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电池单元支架

文献发布时间:2024-04-18 20:01:55


电池单元支架

技术领域

本发明涉及一种电池单元支架,其被配置成支撑多个电池单元,例如用于电动车辆中。

背景技术

电池组通常由串联和/或并联连接在一起的多个单个电池单元组成。电池组可以形成为诸如电动自行车或轻便摩托车的车辆设计的电池系统,并且一些应用可能需要串联和/或并联连接的多个电池组(或模块)以形成更大的电池系统,例如用于大型电网存储或电动车辆(EV)。

电池的容量随着使用而降低,并且一旦电池的容量下降到其原始容量的特定百分比,就可以判断为有问题,对于一些应用来说,该百分比可能更高(例如对于电动车辆来说是80%),而对于其他应用来说可能更低(例如能量存储),一旦电池的容量下降到当前应用的容量要求以下,则允许再次使用电池,但是对于其他应用来说仍然是可用的。

电池从第一寿命(EV)应用到第二寿命(能量存储)应用的重复使用仍然依赖于电池内各个电池单元的健康状态。如果像传统的方法如焊接或引线键合一样将电池单元永久地固定在一起,有缺陷或不牢固的单元就不容易取出或更换。

本发明提供了一种电池组结构,其能够进行低成本的组装和拆卸,以取出和更换电池。这允许核心组件与替换的单元一起重新使用,并允许在第二应用中重新使用之前对移除的细胞进行测试和分级。

由于电池单元不再永久地固定在一起,确保电池单元端子的电连接能够在正常使用中承受振动而不会彼此断开变得很重要。WO 2018/215725 A1公开了用于将导体推向电池单元相对端的端子以在振动下保持电连续性的弹性突起,然而仍有进一步改进的空间。

发明内容

根据本发明的第一方面,提供了一种电池单元支架,其包括端子电极和配置为支撑与端子电极接触的多个电池单元的框架,该框架包括基板、顶板和从基板延伸到顶板的至少一个侧支撑件。框架配置为在基板和顶板之间支撑多个电池单元,使得每个电池单元具有邻近基板的端部、邻近顶板的端部和在端部之间延伸并邻近至少一个侧支撑件的侧部,其中端子电极包括一个或多个导电材料带,其延伸:

沿着顶板,用于接触电池单元的一个端部的电端子,以及

沿着侧支撑件,用于接触另外的电池单元的侧面的另一个电端子。

当振动发生在垂直于接触面的方向时,振动对电连续性的影响最大由于导电材料带连接到电池单元一个端部的电端子,例如正极端子,并连接到另外的电池单元的侧面的另外的电端子,例如负极端子,所以导电材料带和电池单元的不同端子之间的接触表面处于彼此不同的平面中,因此这两个接触表面中只有一个会受到任何给定方向的振动的显著影响。

可以有一个导电材料带接触电池单元端部的电端子,而另一个导电材料带接触另一电池单元的侧面的另一电端子,然而在优选实施例中,导电材料带接触电池单元端部的电端子和另一电池单元的侧面的另一电端子,以将电池单元彼此串联电连接。可以提供多个这些导电材料带来串联连接多个电池,并且其他导电材料带可以各自接触两个或更多电池单元端部的电端子,和/或各自接触两个或更多电池单元的侧面的另外的电端子,以串联和并联组合连接电池单元。

优选地,导电材料带在第一平面中接触电池单元端部的电端子,并且在第二平面中接触另一电池单元的侧面的另一电端子,这些平面彼此垂直,这通常是圆柱形或矩形电池单元的情况。

根据本发明的第二方面,提供了一种电池单元支架,该电池单元支架包括端子电极和框架,该框架配置成支撑与端子电极接触的多个电池单元,该框架包括基板、顶板和从基板延伸到顶板的至少一个侧支撑件,该框架配置为在基板和顶板之间支撑多个电池单元,其中,端子电极包括导电材料带,该导电材料带配置为接触电池单元之一的电端子,其中,弹性可压缩元件设置在导电材料带和框架之间,并且其中,弹性可压缩元件设置有磁体,该磁体配置为将电池单元磁性吸引向导电材料带。电池单元支架可以与本发明第一方面的电池单元支架相同。

当框架振动时,通过允许导电材料带和框架之间的一些相对运动,弹性可压缩元件有助于保持电池单元的电端子与导电材料带接触。具有可弹性压缩的磁体将电池单元吸引向可弹性压缩的元件和导电材料带,因此进一步降低了当框架振动时电池单元从导电材料带脱离的风险。研究表明,弱磁场不应该影响电池的性能,并且应该足够弱,以便不影响任何附近的电子器件,并且在电池单元支架的外部具有非常低的可检测的磁场。弹性可压缩元件例如可以是弹性体元件,其可以是橡胶。

磁体可以嵌入由弹性可压缩元件限定的空腔内,并且该空腔可以将磁体定位在弹性可压缩元件内,与远离导电材料带的弹性可压缩元件的相对外侧相比,磁体更靠近面对导电材料带的弹性可压缩元件的外侧。这使得磁体更靠近电池单元,从而增加了将电池单元的电端子吸引向导电材料带的磁力。

导电材料带优选具有足够的柔性,以在磁体施加的磁引力下弯曲成与电池单元的电端子接触,从而当电池单元在远离弹性可压缩元件的方向上移动时,磁体对电池单元的拉力推动导电材料带在相同方向上弯曲,保持导电材料带与电池单元的电端子接触。

框架可以配置为在基板和顶板之间支撑多个电池单元,使得每个电池单元具有邻近基板的端部、邻近顶板的端部和在端部之间延伸并邻近至少一个侧支撑件的侧部。因此,每个电池单元的纵轴可以平行于至少一个侧支撑件在从基板到顶板的方向上延伸。

弹性可压缩元件可位于顶板上,并配置成推动导电材料带与电池单元端部的电端子接合,或者弹性可压缩元件可位于至少一个侧支撑件上,并配置成推动导电材料带与电池单元的侧面的电端子接合。

通常有多个导电材料带和多个弹性可压缩元件,并且优选地,弹性可压缩元件设置在顶板上,用于推动导电材料带与电池单元端部的电端子接合,并且设置在至少一个侧支撑件上,用于推动导电材料带与电池单元的侧面的电端子接合。

该至少一个侧支撑件可以限定从顶板延伸到基板的多个空腔,每个空腔用于接收多个电池单元中的相应一个。该至少一个侧支撑件可以包括位于电池单元支架外围的一个或多个外侧支撑件,以及位于外侧支撑件之间的一个或多个内侧支撑件,外侧支撑件和内侧支撑件一起限定了用于容纳电池单元的多个空腔。

该外侧支撑件或每个外侧支撑件可以包括配置为接收顶板的相应脊的通道,并且通道中的脊可以防止外侧支撑件从顶板向外弯曲。优选地,外侧支撑件的通道包括倒角侧,该倒角侧构造成接合顶板的脊的倒角侧,以将外侧支撑件和顶板相对于彼此保持在正确的位置。

所述至少一个侧支撑件可以为容纳电池单元的每个空腔限定相应的槽,每个槽在从顶板朝向基板的方向上延伸,并且弹性可压缩元件可以是滑入槽中的带,并且配置为将相应的导电材料带推入空腔中并抵靠电池单元的侧面,以接触电池单元的侧面的电端子。

如果需要,那么可以从顶板上的弹性可压缩元件和/或至少一个侧支撑件上的弹性可压缩元件中省略磁体。顶板上用于推动导电材料带与电池单元端部的电端子接合的弹性可压缩元件,以及至少一个侧支撑件上用于推动导电材料带与电池单元的侧面的电端子接合的弹性可压缩元件的组合,可以用来降低振动中断电端子和导电材料带之间的连接的风险。这仍将提供优于在每个电池单元的两个相对端使用弹性可压缩元件的改进,因为与两端相比,当弹性可压缩元件仅设置在电池单元的一个端部时,电池单元的运动自由度较小。因此,每个电池单元的空腔可以仅在空腔的一个端部设置有弹性可压缩元件,并且仅在空腔的一侧设置有弹性可压缩元件。

根据本发明的第三方面,提供了一种电池单元支架,其包括端子电极和配置为支撑与端子电极接触的多个电池单元的框架,该框架包括基板、顶板和从基板延伸到顶板的至少一个侧支撑件。框架配置为在基板和顶板之间支撑多个电池单元,使得每个电池单元具有邻近基板的端部和邻近顶板的端部,其中端子电极包括导电材料带,该导电材料带配置为接触电池单元的端部之间的电池单元之一的侧面的电端子,并且其中热敏电阻安装在顶板处的导电材料带上。电池单元支架可以与本发明的第一和/或第二方面的电池单元支架相同。

导电材料带可以与电池单元的侧面具有大的接触面积,因此可以有效地将热量从电池单元传递到顶板,在顶板处有空间将热敏电阻安装在导电材料带上以监控电池单元的温度。

导电材料带的第一部分可以具有第一宽度,导电材料带的第二部分可以具有第二宽度,第一宽度比第二宽度宽,其中与电端子和安装的热敏电阻的接触在导电材料带的第一部分内。因此,导电材料带的宽度可以大于在与电端子的接触和安装的热敏电阻之间的第一部分上传送预期电流所需的宽度,以改善从电池单元到热敏电阻的热传递,并能够更精确地估计电池单元的温度。

本文通篇所指的导电材料带是导电材料带,这从其作为电导体的功能可以明显看出。导电材料带优选地还具有高导热性,既有助于从电池单元带走热量以降低过热的风险,又有助于将热量从电池单元传递到热敏电阻。

还可以添加至少一个导热片,接触电池单元的侧壁,用于监控温度。热敏电阻可以安装在顶板的每个导热片上。导热片仅接触一个电池单元,因此通常不用于在电池单元之间导电。

根据本发明的第四方面,提供了一种电池单元支架,其包括端子电极和配置为支撑与端子电极接触的多个电池单元的框架,该框架包括基板、顶板和从基板延伸到顶板的至少一个侧支撑件。框架配置为支撑基板和顶板之间的多个电池单元,其中端子电极包括配置为接触两个电池单元的电端子的导电材料带。导电材料带从其中一个电端子延伸到顶板的下表面,穿过顶板延伸到顶板的上表面,返回穿过顶板延伸到顶板的下表面,并且延伸到另一个电端子,并且其中顶板上的导电材料带的一部分限定了配置为连接到另外的电路的电衬垫。电池单元支架可以与本发明的第一、第二和/或第三方面的电池单元支架相同。

顶板将电池单元保持在电池单元支架中,并且顶板的上表面提供了对电连接在两个电池单元之间的导电材料带的访问,允许进一步的电路连接到导电材料带。导电材料带可以在彼此相同极性的电端子之间延伸,以限定两个电池单元之间的并联连接,或者导电材料带可以在彼此不同极性的电端子之间延伸,以限定两个电池单元之间的串联连接。

终端子电极可以包括多个导电材料带,其配置为连接在电池单元之间,并且顶板的上表面可以提供到多个导电材料带的通路,以允许另外的电路连接到在电池之间形成电连接的多个电路节点。

电池单元支架可以包括支撑另外的电路的柔性电路基板,柔性电路基板配置为覆盖顶板并连接到导电材料带的电衬垫。柔性电路基板将导电材料带电连接到电池管理系统,该电池管理系统配置成监控电池单元的状态,包括它们的电压或健康状态,并且因此可以在电池单元性能下降到最低要求以下时发出信号。如本领域已知的,柔性电路基板是非常薄且柔性的电路基板,通常由其上印刷有导电轨迹的聚合物薄层构成。

根据本发明的第五方面,提供了一种电池单元支架,其包括端子电极和配置为支撑与端子电极接触的多个电池单元的框架,该框架包括基板、顶板和从基板延伸到顶板的至少一个侧支撑件。框架配置为在基板和顶板之间支撑多个电池单元,其中端子电极包括配置为接触两个电池单元的电端子的导电材料带,并且其中导电材料带包括横截面积减小的部分,该部分配置为在两个电池单元之间流动过量电流的情况下充当保险丝。电池单元支架可以与本发明的第一、第二、第三和/或第四方面的电池单元支架相同。

使用导电材料带来限定保险丝节省了对额外的保险丝组件和连接点的需要,降低了电池单元支架的成本。如果导电材料带响应于过大的电流而熔化,那么导电材料带可以用新的导电材料带替换,以恢复电池单元支架的功能。端子电极优选地包括多个导电材料带,这些导电材料带配置为连接在电池单元之间,使得电池单元可以串联和/或并联连接在一起,其间具有保险丝。

导电材料带优选为铜,因为其具有高导电性和导热性,然而在替代实施例中可以使用替代电导体。铜带优选地具有小于1.2mm的厚度,使得其在振动下可以容易地弯曲以保持与电池单元的电端子接触。

根据本发明的第六方面,提供了一种电池单元支架,其包括端子电极和配置为支撑与端子电极接触的多个电池单元的框架,该框架包括基板、顶板和从基板延伸到顶板的至少一个侧支撑件。框架配置为在基板和顶板之间支撑多个电池单元,其中端子电极包括配置为接触电池单元之一的电端子的导电材料带,其中在导电材料带和框架之间提供弹性可压缩元件,其中使用螺栓或螺钉将顶板栓接或拧紧到至少一个侧支撑件上,并且其中螺栓或螺钉的纵轴垂直于从框架穿过弹性可压缩元件延伸到导电材料带的方向。电池单元支架可以与本发明的第一、第二、第三、第四和/或第五方面的电池单元支架相同。

由于螺栓或螺钉的纵轴垂直于穿过弹性可压缩元件从框架延伸到导电材料带的方向,所以由螺栓或螺钉施加的张力对框架和导电材料带之间的弹性可压缩元件的压缩状态几乎没有影响。因此,螺栓或螺钉拧紧的紧密度不会显著影响框架和导电材料带之间的弹性可压缩元件的压缩量,允许弹性可压缩元件的压缩量基于框架的几何形状精确设定,而与螺栓或螺钉拧紧的程度无关。

根据本发明的第七方面,提供了一种电池单元支架组件,包括第六方面的第一和第二电池单元支架,其中第一电池单元支架的至少一个侧支撑件的上端与第二电池单元支架的至少一个侧支撑件的上端重叠,其中每个电池单元支架的顶板包括向上的突起,其中第一电池单元支架的顶板的向上突起与第二电池单元支架的顶板的向上突起重叠,并且其中螺栓或螺钉在上端之间的重叠处穿过第一和第二电池支架的至少一个侧支撑件的上端,并且在向上突起之间的重叠处穿过第一和第二电池支架的顶板的向上突起。

因此,第一和第二电池单元支架的弹性可压缩元件的压缩状态独立于螺栓或螺钉的紧密度,并且螺栓或螺钉用于将第一和第二电池单元支架彼此保持在一起。

根据本发明的第八方面,提供了一种电池组,其包括第一至第六方面的电池单元支架或第七方面的电池单元支架组件,该电池组还包括支撑在该电池单元支架或每个电池单元支架的基板和顶板之间的多个电池单元。

根据本发明的第九方面,提供了一种包括第八方面的电池组的电动车辆。

根据本发明的第十方面,提供了一种整修第八方面的电池组的方法,包括从至少一个侧支撑上移除顶板,移除一个或多个电池单元并用新的电池单元替换,以及替换至少一个侧支撑上的顶板。因此,当电池单元变得有缺陷时,可以拆卸电池组,并用新的电池单元替换有缺陷的电池单元。

这里使用的单词“带”取其正常含义,表示长度远大于其宽度的细长形状,例如导电材料带的长度可以至少是其宽度的三倍。

优选地,导电材料带的宽度远大于其厚度,例如宽度至少是其厚度的三倍。保持厚度减小保持了导电材料带的柔性,并且允许宽度大于厚度允许导电材料带承载更高的电流,而不牺牲导电材料带在期望方向上弯曲和挠曲的能力。导电材料带优选为单片导电材料。

附图说明

现在将仅通过非限制性示例并参考附图来描述本发明的实施例,其中:

图1示出了根据本发明的实施例的电池单元支架的示意性截面图;

图2示出了图1的电池单元支架的顶部的示意图;

图3示出了类似于图2的电池单元支架的顶部的示意图,其中移除了柔性电路基板;

图4示出了图3的电池单元支架的顶部的示意图,其中顶板被另外移除;

图5示出了具有弹性可压缩元件的导电材料带的示意性透视图,该导电材料带是图1至4的电池单元支架的一部分;

图6示出了具有弹性可压缩元件的替代的导电材料带的示意性透视图,该导电材料带可替换地实施在图1至图4的电池单元支架中;

图7示出了具有弹性可压缩元件的另一替代的导电材料带的示意性透视图,该导电材料带可替代地实施在图1至图4的电池单元支架中;

图8示出了根据本发明另一个实施例的电池单元支架的示意性截面图;

图9示出了包括两个类似于图1的电池单元支架的电池单元支架组件的示意性截面图;

图10示出了图9的电池单元支架组件的示意性侧视图;

图11示出了包括电池组的电动车辆的示意图,该电池组由两个类似于图1的电池单元支架形成;和

图12示出了整修图11的电池组的示意流程图。

附图不是按比例绘制的,相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

具体实施方式

图1的示意性截面图示出了电池组1,该电池组1包括电池单元支架5和两个电池单元20(为了清楚起见,在图1中仅标记了一个电池单元)。电池单元支架5包括框架6,并且框架6包括基板10、侧支撑件12和顶板14。侧支撑件12可以包括位于电池单元支架的外围侧的外侧支撑件12e,以及位于外侧支撑件12e之间和电池单元20之间的内侧支撑件12f。基板10和外侧支撑件12e可以彼此成一体以限定壳体,并且例如由塑料材料模制而成。顶板14和内侧支撑件12f可以彼此成一体,并且例如由塑料材料模制而成。

外侧支撑件12e可以从基板10向上延伸到顶板14,并且顶板14可以通过螺钉15拧到外侧支撑件的上端12b。外侧支撑件的上端12b可以包括具有倒角侧12p的通道。顶板14b的下侧可以包括脊,该脊配置成装配到通道中,并且该脊可以具有倒角侧14p,该倒角侧14p配置成接合通道的倒角侧12p。脊装配到通道中,以防止外侧支撑件12e的上端12b弯曲远离电池单元20。基板10和外侧支撑件12e以及顶板14可以一起形成框架,作为封闭电池单元20的外壳。

每个电池单元20可以是圆柱形的,并且具有下端22、上端24和侧壁28,侧壁28从下端延伸到上端,并且限定了电池单元的侧面。电池单元的上端24具有正极端子26,侧壁28是负极端子。电池单元支架5还包括连接在电池单元端子和具有柔性电路33的柔性电路基板30之间的导电材料带16、16f和16g(见图2)。每个电池单元可以由限定侧壁28和负极端子的金属罐以及具有正极端子26的顶部形成。

电池单元20可以由从顶板14延伸的内侧支撑件12f保持。外侧支撑件12e和基板10可以一起限定壳体,该壳体可以在电池单元和内侧支撑件上滑动。然后,外侧支撑件12e的上端可拧到顶板14的端部,其中通道的倒角侧12p接合脊的倒角侧14p,以将壳体和顶板相对于彼此正确定位。

每个导电材料带优选地具有至少比其宽度大三倍的长度,具有垂直于其长度方向的矩形横截面,并且可以由铜制成以提供高导电性和物理柔性。导电材料带16、16f和16g可以将两个电池单元20彼此串联连接到柔性电路33。导电材料带16可以将两个电池单元的正极端子和负极端子连接在一起,并且可以设置有到柔性电路33的连接点32,从而允许监控两个电池单元之间的电路节点。

导电材料带16具有第一端16a,其可以在弹性体元件18形式的弹性可压缩元件下方弯曲,以接触正极电端子26。弹性体元件18可以安装到顶板14的下表面,并且具有长方体的形状,并且可以弹性地按压导电材料带的第一端16a与正极电端子26接触。弹性体元件18可以具有容纳磁体18a的空腔。磁体18a可以位于长方体形状的内部,远离导电材料带,更靠近面向导电材料带的下外侧,而不是面向顶板14的上外侧。弹性体元件可以由两部分形成,一部分具有用于容纳磁体的盲孔,另一部分在磁体插入后密封盲孔。

磁体18a将正极电端子26和导电材料带的第一端16a彼此拉在一起,降低了正极电端子26和第一端16a在振动下彼此分离并导致开路的风险。

导电材料带16可以从正电端子26延伸到顶板14的下表面,穿过顶板中的孔14a到达顶板的上表面。导电材料带的中间部分16b可以沿着顶板的上表面延伸,并且构成电衬垫,连接点32可以添加到该电衬垫,以将导电材料带连接到柔性电路33。导电材料带的第二端16c可以经由顶板中的孔14b穿过顶板向后延伸到顶板的下表面,并延伸到负极端子28。

第二端16c在电池单元的侧面接触负极端子28,因此导电材料带16将两个电池单元彼此串联连接在一起。侧支撑件12为每个电池单元限定了相应的槽12a,每个槽12a从顶板所在的侧支撑件的上端向下延伸。每个12a槽接收弹性带19形式的弹性可压缩元件。弹性带19保持在槽中,并位于侧支撑件和导电材料带的第二端16c之间,从而弹性地迫使第二端16c与最右边的电池单元的负极端子28接触,如图1所示。弹性体元件19没有任何磁体,尽管如果需要,在替代实施例中可以包括类似于磁体18a的磁体。

第一端16a和正极电端子26的接触区域可以垂直于第二端16c和负极电端子28的接触区域,因此特定方向上的振动通常仅在任何显著程度上影响这些接触区域中的一个。如果振动导致在平行于接触平面的方向上的运动,那么接触部件在振动下彼此分离的风险就不大。因为电池单元的下端22邻接基板10,所以电池单元没有向下移动的空间,因此弹性体元件18只需要适应电池单元从其中间位置向上移动,在其中间位置,电池单元的下端22接触基板10。基板10可以由刚性塑料材料制成。

每个电池单元20可以在电池单元的第一侧上接触侧支撑件12,并且在与第一电池单元相对的电池单元的第二侧上接触导电材料带的第二端16c,第二端16c被弹性体元件19挤压成与电池单元接触。因此,在振动下,弹性体元件19仅需要适应电池单元从中间位置的侧向移动,在该中间位置,电池单元的第一侧接触侧支撑件12。侧支撑件12可以由刚性塑料材料形成。

顶板14可以通过螺钉15连接到外侧支撑件12e。具体地,侧支撑件12e可以具有与顶板14的端部重叠的上端12b,因此螺钉15可以沿着每个螺钉的纵向轴线15a侧向拧入,穿过上端12b并进入顶板14的端部。从图1中可以理解,螺钉15的拧紧程度对框架和电池单元之间弹性体元件18的压缩量没有显著影响,因为框架和电池单元之间的压缩方向15b垂直于每个螺钉的纵轴15a。弹性体元件18的压缩量由螺钉孔15c位于上端12b的高度设定。

图2的示意图显示了图1的电池单元支架的俯视图,其中可以看到柔性电路基板30和柔性电路33。柔性电路基板30被放置在顶板14的顶部,并且通过在柔性电路33和导电材料带16之间形成焊接点32,柔性电路33被连接到导电材料带16。柔性电路33包括到多个电池单元之间的多个导电材料带的多个接头,允许电池组的电池单元之间的所有电路节点被监控。柔性电路在柔性电路基板30的边缘处被布线到导管35中,并且连接到电池管理系统40,该电池管理系统40可以位于电池组上或者远离电池组。

图3的示意图显示了类似于图2所示的电池单元支架的俯视图,但是移除了柔性电路基板30,使得顶板14可见,导电材料带的中间部分16b在顶板14的顶面上可见。此外,图3的电池支架可以支撑八个电池单元,而不是由图2的电池单元支架支撑的十六个电池单元,并且图3的电池单元支架可以在顶板14的顶面上具有孔14h。孔14h用于接收沿垂直纵轴拧入侧支撑件上部的螺钉,而不是图2所示的允许沿水平纵轴拧入的孔15c。穿过孔14h的螺钉也可以穿过柔性电路基板30,以将柔性电路基板保持在顶板和侧支撑上。

图4的示意图显示了图3的电池单元支架的俯视图,但是移除了顶板14,从而可以更好地看到导电材料带16和弹性体元件18的形状。还可以看到侧支架顶部的螺钉孔12c,其可以容纳穿过图3中的孔14h的螺钉,以将柔性电路基板30和顶板14固定到侧支架12上。

图5的示意图显示了与电池单元支架的其余部分隔离的导电材料带16,以及弹性体元件18和19。导电材料带16具有矩形横截面,沿着导电材料带的整个长度具有恒定的宽度和厚度。然而,在进一步的实施例中,带的宽度和/或厚度可以沿着它们的长度变化,现在将参照图6和图7进行描述。

图6示出了可以用来代替导电材料带16的导电材料带116的示意图。导电材料带116可以具有从电池单元的侧面延伸到顶板14的第一部分116x,以及从第一部分延伸到相邻电池单元的顶部的第二部分116y。第一部分116x可以具有第一宽度W1,第二部分可以具有第二宽度W2,第一宽度W1大于第二宽度W2。第一部分可以从第二部分一直延伸到带的端部,并且在基本上所有的延伸部分上具有宽度W1,第二部分可以从第一部分一直延伸到带的另一端部,并且在基本上所有的延伸部分上具有宽度W2。

热敏电阻100可以安装在导电材料带上,其中导电材料在导电材料带的中间部分和第一部分116x内延伸过顶板。热敏电阻100然后可以连接到类似于柔性电路基板30的柔性电路基板上的电路,并且该电路可以连接到电池管理系统以监控所有电池单元的温度。

第二宽度W2足以承载通过导电材料带116的所有预期电流而不会过热,并且第一宽度W1大于第二宽度W2,以增加从电池单元的侧面到热敏电阻100的热传递效率。第一部分116x的厚度也可以大于第二部分116y的厚度,以增加到热敏电阻的热传递。

也可以使用类似于116的导电材料带,但是其不一定携带任何电,并且纯粹是为了监控电池单元的温度而设计的。例如,第二部分116y可以从带116完全截断,使得仅保留第一部分116x,第一部分116接触电池单元的侧面28,并从那里将热量传递到热敏电阻100。

图7示出了另一个导电材料带216的示意图,该导电材料216可以用来代替导电材料带16。导电材料带216可以包括横截面积减小的部分250,该部分250将充当保险丝,并且在两个电池单元之间流动过量电流的情况下熔化。保险丝250可以位于两个端部216x和216y之间的导电材料带的中间部分。然而,保险丝250可以替代地位于导电材料带与电池单元的电端子的接触区域之间的任何地方。保险丝250也可以结合到图6所示的导电材料带116的第一部分或第二部分116x或116y中。

图8示出了根据本发明的另一个实施例的电池单元固定器的示意性截面图,除了导电材料带配置为将电池单元彼此并联而不是串联之外,该固定器与上述实施例相同。导电材料带316将正电端子连接在一起,并连接到正输出电极315。导电材料带317将负极端子连接在一起。导电材料带318提供负输出电极,其通过电池单元的导电侧28电连接到导电材料带317。还可以使用导电带将电池单元的子集彼此并联连接,并将子集彼此串联连接,以形成各种电池单元电路配置。

图9的示意性截面图示出了包括两个类似于图1所示的电池单元支架的电池单元支架组件。两个电池单元支架可以彼此相同,并且每个都具有连接到顶板114的侧支撑件112,类似于前述的侧支撑件12和顶板14。柔性电路基板130可以位于顶板14之间,用于连接到导电材料带16。

每个电池单元支架具有侧支撑件,其上端112a位于电池支架的一侧,以及侧支撑件,其上端112b位于电池单元支架的相对侧。上端112b的位置比上端112a更远离电池单元支架,因此当两个电池单元支架如图所示邻接在一起时,每个电池单元支架的上端112a与另一个电池单元支架的上端112b重叠。

每个顶板114在电池支架的一侧具有向上的突起114a,在电池支架的相对侧具有向上的突起114b。向上突起114a比向上突起114b更远离电池单元支架,因此当两个电池单元支架如图所示邻接在一起时,每个电池单元支架的向上突起114a与另一个电池单元支架的向上突起114b重叠。

两个电池支架和它们的顶板由位于电池支架两侧的螺钉115固定在一起。每个螺钉在平行于弹性体元件被压缩的方向D2和D3的纵向方向D1上穿过重叠的上部112a和112b,并且还穿过重叠的上部突起114a和114b。因此,弹性体元件的压缩状态独立于螺钉的紧密度,并且螺钉执行将顶板114固定到侧支撑件112和将两个电池单元支架彼此固定的双重功能。

还可以以与上面关于图1讨论的通道和脊类似的方式,为侧支撑件的上端提供用于接收顶板的脊的通道。侧支撑件可以包括位于侧支撑件112之间的内侧支撑件112f,并且内侧支撑件112f可以与基板10一体形成。然而,在替代实施例中,类似于上面关于图1讨论的内侧支撑件12e,将内侧支撑件112f与顶板114一体形成是可能的。

图10示出了从图9的右侧看去的电池单元支架组件的示意性侧视图。可以看到螺钉115是如何沿着电池单元支架组件的侧面间歇地定位的,柔性电路基板130在螺钉115之间的位置从两个电池单元支架之间延伸出来,允许进一步的电路连接到柔性电路基板。

图11示出了电动车辆100的示意图,其包括由图9的电池单元支架组件和多个电池单元形成的电池组120。电池组100输送电力以驱动电动车辆的一个或多个马达,从而驱动车辆前进。在该示例中,电动车辆100是货车,然而,可以替代地实施其他类型的电动车辆,例如汽车或自行车。

图12示出了电池组120整修的示意流程图。一旦确定电池组的一个或多个电池单元有缺陷并需要更换,例如在电池组使用预定时间后,或者响应于来自电池管理系统的信号,螺钉115可以在步骤400中松开,以将电池单元支架彼此释放,并将顶板114从侧支撑件112释放。在内侧支撑件与顶板永久连接或一体形成的实施例中,只有外侧支撑件从顶板释放,而不是所有的侧支撑件。

然后,在步骤410中,有缺陷的电池单元可以从它们的空腔中滑出,并且在另一个要求较低的环境中回收或重新使用,例如能量存储。然后,在步骤420中,可以用新的电池单元替换移除的电池单元。在最后的步骤430中,顶板114可以被放回到侧支撑件112上,并且电池单元支架被定向为再次彼此邻接,使得螺钉115可以被重新插入并拧紧以将电池单元支架保持在一起,并且将顶板固定到侧支撑件。

落入本发明范围内的所述实施例的许多其它变化对本领域技术人员来说是显而易见的。

相关技术
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06120116574737