CN222915009U - 电池单体及电池模组 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种电池单体及电池模组，涉及电池技术领域。该电池单体包括外壳、置于外壳内的电芯，电池单体还包括具有容腔的顶盖，顶盖与外壳连接，以盖合容腔；置于容腔内的发射器，发射器固定在顶盖内壁，发射器在需要均衡时与外部均衡电源连接；置于容腔内的接收器，接收器固定于电芯靠近顶盖的端面且与第一电极和第二电极电连接，接收器与发射器对应设置且通过磁感应连接。

Description

电池单体及电池模组

技术领域

本公开涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池单体及电池模组。

背景技术

随着储能系统中技术迭代，大电芯、大容量的产品逐渐增加，电池系统的一致性问题愈发严重。

在相关技术中，通过均衡技术降低电池系统的不一致性，均衡技术包括被动均衡和主动均衡。然而，上述两种均衡技术均采用电池管理系统通过物理线束对电芯进行均衡，受限于线束的线径以及电池管理系统的发热，导致均衡效果差、效率低等问题。

实用新型内容

本公开提供一种电池单体及电池模组，至少在一定程度上克服相关技术中均衡技术对电芯的均衡效果差、效率低的问题。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一个方面，提供一种电池单体，包括：外壳、置于所述外壳内的电芯；其中，所述电池单体还包括：

具有容腔的顶盖，所述顶盖与所述外壳连接，以盖合所述容腔；

置于所述容腔内的发射器，所述发射器固定在顶盖内壁，所述发射器在需要均衡时与外部均衡电源连接；

置于所述容腔内的接收器，所述接收器固定于所述电芯靠近所述顶盖的端面且与所述电芯的第一电极和所述第二电极电连接，所述接收器与所述发射器对应设置且通过磁感应连接。

在本公开的一个实施例中，所述接收器包括接收本体，所述接收本体上设有两个连接孔，所述两个连接孔的内壁均设有导电材料，所述两个连接孔分别与所述第一电极和所述第二电极过盈配合。

在本公开的一个实施例中，所述接收器还包括设置于所述接收本体上的第一控制器；

与所述端面相对的所述接收本体上设有至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器与所述第一控制器连接，用于采集电池单体的温度；和/或

所述第一电极和所述第二电极连接有电压传感器，所述电压传感器与所述第一控制器连接。

在本公开的一个实施例中，所述接收本体和所述电芯靠近所述顶盖的端面之间设有至少一个隔热垫，所述至少一个隔热垫上设有容纳所述温度传感器的安装孔。

在本公开的一个实施例中，所述接收器还包括相串联的接收线圈、第一谐振电容和第一整流桥。

在本公开的一个实施例中，所述发射器粘贴于所述顶盖内壁，和/或所述顶盖内壁设有容纳所述发射器的安装槽。

在本公开的一个实施例中，所述发射器设有与所述外部均衡电源连接的电源脚，所述顶盖侧壁设有与所述电源脚对应的插接口，所述电源脚穿过所述插接口，以露出所述电源脚；

所述电源脚活动连接有堵头。

在本公开的一个实施例中，所述发射器包括相串联的发射线圈、第二谐振电容、逆变电路、斩波电路、第二整流桥和外部均衡电源；

所述发射器还包括第二控制器，所述第二控制器与所述接收器内的第一控制器进行无线通信。

在本公开的一个实施例中，所述接收器的中心点和所述发射器的中心点之间的距离不大于10cm。

根据本公开的另一个方面，还提供了一种电池模组，包括多个导电结构和多个上述的电池单体，相邻所述电池单体通过一个所述导电结构串联连接。

在本公开的实施方式中，电池单体包括外壳、置于外壳内的电芯，电池单体还包括具有容腔的顶盖、容腔内的发射器和接收器，顶盖与外壳连接；发射器固定在顶盖内壁，发射器在需要均衡时与外部均衡电源连接；接收器固定于电芯靠近顶盖的端面且与第一电极和第二电极电连接，接收器与发射器对应设置且通过磁感应连接。一方面，本公开只需将待均衡电池单体内的发射器与外部均衡电源连接，即可实现电池单体的均衡；另一方面，本公开无需额外增加均衡线束，杜绝线束发热问题，通过均衡电源为待均衡电池单体进行无线充电，均衡电流或称电池单体的充电电流的大小可以根据电芯能力灵活设计，实现大电流快速均衡，从而提升电池单体的均衡效率和安全性，提升系统的整体使用寿命，降低售后维护成本，用户体验更佳。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本公开实施例中提供的一种储能系统示例性应用场景的结构示意图。

图2示出本公开实施例提供的一种电池单体的立体图。

图3示出本公开实施例提供的一种电池单体的爆炸图。

图4示出本公开实施例提供的一种接收器的结构示意图。

图5示出本公开实施例提供的一种接收器和发射器的通信原理图。

图6示出本公开实施例提供的一种电池模组的立体图。

图7示出本公开实施例提供的一种电池模组的内部结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

110、储能装置；120、高压电缆；130、第一电能转换装置；140、第二电能转换装置；

200、电池单体；

211、顶盖；2111、插接口；2112、避让孔；212、端面；2121、第一电极；2122、第二电极；213、发射器；2131、电源脚；2132、发射线圈；2133、逆变电路；2134、斩波电路；2135、第二整流桥；214、接收器；2141、连接孔；2142、温度传感器；2143、接收线圈；2144、第一整流桥；215、堵头；216、导电排；217、母排；218、外壳；

300、电池模组。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

文中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确需要说明的是限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；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中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

由于人们所需要的能源都具有很强的时间性和空间性，为了合理利用能源并提高能量的利用率，需要通过一种介质或者设备，把一种能量形式用同一种或者转换成另外一种能量形式存储起来，基于未来应用需要再以特定能量形式释放出来。目前绿色电能的产生主要途径是发展光伏、风电等绿色能源来替代化石能源。

目前绿色电能的产生普遍依赖于光伏、风电、水势等，而风能和太阳能等普遍存在间歇性强、波动性大的问题，会造成电网不稳定，用电高峰电不够，用电低谷电太多，不稳定的电压还会对电力造成损害，因此可能因为用电需求不足或电网接纳能力不足，引发“弃风弃光”问题，要解决这些问题须依赖储能。即将电能通过物理或者化学的手段转化为其他形式的能量存储起来，在需要的时候将能量转化为电能释放出来，简单来说，储能就类似一个大型“充电宝”，在光伏、风能充足时，将电能储存起来，在需要时释放储能的电力。

以电化学储能为例，本公开提供一种储能装置，储能装置内设有一组化学电池，主要是利用电池内的化学元素做储能介质，充放电过程伴随储能介质的化学反应或者变化，简单说就是把风能和太阳能产生的电能存在化学电池中，在外部电能的使用达到高峰时再将存储的电量释放出来使用，或者转移给电量紧缺的地方再使用。

目前的储能(即能量存储)应用场景较为广泛，包括发电侧储能、电网侧储能以及用电侧储能等方面，对应的储能装置的种类包括有：

(1)应用在风电、光伏电站侧的大型储能电站，其可以协助可再生能源发电满足并网要求，同时提高可再生能源利用率；储能电站作为电源侧中优质的有功/无功调节电源，实现电能在时间和空间上的负荷匹配，增强可再生能源消纳能力，减少瞬时功率变化，减少对电网的冲击，改善新能源发电消纳问题并在电网系统备用、缓解高峰负荷供电压力和调峰调频方面意义重大；

(2)应用在电网侧的储能集装箱，功能主要为调峰、调频、缓解电网阻塞调峰方面，可实现对用电负荷的削峰填谷，即在用电负荷低谷时对储能电池充电，在用电负荷高峰时段将存储的电量释放，从而实现电力生产和消纳之间的平衡；

(3)应用于用电侧的小型储能柜，功能主要为电力自发自用、峰谷价差套利、容量费用管理以及提高供电可靠性。根据应用场景的不同，用电侧储能可以分为工商业储能柜、户用储能装置、储能充电桩等，其一般与分布式光伏配套使用。工商业用户可利用储能进行谷峰价差套利和容量费用管理。在实施峰谷电价的电力市场中，通过低电价时给储能系统充电，高电价时储能系统放电，实现峰谷电价差套利，降低用电成本。此外，适用两部制电价的工业企业，可以利用储能系统在用电低谷时储能，在高峰负荷时放电，从而降低尖峰功率及申报的最大需求量，达到降低容量电费的目的。户用光伏配储可以提高电力自发自用水平。因高昂电价以及较差的供电稳定性，从而拉动户用光伏装机需求。考虑到光伏在白天发电，而用户一般在夜间负荷较高，通过配置储能可以更好地利用光伏电力，提高自发自用水平，同时降低用电成本。另外，通信基站、数据中心等领域需要配置储能，用于备用电源。

请参见图1，图1为本公开一实施例的储能系统的结构示意图，且本公开图1实施例以发/配电侧共享储能场景为例进行说明，本公开储能系统100并不限定于其发/配电侧储能场景。

本公开提供了一种储能系统，储能系统包括：储能装置110、高压电缆120、第一电能转换装置130、第二电能转换装置140，发电情况下，第一电能转换装置130及第二电能转换装置140用于将其它形式的能源转换为电能，与高压线缆120连接并供给配网用电侧使用，当用电负荷较低，第一转换装置130、第二电能转换装置140发电过剩时，将多发的电量储存至储能装置110，减少弃风、弃光率，改善新能源发电消纳问题；在用电负荷高位时，电网下达指令，将储能装置110储存的电量协同高压电缆120采用并网模式传输电能供给用电侧使用，为电网运行提供调峰、调频、备用等多种服务，充分发挥电网调峰的作用，促进电网削峰填谷，缓解电网供电压力。

可选地，第一电能转换装置130及第二电能转换装置140可将太阳能、光能、风能、热能、潮汐能、生物质能及机械能等中的至少一种转换为电能。

储能装置110的数量可以为多个，多个储能装置110相互串联或并联，多个储能装置110采用隔离板(图未示)进行支撑及电连接。本实施例中，“多个”是指两个及两个以上。储能装置110外部还可以设有储能箱，用于收容储能装置110。

可选地，储能装置110可包括但不限于电池单体、电池均衡系统、电池包、电池系统等。本公开实施例提供的储能装置110的实际应用形态可以为但不限于为所列举产品，还可以是其他应用形态，本公开实施例不对储能装置110的应用形态做严格限制。本公开实施例仅以储能装置110为电池单体为例进行说明。当该储能装置110为电池单体时，储能装置110可以为圆柱电池、方形电池等中的至少一种。电池包包括箱体和上盖，箱体内设有由多个电池单体200串并联组成的电池模组300。随着储能系统的不断发展，大电芯、大容量的产品增加，电池系统的一致性问题越发严重。对于电芯出现压差过大或者温差过大的情况，可以通过电池管理系统(Buttery Management System，BMS)的均衡技术进行优化。

均衡技术包括主动均衡和被动均衡，其中，被动均衡是通过电阻发热，耗散电压高的电芯能量的方式实现均衡，主动均衡是通过能量转移，将高能量转移至低能量的方式实现均衡。上述两种均衡方式均通过从控BMS通过物理线束进行均衡。

对于被动均衡，均衡电流小，通常在100mA左右，对于大电芯、大容量产品，被动均衡需要较长时间才能呈现均衡效果，影响储能系统的使用，对于储能系统来说被动均衡稍显不足；对于主动均衡，均衡电流大，通常在2A～5A，但是主动均衡对线束、安全性、发热、结构等要求严格，通常一个均衡模块对应一个电芯，均衡效率不高。

上述被动均衡和主动均衡均采用BMS通过物理线束进行均衡，均衡技术受限于线束的线径，线束线径偏小时，不能长时间、大电流均衡，造成电池单体均衡效率低、存在安全性隐患、以及电池单体的使用寿命短的问题。为了解决上述至少部分技术问题，本公开的电池单体200包括外壳218、置于外壳218内的电芯，电池单体200还包括具有容腔的顶盖211、容腔内的发射器213和接收器214，顶盖211与外壳218连接；发射器213固定在顶盖211内壁，发射器213在需要均衡时与外部均衡电源连接；接收器214固定于电芯靠近顶盖211的端面212且与电芯的第一电极2121和第二电极2122电连接，接收器214与发射器213对应设置且通过磁感应连接。一方面，本公开只需将待均衡电池单体200内的发射器213与外部均衡电源连接，即可实现电池单体200的均衡；另一方面，本公开无需额外增加均衡线束，杜绝线束发热问题，通过均衡电源为待均衡电池单体进行无线充电，均衡电流或称电池单体的充电电流的大小可以根据电池单体能力灵活设计，实现大电流快速均衡，从而提升电池单体200的均衡效率和安全性，提升系统的整体使用寿命，降低售后维护成本，用户体验更佳。具体通过如下实施例进行说明：

图2示出本公开实施例提供的一种电池单体200的立体图。图3示出本公开实施例提供的一种电池单体200的爆炸图。结合图2和图3，本公开实施例中的电池单体200，包括外壳218、置于外壳218内的电芯，电芯上设有第一电极2121和第二电极2122。

电池单体200还包括：具有容腔的顶盖211、置于容腔内的发射器213和接收器214；其中，顶盖211与外壳218连接，以盖合容腔；发射器213固定在顶盖211内壁，发射器213在需要均衡时与外部均衡电源连接；接收器214固定于电芯靠近顶盖211的端面212上且与第一电极2121和第二电极2122电连接，接收器214与发射器213对应设置且通过磁感应连接。

在一个实施例中，外壳218可以为圆柱形壳体，也可以为截面为矩形的壳体，外壳218的形状可以根据实际需要而定。

第一电极2121和第二电极2122设置于电芯靠近顶盖211的端面211上，第一电极2121和第二电极2122的极性相反。例如，第一电极2121可以与阳极片连接，第二电极2122与阴极片连接；也可以将第一电极2121与阴极片连接，第二电极2122与阳极片连接，本公开不做具体限定。

顶盖211具有容腔，容腔可以容纳第一电极2121和第二电极2122，也可以容纳发射器213和接收器214。

在一个实施例中，接收器214与发射器213对应设置于容腔内，两者可以通过磁感应连接。对应设置指的是接收器214和发射器212一一对应，从而通过电池单体200内的发射器212对对应的接收器214进行控制。

接收器214固定于电芯靠近顶盖211的端面212上，发射器213固定于顶盖211上，接收器214与第一电极2121和第二电极2122连接，发射器213在需要均衡时与外部均衡电源连接，外部均衡电源可以为交流电，例如市电。当一电池单体200需要进行均衡时，可以将发射器213与外部均衡电源连接，发射器213产生交变磁场，将电能转换为磁场能。当接收器214置于发射器213发射的磁场范围时，根据电磁感应原理，接收器214产生感应电流，从而为电池单体200充电，实现均衡。

顶盖211和外壳218可拆卸连接，例如，通过卡接、螺栓等方式连接，从而方便顶盖211的拆装，便于零部件的更换。

在一个实施例中，接收器214的中心点和发射器213的中心点之间的距离不大于10cm。需要说明的是，上述接收器214的中心点和发射器213的中心点之间的距离指的是以发射器213的中心点为圆心的球面的半径，即发射器213可以置于容腔内的任意位置，只要与接收器214的中心点之间的距离不大于10cm，就能保证接收器214可以感应到发射器213的磁场，从而确保无线均衡效果。

在其他实施例中，接收器214的接收线圈2143和发射器213的发射线圈2132的轴线相互平行，且接收线圈2143的中心点与发射线圈2132的中心点之间的距离不大于10cm。

需要说明的是，端面212上设有用于注入电解液的注液口以及防爆阀，发射器213和接收器214还设有避让防爆阀的通孔。

在本公开实施方式中，电池单体200包括外壳218、置于外壳218内的电芯，电池单体200还包括具有容腔的顶盖211、容腔内的发射器213和接收器214，顶盖211与外壳218连接；发射器213固定在顶盖211内壁，发射器213在需要均衡时与外部均衡电源连接；接收器214固定于电芯靠近顶盖211的端面212上且与电芯的第一电极2121和第二电极2122电连接，接收器214与发射器213对应设置且通过磁感应连接。一方面，本公开只需将待均衡电池单体200内的发射器213与均衡电源连接，即可实现电池单体200的均衡；另一方面，本公开无需额外增加均衡线束，杜绝线束发热问题，通过均衡电源为待均衡电池单体进行无线充电，均衡电流或称电池单体的充电电流的大小可以根据电池单体能力灵活设计，实现大电流快速均衡，从而提升电池单体200的均衡效率和安全性，提升系统的整体使用寿命，降低售后维护成本，用户体验更佳。

接收器214与电极的连接可以采用导线连接，即将第一电极2121和第二电极2122分别通过导线与接收器214连接，以形成均衡回路；也可以采用其他接触方式实现接收器214与第一电极2121和第二电极2122的电连接。

例如，可以将接收器214的产品型装设计为嵌套到电极的双连接孔2141，采用过盈接触方式，实现接收器214的固定。

图4示出本公开实施例提供的一种接收器214的结构示意图。如图4所示，在一个实施例中，接收器214包括接收本体，接收本体上设有两个连接孔2141，两个连接孔2141的内壁均设有导电材料，两个连接孔2141分别与第一电极2121和第二电极2122过盈配合。

接收本体为矩形板材，连接孔2141为圆形孔，连接孔2141的直径比第一电极2121或第二电极2122的直径略小，从而使电极与连接孔2141过盈配合。

导电材料可以为金、银、铜、铝等金属材料或其他导电良好的材料，例如，在连接孔2141内壁设置铜箔实现接收器214与电极的连接。

在本公开实施方式中，通过在接收本体上设置连接孔2141，通过过盈配合实现连接孔2141与电极的固定，实现对接收器214的固定，以及电池单体200与接收器214的电连接，连接方式简单。

继续参考图4，在一个实施例中，接收器214还包括设置于接收本体上的第一控制器(未显示于图4)；与端面212相对的接收本体上设有至少一个温度传感器2142，至少一个温度传感器2142与第一控制器连接，用于采集电池单体200的温度。

温度传感器2142可以将温度转换为可用输出信号的传感器，包括接触式和非接触式温度传感器2142，可以采用热电阻或热电偶用作感温元件。

温度传感器2142的数量可以根据实际需求而定，当接收器214设置多个温度传感器2142时，可以将温度传感器2142设置于靠近第一电极2121或第二电极2122的位置。如图4中，接收器214设置有2个温度传感器2142，一个温度传感器2142靠近第一电极2121，另一温度传感器2142靠近第二电极2122。

第一控制器可以用于采集温度传感器2142的输出信号，以使电池管理系统根据温度传感器2142的输出信号确定与该接收器214对应的电池单体200是否需要均衡。在一些可行的实施方式中，第一控制器可以为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)。

在本公开实施方式中，通过在接收本体设置温度传感器2142，实现温度精确检测，为待均衡电池单体200的判定提供数据支撑。

在一个实施例中，接收本体和电芯靠近顶盖211的端面212之间设有至少一个隔热垫，隔热垫上设有容纳温度传感器2142的安装孔。

隔热垫可以为由高温陶瓷材料制成的陶瓷隔热垫，也可以为由玻璃纤维、硅胶等纤维材料制成的纤维隔热垫，还可以为聚碳酸酯PC材质的，本公开对此不做具体限定。

安装孔的大小以可以容纳温度传感器2142的采集触点为宜。

在本公开实施方式中，隔热垫可以将接收器214与端面212表面形成物理隔离，避免接收器214与电池单体200直接接触以及避免接收器214发热过大导致电池单体200高温；采用耐高温、耐腐蚀材质，可以通过打胶粘贴固定于端面212上，隔热垫设置安装孔，可以使温度传感器2142的采集触点直接与端面212接触，提升温度采样的精确度。

在一个实施例中，第一电极2121和第二电极2122连接有电压传感器，电压传感器与第一控制器连接，用于采集电池单体200的电压。

电压传感器为可以将电池单体200的电压转换为可用的输出信号的传感器，在本公开中，可以采用分压元件作为电压传感器的传感元件，以实现对电池单体200的电压采集。

在本公开实施方式中，通过设置电压传感器采集电池单体200的电压，实现电压精确检测，为待均衡电池单体200的判定提供数据支撑。

需要说明的是，本公开中可以单独设置温度传感器或电压传感器，也可以同时设置温度传感器和电压传感器，对此不做具体限定。

本公开中，针对电池单体200的无线主动均衡，在每个电池单体200的正负极之间，安装接收器214，接收器214的形状与电池单体200的第一电极2121和第二电极2122通过按压的过盈接触实现固定。在正常充放过程中，第一控制器不会工作，处于零功耗状态，不存在休眠状态。

图5示出本公开实施例提供的一种接收器214和发射器213的通信原理图。在一个实施例中，如图5所示，接收器214还包括相串联的接收线圈2143、第一谐振电容C1和第一整流桥2144。

第一整流桥2144与第一电极2121和第二电极2122电连接。当接收线圈2143置于发射器213的磁场范围内时，根据电磁感应原理，接收线圈2143产生感应电流，第一整流桥2144可以将感应电流从交流电转换为直流电，以供电池单体200充电。第一谐振电容C1的电容量、接收线圈2143的圈数等可以根据实际需求而定。

第一整流桥2144可以包括多脉冲变压整流器、自耦式多脉冲变压整流器中的至少一种。

在本公开中，感应电流通过与第一电极2121和第二电极2122直接接触的铜箔(或者其他导电材料)表面，实现充电回路；接收器214的第一控制器通过接收线圈2143、第一整流桥2144形成充电电压，为电池单体200充电。

在一个实施例中，发射器213粘贴于顶盖211内壁，和/或顶盖211内壁设有容纳发射器213的安装槽。

顶盖211可以使用热传导性能好的材质，例如，在顶盖211内表面镀铜或者镀银，确保发射器213的散热良好，提升发射器213的可靠性。

例如，发射器213可以通过胶水粘贴固定于顶盖211内壁；也可以在顶盖211内壁设置安装槽，发射器213与安装槽过盈配合进行固定；还可以在安装槽内填充胶水，通过打胶和开槽方式将发射器213固定于顶盖211上，从而简单、方便的实现发射器213的固定。

继续参考图2～图3，在一个实施例中，发射器213设有与外部均衡电源连接的电源脚2131，顶盖211侧壁设有与电源脚2131对应的插接口2111，电源脚2131穿过插接口2111，以露出电源脚2131；电源脚2131活动连接有堵头215。

堵头215可以采用橡胶、塑料等具有形变的材质。均衡电源可以为交流电源，例如市电。

插接口2111包括两个，分别与外部均衡电源的正极和负极对应，插接口2111可以设置于顶盖211短边所在的两侧壁。

在本公开实施方式中，当电池单体200不需要使用无线均衡时，通过堵头215堵住发射器213的电源脚2131，实现对发射器213的防护，提高系统的可靠性。

继续参考图5，在一个实施例中，发射器213包括相串联的发射线圈2132、第二谐振电容、逆变电路2133、斩波电路2134、第二整流桥2135和外部均衡电源；发射器213还包括与电池管理系统进行通信的第二控制器，第二控制器与接收器214内的第一控制器进行无线通信。

第二整流桥2135可以包括多脉冲变压整流器、自耦式多脉冲变压整流器中的至少一种。

发射线圈2132的圈数第二谐振电容C2的电容量可以根据实际需求而定，发射线圈2132的圈数影响均衡电流或电池单体200的充电电流。均衡电流的大小可以根据顶盖211的空间以及产品需求进行设置，与发射线圈2132的大小、形状、材料和布局等有关。

第二谐振电容C2是一种电路元器件，可以由电容和电感并联构成，当电容放电时，电感开始有一个逆向的反冲电流，电感充电，当电感的电压达到最大时，电容放电完毕，之后电感开始放电，电容开始充电，以此往复，称为谐振，在此过程中，电感不断充放电产生电磁波。

逆变电路2133可以将直流电转换为交流电，逆变电路2133可以包括电压型逆变电路2133和电流型逆变电路2133，可以根据实际情况而定，本公开对逆变电路2133的选型不做具体限定。

斩波电路2134可以将直流电压或直流电流转换为所需的直流电压或电流，可以利用开关管在导通和截止状态之间快速切换的特性，调节输入电源信号的有效值和频率，实现对输出信号的控制。斩波电路2134可以包括但不限于降压斩波电路2134、升压斩波电路2134、升降压斩波电路2134、Cuk斩波电路2134等，本公开对斩波电路2134的选型不做具体限定。

发射器213内可集成多种功能电路。第二控制器可以为MCU，第二控制器与第一控制器通过无线通信，例如可采用蓝牙、WiFi等方式；第一控制器可以将检测到的电池单体200的温度和/或电压发送至第二控制器，第二控制器可以根据电池单体200的温度和/或电压以及预设策略执行动作。

例如若电池单体200的电压比其余电池单体200的电压低且压差大于或等于预设电压阈值，则确定该电池单体200为待均衡电池单体200；若电池单体200的温度比其他电池单体200的温度低且温差大于或等于预设阈值，则确定多个电池单体200中的待均衡电池单体200。

在一个实施例中，发射器213还包括串联连接的控制开关，控制开关与第二控制器连接，控制开关可以包括但不限于金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET或MOS管)、晶体三极管等。

发射线圈2132与锁相环连接，锁相环(Phase Locked Loop，PLL)利用相位同步产生的电压，去调谐压控振荡器，以产生目标频率的负反馈控制信号，从而使第二控制器根据负反馈控制信号调节发射线圈2132的电流大小，进而调整磁场强度和范围。

在本公开实施方式中，当外部均衡电源接通时，电流通过发射线圈2132产生交变磁场，接收线圈2143内产生感应电流，以对电池单体200充电。发射器213可以将电能转化为磁场能；将交流电(或者市电)通过电源脚2131连接到第二控制器，通过整流-滤波-逆变-到达发射线圈2132，产生交变磁场。

在一个实施例中，可以把接收器214作为采集模块，采集电池单体200的温度或电压，并把所采集的温度或电压通过第二控制器传输给BMS主控，BMS主控根据接收到的各电池单体200的温度或电压确定具体是哪个电池单体200需要进行均衡，即开启其对应的发射器213进行无线充电实现均衡。

在另一个实施例中，可以在各电池单体200内部设定逻辑，当电压或温度达到设定时即开启对应的发射器213(第二控制器)实现均衡。

在本公开中，通过发射器213和接收器214构成无线充电回路，发射器213包括发射线圈2132和由逆变电路2133、斩波电路2134、第二整流桥2135等构成的功率放大器回路，当外部均衡电源接通时，电流通过发射线圈2132产生交变磁场，功率放大器可以提高电流的强度，从而增强磁场的强度和范围。接收器214包括接收线圈2143和第一整流桥2144，当接收线圈2143置于发射器213的磁场范围内时，根据电磁感应原理，接收线圈2143中产生感应电流，第一整流桥2144可以将感应电流从交流电转换为直流电，以为电池单体200充电。

发射器213与接收器214之间通过无线通信，第一控制器将检测到的温度与电压反馈至第二控制器，第二控制器可以根据预设策略执行相应的动作。

本公开无需将电池单体200从电池包中拆出来，只要打开堵头215即可均衡；无需额外增加均衡线束，杜绝线束均衡发热问题；均衡电流的大小可以根据电池单体200能力进行设计，可实现大电流快速均衡；均衡过程没有线束连接关系，仅需要对第二控制器进行程序设定即可自动操作。在壳体足够薄的情况下，外壳218和顶盖211之间的容腔比较小，此时发射器213可以离接收器214较近，使接收器214始终处于发射器213的磁场范围内，实现均衡。

本公开可以提高均衡效率，减少均衡线束，降低发热风险，提高安全性，提高系统的整体使用寿命，减少售后成本，提升用户体验。

基于此，本公开实施例还提供了一种电池模组300，如下面的实施例所述。由于该装置实施例解决问题的原理与上述电池单体200实施例相似，因此该电池模组300实施例的实施可以参见上述电池单体200实施例的实施，重复之处不再赘述。

如图6所示，本公开实施方式还提供了一种电池模组300，该电池模组300包括多个导电结构和多个上述实施例中的电池单体200，相邻电池单体200通过一个导电结构电连接。如此，结合上述的电池单体200，能够提高系统的安全性，电池模组300的适用范围更广。

在图6中仅示出两个电池单体200串联连接成电池模组300的立体图，需要说明的是，电池模组300中电池单体200的数量可以根据实际需要而定，本公开不做具体限定。

以第一电池单体200和第二电池单体200为相邻的两个电池单体200为例，可以将第一电池单体200和第二电池单体200以其中一个侧壁紧贴组合为电池模组300，在并排布置时，第一电池单体200的第一电极2121和第二电池单体200的第二电极2122通过导电结构连接，从而实现第一电池单体200和第二电池单体200的串联连接。一个导电结构包括导电排216和母排217。

如图6-图7所示，在一个实施例中，该导电排216贯穿第一电池单体200的顶盖211侧壁与第一电池单体200的第一电极2121电连接，该导电排216贯穿第二电池单体200的顶盖211的侧壁与第二电池单体200的第二电极2122电连接。

可以在第一电池单体200的顶盖211侧壁和第二电池单体200的顶盖211侧壁分别设置避让孔2112，第一电池单体200内与避让孔2112对应的接收器214设有插接孔，第二电池单体200内与避让孔2112对应的接收器214设有母排217。导电排216一端贯穿避让孔2112和插接孔与第一电池单体200的第一电极2121电连接，导电排216另一端贯穿避让孔2112与母排217电连接。

其中，可以将导电排216一端固定连接于第一电池单体200的第一电极2121上，将母排217设置于第二电池单体200内的接收器214上，通过将导电排216与母排217插接，从而实现相邻电池单体200的串联连接。

避让孔2112的形状可以为矩形，避让孔2112可以贯穿顶盖211的容腔开口。

集成母排217(Cells Contact System，CCS组件)又称电池盖板组件、线束板集成件等，CCS组件主要有信号采集组件(例如，柔性电路板FPC、印刷电路板PCB、FFC等)、塑胶结构件、铜铝排等组成，通过热压工艺将上述元件连接成一个整体，实现电池电芯的串并联、以及进行温度和电压的采集，即采用柔性电路板FPC或印刷电路板PCB代替线束连接方式。

在本公开实施方式中，通过导电排216和母排217实现相邻电池单体200的串联连接，从而提升电池模组300的生产效率，实现模块化生产。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实施例后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：外壳、置于所述外壳内的电芯；其中，所述电池单体还包括：

具有容腔的顶盖，所述顶盖与所述外壳连接，以盖合所述容腔；

置于所述容腔内的发射器，所述发射器固定在顶盖内壁，所述发射器在需要均衡时与外部均衡电源连接；

置于所述容腔内的接收器，所述接收器固定于所述电芯靠近所述顶盖的端面且与所述电芯的第一电极和所述第二电极电连接，所述接收器与所述发射器对应设置且通过磁感应连接。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述接收器包括接收本体，所述接收本体上设有两个连接孔，所述两个连接孔的内壁均设有导电材料，所述两个连接孔分别与所述第一电极和所述第二电极过盈配合。

3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述接收器还包括设置于所述接收本体上的第一控制器；

与所述端面相对的所述接收本体上设有至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器与所述第一控制器连接，用于采集电池单体的温度；和/或

所述第一电极和所述第二电极连接有电压传感器，所述电压传感器与所述第一控制器连接。

4.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，所述接收本体和所述电芯靠近所述顶盖的端面之间设有至少一个隔热垫，所述至少一个隔热垫上设有容纳所述温度传感器的安装孔。

5.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述接收器还包括相串联的接收线圈、第一谐振电容和第一整流桥。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电池单体，其特征在于，所述发射器粘贴于所述顶盖内壁，和/或所述顶盖内壁设有容纳所述发射器的安装槽。

7.根据权利要求6所述的电池单体，其特征在于，所述发射器设有与所述外部均衡电源连接的电源脚，所述顶盖侧壁设有与所述电源脚对应的插接口，所述电源脚穿过所述插接口，以露出所述电源脚；

所述电源脚活动连接有堵头。

8.根据权利要求1-5任一项所述的电池单体，其特征在于，所述发射器包括相串联的发射线圈、第二谐振电容、逆变电路、斩波电路、第二整流桥和所述外部均衡电源；

所述发射器还包括第二控制器，所述第二控制器与所述接收器内的第一控制器进行无线通信。

9.根据权利要求1-5任一项所述的电池单体，其特征在于，所述接收器的中心点和所述发射器的中心点之间的距离不大于10cm。

10.一种电池模组，其特征在于，包括多个导电结构和多个如权利要求1-9任一项所述的电池单体，相邻所述电池单体通过一个所述导电结构串联连接。