RU2667905C1 - Accumulator battery - Google Patents

Accumulator battery Download PDF

Info

Publication number
RU2667905C1
RU2667905C1 RU2017121070A RU2017121070A RU2667905C1 RU 2667905 C1 RU2667905 C1 RU 2667905C1 RU 2017121070 A RU2017121070 A RU 2017121070A RU 2017121070 A RU2017121070 A RU 2017121070A RU 2667905 C1 RU2667905 C1 RU 2667905C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
batteries
series
parallel
battery
circuit
Prior art date
Application number
RU2017121070A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Алексеевич Макриденко
Георгий Александрович Жемчугов
Александр Иванович Груздев
Original Assignee
Леонид Алексеевич Макриденко
Георгий Александрович Жемчугов
Александр Иванович Груздев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Леонид Алексеевич Макриденко, Георгий Александрович Жемчугов, Александр Иванович Груздев filed Critical Леонид Алексеевич Макриденко
Priority to RU2017121070A priority Critical patent/RU2667905C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2667905C1 publication Critical patent/RU2667905C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering and can be used in the manufacture of storage batteries, in particular batteries based on lithium-ion batteries for space vehicles. Proposed is a battery that consists of several pairs of series-connected batteries, having a disposable integrated current protection element that breaks its internal electrical circuit when the pressure inside the battery, electrically connected in a parallel-series circuit. As an additional protection against fires due to current overloads in the circuit of the pair, series batteries, a fuse-link is used, which is located between them. When using cylindrical batteries, the latter are placed between two holding plates, mounted on the base plate vertically and parallel to each other, for which there are through holes for installing and securing the batteries. On one of the outer sides of the holding plates current-collecting buses are placed, they connect the batteries in parallel and in parallel-series circuits, current-carrying bridges are placed on the other outer side, connecting the batteries in series, which serve as a fuse-link.EFFECT: increased safety of operation and resistance of the batteries to degradation of the characteristics of the batteries is a technical result of the invention.6 cl, 2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции литий-ионной аккумуляторной батареи (АБ).The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to the design of a lithium-ion battery (AB).

Известна литий-ионная аккумуляторная батарея, содержащая аккумуляторы, соединенные по последовательно-параллельной схеме. Для защиты батареи от различного типа отказов аккумуляторов в последних имеется одноразовый встроенный элемент защиты, разрывающий их внутреннюю электрическую цепь при повышении давления внутри аккумулятора [https://batteryworkshop.msfc.nasa.gov/presentations/27_LEO_Life_Test_ABSL_Sony_18650_GDudley.pdf]Known lithium-ion battery containing batteries connected in series-parallel circuit. To protect the battery from various types of battery failures, the latter have a disposable built-in protection element that breaks their internal electrical circuit when the pressure inside the battery increases [https://batteryworkshop.msfc.nasa.gov/presentations/27_LEO_Life_Test_ABSL_Sony_18650_GDudley.pdf]

Недостатком известной батареи является относительно низкая устойчивость к деградации параметров аккумуляторов (снижению емкости, повышению токов саморазряда и др.), так как при деградации одного аккумулятора снижается емкость или полностью выводится из работы вся цепочка из последовательно подключенных аккумуляторов.A disadvantage of the known battery is the relatively low resistance to degradation of battery parameters (lowering capacity, increasing self-discharge currents, etc.), since when one battery is degraded, the capacity decreases or the entire chain of series-connected batteries is completely taken out of operation.

Задачей настоящего изобретения является повышение безопасности работы и устойчивости аккумуляторной батареи к деградации характеристик аккумуляторов, имеющих одноразовый встроенный элемент защиты, разрывающий их внутреннюю электрическую цепь при повышении давления внутри аккумулятора.The objective of the present invention is to improve the safety and stability of the battery to degradation of the characteristics of batteries having a disposable built-in protection element, breaking their internal electrical circuit with increasing pressure inside the battery.

Указанных технический результат достигается тем, что:The specified technical result is achieved by the fact that:

Батарея на базе аккумуляторов, каждый из которых имеет одноразовый встроенный элемент токовой защиты, разрывающий его внутреннюю электрическую цепь при повышении давления внутри аккумулятора, состоит из нескольких пар последовательно включенных аккумуляторов, электрически соединенных по параллельно-последовательной схеме.A battery based on batteries, each of which has a disposable built-in current protection element, breaking its internal electrical circuit when the pressure inside the battery rises, consists of several pairs of batteries connected in series, electrically connected in parallel-serial circuit.

В батарее в цепи пары последовательно включенных аккумуляторов имеется плавкая вставка, защищающая ее от токовых перегрузок.The battery in the circuit of a pair of series-connected batteries has a fuse that protects it from current overloads.

Плавкая вставка расположена между последовательно включенными аккумуляторами.The fuse box is located between the series-connected batteries.

В батарее аккумуляторы имеют цилиндрический корпус и размещены в одном или нескольких соединенных электрически параллельно или последовательно аккумуляторных блоках, каждый из которых имеет установленные на общей плите-основании вертикально и параллельно друг другу две пластины-держателя, имеющие сквозные цилиндрические отверстия, между которыми установлены и закреплены в отверстиях аккумуляторы, при этом с одной из внешних сторон пластин-держателей размещены токосборные шины, соединяющие аккумуляторы параллельно и параллельно-последовательно, с другой внешней стороны размещены токопроводящие перемычки, соединяющие аккумуляторы последовательно.In the battery, the batteries have a cylindrical body and are placed in one or more battery blocks connected electrically in parallel or in series, each of which has two holder plates mounted vertically and parallel to each other on a common base plate, having through cylindrical openings between which are mounted and fixed there are accumulators in the holes, while on one of the outer sides of the holder plates there are current collecting buses connecting the batteries in parallel and parallel consequently, conductive jumpers connecting the batteries in series are arranged on the other external side.

Аккумуляторы установлены в отверстиях пластин-держателей с гарантированным зазором.Batteries are installed in the holes of the holder plates with guaranteed clearance.

В батарее соединение аккумуляторов с токосборными шинами и токопроводящими перемычками производится с использованием сварки.In a battery, the connection of batteries with busbars and conductive jumpers is done using welding.

Пример выполнения батареи.An example of a battery.

Батарея состоит из 128 цилиндрических аккумуляторов 1, имеющих одноразовый встроенный элемент защиты, разрывающий внутреннюю электрическую цепь при повышении его внутреннего давления (фиг. 1). Батарея разделена на два электрически соединенных параллельно аккумуляторных блока 2 и 3 по 64 аккумулятора в каждом. В каждом блоке аккумуляторы 1 сначала соединяются парами с помощью плавкой вставки 4 последовательно, а затем пары подключаются по параллельно-последовательной схеме.The battery consists of 128 cylindrical batteries 1, having a disposable built-in protection element, breaking the internal electrical circuit with increasing internal pressure (Fig. 1). The battery is divided into two battery units 2 and 3, electrically connected in parallel, with 64 batteries each. In each block, the batteries 1 are first connected in pairs using a fusible insert 4 in series, and then the pairs are connected in parallel-serial circuit.

Конструкция батареи приведена на фиг. 2. Батарея включает плиту-основание 5, на котором установлены два унифицированных по конструкции аккумуляторных блока 2 и 3. Каждый аккумуляторный блок состоит из выполненных из алюминиевого сплава двух параллельных друг другу оксидированных пластин-держателей 6 и 7, имеющих сквозные цилиндрические отверстия 8, в которые установлены с гарантированным зазором и закреплены с помощью клея аккумуляторы 1.The design of the battery is shown in FIG. 2. The battery includes a base plate 5, on which two battery packs 2 and 3 unified in design are installed. Each battery pack consists of two oxidized plate-holders 6 and 7 parallel to each other and made of aluminum alloy, having through cylindrical openings 8, in which are installed with a guaranteed gap and fixed with glue batteries 1.

С внешней стороны пластин-держателей 6 размещены токопроводящие перемычки, выполняющие в батарее функции плавкой вставки 4 и соединяющие пары аккумуляторов 1 последовательно. Токопроводящие перемычки 4 выполнены из калиброванной по длине и диаметру проволоки.On the outside of the plate-holders 6 are placed conductive jumpers that perform the functions of the fusible insert 4 in the battery and connect the pairs of batteries 1 in series. The conductive jumpers 4 are made of calibrated wire length and diameter.

С внешней стороны пластин-держателей 7 размещены токосборные шины (+) 9 и (-) 10, соединяющие пары аккумуляторов 1 параллельно, а также токосборные шины 11, соединяющие пары аккумуляторов 1 параллельно-последовательно. Соединение аккумуляторов 1 с токосборными шинами 9 и 10 и токопроводящими перемычками 11 производится с использованием сварки.On the outer side of the plate-holders 7 are placed collector busbars (+) 9 and (-) 10 connecting pairs of batteries 1 in parallel, as well as collector buses 11 connecting pairs of batteries 1 in parallel-series. The connection of the batteries 1 with the collector busbars 9 and 10 and the conductive jumpers 11 is carried out using welding.

Токосборные шины (+) 9 и (-) 10 аккумуляторных модулей 2 и 3 соединены между собой и выведены электрическими жгутами на электрический соединитель (на фиг. 1 и фиг. 2 условно не показаны).The collector busbars (+) 9 and (-) 10 of the battery modules 2 and 3 are interconnected and brought out by electric harnesses to an electrical connector (not shown conditionally in FIG. 1 and FIG. 2).

Все перечисленные выше признаки непосредственно влияют на достижение указанного технического результата посредством предложенной схемы соединения аккумуляторов. Параллельно-последовательное соединение нескольких пар последовательно включенных аккумуляторов является существенным признаком с альтернативными элементами, направленными на достижение технического результата изобретения.All of the above signs directly affect the achievement of the specified technical result through the proposed battery connection scheme. Parallel-serial connection of several pairs of series-connected batteries is an essential feature with alternative elements aimed at achieving the technical result of the invention.

Лабораторные исследования, инженерные расчеты и сравнения с известными техническими решениями в данной области техники показали, что конструкция заявленного изобретения превосходит известные аналоги по таким параметрам, как: безопасность работы, устойчивость к деградации основных характеристик аккумуляторов (емкости, напряжения, допустимой глубины разряда, срока службы, допустимого тока заряда и разряда).Laboratory studies, engineering calculations and comparisons with well-known technical solutions in this technical field showed that the design of the claimed invention surpasses well-known analogues in such parameters as: work safety, resistance to degradation of the main characteristics of batteries (capacity, voltage, permissible discharge depth, service life permissible charge and discharge current).

Claims (6)

1. Батарея, состоящая из аккумуляторов, каждый из которых имеет одноразовый встроенный элемент токовой защиты, разрывающий его внутреннюю электрическую цепь при повышении давления внутри аккумулятора, отличающаяся тем, что состоит из нескольких пар последовательно включенных аккумуляторов, электрически соединенных по параллельно-последовательной схеме.1. A battery consisting of batteries, each of which has a disposable built-in current protection element, breaking its internal electrical circuit when the pressure inside the battery rises, characterized in that it consists of several pairs of series-connected batteries, electrically connected in parallel-serial circuit. 2. Батарея по п. 1, отличающаяся тем, что в цепи пары последовательно включенных аккумуляторов имеется плавкая вставка, защищающая ее от токовых перегрузок.2. The battery according to claim 1, characterized in that the circuit of the pair of series-connected batteries has a fuse that protects it from current overloads. 3. Батарея по п. 2, отличающаяся тем, что плавкая вставка расположена между последовательно включенными аккумуляторами.3. The battery under item 2, characterized in that the fuse is located between the series-connected batteries. 4. Батарея по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что аккумуляторы имеют цилиндрический корпус и размещены в одном или нескольких соединенных электрически параллельно или последовательно аккумуляторных блоках, каждый из которых имеет установленные на общей плите-основании вертикально и параллельно друг другу две пластины-держателя со сквозными цилиндрическими отверстиями, между которыми установлены и закреплены в отверстиях аккумуляторы, при этом с одной из внешних сторон пластин-держателей размещены токосборные шины, соединяющие аккумуляторы параллельно и параллельно-последовательно, с другой внешней стороны размещены токопроводящие перемычки, соединяющие аккумуляторы последовательно.4. Battery according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the batteries have a cylindrical body and are placed in one or more battery packs connected electrically in parallel or in series, each of which has two holder plates with through cylindrical holes mounted vertically and parallel to each other on a common base plate, between which the batteries are installed and fixed in the holes, while collector buses are placed on one of the outer sides of the holder plates, connecting the batteries in parallel and -parallel-series with the other outer side placed conductive jumpers connecting the batteries in series. 5. Батарея по п. 4, отличающаяся тем, что пластины-держатели выполнены из алюминиевого или магниевого сплава, а аккумуляторы установлены в отверстиях с гарантированным зазором.5. The battery according to claim 4, characterized in that the holder plates are made of aluminum or magnesium alloy, and the batteries are installed in the holes with a guaranteed gap. 6. Батарея по любому из пп. 4, 5, отличающаяся тем, что соединение аккумуляторов с токосборными шинами и токопроводящими перемычками производится с использованием сварки.6. Battery according to any one of paragraphs. 4, 5, characterized in that the connection of the batteries with busbars and conductive jumpers is made using welding.
RU2017121070A 2017-06-16 2017-06-16 Accumulator battery RU2667905C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017121070A RU2667905C1 (en) 2017-06-16 2017-06-16 Accumulator battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017121070A RU2667905C1 (en) 2017-06-16 2017-06-16 Accumulator battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2667905C1 true RU2667905C1 (en) 2018-09-25

Family

ID=63669039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017121070A RU2667905C1 (en) 2017-06-16 2017-06-16 Accumulator battery

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2667905C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2732070C1 (en) * 2020-03-28 2020-09-11 Общество с ограниченной ответственностью «Энергоэлемент» Lithium-ion storage battery module
RU202414U1 (en) * 2020-11-27 2021-02-17 Общество с ограниченной ответственностью "БэттериЛАБ" Li-ion battery module

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2248656C2 (en) * 2002-12-06 2005-03-20 Груздев Александр Иванович Battery of electrical energy accumulators
CN103000957A (en) * 2012-12-17 2013-03-27 杭州万好万家动力电池有限公司 Chargeable electric bicycle lithium battery module with function of thermal runaway protection
US20130143101A1 (en) * 2010-07-29 2013-06-06 Panasonic Corporation Battery module
US20150207348A1 (en) * 2009-07-06 2015-07-23 Amperex Technology Limited Connection Scheme for Multiple Battery Cells
CN204596912U (en) * 2015-02-12 2015-08-26 东莞市迈科科技有限公司 A kind of collection balancing disk of connection in series-parallel battery pack and battery pack thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2248656C2 (en) * 2002-12-06 2005-03-20 Груздев Александр Иванович Battery of electrical energy accumulators
US20150207348A1 (en) * 2009-07-06 2015-07-23 Amperex Technology Limited Connection Scheme for Multiple Battery Cells
US20130143101A1 (en) * 2010-07-29 2013-06-06 Panasonic Corporation Battery module
CN103000957A (en) * 2012-12-17 2013-03-27 杭州万好万家动力电池有限公司 Chargeable electric bicycle lithium battery module with function of thermal runaway protection
CN204596912U (en) * 2015-02-12 2015-08-26 东莞市迈科科技有限公司 A kind of collection balancing disk of connection in series-parallel battery pack and battery pack thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2732070C1 (en) * 2020-03-28 2020-09-11 Общество с ограниченной ответственностью «Энергоэлемент» Lithium-ion storage battery module
RU202414U1 (en) * 2020-11-27 2021-02-17 Общество с ограниченной ответственностью "БэттериЛАБ" Li-ion battery module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110710019B (en) Cylindrical battery cell assembly having improved space utilization and safety and battery module including the same
KR101815876B1 (en) Battery pack with apparatus to prevent surge current
US7951483B2 (en) Assembled battery with inner and outer frames
CN103038917B (en) Battery module
JP5385218B2 (en) Usage of secondary battery
US10586972B2 (en) Battery pack
US20160172653A1 (en) Battery containment
EP2930771A1 (en) Rechargeable battery
KR20140135054A (en) Overcurrent shut-off device and Secondary battery comprising the same
MX2010010037A (en) Leadless starting accumulator battery, processing method and its use, particularly for combustion engines and motor vehicles.
RU2667905C1 (en) Accumulator battery
JP6812019B2 (en) Power storage device
US9843032B2 (en) Battery module
JPWO2012093456A1 (en) Battery module
CN104241588A (en) Parallel connection safety structure of lithium ion battery pack
CN102893440A (en) Dummy battery cell for safe testing of battery systems
JP6840397B2 (en) Power storage device
CN107431180B (en) Battery pack
JP6756955B2 (en) Power storage device
KR20150121518A (en) Battery module and battery pack for guarantee at safety for short circuit
KR20150121519A (en) Battery Module and Battery Pack having welding structure for guarantee at safety for short circuit
KR20150062694A (en) Element for secondary battery and Secondary battery comprising the same
JP7179403B2 (en) battery module
CN210576185U (en) Power battery pole ear position fusing protection piece
US9780415B2 (en) Battery and motor vehicle