разделяемый соединительный элемент для модульной аккумуляторной батареи и способ улучшения рабочих характеристик модульной батареи путем выравнивания напряжений

Формула изобретения

1. Соединительный элемент, используемый для электрического соединения друг с другом электродных выводов единичных элементов, составляющих модульную аккумуляторную батарею, содержащий:

первую контактную соединительную деталь, соединяемую с электродным выводом одного единичного элемента (а); и

вторую контактную соединительную деталь, соединяемую с электродным выводом другого единичного элемента (b), при этом

первая контактная соединительная деталь и вторая контактная соединительная деталь отделены друг от друга в то время, как первая контактная соединительная деталь и вторая контактная соединительная деталь соединяются с соответствующими электродными выводами, а электрическое соединение между единичным элементом (а) и единичным элементом (b) осуществляется путем связывания проводящего элемента с первой контактной соединительной деталью и второй контактной соединительной деталью.

2. Соединительный элемент по п.1, дополнительно содержащий:

изолирующий элемент, установленный между электродными выводами соседних единичных элементов для обеспечения электрической изоляции между электродными выводами, причем этот изолирующий элемент связан с электродными выводами, при этом

первая и вторая контактные соединительные детали соединительного элемента электрически соединены с электродными выводами соответствующих единичных элементов в то время, как первая и вторая контактные соединительные детали соединительного элемента связаны с изолирующим элементом.

3. Соединительный элемент по п.2, в котором электродные выводы единичных элементов снабжены сквозными отверстиями, а изолирующий элемент снабжен крепежными выступами, которые соответствуют этим сквозным отверстиям, так что крепежные выступы изолирующего элемента плотно садятся в сквозные отверстия электродных выводов.

4. Соединительный элемент по п.2, в котором изолирующий элемент содержит две детали-сборочные единицы, сконструированные так, что эти детали-сборочные единицы могут быть скреплены друг с другом или отделены друг от друга, при этом катодный вывод единичного элемента связан с одной из деталей-сборочных единиц, тогда как анодный вывод единичного элемента связан с другой деталью-сборочной единицей.

5. Соединительный элемент по п.4, в котором изолирующий элемент содержит первую деталь-сборочную единицу, имеющую охватывающую соединительную часть, образованную на одной ее стороне; и вторую деталь-сборочную единицу, имеющую охватываемую соединительную часть, образованную на одной ее стороне, причем эта охватываемая соединительная часть соответствует охватывающей соединительной части, первая деталь-сборочная единица и вторая деталь-сборочная единица являются объединенными друг с другом или отделенными друг от друга, в котором первая и вторая детали-сборочные единицы снабжены на боковых участках своих верхних концов крепежными выступами, с помощью которых первая и вторая детали-сборочные единицы скрепляются с еще одним изолирующим элементом, уложенным на первую и вторую детали-сборочные единицы, в то время как первая и вторая детали-сборочные единицы снабжены на своих нижних концевых поверхностях крепежными канавками, которые соответствуют крепежным выступам, и в котором вторая деталь-сборочная единица снабжена на своей боковой поверхности полостью, с помощью которой соединительный элемент скрепляется с изолирующим элементом, образованным скрепленными первой и второй деталями-сборочными единицами.

6. Соединительный элемент по п.2, в котором первая контактная соединительная деталь и вторая контактная соединительная деталь соединительного элемента скреплены с изолирующим элементом таким образом, что первая контактная соединительная деталь и вторая контактная соединительная деталь окружают изолирующий элемент, или первая контактная соединительная деталь и вторая контактная соединительная деталь вставлены в зацепляющие канавки, образованные на изолирующем элементе.

7. Соединительный элемент по п.5, в котором первая контактная соединительная деталь и вторая контактная соединительная деталь соединительного элемента имеют зацепляющие части, которые плотно вставляются в полость изолирующего элемента, и в котором каждая из зацепляющих частей включает в себя первый отогнутый участок, образованный изгибанием внутрь основной детали, которая изготовлена из пластинчатого материала, на заранее заданную высоту; и второй отогнутый участок, образованный путем изгибания вертикально первого отогнутого участка, в результате чего зацепляющие части упруго вставляются в полость изолирующего элемента.

8. Соединительный элемент по п.1, в котором первая контактная соединительная деталь снабжена на своей боковой поверхности соединительной выступающей частью.

9. Соединительный элемент по п.1, в котором проводящий элемент представляет собой предохранитель, биметаллический элемент или элемент с положительным температурным коэффициентом сопротивления (ПТКС).

10. Способ изготовления модульной аккумуляторной батареи, содержащий этапы, на которых:

(A) устанавливают единичные элементы, которые могут быть заряжены или разряжены, в модульный кожух;

(B) соединяют контактные соединительные детали соединительных элементов по п.1 с электродными выводами единичных элементов;

(C) собирают и присоединяют другие компоненты модульной батареи; и

(D) скрепляют проводящие элементы с контактными соединительными деталями для осуществления электрического соединения между электродными выводами.

11. Способ по п.10, дополнительно содержащий этап, на котором:

соединяют контактные соединительные детали соединительных элементов параллельно друг другу между этапом (В) и этапом (С) или между этапом (С) и этапом (D) для выравнивания напряжения единичных элементов.

12. Модульная аккумуляторная батарея, включающая в себя соединительный элемент по п.1.

13. Способ улучшения рабочих характеристик модульной батареи, имеющей множество единичных элементов, содержащий этапы, на которых: соединяют два или более единичных элемента, которые соединены друг с другом последовательно, параллельно друг другу на заранее заданный период времени во время изготовления или применения модульной батареи для выравнивания напряжения единичных элементов, тем самым минимизируя разность напряжений между единичными элементами.

14. Способ по п.13, в котором выравнивают напряжение всех единичных элементов, которые соединены друг с другом последовательно, или выравнивают напряжение всех единичных элементов, которые соединены друг с другом последовательно и параллельно.

15. Способ по п.13, в котором время параллельного соединения задают таким, что напряжения соответствующих единичных элементов, которые выравнивают путем выравнивания напряжения, равны друг другу с точностью до 0,001 В.

16. Способ по п.13, в котором выравнивание напряжения осуществляют во время изготовления модульной батареи до того, как единичные элементы соединяют последовательно друг с другом.

17. Устройство параллельного соединения для осуществления выравнивания напряжения по п.13, содержащее: блок соединения катодных выводов; и блок соединения анодных выводов, при этом каждый из блоков соединения имеет множество соединительных элементов, соединенных с катодными выводами и анодными выводами единичных элементов, причем эти соединительные элементы электрически соединены друг с другом.

18. Устройство по п.17, в котором соединительные элементы представляют собой проводящие элементы, имеющие пластинчатую полосковую структуру, причем соединительные элементы расположены в линию в то время, как эти соединительные элементы электрически соединены друг с другом, соединительные элементы прикреплены к изолирующему корпусу блока каждого из блоков соединения, а провод, который служит в качестве еще одного соединительного элемента, связан с изолирующим корпусом блока каждого из блоков соединения в то время, как этот провод электрически соединен с соединительными элементами.

19. Устройство по п.17, причем это устройство параллельного соединения используется для выравнивания напряжения средне- или крупногабаритной модульной аккумуляторной батареи, содержащей:

множество единичных элементов, которые являются заряжаемыми и разряжаемыми вторичными элементами;

прямоугольный нижний корпус, имеющий нижнюю приемную часть, на которой закреплен узел основной платы, и верхнюю приемную часть, на которой единичные элементы последовательно уложены стопкой один на другом;

прямоугольный верхний кожух, имеющий нижнюю приемную часть для покрытия верхнего конца единичных элементов, уложенных на нижнем кожухе;

первый схемный блок для осуществления электрического соединения между уложенными стопкой единичными элементами, при этом первый схемный блок включает в себя узел измерительной платы для измерения напряжения, тока и/или температуры батареи;

второй схемный блок, электрически соединенный с первым схемным блоком, при этом второй схемный блок включает в себя узел основной платы для управления модульной батареей; и

третий схемный блок, электрически соединенный со вторым схемным блоком, при этом третий схемный блок имеет переключающие элементы для управления батареи, когда случается ненормальная работа батареи, например перезарядка, повышенная разрядка, перегрузка по току или перегрев.

20. Устройство по п.19, в котором первый схемный блок имеет предохранители, которые расположены в соединительных областях, где единичные элементы соединены друг с другом, и в котором параллельное соединение в соединительной области осуществляется для выравнивания напряжений единичных элементов до установки предохранителей или после удаления предохранителей.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к соединительному элементу, используемому для электрического соединения электродных выводов единичных элементов в модульной аккумуляторной батарее или блоке батарей с высокой выходной мощностью и большой емкостью, и способу улучшения рабочих характеристик модульной батареи путем выравнивания напряжений.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к соединительному элементу раздельного типа, который электрически соединяет электродные выводы единичных элементов, содержащему две или более отдельные соединительные детали, которые соединяют с соответствующими электродными выводами во время сборки модульной аккумуляторной батареи и которые электрически соединяют друг с другом с помощью дополнительных проводящих элементов для завершения модульной батареи, и к способу улучшения рабочих характеристик модульной батареи, которая пригодна к соединению единичных элементов параллельно друг с другом для выравнивания напряжения этих единичных элементов в то время, когда эту модульную батарею изготавливают, используя указанный соединительный элемент, в частности до того, как единичные элементы соединяют последовательно друг с другом, или в то время, когда эту модульную батарею используют, тем самым минимизируя разность напряжений между единичными элементами.

Уровень техники

В последнее время аккумуляторную батарею, которая может быть заряжена и разряжена, широко используют в качестве источника энергии для беспроводных мобильных устройств. Кроме того, аккумуляторная батарея привлекает к себе серьезное внимание как источник питания для электромобилей и гибридных электромобилей, которые были разработаны для разрешения таких проблем, как загрязнение воздуха, вызванное существующими автомобилями с бензиновыми и дизельными двигателями, в которых используется ископаемое топливо. Как результат, вследствие преимуществ аккумуляторных батарей области применения аккумуляторных батарей все время расширяются, и при этом ожидается, что в дальнейшем аккумуляторные батареи будут применяться в большем количестве областей и изделий, чем в настоящее время.

Аккумуляторные батареи имеют различные конструкции, зависящие от выходных мощностей и емкостей, необходимых для тех областей применения и изделий, в которых эти аккумуляторные батареи применяют. Например, в малогабаритных мобильных устройствах, таких как мобильные телефоны, персональные цифровые ассистенты (PDA), цифровые камеры и портативные компьютеры, для каждого устройства используется один или несколько малогабаритных легких элементов в соответствии со снижением размера и массы соответствующих изделий. С другой стороны, в средне- или крупногабаритных устройствах, таких как электровелосипеды, электромотоциклы, электромобили и гибридные электромобили, используется средне- или крупногабаритная модульная батарея (или средне- или крупногабаритный блок батарей), имеющий множество электрически соединенных друг с другом элементов, поскольку для средне- или крупногабаритных устройств необходимы высокая выходная мощность и большая емкость. Размер и масса модульной батареи непосредственно связаны с имеющимся пространством и выходной мощностью соответствующего средне- или крупногабаритного устройства. По этой причине изготовители стараются производить малогабаритные легкие модульные батареи.

Обычно средне- или крупногабаритную модульную аккумуляторную батарею изготавливают путем установки множества единичных элементов в кожух (корпус), имеющий заданный размер, и электрического соединения этих единичных элементов. В качестве единичных элементов обычно используют прямоугольные вторичные элементы (аккумуляторы) или пакетные вторичные элементы (аккумуляторы), которые могут быть уложены стопкой с высокой степенью интеграции. Предпочтительно в качестве единичного элемента используют пакетный элемент, поскольку пакетный элемент является легким и недорогим.

Модульную аккумуляторную батарею изготавливают путем электрического соединения множества единичных элементов друг с другом. В частности, для обеспечения высокой выходной мощности все или некоторые единичные элементы соединяют последовательно друг с другом. В результате этого инженер может подвергнуться воздействию высокого напряжения во время изготовления модульной батареи, и поэтому при изготовлении модульной батареи большое внимание должно уделяться безопасности. Короткие замыкания электрической цепи во время сборки модульной батареи могут нанести травму инженеру и вызвать снижение рабочих характеристик единичных элементов. Поэтому необходима более аккуратная сборка модульной батареи для исключения упомянутой выше проблемы короткого замыкания, которая сильно снижает производительность модульных батарей.

Кроме того, необходимо прерывать работу модульной батареи при ненормальном режиме, например при возникновении перегрузки по току или перегреве, тем самым обеспечивая безопасность модульной батареи. В дополнение к этому является предпочтительным, чтобы такое прерывание работы модульной батареи осуществлялось с помощью элементов модульного типа, которые обеспечивают возможность проверки и замены единичных элементов, являющихся причиной ненормальной работы модульной батареи, поскольку такая конструкция будет экономически эффективной.

Между тем, когда единичные элементы представляют собой элементы, имеющие одинаковую емкость и напряжение, средне- или крупногабаритная модульная аккумуляторная батарея работает в оптимальном режиме. Однако хотя единичные элементы имеют одинаковую емкость и напряжение, между единичными элементами имеется разность напряжений, обусловленная ограничениями при изготовлении единичных элементов, которые вызываются различными факторами. Кроме того, разность напряжений между единичными элементами может возникать вследствие действия нескольких факторов во время использования модульной батареи, а также во время изготовления модульной батареи.

Следовательно, существует большая необходимость в минимизации разности напряжений между единичными элементами и, таким образом, в поддержании оптимального режима работы модульной батареи.

Сущность изобретения

Соответственно, задача настоящего изобретения заключается в по существу устранении упомянутых выше проблем традиционного уровня техники, а также технических проблем, пришедших из прошлого.

Первая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить соединительный элемент, используемый для электрического соединения электродных выводов единичных элементов, который способен сильно уменьшить опасность получения электрического удара инженером из-за коротких замыканий и вероятность повреждения единичных элементов во время сборки модульной аккумуляторной батареи.

Вторая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить соединительный элемент, который позволяет защитным элементам прерывать работу единичных элементов, которые могут быть причиной ненормальной работы модульной батареи, такой как перегрузка по току и перегрев, при этом защитные элементы предусмотрены для каждого единичного элемента с целью простоты проверки и замены.

Третья задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ изготовления средне- или крупногабаритной модульной батареи с использованием такого соединительного элемента.

Четвертая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ улучшения рабочих характеристик модульной батареи во время сборки или использования модульной батареи для оптимальной работы этой модульной батареи.

Пятая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить устройство, которое способно осуществлять способ улучшения рабочих характеристик модульной батареи.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения указанные выше и другие задачи могут быть решены путем создания соединительного элемента, используемого для электрического соединения друг с другом электродных выводов единичных элементов, составляющих модульную аккумуляторную батарею, причем этот соединительный элемент содержит: первую контактную соединительную деталь, соединяемую с электродным выводом одного единичного элемента (а); и вторую контактную соединительную деталь, соединяемую с электродным выводом другого единичного элемента (b), при этом первая контактная соединительная деталь и вторая контактная соединительная деталь отделены друг от друга в то же время, как первая контактная соединительная деталь и вторая контактная соединительная деталь соединены с соответствующими электродными выводами, а электрическое соединение между единичным элементом (а) и единичным элементом (b) достигнуто путем прикрепления проводящего элемента к первой контактной соединительной детали и второй контактной соединительной детали.

Согласно настоящему изобретению во время изготовления модульной аккумуляторной батареи единичные элементы располагают заданным образом, например единичные элементы укладывают стопкой, контактные соединительные детали соединительного элемента соединяют с соответствующими единичными элементами, а затем собирают и присоединяют другие компоненты модульной батареи. Впоследствии единичные элементы электрически соединяют друг с другом с помощью проводящих элементов на более позднем или конечном этапе процесса изготовления модульной батареи. Поэтому опасность электрических коротких замыканий единичных элементов во время сборки модульной батареи сильно уменьшается. Кроме того, когда каждый из этих проводящих элементов представляет собой предохранитель, биметаллический элемент или элемент с положительным температурным коэффициентом сопротивления (ПТКС), электрическое соединение между контактными соединительными деталями осуществляют с помощью указанных выше защитных элементов. Поэтому можно связать защитные элементы с соответствующими единичными элементами и легко проверять и заменять единичные элементы, являющиеся причиной ненормальной работы модульной батареи. В дополнение к этому, как будет описано ниже, контактные соединительные детали соединительного элемента соединяют параллельно друг с другом до электрического соединения единичных элементов с помощью проводящих элементов, чтобы легко осуществлять выравнивание напряжений, в результате которого работа модульной батареи оптимизируется.

Единичные элементы особо не ограничены при условии, что единичные элементы представляют собой вторичные элементы (аккумуляторы), которые могут быть заряжены или разряжены. В качестве единичных элементов предпочтительно используются литиевые вторичные элементы с применением оксида переходного металла-лития или сложного оксида в качестве активного катодного материала. Кроме того, форма единичных элементов особо не ограничена. Предпочтительно, в качестве единичных элементов используются прямоугольные элементы и пакетные элементы, которые могут быть уложены стопкой с высокой плотностью.

Контактные соединительные детали соединительного элемента особо не ограничены, при условии, что контактные соединительные детали могут быть соединены с электродными выводами соответствующих единичных элементов в то время, как эти контактные соединительные детали отделены друг от друга.

В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения соединительный элемент дополнительно содержит: изолирующий элемент, установленный между электродными выводами соседних единичных элементов для осуществления электрической изоляции между электродными выводами, причем этот изолирующий элемент скреплен с электродными выводами, а первая и вторая контактные соединительные детали соединительного элемента электрически соединены с электродными выводами соответствующих единичных элементов в то время, как первая и вторая контактные соединительные детали соединительного элемента скреплены с изолирующим элементом. При наличии изолирующего элемента гарантируется электрическая изоляция между электродными выводами единичных элементов при укладке единичных элементов стопкой. Поэтому вероятность коротких замыканий сильно уменьшается, а соединительный элемент просто соединяется с электродными выводами.

Изолирующий элемент служит для электрической изоляции электродных выводов соседних единичных элементов друг от друга. Поэтому изолирующий элемент выполнен из электроизоляционного материала. Предпочтительно, изолирующий элемент выполнен из различных пластичных полимеров, хотя изолирующий элемент особо не ограничен, при условии, что этот изолирующий элемент электрически изолирует друг от друга электродные выводы соседних единичных элементов.

Изолирующий элемент может быть скреплен с электродными выводами единичных элементов различным образом. В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения электродные выводы единичных элементов снабжены сквозными отверстиями, а изолирующий элемент снабжен крепежными выступами, которые соответствуют этим сквозным отверстиям. Поэтому крепежные выступы изолирующего элемента плотно садятся в сквозные отверстия электродных выводов, и тем самым достигается надежное скрепление между изолирующим элементом и электродными выводами. Предпочтительно, крепежные выступы также снабжены сквозными отверстиями, так чтобы электродные выводы, укладываемые стопкой при размещении изолирующего элемента между этими электродными выводами, были более надежно скреплены друг с другом с помощью крепежных элементов, вставляемых через сквозные отверстия крепежных выступов.

В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения изолирующий элемент выполнен в форме прямоугольного блока, который согласован с зазором между электродными выводами уложенных стопкой единичных элементов. При укладке стопкой единичных элементов между электродными выводами создается зазор прямоугольной формы. Поэтому прямоугольный блок, согласованный с этим зазором, является более устойчивым.

Более предпочтительно, этот блок содержит две детали-сборочные единицы, сконструированные так, что эти детали-сборочные единицы могут быть скреплены друг с другом или отделены друг от друга, при этом катодный вывод единичного элемента связан с одной из деталей-сборочных единиц, тогда как анодный вывод единичного элемента связан с другой деталью-сборочной единицей. Поэтому настоящее изобретение обладает преимуществом, заключающемся в том, что за счет предусматривания изолирующего элемента сборного типа соединение электродных выводов и прикрепление соединительного элемента осуществляют последовательно.

Соединительный элемент, который служит для электрического соединения электродных выводов единичных элементов друг с другом, выполнен из проводящего материала. Предпочтительно, соединительный элемент выполнен из металла, хотя соединительный элемент особо не ограничен при условии, что этот соединительный элемент электрически соединяет электродные выводы друг с другом.

Когда соединительный элемент скрепляют с изолирующим элементом и электрически соединяют с соответствующими электродными выводами, такое скрепление между соединительным элементом и изолирующим элементом может быть осуществлено различным образом. В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения соединительный элемент содержит: первую контактную соединительную деталь, соединяемую с электродным выводом одного единичного элемента (а); и вторую контактную соединительную деталь, соединяемую с электродным выводом другого единичного элемента (b), смежного с единичным элементом (а). Первая контактная соединительная деталь и вторая контактная соединительная деталь соединительного элемента скреплены с изолирующим элементом таким образом, что первая контактная соединительная деталь и вторая контактная соединительная деталь окружают изолирующий элемент, или же первая контактная соединительная деталь и вторая контактная соединительная деталь вставлены в зацепляющие канавки, образованные на изолирующем элементе.

Например, первую контактную соединительную деталь и вторую контактную соединительную деталь скрепляют с изолирующим элементом таким образом, что первая и вторая контактные соединительные детали соединяются с соответствующими электродными выводами, и первую контактную соединительную деталь и вторую контактную соединительную деталь соединяют друг с другом с помощью проводящего элемента для осуществления электрического соединения между первой контактной соединительной деталью и второй контактной соединительной деталью после того, как первая и вторая контактные соединительные детали скреплены с изолирующим элементом. Предпочтительно, проводящий элемент представлял собой защитный элемент, такой как предохранитель, биметаллический элемент или элемент с положительным температурным коэффициентом сопротивления (ПТКС).

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предложен способ изготовления модульной аккумуляторной батареи с использованием описанных выше соединительных элементов. В частности, способ изготовления модульной аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению содержит этапы, на которых: (А) устанавливают единичные элементы, которые могут быть заряжены или разряжены, в модульный кожух; (В) соединяют контактные соединительные детали соединительных элементов по пункту 1 формулы изобретения с электродными выводами единичных элементов; (С) собирают и присоединяют другие компоненты модульной батареи; и (D) скрепляют проводящие элементы с контактными соединительными деталями для осуществления электрического соединения между электродными выводами.

На этапе (А) модульный кожух может иметь различные конструкции. Как будет описано ниже, модульный кожух может включать в себя верхний кожух и нижний кожух, которые могут быть отделены друг от друга и между которыми единичные элементы укладывают стопкой друг на друга. Электродные выводы могут иметь различные ориентации. Предпочтительно, единичные элементы укладывают стопкой так, чтобы электродные выводы единичных элементов располагались в одной и той же ориентации.

Когда на этапе (В) контактные соединительные детали соединительных элементов соединяют с электродными выводами, может быть установлен изолирующий элемент, как описано выше, а затем контактные соединительные детали соединительных элементов скрепляют с этим изолирующим элементом.

Этап (С), то есть этап сборки и присоединения других компонентов модульной батареи, включает в себя изготовление модульной батареи путем использования всех или некоторых из остальных компонентов модульной батареи, исключая соединительные элементы. Например, этап сборки и присоединения других компонентов модульной батареи может включать в себя установку схемных блоков для управления работой модульной батареи. Соответственно, сборку и присоединение некоторых компонентов можно осуществить после этапа (D).

Предпочтительно, способ изготовления модульной аккумуляторной батареи дополнительно содержит этап, на котором: соединяют контактные соединительные детали соединительных элементов параллельно друг другу между этапом (В) и этапом (С) или между этапом (С) и этапом (D) для выравнивания напряжения единичных элементов.

Проводящие элементы, используемые на этапе (D), могут быть описанными выше защитными элементами. На этапе (D) единичные элементы электрически соединяют друг с другом с помощью проводящих элементов. Таким образом, электрическое соединение между единичными элементами осуществляют на более позднем или конечном этапе процесса изготовления модульной батареи, и поэтому вероятность коротких замыканий во время сборки модульной батареи сильно уменьшается.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предложена модульная аккумуляторная батарея, включающая в себя описанные выше соединительные элементы. Примерный вариант реализации такой модульной аккумуляторной батареи будет описан ниже со ссылкой на фиг.1.

Между тем авторы изобретения выполнили различные эксперименты и исследования и обнаружили, что в случае, когда множество единичных элементов соединяют параллельно друг с другом на заданный период времени во время изготовления или использования (применения) модульной батареи, в которой установлены эти единичные элементы, разность напряжений между единичными элементами минимизируется, и поэтому модульная батарея работает оптимальным образом.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предложен способ улучшения рабочих характеристик модульной батареи, имеющей множество единичных элементов, содержащий этапы, на которых: соединяют два или более единичных элемента, которые соединяются последовательно друг с другом, параллельно друг другу на заданный период времени во время изготовления или использования модульной батареи для выравнивания напряжения единичных элементов, тем самым минимизируя разность напряжений между единичными элементами.

Этот способ улучшения рабочих характеристик применяют к средне- или крупногабаритной модульной батарее, имеющей два или более единичных элемента, некоторые из которых или все соединяют последовательно друг с другом для обеспечения высокой выходной мощности и большой емкости.

Число составляющих модульную батарею единичных элементов может изменяться в зависимости от желаемой емкости и выходной мощности этой модульной батареи. Единичные элементы могут быть соединены последовательно друг с другом. Альтернативно, единичные элементы могут быть соединены друг с другом последовательно и параллельно.

Согласно настоящему изобретению по меньшей мере два из тех единичных элементов, которые являются соединяемыми последовательно друг с другом, одновременно соединяют параллельно друг другу для выравнивания напряжения единичных элементов. Предпочтительно, выравнивают напряжение всех единичных элементов, которые являются соединяемыми последовательно друг с другом, или же выравнивают напряжение всех единичных элементов, которые являются соединяемыми последовательно и параллельно друг с другом.

Время, необходимое для выполнения параллельного соединения, может изменяться в зависимости от числа, напряжения, емкости и желаемой величины выравнивания напряжений. В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения время параллельного соединения задают так, чтобы напряжения соответствующих единичных элементов, которые выравниваются путем выравнивания напряжений, были равны друг другу с точностью до 0,001 В.

Выравнивание напряжений согласно настоящему изобретению может осуществляться произвольным образом во время изготовления или использования модульной батареи. Во время изготовления модульной батареи предпочтительно осуществлять выравнивание напряжений до того, как единичные элементы соединены последовательно друг с другом.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предложено устройство параллельного соединения для выполнения описанного выше выравнивания напряжений.

Устройство параллельного соединения согласно настоящему изобретению содержит блок соединения катодных выводов и блок соединения анодных выводов, и каждый из этих блоков соединения имеет множество соединительных элементов, соединяемых с катодными выводами и анодными выводами единичных элементов, причем эти соединительные элементы электрически соединены друг с другом.

В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения соединительные элементы являются проводящими элементами, имеющими пластинчатую полосковую структуру, причем соединительные элементы расположены в линию в то время, как эти соединительные элементы электрически соединены друг с другом, соединительные элементы прикреплены к изолирующему корпусу блока каждого из блоков соединения, и к изолирующему корпусу блока каждого из блоков соединения прикреплен провод, который служит в качестве еще одного соединительного элемента, и в то же время этот провод электрически соединен с соединительными элементами.

Устройство параллельного соединения является эффективно используемым для выравнивания напряжений модульной батареи, имеющей множество единичных элементов, последовательно уложенных стопкой друг на друга. Электродные выводы уложенных стопкой единичных элементов расположены с равномерными промежутками, и поэтому можно соединить соединительные элементы, имеющие такую же компоновку, как и компоновка электродных выводов, с электродными выводами единичных элементов за одну операцию.

Краткое описание чертежей

Указанные выше и другие задачи, признаки и другие преимущества настоящего изобретения будут более отчетливо понятными из нижеследующего подробного описания в сочетании с сопроводительными чертежами, на которых:

фиг.1 представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий модульную аккумуляторную батарею согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения, в котором применен соединительный элемент раздельного типа согласно настоящему изобретению;

фиг.2 представляет собой типичный вид, иллюстрирующий укладку единичных элементов стопкой на нижний кожух модульной батареи, показанной на фиг.1;

фиг.3 представляет собой типичный вид, иллюстрирующий изолирующий элемент сборного типа согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения, с которым перед сборкой этого изолирующего элемента скрепляют соединительный элемент раздельного типа согласно настоящему изобретению;

фиг.4 представляет собой типичный вид, иллюстрирующий соединительный элемент раздельного типа согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения;

фиг.5 представляет собой типичный вид, частично иллюстрирующий соединение электродных выводов с использованием изолирующего элемента сборного типа, показанного на фиг.3, и соединительного элемента раздельного типа, показанного на фиг.4;

фиг.6 представляет собой вид, иллюстрирующий конструкцию для выравнивания напряжения единичных элементов модульной батареи согласно настоящему изобретению;

фиг.7 представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий предназначенное для выравнивания напряжений устройство параллельного соединения согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения;

фиг.8 представляет собой график, иллюстрирующий результаты исследований по выравниванию напряжений семи единичных элементов согласно настоящему изобретению; и

фиг.9 представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий соединение предохранителя с каждым соединительным элементом раздельного типа по фиг.4, который связан с узлом измерительной платы модульной батареи.

Описание основных позиций на чертежах

100: модульная батарея

200: единичные элементы

300: изолирующий элемент

400: соединительный элемент

500: болт

600: двусторонние клейкие ленты

700: предназначенное для выравнивания напряжений устройство параллельного соединения

800: предохранитель

Подробное описание предпочтительных вариантов реализации

Теперь со ссылками на сопроводительные чертежи будут подробно описаны предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения. Однако следует отметить, что объем настоящего изобретения не ограничен проиллюстрированными вариантами реализации.

На фиг.1 представлен вид в перспективе, иллюстрирующий модульную аккумуляторную батарею 100 согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения, в которой применен соединительный элемент раздельного типа согласно настоящему изобретению.

Обращаясь к фиг.1, модульная батарея 100 включает в себя верхний кожух 110, нижний кожух 120, множество единичных элементов 200, первый схемный блок 130, второй схемный блок 140 и третий схемный блок 150. Единичные элементы 200 уложены стопкой между верхним кожухом 110 и нижним кожухом 120, которые отделены друг от друга. Первый схемный блок 130 установлен на передней поверхности модульной батареи 100, второй схемный блок 140 установлен на нижней поверхности модульной батареи 100, а третий схемный блок 150 установлен на задней поверхности модульной батареи 100.

Поскольку верхний кожух 110 и нижний кожух 120 отделены друг от друга, число единичных элементов 200, которые могут быть уложены стопкой друг над другом, не ограничено верхним кожухом 110 и нижним кожухом 120. Поэтому путем модификации первого схемного блока 130 и третьего схемного блока 150 в зависимости от числа уложенных стопкой единичных элементов 200 можно легко сконструировать модульную батарею 100 так, чтобы эта модульная батарея 100 имела необходимые электрическую емкость и выходную мощность. Кроме того, единичные элементы 200 открыты, и поэтому при зарядке или разрядке единичных элементов 200 осуществляется эффективное рассеяние теплоты. В зависимости от обстоятельств верхний кожух 110 может быть исключен.

Первый схемный блок 130 установлен на одной боковой поверхности модульной батареи 100 вблизи электродных выводов единичных элементов 200. Первый схемный блок 130 включает в себя соединительный элемент согласно настоящему изобретению, предназначенный для соединения единичных элементов 200 параллельно или последовательно друг с другом, и узел измерительной платы, предназначенный для измерения сигналов напряжения и/или тока соответствующих единичных элементов 200.

Второй схемный блок 140 электрически соединен с первым схемным блоком 130. Второй схемный блок 140 включает в себя узел основной платы, предназначенный для управления модульной батареей 100. Узел основной платы установлен в нижней приемной части нижнего кожуха 120. Посредством узла основной платы может быть измерена температура батареи.

Третий схемный блок 150 электрически соединен со вторым схемным блоком 140. Кроме того, третий схемный блок 150 подключен к внешнему выводу входа/выхода, при этом предотвращая перегрузку по току во время зарядки и разрядки электричества. Третий схемный блок 150 установлен на другой боковой поверхности модульной батареи 100 так, что третий схемный блок 150 находится напротив первого схемного блока 130.

В зависимости от обстоятельств первый схемный блок 130, второй схемный блок 140 и третий схемный блок 150 могут быть частично или полностью выполнены в виде объединенной конструкции. Кроме того, эти схемные блоки 130, 140, 150 могут быть частично или полностью установлены на одном и том же месте модульной батареи, то есть на одной или двух поверхностях модульной батареи. Такие конструкции схемных блоков должны интерпретироваться как находящиеся в рамках объема настоящего изобретения.

На фиг.2 представлен типичный вид, иллюстрирующий укладку единичных элементов стопкой на нижнем кожухе модульной батареи, показанной на фиг.1.

Обращаясь к фиг.2, нижний кожух 120 представляет собой прямоугольную конструкцию, почти соответствующую внешнему виду единичного элемента 200. Нижний кожух 120 включает в себя верхнюю приемную часть 121, внутри которой размещается единичный элемент 200. В зависимости от обстоятельств, нижний кожух 120 может быть простой пластинчатой конструкцией. Предпочтительно нижний кожух 120 выполнен из пластичного полимера, такого как сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола (АБС), поликарбонат (ПК) или полибутилентерефталат (ПБТ), который обладает высокими прочностью и электрической изоляцией.

Единичный элемент 200, укладываемый стопкой на нижний кожух 120, представляет собой пакетный вторичный элемент, который имеет катодный вывод 220 и анодный вывод 230, выступающие из верхнего конца корпуса 210 элемента. На электродных выводах 220 и 230 соответственно образованы сквозные отверстия 240. В то время, когда единичные элементы 200 и 201 укладывают стопкой, через эти сквозные отверстия 240 и установочные отверстия 122, образованные в нижнем кожухе 120, вставляют дополнительные фиксирующие элементы, например болты 500, а затем на болты 500 навинчивают гайки (не показаны) у нижней поверхности нижнего кожуха 120. В результате единичные элементы 200 и 201 оказываются прижатыми друг к другу.

Между электродными выводами 220 и 230 единичных элементов 200 и электродными выводами 220 и 230 единичных элементов 201 устанавливают изолирующий элемент 300, предназначенный для осуществления электрической изоляции между единичными элементами 200 и 201. На изолирующем элементе 300 образованы выступы 310, которые плотно садятся в сквозные отверстия 240 электродных выводов 220 и 230. В выступах 310 также образованы сквозные отверстия 320, и поэтому между болтами 500, вставленными через сквозные отверстия 320 выступов 310, и электродными выводами 220 и 230 поддерживается электрическая изоляция.

Кроме того, к корпусу 210 единичного элемента 200 прикрепляют двусторонние клейкие ленты 600, в результате чего между уложенными стопкой единичными элементами 200 и 201 гарантируется более надежное скрепление. Более того, уложенные стопкой единичные элементы 200 и 201 разнесены друг от друга на толщину двусторонних клейких лент 600. Зазор между уложенными стопкой единичными элементами 200 и 201 служит для компенсации изменения объема единичных элементов 200 и 201 в то время, когда единичные элементы 200 и 201 заряжаются или разряжаются, и для эффективного рассеяния теплоты, выделяемой из единичных элементов 200 и 201 в то время, когда единичные элементы 200 и 201 заряжаются или разряжаются.

На фиг.3 представлен типичный вид, иллюстрирующий изолирующий элемент сборного типа согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения, с которым перед сборкой изолирующего элемента связывают соединительный элемент раздельного типа согласно настоящему изобретению.

Обращаясь к фиг.3, изолирующий элемент 300 содержит: первую деталь-сборочную единицу 330, имеющую образованную на одной ее боковой стороне охватывающую соединительную часть 331; и вторую деталь-сборочную единицу 340, имеющую образованную на одной ее боковой стороне охватываемую соединительную часть 341, так что охватываемая соединительная часть 341 соответствует охватывающей соединительной части 331. Первая деталь-сборочная единица 330 и вторая деталь-сборочная единица 340 связаны друг с другом или отделены друг от друга. Когда первая деталь-сборочная единица 330 и вторая деталь-сборочная единица 340 связаны друг с другом, изолирующий элемент 300 имеет форму прямоугольного блока.

На наружных участках верхних концов соответствующих деталей-сборочных единиц 330 и 340 образованы установочные выступы 350, с помощью которых эти детали-сборочные единицы 330 и 340 связывают с другим изолирующим элементом (не показан), укладываемым на детали-сборочные единицы 330 и 340. На нижних торцевых поверхностях деталей-сборочных единиц 330 и 340 образованы установочные канавки 352, которые соответствуют установочным выступам 350. Кроме того, выступы 310 образованы на средних участках верхних концов соответствующих деталей-сборочных единиц 330 и 340 так, чтобы выступы 310 плотно вставлялись в сквозные отверстия (не показаны) электродных выводов единичного элемента, как показано на фиг.2.

На боковой поверхности второй детали-сборочной единицы 340 образована полость 343, с помощью которой соединительный элемент (не показан) связывают с изолирующим элементом 300, образованным путем скрепления первой детали-сборочной единицы 330 и второй детали-сборочной единицы 340.

На фиг.4 представлен типичный вид, иллюстрирующий соединительный элемент раздельного типа согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения.

Обращаясь к фиг.4, соединительный элемент 400 раздельного типа содержит: первую контактную соединительную деталь 410, которую соединяют с одним из электродных выводов единичного элемента (например, с катодным выводом); и вторую контактную соединительную деталь 420, которую соединяют с другим электродным выводом единичного элемента (например, с анодным выводом). Контактные соединительные детали 410 и 420 выполнены из проводящего материала и сформированы имеющими форму пластины. На соответствующих контактных соединительных деталях 410 и 420 образованы зацепляющие канавки 412 и 422, в которые вставляются выступы 310 изолирующего элемента (см. фиг.3). Зацепляющая канавка 412, образованная на первой контактной соединительной детали 410, выполнена замкнутой по типу с тем, чтобы соответствующий выступ изолирующего элемента вставлялся в эту зацепляющую канавку 412 первой контактной соединительной детали 410 только сверху. С другой стороны, зацепляющая канавка 422, образованная во второй контактной соединительной детали 420, выполнена разомкнутой по типу с тем, чтобы соответствующий выступ изолирующего элемента вставлялся в эту зацепляющую канавку 422 второй контактной соединительной детали 410 как сверху, так и сбоку. Процесс сборки изолирующего элемента и соединительного элемента будет описан ниже со ссылкой на фиг.5.

На первой контактной соединительной детали 410 образована соединительная выступающая часть 415, которая выдается от ее боковой поверхности так, что в собранном состоянии эта соединительная выступающая часть 415 может быть присоединена к узлу измерительной платы.

На соответствующих контактных соединительных деталях 410 и 420 образованы соответственно зацепляющие части 430 и 440, которые плотно вставляются в полость 343 изолирующего элемента (см. фиг.3). Каждая из зацепляющих частей 430 и 440 включает в себя первый отогнутый участок 431, образованный путем загибания внутрь основной детали, которая изготовлена из пластинчатого материала, на заданной высоте, и второй отогнутый участок 432, образованный путем загибания вертикально расположенного первого отогнутого участка 431. Поэтому зацепляющие части 430 и 440 могут упруго входить в зацепление в полости изолирующего элемента.

На фиг.5 представлен типичный вид, частично иллюстрирующий соединение электродных выводов единичных элементов с использованием изолирующего элемента сборного типа, показанного на фиг.3, и соединительного элемента раздельного типа согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения, показанному на фиг.4. Конкретно, на фиг.5 показано последовательное соединение единичных элементов 200 и 201 с использованием изолирующего элемента 300 и соединительного элемента 400.

Обращаясь к фиг.5, зацепляющие части 430 и 440 первой и второй контактных соединительных деталей 410 и 420 соединительного элемента плотно вставляют в полость 343 второй детали-сборочной единицы 340 изолирующего элемента. В частности, зацепляющую часть 430 первой контактной соединительной детали 410 вводят в полость 343 зацепляющей частью 430 вверх, и пластинчатая основная деталь 414 покрывает нижние концевые поверхности первой детали-сборочной единицы 330 и второй детали-сборочной единицы 340. После того как первая контактная соединительная деталь 410 связана с изолирующим элементом, как описано выше, боковой отогнутый участок 431 зацепляющей части 430 перемещают внутрь вдоль нижней направляющей канавки 345, образованной заданной длины на нижнем конце полости 343. Когда зацепляющая часть 430 первой контактной соединительной детали 410 введена в полость 343 изолирующего элемента 300, первую контактную соединительную деталь 410 устанавливают на нижнюю концевую поверхность еще одного изолирующего элемента (не показан), не имеющего выступов. По этой причине зацепляющая канавка 412 образована замкнутой по типу.

С другой стороны, зацепляющую часть 440 второй контактной соединительной детали 420 вводят в полость 343 зацепляющей частью 440 вниз, и пластинчатая основная деталь 424 покрывает нижнюю концевую поверхность второй детали-сборочной единицы 340. После того как вторая контактная соединительная деталь 420 связана с изолирующим элементом, как описано выше, боковой отогнутый участок 441 зацепляющей части 440 перемещают внутрь вдоль верхней направляющей канавки 344, образованной заданной длины на верхнем конце полости 343. Когда зацепляющая часть 440 второй контактной соединительной детали 420 введена в полость 343 изолирующего элемента 300, вторую контактную соединительную деталь 420 устанавливают на верхнюю концевую поверхность изолирующего элемента 300, имеющего выступы 312. По этой причине зацепляющая канавка 422 образована разомкнутой по типу.

Как показано на чертеже, две контактные соединительные детали 410 и 420 остаются отделенными друг от друга (показано состояние до скрепления) даже после того, как контактные соединительные детали 410 и 420 связаны с изолирующим элементом 300. Первая контактная соединительная деталь 410 соединяется с катодным выводом 221 единичного элемента 201, связанным с нижней концевой поверхностью первой детали-сборочной единицы 330, а вторая контактная соединительная деталь 420 соединяется с анодным выводом 230 единичного элемента 200, связанным с выступом 312 второй детали-сборочной единицы 340.

Теперь будет описан процесс сборки изолирующего элемента и соединительного элемента.

Сначала связывают (S1) вторую контактную соединительную деталь 420 со второй деталью-сборочной единицей 340. Далее первую контактную соединительную деталь 410 связывают (S2) с изолирующим элементом 300. Затем зацепляющую канавку 422 второй контактной соединительной детали 420, связанную со второй деталью-сборочной единицей 340, как описано выше, совмещают (S3) со сквозным отверстием 240 анодного вывода 230 единичного элемента 200. После этого первую деталь-сборочную единицу 330 связывают (S4) со второй деталью-сборочной единицей 340. В заключение единичный элемент 200 устанавливают (S5) на изолирующий элемент 300 так, что выступ 310 вставлен в сквозное отверстие 240 катодного вывода 220, а выступ 312 вставлен в сквозное отверстие 240 анодного вывода 230. В это время катодный вывод 220 приводят в контакт с другой первой контактной соединительной деталью (не показана) так, чтобы она была связана с ним сверху в то время, как катодный вывод 220 связывают с выступом 310. С другой стороны, анодный вывод 230 приводят в контакт со второй контактной соединительной деталью 420, которая связана с выступом 312.

Описанный выше процесс сборки является только примером возможного процесса сборки, и последовательность процесса сборки может быть частично изменена. Например, сначала может быть осуществлен этап (S4) связывания первой детали-сборочной единицы 330 и второй детали-сборочной единицы 340.

Как описано выше, электродные выводы 220 и 230 электрически не соединены друг с другом, тогда как контактные соединительные детали 410 и 420 соединительного элемента 400 соединены соответственно с электродными выводами 220 и 230. Поэтому при сборке модульной батареи сильно уменьшается опасность коротких замыканий.

Модульная батарея, собранная согласно показанному на фиг.5, имеет схемную структуру, показанную на фиг.6.

Обращаясь к фиг.6, модульная батарея 100 включает в себя множество единичных элементов 200, 201, 202 ... 209, которые могут быть заряжены или разряжены. Для обеспечения высокой выходной мощности единичные элементы 200, 201, 202 ... 209 соединяют последовательно друг с другом. Как показано на фиг.6, между единичными элементами 200, 201, 202 ... 209 реализовано электрическое соединение для осуществления выравнивания напряжений. При реализации электрического соединения между единичными элементами с целью осуществления выравнивания напряжений катодные выводы 210, 211, 212 ... 219 единичных элементов 200, 201, 202 ... 209 подключают параллельно друг другу и анодные выводы 220, 221, 222 ... 229 единичных элементов 200, 201, 202 ... 209 также подключают параллельно друг другу, используя устройство 700 параллельного соединения.

На фиг.7 представлен вид в перспективе, иллюстрирующий предназначенное для выравнивания напряжений устройство 700 параллельного соединения согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения.

Обращаясь к фиг.7, предназначенное для выравнивания напряжений устройство 700 параллельного соединения содержит блок 701 соединения катодных выводов и блок 702 соединения анодных выводов. Эти два блока 701 и 702 соединения выполнены приблизительно одинаковыми по форме. Каждый блок соединения имеет множество соединительных элементов 720, прикрепленных к его отдельному корпусу 710. К каждому отдельному корпусу 710 присоединен провод 730. Соединительные элементы 720 имеют пластинчатую полосковую структуру. Соединительные элементы 720 расположены с равномерными промежутками. Соединительные элементы 720 электрически соединены друг с другом. Каждый провод 730 на одном своем конце снабжен соединительным разъемом 732. Другой конец провода 730 присоединен к соответствующему отдельному корпусу 710. Провод 730 также электрически соединен с соединительными элементами 720. Блок 701 соединения катодных выводов и блок 702 соединения анодных выводов могут быть изготовлены раздельно, как показано на фиг.3. Однако в зависимости от обстоятельств блок 701 соединения катодных выводов и блок 702 соединения анодных выводов могут быть изготовлены так, чтобы блок 701 соединения катодных выводов и блок 702 соединения анодных выводов могли быть отделены друг от друга или скомпонованы друг с другом. В качестве альтернативы, блок 701 соединения катодных выводов и блок 702 соединения анодных выводов могут быть изготовлены в едином корпусе. В любом случае, части соединения катодных выводов и части соединения анодных выводов предназначенного для выравнивания напряжений устройства параллельного соединения остаются электрически изолированными.

На фиг.8 представлен график, иллюстрирующий результаты испытаний по выравниванию напряжений единичных элементов, проведенных так, как описано выше.

Семь единичных элементов были подключены параллельно друг другу в течение приблизительно 7000 секунд для осуществления выравнивания напряжений. Испытываемые единичные элементы были выбраны случайным образом из множества литиевых вторичных элементов (LG Chem, Ltd: E1 ). Из графика на фиг.8 видно, что большая часть единичных элементов имела начальные напряжения, которые находились в пределах от 4,150 В до 4,160 В, тогда как некоторые единичные элементы имели начальные напряжения, которые были в пределах от 4,130 В до 4,140 В, и поэтому максимальная разность напряжений между единичными элементами составляла приблизительно 0,030 В. Когда было осуществлено выравнивание напряжений согласно настоящему изобретению путем параллельного подключения, то спустя некоторое время напряжения соответствующих единичных элементов достигли значений приблизительно от 4,147 до 4,148 В, что соответствовало выровненному напряжению. Поэтому когда в течение некоторого периода времени все единичные элементы доводят до выровненного уровня напряжения, а затем единичные элементы соединяют последовательно друг с другом, то эти единичные элементы электрически соединяются друг с другом в состоянии оптимальной работы модульной батареи.

На фиг.9 представлен вид в перспективе, иллюстрирующий подключение предохранителя к каждому соединительному элементу раздельного типа после того, как описанный выше процесс выравнивания напряжений был завершен, так что контактные соединительные детали соединительного элемента были электрически соединены друг с другом. Для облегчения понимания воображаемой линии частично отображены только соединительные элементы, с помощью которых электродные выводы единичных элементов соединяют друг с другом. Печатная плата по фиг.9 представляет собой один из компонентов, составляющих первый схемный блок, показанный на фиг.1. Для удобства описания печатная плата в дальнейшем будет обозначаться ссылочной позицией 130.

Печатная плата 130 представляет собой прямоугольный пластинчатый элемент. В центре печатной платы 130 образовано широкое отверстие 131, а по одну сторону этого широкого отверстия 131 в печатной плате 130 образовано множество просверленных отверстий 132. С соответствующими просверленными отверстиями 132 соединены схемы (не показаны), которые напечатаны на панельной части 133 печатной платы 130. Схемы соединены с разъемами 135, которые образованы на одном конце панельной части 133. Число разъемов 135 может быть выбрано соответствующим образом в зависимости от числа схем, соединенных с разъемами 135. В левом верхнем конце и правом нижнем конце панельной части 133 образованы относительно большие просверленные отверстия 136 и 137 соответственно, к которым присоединяют последние катодный и анодный выводы, когда единичные элементы (не показаны) подключают последовательно друг с другом. Точнее, к просверленным отверстиям 136 и 137 присоединяют последние катодный и анодный провода, которые используют для электрического соединения между соединяемыми последовательно друг с другом единичными элементами.

Отверстие 131 предусмотрено для того, чтобы были открытыми соединенные области электродных выводов единичных элементов, которые расположены напротив панельной части 133. После того как печатная плата 130 установлена, защитный элемент, такой как предохранитель, биметаллический элемент или элемент с положительным температурным коэффициентом сопротивления (ПТКС), может быть установлен на электродные выводы через отверстие 131.

Как описано со ссылкой на фиг.5, соединительная выступающая часть 415 каждой первой контактной соединительной детали 410 ориентирована к печатной плате 130, тогда как каждый соединительный элемент связан с соответствующим изолирующим элементом. Поскольку каждая первая контактная соединительная деталь 410 надежно фиксирована в положении, соответствующем электродным выводам единичного элемента, соединительные выступающие части 415 также расположены на соответствующих им местах. Поэтому печатную плату 130 помещают на соединительные элементы 400 так, чтобы соединительные выступающие части 415 могли быть введены через просверленные отверстия 132 печатной платы 130, что является первым этапом процесса сборки. После того как первый этап процесса сборки завершен, кончики соединительных выступающих частей 415 выступают из панельной части 134 через просверленные отверстия 132. Выступающие кончики соединительных выступающих частей 415 припаивают, чтобы осуществить электрическое соединение и физическую связь между соединительными элементами 400 и печатной платой 130.

Даже после того как связь между соединительными элементами 400 и печатной платой 130 осуществлена, первая и вторая контактные соединительные детали 410 и 420 соединительных элементов 400 остаются отделенными друг от друга, и поэтому первая и вторая контактные соединительные детали 410 и 420 не соединены электрически друг с другом. Следовательно, после того как сборка соответствующих элементов завершена, необходимо соединить контактные соединительные детали 410 и 420 с защитным элементом или дополнительным проводящим элементом с тем, чтобы обеспечить электрическую проводимость между контактными соединительными деталями 410 и 420. На фиг.9 показано электрическое соединение с использованием предохранителя 800, который является разновидностью защитного элемента, а на фиг.1 показана вся конструкция модульной батареи 100, в которой электрическое соединение осуществлено с помощью предохранителя.

В частности, упругие соединительные канавки 433 и 443 образованы в зацепляющих частях 430 и 440 первой и второй контактных соединительных деталей 410 и 420, в то время как первая контактная соединительная деталь 410 и вторая контактная соединительная деталь 420 связаны с изолирующим элементом. Соединительные выводы 820 и 830 предохранителя 800 вставляют в соединительные канавки 433 и 443 зацепляющих частей 430 и 440, посредством чего осуществляют электрическое соединение между первой контактной соединительной деталью 410 и второй контактной соединительной деталью 420.

Впоследствии блок 701 соединения катодных выводов и блок 702 соединения анодных выводов по фиг.7 соединяют с зацепляющими частями 430 и 440 первой и второй контактных соединительных деталей 410 и 420 соответственно, тогда как предохранители 800 удалены, для осуществления выравнивания напряжений. В частности, соединительные элементы 720 (см. фиг.7), имеющие пластинчатую полосковую структуру, которые расположены в линию, вставляют в соединительные канавки 433 и 443, а соединительные разъемы 732 проводов 730 соединяют с соединительными частями 230 и 240 конечных электродных выводов (см. фиг.1) модульной батареи, в результате чего катодные выводы подключены параллельно друг другу, и в то же время анодные выводы также подключены параллельно друг другу. Соединительные элементы 720 (см. фиг.7), имеющие пластинчатую полосковую структуру, расположены с такими же промежутками, как и первая и вторая контактные соединительные детали 410 и 420, электрически соединенные соответственно с катодным и анодным выводами единичных элементов (не показаны). Следовательно, соединение осуществляется в результате одноэтапного процесса монтажа. Далее провода 730 присоединяют к соединительным частям 230 и 240 конечных электродных выводов, тем самым осуществляя параллельное соединение.

В модульной батарее 100 по фиг.1 электродные выводы единичных элементов 200 электрически соединены друг с другом с помощью предохранителей 800. Когда во время использования модульной батареи 100 необходимо выравнивание напряжений, предохранители 800 удаляют, чтобы исключить электрическое соединение между единичными элементами 200, а затем к модульной батарее 100 подключают устройство 700 параллельного соединения по фиг.7. Поэтому во время использования модульной батареи 100 можно осуществлять выравнивание напряжений модульной батареи 100.

Хотя выше в иллюстративных целях были раскрыты предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что возможны различные модификации, дополнения и изменения без отступления от объема и сущности изобретения, раскрытого в сопровождающей формуле изобретения.

Промышленная применимость

Как следует из приведенного выше описания, первая и вторая контактные соединительные детали, составляющие соединительный элемент раздельного типа для модульных аккумуляторных батарей согласно настоящему изобретению, отделены друг от друга даже после того, как контактные соединительные детали соединяют с электродными выводами единичных элементов. Поэтому сильно уменьшаются опасность удара инженера электрическим током вследствие коротких замыканий и вероятность повреждения единичных элементов во время сборки модульной аккумуляторной батареи. В дополнение к этому, работа единичных элементов, которая приводит к ненормальной работе модульной батареи, например к перегрузке по току и перегреву, прерывается защитными элементами, предусмотренными для каждого единичного элемента. Кроме того, защитные элементы легко проверяются и заменяются.

Кроме того, единичные элементы модульной батареи, включающей в себя описанные выше соединительные элементы, могут быть подключены параллельно друг другу для осуществления выравнивания напряжений. Следовательно, разность напряжений между единичными элементами минимизируется, и поэтому модульная батарея работает оптимально. Выравнивание напряжений может быть осуществлено произвольным образом во время изготовления модульной батареи, в частности до того, как электродные выводы соединяют последовательно друг с другом, или во время использования модульной батареи.

Модульная батарея согласно настоящему изобретению может быть использована различным образом в качестве модульной батареи для средне- или крупногабаритных устройств, таких как электровелосипеды, электромобили и гибридные электромобили.