柔性電池連接支架的製作方法
2023-05-06 05:48:26 3
柔性電池連接支架的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種柔性電池連接支架，其包括N(N≥2，N為整數)個用於收容電池單體的主套和N-1個連接在相鄰主套之間的轉接套；每一主套的兩端各設有一個電極導出端，主套內還設有兩根貫穿主套的主套金屬線；轉接套通過轉接套金屬線和導電柱分別與主套金屬線和電極導出端電連接，實現相鄰主套內單體電池的串並聯，並通過切換轉接套金屬線和導電柱與主套金屬線和電極導出端的電連接關係，改變相鄰主套內單體電池的串並聯關係。與現有技術相比，本實用新型柔性電池連接支架可以實現電池組中單體電池的串並聯快速切換，滿足特殊電子設備或特殊場合對電源的使用要求。
【專利說明】柔性電池連接支架
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電池【技術領域】，更具體地說，涉及一種用於單體電池串並聯切換的柔性電池連接支架。
【背景技術】
[0002]由於鋰離子電池具有電壓高、體積小、質量輕、比容量高、無記憶效應、無汙染、自放電小和循環壽命長等諸多優點，使得其在行動裝置、航空航天和交通工具等領域的應用得到了空前發展。
[0003]隨著電子設備逐漸向異形化及柔性化方向發展，其對鋰離子電池柔性的要求也愈益升高，但目前具備柔性的鋰離子電池僅LG、蘋果等少數廠商在研製，且尚未投入市場化生產。
[0004]此外，為了實現恆壓/恆流長時間放電或高電壓大電流放電，往往需要將若干單體電池通過串並聯的方式組裝成電池組，傳統組裝方法是將各單體電池進行固定連接，但連接後的各單體電池位置相對確定，因而電池組不具有柔性。更進一步，有些用電設備在不同時間段對電源的放電要求是不同的，例如，有時候要求恆流放電，有時候又要求高電壓大電流放電，這就要求電池組內各單體電池的連接方式在不同的時間段能夠有所不同。然而，由於傳統電池組內的各單體電池是固定連接的，因此，不可能實現在不同的時間段切換成不同的串並聯模式。
[0005]有鑑於此，確有必要提供一種能夠實現單體電池之間串並聯切換的柔性電池連接支架。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的在於:提供一種設計構思巧妙，能夠實現單體電池之間串並聯切換的柔性電池連接支架。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型提供了一種柔性電池連接支架，其包括N (N彡2，N為整數)個用於收容電池單體的主套和N-1個連接在相鄰主套之間的轉接套；每一主套的兩端各設有一個電極導出端，主套內還設有兩根貫穿主套的主套金屬線；轉接套通過轉接套金屬線和導電柱分別與主套金屬線和電極導出端電連接，實現相鄰主套內單體電池的串並聯，並通過切換轉接套金屬線和導電柱與主套金屬線和電極導出端的電連接關係，改變相鄰主套內單體電池的串並聯關係。
[0008]作為本實用新型柔性電池連接支架的一種改進，所述每一轉接套的兩端各設有兩個對稱的導電柱而形成兩對對角導電柱，轉接套內還設有兩根貫穿轉接套的轉接套金屬線，轉接套的第一對對角導電柱之間通過導電件電連接，第二對對角導電柱則各自與兩根轉接套金屬線中的一根電連接；轉接套連接在主套之間時，兩根轉接套金屬線分別與相鄰主套的兩根主套金屬線對接導通，其中一對對角導電柱分別與主套的兩個電極導出端導通，另一對對角導電柱懸空，從而將兩個相鄰主套中的單體電池組成並聯或串聯結構；正向或逆向旋轉轉接套，兩根轉接套金屬線將交換所對接導通的主套金屬線，同時，懸空的一對對角導電柱將切換至分別與主套的兩個電極導出端導通，從而改變兩個相鄰主套中單體電池的串並聯關係。
[0009]作為本實用新型柔性電池連接支架的一種改進，還包括蓋在最前端主套自由端的頂蓋，頂蓋上設有正極接線柱和負極接線柱，兩個接線柱各自與一根主套金屬線電連接，與主套自由端的電極導出端同極的接線柱還與主套的電極導出端電連接。
[0010]作為本實用新型柔性電池連接支架的一種改進，還包括蓋在最尾端主套自由端的底蓋，底蓋將主套自由端的電極導出端與兩根主套金屬線中的一根電連接。
[0011]作為本實用新型柔性電池連接支架的一種改進，所述主套包括套筒和分別設於套筒兩端的端板，其中一端的端板內壁上設有固定單體電池用的彈性元件；主套的兩個電極導出端分別設於不同的端板上，並分別與單體電池的正極和負極電連接。
[0012]作為本實用新型柔性電池連接支架的一種改進，所述主套套筒的兩端分別設有用於與轉接套連接用的連接件；兩根主套金屬線分別設於套筒的內壁上，並分別從端板中穿出而延伸至連接件。
[0013]作為本實用新型柔性電池連接支架的一種改進，所述轉接套包括套筒和分別設於套筒兩端的端板，導電柱分別設於兩個端板上；套筒的兩端分別設有用於與主套連接用的連接件；兩根轉接套金屬線分別設於套筒的內壁上，並分別從端板中穿出而延伸至連接件。
[0014]作為本實用新型柔性電池連接支架的一種改進，所述轉接套和/或主套為可軸向伸縮和橫向彎曲變形的柔性套。
[0015]作為本實用新型柔性電池連接支架的一種改進，所述轉接套和/或主套為採用波紋加工而製成的螺旋形或環形柔性套。
[0016]作為本實用新型柔性電池連接支架的一種改進，所述主套與轉接套以嵌入、環套或卡槽方式相互連接。
[0017]作為本實用新型柔性電池連接支架的一種改進，所述主套和轉接套的部分或全部金屬線為自熔斷式保險絲。
[0018]與現有技術相比，本實用新型柔性電池連接支架可以實現電池組中單體電池的串並聯快速切換，因此能夠滿足特殊電子設備或特殊場合對電源的使用要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型柔性電池連接支架的結構及其有益技術效果進行詳細說明。
[0020]圖1為本實用新型柔性電池連接支架的使用狀態剖視圖。
[0021]圖2為本實用新型柔性電池連接支架的主套的主視圖。
[0022]圖3為本實用新型柔性電池連接支架的主套的剖視圖。
[0023]圖4為本實用新型柔性電池連接支架的轉接套的主視圖。
[0024]圖5為本實用新型柔性電池連接支架的轉接套的剖視圖。
[0025]圖6為本實用新型柔性電池連接支架的底蓋的剖視圖。
[0026]圖5為本實用新型柔性電池連接支架的頂蓋的剖視圖。
[0027]圖8-9為使用本實用新型柔性電池連接支架的切換單體電池串並聯關係的示意圖。
【具體實施方式】
[0028]為了使本實用新型的發明目的、技術方案和有益技術效果更加清晰明白，以下結合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的【具體實施方式】僅僅是為了解釋本實用新型，並不是為了限定本實用新型。
[0029]請參閱圖1，本實用新型柔性電池連接支架包括N (N彡2，N為整數)個主套10、N-1個轉接套20、一個底蓋30和一個頂蓋40 ;其中，主套10用於收容單體電池50 ;轉接套20連接在相鄰的主套10之間，用於實現相鄰單體電池50的串/並聯連接，以及串並聯狀態的切換；底蓋30和頂蓋40分別蓋在最端部兩個主套10的自由端上，實現相應的電連接功能並對主套10內部元件進行保護。
[0030]請參閱圖2和圖3，主套10包括套筒12和分別設於套筒10兩端的正極端板14、負極端板16。套筒12是採用波紋加工而製成的螺旋形或環形柔性套，其可以根據需要實現軸向伸縮和橫向彎曲變形；套筒12的兩端分別設有用於與轉接套20、底蓋30或頂蓋40連接用的環套124，內壁上則設有兩根金屬線120、122，兩根金屬線120、122分別沿套筒12的內壁軸向延伸並從端板14、16中穿出而延伸至環套124 ;正極端板14在內壁上設有金屬彈簧140，外壁上設有正極導出端142，金屬彈簧140和正極導出端142電連接。負極端板16上設有負極導出端160，負極導出端160貫穿負極端板16而能夠與收容於主套10內的電池單體50的負極實現電連接。正極端板14和負極端板16中的一個或兩個為可拆卸結構，以允許單體電池50裝入套筒12中。
[0031]請參閱圖4和圖5，轉接套20包括套筒22和分別設於套筒20兩端的端板24、26。套筒22也是採用波紋加工而製成的螺旋形或環形柔性套，其可以根據需要實現軸向伸縮和橫向彎曲變形。套筒22的兩端分別設有用於與主套10連接用的環套224，環套224的形狀與主套10的環套124相適配；套筒22的內壁上設有兩根金屬線220、222，兩根金屬線220、222分別沿套筒22的內壁軸向延伸並從端板24、26中穿出而延伸至環套224上；當環套224與環套124對應扣合時，金屬線220、222分別與主套10的金屬線120、122對接導通。端板24、26上分別設有導電柱240、242、260、262，其中一對對角導電柱240、260之間通過金屬彈簧25電連接，另一對對角導電柱242、262則分別通過金屬線244、264與金屬線222、220電連接。在轉接套20與主套10連接時，導電柱240、242、260、262的長度保證其可以與主套10的對應正極導出端142電連接。
[0032]請參閱圖6，底蓋30在其板體的一側面設有環套32、導電柱34和金屬線36。環套32的形狀與主套10的環套124相適配，用於與主套10負極端的環套124相連接，以將底蓋30蓋在最尾端主套10的負極端。導電柱34與主套10的負極導出端160相對應，用於與最尾端主套10的負極導出端160電連接。金屬線36與導電柱34電連接，並延伸至環套32上；當環套32與主套10的環套124對應扣合時，金屬線36可以與主套10的金屬線120或122對接導通。
[0033]請參閱圖7,頂蓋40在其板體的一側面設有環套42、導電柱44和兩根金屬線46、47，另一側面則設有正極接線柱48和負極接線柱49。環套42的形狀與主套10的環套124相適配，用於與主套10正極端的環套124相連接，以將頂蓋40蓋在最前端主套10的正極端。導電柱44與主套10的正極導出端142相對應，用於與最前端主套10的正極導出端142電連接。金屬線46與導電柱44電連接，並延伸至環套42上；當環套42與主套10的環套124對應扣合時，金屬線46可以與主套10的金屬線122或120對接導通。金屬線47與負極接線柱49電連接，並延伸至環套42上；當環套42與主套10的環套124對應扣合時，金屬線47可以與主套10的金屬線120或122對接導通。正極接線柱48與導電柱44及金屬線46分別電連接。
[0034]使用時，將單體電池50——裝設在主套10的收容空間內，使單體電池50的正極抵頂在主套10的金屬彈簧140上而與之電連接，單體電池50的負極與主套10的負極導出端160電連接。然後利用轉接套20將裝有單體電池50的主套10 —一連接，並在最前端的主套10正極端蓋上頂蓋40，在最尾端的主套10負極端蓋上底蓋30即可。
[0035]以下將舉例說明本實用新型柔性電池連接支架的使用和串並聯切換，但為了便於解釋正極到負極的連接線路，將在不同主套10和轉接套20的各元件標號上增加a、b、c作為區分。
[0036]圖8所示是利用本實用新型柔性電池連接支架將三個單體電池50a、50b、50c以串聯方式組成電池組的連接示意圖，其中，正極接線柱48是整個電池組的正極，負極接線柱49是整個電池組的負極，電池組中從正極接線柱48到負極接線柱49的連接線路為:正極接線柱48 —導電柱44 —正極導出端142a —金屬彈簧140a —單體電池50a —負極導出端160a —導電柱240a —金屬彈簧25a —導電柱260a —正極導出端142b —金屬彈簧140b —單體電池50b —負極導出端160b —導電柱240b —金屬彈簧25b —導電柱260b —正極導出端142c —金屬彈簧140c —單體電池50c —負極導出端160c —導電柱34 —金屬線36、120c、220b、120b、220a、120a、47 —負極接線柱 49。
[0037]以下將圖8所示電池組切換為單體電池50a與單體電池50b、50c並聯為例，說明本實用新型柔性電池連接支架的串並聯切換功能。
[0038]請參閱圖9，將轉接套20a繞自身的中軸線順時針火逆時針旋轉180°，即可將單體電池50a切換為與單體電池50b、50c並聯，此時，正極接線柱48依然是整個電池組的正極，負極接線柱49依然是整個電池組的負極，但電池組中從正極接線柱48到負極接線柱49的連接線路變為以下並聯的兩條:①正極接線柱48 —導電柱44—正極導出端142a—金屬彈簧140a —單體電池50a —負極導出端160a —導電柱242a —金屬線244a、222a、120a、47 —負極接線柱49 ;②正極接線柱48 —金屬線46、122a、220a、264a —導電柱262a —正極導出端142b —金屬彈簧140b —單體電池50b —負極導出端160b —導電柱240b —金屬彈簧25b —導電柱260b —正極導出端142c —金屬彈簧140c —單體電池50c —負極導出端160c —導電柱 34 —金屬線 36、120c、220b、120b、220a、120a、47 —負極接線柱 49。
[0039]若在圖9的基礎上，再將轉接套20b繞自身中軸線順時針或逆時針旋轉180°，即可將三個單體電池50a、50b、50c全部切換並聯結構，由於原理與圖9的切換方式相似，此處不再贅述。
[0040]以上只是通過相對簡單的實施例闡述了利用本實用新型柔性電池連接支架對電池組中的單體電池50進行串並聯切換的原理，容易理解的是，在其他不同的實施方式中，本實用新型柔性電池連接支架可以採用更多個主套10和轉接套20來連接成更為複雜的電池組，並通過旋轉不同的轉接套20，實現對其中單體電池50串並聯結構的切換。
[0041]通過以上描述可知，本實用新型柔性電池連接支架可以將多個單體電池50組裝成電池組，並根據需要對部分或全部電池單體50的串並聯關係進行切換。因此，其可以實現恆流放電以及高電壓大電流放電等不同的放電需求，從而擴展了電池組的應用範圍。
[0042]另外，由於主套10和轉接套20均是採用波紋加工而製成的柔性套，因此本實用新型柔性電池連接支架可以根據需要實現軸向伸縮和橫向彎曲變形，從而滿足不同電子設備對異形和柔性電池的需求。
[0043]當然，在不同的實施方式中，主套10還可以通過嵌入、卡槽等各種方式與轉接套20、底蓋30以及頂蓋40連接，只要能保證轉接套20可以便捷有效地繞中軸線旋轉即可；主套10的正極導出端142和負極導出端160是導出電池單體50的正負極用，而金屬彈簧140是擠壓固定電池單體50用，因此這些元件在正負極的位置可以互換，或者以其他同類元件代替，例如，以金屬彈片代替金屬彈簧140固定單體電池50。
[0044]為了避免單體電池短路引起安全事故，所有或部分金屬線為自熔斷式保險絲；為了確保絕緣，所有金屬線全部置於雙層絕緣皮圈之間。
[0045]根據上述原理，本實用新型還可以對上述實施方式進行適當的變更和修改。因此，本實用新型並不局限於上面揭示和描述的【具體實施方式】，對本實用新型的一些修改和變更也應當落入本實用新型的權利要求的保護範圍內。此外，儘管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，並不對本實用新型構成任何限制。
【權利要求】
1.一種柔性電池連接支架，其特徵在於:包括N(N>2，N為整數)個用於收容電池單體的主套和N-1個連接在相鄰主套之間的轉接套；每一主套的兩端各設有一個電極導出端，主套內還設有兩根貫穿主套的主套金屬線；轉接套通過轉接套金屬線和導電柱分別與主套金屬線和電極導出端電連接，實現相鄰主套內單體電池的串並聯，並通過切換轉接套金屬線和導電柱與主套金屬線和電極導出端的電連接關係，改變相鄰主套內單體電池的串並聯關係。
2.根據權利要求1所述的柔性電池連接支架，其特徵在於:所述每一轉接套的兩端各設有兩個對稱的導電柱而形成兩對對角導電柱，轉接套內還設有兩根貫穿轉接套的轉接套金屬線，轉接套的第一對對角導電柱之間通過導電件電連接，第二對對角導電柱則各自與兩根轉接套金屬線中的一根電連接；轉接套連接在主套之間時，兩根轉接套金屬線分別與相鄰主套的兩根主套金屬線對接導通，其中一對對角導電柱分別與主套的兩個電極導出端導通，另一對對角導電柱懸空，從而將兩個相鄰主套中的單體電池組成並聯或串聯結構；正向或逆向旋轉轉接套，兩根轉接套金屬線將交換所對接導通的主套金屬線，同時，懸空的一對對角導電柱將切換至分別與主套的兩個電極導出端導通，從而改變兩個相鄰主套中單體電池的串並聯關係。
3.根據權利要求1所述的柔性電池連接支架，其特徵在於:還包括蓋在最前端主套自由端的頂蓋，頂蓋上設有正極接線柱和負極接線柱，兩個接線柱各自與一根主套金屬線電連接，與主套自由端的電極導出端同極的接線柱還與主套的電極導出端電連接。
4.根據權利要求1所述的柔性電池連接支架，其特徵在於:還包括蓋在最尾端主套自由端的底蓋，底蓋將主套自由端的電極導出端與兩根主套金屬線中的一根電連接。
5.根據權利要求1所述的柔性電池連接支架，其特徵在於:所述主套包括套筒和分別設於套筒兩端的端板，其中一端的端板內壁上設有固定單體電池用的彈性元件；主套的兩個電極導出端分別設於不同的端板上，並分別與單體電池的正極和負極電連接。
6.根據權利要求5所述的柔性電池連接支架，其特徵在於:所述主套套筒的兩端分別設有用於與轉接套連接用的連接件；兩根主套金屬線分別設於套筒的內壁上，並分別從端板中穿出而延伸至連接件。
7.根據權利要求1所述的柔性電池連接支架，其特徵在於:所述轉接套包括套筒和分別設於套筒兩端的端板，導電柱分別設於兩個端板上；套筒的兩端分別設有用於與主套連接用的連接件；兩根轉接套金屬線分別設於套筒的內壁上，並分別從端板中穿出而延伸至連接件。
8.根據權利要求1所述的柔性電池連接支架，其特徵在於:所述轉接套和/或主套為可軸向伸縮和橫向彎曲變形的柔性套。
9.根據權利要求8所述的柔性電池連接支架，其特徵在於:所述轉接套和/或主套為採用波紋加工而製成的螺旋形或環形柔性套；主套與轉接套以嵌入、環套或卡槽方式相互連接。
10.根據權利要求1所述的柔性電池連接支架，其特徵在於:所述主套和轉接套的部分或全部金屬線為自熔斷式保險絲。
【文檔編號】H01M2/10GK204045655SQ201420499728
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月1日 優先權日:2014年9月1日
【發明者】郭培培, 遊叢輝, 周華利, 段棟, 陳紹宇, 方宏新 申請人:東莞新能源科技有限公司