CN101517782B - 用于电连接电池组电池的连接构件 - Google Patents

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Abstract

在此公开了一种连接构件以及一种包括该连接构件的电池组，所述连接构件用于将一其中安装有多个电池组电池的电池组中的多个电池组电池相互电连接，其中所述连接构件包括连接至相邻电池组电池的电极端子的至少两个端子接触部分，以及用于将所述端子接触部分互连的连接部分，并且其中所述端子接触部分在高度上低于所述连接部分一相应于组壳的厚度的尺寸，使得所述连接构件连接电池组电池的电极端子，同时所述连接构件被安装在组壳的外表面上。因此，根据本发明的连接构件具有通过简单的装配过程有效地将电池组电池的电极端子互连的效果。此外，根据本发明的连接构件可在无需使用附加辅助构件的情况下被直接安装在组壳上。

Description

用于电连接电池组电池的连接构件
技术领域
本发明涉及一种用于在电池组电池(battery cell)之间进行电连接的连接构件，更具体而言，涉及一种用于将一其中安装有多个电池组电池的电池组中的多个电池组电池相互电连接的连接构件，以及一种包括该连接构件的电池组，其中所述连接构件包括连接至相邻电池组电池的电极端子的至少两个端子接触部分以及一用于将所述端子接触部分互连的连接部分，并且其中所述端子接触部分在高度上低于所述连接部分一相应于组壳的厚度的尺寸，使得所述连接构件连接电池组电池的电极端子，同时所述连接构件被安装在所述组壳的外表面上。
背景技术
随着移动设备的日益发展以及对这些移动设备的要求不断增加，对作为移动设备的能源的二次电池的要求也已急剧增加。在这些二次电池中，有一种具有高能量密度和高放电电压的锂二次电池，已经对该锂二次电池进行了许多研究，并且现在该锂二次电池已投入市场并被广泛使用。
根据其中使用二次电池的外部设备的类型，所述二次电池可以单个电池的形式加以使用，或者以具有多个相互电连接的单元电池的电池组的形式加以使用。例如，诸如移动电话之类的小型设备可利用一个电池的输出和容量运行一预定时间段。另一方面，在诸如膝上型计算机、电动工具和混合电动车辆之类的中型或大型设备中需要使用电池组，因为高输出和大容量对于中型或大型设备是必要的。
电池组是一种这样的电池结构，在该结构中多个单元电池被相互串联和/或并联地电连接。很重要的是，在电池组中顺序连接所述单元电池。在一个常规电池组中，单元电池的电极端子通常使用导电连接构件，诸如板，以高度结合性的焊接(welding)或软焊(soldering)方式相互连接，使得单元电池相互电连接。然而，所述焊接或软焊操作是一种需要复杂技术的操作，因此，必须确保有熟练的技术人员和大的工作空间。尤其是，当向电池组电池施加物理冲击时，在电池组电池中可能发生电短路，结果导致电池组电池可能着火或***，因此，不能确保电池组电池的安全性。
此外，上述连接结构需要辅助构件，诸如夹具，以将所述板稳定地固定至单元电池的电极端子，导致电池组的制造成本增加。
因此，非常需要一种可容易地装配并且无需使用附加辅助构件的具有新颖结构的连接构件。
发明内容
因此，作出了本发明，以解决上述问题以及其他仍须解决的技术问题。
具体而言，本发明的一个目的在于，提供一种能够通过简单的装配过程有效地将电池组电池的电极端子互连的连接构件。
本发明的另一目的在于，提供一种可直接安装到组壳上而不用使用附加辅助构件的连接构件。
本发明的又一目的在于，提供一种包括上述连接构件的电池组。
根据本发明的一方面，可通过提供一种连接构件实现上述和其他目的，该连接构件用于将一其中安装有多个电池组电池的电池组中的多个电池组电池相互电连接，其中所述连接构件包括连接至相邻电池组电池的电极端子的至少两个端子接触部分以及一用于将所述端子接触部分互连的连接部分，并且其中所述端子接触部分在高度上低于所述连接部分一相应于组壳的厚度的尺寸，使得所述连接构件连接电池组电池的电极端子，同时所述连接构件被安装在所述组壳的外表面上。
因此，根据本发明的连接构件可被稳定安装在所述组壳的外表面上。此外，根据本发明的连接构件可将以各种结构布置的电池组电池相互电连接。
用于连接构件的材料没有特别限制，只要所述连接构件将电池组电池的电极端子相互电连接。优选的是，所述连接构件是金属板。
在一优选实施方案中，所述连接构件的连接部分设置有连接凹槽(coupling groove)，所述连接构件通过该连接凹槽被安装到组壳上。在这种情况下，所述连接构件通过简单的连接方式被安装到组壳的外表面上。
根据情况，所述连接构件的端子接触部分或连接部分可设置有突出的外部输入和输出端子部分。此外，所述连接构件的端子接触部分或连接部分可设置有突出的电压-检测连接部分。可以各种形状和尺寸形成所述外部输入和输出端子部分和电压-检测连接部分。例如，所述外部输入和输出端子部分以及电压-检测连接部分可整体地或分别地形成在一个连接构件上。
在一优选结构实施方案中，四个端子接触部分形成一四边形结构的顶点，四个连接部分形成所述四边形结构的边，使得两横向相邻的组(bank)相互串联连接。在该结构中，所述连接构件可将被布置为在水平截面中呈四边形结构的四个电池组电池相互电连接。更具体而言，所述四个端子接触部分中的两个可连接至被竖直布置在右侧或者水平布置在顶部的电池组电池的阴极端子(或阳极端子)，剩下的两个端子接触部分可连接至被竖直布置在左侧或者水平布置在底部的电池组电池的阳极端子(或阴极端子)。
在另一优选结构实施方案中，四个被布置成一行的端子接触部分通过三个连接部分相互连接，使得两个纵向相邻的组相互串联连接。在该结构中，所述连接构件可将四个被布置成一行的电池组电池相互电连接。更具体而言，所述四个端子接触部分中的两个可连接至被水平布置在右侧或者竖直布置在顶部的电池组电池的阴极端子(或阳极端子)，并且剩下的两个端子接触部分可连接至被水平布置在左侧或者竖直布置在底部的电池组电池的阳极端子(或阴极端子)。
在本发明中，两个或更多个相互并联连接同时其电极端子被以相同取向放置的圆柱形电池被称为“组”。因此，组被布置在电池的横向方向，使得所述组通过相应于布置结构的连接构件被相互电连接。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括上述连接构件的电池组。
在一优选实施方案中，所述电池组具有多个安装在一包括上壳和下壳的组壳内的电池组电池，所述上壳和下壳被构造为其中上壳和下壳相互连接的空心结构。所述组壳在相应于电池组电池的电极端子的位置设置有连接通孔，通过该连接通孔暴露所述电池组电池的电极端子。在这种情况下，连接构件的端子接触部分连接至所述电池组电池的电极端子，同时所述连接构件的连接部分被安装至所述组壳。
所述上壳和下壳的形状没有特别限制。因此，可以各种形状制造上壳和下壳。例如，所述上壳和下壳可以六面体结构相互连接，使得所述电池组电池被稳定堆叠在上壳和下壳之间。此外，所述上壳和下壳可被制造为相同形状，使得上壳和下壳以对称结构相互连接。在这种情况下，在装配组壳期间，可将所述上壳和下壳相互连接而无需对所述上壳和下壳进行区分，由此实现高装配效率。
此外，上壳和下壳可以各种结构相互连接而没有限制。例如，可通过将钩状物***连接凹槽中将上壳和下壳相互连接。在这种情况下，所述钩状物和连接凹槽可形成在上壳和下壳之间的界面的一侧，使得所述钩状物相应于所述连接凹槽。
当上壳和下壳如上所述被构造为对称结构时，所述钩状物和连接凹槽可以对称形式形成在上壳和下壳之间的界面处。更具体而言，当所述钩状物在上壳和下壳之间的界面的一侧形成于上壳，并且所述连接凹槽在上壳和下壳之间的界面的一侧形成于下壳时，所述连接凹槽在上壳和下壳之间的界面的另一侧形成于上壳，并且所述钩状物在上壳和下壳之间的界面的另一侧形成于下壳，从而所述钩状物和所述连接凹槽以对称结构布置。
在一优选实施方案中，上壳和下壳中的每一个在其内部部分整体设置有多个用于支撑电池组电池的隔离物(spacer)，并且上壳和下壳中的每一个在其外表面设置有多个与上壳和下壳中的每一个的内部相连通的通风开口。
优选的是，所述隔离物从组壳的内部部分突出一预定长度，使得所述隔离物部分地围绕相邻电池组电池的外周边。根据情况，所述组壳可在其相应于隔离物的外表面中设置有多个通孔，使得所述隔离物在其中心与组壳的外部相连通。例如，当圆柱形二次电池被用作电池组的单元电池时，所述隔离物可被构造为一结构以部分地围绕相邻的四个圆柱形二次电池。具体而言，当相邻的四个圆柱形二次电池相互接触时，所述隔离物可被构造为由聚集在一空的空间内的四个相邻弧形部分形成的空心圆柱形结构，所述空的空间是由于曲面的特征而在相邻圆柱形二次电池之间形成。
所述通风开口被设置在相应于安装在组壳内的电池组电池的侧面的位置，即，被设置在所述组壳的除了安装连接构件的外表面之外的侧面。在这种情况下，所述通风开口被设置在相应于电池组电池之间的接触界面的位置，使得从电池组电池产生的热量通过通风开口被有效排放。
优选的是，所述组壳在其外表面设置有连接突出物，所述连接突出物接合在于连接构件的连接部分形成的连接凹槽中。具体而言，当如在上述优选实施方案中，连接通孔被形成在组壳的外表面上时，所述连接突出物可位于连接通孔之间的表面上。因此，所述连接突出物的尺寸和形状没有特别限制，只要所述连接突出物相应于连接构件的连接凹槽。
在该结构中，形成在组壳外表面上的连接突出物可以，例如，以压配合的方式，容易地接合在形成于连接构件的连接部分中的相应连接凹槽中。
根据情况，所述组壳在其外表面上可设置有深度相当于连接构件的连接部分的厚度的凹槽，使得所述连接构件被更加稳定地安装到组壳的外表面。因此，所述连接构件可被整体安装至组壳的外表面。
在根据本发明的电池组中，所述电池组具有多个安装在组壳上的连接构件，并且所述连接构件设置有突出的电压-检测连接部分。所述组壳在其一侧设置有保护电路单元，并且所述电压-检测连接部分经由一检测部件连接至所述保护电路单元。在这种情况下，所述检测部件优选地是印制电路板(PCB)或柔性印制电路板(FPCB)。
附图说明
根据下面结合附图的详细描述，将更加清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征以及其他优点，在所述附图中：
图1是一个分解立体图，示出包括根据本发明优选实施方案的多种连接构件的电池组；
图2～4是放大视图，示出在图1的电池组中所使用的、根据本发明优选实施方案的多种连接构件；
图5是一个立体图，示出构成图1的电池组的组壳(上壳或下壳)的内部结构；
图6是一个立体图，图解在图1中所示的电池组的装配过程中通过将上壳和下壳相互连接将多个电池组电池安装在组壳中的过程；
图7是一个立体图，图解在图1中所示的电池组的装配过程中将图2～4中示出的连接构件安装到在图6中示出的组壳的外表面的过程；
图8是一个立体图，示出在图1中所示的电池组的装配过程中将一检测部件安装到图2～4中示出的连接构件使得所述检测部件被电连接至所述连接构件以及将一保护电路模块安装到所述检测部件使得所述保护电路模块被电连接至所述检测部件的过程；以及
图9是一个立体图，示出根据本发明一优选实施方案装配的电池组。
<附图中主要参考数字的说明>
100，101，102：连接构件            200：组壳
300：电池组电池                    400：检测部件
500：保护电路模块
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。然而，应注意的是，本发明的范围不受所示出的实施方案限制。
图1是一个分解立体图，示出包括根据本发明优选实施方案的多种连接构件的电池组，图2～4是放大视图，示出在图1的电池组中所使用的、根据本发明优选实施方案的多种连接构件。
参照这些附图，电池组600包括被构造为如下结构的电池组壳200，以该结构，多个圆柱形电池组电池300被安装在电池组壳200中；多个用于将电池组电池300相互电连接的金属板100；连接至金属板100、用以检测电池组电池300的电压的柔性印制电路板(FPCB)400；以及一连接至FPCB 400、用以控制电池组电池300的保护电路单元500。
金属板100包括接触相应电池组电池300的电极端子310的端子接触部分110，以及用于将端子接触部分110相互连接的连接部分120。基于金属板100的端子接触部分110和连接部分120的结构，金属板100被划分为A-型金属板101、B-型金属板102和C-型金属板103。金属板101(参见图2)、102(参见图3)和103(参见图4)在图2～4中被更详细示出，这些图是连接构件的典型放大视图。
如在图2中所示，每个A-型金属板101被构造为将被布置成一行的两个电池组电池电连接的结构。具体而言，每个A-型金属板101包括两个端子接触部分111和112以及用于将两个端子接触部分111和112互连的连接部分121。外部输入和输出端子部分130从上端子接触部分111突出，并且一连接凹槽160形成在连接部分121中。
如在图3中所示，每个B-型金属板102被构造为将被布置为矩形形状的四个电池组电池电连接的结构。具体而言，每个B-型金属板102包括四个端子接触部分111、112、113和114，以及用于将所述四个端子接触部分111、112、113和114互连的四个连接部分121、122、123和124。电压-检测连接部分140从将两个端子接触部分111和112互连的连接部分122突出，并且连接凹槽160分别形成在将端子接触部分111和113互连的连接部分121和将端子接触部分112和114互连的连接部分123中。
如在图4中所示，C-型金属板103被构造为将被布置成一行的四个电池组电池电连接的结构。具体而言，C-型金属板303包括四个端子接触部分111、112、113和114，以及用于将所述四个端子接触部分111、112、113和114互连的三个连接部分121、122和123。电压-检测连接部分140从连接部分122突出，所述连接部分122将以竖向结构布置在每个C-型金属板103中部的两个端子接触部分111和113互连，并且连接凹槽160分别形成在连接部分121、122和123中。
再参照图1，电池组壳200包括以对称结构相互连接的上壳201和下壳202。上壳201和下壳202中的每一个在其内部部分整体设置有多个用于支撑圆柱形电池组电池300的隔离物210。上壳201和下壳202中的每一个在其外表面设置有多个与上壳201和下壳202中的每一个的内部相连通的通风开口220。
所述组壳的详细结构在图5和图6中更详细示出。为了便于描述，在图5中仅示出了上壳和下壳中的一个；然而，在图5中所示的结构可等同地应用于上壳和下壳两者。
参照图1和这些附图，组壳200通常被构造为空心六面体结构。组壳200在其底部203设置有隔离物210和连接通孔230，所述隔离物210用于维持电池组电池300的布置结构，通过连接通孔230电池组电池300的电极端子310被暴露于组壳200的外部。此外，所述组壳200在其侧面204设置有通风开口220，电池组电池300所产生的热量通过该通风开口220被排放到组壳200的外部。
隔离物210从组壳200的内侧底部203伸出。布置所述隔离物210，使得每四个相邻隔离物210、211、212和213形成一空心圆柱形结构。因此，每个隔离物210部分地围绕相邻的四个圆柱形电池组电池301、302、303和304的外周边。
沿着组壳200的侧面204位于组壳200的最外面区域的隔离物210’，部分地围绕位于组壳200的最外面区域的两个相邻电池组电池301和303的外周边。具体而言，最外面的隔离物210’被构造为相应于中间的隔离物210的一半的形式。在每个隔离物210的中心形成一通孔214，所述通孔214通过组壳200的底部203与组壳200的外部相连通。隔离物210的通孔214与通风开口220一起，用于将电池组电池300产生的热量排放到组壳200的外部。
连接通孔230被布置为如下结构，以该结构，每个连接通孔230位于每四个相邻隔离物210、211、212和213之间，使得电池组电池300的电极端子310通过组壳200的底部203暴露于组壳200的外部。
每个通风开口220位于相应于每两个相邻电池组电池301和302之间的界面的位置。因此，从电池组电池300产生的热量沿各个电池组电池300之间的界面被有效地排放。
图6是一个立体图，一般地示出在图1所示的电池组的装配过程中通过将上壳和下壳相互连接将多个电池组电池安装在组壳中的过程。
参照图6，第一钩状物240和相应于第一钩状物240的第一连接凹槽250形成在组壳200的侧面204的上端。第一钩状物240和第一连接凹槽250被布置为使得，在上壳201和下壳202的各个侧面204的上端，第一钩状物240和第一连接凹槽250彼此相应。因此，通过将第一钩状物240***相应的第一连接凹槽250中，两个壳201和202被相互连接。此外，第二钩状物280形成在组壳200的侧面204的下端，以便借助于第二钩状物280将保护电路单元500安装到组壳200。
组壳200在其底部203设置有多个突出物260和另外多个突出物270，借助于多个突出物260，将用于将电池组电池300相互电连接的金属板100安装到组壳200，借助于另外多个突出物270，将连接至金属板100(参见图1)的、用于检测电池组电池300的电压的FPCB 400安装到组壳200。
所述金属板安装突出物260沿电池组电池300的行形成在连接通孔230之间。所述FPCB安装突出物270形成在组壳200的底部203的相对侧的中部区域。
此外，组壳200在其底部203设置有凹槽290，所述凹槽290被构造为相应于金属板100(参见图1)的连接部分120(参见图1)的结构，以将连接通孔130互连，使得金属板100的端子接触部分110在适当的位置被连接至电池组电池300(参见图5)的电极端子310(参见图5)。
图7是一个立体图，示出作为连接构件被安装到图1的电池组的金属板。
参照图1和图7，金属板100(101、102和103)借助于突出物260被安装到组壳200的底部203，从而电连接如图1中所示被暴露于外部的电极端子310。
金属板100的端子接触部分110位于电池组电池300的电极端子310处，并且金属板100的连接部分位于如图6中所示形成于组壳200的底部203的凹槽290处，使得金属板100电连接安装在组壳200中的所有电池组电池300，并且被稳定安装至组壳200的底部203。连接部分120设置有凹槽160，所述凹槽160相应于形成在组壳200的底部203的金属板安装突出物260。金属板100的端子接触部分110在高度上比金属板100的连接部分120低组壳200的底部203的厚度，使得金属板100被更加稳定地安装至组壳200的底部203。
对于每个A-型金属板101，外部输入和输出端子部分130从相应的端子接触部分110朝向保护电路单元500所被安装到的组壳200的侧面204突出，使得该外部输入和输出端子部分130被直接连接至保护电路单元500。另一方面，对于每个B-型金属板102和C-型金属板103，电压-检测连接部分140从相应的连接部分120突出，使得电压-检测连接部分140被连接至FPCB 400。特别地，每个A-型金属板101的外部输入和输出端子部分130在其端部被弯曲，以便通过弯曲的外部输入和输出端子部分130，将保护电路单元500机械固定。A-型金属板101的外部输入和输出端子部分130是用作电池组600的外部输入和输出端子的、电池组电池300的最终电极端子。
图8是一个立体图，一般地示出被安装至图1中所示的电池组的作为检测部件的FPCB以及一保护电路单元。
参照图1和图8，借助于FPCB安装突出物270，FPCB 400被安装至组壳200的底部203，使得FPCB 400连接至金属板100的外部输入和输出端子部分130。借助于第二钩状物280，保护电路单元500被安装到组壳200的侧面204，使得保护电路单元500被电连接至FPCB 400。为此，FPCB 400设置有相应于形成在组壳200的底部203的FPCB安装突出物270的凹槽470，保护电路单元500设置有相应于形成在组壳200的侧面204的第二钩状物280的连接凹槽580。
借助于组壳200的第二钩状物280，保护电路单元500被基本连接至组壳200。然而，如上面结合图5所描述的，通过A-型金属板101的外部输入和输出端子部分130，可进一步增加保护电路单元500和组壳200之间的结合力。
图9是一个立体图，一般地示出根据一示例性结构和过程制造的电池组。
参照图1和图9，通过以下过程装配电池组600：通过将第一钩状物240***相应的连接凹槽550中，将上壳201和下壳202相互连接，同时多个电池组电池300被安装在于上壳201和下壳202之间限定的空间内；通过将金属板安装突出物260***相应的凹槽160中，将多个金属板100安装至组壳200，同时金属板100被连接至电池组电池300(参见圆A)；通过将FPCB安装突出物270***相应的凹槽470中，将FPCB 400安装至组壳，同时作为检测部件的FPCB 400被连接至金属板100(参见圆B)；并且通过将第二钩状物280***相应的连接凹槽580中，将保护电路单元500安装至组壳200，同时保护电路单元500被连接至FPCB 400(参见圆C)。
尽管出于说明的目的已公开了本发明的优选实施方案，但本领域普通技术人员将意识到，各种修改、添加和替换是可能的，而不偏离如在所附权利要求中所公开的本发明的范围和主旨。
工业适用性
如根据以上描述显而易见的，根据本发明的连接构件具有通过简单的装配过程有效地将电池组电池的电极端子互连的效果。此外，根据本发明的连接构件可在无需使用附加的辅助构件的情况下被直接安装在组壳上。

Claims (12)

1.一种用于将其中安装有多个电池组电池的电池组中的多个电池组电池相互电连接的连接构件，
其中所述连接构件包括连接至相邻电池组电池的电极端子的至少两个端子接触部分，以及用于将所述端子接触部分互连的连接部分，并且
其中所述端子接触部分在高度上低于所述连接部分一相应于组壳的厚度的尺寸，使得所述连接构件连接所述电池组电池的电极端子，同时所述连接构件被安装在所述组壳的外表面上，并且
其中所述连接部分设置有连接凹槽，所述连接构件通过该连接凹槽被安装到所述组壳上。
2.根据权利要求1所述的连接构件，其中所述连接构件是金属板。
3.根据权利要求1所述的连接构件，其中所述端子接触部分或连接部分设置有突出的外部输入和输出端子部分。
4.根据权利要求1所述的连接构件，其中所述端子接触部分或连接部分设置有突出的电压-检测连接部分。
5.根据权利要求1所述的连接构件，其中四个端子接触部分形成四边形结构的顶点，并且四个连接部分形成所述四边形结构的边，使得两横向相邻的组相互串联连接，其中所述组是两个相互并联连接同时其电极端子被以相同取向放置的圆柱形电池。
6.根据权利要求1所述的连接构件，其中被布置成一行的四个端子接触部分通过三个连接部分相互连接，使得两纵向相邻的组相互串联连接，其中所述组是两个相互并联连接同时其电极端子被以相同取向放置的圆柱形电池。
7.一种包括根据权利要求1-6中任一权利要求所述的连接构件的电池组，
其中所述电池组具有多个安装在包括上壳和下壳的组壳内的电池组电池，所述上壳和下壳被构造为其中所述上壳和下壳相互连接的空心结构；
所述组壳在相应于所述电池组电池的电极端子的位置设置有连接通孔，所述电池组电池的电极端子通过该连接通孔被暴露；
所述连接构件的端子接触部分连接至所述电池组电池的电极端子，同时所述连接构件的连接部分被安装至所述组壳；
所述组壳在其外表面上设置有连接突出物，所述连接突出物接合在形成于所述连接构件的连接部分的连接凹槽中；并且
所述连接突出物以压配合的方式接合在相应的连接凹槽中。
8.根据权利要求7所述的电池组，其中所述上壳和下壳中的每一个在其内部部分整体设置有多个用于支撑所述电池组电池的隔离物，并且所述上壳和下壳中的每一个在其外表面设置有多个与所述上壳和下壳中的每一个的内部相连通的通风开口。
9.根据权利要求7所述的电池组，其中所述组壳在其外表面设置有凹槽，所述凹槽具有的深度与所述连接构件的连接部分的厚度相应。
10.根据权利要求7所述的电池组，其中
所述电池组具有多个安装在所述组壳上的连接构件，所述连接构件设置有突出的电压-检测连接部分；
所述组壳在其一侧设置有保护电路单元，以及
所述电压-检测连接部分经由一检测部件连接至所述保护电路单元。
11.根据权利要求10所述的电池组，其中所述检测部件是一印制电路板。
12.根据权利要求10所述的电池组，其中所述检测部件是一柔性印制电路板。
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