TWI427850B - 模組式互連系統 - Google Patents

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Description

模組式互連系統 發明領域
本發明的實施例是大致有關於電氣連接組件，且更特別地，是有關於一種模組式互連系統。
 發明背景
由於消費者對於既方便且無害於生態環境之能源解決方案的需求增加，能源儲存與產生技術是正迅速發展。能源系統，其會包括能源儲存或產生系統，經常包括若干被電氣連接在一起的較細小電池，例如，可充電電池。在很多系統中，這些電池是經由永久連接來連接，像是焊接連接般，以形成在該等電池之間的電氣連接。於這些眾所周知之系統中在該等電池之間的連接是被構築以致於該能源系統支援單一應用的永久電壓和電能容量結構。此外，當，例如，焊接被使用時，在個別電池之間的永久連接在電池的有效期期間響應於熱應力、振動、及不同金屬的結合而易於降級。在焊接點中的微破裂由於傳導不良、能源傳輸效率不良、以及額外的熱度而會發生。
 發明概要
本發明的範例實施例包括一模組式互連系統和一被構築來把在一能源系統之內之若干電池連接成串聯與並聯組以獲得希望之電壓和電流容量的可釋放模組式互連器。一能源系統可以是指一能源儲存系統或一能源產生系統。該名詞”電池”是指，例如，在一能源儲存系統內的電池、在一能源產生系統內的太陽電池等等。該可釋放模組互連器可以被構築來形成與電池之電極(例如，正和負極)的可釋放電氣連接。相對於，例如，一點焊系統(tack welded system)而言，該可釋放連接能夠方便電池替換、能源系統維護、及以非破壞形式的能源系統重新製造，且使得在能源系統之輸出之效率上之隨著時間而起的降級減到最小程度。此外，在某些範例實施例中，磁鐵元件會與該可釋放模組式互連器之對應的可釋放接點相關地被定位。該等磁鐵元件能夠磁性地連接到該等電池來產生一個把可釋放模組式互連器之可釋放接點保持在適當位置來形成與電池之電極之電氣連接的力量。在某些範例實施例中，由該等磁鐵元件所產生之磁場的大小可以是磁鐵元件之溫度的函數。在這方面，該等磁鐵元件會被置放靠近該等電池或者該電氣連接俾可接收由電池或歐姆地產生的熱。如果一電池會產生過度的熱的話，可能是由於即將故障，由一磁鐵元件所產生的磁場由於被磁鐵元件吸收的熱而會減弱，藉此致使在一朝電池之電極施加到可釋放模組式互連器之可釋放接點之力量上的響應減弱。與電池的電氣斷接會起因於施加力量上的減弱。本發明之這些和其他範例實施例是在下面作進一步的描述。
圖式簡單說明
本發明現在將配合該等附圖來作說明，該等附圖是不必按比例繪製，且其中：第1圖是為各個範例實施例之能源系統之用於容納數個電池之範例容器的頂視圖；第2和3圖描繪各個範例實施例之在電池與可釋放模組式互連器之間之互動的切除側視圖；第4和5圖描繪會由各個範例實施例之範例可釋放模組式互連器產生的範例電氣結構；第6圖描繪各個範例實施例的範例可釋放模組式互連器；第7圖描繪各個範例實施例之與第6圖之可釋放模組式互連器互補的另一範例可釋放模組式互連器；第8圖描繪各個範例實施例之與電池一起使用的範例基板，其具有到達在該等電池之共同表面上之正和負極的通道；第9圖描繪各個範例實施例之會固定到第8圖之基板之範例可釋放模組式互連器的導電圖案；第10和11圖描繪各個範例實施例之可釋放模組式互連器的其他導電圖案；第12a圖描繪各個範例實施例之可釋放模組式互連器的上基板層；第12b圖描繪各個範例實施例的導電互連元件；第12c圖描繪各個範例實施例之可釋放模組式互連器的下基板層；第12d圖描繪各個範例實施例之包括第12a圖之上層疊板、第12b圖之導電互連元件、與第12c圖之下層疊板的可釋放模組式互連器；第13和14圖描繪各個範例實施例之第12d圖之可釋放模組式互連器之可釋放接點區域的詳細圖像；第15圖描繪各個範例實施例之第12d圖的可釋放模組式互連器和一互補範例可釋放模組式互連器；第16圖描繪各個範例實施例之可釋放模組式互連器的可撓式實施例；第17a和17b圖分別從側面和頂面描繪各個範例實施例之與太陽能電池陣列一起使用的可釋放模組式互連器；第18圖描繪各個範例實施例之被構築與太陽能電池一起使用之可釋放模組式互連器之可釋放接點區域的細節圖；第19a至19l圖描繪各個範例實施例之用於形成磁鐵輔助連接的各種技術，其會用來把可釋放模組式互連器的可釋放接點與電池電氣連接或把可釋放模組式互連器的可釋放接點與電池電氣斷接；第20至22圖描繪在各個範例實施例之可釋放模組式互連器中使用的可釋放電池接點裝置；及第23和24圖描繪在各個範例實施例之可釋放模組式互連器中使用的其他範例可釋放電池接點裝置。
 較佳實施例之詳細說明
本發明的範例實施例現在將會配合該等附圖更完整地在後面作說明，在該等圖式中，本發明的一些實施例，但並非全部實施例是被顯示。更確切地說，本發明能夠以很多不同的形式來實施而且不應被解釋成受限為於此中所陳述的實施例。相同的標號從頭到尾標示相同的元件。
根據本發明的各個範例實施例，一種可釋放模組式互連器是被提供。該可釋放模組式互連器是被構築來與數個在一能源系統之內的電池形成可釋放電氣連接。電池可以是任何類型輸出電力的裝置，例如，電化或靜電電池，其可以包括電池(例如，鋰離子電池、鉛酸電池、金屬-空氣電池等等)、電容器(例如，超級電容器(ultracapacitors)、超電容器(supercapaitors)等等)、燃料電池、光伏電池、珀爾帖接面裝置(Peltier junction devices)、壓電電池(piezoelectric cells)、熱電堆裝置(thermopile devices)、固態轉換電池、其他混合型的電化與靜電電池等等，以及它們的組合。每個電池可以是，例如，一包括正與負極的圓柱形裝置。然而本發明的範例實施例不受限為圓柱狀電池。例如，方形電池(prismatic power cells)可以被額外地或者更替地使用。經由一可釋放模組式互連器的可釋放接點，與電池的正或負極的可釋放電氣連接是可以形成。該可釋放模組式互連器可以依據用於連接電池之各種導體圖案中之一種或多種來被設計。就一約定圖案而言，在電池之間的並聯與串聯連接被形成，其決定一能源系統的輸出電壓與電容容量。一可釋放模組式互連器也能夠包括用於輸出由電池之電氣架構所提供之電壓與電流的正和負極性互連輸出電極。在這方面，跨過該等互連輸出電極，能源系統的輸出電壓可以被測量。
根據各個範例實施例，因為在可釋放模組式互連器與電池之間的電氣連接是可釋放的，利用一可釋放模組式互連器的一能源系統透過該可釋放模組式互連器的移除以及，例如，故障電池的替換而能夠輕易地被維護。在這方面，一可釋放電氣連接可以是一藉由施加在該可釋放模組式互連器之導電可釋放接點與電池之電極之間之力量或壓力來形成的電氣連接。根據某些範例實施例，藉著藉由，例如，提起該可釋放模組式互連器離開該等電池來克服任何把該可釋放模組式互連器保持在適當位置的力量，包括把該等導電可釋放接點保持到該等電池電極的力量，該可釋放模組式互連器能夠自電池移除或脫離。根據某些範例實施例，該可釋放模組式互連器，在透過，例如，一外殼蓋的移除來被進入之後，是能夠在沒有使用工具之下被移去。該可釋放模組式互連器藉著，例如，定位梢、彈簧、磁鐵、或一與一容器一起的蓋體而能夠被保持對準，其中，該外蓋體可以具有用於保持該可釋放模組式互連器在適當位置的彈簧、定位梢等等。根據某些範例實施例，該可釋放模組式互連器的移除能夠以非破壞性形式來被執行以致於無能源系統的組件由於該可釋放模組式互連器從該能源系統的移除而必須被丟棄或者維修。由於這特徵，某些範例實施例以有效率且便宜的形式提供能源系統的維護。
此外，該可釋放模組式互連器能夠在經歷振動，像是，例如，固定到一移動中汽車或電單車般的環境中被使用。此外，在某些環境中，例如在一光伏能源系統的背景中，該可釋放模組式互連器、該等電氣連接、及該等電池會遭遇熱循環，其對於該等組件與電氣連接的品質具有進一步的影響。因為，根據某些範例實施例，在該可釋放模組式互連器之可釋放接點之間的連接是被允許在維持電氣連接時稍微移動，相對於一固定連接，例如焊接連接，在可釋放接點上的疲勞是被減少或免除。疲勞會致使在一固定連接之品質上的降級，而且導致降低的電力傳輸效率。由於某些範例實施例未如一固定連接受影響一樣受振動影響，改進的電力傳輸，特別是在一能源系統的有效期期間，是能夠被實現。
該等可釋放電氣連接也促成一可釋放模組式互連器的移除以利另一可釋放模組式互連器的替換，導致電池的不同電氣架構。由於該可釋放模組式互連器的移除與替換能夠以非破壞性形式執行，該可釋放模組式互連器提供一能源系統之增加的應用彈性。此外，一可釋放模組式互連器的替換也能夠促成能源系統之業已部署的電氣重組。
此外，根據某些範例實施例，被施加來形成在可釋放模組式互連器之接點與電池之電極之間之可釋放電氣連接的力量可以透過一或多個磁鐵元件的實施來被產生。在這方面，一磁鐵元件可以與磁力地連接到該電池或該電池之電極之該可釋放模組式互連器的每一接點結合。該磁力連接能夠產生一個保持該可釋放接點與電池之電極成電氣連接來形成該可釋放電氣連接的力量。
在某些範例實施例中，斷接力量也可以，例如，經由斷接彈簧、斷接磁鐵等等來施加到該等可釋放接點俾可促成中止或維持一可釋放接點與電池之電極的中斷電氣連接。一磁鐵元件可以被構築來提供適足的磁性連接以產生一個克服該斷接力量的力量。在某些範例實施例中，與一可釋放接點結合的磁鐵元件可以產生一磁場，該磁場具有一是為該磁鐵元件之溫度之函數的大小。在這方面，由該磁鐵元件所產生之磁場的大小會隨著該磁鐵元件的溫度上升而縮減。如是，根據某些範例實施例，該磁鐵元件的特性(例如，居禮溫度(Curie temperature))會被選擇以致於由該磁鐵元件之磁場所產生的力量在一選擇溫度下是不適足來克服該斷接力量，而在該可釋放接點與該電池之電極之間的電氣連接會由於該可釋放接點遠離該電極的移動而被中斷。由於快要故障的電池經常產生增量的熱，一最接近該衰弱中之電池的磁鐵元件會接收由該衰弱中之電池所產生的熱度並且中斷至該衰弱中之電池的可釋放電氣連接。同樣地，該等電氣連接本身由於該等連接的歐姆電阻而會是一熱源而該磁鐵元件會被定位接近該電氣連接俾藉此接收由該電氣連接所產生的歐姆熱度，其能夠指出流過該連接的電流。在這方面，一導電互連元件之一接點或部份的電阻能夠被設計以致於如果通過該部份的電流超過一選擇極限的話，該歐姆熱度會影響該磁鐵元件俾在一固持力量上產生一響應縮減以中斷該電氣連接。藉由中斷到該衰弱中之電池之電極的可釋放電氣連接，該衰弱中的電池能夠從該電路移去，藉此限制由該衰弱中之電池所產生的熱並且把該衰弱中的電池自該電流路徑除去。在一系統是正超過其之設計電流容量的情況中，一電氣連接到在一並聯組中之電池之電極的可釋放接點會中斷該電氣連接俾形成該接點與電池的開路。在某些例子中，在該並聯組中之所有其他電氣連接會在這後面越益迅速地變成開路。要注意的是，由於該等故障是串流地發生，電流在第一個電池開路之後會從每個電池X/P改變成X/(P-1)，然後是X/(P-2)等等，其中X是為系統電極電流而P是為並聯之電池的數目。
根據某些範例實施例，一種可釋放模組式互連器也可以是撓性的。在這方面，一可釋放模組式互連器會包括，例如，一成片狀形式的撓性非導電基板，其提供可釋放模組式互連器之導電互連元件撓性機械支撐。在某些範例實施例中，該基板可以是硬的。
一可釋放模組式互連器之導電互連元件的佈局可以藉著一用於以希望之架構連接各電池的圖案來被確定。該等導電互連元件可以包括被構築來與電池形成電氣連接的可釋放接點。根據某些範例實施例，該可釋放模組式互連器之導電互連元件中的一些或全部可以包含一導電撓性箔片。根據某些範例實施例，一可釋放模組式互連器的撓性不僅如上所述支撐可釋放模組式互連器的非破壞性移除，且亦允許該可釋放模組式互連器的可釋放接點變形或偏斜俾可使該等接點之與電池之電極互動之表面面積的量增加到最大程度。結果，改進的電氣連接能夠被實現。此外，根據某些範例實施例，由於高表面面積對容積比、高寬高比、或某些範例可釋放模組化互連器的薄外形，從該等電池的熱擴散也會被增加。
使用可釋放模組式互連器的能源系統可以被用在各種裝置中。例如，車輛，包括汽車、卡車、電單車等等，可以由一能源系統提供動力而且當車輛未使用時可以經由像是，例如，能源重獲技術般的機構來充電。此外，能源系統可以配合智慧格柵技術(smart grid technologies)來使用俾可執行，例如，格柵尖峰削減(grid peak shaving)、後備電力等等。此外，由於可釋放模組式互連器帶給能源系統的應用彈性，一能源系統可以被重新規劃(repurposed)或被再造(remanufactured)以致於，例如，一能源系統可以與一需要12伏特電源的電動電單車一起使用，而透過可釋放模組式互連器的替換，同樣的能源系統可以被用作需要24伏特電源供應電壓之家用變換器(household inverter)的後備電力系統。
根據先前所述，第1圖描繪在一能源系統100之內之電池的範例佈置，其包括一用於橫向地保持電池在適當之位置的電池陣列容置器(PCAR)105。該PCAR 105包括一用於容置與固持該等電池的孔洞110。雖然第1圖是以用於固持40個電池之六角形格柵佈置為例子描繪孔洞110，一PCAR是可以被設計來固持任何數目的電池在不同位置。由於電池經常在頂或底表面上具有一個或多個電極，該等孔洞的佈置能夠提供可釋放模組式互連器之可釋放接點之配置的大致指示。根據該等可釋放接點位置，可釋放模組式互連器的各種圖案可以被設計來產生能源系統用之希望的電壓和電流容量特性。該能源系統100也包括被定位來形成與互連輸出電極之電氣連接的輸出匯流排120和130，而且在某些範例實施例中，與該等輸出匯流排的連接能夠在由相關之磁鐵元件所產生之磁力的協助下形成。與在可釋放接點與電池之電極之間之可釋放電氣連接相似，在互連輸出電極與輸出匯流排120和130之間的電氣連接會是可釋放的。根據某些範例實施例，該等輸出匯流排120和130可以分別電氣連接到能源系統輸出電極140和150。該等能源系統輸出電極最終會連接到一負載或者其他的能源系統來促成電力的傳輸。雖然在第1圖中該等輸出匯流排120和130，和該等能源系統輸出電極140和150是被描繪位在能源系統100的相對端，該等輸出匯流排120和130，和能源系統輸出電極140和150是可以位在該能源系統100之殼體之內的不同位置俾可促成該能源系統的各種應用。例如，該等輸出匯流排和該等能源系統輸出電極是可以被定位在該殼體的同一端或者該等輸出匯流排120和130是可以沿著該殼體的縱長邊來定位。在該可釋放模組式互連器之內之互連輸出電極的對應配置也是被考慮。
第2圖描繪一能源系統之一部份的範例切除側視圖，該能源系統包括四個電池200、一個上可釋放模組式互連器215和一個下可釋放模組式互連器230。每個電池200包括一對應的第一電極205和第二電極210。該第一電極205可以具有正極性而該第二電極210可以具有負極性。因為該等電池200在電池的頂和底表面上具有電極，該上可釋放模組式互連器215與該下可釋放模組式互連器230可以用來把該等電池連接成希望的電氣架構。根據某些範例實施例，一電池可以具有一與電池之容器電氣地隔離的頂電極，其可以被構築來運作如該第二電極。
該上可釋放模組式互連器215和該下可釋放模組式互連器230分別可以包括基板220,240和可釋放接點225,235。該等基板220和240可以包含任何類型的絕緣材料，例如，塑膠、聚氨酯(polyurethane)、聚酯、聚合材料、其他非導電有機材料、雲母(mica)、其他非導電無機材料等等。在某些範例實施例中，由於用於基板220之材料的厚度或特性，該基板會是硬的或者是撓性的。在某些範例實施例中，電池會需要釋放反應物氣體(reactant gas)，一個通過，例如，該基板中之孔洞的流動路徑會被提供。
該等可釋放接點225和235會是形成在電池之電極之間之電氣連接之導電互連元件的部份。該等導電互連元件可以被固定到一基板，或者設置在基板的層之間。在某些範例實施例中，該等導電互連元件可以被固定(例如，用膠黏著、熱連接、層疊、網印等等)到該基板的一層而孔洞可以被切割或以其他方式從基板移去俾允許導電互連元件的可釋放接點與電池的電極完成電氣連接。該導電互連元件的相對側可以與該基板的另一層層疊。該等導電互連元件可以包含任何類型的導電材料，包括銅、鋁、銀、導電無機物、導電有機物等等，而且可以被實施如一薄、撓性箔片。在某些範例實施例中，該等導電互連元件可以從一銅薄片(例如，1盎司銅薄片)沖壓或切割出來。在某些範例實施例中，該等導電互連元件可以被構築來支援高電流而且會具有一，例如，10:1或更高之在電流流動之方向上的周長對厚度寬高比。
為了說明目的，上可釋放模組式互連器215被顯示具有一間隙在該等可釋放接點225與該等電極205之間，但是在運作時，該上可釋放模組式互連器215被定位以致於可釋放接點225與電極205形成電氣或物理連接。同樣地，為了說明目的，該下釋放模組式互連器230也被顯示在該等可釋放接點235與該等電極210之間具有一間隙，但是當在運作時，該下可釋放模組式互連器230是被定位以致於可釋放接點235與電極210形成電氣或物理連接。根據某些範例實施例，導電膠或膏是可以被施加在該等可釋放接點與電池電極之間俾可促成高品質(例如，低阻抗)電氣連接的形成。在這方面，根據某些範例實施例，該等可釋放接點與該等電極可以不是處於物理可釋放接觸，但是在該可釋放接點與該電池之電極之間的電氣連接會經由導電膠來產生。
此外，形成在該等電極205和210與該等可釋放接點225和235之間的可釋放電氣連接可以由一被施加來把可釋放接點帶向該等電極的力量來促成。該力量可以是在一，例如，固定到可釋放模組式互連器或電池的磁鐵元件之間的磁力連接的結果。該磁鐵元件可以是恆磁(paramagnetic)、鐵磁(ferromagnetic)、鐵氧磁(ferromagnetic)等等。在某些範例實施例中，該磁鐵元件可以被固定到該可釋放模組式互連器而該電池可以被壓印有磁場。在這方面，由電池所產生的磁場會促成連接力量的產生。
值得注意的是，雖然第2圖的電池200被描繪有極性方向(例如，全部正電極面向上)。在某些範例實施例中，一或多個電池可以是處於相反極性方向(例如，正電極面向下)。用於可釋放模組式互連器的圖案可以被設計來適應電池之如此的混合極性方向。
第3圖是為一替代實施例的切除顯示，其中，電池300包括位在電池300之同一表面上的第一電極305(例如，正電極)和第二電極325(例如，負電極)。根據某些範例實施例，當一可釋放模組式互連器被構築來與一電池之位在該電池之同一表面上的兩電極形成連接時，一單一可釋放模組式互連器305可以用來產生電池之希望的電氣架構。根據某些範例實施例，互連元件的數個層，可能是藉非導電基板層來彼此隔離，會被用來產生一希望的電氣架構。該可釋放模組式互連器305包括一基板315、第一可釋放接點310和第二可釋放接點320。該可釋放模組式互連器305的第一可釋放接點310被定位來與電池300的第一電極305形成電氣連接。該可釋放模組式互連器305的第二可釋放接點320是被定位來與該等第二電極325形成電氣連接。再者，雖然第3圖描繪一間隙在該可釋放模組式互連器305與電池300的電極之間，當在運作時，該可釋放模組式互連器305被定位以致於可釋放接點310和320分別與電極305和325形成電氣或物理連接。根據某些範例實施例，該等可釋放接點和該等電極可以不是處於物理可釋放接觸，但是在該可釋放接點與該電池之電極之間的電氣連接可以經由一導電膠來產生。
根據由該可釋放模組式互連器所完成之在該等電池之間的連接，各種電壓與電流容量能夠由一能源系統獲得。第4和5圖提供能夠經由一被設計來產生希望之電壓與電流容量輸出之可釋放模組式互連器之使用來產生之很多電氣架構中之兩者。如上所述，根據可釋放模組式互連器的圖案，並聯電池組可以被產生。該圖案也可以串聯地連接該等並聯組。要描述這類型的電氣架構，學術用語xsyp會被使用，其中，x是為串聯連接之並聯組的數目，而y是為在一並聯組中之電池的數目。請參閱第4圖的電氣架構400，每一並聯組包括10個電池，而四個並聯組是串聯連接。如是，電氣架構400是為一4s10p電氣架構。至於第5圖的電氣架構450，每一並聯組包括5個電池而該等並聯組中之八者是串聯地連接。如是，該電氣架構450是為一8s5p架構。
雖然一被設計來產生，例如，一4s10p架構的可釋放模組式互連器會具有與一被設計來產生一8s5p架構的可釋放模組式互連器不同的圖案，在一特定殼體之內之電池的佈置，根據各個範例實施例，會是相同的。例如，利用第1圖的PCAR 105，一4s10p架構或一8s5p架構藉由使用被不同地圖案化的可釋放模組式互連器而會被獲得。如是，根據某些範例實施例，僅藉由以一第二可釋放模組式互連器(或第二組上和下可釋放模組式互連器)替換一第一可釋放模組式互連器(或第一組上和下可釋放模組式互連器)，一能源系統的不同電壓與電流容量特性能夠利用相同的PCAR和電池來獲得。
第6圖描繪一是為一上可釋放模組式互連器的範例可釋放模組式互連器1000。第7圖描繪另一範例可釋放模組式互連器2000，其是為一下可釋放模組式互連器。該下可釋放模組式互連器2000被構築來符合該上可釋放模組式互連器1000俾可形成電池之希望的電氣架構。該等可釋放模組式互連器1000和2000的導電圖案可以包含若干包括並聯元件、匯流排元件、及用於在電池之電極之間形成電氣連接之可釋放接點的導電互連元件。
該可釋放模組式互連器1000包括一第一互連可釋放接點區域1002。該可釋放模組式互連器100是透過該第一互連可釋放接點區域1002在1005把一第一電池的電極電氣連接到匯流排元件1155的並聯元件1154。匯流排元件1155，其也可以是一互連輸出電極，可以具有一第一極性。該可釋放模組式互連器的中央區域1300可以被構築來形成電池-對-電池連接，像是，例如，於1007與1009之電池之間的連接般。一第二互連可釋放接點區域1501把在1011的電池電氣連接到匯流排元件1205的並聯元件1204。匯流排元件1205，其也可以是一互連輸出電極，可以具有一第二極性。在1005和1015的電池，以及線性地位在第6圖中之1005與1015下面的電池是經由第7圖的並聯元件244和並聯元件1154來並聯連接。在1007和1017的電池，以及線性地位在第6圖中之1007和1017之電池下面的電池是經由並聯元件1304和第7圖的並聯元件244來並聯連接。在1009和1019的電池，以及線性地位在第6圖中之1009和1019之電池下面的電池經由並聯元件1304和第7圖的並聯元件254來形成並聯地連接的獨立並聯組。在1011和1021的電池，以及線性地位在第6圖中之1011和1021之電池下面的電池是經由並聯元件1204和第7圖的並聯元件254來並聯地連接。此外，該可釋放模組式互連器2000，其是與可釋放模組式互連器1000互補，透過電池-對-電池導電互連元件240把位在1005之電池的第二極性電極連接到在1007之電池的第一極性電極。同樣地，在1009之電池的第二極性電極是透過電池-對-電池導電互連元件250來連接到位在1011之電池的第一極性電極。經由以上所述的連接以及如在第6和7圖中所示，經由連接所形成的最終並聯組是串聯地電氣連接以形成如在第4圖中所示的4s10p架構。
第8圖描繪一與數個電池一起使用之基板850的範例佈局，與在第3圖中所示的可釋放模組式互連器305相似，其具有進入在電池之同一表面上之兩電極的通道(例如，正和負極性電極能夠在電池的同一表面上接觸)。孔洞851和852被定位俾允許一與孔洞重疊的導電互連元件成為可釋放接點，並且與在下面之電池之對應的電極形成電氣連接。該等孔洞851是為，例如，被構築來與對應之電池之第一電極之一部份對準的半圓形開孔而該等孔洞852是被構築來與對應之電池的第二電極對準。第9圖描繪一能夠被固定到該用於形成與電池之正和負電極之電氣連接之基板850之範例可釋放模組式互連器之導電部份853的圖案。電池可以位在，例如，1006,1008,1010,和1012。該等導電互連元件1156和1106形成互連輸出電極的匯流排元件。包含基板850和導電部份853的可釋放模組式互連器能夠被構築來產生一4s10p電池架構，如在第4圖中所示。第10和11圖描繪被構築來達成在電池之同一表面之正和負極性電氣連接之可釋放模組式互連器460和470的其他例子。可釋放模組式互連器460包括互連輸出電極461。同樣地，可釋放模組式互連器470包括互連輸出電極471。該可釋放模組式互連器460形成一10s4p電氣架構而該可釋放模組式互連器470形成一完全並聯電氣架構(即，全部電池是並聯連接)。
第12a,12b,和12c圖描繪在第12d圖中所示之可釋放模組式互連器1200的層。第12a圖的上基板層1209可以是由非導電材料構築而成，像是層壓板般。孔洞1205(例如，孔洞1205a至1205i)是為上基板層1209之材料被移除以得到基板翼片1206(例如，基板翼片1206a至1206i)的區域。第12b圖描繪導電互連元件1202(例如，導電互連元件1202a至1202i)，其包括是為可釋放接點1203(例如，如在第12d圖中所示的可釋放接點1203d至1203f)的區域。該等導電互連元件或者至少該等可釋放接點1203可以包含撓性、導電箔片。該等導電互連元件1202能夠由，例如，黏膠等等來被固定到該上基板層1209的下側表面。根據某些範例實施例，該等翼片1206會重疊及被固定到該等可釋放接點1203的上表面。在某些範例實施例中，該等基板翼片1206也可以被固定到在基板翼片1206之上表面上的磁鐵元件。第12c圖描繪一下基板層120，其也可以由非導電材料構築而成，像是層壓板般。孔洞1210(例如，孔洞1210a至1210i)是為下基板層1201之材料被移除俾可曝露可釋放接點1203至孔洞1210以供到電池電極之連接用的區域。該下基板層1201是固定到該導電互連元件1202和該上基板層1209的下側表面，以致於該等導電互連元件是置於該上基板層1209與該下基板層1201之間。
第12d圖描繪包含上基板層1209、導電互連元件1202、與下基板層1201的該最終範例可釋放模組式互連器1200。該等可釋放接點1203中之每一者被定位在一對應的可釋放接點區域1204之內(例如，可釋放接點區域1204d至1204f)。該等可釋放接點區域1204是與一區域重疊，在該區域那裡，電池的電極表面會被定位在一能源系統之內。經由該等可釋放接點1203，該等導電互連元件1202可以被構築來形成在電池之間的串聯或並聯電氣連接俾可產生一希望的電氣架構。孔洞1205的創立導致在每一可釋放接點區域1204之內之基板翼片1206的結果，該等基板翼片1206促成被固定到翼片之可釋放接點1203朝向或離開電池之電極的移動。此外，導電互連元件1202a和1202i包括被構築為互連輸出電極1211a和1211b的導電部份。該等互連輸出電極1211a和1211b最好是被設計來形成與匯流排元件或能源系統輸出電極的電氣連接。
第13和14圖提供一範例可釋放接點區域1204的更詳細說明。請參閱第13圖所示，該可釋放接點區域1204包括一置於一上基板層1209與一下基板層1201之間的導電互連元件1202、一可釋放接點1203、一孔洞1205和1210、及一基板翼片1206。如上所述，孔洞1210是為一在下基板層1201之曝露可釋放接點1203之下側表面的開孔，而孔洞1205是為一在上基板層1209的開孔，其導致被固定在可釋放接點1203之頂表面上之基板翼片1206的結果。或者，在某些範例實施例中，於基板之兩層的開孔可以被產生以致於該可釋放接點1203被曝露在該可釋放接點1203的頂側和底側表面。藉由產生該等孔洞，基板翼片1206和可釋放接點1203能夠被可移動地支撐。
第14圖描繪該可釋放接點1203與該基板翼片1206離開基板層之平面的可移動性質。在這方面，該基板翼片1206會是可移動的，而且會在由基板層所形成的平面上面或下面偏斜進入與離開由基板所形成的平面。第14圖描繪在響應於依箭頭之方向被施加之力量1207之移動之後的該基板翼片1206和該可釋放接點1203。如果一電池是被定位在該可釋放接點1203下面的話，該可釋放接點1203會與該電池的電極形成一電氣連接。由於該基板翼片1206和該可釋放接點1203的撓性，該可釋放接點1203由於該力量1207而能夠自基板層的平面偏斜並且變平來形成對電池之電極的高表面面積連接。
該力量1207能夠以各種方式產生。在某些範例實施例中，一磁鐵元件可以被固定到該頂側基板翼片1206或該可釋放接點1203來形成一磁力連接，而藉此產生或促成該連接與固持力。在某些範例實施例中，該磁鐵元件可以被選擇或者構築以致於該磁場的大小是為該磁鐵元件之溫度的函數。在這方面，當該磁鐵元件的溫度是低於一預定溫度時，該磁鐵元件可以被構築來與，例如，電池磁性地連接以促成一施加到該可釋放接點或該基板翼片之形成該可釋放電氣連接的力量。該預定溫度可以是該磁鐵元件的居禮溫度，而且該預定溫度可以被選擇為電池之安全運作的最大溫度。在這方面，該磁鐵元件會靠近該電池來確保由電池所產生的熱能是由該磁鐵元件接收。此外，該磁鐵元件會被定位靠近該電氣連接來接收歐姆地產生的熱度。在某些範例實施例中，該預定溫度也可以根據在電池與磁鐵元件之間的距離來被選擇。根據某些範例實施例，當該磁鐵元件到達或超過該預定溫度時，該磁鐵元件會失去磁性並且與電池斷接，藉此降低對施加在可釋放接點與電池之電極之間之力量的貢獻，而且，根據某些範例實施例，防止該可釋放連接的形成。或者，在某些範例實施例中，一壓力板緩衝物可以被置放在該可釋放模組式互連器1200上，該可釋放模組式互連器1200包括壓力點，該待壓力點推壓在該等基板翼片上俾可產生該連接和固持力量並且促成與電池的電極形成電氣連接。
第15圖描繪可釋放模組式互連器1200如一與在底和頂表面上具有電極之電池一起使用的上可釋放模組式互連器。可釋放模組式互連器1250可以是互補由上可釋放模組式互連器1200所形成之電氣連接來形成電池之電氣架構的下可釋放模組式互連器。該上和下可釋放模組式互連器1200和1250被描繪有固定到對應之基板翼片的磁鐵元件1251俾可與電池磁性地連接並與電池的電極形成電氣連接。
第16圖描繪該可釋放模組式互連器1200的撓性特質。該可釋放模組式互連器1200的撓性促成與電池之電極之高品質電氣連接的形成，因為該可釋放模組式互連器1200會在施加到可釋放模組式互連器的力量下變形俾提供在可釋放模組式互連器之可釋放接點與電池之電極之間之增加的表面面積互動。此外，該可釋放模組式互連器1200的彈性，根據某些範例實施例，促成在一能源系統之殼體之內之可釋放模組式互連器的輕易移除與替換。
第17a和17b圖描繪被構築來產生在一太陽能電池陣列之內之太陽能電池3010之電氣架構的另一可釋放模組式互連器3000。第17a圖描繪一是為四個太陽能電池高之太陽能電池陣列的側視圖。第17b圖描繪是為四個太陽能電池寬之太陽能陣列的橫截面圖。該等太陽能電池3010可以是光伏電池。該等太陽能電池3010可以經由該可釋放模組式互連器3000來被電氣構築成串聯連接。根據某些範例實施例，一可釋放模組式互連器可以被設計俾可串聯或並聯地電氣連接一些或所有太陽能電池。如在第18圖中之可釋放接點區域之放大圖中所示，該可釋放模組式互連器3000的可釋放接點3015可以經由導電膠3025來電氣連接到太陽能電池的電極3020。在某些範例實施例中，電氣連接可以在沒有導電膠之下形成，例如，透過在該等可釋放接點3015與該等太陽能電池電極3020之間的物理連接。該等磁鐵元件3030可以被構築來磁性地連接到太陽能電池或者太陽能電池的電極來產生在該等可釋放接點3015與該等太陽能電池電極3020之間的連接力量。根據某些範例實施例，可釋放接點3015可以被固定到一基板3040。在某些範例實施例中，該等磁鐵元件3030被固定到該等可釋放接點俾可促成高品質電氣連接。在某些範例實施例中，該基板3040和該等可釋放接點3015會是撓性的而且能夠促成太陽能電池的非破壞性維修與替換，或者可釋放模組式互連器3000的替換。
第19a至19l描繪數個範例實施例，其中，磁性連接是用來把可釋放模組式互連器的可釋放接點連接到電池的電極。該等圖式描繪一磁性材料(M)(其可以是一可釋放模組式互連器或一電池的磁鐵元件)與一導體(C)(其可以是一可釋放模組式互連器的可釋放接點或者一電池的電極)是可以彼此相關地配置來形成一開啟或關閉可釋放電氣連接。該等範例實施例包括以磁性吸引為基礎的那些和以磁性排斥為基礎的那些。該等磁性吸引實施例包括MCCM(三文治(sandwich))架構和MCMC(插置(intercalated))架構。該等磁性排斥實施例包括MMCC(單極(unipolar))架構。適合的磁性材料包括，但不限於，在適當位置具有或不具有殘場(remnant field)的鐵磁材料、在適當位置具有或不具有殘場的鐵氧磁材料、恆磁材料、或反磁性材料。根據某些範例實施例，導體材料可以是與磁性材料相同的材料。例如，裝在一鋼殼內的電池能夠具有是為導電性(C)與鐵磁性(M)的電極。表1描述與每款連接相關的參數。
要形成或關閉一電氣連接，一磁場會用來提供把兩導體推擠在一起並且形成一電流路徑的壓縮力。要自動中斷或者打開該電氣連接，參與把該等導體固持在一起之磁性連接的其中一種材料會被加熱到該磁性材料的居禮溫度，或者到該磁性材料的居禮溫度之上。在該居禮溫度之上，該材料會不再響應於由該磁性連接之其他參與者所作用在該材料上的吸引或排斥磁力。只要被冷卻到該居禮溫度之下，該磁性材料，已失去其之壓印磁場，將不再是一磁鐵，雖然它會被吸附至一磁鐵。然而，如果一永久磁鐵被使用的話，該等磁性特性，但非該壓印磁場，在冷卻之後是回復。作為一例子，就一單極款式連接而言，該連接的關閉狀態依賴磁性排斥，如在第19i圖和第19j圖中所示。在磁性材料1420已被加熱到，或者超過，磁性材料1420的居禮溫度之後，如由第19k圖中所示，而然後冷卻到該磁性材料的居禮溫度之下，磁性材料1420會不再具有排斥該磁性材料1410的壓印磁場。當在其之居禮溫度之上時，該接點會由於像是，例如，由彈簧所供應的單純機械力量而打開。結果，經由，例如，一斷接彈簧所產生的一機械力量致使該磁性材料1420朝磁鐵1410移動，因為1420的排斥壓印磁場已被去掉。只要冷卻到其之居禮溫度之下，1420是再度成為一磁性材料，但沒有其之先前的壓印排斥磁場。然而對1410之壓印磁場的基本鐵磁或鐵氧磁吸引力是保持，因此在冷卻穿過其之居禮溫度之後，1420是被磁性地拉向1410，如在第19l圖中所示。因此1420轉變通過若干狀態，它最初是具有壓印磁場的鐵氧磁或鐵磁；然後經由加熱，1420變成一常磁性材料；而然後經由冷卻，1420變成沒有壓印磁場的鐵氧磁或鐵磁材料。有關力量的呈現，該等狀態從最初排斥改變成無力量，最後變成吸引。
經歷居禮溫度相變來作動開路狀態的磁性材料可以被定位在一個被預期為在由電池所產生之熱流之路徑內的區域，像是，例如，在一可釋放接點的區域之內或連接到一可釋放接點或一電池之電極般。如果其他磁性材料是為永久磁鐵的話，最好是較高居禮溫度，那麼適足的力量會被提供俾可把連接拉在一起(可由場強度與幾何係數選擇)，只要該等磁性材料冷卻到它們的居禮溫度之下。如果加熱持續，如此之結構會振盪。當該電路被關閉時，熱會持續從電池或可釋放接點區域流到較低居禮溫度的磁性材料，藉此把磁性材料的溫度升到該居禮溫度之上。由於磁力下降，該電氣連接可以被機械斷接力破壞，也減少熱從電池或可釋放接點區域向第一磁性材料的流動。只要該磁性材料冷卻到其之居禮溫度之下，磁性材料會再次被吸引到其他磁性材料(其可以是一致使振盪的永久磁鐵)。吸引力可以克服把電路打開的機械力，而該電路會被致使再次關閉。如果加熱持續的話，該週期會重覆。
第19a,19b,19c,和19d分別描繪處於關閉轉變狀態、關閉狀態、開啟轉變狀態、與開啟狀態的MCCM型或三文治型連接。第19a圖是為轉變至關閉狀態之一MCCM或三文治型連接的示意圖。該磁性材料1410被描繪如一連接到導體1451的永久磁鐵，該導體1451可以是一可釋放模組式互連器的可釋放接點或一電池的電極。該磁性材料1420可以是一連接到一導體1452的鐵氧磁或鐵磁材料，該導體1452可以是一電池的電極或一可釋放模組式互連器的可釋放接點。如是，由於該磁性材料1410的磁場，磁性材料1410可以如實心箭頭所示一樣被吸引到磁性材料1420。虛線箭頭表示一由，例如，彈簧所產生的外部機械斷接力或者一由其他磁性材料所產生的斷接磁力。在某些範例實施例中，磁性材料1420可以提供一殘場(使它成為一永久磁鐵)。
在第19b圖中，該磁場的吸引力克服該機械斷接力來形成一電氣連接。在第19c圖中，很可能是由於由一衰弱中之電池所產生的熱，該磁性材料1410被加熱到一在其之居禮溫度之上的溫度。結果，先前地由該磁性材料1410所產生的磁場是變弱或消失，而該機械斷接力分開該等導體。在第19d圖中，於冷卻到其之居禮溫度以下之後，磁性材料1410是處於鐵磁或鐵氧磁狀態。由於加熱，磁性材料1410不再具有一殘場而且在冷卻之後不再可運作來使導體1451和1452回到彼此可釋放接觸。如果磁性材料1410和1420皆是永久磁鐵，而且1420沒有到達其之居禮溫度的話，只要所選擇的磁性材料冷卻到它們的居禮溫度之下，磁性吸引力會被重建。如是，電氣連接會自動地重建。
第19e、19f、19g、和19h圖分別描繪處於關閉轉變狀態、關閉狀態、開啟轉變狀態、和開啟狀態的MCMC型或嵌入型連接架構。第19e圖是為轉變到關閉狀態之MCMC或嵌入型連接的示意圖。該磁性材料1410被描繪如一固定到導體1451的永久磁鐵，該導體1451可以是一可釋放模組式互連器的可釋放接點或一電池的電極。該磁性導體1420可以是一固定到一導體1452的磁性材料，該導體1452可以是一電池的電極或者一可釋放模組式互連器的可釋放接點。由於固有特性或由於導電塗層，磁性材料1420，在第19e至19h圖中，可以是導電材料(如由實心輪廓線所表示)。由於磁性材料1410的磁場，磁性材料1410可以如由實心箭頭所示般被吸引向磁性材料1420。虛線箭頭表示由，例如，彈簧所產生的外部機械斷接力。在某些範例實施例中，磁性材料1420會具有一殘場(使得它成為永久磁鐵)。
在第19f圖中，磁場的吸引力克服機械斷接力來形成一電氣連接。在第19g圖中，很可能是由於因流過該電氣連接之電流的歐姆加熱，磁性材料1410被加熱到一個在其之居禮溫度之上的溫度，很可能是由於由一衰弱中之電池所產生的熱度。結果，先前地由磁性材料1410所產生的磁場是變弱或消失，而且該機械斷接力分開該等導體。在第19h圖中，於冷卻到其之居禮溫度以下之後，磁性材料1410是處於鐵磁或鐵氧磁狀態。由於加熱，磁性材料1410不再具有一殘場而且在冷卻之後不再可運作來使導體1451和1452回到彼此可釋放接觸。如果磁性材料1410和1420皆是永久磁鐵，而且1420具有一個比1410更高之居禮溫度或者1420沒有接收足夠的熱來到達其之居禮溫度的話，只要所選擇的磁性材料冷卻到它們的居禮溫度之下，磁性吸引力會被重建。如是，電氣連接會自動地重建。
該單極型使用磁性排斥作為可運作來連接兩導體的力量並且當一永久磁鐵被固定到或者整合到該可釋放按點的該兩導體時是能夠以一獨立可逆轉形式運作。第19i、19j、19k、和19l圖分別描繪處於關閉轉變、關閉、開啟轉變、與開啟狀態的MMCC型或單極連接架構。第19i圖是為轉變成關閉狀態之MMCC或單極型連接的示意圖。該磁性材料1410是為一固定到一機械支架1441的永久磁鐵。該磁性材料1420也是一固定到導體1451的永久磁鐵，該導體1451可以是一可釋放模組式互連器的可釋放接點或一電池的電極。導體1452，其可以是為一電池的電極或一可釋放模組式互連器的可釋放接點，會被連接到一機械支架1442。如是，由於該等磁性材料1410和1420的磁場，磁性材料1410會如由實心箭頭所示一樣被排斥遠離磁性材料1420(相同極性接近)。虛線箭頭表示一由，例如，彈簧所產生的外部機械斷接力。
在第19j圖中，該磁場的排斥力克服機械斷接力來形成一電氣連接。在第19k圖中，該磁性材料1420被加熱到一在其之居禮溫度之上的溫度，可能是由於由一衰弱中之電池所產生的熱。結果，先前地由磁性材料1410所產生的磁場是變弱或消失，而機械斷接力分開該等導體。在第191圖中，於冷卻到其之居禮溫度以下之後，磁性材料1420是處於鐵磁或鐵氧磁狀態。由於加熱，磁性材料1420不再具有一殘場而且不再可運作來使導體1451和1452回到彼此可釋放接觸。取而代之，磁性材料1420將被吸引向磁性材料1410，並且把該等導體保持分開直到新的磁性材料被置放在適當位置或者存在之一者被重新磁化為止。
MCCM和MCMC連接的磁性材料1410與MMCC連接的1420會存在於一可撓導體的上或下表面上。或者，磁性材料1420可以位在一導體的下表面上。磁性材料1410或1420可以被鎳鍍到構成電池之罐的銅導體1451或1452上，或在電鍍層下面的一鋼層上、或祼鋼上。在某些實施例中，一架構利用一對磁性材料，例如，它們中之至少一者是帶有一壓印磁場，其會以可逆轉形式把該等電氣可釋放接點保持在一起。該等磁性材料理論上能夠是為一電磁鐵的極件，或者在某些情況中，藉周圍場來運作的通量集中結構(flux concentrating structures)。或者，一電機繼電器會被使用。會被加入的其他特徵包括具一居禮溫度之當周圍溫度升到該材料之居禮溫度時導致連接力之損失的磁性材料。此外，一能流動的導電界面材料，例如，導電膠，是可以被插入在相對的電氣可釋放接點之間來產生一低電流密度、高表面面積、與高品質的電氣可釋放接觸。一能流動的導電界面材料可以是矽樹脂或其他聚合物材料(像是導電膏般)或者液能金屬(像是水銀般)。該等導體的分離可以經由彈力來達成，或者經由一在開啟該連接之如此的方向上抽拉餘下之磁性材料的第三磁性材料。
此外，一機械力量，例如，一弱彈簧，強到足以拉開該連接，但不足以在材料之磁性強度/某溫度下面強迫該連接打開，是可以用來分開該等可釋放接點。強迫該等可釋放接點打開不是必要的。在某些範例實施例中，該等磁性材料可以與非自我作動的靜態互連一起使用。根據一些範例實施例，經由該等磁性材料的實施，免於熱破壞是可以被達成。
根據第19a至19l圖所述的技術，與一可釋放模組式互連器一起使用的可釋放電池接點裝置會被描述。第20至24圖描述可釋放電池接點裝置500,800,和900的結構與運作。該等可釋放電池接點裝置可以是一可釋放模組式互連器的部份，而藉此被包括在一包含，例如，數個電池的多電池殼體內。該等可釋放電池接點裝置可以被定位在一可釋放接點區域，如在，例如，第12d圖中所示。具備一可釋放模組式互連器的該可釋放電池接點裝置也可以，例如，在沒有移除該等電池中之任一者之下自該多電池殼體脫離。第20圖描繪一處於與電池510成開路位置的可釋放電池接點裝置500。可釋放電池接點裝置500可以包括磁性元件555和570、導電膠530、和可釋放接點550。該可釋放接點550可以置於一包括一上層1209與一下層1201之基板的層之間。在某些範例實施例中，該上層1209可以是硬的，而該下層1201可以是撓性的。根據某些範例實施例，電池510會包括一被壓印有一磁場的磁性元件515，而且會包含鐵氧磁、鐵磁、或常磁性材料。電池的外殼可以是鍍鎳鋼或另一磁性材料。
磁性元件555，其可以是一永久磁鐵(例如，鐵氧磁或鐵磁)，可以被構築來產生一用於藉由透過在磁性元件555與電池510之間之磁性連接來施加一力量到該可釋放接點550來形成一在電池510之電極與可釋放接點550之間之電氣連接的磁場。在某些範例實施例中，由磁鐵元件555所產生之磁場的大小可以是該磁性元件之溫度的函數。該磁性元件555可以被固定到該可釋放接點550及被定位來產生與電池(例如，磁性元件515)的磁性連接以藉此施加一連接力到該可釋放接點550。在某些範例實施例中，該可釋放電池接點裝置500可以包括磁鐵元件570，其可以是一被構築來在磁鐵元件555被加熱通過其之居禮溫度及隨後冷卻時維持一開路狀態。根據某些範例實施例，如果磁鐵元件515是為一永久磁鐵的話，磁鐵元件555可以包含一磁性材料，但不必是一永久磁鐵。
磁鐵元件570可以是一永久磁鐵，例如，一鐵磁鐵或一鐵氧磁鐵。該磁鐵元件570可以被構築來產生一導向離開該電池之電極的斷接力於該可釋放接點550上。由該磁鐵元件570所產生的磁場也可以是溫度的函數。就這一方面而言，由於磁鐵元件555的溫度反漿，由磁鐵元件555和570所產生的磁力可以是磁鐵元件570之溫度、該磁鐵元件555之溫度、或兩者之溫度的函數。根據某些範例實施例，基板層1209可以被構築來促成磁鐵元件550的運作，且可能是一促成一斷接力的斷接彈簧是物理連接在該基板層1209與該可釋放接點550之間。
可釋放接點550可以包含一撓性材料而且是被可移動地支撐俾可在一朝該電極的力量被施加到該可釋放接點550時促成該可釋放接點向該電池510之電極的移動以形成與該電極的電氣連接。該可釋放接點550也可以被可移動地支撐俾促成離開該電池510之電極的移動以防止與該電極的電氣連接。在某些範例實施例中，該可釋放接點550可以處於機械張力下來對抗產生在磁鐵元件555和515之間的吸引磁力。由，例如，該可釋放接點550之張力及，例如該斷接彈簧540所產生的機械斷接力會小於由磁鐵元件555和515所產生的吸引磁力。
關於可釋放電池接點裝置500的運作，當磁鐵元件555的溫度在其之居禮溫度之下時，該磁鐵元件555會與電池的磁鐵元件515磁性地連接。由於磁性連接的結果，在磁鐵元件555與磁鐵元件515之間的吸引力會被產生。由於磁鐵元件555是固定到可釋放接點550，吸引力能夠運作來把該可釋放接點550朝電池510的電極移動。當吸引力比由可釋放接點550中之張力、由斷接彈簧所施加之力量、或任何產生在磁鐵元件570與磁鐵元件555之間之磁性連接之組合所產生的斷接力大時，該可釋放接點550能夠朝電池510的電極移動。第21圖描繪當磁鐵元件555之溫度是低於磁鐵元件555之居禮溫度且至電池510之電極之一可釋放電氣連接已形成時該電池連接裝置500的狀態。在某些例子中，當流過在電池510之電極與接點550之間之電氣連接的電流增加時，電氣連接的歐姆加熱會增加。結果，電氣連接的歐姆加熱能夠提供電流正流過該電氣連接的指示。在該電氣連接中的歐姆加熱也能夠促成由磁鐵元件555所接收的熱俾使該磁鐵元件的溫度接近該磁鐵元件的居禮溫度。
該磁鐵元件555的居禮溫度特性可以被選擇以致於當該電池到達一不安全或者逼近電池故障溫度水平或通過該電氣連接的電流超過如由歐姆加熱所示的臨界值時，該磁鐵元件555的磁場將會減弱，而解連接會發生到該斷接力克服在磁鐵元件555與磁鐵元件515之間的磁性連接俾可移動該可釋放接點550並破壞該可釋放電氣連接。根據某些範例實施例，斷接被希望的溫度會根據包括鄰近電池510的磁鐵元件或其他熱傳輸標準的若干因素來被決定。此外，根據某些範例實施例，因為電氣連接的歐姆加熱是與流過該連接的電流有關，斷接的溫度會被選擇以致於過電流條件會由磁鐵元件的運作來被響應。第22圖描繪當磁鐵元件555之溫度已到達或超過該居禮溫度時該電池連接裝置500的狀態。在這方面，由於減弱的磁場，該可釋放接點550已從電池510的電極斷接，並且移動離開該電池510的電極。由於可釋放接點550的移動，磁鐵元件變成與磁鐵元件570更靠近。在磁鐵元件555與570之間的磁性連接會致使該可釋放接點繼續保持在開路位置，直到手動重置為止。
根據各種範例實施例，如果該磁鐵元件是為一永久磁鐵的話，當該磁鐵元件555冷卻時，磁性特性會回復，導致到該永久磁鐵元件570之吸引的結果，而且一連接力會被產生並保持該可釋放接點在一開路位置。如果該磁鐵元件555是先前地被壓印有磁場(永久磁鐵)的話，那麼該磁場不會回後到磁鐵元件而該可釋放接點會維持在一開路位置。
第23圖描繪另一範例可釋放電池接點裝置800。與範例可釋放電池接點裝置500對照之下，該可釋放電池接點裝置800包括被定位在可釋放接點550與電池電極515之間的磁鐵元件555。在這方面，磁鐵元件555會以相同的形式運作，如同配合第20至22圖所述一樣，然而，磁鐵元件555可以包括或者被塗佈有一導電材料，藉此使該可釋放接點550的磁鐵元件部份與電流路徑的部份由該可釋放電氣連接形成。在某些實施例中，磁鐵元件555的加熱會由流過，例如，一包裝磁鐵元件555之導電層的電流產生。在這方面，該導電層可以有一厚度和電阻率以致於，在一預定電流下，適足的阻熱(resistive heat)被產生俾把磁鐵元件555的溫度增加到其之居禮溫度之上，藉此致使該可釋放接點550斷接。在某些範例實施例中，磁鐵元件555會本質上為一導體而且不需要額外的導電塗層式者導電層。
第24圖描繪處於開路位置的另一可釋放電池接點裝置900。可釋放電池接點裝置900包括可釋放電池接點裝置500的組件，以及，一重置通道990、一氣隙992、及磁極塊994。該可釋放電池接點裝置900的磁性電路包含一磁鐵元件555(例如，一永久磁鐵)、磁極塊994、和磁鐵元件515。磁鐵元件515會與磁鐵元件555磁性地連接來形成該電氣連接，如由一關閉電路位置所示。就該開路位置而言，該磁場與最終力量會是根據由磁鐵元件570所形成的磁性連接。重置通道990可以是一個通過上基板層1209之供一把電氣可釋放接點從一開路位置重置到一關閉電路位置的推桿或其他器具用的孔。氣隙992被定位在磁鐵元件994之間，它們是為具有接近一電池之最大安全運作溫度之經選擇之居禮溫度的磁極塊。用於實施磁極塊994的範例材料包括釓(gadolinium)、砷化錳(manganese arsenide)等等。重置通道990是可運作來藉著一穿過開孔990的推桿或其他器具來機械地重置該連接。
在以上所述之範例自我作動實施例中之某些中，用於磁性連接之作動該等可釋放接點之該等磁鐵元件中之至少一者會被選擇來具有一個適當地接近達成可釋放連接之電池之安全上運作溫度的居禮溫度。當一電池到達一在居禮溫度或在居禮溫度之上的溫度時，該磁性材料會經歷至一常磁狀態的改變而且保持該可釋放模組式互連器與一電池可釋放接點區域處於可釋放接觸的磁力會被移除或者至少減弱。結果，包括該可釋放電池接點裝置的可釋放模組式互連器可以被使用作為一主動電路元件，而不是一被動元件。此外，保持該可釋放模組式互連器與電池電極處於可釋放接觸之磁力的減弱或移除會協助防止熱從一過熱電池到鄰近之電池的傳輸，藉此防止連串的熱破壞。把過熱電池從電路移除能夠中斷該上升中溫度。結果，透過斷接，安全會被進一步實現，其運作來把對於功能良好之鄰近電池的潛在損害減至最小程度並且保持整個系統的整體高效能。磁性材料根據居禮溫度的選擇能夠因此允許在不同安全運作溫度範圍下使用現有電池技術的彈性，以及適應未來的技術。
於此中所述之本發明的很多變化和其他實施例對於熟知此項技術的人仕來說在前面的描述與附圖的教示下是顯示而知的。因此，要了解的是，本發明不受限為所揭露的特定實施例而且變化與其他實施例是傾向於被包括在後附之申請專利範圍的範圍之內。此外，雖然前面的說明和附圖描述範例實施例，應要察覺到的是，元件或功能的不同組合在沒有離開後附之申請專利範圍之範圍之下會由替換實施例提供。在這方面，例如，與以上詳細地作描述之那些不同之元件或功能的組合也被考量會在後附申請專利範圍中之某些中作陳述。雖然特定名詞是在此中被使用，它們僅是通稱而非限制。
100．．．能源系統
105．．．電池陣列容置器
110．．．孔洞
120．．．輸出匯流排
130．．．輸出匯流排
140．．．能源系統輸出電極
150．．．能源系統輸出電極
200．．．電池
205．．．第一電極
210．．．第二電極
215．．．上可釋放模組式互連器
220．．．基板
225．．．可釋放接點
230．．．下可釋放模組式互連器
235．．．可釋放接點
240．．．基板
241．．．導電互連元件
244．．．並聯元件
250．．．電池對電池導電互連元件
251．．．導電互連元件
254．．．並聯元件
300．．．電池
305．．．第一電極
310．．．第一可釋放接點
315．．．基板
320．．．第二可釋放接點
325．．．第二電極
400．．．電氣架構
450．．．電氣架構
460．．．可釋放模組式互連器
461．．．互連輸出電極
470．．．可釋放模組式互連器
471．．．互連輸出電極
500．．．可釋放電池接點裝置
510．．．電池
530．．．導電膠
550．．．可釋放接點
555．．．磁性元件
570．．．磁性元件
800．．．可釋放電池接點裝置
850．．．基板
851．．．孔洞
852．．．孔洞
853．．．導電部份
900．．．可釋放電池接點裝置
990．．．重置通道
992．．．氣隙
994．．．磁極塊
1000．．．可釋放模組式互連器
1002．．．第一互連可釋放接點區域
1154．．．並聯元件
1155．．．匯流排元件
1200．．．可釋放模組式互連器
1201．．．下基板層
1202．．．導電互連元件
1202a~1202i．．．導電互連元件
1203．．．可釋放接點
1203d~1203f．．．可釋放接點
1204．．．並聯元件
1205．．．匯流排元件
1205a~1205i．．．孔洞
1206．．．基板翼片
1206a~1206i．．．基板翼片
1209．．．上基板層
1210．．．孔洞
1210a~1210i．．．孔洞
1211a．．．互連輸出電極
1211b．．．互連輸出電極
1250．．．可釋放模組式互連器
1251．．．磁鐵元件
1300．．．中央區域
1301．．．導電互連元件
1304．．．並聯元件
1410．．．磁性材料
1420．．．磁性材料
1441．．．機械支架
1442．．．機械支架
1451．．．導體
1452．．．導體
2000．．．可釋放模組式互連器
3000．．．可釋放模組式互連器
3010．．．太陽能電池
3015．．．可釋放接點
3020．．．太陽能電池電極
3025．．．導電膠
3030．．．磁鐵元件
3040．．．基板
第1圖是為各個範例實施例之能源系統之用於容納數個電池之範例容器的頂視圖；
第2和3圖描繪各個範例實施例之在電池與可釋放模組式互連器之間之互動的切除側視圖；
第4和5圖描繪會由各個範例實施例之範例可釋放模組式互連器產生的範例電氣結構；
第6圖描繪各個範例實施例的範例可釋放模組式互連器；
第7圖描繪各個範例實施例之與第6圖之可釋放模組式互連器互補的另一範例可釋放模組式互連器；
第8圖描繪各個範例實施例之與電池一起使用的範例基板，其具有到達在該等電池之共同表面上之正和負極的通道；
第9圖描繪各個範例實施例之會固定到第8圖之基板之範例可釋放模組式互連器的導電圖案；
第10和11圖描繪各個範例實施例之可釋放模組式互連器的其他導電圖案；
第12a圖描繪各個範例實施例之可釋放模組式互連器的上基板層；
第12b圖描繪各個範例實施例的導電互連元件；
第12c圖描繪各個範例實施例之可釋放模組式互連器的下基板層；
第12d圖描繪各個範例實施例之包括第12a圖之上層疊板、第12b圖之導電互連元件、與第12c圖之下層疊板的可釋放模組式互連器；
第13和14圖描繪各個範例實施例之第12d圖之可釋放模組式互連器之可釋放接點區域的詳細圖像；
第15圖描繪各個範例實施例之第12d圖的可釋放模組式互連器和一互補範例可釋放模組式互連器；
第16圖描繪各個範例實施例之可釋放模組式互連器的可撓式實施例；
第17a和17b圖分別從側面和頂面描繪各個範例實施例之與太陽能電池陣列一起使用的可釋放模組式互連器；
第18圖描繪各個範例實施例之被構築與太陽能電池一起使用之可釋放模組式互連器之可釋放接點區域的細節圖；
第19a至19l圖描繪各個範例實施例之用於形成磁鐵輔助連接的各種技術，其會用來把可釋放模組式互連器的可釋放接點與電池電氣連接或把可釋放模組式互連器的可釋放接點與電池電氣斷接；
第20至22圖描繪在各個範例實施例之可釋放模組式互連器中使用的可釋放電池接點裝置；及
第23和24圖描繪在各個範例實施例之可釋放模組式互連器中使用的其他範例可釋放電池接點裝置。
200．．．電池
205．．．第一電極
210．．．第二電極
215．．．上可釋放模組式互連器
220．．．基板
225．．．可釋放接點
230．．．下可釋放模組式互連器
235．．．可釋放接點
240．．．基板

Claims (30)

  1. 一種可釋放模組式互連器，包含：一包含數個可釋放接點區域的基板，每一可釋放接點區域被定位俾可與一電池之對應的電極重疊；及至少一固定到該基板的第一導電互連元件，該第一導電互連元件包含至少一個置於該基板之第一可釋放接點區域之內的第一導電可釋放接點，當一力量以一朝向一第一電池之電極的方向被施加到該第一可釋放接點區域時，該第一導電可釋放接點被定位俾可與該第一電池的電極形成一可釋放電氣連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可釋放模組式互連器，其中，該基板是撓性的。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之可釋放模組式互連器，其中，該第一導電互連元件包含一導電箔片。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之可釋放模組式互連器，更包含一固定到該第一可釋放接點區域的磁鐵元件，該磁鐵元件被構築來與該第一電池磁性地連接俾可促成該施加到該第一可釋放接點區域之形成該可釋放電氣連接的力量。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之可釋放模組式互連器，更包含一固定到該第一可釋放接點區域的磁鐵元件，該磁鐵元件被構築來產生一磁場，該磁場的大小是為該磁鐵元件之溫度的函數，且其中，該磁鐵元件被構築來在該磁鐵元件的溫度是低於一預定溫度時與該第一電池磁性地連接俾可促成該施加到該第一可釋放接點區域之形成該可釋放電氣連接的力量。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之可釋放模組式互連器，更包含一固定到該第一可釋放接點區域的磁鐵元件，該磁鐵元件被構築來產生一磁場，該磁場的大小是為該磁鐵元件之溫度的函數，且其中，該磁鐵元件被構築來在該磁鐵元件的溫度是高於一預定溫度時與該第一電池磁性地解除連接俾可減少對該施加到該第一可釋放接點區域之力量的貢獻並藉此防止與該第一電池之電極之可釋放電氣連接的形成。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之可釋放模組式互連器，更包含一置於該第一導電可釋放接點與第一電池之電極之間的導電膠，該導電膠被構築來促成該可釋放電氣連接的形成。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之可釋放模組式互連器，其中，該基板的每一可釋放接點區域包含一由一在基板上之孔洞所形成的翼片，該翼片是由該基板沿著至少一個邊緣來可移動地支撐俾可促成該翼片朝向或遠離一電池之對應之電極的移動。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之可釋放模組式互連器，其中，固定到該基板的第一導電互連元件包含一電氣連接到該第一導電可釋放接點的第二導電可釋放接點，該第二導電可釋放接點是置於該基板的第二可釋放接點區域之內並且在一力量以一朝向一第二電池之電極的方向施加到該第二可釋接點區域時是被定位來與該第二電池的電極形成一可釋放電氣連接；其中，經由與該第一電池之電極的可釋放電氣連接及與該第二電池之電極的可釋放電氣連接，該第一導電互連元件是被構築來形成一並聯或串聯電氣連接在該第一電池的電極與該第二電池的電極之間。
  10. 一種可釋放電池接點裝置，包含：一導電可釋放接點，該導電可釋放接點被可移動地支撐俾可在一連接力量朝該電極施加到該導電可釋放接點時促成該導電可釋放接點朝一電池之電極的移動來形成與該電極的電氣連接，或者促成該導電可釋放接點離開該電極的移動來防止與該電極的電氣連接；及一被構築來產生一磁場的磁鐵元件，該磁場的大小是為該磁鐵元件之溫度的函數，該磁鐵元件被固定到該導電可釋放接點並且被定位來形成與該電池的磁性連接俾藉此把該連接力量施加到該導電可釋放接點。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之可釋放電池接點裝置，其中，當該磁鐵元件到達一預定溫度時，該磁鐵元件被構築來縮減該磁場的大小俾可促成該導電可釋放接點離開該電池之電極的移動。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之可釋放電池接點裝置，其中，當該磁鐵元件到達一選擇的居禮溫度時，該磁鐵元件被構築來縮減該磁場的大小俾可促成該導電可釋放接點遠離該電池之電極的移動。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之可釋放電池接點裝置，其中，該磁鐵元件更被定位接近該電池來從該電池接收熱能。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之可釋放電池接點裝置，其中，該可釋放電池接點裝置被包括在一包含數個電池的多電池殼體之內，且其中，該可釋放電池接點裝置是可與該多電池殼體分離。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之可釋放電池接點裝置，其中，該可釋放電池接點裝置被包括在一包含數個電池的多電極殼體之內，且其中，該可釋放電池接點裝置是在沒有該數個電池中之任一者的移除之下可從該多電池殼體移除。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之可釋放電池接點裝置，更包含一置於該導電可釋放接點與該電池之電極之間的導電膠，其中，該導電膠被構築來促成與該電池之電極的電氣連接。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之可釋放電池接點裝置，更包含一斷接彈簧，該斷接彈簧被構築來產生一個導向離開該電池之電極的斷接力在該導電可釋放接點上。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之可釋放電池接點裝置，更包含一斷接磁鐵，該斷接磁鐵被構築來產生一個導向離開該電池之電極的斷接力在該導電可釋放接點上。
  19. 如申請專利範圍第10項所述之可釋放電池接點裝置，更包含一斷接磁鐵，該斷接磁鐵被構築來透過該斷接磁鐵之磁場所產生的磁性連接來產生一個導向離開該電池之電極的斷接力在該導電可釋放接點上，由該斷接磁鐵所產生之磁場的大小是為該斷接磁鐵、該磁性元件、或兩者之溫度的函數。
  20. 如申請專利範圍第10項所述之可釋放電池接點裝置，其中，該導電可釋放接點包括置於該磁性元件之內的導電材料，且其中，該磁性元件被定位在該導電可釋放接點與該電池的電極之間。
  21. 如申請專利範圍第10項所述之可釋放電池接點裝置，更包含一重置通道，該重置通道被構築來容置一重置元件，該重置元件施加一朝向電池之電極的力量到該導電可釋放接點上來克服離開電池之電極的力量以建立在導電可釋放接點與電池之電極之間的電氣連接。
  22. 一種可釋放電池接點裝置，包含：一導電可釋放接點，該導電可釋放接點被可移動地支撐俾在一朝一電池之電極之連接力被施加到該導電可釋放接點時促成該導電可釋放接點朝該電池之電極的移動以形成與該電極的電氣連接，或者促成該導電可釋放接點離開該電極的移動以防止與該電極的電氣連接；及一磁性元件，該磁性元件是固定到該導電可釋放接點並且被定位俾經由由該磁性元件所產生之磁場形成與該電池的磁性連接以藉此把該連接力施加到該導電可釋放接點。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之可釋放電池接點裝置，其中，該可釋放電池接點裝置被包括在一包含數個電池的多電池殼體之內，且其中，該可釋放電池接點裝置是可與該多電池殼體分離的。
  24. 如申請專利範圍第22項所述之可釋放電池接點裝置，其中，該可釋放電池接點裝置是被包括在一包含數個電池的多電池殼體之內，且其中，該可釋放電池接點裝置在沒有該數個電池中之任一者的移除之下可自該多電池殼體移除。
  25. 如申請專利範圍第22項所述之可釋放電池接點裝置，更包含一置於該導電可釋放接點與該電池之電極之間的導電膠，其中，該導電膠被構築來促成與該電池之電極的電氣連接。
  26. 如申請專利範圍第22項所述之可釋放電池接點裝置，更包含一斷接彈簧，該斷接彈簧被構築來產生一導向離開該電池之電極的斷接力在該導電可釋放接點上。
  27. 如申請專利範圍第22項所述之可釋放電池接點裝置，更包含一斷接磁鐵，該斷接磁鐵被構築來產生一導向離開該電池之電極的斷接力在該導電可釋放接點上。
  28. 如申請專利範圍第22項所述之可釋放電池接點裝置，更包含一斷接磁鐵，該斷接磁鐵被構築來經由該斷接磁鐵之磁場所產生的磁性連接產生一個導向離開該電池之電極的斷接力在該導電可釋放接點上，由該斷接磁鐵所產生之磁力的大小是為該磁性元件之熱歷程與溫度的函數。
  29. 如申請專利範圍第22項所述之可釋放電池接點裝置，其中，該導電可釋放接點包括置於該磁性元件之內的導電材料，且其中，該磁性元件是被定位在該導電可釋放接點與該電池之電極之間俾可接收因流過該磁性元件之電流而起之歐姆加熱的熱。
  30. 如申請專利範圍第22項所述之可釋放電池接點裝置，更包含一重置通道，該重置通道被構築來容置一重置元件，該重置元件施加一朝向電池之電極的力量到該導電可釋放接點上來克服離開電池之電極的力量以建立在導電可釋放接點與電池之電極之間的電氣連接。
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