CN105489799B - 免焊接易维护可并联锂电池组 - Google Patents

Abstract

一种免焊接易维护可并联锂电池组，电池组制作过程中无需点焊及焊接，操作方便，便于维修。本发明采用的技术方案为：一种免焊接易维护可并联锂电池组，包括多个电池模块和保护电路模块，电池模块之间首尾连接，电池模块整体的一端连接保护电路模块；电池模块为密封式壳体结构，内部安装多组单串电池模块，单串电池模块的正极或负极通过极片连接，极片的两端安装在壳体相对的两个侧面，单串电池模块包括多个圆柱单体电池，上下两端的正负极安装有支架。本发明的优点效果在于：电池模块与保护电路为独立的两个模块，物理压紧连接，操作方便，容易检查故障。

Description

免焊接易维护可并联锂电池组

技术领域

本发明涉及一种电池组，尤其涉及一种免焊接易维护可并联锂电池组。

背景技术

随着国家对环境质量的要求越来越高，铅酸电池材料污染环境的缺点决定了铅酸电池会慢慢退出市场，锂电池具有环保，比能量高的优点，替代铅酸电池势在必行。锂电池根据其使用性能的要求需要增加保护电路，单体电芯需点焊，保护电路需焊接，制作工艺较复杂，且售后维修十分麻烦。另外之前的铅酸电池是模块化使用，锂电取代铅酸必然要满足模块化使用的要求。由于锂电池对使用条件有苛刻的要求，违反使用标准，不仅达不到理想的高性能，还会损坏电池寿命，甚至带来安全隐患。 尤其是将两组公称电压相同的电池并联使用时，则因他们的电压不完全一致， 会通过并联线发生电池间的交互充放电。 若电压相差较大这种充放电流较大， 会损坏电池组。

专利号为：CN103326075A的并联锂电池组模块，由多个标称电压相同的

锂电池模块并联组成， 每个所述锂电池模块是由2 个以上锂电池串联形成， 所述锂电池模块中的串联电池均连接有电压采样线，所述电压采样线上均串联一个可恢复性限流温控元件， 每个所述锂电池模块的各等电位的串联电池上相对应的电压采样线并联。此种方法可以满足锂电池并联使用的要求，但操作工艺复杂，电压采集线束较多，且线束的粗细长度不同，都会影响电压采集精度，进而影响电池组的整体工作性能，另外，由于需要焊接多个恢复性限流温控元件，发生故障时，检查及维修都有一定的难度，单串依次并联，由于均衡电流的产生，容易产生压差。

发明内容

本发明的目的是提供一种免焊接易维护可并联锂电池组，电池组制作过程中无需点焊及焊接，操作方便，便于维修。电池模块可并联扩容，无需增加电压采集线路，并联模块之间增加压片式自恢复保险丝，防止均衡电流过大，损伤电池组，并联过程，工序简单，无需焊接。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种免焊接易维护可并联锂电池组，包括多个电池模块和保护电路模块，电池模块之间首尾连接，电池模块整体的一端连接保护电路模块；电池模块为密封式壳体结构，内部安装多组单串电池模块，单串电池模块的正极或负极通过极片连接，极片的两端安装在壳体相对的两个侧面，单串电池模块包括多个圆柱单体电池，上下两端的正负极安装有支架。

根据所述的免焊接易维护可并联锂电池组，所述的电池模块两个连接侧面都有电极标识，其中一面分布单串电极凹面，另一面分布单串电极凸面，单串电极凹面、单串电极凸面上带有防误接式凸起和凹陷。

根据所述的免焊接易维护可并联锂电池组，单串电极凹面和单串电极凸面的侧边带有相配合的圆形凸起和圆形凹陷，电池模块的上盖和下壳通过螺栓连接，相连的电池模块之间电极面相互接触；

上盖、下壳上带有串并联连接片和/或并联连接片，串并联连接片、并联连接片两端固定在单串电极凹面和单串电极凸面上，串并联连接片、并联连接片上安装磁性导流体，上盖、下壳内部两侧均设有正极入壳限位槽，上盖、下壳的外侧设置非对称分布的带沉孔长圆柱和螺纹孔长圆柱，侧边带有相互配合的凹槽和凸起；

单串电芯模块由多个圆柱单体电池通过负极支架和正极支架连接组成，磁性导流体与圆柱单体电池正负极紧密接触，正极支架两端有与正极入壳限位槽配合的限位凸起。

根据所述的免焊接易维护可并联锂电池组，所述的电池模块内安装四组单串电芯模块，每组单串电芯模块分布4-8个圆柱单体电池，上盖上分布两个串并联连接片，下壳中部安装一个串并联连接片，串并联连接片两侧各分布一个并联连接片，磁性导流体通过螺钉固定在上盖或下壳上。

根据所述的免焊接易维护可并联锂电池组，每组单串电芯模块分布5个圆柱单体电池。

根据所述的免焊接易维护可并联锂电池组，所述的保护电路模块包括保护板外壳、保护板外盖、保护板，保护电路模块一侧设有正极放电极柱、负极放电极柱、放电正负极标志，保护板外壳带有与电池模块相互配合的圆形凸起，保护电路模块通过螺钉固定在电池模块上，保护电路模块的电压采集凸起与单串电极凹面接触。

根据所述的免焊接易维护可并联锂电池组，电压采集凸起与保护板外壳内部相应的固定座连接，正极放电极柱、负极放电极柱与保护板放电端连接，保护板外壳与保护板外盖螺钉连接，螺钉塞与小沉孔配合。

根据所述的免焊接易维护可并联锂电池组，所述的电池模块的单串电极凹面上还装有压片式自恢复保险丝，相邻电池模块的单串电极凸面通过螺钉连接压在自恢复保险丝上面。

本发明的优点效果在于：电池模块与保护电路为独立的两个模块，物理压紧连接，操作方便，容易检查故障。单体电芯由支架固定，串并联无需点焊，保护电路无需焊接，所有电路连接全部采用物理压紧连接，易操作，生产效率高，易维修。各操作工步都设有防反接结构，安全性能高，电池模块并联，简单易操作，有效防止各串之间产生压差。

附图说明

图1为免焊接易维护可并联锂电池组结构示意图一。

图2为免焊接易维护可并联锂电池组结构示意图二。

图3为免焊接易维护可并联锂电池组分解结构示意图。

图4为电池模块结构示意图一。

图5为电池模块结构示意图二。

图6为电池模块分解结构示意图一。

图7为电池模块分解结构示意图二。

图8为上盖固定磁性导流体结构示意图。

图9为上盖结构示意图一。

图10为上盖结构示意图二。

图11为下壳固定磁性导流体结构示意图。

图12为下壳结构示意图一。

图13为下壳结构示意图二。

图14为串并联连接片结构示意图。

图15为并联连接片结构示意图。

图16为磁性导流体结构示意图。

图17为单串电芯模块结构示意图。

图18为正极支架结构示意图。

图19为保护电路模块外观结构示意图一。

图20为保护电路模块外观结构示意图二。

图21为保护电路模块内部电路连接结构示意图。

图22为保护板外壳内部结构示意图。

图23为保护板外壳外部结构示意图。

图24为保护板外盖结构示意图。

图25为保护板结构示意图。

图26为并联电池模块的电池组分解结构示意图。

附图中：1. 电池模块，2. 保护电路模块，3. 单串电极凹面，4. 单串电极凸面，5.电极标识，6. 圆形凸起，7. 圆形凹陷，8. 沉孔，9. 螺纹孔，10. 上盖，11. 下壳，12. 磁性导流体，13. 单串电芯模块，14. 串并联连接片，15. 正极入壳限位槽，16. 带沉孔长圆柱，17. 方形凹槽，18. 并联连接片，19. 螺纹孔长圆柱，20. 方形凸起，21. 导流体固定螺纹孔，22. 锥孔，23. 负极支架，24.正极支架，25. 磁性导流体定位槽，26. 限位凸起，27. 保护板外壳，28. 保护板外盖，29. 螺钉塞，30. 正极放电极柱，31. 负极放电极柱，32. 放电正负极标志，33. 电压采集凸起，34. 保护板，35. 铜连接器，36. B-固定座，37. B1固定座，38. B2固定座，39. B3固定座，40. B+固定座，41. P+固定座，42. P-固定座，43. 保护板固定柱，44. 外盖固定柱，45. 小沉孔，46. B-线，47. P-线，48. 电压采集线组，49. 通孔，50. 压片式自恢复保险丝。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

本发明如图1至26所示，一种免焊接易维护可并联锂电池组包括电池模块1和保护电路模块2，电池模块1之间首尾连接，构成并联。电池模块1之间无需点焊，保护模块2无需焊接，二者通过螺纹压紧连接。这种连接方式方便维护且可以实现无焊接并联增加容量。

如图2所示，本实施中电池模块1一面分布单串电极凹面3，另一相对的侧面分布单串电极凸面4，正负极面一上一下，合理分布，凹凸面配合，方便并联。

如图4-5所示，本实施中电池模块1两面都有电极标识5，方便区分。本实施中，电池模块1的单串电极凹面3所在面一侧边有圆形凹陷7，单串电极凸面4所在面一侧有相配合的圆形凸起6，二者相互配合，防止电池模块1并联时发生反接危险。

如图8-9所示，本实施中，电池模块1内侧四角有沉孔8，另一面内侧四角有螺纹孔9，为防松螺母螺纹孔，二者相互配合，螺钉加弹垫穿过沉孔8拧入螺纹孔9中，实现电池模块1并联，两组电池模块1的电极面压紧接触实现并联。

本实施中，电池模块1包括上盖10和下壳11，磁性导流体12与单串电芯模块13正负极接触，磁性加物理压紧接触实现电池模块1内部的串并联。

上盖10通过注塑将两个串并联连接片14固定在其中，两端的极片形成电极凹面和电极凸面，磁性导流体12通过螺钉连接固定在串并联连接片14上。上盖10内部两侧设有正极入壳限位槽15，外部两边各有两个带沉孔的长圆柱16，偏心分布，上面四边设有方形凹槽17。

下壳11通过注塑将两个并联连接片18和两侧的串并联连接片14固定，两端形成电极凹面和电极凸面，磁性导流体12通过螺纹连接固定在串并联连接片14和并联连接片18上。本实施中，下壳11内部两侧设有正极入壳限位槽15， 外部两边各有两个螺纹孔长圆柱19，螺纹孔为防松螺母螺纹孔，偏心分布，上面四边设有方形凸起20。

本实施中，带沉孔长圆柱16与螺纹孔长圆柱19配合，通过拧入螺钉加弹垫将上盖10与下壳11固定在一起，螺钉位置非对称分布，防止装配错误。本实施中，方形凹槽17与方形凸起20配合使上盖10与下壳11配合紧密，防止歪斜。

如图8、11所示，串并联连接片14与并联连接片18上分布导流体固定螺纹孔21与磁性导流体12上的锥孔22的孔距相同，以实现用沉头螺钉将磁性导流体12固定在串并联连接片14或并联连接片18上。

本实施中，单串电芯模块13通过负极支架23和正极支架24将圆柱单体电池组合起来，正负极支架设有磁性导流体定位槽25，保证磁性导流体12与圆柱单体电池正负极紧密接触。其中，正极支架24两端设有限位凸起26与正极入壳限位槽15配合，防止单串电芯模块13入壳时发生错装或反转的失误。

如图19所示，保护电路模块2由保护板外壳27、保护板外盖28组成，设有正极放电极柱30、负极放电极柱31，极柱附近标注放电正负极标志32。其上的螺纹孔9与电池模块1上的沉孔8通过螺钉加弹垫拧紧保证保护模块2的电压采集凸起33与电池模块1的单串电极凹面3紧密连接，单侧分布的圆形凸起6与电池模块1上的圆形凹陷7配合，防止反接。

本实施中，保护板外壳27内部设有B-固定座36、B1固定座37、B2固定座38、B3固定座39、B+固定座40与四组单串电芯模块13极片连接。各固定座上设有穿线孔及压线螺纹孔，铜连接器35将B+固定座40与P+固定座41连接在一起。本实施中，B-固定座36、B1固定座37、B2固定座38、B3固定座39、B+固定座40都有电压采集凸起33。P+固定座41与正放电极柱30为一体式结构，P-固定座42与负极放电极柱31为一体式结构。

本实施中，保护板34上含有B-线46、P-线47及电压采集线组48，各线剥好后***相应固定座上的穿线孔里，并用螺钉加弹平垫压紧，通孔49用于将保护板34固定在保护板外壳27内部。

本实施中，保护板外盖28四角分布小沉孔45与外盖固定柱44配合，通过自攻螺钉将保护板外壳27与保护板外盖28固定在一起，螺钉塞29与小沉孔45配合，将自攻螺钉盖在小沉孔45内部。

本实施中，锂电池组并联时压片式自恢复保险丝50位于单串电极凹面3上，待并入的电池模块1的单串电极凸面4紧压其上，压紧接触。自恢复保险丝50能够防止并联过程中由于压差过大产生较大均衡电流从而损伤电池组的现象发生，各串电池同时增加容量，避免了由于均衡充放电产生的压差。

Claims (6)

1.一种免焊接易维护可并联锂电池组，其特征在于：包括多个电池模块（1）和保护电路模块（2），电池模块（1）之间首尾连接，电池模块（1）整体的一端连接保护电路模块（2）；电池模块（1）为密封式壳体结构，内部安装多组单串电池模块（13），单串电池模块（13）的正极或负极通过极片连接，极片的两端安装在壳体相对的两个侧面，单串电池模块（13）包括多个圆柱单体电池，上下两端的正负极安装有支架；

所述的电池模块（1）两个连接侧面都有电极标识（5），其中一面分布单串电极凹面（3），另一面分布单串电极凸面（4），单串电极凹面（3）、单串电极凸面（4）上带有防误接式凸起和凹陷；

单串电极凹面（3）和单串电极凸面（4）的侧边带有相配合的圆形凸起（6）和圆形凹陷（7），电池模块（1）的上盖（10）和下壳（11）通过螺栓连接，相连的电池模块（1）之间电极面相互接触；

上盖（10）、下壳（11）上带有串并联连接片（14）和并联连接片（18），串并联连接片（14）、并联连接片（18）两端固定在单串电极凹面（3）和单串电极凸面（4）上，串并联连接片（14）、并联连接片（18）上安装磁性导流体（12），上盖（10）、下壳（11）内部两侧均设有正极入壳限位槽（15），上盖（10）、下壳（11）的外侧设置非对称分布的带沉孔长圆柱（16）和螺纹孔长圆柱（19），上盖（10）、下壳（11）的侧边带有用于保持上盖与下壳配合紧密的凹槽和凸起；

单串电芯模块（13）由多个圆柱单体电池通过负极支架（23）和正极支架（24）连接组成，磁性导流体（12）与圆柱单体电池正负极紧密接触，正极支架（24）两端有与正极入壳限位槽（15）配合的限位凸起（26）。

2.根据权利要求1所述的免焊接易维护可并联锂电池组，其特征在于：所述的电池模块（1）内安装四组单串电芯模块（13），每组单串电芯模块（13）分布4-8个圆柱单体电池，上盖（10）上分布两个串并联连接片（14），下壳（11）中部安装一个串并联连接片（14），串并联连接片（14）两侧各分布一个并联连接片（18），磁性导流体（12）通过螺钉固定在上盖（10）或下壳（11）上。

3.根据权利要求2所述的免焊接易维护可并联锂电池组，其特征在于：每组单串电芯模块（13）分布5个圆柱单体电池。

4.根据权利要求1所述的免焊接易维护可并联锂电池组，其特征在于：所述的保护电路模块（2）包括保护板外壳（27）、保护板外盖（28）、保护板（34），保护电路模块（2）一侧设有正极放电极柱（30）、负极放电极柱（31）、放电正负极标志（32），保护板外壳（27）带有与电池模块（1）相互配合的圆形凸起（6），保护电路模块（2）通过螺钉固定在电池模块（1）上，保护电路模块（2）的电压采集凸起（33）与单串电极凹面（3）接触。

5.根据权利要求4所述的免焊接易维护可并联锂电池组，其特征在于：电压采集凸起（33）与保护板外壳（27）内部相应的固定座连接，正极放电极柱（30）、负极放电极柱（31）与保护板（34）放电端连接，保护板外壳（27）与保护板外盖（28）螺钉连接，螺钉塞（29）与小沉孔（45）配合。

6.根据权利要求5所述的免焊接易维护可并联锂电池组，其特征在于：所述的电池模块（1）的单串电极凹面（3）上还装有压片式自恢复保险丝（50），相邻电池模块（1）的单串电极凸面（4）通过螺钉连接压在自恢复保险丝（50）上面。