CN219658907U - 一种电池包的电信号传输结构及引出端子 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池包的电信号传输结构及引出端子。该电信号传输结构包括N‑1个电连接端子以及两个引出端子；N≥2；每相邻两个电池组之间设置一个电连接端子，电池包的两侧分别通过一个引出端子4将电信号引出至外部设备。电池包内的N个电池组通过N‑1个电连接端子实现以及电池包两侧分别设置的一个引出端子，实现了同一电池组内各单体电池的并联、电池包内N个电池组的串联，以及外部设备与电池包的串联。该电池包的电信号传输结构的使用使得电池包内、外部的电路连接结构更加简单，整体性强，便于模块化管理，同时便于现场安装维修。

Description

一种电池包的电信号传输结构及引出端子

技术领域

本实用新型属于电池领域，具体涉及一种电池包的电信号传输结构及引出端子。

背景技术

现有锂电池技术主要应用于电动汽车上，作为电动汽车的动力源，还有应用于发电厂作为储存电能和释放电能的储能***。

储能***在电网中可用于填峰削谷，满足城市配电网分时段、分区域出现的用电高峰、低谷时供电需求。

储能***需要具有很大的充放电容量，则就需要将多个单体电池连接组成电池组，再将多个电池组连接后放置在一个保护壳内组成一个电池包，最后再将每个电池包连接组成一个具有较大充放电容量的储能***。

但是，现有的储能***中电池组中每个单体电池之间的电连接、电池组之间的电连接、以及电池包之间的电连接，通常都是采用线缆的方式，继而导致线头杂乱、繁多，不利于模块化管理、维护，并且现场安装也费时费力。

实用新型内容

为了解决现有储能设备内电池包之间、电池组之间以及每个单体电池之间的电连接采用的连接线缆过多而带来的线头杂乱，不便于维护管理以及现场安装等问题，本实用新型提供了一种电池包的电信号传输结构。

该电信号传输结构使用的电池包包括外壳，位于外壳内的N个串联连接的电池组，每个电池组包括至少两个并联连接的单体电池；N≥2；

电信号传输结构包括N-1个电连接端子以及两个引出端子；

每相邻两个电池组之间设置一个电连接端子，电连接端子为一体件，包括中间过渡区以及设置在中间过渡区两侧的导电区；一侧导电区用于和一个电池组上所有单体电池的第一极性端子连接，相应地，另一侧导电区用于和另一个电池组上所有单体电池的第二极性端子连接；

引出端子包括汇流板以及至少一个穿墙接头；一个引出端子的汇流板一侧用于和第一个电池组中所有单体电池的第一极性端子或第二极性端子连接，该汇流板另一侧设置的穿墙接头用于穿出所述外壳一侧与外部设备的正极或负极电连接；

相应地，另一个引出端子的汇流板一侧用于和第N个电池组中所有单体电池的第二极性端子或第一极性端子连接，该汇流板另一侧设置的穿墙接头用于穿出所述外壳另一侧与外部设备的负极或正极电连接。

采用本实用新型的电传输结构，仅通过N-1个电连接端子即可实现电池包内部N个电池组之间的串联，以及同一电池组内所有单体电池的并联，同时仅采用两个引出端子即可将电池包内的电信号传输至外部设备，相比现有电池包采用多个线缆进行内部的电连接和外部的电信号引出来说，电路连接结构简单，整体性强，便于模块化管理，同时便于现场安装维修。

同时，电连接端子和引出端子的汇流板若都采用一定柔性变形量的导电金属材料制作，在确保了电信号传输稳定的前提下，还能使电传输结构一定的缓冲能力，提高了电池包在运输环境下或者在振动较大的使用环境下能够抵抗外部的冲击力和振动力。

进一步地，当采用多个电池包串接组成大容量储能设备时，为了确保引出端子具有比较大的过流面积，根据电流流动特性，所述汇流板由多层铜片压制组成。

进一步地，为了方便引出端子和内部电池组之间，以及外部设备之间的拆装，引出端子与和内部电池组之间，以及外部设备之间均采用螺钉连接；所述汇流板与电池组连接的一侧设置由多个第一通孔组，每个第一通孔组对应一个单体电池，且每个第一通孔组包括至少一个第一通孔；汇流板与穿墙接头之间为螺钉连接。

进一步地，上述导电区为间隔设置的多个导电耳片，一侧导电区上每个导电耳片分别与一个第一极性端子或第二极性端子连接，由于导电耳片具有一定的柔性可形变特性，在电池组高度方向上存在误差时，可以利用导电耳片的变形以弥补该误差，使得连接更加可靠；导电耳片外形可以和单体电池上端子的外形保持一致，同时间隔设置的多个导电耳片构成的导电区可确保整个电连接端子外观更加美观、大方。同时电连接端子和电池组之间采用螺钉连接，即就是每个导电耳片上设置有一个用于与第一极性端子或第二极性端子固定连接的第二通孔组，且每个第二通孔组包括至少一个第二通孔。螺钉连接方式相比其他焊接、铆接或卡接的方式连接更加容易，结构更加简单。

进一步地，引出端子中的汇流板、穿墙接头以及电连接端子的中间过渡区以及两侧的导电区位于同一平面内。这种设计方式也可节省电池包高度方向上的尺寸，当多个电池包组成储能设备时，高度方向上节省下来的空间，对提升储能设备整体的能量密度也有所帮助。

进一步地，所述第一通孔和第二通孔均为长条形。第一通孔为长条孔的设置可以进一步弥补多个电池组之间串联时水平方向的尺寸误差，第二通孔为长条孔的设置可进一步弥补电池组与穿墙接头连接时的尺寸误差，确保了连接的可靠性。

另一方面，本实用新型还提供了一种引出端子，包括汇流板以及至少一个穿墙接头；引出端子的汇流板一侧用于和第一个电池组中所有单体电池的第一极性端子或第二极性端子连接，或者引出端子的汇流板一侧用于和第N个电池组中所有单体电池的第二极性端子或第一极性端子连接；该汇流板另一侧设置的穿墙接头用于穿出电池包外壳一侧与外部设备的正极或负极电连接。两个上述引出端子配合使用可将电池包外壳内电池组的电信号引出电池包，相比现有电池包采用多根线缆作为电信号引出结构来说结构简单、易于拆装。

进一步地，上述汇流板由多层铜片压制组成。

进一步地，上述汇流板与电池组连接的一侧设置有多个第一通孔组，每个第一通孔组对应一个单体电池，且每个第一通孔组包括至少一个第一通孔；汇流板与穿墙接头之间为螺钉连接。

附图说明

图1为电传输结构应用于用于电池包的示意图。

图2为电连接端子的结构示意图。

图3为引出端子的结构示意图。

附图标记如下：

1-外壳、2-电池组、21-第一极性端子、22-第二极性端子、23-换热管、3-电连接端子、31-中间过渡区、32-导电区、321-导电耳片、322-第二通孔、4-引出端子、41-汇流板、411-第一通孔、42-穿墙接头。

具体实施方式

下面将对技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是一部分实施例，而不是全部的实施例。基于以下实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

同时，需要说明的是，文中术语“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对技术方案的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接：同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型中，单体电池是指市售的方形锂电池，或者将多个软包电池并联后放入一个壳体内组成的类似方形电池；单体电池的正负极需保证在同一侧设置。

第一极性端子、第二极性端子为单体电池上的正、负极柱，或者是在单体电池的正、负极柱上增设的正、负接线端子。

外部设备可以是另一个电池包，或者大容量储能设备所需的高压箱，或者是户用储能设备的逆变器，亦或者是其他用电设备。

穿墙接头为外购器件，在本申请中其一端与汇流板连接，另一端可与线缆快速连接，或者与铜排快速连接。

换热管可以是水冷管，或者铜管、铜排，亦或者是热管，热管是一种蒸发-冷凝型的换热设备，靠工质在管内的状态变化实现热量的传输工质在管内的状态变化实现热量的传输。当热管一端受热时管内工质汽化，汽化后蒸汽向另一端流动，遇冷凝结向散热区放出潜热。冷凝热集毛细力和重力的作用回流，继续受热汽化，这样往复循环将大量热量从加热区传递到散热区。热量传递是通过工质的相变过程进行的。

如图1所示，本实施例提供了一种电池包用电信号传输结构，该电池包包括外壳1，设置外壳1内的N个电池组2(电池组数量可根据使用场景进行增减，本实施例中电池组2的数量为8个，每个电池组内有9个单体电池)；相邻电池组2之间通过一个电连接端子3连接(本实施例中电连接端子为7个)，电池包的两侧分别通过一个引出端子4将电信号引出至外部设备(即，两个引出端子分别作为电池包的正、负极将电池包的电信号引出)。

其中，电连接端子3为一体件，包括中间过渡区31以及设置在中间过渡区31两侧的导电区32；一侧导电区32用于和一个电池组2上所有单体电池的第一极性端子21连接，相应地，另一侧导电区32用于和另一个电池组上所有单体电池的第二极性端子22连接；

引出端子4包括汇流板41以及至少一个穿墙接头42；一个引出端子的汇流板41一侧用于和第1个电池组中所有单体电池的第一极性端子21或第二极性端子22连接，该汇流板41另一侧设置的穿墙接头42用于穿出所述外壳1一侧与外部设备的正极或负极电连接；

相应地，另一个引出端子4的汇流板41一侧用于和第8个电池组中所有单体电池的第二极性端子22或第一极性端子21连接，该汇流板41另一侧设置的穿墙接头42用于穿出所述外壳1另一侧与外部设备的负极或正极电连接。

基于以上结构描述可知，本实施例中，电池包内以及电池包与外部设备的电连接机理为：

电池包内的8个电池组通过7个电连接端子实现以及电池包两侧分别设置的一个引出端子，实现了电池包内8个电池组的串联，以及外部设备与电池包的串联。

第1个电池组通过设置在所有单体电池第一极性端子和第二极性端子两侧的一个电连接端子以及一个引出端子实现了第1个电池组内单体电池的并联，同理，第8个电池组通过设置在所有单体电池第一极性端子和第二极性端子两侧的一个引出端子以及一个电连接端子实现了第8个电池组内所有单体电池的并联；第2至第7个电池组中同一电池组通过设置在所有单体电池第一极性端子和第二极性端子两侧的电连接端子实现了同一电池组内单体电池的并联。

从以上电池包***号传输结构的电连接机理可以看出：现有电池包中电池组内各单体电池采用多个连接件依次串接后再通过另一种连接件实现电池组之间的并联，因此需要大量的连接件或连接线缆，结构比较复杂，并且，现有采用先串后并组成的电池包在应用于一些大容量储能设备时比较容易在高压侧产生环流现象，为了抑制这一现象，则需要专门的抑制环流装置，同时现有方式的大容量储能设备还需要配备汇流柜。而本实施例的电池包采用的先并后串的电连接方式，需要的连接件数量相比现有电池包来说大幅度减少，并且也不会产生环流现象(也就无需采用环流抑制装置)，同时也无需额外配置汇流柜，因此相比现有电池包的电信号传输结构，本实施例中采用的结构更加简单、整个设备需要额外增设的附件也有所减少，***更加简单，在能够储存和提供相同电能的情况下，本实施例采用的电信号传输结构的制作和使用成本也一定程度有所降低。

以下对本实施例中电连接端子和引出端子的具体结构进行更加详细的说明：

电连接端子

如图2所示，本实施例中，该电连接端子3的一体形式采用一块薄板冲压的形式构成，淡然也可采用多块薄板叠压的方式构成。优选材质可以选择铝制金属板材；单块金属铝板压制方式构成的电连接端子相比多层结构制作工艺简单。

其中，电连接端子3的中间过渡区31为通常为平板状结构，两侧的导电区32可以有多种形式：

形式1：导电区32可以是一块与中间过渡区31延伸方向一致的平板状结构，使得电连接端子3整体呈矩形。

形式2：导电区32与中间过渡区31连接的部分为弧形，与电池组连接的部分为平板状结构，与形式1不同之处是，与电池组连接部分的平板状结构上具有可以起到缓冲作用的弧形缓冲槽结构。

形式3：导电区32可以间隔分布的多个导电耳片321，由于各导电耳片321相互之间断开，因此导电耳片321具有一定的柔性可形变特性，在电池组高度方向上存在误差时，可以利用导电耳片的变形以弥补该误差，使得连接更加可靠；导电耳片外形可以和单体电池上端子的外形保持一致，同时间隔设置的多个导电耳片构成的导电区可确保整个电连接端子外观更加美观、大方。

由于形式3的导电区具有诸多优势，因此本实施例采用形式3的结构。更为优选的是：多个导电耳片321和中间过渡区31一体呈平板状，平板状结构易于加工，并且也可节省电池组高度方向上的尺寸，当多个电池组组成储能设备时，高度方向上节省下来的空间，对提升储能设备整体的能量密度也有所帮助。

为了进一步提升变形量，给电池组提供能够抵御外部冲击的缓冲力，该导电耳片上还可以设置弧形缓冲槽结构。

本实施例中，每个导电耳片321上设置有至少一个用于与第一极性端子21或第二极性端子22采用螺钉固定连接的第二通孔组，且每个第二通孔组包括至少一个第二通孔322；螺钉连接方式相比其他焊接、铆接或卡接的方式连接更加容易，结构更加简单。更为优选的是：本实施例中的第二通孔322可以设置为长条形，长条孔的设置可以弥补多个电池组之间串联时水平方向的尺寸误差，确保了连接的可靠性。

本实施例中，还可在每个导电耳片上设置一条薄弱槽，薄弱槽的设置能够使任一单体电池短路时，薄弱槽在大电流产生的高温下迅速发生熔断，从而使单体电池断开电连接，避免因为短路影响其他单体电池的正常使用，保护了整个电池组，提高了电池组的安全性，且无需因为个别单体电池损坏而维修或更换整个电池组，节省维修成本。

引出端子

如图3所示，在本实施例中，需要采用多个电池包串接组成大容量储能设备，为了确保引出端子4具有比较大的过流面积，根据电流在金属板表面流动的特性，汇流板41可由多层铜片压制组成，这样就可以大大提升汇流板的过流面积，以满足大容量储能设备的充放电过流要求。

在其它一些实施例中，电池包作为电动汽车动力电池或者户储设备的应用场景时，电池包中仅包括2至3个电池组，每个电池组2中单体电池数量也比较少，因此电流相对较小，也可以采用一块金属铜板作为汇流板41使用，这样一来制作也相对简单。

另外，需要说明的一点是：本实施例中穿墙接头42的数量为5个，选择该数目的原因在：由于该电池包具有较大的电流，多个穿墙接头42能够起到分流的作用，但是数目不易过多，否则安装比较繁琐，并且还会增加额外的外购成本。

本实施例中，汇流板41与穿墙接头42连接的一侧设计为波浪形，波浪形的波峰区域用于和穿墙接头42连接，这样的设计相对将汇流板41设计为矩形来说，不仅满足轻量化设计需求，节省原材料成本，同时也使得该零件外形美观大方。

本实施例中，汇流板41与电池组2连接的一侧设置有多个第一通孔组，每个第一通孔组对应一个单体电池，且每个第一通孔组包括至少一个用于将汇流板41和单体电池的第一极性端子21或第二极性端子22螺钉固定连接的第一通孔411；汇流板41与穿墙接头42之间为螺钉连接；螺钉连接方式相比其他焊接、铆接或卡接的方式连接更加容易，结构更加简单。更为优选的是：本实施例中的第一通孔可以设置为长条形，长条孔的设置可以弥补电池组与穿墙接头连接时的尺寸误差，确保了连接的可靠性。

在一些其他实施例中，当电池包的外壳1内仅有1个电池组时，使用时仅通过两个引出端子4即可将电池包内的电信号引出(无需电连接端子3)，即就是，一个引出端子4的汇流板41一侧用于和电池组2中所有单体电池的第一极性端子21连接，该汇流板41另一侧设置的穿墙接头42用于穿出电池包外壳1一侧与外部设备的正极电连接；

相应地，另一个引出端子4的汇流板41一侧用于和该电池组2中所有单体电池的第二极性端子22连接，该汇流板41另一侧设置的穿墙接头42用于穿出电池包外壳1另一侧与外部设备的负极电连接。

在一些实施例中，引出端子的汇流板与电池组连接一侧亦可设置为和电连接端子结构形似的多个导电耳片，且每个导电耳片上可设置一条薄弱槽，薄弱槽的设置能够使任一单体电池短路时，薄弱槽在大电流产生的高温下迅速发生熔断，从而使该单体电池断开电连接，避免因为短路影响其他单体电池、甚至是其他电池包的正常使用，保护了整个大容量储能***，提高了大容量储能***的安全性，且无需因为个别单体电池损坏而维修或更换整个电池组或电池包，节省维修成本。

另外，本实施例的电池组中具有9个并联的单体电池，各单体电池位于同一侧的第一极性端子21或第二极性端子22上均卡装有换热管23，该换热管23可将各单体电池第一极性端子21或第二极性端子22上集中的热量导出或将外部热量传递至单体电池上，相邻两个电池组2之间通过以上所述电连接端子连接；

本实施例中为了使换热管23与第一极性端子21和/或第二极性端子22贴合更加紧密，更有利于换热，一个电池组2上每个单体电池的第一极性端子21上的换热管23被该侧导电区32上的各导电耳片321或一个引出端子压紧于第一极性端子21上，同理，另一个电池组2上每个单体电池的第二极性端子22上换热管23被该侧导电区32上的各导电耳片321或一个引出端子压紧于第二极性端子22上。

但是需要强调的是：由于第一极性端子21、第二极性端子22以及导电耳片321均为导电零件，若换热管为水冷管时，管材可优选绝缘导热的塑料材质；当选择金属管作为水冷管时，或者换热管为铜管，亦或者换热管为热管时，则需要考虑换热管和第一极性端子、第二极性端以及导电耳片之间的绝缘，绝缘方式可以是给换热管上涂敷绝缘导热层，或者给换热管上套设绝缘导热套等。

Claims (9)

1.一种电池包的电信号传输结构，电池包包括外壳，位于外壳内的N个电池组，每个电池组包括至少两个单体电池；N≥2；其特征在于：

所述电信号传输结构包括N-1个电连接端子以及两个引出端子；

每相邻两个电池组之间设置一个电连接端子，电连接端子为一体件，包括中间过渡区以及设置在中间过渡区两侧的导电区；一侧导电区用于和一个电池组上所有单体电池的第一极性端子连接，相应地，另一侧导电区用于和另一个电池组上所有单体电池的第二极性端子连接；

所述引出端子包括汇流板以及至少一个穿墙接头；一个引出端子的汇流板一侧用于和第一个电池组中所有单体电池的第一极性端子或第二极性端子连接，该汇流板另一侧设置的穿墙接头用于穿出所述外壳一侧与外部设备的正极或负极电连接；

相应地，另一个引出端子的汇流板一侧用于和第N个电池组中所有单体电池的第二极性端子或第一极性端子连接，该汇流板另一侧设置的穿墙接头用于穿出所述外壳另一侧与外部设备的负极或正极电连接。

2.根据权利要求1所述电池包的电信号传输结构，其特征在于：所述汇流板由多层铜片压制组成。

3.根据权利要求2所述电池包的电信号传输结构，其特征在于：汇流板与电池组连接的一侧设置有多个第一通孔组，每个第一通孔组对应一个单体电池，且每个第一通孔组包括至少一个第一通孔；汇流板与穿墙接头之间为螺钉连接。

4.根据权利要求3权利要求所述电池包的电信号传输结构，其特征在于：导电区为间隔设置的多个导电耳片；每个导电耳片上设置有一个用于与第一极性端子或第二极性端子固定连接的第二通孔组，且每个第二通孔组包括至少一个第二通孔。

5.根据权利要求4所述电池包的电信号传输结构，其特征在于：中间过渡区以及两侧的导电区位于同一平面内，整体呈平板状结构。

6.根据权利要求5所述电池包的电信号传输结构，其特征在于：所述第一通孔和第二通孔均为长条形。

7.一种引出端子，用于将电池包外壳内电池组的电信号引出电池包，其特征在于：包括汇流板以及至少一个穿墙接头；引出端子的汇流板一侧用于和第一个电池组中所有单体电池的第一极性端子或第二极性端子连接，或者引出端子的汇流板一侧用于和第N个电池组中所有单体电池的第二极性端子或第一极性端子连接；该汇流板另一侧设置的穿墙接头用于穿出电池包外壳一侧与外部设备的正极或负极电连接。

8.根据权利要求7所述的引出端子，其特征在于：所述汇流板由多层铜片压制组成。

9.根据权利要求8所述的引出端子，其特征在于：汇流板与电池组连接的一侧设置由多个第一通孔组，每个第一通孔组对应一个单体电池，且每个第一通孔组包括至少一个第一通孔；汇流板与穿墙接头之间为螺钉连接。