способ изготовления модульной аккумуляторной батареи

Формула изобретения

1. Способ изготовления модульной аккумуляторной батареи, включающий в себя этапы формирования крепежных сквозных отверстий на пластинчатых электродных выводах множества единичных элементов;

укладывания единичных элементов стопкой друг на друга; и вставки крепежных деталей через крепежные сквозные отверстия для скрепления единичных элементов друг с другом, при этом каждое из крепежных сквозных отверстий расположено в пределах критической воображаемой области, определяемой шириной, соответствующей 80% от ширины соответствующего электродного вывода, и высотой, соответствующей 80% от высоты соответствующего электродного вывода, и расстояние между самой внешней граничной линией каждого из сквозных отверстий и, по меньшей мере, одной из внешних кромок каждого из электродных выводов составляет 3 мм или более.

2. Способ по п.1, в котором единичные элементы представляют собой литиевые вторичные элементы.

3. Способ по п.1, в котором единичные элементы представляют собой пакетные элементы.

4. Способ по п.1, в котором каждое сквозное отверстие имеет площадь менее 60% от площади соответствующего электродного вывода.

5. Способ по п.1, в котором каждое сквозное отверстие имеет площадь менее 40% от площади соответствующего электродного вывода.

6. Способ по п.1, в котором каждое из сквозных отверстий формируют в форме круга или овала, самая внешняя граничная поверхность которого является замкнутой.

7. Способ по п.1, в котором каждое из сквозных отверстий выходит на, по меньшей мере, одну из внешних кромок соответствующего электродного вывода.

8. Способ по п.1, в котором модульная батарея содержит изолирующую деталь, установленную между электродными выводами соседних единичных элементов для сохранения электрической изоляции между электродными выводами, причем эта изолирующая деталь имеет крепежные выступы, которые плотно садятся в сквозные отверстия; и соединительную деталь, прикрепленную к изолирующей детали, для электрического соединения прикрепленных к изолирующей детали электродных выводов единичных элементов последовательно или параллельно друг с другом.

9. Способ по п.1, в котором крепежные выступы также снабжены сквозными отверстиями с меньшим внутренним диаметром, чем внутренний диаметр сквозных отверстий электродных выводов, и в котором единичные элементы укладывают стопкой друг на друга в то время, как между соседними единичными элементами размещают изолирующую деталь, а затем через сквозные отверстия крепежных выступов вставляют крепежные детали, в результате чего единичные элементы скрепляют друг с другом.

10. Модульная аккумуляторная батарея большой выходной мощности и высокой емкости, изготовленная путем скрепления множества единичных элементов друг с другом и электрического соединения множества единичных элементов друг с другом с использованием способа по п.1.

11. Модульная батарея по п.10, причем эта модульная батарея содержит пластину, на которую стопкой уложены друг на друга множество единичных элементов, которые представляют собой заряжаемые и разряжаемые вторичные элементы; и схемные блоки для управления работой батареи.

12. Модульная батарея по п.11, причем эта модульная батарея содержит множество единичных элементов, которые представляют собой заряжаемые и разряжаемые вторичные элементы; прямоугольный нижний кожух, имеющий нижнюю приемную часть, к которой прикреплена сборка основной платы, и верхнюю приемную часть, на которую последовательно уложены единичные элементы стопкой друг на друга; прямоугольный верхний кожух, имеющий нижнюю приемную часть для закрывания верхнего конца единичных элементов, уложенных стопкой на нижнем кожухе; первый схемный блок для выполнения электрического соединения между уложенными стопкой единичными элементами, причем первый схемный блок включает в себя сборку измерительной платы для измерения напряжения, тока и температуры батареи и установлен на одной боковой поверхности модульной батареи рядом с электродными выводами единичных элементов; второй схемный блок, электрически соединенный с первым схемным блоком, причем второй схемный блок включает в себя сборку основной платы для управления модульной батареей и установлен в нижней приемной части нижнего кожуха; и третий схемный блок, электрически соединенный со вторым схемным блоком, причем третий схемный блок соединен также с внешней выходной клеммой, предотвращая при этом перегрузку по току, и установлен на другой боковой поверхности модульной батареи, так что этот третий схемный блок противоположен первому схемному блоку.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу изготовления модульной аккумуляторной (вторичной) батареи или блока батарей с большой выходной мощностью и высокой емкостью, более конкретно к способу изготовления модульной аккумуляторной батареи, который способен обеспечить надежное скрепление и электрическое соединение между единичными элементами посредством формирования крепежных сквозных отверстий, имеющих особые формы, на электродных отводах единичных элементов и вставки крепежных деталей через эти крепежные сквозные отверстия. Настоящее изобретение также относится к модульной аккумуляторной батарее, изготовленной с использованием данного способа.

Предпосылки создания изобретения

В последнее время аккумуляторные батареи, которые могут заряжаться и разряжаться, широко используются в качестве источника энергии для беспроводных мобильных устройств. Кроме того, аккумуляторные батареи привлекают серьезное внимание в качестве источника питания для электромобилей и гибридных электромобилей, которые были созданы для решения таких проблем, как загрязнение воздуха, вызванное существующими транспортными средствами с бензиновым и дизельным двигателями, работающими на ископаемом топливе. В результате те области применения, где используются аккумуляторные батареи, расширяются благодаря преимуществам аккумуляторных батарей, и в дальнейшем, как ожидается, аккумуляторные батареи будут использоваться в большем количестве областей применения и видов изделий, чем сейчас.

По мере того как расширяются те области применения и виды изделий, в которых могут применяться аккумуляторные батареи, также расширяются и типы батарей, которые могут обеспечивать выходные мощности и емкости, соответствующие различным областям применения и изделиям. Кроме того, существует острая потребность в уменьшении размеров и массы батарей, используемых в соответствующих областях применения и изделиях.

Например, в малогабаритных мобильных устройствах, таких как мобильные телефоны, персональные цифровые помощники (PDAs), цифровые камеры и портативные компьютеры, для каждого устройства используются один или несколько малогабаритных элементов в соответствии с уменьшением размера и массы соответствующих изделий. С другой стороны, в средне- и крупногабаритных устройствах, таких как электрические велосипеды, электромобили и гибридные электромобили, используется модульная батарея (или блок батарей) с множеством электрически соединенных друг с другом элементов, поскольку для таких средне- и крупногабаритных устройств необходима большая выходная мощность и высокая емкость. Размер и масса модульной батареи непосредственно связаны с приемным пространством и мощностью соответствующего средне- и крупногабаритного устройства. По этой причине изготовители батарей стремятся производить малогабаритные легкие модульные батареи. Кроме того, устройства, которые подвержены большому количеству внешних ударов и вибрациям, такие как электрические велосипеды и электромобили, требуют надежного электрического соединения и физического соединения между составляющими модульную батарею компонентами. В дополнение для достижения большой выходной мощности и высокой емкости используется множество элементов, и следовательно, важной считается надежность модульной батареи.

Обычно средне- или крупногабаритную модульную батарею изготавливают посредством установки множества единичных элементов в кожух (корпус), имеющий заранее заданный размер, и электрического соединения этих единичных элементов. В качестве единичных элементов используются прямоугольные вторичные элементы или пакетные («карманные») (от англ. «pouch-shaped») вторичные элементы, которые могут быть уложены стопкой с высокой степенью интеграции. Предпочтительно, в качестве единичных элементов используются пакетные элементы, поскольку пакетные элементы являются легкими и недорогими.

Фиг.1 представляет собой типовой вид сверху, иллюстрирующий обычный пакетный элемент 100. Обращаясь к Фиг.1, пакетный элемент 100 включает в себя электродный узел (не показан), который содержит катод, разделительную пленку и анод, установленные вместе с электролитом в герметичном пакетном кожухе 110, который выполнен из алюминиевого ламинированного листа. От электродного узла проходят электродные отводы, которые выступают из верхнего конца элемента, образуя пластинчатые электродные выводы 120 и 130. Альтернативно, пластинчатые электродные выводы 120 и 130 могут быть выполнены при помощи электродных проводников, прикрепленных к электродным отводам, которые выступают из верхнего конца элемента.

Однако при изготовлении модульной батареи с использованием вышеописанного элемента в качестве единичного элемента возникает несколько проблем.

В частности, механическая прочность оболочки (кожуха) элемента является низкой, и следовательно, с использованием множества таких элементов сложно изготовить конструктивно прочную модульную батарею. Кроме того, сам элемент не содержит конструкции для скрепления элементов друг с другом, и поэтому для изготовления модульной батареи необходима дополнительная прикрепляющая деталь.

В традиционном уровне техники элементы устанавливают в кассете, которая способна вмещать от одного до трех элементов, множество кассет укладывают стопкой (штабелируют) одна на другую, и уложенные стопкой кассеты устанавливают в модульный кожух с получением модульной батареи. Другими словами, для изготовления содержащей множество элементов модульной батареи используют множество кассет и модульный кожух. В результате, размер модульной батареи увеличивается, а процесс изготовления модульной батареи усложняется.

Кроме того, трудно электрически соединить пластинчатые электродные выводы последовательно или параллельно друг с другом. Следовательно, процесс электрического соединения между электродными выводами также усложняется. Обычно электродные выводы соединяют друг с другом с использованием проводов, пластин или шин посредством сварки. По этой причине пластинчатые электродные выводы частично изгибают, и пластины или шины подсоединяют к изогнутым частям пластинчатых электродных выводов посредством сварки, что требует технических навыков. Кроме того, этот процесс соединения является очень сложным. В дополнение соединенные части могут отсоединяться друг от друга в результате внешних ударов, что приводит к увеличению количества дефектных изделий.

Сущность изобретения

Следовательно, задачей настоящего изобретения является, по существу, устранение вышеуказанных проблем традиционного уровня техники, а также технических проблем, пришедших из прошлого.

Авторы изобретения провели различные эксперименты и исследование процесса изготовления модульной батареи и установили, что когда на электродных выводах, выступающих из корпусов единичных элементов, составляющих модульную батарею, формируют крепежные сквозные отверстия, имеющие особые формы, и через эти крепежные сквозные отверстия вставляют крепежные детали, модульная батарея может быть изготовлена, притом что множество единичных элементов надежно скреплены друг с другом в модульной батарее без использования обычных кассет, и электродные выводы единичных элементов, которые уложены стопкой друг на друга с получением модульной батареи, равномерно расположены в одной и той же ориентации, благодаря чему электрическое соединение между уложенными стопкой единичными элементами выполняется легко.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения указанные и другие задачи могут быть решены посредством создания способа изготовления модульной аккумуляторной батареи или блока батарей большой выходной мощности и высокой емкости с множеством единичных элементов, уложенных стопкой друг на друга и электрически соединенных друг с другом, включающего в себя этапы: формирования крепежных сквозных отверстий на пластинчатых электродных выводах множества единичных элементов; укладывания единичных элементов стопкой друг на друга таким образом, что электродные выводы расположены в одинаковой ориентации; и вставки крепежных деталей через эти крепежные сквозные отверстия для скрепления единичных элементов друг с другом, причем каждое из крепежных сквозных отверстий расположено в пределах критической воображаемой области, определяемой шириной, соответствующей 80% от ширины соответствующего электродного вывода, и высотой, соответствующей 80% от высоты соответствующего электродного вывода, и расстояние между самой внешней граничной линией каждого из сквозных отверстий и по меньшей мере одной из внешних кромок каждого из электродных выводов составляет 3 мм или более.

Известно, что пластинчатые электродные выводы имеют низкую механическую прочность. По этой причине пластинчатые электродные выводы обычно не используют в качестве непосредственных скрепляющих приспособлений для прикрепления единичных элементов. То есть, как было выше описано, является обычной практикой, когда элементы устанавливают в кассету и множество кассет соединяют друг с другом с получением модульной батареи. Однако в предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения пластинчатые электродные выводы, на которых сформированы сквозные отверстия, имеющие вышеуказанные особые формы, непосредственно используются для соединения элементов.

Единичные элементы, используемые в настоящем изобретении, особенно не ограничиваются, при условии, что эти единичные элементы являются заряжаемыми и разряжаемыми вторичными элементами, имеющими пластинчатые электродные выводы. Например, в качестве единичных элементов могут использоваться литиевые вторичные элементы, никель-металлогидридные (Ni-MH) вторичные элементы или никель-кадмиевые (Ni-Cd) вторичные элементы. Предпочтительно, в качестве единичных элементов используются литиевые вторичные элементы, поскольку литиевые вторичные элементы обеспечивают высокое отношение выходной мощности к массе. На основании их форм литиевые вторичные элементы подразделяются на цилиндрические элементы, прямоугольные элементы и пакетные элементы. Предпочтительно, в качестве единичных элементов используются прямоугольные элементы и пакетные элементы, которые могут укладываться в стопку с высокой степенью интеграции. Более предпочтительно, в качестве единичных элементов используются пакетные элементы, масса которых является небольшой.

Электродные выводы могут быть выполнены таким образом, что катодный вывод и анодный вывод сформированы на одной стороне каждого элемента, или же катодный вывод сформирован на одной стороне каждого элемента, в то время как анодный вывод сформирован на другой стороне каждого элемента. Например, катодный вывод и анодный вывод могут быть сформированы соответственно на верхнем конце и нижнем конце каждого элемента, так что катодный вывод и анодный вывод противоположны друг другу.

Электродные выводы могут быть выполнены из проводящего материала для обеспечения электропроводности в результате электрохимической реакции в электродном узле, такого как алюминий, медь, никель или их сплав.

Необходимо, чтобы каждый электродный вывод со сформированным в нем сквозным отверстием имел размер, удовлетворяющий вышеопределенным условиям. Когда размер электродного вывода является слишком маленьким, то электродный вывод не может иметь механическую прочность, достаточную для использования его в качестве детали крепления (крепежной детали), и в таком электродном выводе трудно сформировать сквозное отверстие. Кроме того, протяженность электродного вывода, необходимая для обеспечения последовательного или параллельного электрического соединения между электродным выводом и соседним электродным выводом, после формирования в этом электродном выводе сквозного отверстия уменьшается, а величина сопротивления электродного вывода увеличивается. Следовательно, электродный вывод маленького размера не является предпочтительным.

К модульной батарее может быть приложено большое количество внешних усилий в зависимости от типов тех внешних устройств, в которых эта модульная батарея применяется. Такие внешние усилия передаются на крепежные детали внутри модульной батареи. По этой причине, когда электродные выводы используются в качестве крепежных деталей, необходимо, чтобы эти электродные выводы имели механическую прочность, достаточную для выдерживания ударов и вибраций, испытываемых внешними устройствами, в которых установлена эта модульная батарея. Обычно сквозное отверстие формируют на пластинчатом электродном выводе посредством сверления. Однако когда толщина электродного вывода меньше указанного выше предельного размера, электродный вывод является мягким и, следовательно, сложно гладко формировать сквозное отверстие без заусенцев в электродном выводе. Кроме того, электродный вывод используется не только в качестве вышеуказанной крепежной детали для обеспечения надежного скрепления между единичными элементами, но и в качестве соединительной детали для обеспечения электрического соединения между единичными элементами. Однако когда размер электродного вывода меньше указанного выше предельного размера, электродный вывод не может иметь достаточную протяженность, необходимую для того, чтобы служить в качестве соединительной детали после того, как в этом электродном выводе сформировано сквозное отверстие, и величина электрического сопротивления электродного вывода увеличивается.

В соответствии с настоящим изобретением сквозное отверстие формируют в вышеопределенной критической области электродного вывода. Критической областью электродного вывода, в которой формируют сквозное отверстие, является прямоугольная воображаемая область, определяемая шириной, соответствующей 80% от ширины электродного вывода, и высотой, соответствующей 80% от высоты электродного вывода. Расстояние между самой внешней граничной линией сквозного отверстия, сформированного в этой воображаемой области, и по меньшей мере одной из внешних кромок электродного вывода составляет 3 мм или более. Предпочтительно, в критической области электродного вывода формируют одно сквозное отверстие, хотя в этой критической области электродного вывода могут быть сформированы два или более сквозных отверстия. Размер и расположение прямоугольной воображаемой области определяются с учетом механической прочности электродного вывода в качестве крепежной детали, удобства сверления, выполняемого для формирования сквозного отверстия, и допустимой площади электродного вывода в качестве электрической соединительной детали.

Например, когда расстояние между прямоугольной воображаемой областью и внешними кромками электродного вывода составляет менее 20% от ширины электродного вывода или высоты электродного вывода или расстояние между самой внешней граничной линией сквозного отверстия и по меньшей мере одной из внешних кромок электродного вывода составляет менее 3 мм, электродный вывод не может иметь механическую прочность, необходимую для того, чтобы служить в качестве крепежной детали, в таком электродном выводе сложно сформировать сквозное отверстие, площадь контакта электродного вывода в качестве электрической соединительной детали является слишком маленькой, и величина электрического сопротивления электродного вывода чрезмерно увеличивается.

Причиной такого определения расстояния между самой внешней граничной линией сквозного отверстия и по меньшей мере одной из внешних кромок электродного вывода является то, что сквозные отверстия могут быть по меньшей мере частично выходящими (открывающимися) на внешние кромки соответствующего электродного вывода. При такой конструкции крепежная деталь может быть вставлена в сквозное отверстие через открытую сторону сквозного отверстия. Следовательно, данная конструкция должна быть истолкована как входящая в объем настоящего изобретения.

Площадь сквозного отверстия может быть задана на основании различных факторов. Предпочтительно, площадь сквозного отверстия составляет менее 60% от площади электродного вывода. Более предпочтительно, площадь сквозного отверстия составляет менее 40% от площади электродного вывода. Указанная выше площадь сквозного отверстия позволяет электродному выводу иметь механическую прочность, пригодную для того, чтобы служить в качестве крепежной детали. Кроме того, указанная выше площадь сквозного отверстия позволяет электродному выводу иметь большую площадь контакта, когда этот электродный вывод прикреплен или приварен к соединительной детали для обеспечения электрического соединения между электродными выводами, благодаря чему величина сопротивления электродного вывода уменьшается до желательного уровня.

Сквозное отверстие может быть сформировано имеющим различные формы. Предпочтительно, сквозное отверстие сформировано в форме круга или овала, самая внешняя граничная поверхность которого является замкнутой, хотя форма сквозного отверстия не ограничивается кругом или овалом.

В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения модульная батарея содержит изолирующую деталь, установленную между электродными выводами соседних единичных элементов, для сохранения электрической изоляции между электродными выводами, причем эта изолирующая деталь имеет крепежные выступы, которые плотно садятся в сквозные отверстия, и соединительную деталь, прикрепленную к изолирующей детали, для электрического соединения прикрепленных к этой изолирующей детали электродных выводов единичных элементов последовательно или параллельно друг с другом.

В этом случае изолирующая деталь также служит для взаимного соединения электродных выводов через крепежные выступы. Предпочтительно, крепежные выступы также снабжены сквозными отверстиями с меньшим внутренним диаметром, чем внутренний диаметр сквозных отверстий электродных выводов. Единичные элементы укладывают друг на друга стопкой в то время, как между соседними единичными элементами расположена изолирующая деталь, и затем крепежные детали вставляют через сквозные отверстия крепежных выступов, благодаря чему единичные элементы скрепляют друг с другом.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложена модульная батарея, изготовленная с использованием вышеописанного способа. В модульной батарее согласно настоящему изобретению надежное скрепление и электрическое соединение между единичными элементами достигается без использования кассет. Следовательно, конструкция модульной батареи является компактной.

В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения модульная батарея содержит пластину, на которую стопкой уложены друг на друга множество единичных элементов, которые являются заряжаемыми и разряжаемыми вторичными элементами, и схемные блоки для управления работой батареи.

Пластина особенно не ограничивается при условии, что эта пластина имеет конструкцию, при которой единичные элементы могут укладываться стопкой друг на друга. Пластина может представлять собой кожух, имеющий приемную часть, соответствующую размеру единичных элементов, так что единичные элементы могут легко устанавливаться в эту приемную часть. Предпочтительно, кожух выполнен имеющим раздельную конструкцию, при которой верхняя и нижняя части уложенных стопкой единичных элементов закрыты этим кожухом.

Модульная батарея согласно настоящему изобретению может быть использована в различных областях применения. Например, эта модульная батареи может быть использована в качестве источника питания для транспортных средств, таких как электрические велосипеды, электромобили или гибридные электромобили, и в качестве источника питания для промышленного и бытового оборудования.

Краткое описание чертежей

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

Фиг.1 представляет собой типовой вид сверху, иллюстрирующий обычный пакетный элемент;

Фиг.2 представляет собой частично увеличенный в масштабе вид, иллюстрирующий единичный элемент со сформированными на его электродных выводах сквозными отверстиями в соответствии с предпочтительным вариантом воплощения настоящего изобретения;

Фиг. 3A-3F представляют собой виды, иллюстрирующие различные формы сквозного отверстия, которое может быть сформировано на каждом электродном выводе в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.4 представляет собой типовой вид в перспективе, иллюстрирующий способ изготовления модульной батареи, осуществляемый путем скрепления единичных элементов друг с другом посредством выполнения соединения между электродными выводами, имеющими сквозные отверстия в соответствии с предпочтительным вариантом воплощения настоящего изобретения; и

Фиг.5 представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий модульную батарею, изготовленную в соответствии с предпочтительным вариантом воплощения настоящего изобретения.

Описание основных ссылочных позиций на чертежах

100: единичный элемент

110: корпус элемента

120, 130: электродные выводы

140: сквозные отверстия

200: модульная батарея

210: нижний кожух

220: верхний кожух

230: первый схемный блок

240: второй схемный блок

250: третий схемный блок

300: изолирующая деталь

400: болты

500: двухсторонние клейкие ленты

Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения

Теперь будут подробно описаны предпочтительные варианты воплощения настоящего изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи. Необходимо отметить, однако, что объем настоящего изобретения не ограничивается проиллюстрированными вариантами воплощения.

Фиг.2 изображает частично увеличенный в масштабе вид, иллюстрирующий единичный элемент 100 со сформированными на его электродных выводах сквозными отверстиями в соответствии с предпочтительным вариантом воплощения настоящего изобретения.

Обращаясь к Фиг.2, катодный вывод 120 и анодный вывод 130 сформированы на верхнем конце единичного элемента 100. На соответствующих электродных выводах 120 и 130 сформированы крепежные сквозные отверстия 140.

Крепежное сквозное отверстие 140 расположено в пределах критической воображаемой области 150 электродного вывода 120. Критической воображаемой областью 150, в пределах которой расположено сквозное отверстие 140, является область, определяемая шириной w, соответствующей 80% от ширины W электродного вывода 120, и высотой h, соответствующей 80% от высоты H электродного вывода 120. Кроме того, расстояния между самой внешней граничной линией сквозного отверстия 140 и внешними кромками электродного вывода 120, т.е. расстояние по ширине Sw и расстояние по высоте Sh, составляют 3 мм или более.

При вышеуказанном условии сквозное отверстие 140 может быть сформировано в любом месте в пределах критической воображаемой области 150. Предпочтительно, как показано на Фиг.2, сквозное отверстие 140 сформировано в середине ширины W электродного вывода 120.

Кроме того, площадь сквозного отверстия 140 составляет менее 70% от площади (W · H) электродного вывода 120, предпочтительно, менее 50% от площади (W · H) электродного вывода 120.

Фиг. 3A-3F представляют собой виды, иллюстрирующие различные формы сквозного отверстия 140, которое может быть сформировано на электродном выводе в соответствии с настоящим изобретением.

Обращаясь к Фиг.3A-3F, сквозное отверстие 140 может быть сформировано в форме квадрата (Фиг.3A), круга (Фиг.3B), овала (Фиг.3C), прямоугольника (Фиг.3D) или прямоугольника с закругленными углами (Фиг.3E). Вместе с тем, сквозное отверстие 140 может быть сформировано имеющим любые другие формы. Количество сквозных отверстий 140, сформированных на электродном выводе 120, равно одному, как показано на Фиг.3A-3E. Вместе с тем, количество сквозных отверстий 140, сформированных на электродном выводе 120, может равняться двум, как показано на Фиг.3F, или более.

Фиг.4 представляет собой типовой вид в перспективе, иллюстрирующий способ изготовления модульной батареи 200, осуществляемый путем скрепления единичных элементов друг с другом посредством выполнения соединения между электродными выводами, имеющими сквозные отверстия в соответствии с предпочтительным вариантом воплощения настоящего изобретения.

Обращаясь к Фиг.4, единичные элементы 100 и 101 укладывают стопкой друг на друга между отделенными друг от друга нижним кожухом 210 и верхним кожухом 220 модульной батареи 200 в соответствии с настоящим изобретением таким образом, что электродные выводы 120 и 121 единичных элементов 100 и 101 расположены в одинаковой ориентации. Между электродными выводами 120 и 121 размещают изолирующую деталь 300 для сохранения электрической изоляции между электродными выводами 120 и 121. На изолирующей детали 300 сформирован выступ 310, который плотно садится в сквозное отверстие 140 электродного вывода 120. В центре выступа 310 также сформировано сквозное отверстие 320 с меньшим диаметром.

На верхних концах нижнего кожуха 210 и верхнего кожуха 220, которые имеют размер, достаточный для размещения в них единичных элементов 100 и 101, также сформированы сквозные отверстия 211 и 221, которые соответствуют сквозному отверстию 320 выступа 310. Внутренние диаметры сквозных отверстий 211 и 221, которые сформированы, соответственно, на нижнем и верхнем кожухах 210 и 220, приблизительно равны внутреннему диаметру сквозного отверстия 320, сформированного на изолирующей детали 300. С другой стороны, внутренний диаметр сквозного отверстия 140, которое сформировано на электродном выводе 120, больше внутренних диаметров сквозных отверстий 211, 221 и 320 и приблизительно равен наружному диаметру выступа 310.

Единичные элементы 100 и 101 укладывают стопкой на нижний кожух 210 в то время, как между этими единичными элементами 100 и 101 размещают изолирующую деталь 300, так что сквозные отверстия 221, 140 и 221 совмещаются друг с другом, а затем уложенные стопкой единичные элементы 100 и 101 закрывают верхним кожухом 220. После этого сквозь сквозные отверстия 221, 140, 221 вставляют крепежную деталь, например, болт 400, для скрепления единичных элементов 100 и 101 друг с другом. Гайка (не показана) может быть навинчена по резьбе на резьбовую часть 410, выполненную на нижнем конце болта 400, со стороны нижней поверхности нижнего кожуха 210, благодаря чему обеспечивается более надежное скрепление между единичными элементами 100 и 101.

На Фиг.4 проиллюстрировано в типичном случае скрепление между двумя единичными элементами 100 и 101. Однако количество единичных элементов может меняться в зависимости от емкости и выходной мощности модульной батареи 200.

Электродные выводы 120 и 121 могут быть соединены последовательно или параллельно друг с другом при помощи проводящей соединительной детали (не показана), которая связана с изолирующей деталью 300. Эта соединительная деталь может быть выполнена имеющей различные конструкции. Поскольку проводящая соединительная деталь связана непосредственно с изолирующей деталью 300, электрическое соединение между этой соединительной деталью и электродными выводами 120 и 121 легко выполняется благодаря физическому контакту между ними. В зависимости от обстоятельств, контактный участок может быть приварен для увеличения силы скрепления между соединительной деталью и электродными выводами 120 и 121.

К верхней поверхности корпуса единичного элемента 100 прикрепляют двухсторонние клейкие ленты 500, благодаря чему гарантируется более прочное скрепление между уложенными стопкой единичными элементами 100 и 101. Кроме того, уложенные стопкой единичные элементы 100 и 101 размещаются с зазором между собой на толщину двухсторонних клейких лент 500. Зазор между уложенными стопкой единичными элементами 100 и 101 служит для компенсации изменения объема единичных элементов 100 и 101 в то время, когда эти единичные элементы 100 и 101 заряжаются или разряжаются, и для эффективного рассеивания тепла, выделяемого единичными элементами 100 и 101 в то время, когда эти единичные элементы 100 и 101 заряжаются или разряжаются.

Фиг.5 представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий модульную батарею 200, изготовленную в соответствии с предпочтительным вариантом воплощения настоящего изобретения.

Обращаясь к Фиг.5, модульная батарея 200 содержит верхний кожух 220, нижний кожух 210, множество единичных элементов 100, первый схемный блок 230, второй схемный блок 240 и третий схемный блок 250. Единичные элементы 100 уложены стопкой друг на друга между верхним кожухом 220 и нижним кожухом 210, которые отделены друг от друга. Первый схемный блок 230 установлен на передней поверхности модульной батареи 200, второй схемный блок 240 установлен на нижней поверхности модульной батареи 200, а третий схемный блок 250 установлен на задней поверхности модульной батареи 200.

Поскольку верхний кожух 220 и нижний кожух 210 отделены друг от друга, то количество единичных элементов 100, которые можно укладывать стопкой друг на друга, верхним кожухом 220 и нижним кожухом 210 не ограничивается. Следовательно, можно легко конструировать модульную батарею 200 таким образом, чтобы эта модульная батарея 200 имела желаемые электрическую емкость и выходную мощность, при модифицировании первого схемного блока 230 и третьего схемного блока 250 в зависимости от количества уложенных стопкой единичных элементов 100. Кроме того, единичные элементы 100 являются открытыми, и следовательно, рассеивание тепла осуществляется эффективно в то время, когда эти единичные элементы 100 заряжаются или разряжаются.

Первый схемный блок 230 установлен на одной боковой поверхности модульной батареи 200 рядом с электродными выводами единичных элементов 100. Первый схемный блок 230 включает в себя соединяющую выводы деталь для соединения единичных элементов 100 параллельно или последовательно друг с другом и сборку измерительной платы для приема сигналов напряжения и тока от соответствующих единичных элементов 100 и измерения температуры соответствующих единичных элементов 100.

Второй схемный блок 240 электрически соединен с первым схемным блоком 230. Второй схемный блок 240 включает в себя сборку основной платы для управления модульной батареей 200. Второй схемный блок 240 установлен в нижней приемной части нижнего кожуха 210.

Третий схемный блок 250 электрически соединен со вторым схемным блоком 240. Кроме того, третий схемный блок 250 соединен с внешней выходной клеммой, предотвращая при этом перегрузки по току во время зарядки и разрядки электричества. Третий схемный блок 250 установлен на другой боковой поверхности модульной батареи 200 таким образом, что третий схемный блок 250 находится напротив первого схемного блока 230.

При вышеуказанной конструкции надежное скрепление и электрическое соединение между единичными элементами достигается без использования дополнительных деталей, таких как кассеты. Кроме того, схемные блоки последовательно устанавливаются на сторонах модульной батареи. Следовательно, модульная батарея изготавливается имеющей компактную конструкцию и с большой силой крепления.

Хотя выше в иллюстративных целях были раскрыты предпочтительные варианты воплощения настоящего изобретения, специалисты в данной области техники поймут, что возможны различные модификации, добавления и замены без отхода от объема и сущности настоящего изобретения, раскрытых в прилагаемой формуле изобретения.

Промышленная применимость

Как понятно из вышеприведенного описания, на электродных выводах, выступающих из корпусов единичных элементов, формируют крепежные сквозные отверстия, имеющие особые формы, и через эти крепежные сквозные отверстия вставляют крепежные детали. В результате модульная батарея может быть изготовлена при надежном скреплении множества единичных элементов друг с другом в модульную батарею без использования обычных кассет, и при этом легко обеспечивается электрическое соединение между единичными элементами. Модульная батарея в соответствии с настоящим изобретением может использоваться по-разному в качестве модульной батареи для средне- и крупногабаритных устройств, таких как электрические велосипеды, электромобили и гибридные электромобили.