CN100472848C - 具有交错方向结构的二次电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种包括多个电池盒的二次电池组。每个电池盒具有安装在其中的单元电池。该电池盒以交错方向的结构顺序堆叠，即在该结构中当电池盒彼此电连接时，相邻电池盒的电极端子不在同一平面上，因此，在电池盒之间实现了简单、安全的电连接。

Description

具有交错方向结构的二次电池组
技术领域
本发明涉及具有交错方向结构的二次电池组，更具体地，涉及包括多个电池盒的二次电池组，每个电池盒具有多个安装在其中的单元电池，该电池盒以一个在另一个之上的方式堆叠，以使得当电池盒彼此电连接时，相邻电池盒的电极端子不在同一平面上，因此，在电池盒之间实现了简单、安全的电连接。
背景技术
近来，能充电和放电的二次电池已经被广泛用作无线移动装置的能源。此外，作为电动车和混合电动车的电源，二次电池引起了较多关注，开发电动车和混合电动车是为了解决很多问题，如由现有的使用化石燃料的汽油车和柴油车引起的空气污染。
小型移动装置使用一个或多个单元电池，例如每个装置采用三个或四个单元电池。另一方面，例如车辆的中型或大型装置使用电池组作为所需的高输出、大容量的电池，其中所述电池组包括多个相互电连接的单元电池。
通常，相互串联或并联的多个单元电池安装在电池盒内，多个这样的电池盒相互电连接。这样，就形成了电池组。
图1示出了电池盒的典型结构的透视图，该电池盒具有四个安装在其中的单元电池。
参照图1，电池盒100包括彼此相连的一对框120和122。当框120和122彼此分离时，单元电池200和201位于框120和122的电池间隔130中，然后当框120和122相互连接之后，单元电池200和201就牢固地固定在框120和122的电池间隔130中。单元电池200具有电极引线(未示出)，其通过位于电池盒100上部的汇流线140电连接到相邻单元电池201的电极引线上。如图1所述，单元电池200和201相互串联，不过单元电池也可相互并联。单元电池电连接到分别突起在电池盒10上端的相对侧的阴极端子150和阳极端子160上。
图2示出了常规电池组中电池盒的电连接的典型图。
参照图2，多个单元电池(未示出)以如图1所示的相同的方式安装在各电池盒101、102、103……110中。电池盒101在其上端的相对侧设有阴极端子151和阳极端子161。为了实现电池盒101、102、103……110之间的电连接，第一电池盒101堆叠在第二电池盒102上，同时第一电池盒101和第二电池盒102相互面对，以使第一电池盒101的阴极端子151邻接到第二电池盒102的阳极端子162。电池盒101、102、103……110之间的电连接由汇流条170实现。汇流条170通过焊接固定到电池盒的各端子上。同样地，第二电池盒102堆叠在的第三电池盒103上，同时第二电池盒102和第三电池盒103相互面对，以使第二电池盒102的阴极端子152邻接到第三电池盒103的阳极端子163。以同样的方式，其它电池盒104……110以一个在另一个之上的方式堆叠，以使得电池盒104……110彼此面对。第一电池盒101的阳极端子161和最后的电池盒110的阴极端子150连接到电池管理***(BMS)，其未在图中示出。如上所述，电池盒101、102、103……110一个堆叠在另一个之上的方式堆叠，同时电池盒101、102、103……110彼此面对，这样完成了具有多个彼此相互串联的单元电池的高输出电池组300。
然而，由于相邻两个电池盒(例如电池盒101和102)的端子151和162之间的连接长度非常短，而且端子连接部分(第一连接部分)401和另一端子连接部分(第二连接部分)402之间的距离也非常短，因此具有上述结构的电池组300存在下列问题，其中所述端子连接部分(第一连接部分)401用于连接相邻电池盒101和102的端子，以及端子连接部分(第二连接部分)402用于连接相邻电池盒103和104的端子。
首先，难以连接端子。各电池盒的厚度与单元电池的厚度几乎相等。结果，当电池盒以一个在另一个之上的方式堆叠时，相邻电池盒的端子之间的连接长度非常短。因此，连接彼此非常接近的端子的工艺，以及在不影响相邻端子连接部分的情况下形成端子连接部分的工艺是耗时的，且要求较高的精度，因此显著地降低了电池组的生产效率。
第二，当端子使用电线相互连接时，电池组的结构非常复杂。而且由于电线可以相互连接，因此电线之间产生了干扰。
第三，端子连接部分是连接在电池组的一侧上。结果，第二端子连接部分必须形成在第一端子连接部分的附近。因此，电击的可能性非常大。
如上所述，常规电池组在结构上存在很多问题，因此，需要具有解决上述问题的新结构的电池组。
发明内容
因此，本发明的目的是完全消除现有技术中的上述问题和过去提出的技术问题。
本发明人已进行了各种试验和研究，发现当第一和第二电池盒以一个在另一个之上的方式堆叠由此使第一和第二电池盒的电极端子之间的方向夹角为90度或更大时，与第二电池盒邻接的第三电池盒的电极端子与第一电池盒的电极端子的方向相同，第一和第三电池盒的、在相同方向排列的电极端子彼此电连接，第二电池盒和第四电池盒的电极端子彼此电连接，该第四电池盒以与第二电池盒相同的方向排列并邻接第三电池盒，所连接的端子之间的连接长度和端子连接部分之间的距离增加了一个电池盒的厚度，而且端子连接部分没有集中在电池组的一侧上，因此，电池组易于制造，提高了生产效率，并且显著改善了制造电池组过程中安全性。
根据本发明，上述和其它目的可通过这样实现：提供电池组，其包括多个以一个在另一个之上的方式堆叠且相互电连接的电池盒，其中该电池盒以交错方向的方式堆叠，其中，与第一电池盒相邻接的第二电池盒的电极端子相对于第一电池盒的电极端子以90度或更大的角度排列，与第二电池盒相邻接的第三电池盒的电极端子以与第一电池盒的电极端子相同的方向排列，以及其中所述第一电池盒的电极端子电连接到第三电池盒的电极端子，第二电池盒的电极端子电连接到第四电池盒的电极端子，并且最后一个电池盒的电极端子电连接到相邻电池盒的电极端子。
更优选的，相邻电池盒的电极端子之间的方向角为180度。在这种情况下，第一电池盒和第二电池盒以一个在另一个之上的方式堆叠，以使第二电池盒的前部和第一电池盒的后部相邻。这样容易地形成了交错180度方向的电池盒。
电池组中堆叠的电池盒的数量没有特别的限制。根据需要的电池输出来决定电池盒的数量。例如，可以按照一个在另一个之上的方式堆叠4-20个电池盒来组成电池组。
同样地，电池盒的结构也没有限制，只要多个单元电池安装在各电池盒中且单元电池相互电连接即可。各电池盒中安装的单元电池的数量没有特别的限制。安装在各电池盒中的单元电池可以是串联连接，或者在串联连接后并联连接。优选单元电池相互串联。
安装在各电池盒中的单元电池是可充电和放电的电池。优选聚集高密度电能的方型电池或袋型电池用作该单元电池。更优选采用袋型(pouch-shaped)电池作为单元电池。
各单元电池具有装在密封电池壳中的阴极、阳极、隔膜和电解质。电极组件包括可卷绕的薄膜型阴极和阳极之间的微多孔隔膜，或者由阴极/隔膜/阳极结构的全电池(fullcell)或双电池(bicell)以一个在另一个之上的方式连续堆叠。用于阴极和阳极的活性材料没有特别的限制。优选阴极活性材料由具有高安全性的锂锰基氧化物组成，阳极活性物质由碳组成。优选的是，单元电池为锂离子电池或锂离子聚合物电池。
电池盒的电极端子之间的电连接可采用导电金属条、电线或印刷电路板实现，它们通过例如焊接、铆接或螺纹连接而固定到相应的电极端子。电池盒的电极端子的电连接可以为串联，或串联后并联。优选的是电池盒的电极端子的电连接为相互串联。
以交错方向方式堆叠的最后一个电池盒(第n个电池盒)电连接到相邻的电池盒(第n-1个电池盒)。这样，具有不同方向的电池盒相互电连接，因此形成了电池组。
根据本发明的电池组用作高输出、大容量电源。优选地，该电池组用作电动车或混合电动车的电源。
附图说明
通过下面的详细描述并结合附图，会更清楚地理解本发明的上述和其它的目的、特征和其它优点，其中：
图1示出了具有安装在其中的单元电池的电池盒的透视图；
图2示出了常规电池组中的电池盒的电连接的典型图；
图3示出了根据本发明实施例的电池组中的电池盒的电连接的典型图；
图4示出了通过以图3所示的结构堆叠电池盒而组成的电池组的透视图，其中电池盒是如图1所示的电池盒。
<主要附图标记的说明>
100、101、102、103和104：电池盒
120和122：电池盒框
150、151、152、153和154：阴极端子
161、162、163、164和165：阳极端子
170和171：汇流条
200和202：单元电池
300：电池组
401和402：端子连接部分
具体实施方式
现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施方案。但是应指出的是，本发明的范围不受所述实施方案的限制。
图3示出了根据本发明实施例的电池组中的电池盒的电连接的典型图；图4示出了通过以图3所示的结构堆叠电池盒而组成的电池组的透视图，电池盒是如图1所示的电池盒。为了帮助理解，图4所示的电池盒没有互相电连接。
参照图3和图4，电池组300包括10个电池盒，它们以交错180度方向的方式彼此连续地连接。特别地，第一电池盒101的电极端子151和161和第二电池盒102的电极端子152和162以相反的方向排列。另一方面，第三电池盒103的电极端子153和163与第一电池盒101的电极端子151和161排列在同一方向。同样地，第四电池盒103的电极端子154和164与第二电池盒102的电极端子152和162排列在同一方向。电极端子的这种交错方向对所用电池盒是一样的。因此，奇数电池盒101、103、105、107和109的电极端子与偶数电池盒102、104、106、108和110的电极端子以交错180度方向的方式排列。
第一电池盒101的阳极端子161连接到电池管理***(BMS)，其未在图中示出。第一电池盒101的阴极端子151通过汇流条170连接到第三电池盒103的阳极端子163。第三电池盒103的阴极端子153连接到第五电池盒105的阳极端子165。因此，端子(例如端子151和163)之间的连接长度比图2中所示的连接长度增加了至少一个电池盒厚度。同样地，第一端子连接部分401和第二端子连接部分402之间的距离比图2所示的距离增加了至少一个电池盒厚度。如上所述，电极端子之间的连接长度和端子连接部分之间的距离增加了，因此容易实现电极端子的连接，且将连接件之间的干扰最小化。
当第一电池盒101、第三电池盒103、第五电池盒105、第七电池盒107和第九电池盒109相互电连接时，第九电池盒109的阴极端子159连接到第十电池盒110的阳极端子160，其位于第九电池盒109的阴极端子159的相反方向上。该连接采用改型的加长汇流条171实现。汇流条171的形状没有限制，只要第九电池盒109和第十电池盒110可通过汇流条171彼此电连接即可。
第十电池盒110、第八电池盒108、第六电池盒106、第四电池盒104和第二电池盒102之间的电连接以与上述相同的方式实现。最后，第二电池盒102的阴极端子152连接到BMS(未示出)。
从而，电池盒的端子连接部分分布在电池组300的相对侧，并且因此，电击的可能性显著地减少了，且同时能够容易地制造电池组。
虽然为了说明目的公开了本发明优选实施方案，但是本领域技术人员应理解，在不背离如所附权利要求书公开的本发明的保护范围和精神的情况下，各种修改、增加和替换是可行的。
工业应用性
从上面的描述显而易见的是，将根据本发明的电池组构造成相邻电池盒的电极端子以交错大于或等于90度的方向的方式排列，优选的，以交错180度方向的方式。因此，电连接端子之间的连接长度和端子连接部分之间的距离增加了至少一个电池盒的厚度，所以电池盒之间的连接容易实现且避免了连接件之间的干扰。而且，端子连接部分没有集中在电池组的一侧，因此显著减小了电击的可能性。

Claims (8)

1.一种电池组，包括多个电池盒，所述电池盒以一个在另一个之上的方式堆叠，同时所述电池盒相互电连接，
其中所述电池盒以交错方向的方式堆叠，在这种方式中，与第一电池盒相邻接的第二电池盒的电极端子相对于第一电池盒的电极端子以90度或更大的角度排列，与第二电池盒相邻接的第三电池盒的电极端子以与第一电池盒的电极端子相同的方向排列，以及
其中所述第一电池盒的电极端子电连接到第三电池盒的电极端子，第二电池盒的电极端子电连接到第四电池盒的电极端子，并且最后一个电池盒的电极端子电连接到相邻电池盒的电极端子。
2.根据权利要求1的电池组，其中所述相邻电池盒的电极端子之间的方向角为180度。
3.根据权利要求1的电池组，其中每个所述电池盒具有安装在其中的单元电池，所述单元电池是方型电池或袋型电池。
4.根据权利要求3的电池组，其中所述单元电池是锂离子聚合物电池。
5.根据权利要求1的电池组，其中每个所述电池盒具有安装在其中的单元电池，所述单元电池串联连接，或者所述单元电池在串联连接后并联连接。
6.根据权利要求1的电池组，其中所述电池盒的电极端子之间的电连接由导电金属条、电线或印刷电路板实现。
7.根据权利要求1的电池组，其中所述电池盒的电极端子串联连接，或者在所述电池盒的电极端子串联连接之后，所述电池盒的电极端子并联连接。
8.根据权利要求1的电池组，其中所述电池组用作高输出、大容量电动车或混合电动车的电源。
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