括储能集装箱、储能电柜等。

请参照图2，图2为本申请一个实施例提供的电池的分解结构示意图。电池2包括箱体5和电池单体7，电池单体7容纳于箱体5内。其中，箱体5用于为电池单体7提供容纳空间53，箱体5可以采用多种结构。

在一些可选的实施例中，箱体5包括第一部分51和第二部分52，第一部分51与第二部分52相互盖合，第一部分51和第二部分52共同限定出用于容纳电池单体7的容纳空间53。第二部分52可以为一端开口的空心结构，第一部分51可以为板状结构，第一部分51盖合于第二部分52的开口侧，以使第一部分51与第二部分52共同限定出容纳空间53；第一部分51和第二部分52也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分51的开口侧盖合于第二部分52的开口侧。当然，第一部分51和第二部分52形成的箱体5可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。

在一些实施例中，箱体5可以作为车辆1的底盘结构的一部分。例如，箱体5的部分可以成为车辆1的地板的至少一部分，或者，箱体5的部分可以成为车辆1的横梁和纵梁的至少一部分。

在一些实施例中，第一部分51或者第二部分52可以包括框体以及盖板，框体包括多个梁体结构。

在电池2中，电池单体7可以是多个，多个电池单体7之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体7中既有串联又有并联。多个电池单体7之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体7构成的整体容纳于箱体5内。当然，电池2也可以是多个电池单体7先串联或并联或混联组成电池模块6的形式，多个电池模块6再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体5内。电池2还可以包括其他结构，例如，该电池2还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体7之间的电连接。

其中，每个电池单体7可以为二次电池或一次电池；还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池，但不局限于此。电池单体7可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。

请参照图3，图3为本申请一个实施例提供的电池单体7的分解结构示意图。电池单体7是指组成电池2的最小单元。如图3，电池单体7包括有外壳40、电极组件10以及其他的功能性部件。

外壳40可以包括端盖30以及壳体20。端盖30是指盖合于壳体20的开口处以将电池单体7的内部环境隔绝于外部环境的部件。

电极组件10是电池单体7中发生电化学反应的部件。壳体20内可以包含一个或更多个电极组件10。电极组件10包括正极极片、负极极片以及隔离件。在电池单体7充放电过程中，活性离子（例如锂离子）在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。隔离件设置在正极极片和负极极片之间，可以起到防止正负极短路的作用，同时可以使活性离子通过。在一些实施方式中，电池单体7还包括电解质，电解质在正、负极之间起到传导离子的作用。本申请对电解质的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。电解质可以是液态的、凝胶态的或固态的。

在一些实施方式中，电极组件10为卷绕结构。可选的，电极组件10为叠片结构。

在电池为用电装置进行供电完成后电压下降，可以通过直接连接充电装置进行充电的方式进行电能补充，也可以通过将电池直接进行更换的方式进行。将用电装置上的电池进行更换的方式补充电能的方式也称为换电，上述的方式能够快速对用电装置的功能进行补给，补能效率高。

换电的过程，包括对电池内的多个并联的电池模块进行更换，但是更换后的电池模块之间难以避免出现电压差，例如多个电池模块的额定电池容量不同，或者电池模块之间电量的不同，导致多个电池模块之间出现电压差，因此需要对上述的问题进行改进。

基于上述的情况，本申请实施例提供了一种电池，通过设置连接线束将多个电池模块进行并联，将电池模块的电能传输至用电装置。设置多个电池模块能够提高电池容量，增大电池的供电电压。并且，将多个电池模块进行并联，能够便于对单个电池模块进行换电，或者便于维修和更换。电压调整模块，能将电压不同的电池模块的电压进行调整，保证多个电池模块供电电压的一致性，降低电池模块之间电压差过大产生的并联回流，提高电池运行的稳定性同时延长电池的循环寿命。

下面结合附图对本申请实施例的电池作进一步详细的说明，请参考图2至图6，图2为本申请一个实施例的电池的分解结构示意图；图3为本申请一个实施例的电池单体的分解结构示意图；图4为本申请一个实施例的电池的电路结构示意图；图5为本申请又一个实施例的电池的电路结构示意图；图6为本申请另一个实施例的电池的电路结构示意图。

如图所示，本申请实施例的电池2包括连接线束8、电池模块6以及电压调整模块9。连接线束8用于与用电装置连接，电池模块6的数量为多个，多个电池模块6分别并联于连接线束8。电压调整模块9串联于至少一个，电池模块6，电压调整模块9用于将多个电池模块6的电压差值调整至预设范围。电池2还包括箱体5以及快换支架，多个电池模块6设于箱体5内，电池模块6设于快换支架的两侧，电压调整模块9设于快换支架。

本申请实施例的技术方案中，通过设置连接线束8将多个电池模块6进行并联，将电池模块6的电能传输至用电装置。设置多个电池模块6能够提高电池2容量，增大电池2的供电电压。并且，将多个电池模块6进行并联，能够便于对单个电池模块6进行换电，或者便于维修和更换。电压调整模块9，能将电压不同的电池模块6的电压进行调整，保证多个电池模块6供电电压的一致性，降低电池模块6之间电压差过大产生的并联回流，提高电池2运行的稳定性同时延长电池2的循环寿命。将电压调整模块9设于快换支架中，能够提高电压调整模块9安装的结构稳定性。

具体的，电池模块6可以包括多个电池单体7，电池单体7通过串联、并联或混联的方式进行连接。连接线束的两端可以分别与电池2的正极输出端以及负极输出端连接。

在本申请的一些实施例中，电压调整模块9包括电阻模块，电阻模块串联于电池模块6中的至少一个电池模块6。示例性的，电阻模块串联于电池模块6中电压值较高的至少一个电池模块6。在上述的技术方案中，通过设置电阻模块能够降低电池模块6的电压，将多个电池模块6的电压的压差控制在一定的范围。

在本申请的一些实施例中，电阻模块包括可调电阻。上述的技术方案中，可调电阻能够适用不同电压的电池模块6，应用灵活，调节效率高。

如图4所示，示例性的，电池2包括五个电池模块6，分别是第一电池模块601、第二电池模块602、第三电池模块603、第四电池模块604以及第五电池模块605。其中，第一电池模块601、第二电池模块602、第三电池模块603、第四电池模块604以及第五电池模块605的电压值依次降低。电压调整模块9包括四个电阻模块，分别是第一电阻901、第二电阻902、第三电阻903以及第四电阻904。第一电阻901串联于第一电池模块601，第二电阻902串联于第二电池模块602，第三电阻903串联于第三电池模块603，第四电阻904串联于第四电池模块604。

上述的结构中，通过设置第一电阻901、第二电阻902、第三电阻903以及第四电阻904分别分担第一电池模块601、第二电池模块602、第三电池模块603以及第四电池模块604的部分电压，保证第一电池模块601、第二电池模块602、第三电池模块603、第四电池模块604以及第五电池模块605的电压一致，或者它们之间的电压差值在预设范围内。可选的，预设的电压差值可以是0.1V-5.0V。

在本申请的一些实施例中，电池2还包括电池管理系统，可调电阻与电池管理系统电性连接。上述的结构中，可以通过电池管理系统对可调电阻的阻值进行调整，提高多个电池模块6之间的供电电压的一致性，提高调节效率。

在本申请的一些实施例中，电阻模块或者可调电阻的电阻值R，满足关系：R=Ui-Umin*20C，其中，Ui为电池模块6的电压值，Umin为电压最低的电池模块6的电压值，C为电池模块6的额定容量。示例性的，可以通过现有的测量电池模块6电压值的工具对电池模块6的电压值进行测量，或者可以通过电池管理系统中的电压检测模块进行测量，在此不做限制。

上述的技术方案中，根据电池2的额定容量、多个电池模块6的最低电压以及对应电池模块6的电压值，确定对应的电池模块6的电阻，能够将电压较高的电池模块6的电压调整至与较低的电压的电池模块6的电压一致，提高调节的准确性。

在本申请的一些实施例中，电压调整模块9包括单向二极管，单向二极管串联于电池模块6中的至少一个电池模块6。示例性的，单向二极管串联于电池模块6中电压值较低的至少一个电池模块6。在上述的结构中，通过设置单向二极管，能够对电流的方向进行限制，降低高电压电池模块6对低电压电池模块6进行过充，降低多个电池模块6之间形成并联回流的风险，提高电池模块6的使用寿命。

示例性的，如图5所示，电池2包括五个电池模块6，分别是第一电池模块601、第二电池模块602、第三电池模块603、第四电池模块604以及第五电池模块605。其中，第一电池模块601、第二电池模块602、第三电池模块603、第四电池模块604以及第五电池模块605的电压值依次降低。电压调整模块9包括四个单向二极管，分别是第一二极管905、第二二极管906、第三二极管907以及第四二极管908。第一二极管905串联于第二电池模块602，第二二极管906串联于第三电池模块603，第三二极管907串联于第四电池模块604，第四二极管908串联于第五电池模块605。上述的结构中，通过第一二极管905、第二二极管906、第三二极管907以及第四二极管908，限制电压值较低的电池模块6的电流方向，降低因电池模块6之间差异产生的并联回流，保持电池2的安全，同时延长循环寿命。

在本申请的一些实施例中，电压调整模块9包括电压转换器，电压转换器串联于至少一个电池模块6，以将多个电池模块6的电压差调整至预设范围。电压转换器是一种将输入的电压转换成特定电压输出的电子设备。在上述的结构中，可以提升电压较低的电池模块6的电压值，或者降低电压较高的电池模块6 的电压值，以实现不同状态电池模块6的任意组合、灵活并联使用场景。

示例性的，如图6所示，电池2包括五个电池模块6，分别是第一电池模块601、第二电池模块602、第三电池模块603、第四电池模块604以及第五电池模块605。其中，第一电池模块601、第二电池模块602、第三电池模块603、第四电池模块604以及第五电池模块605的电压值依次降低。电压调整模块9包括四个电压转换器，分别是第一转换器909、第二转换器910、第三转换器911以及第四转换器912。第一转换器909串联于第二电池模块602，第二转换器910串联于第三电池模块603，第三转换器911串联于第四电池模块604，第四转换器912串联于第五电池模块605。上述的结构中，通过第一转换器909、第二转换器910、第三转换器911以及第四转换器912，提升电压较值低的电池模块6的电压，降低因电池模块6之间差异产生的并联回流，保持电池2的安全，同时延长循环寿命。

在本申请的一些实施例中，快换支架与箱体5为可拆卸连接，快换支架用于安装至用电装置。在上述的结构中，快换支架与箱体5之间可拆卸连接，能便于对电池模块6进行更换，提高装配效率。并且，将快换支架安装至用电装置，能够便于电池2与用电装置的连接，提高装配效率。

本申请的实施例还提供了一种用电装置，其包括上述实施例中的电池2，电池2用于提供电能。本申请的用电装置，通过设置连接线束8将多个电池模块6进行并联，将电池模块6的电能传输至用电装置。设置多个电池模块6能够提高电池2容量，增大电池2的供电电压。并且，将多个电池模块6进行并联，能够便于对单个电池模块6进行换电，或者便于维修和更换。电压调整模块9，能将电压不同的电池模块6的电压进行调整，保证多个电池模块6供电电压的一致性，降低电池模块6之间电压差过大产生的并联回流，提高电池2运行的稳定性同时延长电池2的循环寿命。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种电池(2)，其特征在于，包括：

连接线束(8)，用于与用电装置连接；

电池模块(6)，数量为多个，多个所述电池模块(6)分别并联于所述连接线束(8)，

电压调整模块(9)，串联于至少一个所述电池模块(6)，所述电压调整模块(9)用于将多个所述电池模块(6)的电压差值调整至预设范围，

所述电池(2)还包括箱体(5)以及快换支架，多个所述电池模块(6)设于所述箱体(5)内，所述电池模块(6)设于所述快换支架的两侧，所述电压调整模块(9)设于所述快换支架。

2.根据权利要求1所述的电池(2)，其特征在于，所述电压调整模块(9)包括电阻模块，所述电阻模块串联于所述电池模块(6)中的至少一个所述电池模块(6)。

3.根据权利要求2所述的电池(2)，其特征在于，所述电阻模块包括可调电阻。

4.根据权利要求3所述的电池(2)，其特征在于，所述电池(2)还包括电池管理系统，所述可调电阻与所述电池管理系统电性连接。

5.根据权利要求3所述的电池(2)，其特征在于，所述电阻模块或者所述可调电阻的电阻值R，满足关系：R=(Ui-Umin)*20C，

其中，Ui为所述电池模块(6)的电压值，Umin为电压最低的电池模块(6)的电压值，C为所述电池模块(6)的额定容量。

6.根据权利要求1所述的电池(2)，其特征在于，所述电压调整模块(9)包括单向二极管，所述单向二极管串联于所述电池模块(6)中的至少一个电池模块(6)。

7.根据权利要求1所述的电池(2)，其特征在于， 所述电压调整模块(9)包括电压转换器，所述电压转换器串联于至少一个所述电池模块(6)，以将多个所述电池模块(6)的电压差调整至预设范围。

8.根据权利要求1所述的电池(2)，其特征在于，所述快换支架与所述箱体(5)为可拆卸连接，所述快换支架用于安装至所述用电装置。

9.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括如权利要求1-8中任一项所述的电池(2)，所述电池(2)用于提供电能。