用於容易組裝和拆卸的48伏鋰離子電池的模塊化設計的製作方法
2023-05-21 00:57:11 3
本發明涉及一種由多個電池單元形成的電池組的控制系統，特別涉及一種用於混合動力車輛的由多個串聯連接的電池單元形成的電池組的控制系統。
本發明還涉及由多個電池單元形成的電池，特別涉及用於混合動力車輛的由多個串聯連接的電池單元形成的電池。
背景技術：
除了需要傳統發動機之外，混合動力汽車需要使用具有一定電壓的直流電源作為補充電源，並且可以使用由多個串聯連接的電池單元形成的電池組作為具有一定電壓的直流電源。例如，具有3.6v直流電壓的若干個串聯連接的電池單元可以形成具有48v直流電壓的電池組。
儘管具有一定電壓的dc電源可以由多個串聯連接的電池單元方便地形成，但是在使用這樣的直流電源向混合動力車輛供電時存在一些缺點。通常，在電池組中的電池單元中，電池單元的製造環境和/或製造過程可能導致工作參數(例如，化學材料中的內部電阻和非均勻性與電池單元的容量的差異)的隨機差異。
在混合動力車輛的操作期間，隨機環境和/或操作條件可能動態地導致電池組中的電池單元之間的工作參數的進一步差異。例如，電池單元應用中的不同充電和放電模式以及由於電池組(或模塊)中的電池的位置引起的單元熱分布的不均勻性可能進一步加劇電池組中的電池單元的不均勻性。
當電池組中的電池單元之間的工作參數的差異變得太不平衡時，電池背面可能無法正確地操作混合動力車輛。例如，電池組中的一些電池單元可能過熱；或者電池組中的電池單元之間的電壓差變得過大；或者電池組可能不能提供足夠的電流以滿足混合動力車輛的即時操作需要。在這些故障條件下，電池組不能正常操作混合動力汽車。
因此，期望提供一種電池組控制系統，以使由多個串聯連接的電池單元形成的電池組能夠適當、有效且高效地將dc電源提供給混合動力車輛。
還希望提供一種可以用於更高效地製造包括多個串聯的電池單元的電池的電池結構，該電池結構具有組裝效率、高質量和低成本。
技術實現要素：
為了實現上述目的之一，本發明提供一種電池，所述電池包括：
多個串聯的電池單元；
上殼體和下殼體；
中間殼體，包括用於容納多個串聯的電池單元的上半部分的多個單元室；
其中下殼體包括用於容納多個串聯的電池單元的下半部分的多個單元室；
其中中間殼體具有用於安裝線束組件的頂面並且多個單元室在中間殼體的頂面下方。
附圖說明
圖1a示出了根據本發明的第一實施例的電池管理系統100；
圖1b示出了根據本發明的第二實施例的電池管理系統100'；
圖1c示出了根據本發明的第三實施例的電池管理系統100」；
圖2是詳細示出圖1a-c中的激活電路103的結構的框圖；
圖3a是更詳細地示出圖2所示的電壓傳感器電路202的結構的框圖；
圖3b是更詳細地示出圖2所示的比較電路206的結構的框圖；
圖4a是更詳細地示出圖3b所示的電壓比較單元304(i)(i＝1,2，...，13)的結構的框圖；
圖4b是更詳細地示出圖2所示的溫度比較電路207的結構的框圖；
圖5是更詳細地示出圖1a-c所示的檢測電路107的結構的框圖；
圖6a是更詳細地示出圖5所示的電壓傳感器電路502的結構的框圖；
圖6b是更詳細地示出圖5所示的溫度傳感器電路504的結構的框圖；
圖7a是更詳細地示出圖1a-c所示的電池單元平衡電路165的結構的框圖；
圖7b是更詳細地示出圖7a所示的平衡電路單元706(i)的結構的框圖；
圖7c-d示出第一控制信號、第二控制信號和開關驅動信號的波形；
圖8是更詳細地示出圖1a-c所示的處理單元109的結構的框圖。
圖9是示出本發明的監視電路(或電池管理電路)160監視、管理並調整電池組101的操作狀態的步驟的流程圖；
圖10描繪了包括根據本發明的上(或頂)殼體1001和下(或底)殼體1002的電池1000；
圖11a是根據本發明的圖10所示的電池1000的分解視圖；
圖11b更詳細地描繪了圖11a所示的電池組101；
圖11c更詳細地描繪了圖11b所示的單個電池單元102(i)(i＝1,2，...，13)；
圖11d是圖11c所示的電池單元102(i)(i＝1,2，...，13)的剖視圖；
圖12a-e更詳細地描繪了圖11a所示的中間殼體1108；
圖13描繪了中間殼體1108的頂部透視圖；
圖14a示出了圖13所示的中間殼體1108的頂部透視圖，以更清楚地示出其中的一些部件；
圖14b更詳細地示出了匯流條線束1302中的電壓感測線束1304和一個匯流條1402(j)；
圖15更詳細地描繪了圖11中所示的pcb板1004；
圖16描繪了圖11中所示的連接組件1110的更多細節；
圖17更詳細地描繪了圖11a中所示的電池底部泡棉1109；
圖18a示出了圖10所示的下(或底)殼體1002的俯視圖；
圖18b示出了圖18a2所示的下殼體1002的頂部透視圖；
圖18c示出了在將中間殼體安裝到下殼體1002的內殼體1808之後中間殼體1108的截面圖，以更好地示出電池1000的一些部件；
圖19顯示了4個肩部(1221.k或1223.k；k＝1,2,3,4)和4個翼(1822.k或1824.k)(k＝1,2,3,4)的結構和安裝關係；並且
圖20a-j示出了將圖10-19所示的部件組裝成根據本發明的電池1000的步驟。
具體實施方式
將參照構成描述的一部分的附圖描述本發明的各種實施例。在下列附圖中，相同的部件用相同的附圖標記表示，並且類似的部件用相似的附圖標記表示，以避免重複的描述。
圖1a示出了根據本發明的第一實施例的用於控制由多個串聯的電池單元102(i)(i＝1,2，……，13)形成的電池組101的電池管理系統100。如圖1a所示，電池管理系統100包括激活電路(或即時激活電路)103、監控單元160、當前保護裝置(保險絲)116、開關控制電路(或開關驅動電路)104、開關電晶體105和開關器件106(其包括線圈122、一對固定接觸器(124.1、124.2)和可動片或可動板126)和can(控制器區域網)接口163，該接口是標準接口，適於與混合動力車輛的ecu164進行通信。通過can接口163，電池管理系統100連接到混合動力車輛的ecu(發動機控制單元)164。電池管理系統100還經由顯示單元112連接到gui(圖形用戶界面)114。
如圖1a所示，電池組101包括串聯連接以形成電池組101的多個電池單元102(i)(i＝1,2，...，n)。電池組101中的每個電池單元102(i)具有特定電壓；由串聯連接的多個電池單元102(i)(i＝1,2，...，n)形成的電池組101可以向混合動力車輛提供具有預定電壓的直流電源。在本發明的實施例中，每個電池單元102(i)的正常電壓約為3.65v；電池組101具有13個電池單元102(i)(i＝1,2，...，13)，並且電池組101的正常功率輸出約為48v。電池組101具有兩個輸出端子(正輸出端子152.1和負輸出端子152.2)。正輸出端子152.1串聯連接到電流保護裝置(保險絲)116，使得當通過正輸出端子152.1的電流超過預定量(例如200安培)時，電流保護裝置(保險絲)116將斷開兩個輸出端子的連接。
參考圖1a，激活電路(或即時激活電路)103執行檢測(測量或採樣)電池組101中13個電池單元102(i)(i＝1,2，...，13)的一個或多個操作參數(或一個或多個操作條件)的功能。一個或多個操作參數包括所有13個電池單元的工作電壓和電池組101中的一個(或至少一個)選定電池單元的溫度。如圖1a所示，激活電路(或即時激活電路)103具有：與電池組101連接的13個連接172，用於連續地測量(或採樣)13個電池單元的電壓；以及與電池組101的連接173，用於連續地測量(或採樣)電池組101中的一個(或至少一個)所選擇的電池單元的溫度。激活電路(或即時激活電路)103通過硬體方法設置三個臨界閾值，對於混合動力車輛的操作中的13個電池單元的一個或多個操作條件(或一個或多個操作參數)，即，高臨界電壓閾值、低臨界電壓閾值和/或高臨界溫度閾值。作為一個實施例，本發明使用電池單元是鋰離子電池單元。鋰離子電池的最大電壓為4.1v，鋰離子電池的正常電壓為3.6v。根據本發明的一個實施例，基於鋰離子電池的特點，可以將高臨界電壓閾值、低臨界電壓閾值和高臨界溫度閾值分別設定為3.9v、2.1v和55c。
在電池組101中接收到13個電池單元的採樣電壓和/或所選擇的電池單元的採樣溫度之後，激活電路103通過硬體方法將它們與三個臨界閾值進行比較。如果任何採樣電壓超過高臨界電壓閾值或任何採樣電壓低於低臨界電壓閾值，或採樣溫度超過高臨界溫度閾值，激活電路103通過硬體方式產生控制信號(第一控制信號)。第一控制信號可以是如圖7c-d所示的格式的二進位狀態信號。具體地，當任何採樣電壓高於高臨界電壓閾值時，或者任何採樣電壓低於低臨界電壓閾值，或採樣溫度超過高臨界溫度閾值；激活電路103將第一控制信號生成(或設置)成第二電壓狀態(如圖7c所示的高電壓電平704或如圖7d所示的低電壓電平708)；當所有採樣電壓都高於低臨界電壓閾值但低於高臨界電壓閾值時，採樣溫度低於高臨界溫度閾值，激活電路103將第一控制信號生成(或設置)為第一電壓狀態(例如圖7c所示的低電壓電平703或如圖7d所示的高電壓電平707)。然後通過連接153將第一控制信號提供給開關控制信號電路104，以將電池組101連接到兩個輸出端子152.1和152.2，或者從兩個輸出端子斷開電池組101。
進一步參照圖1a，監控單元160執行檢測13個電池單元102(i)(i＝1,2，...，13)的一個或多個操作參數(或一個或多個操作條件)的功能，並且用於監視和調整電池組101的操作條件。如圖1a所示，監控單元160包括檢測電路(第二檢測電路)107、電池平衡電路165、adc(a-d轉換器)108和處理器單元109。檢測電路(第二檢測電路)107具有：13個與電池組101連接的連接174，用於連續測量(或採樣)13個電池單元的電壓；2個與電池組101連接的連接175，用於連續地測量(或採樣)電池組101中的13個電池單元的選擇的兩個電池電壓的溫度；以及一個與電池組101連接的連接176，用於連續測量(或採樣)來自電池組中的串聯連接的13個電池單元的操作(或工作)電流。adc108從檢測電路(第二檢測電路)107接收採樣電壓、採樣溫度和採樣電流，並將它們從模擬格式信號轉換為數字格式信號。然後，adc108將數位化的採樣電壓、採樣溫度和採樣電流發送到處理器單元109，以進一步處理數位化採樣電壓、採樣溫度和採樣電流。
處理器單元109在其存儲裝置(在圖8中示出為元件803)中存儲一個或多個上限閾值，用於比較操作中的13個電池單元的採樣電壓、採樣溫度和/或採樣電流。一個或多個上限閾值包括上限電壓閾值、下限電壓閾值、上限溫度閾值和/或上限電流閾值。根據本發明的一個實施例，基於鋰離子vl6p電池的特點，可以選擇高電壓閾值、低電壓-電壓閾值、上限溫度閾值和高電容電流，可以選擇為3.8v、2.4v、50攝氏度和200安培。因此，根據本發明的一個實施例，電池組101中的每個電池單元的工作電壓在2.4v-3.8v之間。
在從adc108接收13個電池單元的採樣電壓、採樣溫度和/或採樣電流之後，處理器單元109將它們與上述上限閾值進行比較。如果任何採樣電壓超過上限電壓閾值或任何採樣電壓低於(或等於)下限電壓閾值，或採樣溫度超過(或等於)上限溫度閾值，或者採樣電流超過(或等於)上限電流閾值時，處理器單元109通過軟體(或可編程)方式產生控制信號(即，第二控制信號)。第二控制信號可以是如圖7c-d所示的格式的二進位狀態信號。具體來說，當採樣溫度超過(或等於)上限溫度閾值時，任何採樣電壓低於(或等於)下限電壓閾值，或者採樣電流超過(或等於)上限電流閾值，處理器單元109生成(或設置)第二電壓狀態(例如圖7c所示的高電壓電平704或如圖7d所示的低電壓電平708)的第二控制信號。當所有採樣電壓高於(或等於)下限電壓閾值但低於(或等於)上限電壓時，採樣溫度低於上限溫度閾值，並且採樣電流低於(或等於)上限電流閾值；處理器單元109將第二控制信號生成(或設置)為第一電壓狀態(例如圖7c所示的低電壓電平703或如圖7d所示的高電壓電平707)。然後通過連接111將第二控制信號提供給開關控制信號電路104，以將電池組101連接到兩個輸出端子152.1和152.2，或者從兩個輸出端子斷開電池組101。
在從adc108接收到電池組101中的13個電池單元的數位化採樣電壓之後，處理器單元109將13個採樣電壓的所有電壓進行比較以確定是否將平衡控制信號(或電池單元平衡控制信號)發送到電池平衡電路165，用於激活一個或多個電池平衡控制電路720(i)(i＝1,2，...，13)(圖7b中所示)來調整電池組101中的一個或多個所選擇的電池單元的電壓。如圖1a所示，電池平衡電路165具有13個連接177，每個連接177連接到電池組101中的13個電池單元中的相應一個。
進一步參考圖1a，作為本發明的一個實施例，通過連接153響應從激活電路103接收的第一控制信號或通過連接111響應於從監控單元160發送的第二控制信號，開關控制電路104產生也是圖7c-d所示格式的二進位狀態的驅動信號，並將驅動信號發送到開關電晶體105。具體地，開關控制電路104響應於第一控制信號的高電壓狀態或第二控制信號的高電壓狀態來生成(或設定)高電壓狀態的驅動信號；但是響應於第一控制信號和第二控制信號的低電壓狀態，開關控制電路104產生(或設定)從低電壓狀態產生的驅動信號。開關控制電路(或開關驅動電路)104的功能是放大來自激活電路103的第一控制信號和來自監控單元160的第二控制信號的功率。開關控制電路(或開關驅動電路)104的驅動信號與第一控制信號或第二控制信號的驅動信號具有相同的電壓相位。更具體地，當第一控制信號或第二控制信號處於高電壓狀態時，驅動信號處於高電壓狀態；當第一控制信號和第二控制信號處於低電壓狀態時，驅動信號處於低電壓狀態。作為本發明的一個實施例，標準lsd(低側驅動器)放大電路可以執行開關控制電路(或開關驅動電路)104的功能。
如圖1a所示，開關電晶體105是具有柵極(g)、漏極(d)和源極(s)的n溝道場效應電晶體。在圖1a中，開關控制電路104的輸出端連接到n溝道場效應電晶體的柵極(g)，其源極(s)連接到地，其漏極(d)與線圈122的一端連接。線圈122的另一端連接到電源(12v)的正端。響應於其柵極(g)處的高電壓輸入，n溝道場效應電晶體105的源極(s)和漏極(d)電連接上以導通電流；但是響應於其柵極(g)處的低電壓輸入，n溝道場效應電晶體105的源極(s)和漏極(d)電性斷開。因此，當來自激活電路103的第一控制信號或來自監控單元160的第二控制信號處於高電壓狀態時，開關控制電路104的輸出產生(或設置)高電壓狀態的驅動信號，其又電連接開關電晶體105的源極(s)和漏極(d)，以形成通過線圈122從電源(12v)到地的電流路徑。線圈122中的電流使可動片(或板)126與一對固定接觸器124.1和124.2接觸，從而將電池組101的電壓輸出連接到兩個輸出端子152.1和152.2中。作為本發明的一個實施例，當來自激活電路103的第一控制信號和來自監控單元160的第二控制信號都處於低電壓狀態時，開關控制電路104的輸出產生(或設定)低電壓狀態下的驅動信號，其又電性斷開開關電晶體105的源極(s)和漏極(d)，以截斷從電源(12v)到地的電流路徑。在線圈122中沒有電流的情況下，可動片(或板)126背離一對固定接觸器124.1和124.2移動，從而將電池組101的電壓輸出與兩個輸出端子152.1和152.2斷開。
仍然參考圖1a，處理器單元109通過連接166與顯示單元112通信，顯示單元又連接到圖形用戶界面(gui)114，以顯示電池組101的操作(或工作)條件，使得用戶可以通過gui114監視和/或操作電池組101。處理器單元109還經由連接167與can接口163進行通信，該連接進一步與控制混合動力車輛(未示出)的ecu164進行通信。
從can接口163到ecu164的設計消息可以定義在各種狀態(例如放電、充電、睡眠等)對電池組101的應用與車輛操作模式(行駛、停車、空轉、制動)相關聯的內容。更具體地說，ecu164可以分析電池組101的應用程式，並減少電池組裝載量，或命令電池組接觸器打開，使電池組性能恢復正常的應用範圍，或避免進一步惡化。在操作中，例如，處理器單元109可以基於來自處理器單元109的信息向ecu164發送工作條件和指令以操作混合動力車輛。這在電池組在某些故障條件下為101時特別有用，但在某些限制下仍可以操作混合動力車輛。在這種情況下，即使電池組在某些故障情況下為101，直到混合動力車輛到達所需的位置，例如修理車間，混合動力車輛也可以以所謂的「跛行模式」操作。
設計的can消息配置文件定義了各種狀態下的電池組應用程式(放電、充電、睡眠等)與車輛操作模式(運行，停車，空轉，制動)相關的內容。在這些不同情況下，電池組或單元性能的閾值不同。ecu164可以分析電池組應用，減少電池組裝載，或打開電池組接觸器，使電池組性能恢復到正常的應用範圍，或避免進一步惡化。
圖1b示出了根據本發明的第二實施例的電池管理系統100'。圖1b所示的控制系統100'中的所有組件與圖1a所示的電池管理系統100中的組件相同，除了圖1a中的n溝道電晶體105被替換成圖1b中的p溝道電晶體105'，在開關控制電路104之間增加了逆變器169，並且在激活電路103內添加了電源。即使整個電池管理系統100'的電源發生故障，電池管理系統100'也可以使用電源168。在將開關控制電路104的輸出施加到p溝道電晶體105'之前，逆變器169可以轉換來自開關控制電路104的輸出。如圖1b所示，逆變器169的輸出耦合到p溝道場效應電晶體105'的柵極(g)，其源極(s)連接到電源(12v)的正端，並且其漏極(d)與線圈122的一端連接。線圈122的另一端連接到地。響應於其柵極(g)處的低電壓輸入，p溝道場效應電晶體105'的源極(s)和漏極(d)電連接上以導通電流；但是響應於其柵極(g)處的高電壓輸入，p溝道場效應電晶體105'的源極(s)和漏極(d)電性斷開。
在圖1b中，響應於第一控制信號或第二控制信號的高電壓狀態，從開關控制電路104產生的驅動信號也處於高電壓狀態，但是逆變器169將高電壓狀態轉換為低電壓狀態。在響應來自激活電路103的第一控制信號和來自監控電路160的第二控制信號的低電壓狀態時，從開關控制電路104產生的驅動信號也處於低電壓狀態，但是逆變器169將低電壓狀態轉換為高電壓狀態。因此，作為本發明的一個實施例，當來自激活電路103的第一控制信號或來自監控電路160的第二控制信號處於高電壓狀態時，逆變器169的輸出將低電壓狀態的驅動信號發送到開關電晶體105'，開關電晶體又電連接開關電晶體105'的源極(s)和漏極(d)，以形成通過線圈122從電源(12v)到接地的電流路徑。當來自激活電路103'的第一控制信號和來自監控電路160的第二控制信號都處於低電壓狀態時，逆變器169的輸出將高電壓狀態的驅動信號發送到開關電晶體105'，開關電晶體又斷開開關電晶體105'的源極(s)和漏極(d)，以斷開從電源(12v)到地的電流路徑。
圖1c示出了根據本發明的第三實施例的電池管理系統100」。圖1c所示的電池管理系統100」中的所有組件與圖1a所示的電池管理系統100中的組件相同，除了圖1c所示的電池管理系統100」添加連接在激活電路103和開關控制電路104之間的平滑電路(或濾波器)166之外。平滑電路166的功能是免受在電池單元輸入處發生的瞬變。當瞬態電壓處於高電平或低電平時，如果採樣信號被直接發送到控制電路104，就會觸發開關控制電路104報警，如果瞬態電壓存在小於所選擇的抗尖峰脈衝時間，則不會發生報警狀態。根據規定的要求，電路設計師可以調節抗尖峰脈衝時間。作為一個實施例，本發明可以使用標準抗尖峰脈衝電路來執行平滑電路(或濾波器)166的功能。
圖2是詳細示出圖1a-c所示的激活電路103的結構的框圖。如圖2所示，激活電路103包括電壓傳感器電路202、溫度傳感器電路204、電壓比較電路206、溫度比較電路207和或非門208。電壓傳感器電路202將來自13個電池單元的採樣電壓轉換成模擬信號(其可以表示為與13個電池單元的操作電壓成比例的電壓值)。溫度傳感器電路204將採樣的溫度轉換為模擬信號(其可以表示為與選擇的電池單元的操作溫度成正比的電壓值)。電壓傳感器電路202具有連接到電池組101中的13個電池單元的13個輸入，用於測量(或採樣)13個電池單元的操作(工作)電壓，並且具有連接到比較電路206的13個輸出，以將13個採樣電壓提供為比較電路206的13個輸入。溫度傳感器電路204具有與電池組101中的13個電池單元中選擇的一個連接的一個輸入端，用於測量(或採樣)所選擇的電池單元的溫度，並具有連接到電壓比較電路207的一個輸入端，以將採樣溫度作為電壓比較電路207的一個輸入。
在圖2中，作為本發明的一個實施例，比較電路206內部設置一個或多個臨界閾值，包括：高臨界電壓閾值、低臨界電壓閾值和/或高臨界溫度閾值。在從電壓傳感器電路202接收到13個採樣電壓之後，電壓比較電路206將13個採樣電壓中的每一個與高臨界電壓閾值和低臨界電壓閾值進行比較。如果來自13個電池單元的任何特定電池單元的採樣電壓超過(或等於)高臨界電壓閾值，電壓比較電路206使或非門208產生第二電壓狀態(如圖7d所示的低電壓狀態708)的指示信號，以指示特定電池單元的不正確(或異常)的電壓操作(工作)狀態；如果所有13個電池單元的所有採樣電壓都低於(或等於)高臨界電壓閾值，電壓比較電路206使或非門208產生第一電壓狀態(如圖7d所示的高電壓狀態707)的指示信號，以指示特定電池單元的正確(或正常)的電壓操作(工作)狀態。同樣，如果來自特定電池單元的採樣電壓低於(或等於)低臨界電壓閾值，電壓比較電路206使或非門208產生第二電壓狀態(如圖7d所示的低電壓狀態708)的另一指示信號，以指示特定電池單元的不正確(或異常)的電壓操作(工作)狀態；如果所有13個電池單元的採樣電壓都高於(或等於)低臨界電壓閾值，電壓比較電路206使或非門208產生第一電壓狀態(如圖7d所示的高電壓狀態707)的指示信號，以指示特定電池單元的正確(或正常)的電壓操作(工作)狀態。在圖2中，對於電池組101中13個電池單元中的任何一個，電壓比較電路206具有一對輸出，其中一個輸出用於比較高臨界電壓閾值，並且另一個輸出用於比較低臨界電壓閾值。
類似地，如果來自溫度傳感器電路204的採樣溫度超過(或等於)高臨界溫度閾值，溫度比較電路207使或非門208產生第二電壓狀態(如圖7d所示的低電壓狀態708)的指示信號，以指示所選擇的電池單元的不正確(或異常)溫度操作(工作)狀態；如果來自溫度傳感器電路204的採樣溫度低於(或等於)高臨界溫度閾值，溫度比較電路207使或非門208產生第一電壓狀態(如圖7d所示的高電壓狀態707)的指示信號，以指示所選擇的電池單元的正確(或正常)溫度操作(工作)狀態。
如圖2所示，電壓比較電路206發送13對電壓比較結果，溫度比較電路207將溫度比較結果發送到或非門208。為了響應13對電壓比較結果和一個溫度比較結果，當所有13對電壓比較結果和一個溫度比較結果都處於正確(或正常)操作條件時，或非門208將控制信號(第一控制信號)生成第一電壓狀態(如圖7d所示的高電壓狀態707)；當13對電壓比較結果和一個溫度比較結果處於不正確(或異常)運行狀態時，或非門208產生(或設置)第二電壓狀態(如圖7d所示的低電壓狀態708)的第一控制信號。在圖2中，或非門208的輸出作為開關控制電路104的輸入連接或發送到開關控制電路104。
圖3a是示出根據本發明的一個實施例的圖2所示的電壓傳感器電路202的結構的框圖。如圖3a所示，電壓傳感器電路202包括13個電壓傳感器302(i)，其中每個電壓傳感器302(i)的輸入連接到其相應的電池單元102(i)並且其中每個電壓傳感器302(i)的輸出連接到比較電路206作為輸入(i＝1,2，...，13)。
圖3b是更詳細地示出圖2所示的電壓比較電路206的結構的框圖。如圖3b所示，電壓比較電路206包括13個電壓比較單元304(i)(i＝1,2，...，13)。特定電壓比較單元304(i)的輸入連接到其各自的電壓傳感器302(i)的輸出，並且對於來自電壓比較單元304(i)的每個輸入，特定電壓比較單元304(i)產生一對輸出，其中一個輸出用於比較高臨界電壓閾值，並且另一個輸出用於比較低臨界電壓閾值。利用如圖3b所示的結構，每個電壓比較單元304(i)將測量的電壓與高或低臨界閾值電壓進行比較。如果13個電池單元電壓中的任何一個高於高臨界閾值電壓或低於低臨界閾值電壓，則對應的比較單元304(i)觸發過電壓(ov)或欠電壓(uv)警報。
圖4a是示出根據本發明的一個實施例的圖3b所示的電壓比較單元304(i)(i＝1,2，...，13)的結構的框圖。如圖4a所示，電壓比較單元304(i)包括：比較器(或運算放大器)402(i)，用於將來自電池單元102(i)的採樣電壓與高臨界電壓閾值進行比較；比較器(或運算放大器)403(i)，用於將來自電池單元102(i)的採樣電壓與低臨界電壓閾值進行比較；電壓設定裝置422，用於設定高臨界電壓閾值；以及電壓設定裝置424，用於設定低臨界電壓閾值。
在圖4a中，比較器402(i)具有兩個輸入(負輸入426和正輸入427)，並且電壓設定裝置422具有從分壓器串聯連接的電阻器404(i)和電阻器405(i)。選擇電壓器件422中的電阻器404(i)和電阻器405(i)的值使得電阻器404(i)和電阻器405(i)之間的連接點406(i)是高臨界電壓閾值的電壓。比較器402(i)的負輸入426連接到連接點406(i)，比較器402(i)的正輸入427連接到電壓傳感器302(i)的輸出。在操作中，當來自輸入427上的電池單元102(i)的採樣電壓超過(或等於)連接點406(i)上的高臨界電壓閾值時，比較器402(i)產生(或設置)高電壓狀態的輸出信號(警報)；當正輸入427上的採樣電壓低於(或等於)連接點406(i)上的高臨界電壓閾值時，比較器402(i)產生(或設置)低電壓狀態的輸出信號(警報)。
以類似的方式，比較器403(i)具有兩個輸入(負輸入429和正輸入428)，並且電壓設定裝置424具有從分壓器串聯連接的電阻器407(i)和電阻器408(i)。選擇電壓設定裝置424中的電阻器407(i)和電阻器408(i)的值使得電阻器407(i)和電阻器408(i)的連接點409(i)是低臨界電壓閾值的電壓。比較器403(i)的正輸入428連接到連接點409(i)，比較器403(i)的負輸入429連接到電壓傳感器302(i)的輸出。在操作中，當來自負輸入429上的電池單元102(i)的採樣電壓在連接點409(i)上低於(或等於)低臨界電壓閾值時，比較器403(i)產生(或設置)高電壓狀態的輸出信號(或警報)；當負輸入429上的採樣電壓超過(或等於)連接點409(i)上的低臨界電壓閾值時，比較器403(i)產生(或設置)低電壓狀態的輸出信號(警報)。比較器402(i)和比較器403(i)的兩個輸出都連接到圖2所示的或非門208作為其輸入。
圖4b是示出根據本發明的一個實施例的圖2所示的溫度比較電路207的結構的框圖。如圖4b所示，溫度比較電路207包括用於將高臨界溫度閾值與來自溫度傳感器電路204的採樣電壓溫度(以電壓值表示)進行比較的電壓設定裝置432和比較器(或運算放大器)414。比較器414具有兩個輸入(正輸入434和負輸入435)，並且電壓設定裝置432具有從分壓器串聯連接的電阻器436和電阻器438。選擇電壓裝置432中的電阻器436和電阻器438的值，使得電阻器436和電阻器438之間的連接點439是高臨界溫度閾值的電壓。比較器414的正輸入434連接到溫度傳感器電路204的輸出，比較器414的負輸入435連接到連接點439。在操作中，當正輸入434上的採樣溫度(呈現為電壓值)超過(或等於)連接點439上的高臨界溫度閾值時，比較器414產生(或設定)高電壓狀態的輸出信號(警報)；當正輸入434上的採樣溫度(作為電壓值表示)低於(或等於)連接點439上的高臨界溫度閾值時，比較器414產生(設置)低電壓狀態的輸出信號(警報)。比較器414的輸出連接到圖2所示的或非門208作為其輸入。
應當注意，圖4a-b中所示的結構是本發明的說明性實施例，並且本發明的原理可以以本領域技術人員的不同變化來實現。例如，根據本發明的原理，可以改變如圖2和4a-b所示的激活電路103中的結構以產生第一控制信號。具體地，在圖4a所示的實施例中，鏈路426和429可以被改變以分別連接比較器402(i)和403(i)的正輸入，而連結427和428可以被改變以分別連接比較器402(i)和403(i)的負輸入。類似地，鏈路434和435可以被改變以分別連接比較器414的負輸入和正輸入。對應於圖4a-b中對結構的改變，圖2中的或非門208可以由與門208'(未示出)代替。通過對圖2和4a-b的這種改變，圖1a所示的激活電路103也可以產生用於開關電晶體105的第一控制信號。
圖5是更詳細地示出圖1a-c所示的檢測電路107的結構的框圖。如圖5所示，檢測電路107包括：電壓傳感器電路502，用於連續測量(或採樣)電池組101中的13個電池單元102(i)(i＝l,2,...,13)的操作(工作)電壓；溫度傳感器電路504，用於連續測量(或採樣)來自13個電池單元102(i)的兩個所選擇的電池單元的操作(工作)溫度；以及電流傳感器電路506，用於連續測量(或採樣)由電池組101提供的操作(工作)電流。來自電壓傳感器電路502的13個輸出、來自溫度傳感器電路504的兩個輸出和來自電流傳感器電路506的輸出全部連接到adc(a-d轉換器)108作為其輸入。來自電壓傳感器電路502、溫度傳感器電路504和電流傳感器電路506的所有這些輸出被呈現為模擬信號(其可以呈現為電壓)。在將這些模擬信號轉換為數位訊號之後，adc(a-d轉換器)108將這些數位化信號作為處理器單元109的輸入發送到處理器單元109以供進一步處理。
圖6a是更詳細地示出圖5所示的電壓傳感器電路502的結構的框圖。如圖6a所示，電壓傳感器電路502包括13個電壓傳感器602(i)(i＝1,2，...，13)。電壓傳感器602(i)的每個輸入連接到其相應的電池單元102(i)，並且電壓傳感器602(i)的每個輸出連接到作為adc108的輸入的adc(a-d轉換器)108。
圖6b是更詳細地示出圖5所示的溫度傳感器電路504的結構的框圖。如圖6b所示，溫度傳感器電路504包括兩個溫度傳感器604(1)、604(2)。兩個溫度傳感器的每個輸入連接到其相應的選擇的電池單元，並且兩個溫度傳感器的每個輸出連接到作為adc108的輸入的adc(a-d轉換器)108。
圖7a是更詳細地示出圖1a-c所示的電池單元平衡電路165的結構的框圖。如圖7a所示，電池單元平衡電路165包括13個平衡電路單元702(i)(i＝1,2，...，13)。13個平衡電路單元702(i)的每個輸入從處理器單元109接收相應的平衡控制信號，並且13個平衡電路單元702(i)的每個輸出連接到相應的電池單元(i)，以在需要時調整相應的電池單元(i)的電壓(i＝1,2，...，13)。
圖7b是詳細示出圖7a所示的平衡電路單元706(i)(i＝1,2，...，13)的結構的框圖。如圖7b所示，平衡電路單元706(i)包括n溝道場效應電晶體704(i)和電阻器705(i)。對於電晶體704(i)，其柵極(g)連接到處理器單元109以從其接收平衡控制信號，其漏極(d)連接到電阻器704(i)的一個端子708，並且其源極(s)連接到相應的電池單元102(i)(i＝1,2，...，13)的負端子。電阻器705(i)的另一個端子709連接到相應的電池單元102(i)的正端子。與電池組101中的其他電池單元相比，當各個電池單元102(i)的操作電壓太高時，處理器單元109將高電壓狀態的平衡控制信號發送到電晶體704(i)的柵極(g)以形成場效應電晶體704(i)的漏極(d)和源極(s)之間的相應電池單元102(i)的電流通路，使得電流可以圍繞在相應的電池單元102(i)的正端子和負端子循環，以減小電池單元102(i)的操作(工作)電壓。當各個電池單元102(i)的工作電壓降低到期望的水平時，處理器單元109將生成(或設置)低電壓狀態的平衡控制信號，使得相應的電池單元102(i)的電流路徑被斷開以停止電池單元(i)的電壓平衡處理。
圖7c-d示出了第一控制信號和/或第二控制信號的波形。具體地，圖7d中的波形示出了來自激活電路103的連接153上的第一控制信號的二進位狀態信號706、來自監控單元160的連接111上的第二控制信號和來自圖1a所示的開關控制電路104的驅動信號。如圖7d所示，第一控制信號、第二控制信號或驅動信號在部分707中處於高電壓狀態，而在部分708中處於低電壓狀態。二進位狀態信號的高電壓狀態導通圖1a中的開關電晶體105，而二進位狀態信號的低電壓狀態斷開圖1a中的開關電晶體105。在圖7d中，高電壓可以被認為是二進位狀態信號的第一電壓狀態，其反映正確(或正常)操作條件；而低電壓可以被認為是二進位狀態信號的第二電壓狀態，其反映不正確(或異常)操作條件。
圖7c示出了用於來自圖1b所示的逆變器169的驅動信號的二進位狀態信號702的波形。如圖7c所示，驅動信號在部分703中處於低電壓狀態，但在部分704中處於高電壓狀態。二進位狀態信號的低電壓狀態導通圖1b中的開關電晶體105'，而二進位狀態信號的高電壓斷開圖1b中的開關電晶體105'。在圖7c中，因為逆變器169使圖7d所示的二進位狀態信號706反相，所以低電壓可以被認為是二進位狀態信號的第一電壓狀態，其反映正確(或正常)操作條件；而高電壓可以被認為是二進位狀態信號的第二電壓狀態，其反映不正確(或異常)操作條件。
圖8是更詳細地示出圖1a-c所示的處理單元109的結構的框圖。如圖8所示，處理單元109包括cpu801、寄存器電路802、存儲裝置803、輸入電路804、輸出電路805和總線806。cpu801、寄存器電路802、存儲裝置803、輸入電路804和輸出電路805經由它們各自的連接(816、817、818、819和820)連接到總線806，使得cpu801可以經由總線806與控制寄存器電路802、存儲裝置803、輸入電路804和輸出電路805進行通信和控制。更具體地，存儲裝置803可以存儲指令(程序)和數據(諸如高電壓-電壓閾值、低電壓-電壓閾值、高電平-溫度閾值和/或高電平-電流閾值)。cpu801可以從存儲裝置803讀取數據和指令(或程序)，執行指令(或程序)以執行所需任務，並將運算結果存儲到存儲裝置803中。在cpu801的控制下，寄存器電路802可以被設置為用於控制信號(第二控制信號)的第一電壓狀態或第二電壓狀態。輸入電路814接收來自adc108的數位化信號，並將它們發送到cpu801進行處理。在cpu801的控制下，輸出電路805接收來自cpu801和寄存器電路802的輸出，並且將它們發送到各個組件(包括通過連接166的顯示單元112、通過連接167的can接口163、通過連接111的電池平衡電路165和切換控制電路104，如圖1a-c所示)。
本發明將電池故障狀況和診斷分為需要不同的響應的若干個層次類型。作為一個實施例，本發明將通過與高臨界電壓閾值、低臨界電壓閾值和高臨界溫度閾值相比較而產生的任何故障條件分類為需要立即響應的緊急水平故障條件。此外，本發明通過與上限電壓閾值、下限電壓閾值、上限溫度閾值和上限電流進行比較而產生的任何故障條件分類為需要在一定時間內(如2秒鐘內)進行響應的可調水平故障條件。
在本發明中，激活電路103和監控單元160可以一起工作，使得在最緊急的故障條件下，激活電路103可以立即使電池組101(通過硬體方式)與輸出端子152.1、152.2斷開，在不太緊急的故障條件下，監控單元160可以調整電池組101的操作(工作)狀態和環境，使得電池組101的故障狀態可能永遠不會達到最緊急的水平。當認為電池組101的故障狀態不能被調整到適當的工作狀態時，監控單元160(通過軟體方法)使電池組101與輸出端子152.1、152.2斷開。或者，在本發明中，激活電路103和監控單元160可以分開工作。具體地，激活電路103可以在沒有監控單元160的情況下執行其功能。同樣，監控單元160可以在沒有激活電路103的情況下執行其功能。
在聯合操作模式中，由於激活電路103的冗餘控制，監控單元160設置比高臨界電壓閾值、低臨界電壓閾值和高臨界溫度閾值的值更寬的上限電壓閾值、下限電壓閾值、上限溫度閾值的值。當獨立工作時，由於缺乏激活電路103的冗餘控制，監控單元160將上限電壓閾值、下限電壓閾值、上限溫度閾值的值設置為高臨界電壓閾值、低臨界電壓閾值和高臨界溫度閾值的值。根據本發明的一個實施例，在聯合操作模式中，操作(工作)參數的閾值範圍應以適當的層次結構排列，例如監控單元160的上限值的限定範圍應該窄於用於實現雙重保護(即，硬體和軟體雙重保護)的激活電路103的臨界值的限定範圍。
圖9是示出本發明的監視單元160監視、管理並調整電池組101的操作狀態的步驟的流程圖900。
在步驟906中，圖1a-c所示的檢測電路(第二檢測電路)107檢測(測量或採樣)電池組101的一個或多個操作(工作)參數，包括13個電池單元的操作(工作)電壓，兩個所選擇的電池單元的操作(工作)溫度和電池組101的操作(工作)電流，並將採樣的一個或多個操作(工作)參數發送到adc108。
在步驟908中，adc108對檢測到的(測量或採樣的)一個或多個操作(工作)參數進行數位化，並將數位化的一個或多個操作(工作)參數發送到圖1a-c所示的處理器單元109。更具體地，數位化的一個或多個操作(工作)參數通過圖8所示的輸入電路804發送到處理器單元109的cpu801。在接收到數位化的一個或多個操作(工作)參數之後，cpu801將它們存儲在圖8所示的存儲裝置803中。
在步驟910中，cpu801確定是否需要從輸出端子(152.1、152.2)斷開電池組101。如果需要將電池組101與輸出端子(152.1、152.2)斷開(是)，則操作被引導到步驟912；如果不需要將電池組101與輸出端子(152.1、152.2)(否)斷開，則操作被引導到步驟916。
具體地，在步驟910中，cpu801將採樣的一個或多個工作參數(包括來自13個電池單元的13個採樣工作電壓、來自兩個所選擇的電池單元中採樣的2個工作溫度以及來自電池組101的採樣工作電流)與上限電壓閾值、下限電壓閾值、上限溫度閾值和/或上限電流閾值進行比較。
在步驟910中，在以下情況下，操作進入步驟912：(1)13個採樣操作(工作)電壓中的任何一個超過(或等於)上限電壓閾值，(2)13個採樣操作(工作)電壓中的任何一個低於(或等於)下限電壓閾值，(3)2個採樣操作(工作)溫度中的任何一個超過(或等於)上限溫度閾值，或(4)採樣操作(工作)電流超過(或等於)上限電流閾值。在步驟912中，cpu801生成(或設置)寄存器802的輸出(作為第二控制信號)為第二電壓狀態，並且經由輸出電路805將寄存器802的輸出發送到開關控制電路104。在第二電壓狀態下的寄存器802的輸出斷開開關電晶體105(或105')的電流通路，使開關器件106從兩個輸出端子152.1和152.2斷開電池組101。然後將操作引導到步驟914以結束操作。
在步驟910中，在以下情況下，操作進入步驟916：(1)所有13個採樣操作(工作)電壓都低於(或等於)上限電壓閾值，(2)13個採樣操作(工作)電壓中的所有電壓都超過(或等於)下限電壓閾值，(3)所選擇的兩個電池單元中的所有電池均低於(或等於)上限溫度閾值，以及(4)採樣操作(工作)電流低於(或等於)上限閾值。在步驟916中，cpu801生成(設置或維持)寄存器802的輸出(作為第二控制信號)為第一電壓狀態，並且經由輸出電路805將寄存器802的輸出發送到開關控制電路104。在第一電壓狀態下的寄存器802的輸出連接開關電晶體105的電流路徑，以使(或保持)開關器件106將電池組101連接到兩個輸出端子152.1和152.2。然後，該操作被引導到步驟918以結束混合動力車輛的操作過程。
在步驟918中，監控單元160基於採樣的一個或多個操作(工作)參數來調整電池組101的操作條件。具體地說，cpu801可以計算13個電池單元的13個採樣操作(工作)電壓之間的電壓差，並選擇特定的電池單元(i)(i＝1,2，...，13)，其具有比電池組101中的其它電池單元高太多的電壓。作為一個實施例，本發明可以將最小單元平衡觸發閾值設置為20mv。為了對所選擇的電池單元(i)執行電池平衡處理，cpu801經由用於所選擇的電池單元(i)的輸出電路805將高電壓狀態的平衡控制信號(經由連接827)發送到圖7b中所示的平衡電晶體752(i)的柵極(g)，以形成電流路徑，使得電流可以圍繞所選擇的電池單元102(i)的正端子和負端子循環。在電池平衡處理期間，監控單元160繼續監視所選擇的電池單元102(i)的採樣操作(工作)電壓。當所選擇的電池單元102(i)的採樣操作(工作)電壓降低到期望的水平時，cpu801在低電壓狀態下生成(或設定)平衡控制信號，並通過輸出電路805將平衡控制信號發送到平衡電晶體752(i)的柵極(g)使得相應的電池單元102(i)的電流路徑斷開以停止電壓平衡處理。電池單元平衡的目的是使得當電池組101中的電池單元之間存在大的電壓差時，電池單元能夠恢復到相對平衡的健康狀態。當電池組101中串聯連接的電池單元中的電壓變得過大時，在混合動力車輛的操作中，一些電池單元可能過度充電/過度放電。
由於在本發明的實施例中通過放電來實現電池平衡過程，所以電池平衡過程可以產生熱量並降低充電狀態(soc)。因此，在開始電池平衡過程之前，cpu801需要確定電池組101的操作條件，包括操作溫度是否在溫度範圍內，電池單元的當前soc是否在一個範圍內，操作電流低於當前值(例如200安培)，以及此前是否發生故障條件。正確的條件主要是在電池平衡過程開始之前確保系統安全可靠。例如，正確的操作電流條件是確保當執行電池平衡時電池組101中的所有電池單元處於相對電化學穩定的狀態。
在步驟920中，基於採樣操作(工作)電壓和採樣操作(工作)電流，監控單元160(包括cpu801以及駐留在監控單元160中的軟體)計算電池組101的4種操作狀態，包括充電狀態(soc)、健康狀況(soh)、功能狀態(sof)以及電池組101的功率限制狀態。
soc表示電池的可用容量，以其實際容量的百分比表示。0％的soc表示電池的可用容量為零。100％的soc表示電池的可用容量處於最高水平。電池的可用容量的這種指示有助於保護電池免受過度充電和深度放電。
本發明提供了用於計算牽引電池和單元健康狀態(soh)的特徵。soh提供電池健康狀況，包括電壓、電流、功率和電池的電阻。電池和單元內部電阻、容量、包括功率在內的一些時間的值是電池和單元狀態的特性。電池和單元soh的概念與使用中的電池和單元的故障或soc不同。電池和單元的故障定義為使用中的異常性能，電池和單元的soc是指短期使用的特徵參數變化。然而，soh是電池和單元的健康標誌。soh描述了電池和單元的長期變化，與汽車的壽命一樣。定期地，soh定義為測量容量與電池和單元的額定容量之比，用於預測電池和單元的使用壽命。
sof是確定電池功能的狀態的一組參數測量(即，電池在一定條件下提供電力的能力)。sof是確定電池功能的狀態的一組參數測量(即，電池在一定條件下提供電力的能力)。車輛使用sof來幫助其對車輛中的各種動力源進行電力管理以達到最佳性能。定義sof的參數測量是電池在不同時間段提供的電壓限制、電流限制和功率限制：瞬時(動態)、短、中、長和連續。
功率限制是指可由當前由電池組101提供的可用功率。功率限制是電池組電壓和電流的組合。它被定義為與使用的電池組期限相關。例如，針對使用的2秒和使用的10秒計算的電池組功率不同。如果在操作中混合動力車輛使用超過電池組101的功率極限的功率，則電池組101的使用壽命可能會縮短，並且可能導致電池故障。
這4種操作(工作)狀態可以在計算之後存儲在存儲裝置803中，並且使得ecu164能夠優化其對混合動力車輛的電池的使用而不會損壞電池組101。
在步驟922中，cpu801通過can接口163向ecu164發送4種運行狀態(包括soc、soh、sof和功率限制)。在混合動力車輛的操作中，ecu164執行操作(工作)狀態的實時監視，以便控制混合動力車輛以適當地使用電池組101。例如，ecu164可以控制混合動力車輛不使用超過功率限制的電池組101的電力。
在步驟924中，cpu801經由鏈路166向顯示單元112發送一個或多個操作(工作)參數(例如電池溫度)和4個操作狀態。然後，顯示單元164將一個或多個操作(工作)參數和4個操作狀態顯示在gui114上,使得混合動力車輛的操作者可以觀察電池組101的操作(工作)狀態，並且如果需要，經由gui114執行幹預。
在步驟926中，操作返回到步驟906，以重複在混合動力車輛的操作中監視、管理和調整電池組101的操作(工作)狀況的處理。
應當注意，流程圖900的程序(或指令)可以存儲在存儲器803中並由cpu801執行。
本發明的有利技術效果如下：
a.系統配置包括多種設計理念；
b.高效平衡策略；
c.控制系統具有硬體保護和軟體保護的雙重保護，但硬體或軟體保護可以根據需要獨立實施電池組保護；
d.控制系統具有多級診斷功能；
e.低成本、低功耗；
f.歷史數據記錄；
g.高精度soc策略，以及
h.電池管理方案和功能靈活的可擴展性。
圖10描繪了包括根據本發明的上(或頂)殼體1001和下(或底)殼體1002的電池1000。通過作為電池1000的電力輸出端子的頂殼體1001上的兩個孔(1005.1、1005.2)插入正極柱1003.1和負極柱1003.2。在上殼體1001的開口上的4個邊緣上設置(或模製)10個夾子(1022.1、1022.2、1022.3；1024.1、1024.2)和(1023.1、1023.2、1023.3；1025.1、1025.2)。在圖10中，不能看到5個夾子(1023.1、1023.2、1023.3；1025.1、1025.2)，因為它們位於上殼體1001的相反側。
圖11a是根據本發明的圖10所示的電池1000的分解視圖。如圖11a所示，電池1000包括pcb板1104、線束組件1106、中間殼體1108、電池組101(包括可容納在中間殼體1108中的單元室內的13個串聯的電池單元102(i)(i＝1,2，...，13))、電池底部泡棉1109和連接組件1110。同樣如圖11a所示，圍繞下(或底)殼體1002的頂部4個邊緣，設置(模製的)4個錐形凸緣(1123.1、1123.2；1125.1、1125.2)使得在組裝電池1000的過程中，上殼體1001上的10個夾子可以鎖定下殼體1002的頂部邊緣上的4個錐形凸緣。在圖11a中，不能看到2個錐形凸緣(1123.2；1125.2)，因為它們位於下殼體1002的相反側。
圖11b詳細描繪了圖11a所示的電池組101。如圖11b所示，電池組101中的13個電池單元102(i)(i＝1,2，...，13)排列成三排，包括第一橫排(或第一外排)1116.1、第二橫排(或第二外排)1116.3以及位於第一橫排1116.1和第二橫排1116.3之間的中間排1116.2。電池組101的第一橫排1116.1和第二橫排1116.3中的每一個具有4個電池單元(102(1)、102(2)、102(3)、102(4))；或(102(10)、102(11)、102(12)、102(13))。電池組101的中間排具有5個電池單元(102(5)、102(6)、102(7)、102(8)、102(9))。13個電池單元102(i)中的每一個具有頂面(i＝1,2，...，13)的正端子1114(i).p和負端子1114(i).n。
圖11c更詳細地描繪了圖11b所示的單個電池單元102(i)(i＝1,2，...，13)。如圖11c所示，電池單元102(i)具有圓柱形主體1112(i)，並且包括一對端子，其包括從電池單元102(1)(i＝1,2，...，13)的頂面1113(i)延伸的正端子1114(i).p和負端子1114(i).n。在一對正端子1114(i).p和負端子1114(i).n的頂部上分別具有一對螺紋孔(1116(i).p、1116(i).p)。圓環1118(i)從電池單元102(i)的頂面1113(i)延伸出來並且圓形地包圍正端子1114(i).p和負端子1114(i).n。電池單元102(i)的頂面1113(i)上的正端子1114(i).p和負端子1114(i)的高度高於圓環1118(i)的高度。
圖11d是圖11c所示的電池單元102(i)(i＝1,2，...，13)的剖視圖。如圖11d所示，電池單元102(i)具有金屬罐(或殼)1118(i)。電池單元102(i)的正端子1114(i).p(i)與金屬罐(或殼)1118(i)連接(或電連接)上，而負端子1114(i).n通過由絕緣材料製成的絕緣環1118(i)與金屬罐(或殼)1118(i)電絕緣。在電池單元102(i)的底部邊緣上設置可破壞的通風口(或臺)1128(i)，用於容納圖11a所示的單元泡棉1109。如果電池單元102(i)的內部壓力超過預定值，則可破壞的通風口(或臺)1128(i)斷開，這可以從電池單元(i)的內部釋放洩漏物質(例如氣體))。
圖12a-e更詳細地描繪了圖11a所示的中間殼體1108。
參考圖12a，中間殼體1108具有頂面1202，該頂面上裝有pcb板1104和線束組件1106。如圖12a所示，頂面1202具有用於將pcb板1104固定在其上的4個安裝凸臺(或孔)(1208(1)、1208(2)、1208(3)、1208(4))。頂面1202還具有排列成三排的13對安裝孔(1206(i).p、1206(i).n(i＝1,2，...，13)，其包括第一橫排1216.1、中間排1216.2和第二橫排1216.3，用於容納電池組101中的13個電池單元102(i)的13對正端子1114(i).p和負端子1114(i).n(i＝1，2，...，13)。
在圖12a中，中間殼體1108的頂面1202上的第一橫排1216.1具有4對安裝孔(1206(1).p、1206(1)n；1206(2).p、1206(2).n；1206(3)p、1206(3).n；1206(4).p、1206(4).n)，用於容納在電池組101中的4個電池單元的第一橫排1116.1中的4對正端子和負端子(1114(1).p1114(1).n；1114(2).p1114(2).n；1114(3).p1114(3).n；1114(4).p1114(4).n)。中間殼體1008的頂面1202上的中間排具有5對安裝孔(1206(5).p、1206(5).n；1206(6).p、1206(6).n；1206(7).p、1206(7).n；1206(8).p、1206(8).n；1206(9).p、1206(9).n)，用於容納在電池組101中的5個電池單元的中間排1116.2中的5對正端子和負端子(1114(5).p、1114(5).n；1114(6).p、1114(6).n；1114(7).p、1114(7).n；1114(8).p、1114(8).n；1114(9).p、1114(9).n)。中間殼體1008的頂面1202上的第二橫排1216.2具有4對安裝孔(1206(10).p、1206(10).n；1206(11).p、1206(11).n；1206(12).p、1206(12).n；1206(13).p、1206(13).n)，用於容納分別在電池組101中的4個電池單元的第二橫排1116.3中的4對正端子和負端子(1114(10).p、1114(10).n；1114(11).p、1114(11).n；1114(12).p、1114(12).n；1114(13).p、1114(13).n)。
在圖12a中，中間殼體1108的頂面1202還具有13個隔離凸緣(或板)(1207(1)、1207(2)，...，1207(13))，它們由絕緣材料製成並且分別位於13對安裝孔(1206(1).p、1206(1).n之間)；1206(2).p、1206(2).n；...，1206(13).p、1206(13).p)之間，用於防止10個匯流條(在線束組件1006中，如圖14所示)在電池1000的組裝過程中串聯連接13個電池單元時彼此接觸。中間殼體1108的頂面1202還具有用於將pcb板1004安裝在中間殼體1108的頂面1202上的4個內螺紋孔(1208.1、1208.2、1208.3、1208.4)。中間殼體1108還具有第一側壁1218.1和第二側壁1118.2。第一和第二側壁(1218.1或1118.2)中的每一個具有用於將中間殼體1108附接到下殼體1102上的4個耳部(1221.1、1221.2、1221.3、1221.4)或(1223.1、1223.2、1223.3、1223.4)。
第一側壁1218.1上的每個耳部(1221.1、1221.2、1221.3、1221.4)具有開口袋(1222.1、1222.2、1222.3、1222.4)。類似地，第二側壁1218.2上的每個耳部(1223.1、1223.2、1223.3、1223.4)具有開口袋(1224.1、1224.2、1224.3、1224.4)。在第一側壁1218.1或第二側壁1218.2上的4個開口袋(1222.1、1222.2、1222.3、1222.4)或(1224.1、1224.2、1224.3、1224.4)用於分別容納電池1000的電池組裝過程中的圖18a所示的4個翼(1822.1、1822.2、1822.3、1822.4)或(1824.1、1824.2、1824.3、1824.4)。
在圖12a中，中間殼體1108還具有2個保持凹口(1234.1、1234.2)，它們分別相鄰並被引導到單元室1208(1)和單元室1208(13)(如圖12b所示)。2個保持槽(1234.1、1234.2)用於將2個溫度傳感器(如圖16所示的1608.1、1608.2)連接到中間殼體1108的壁上使得2個溫度傳感器(1608.1、1608.2)可分別通過保持凹口(1234.1、1234.2)物理地接觸兩個相鄰的電池單元((102(1)、102(13))，使得溫度傳感器(1608.1、1608.2)可以檢測(測量或採樣)兩個電池單元((102(1)、102(13))的工作溫度作為電池1000的代表性操作(或工作)溫度。2個溫度傳感器(1608.1、1608.2)的兩個輸出被發送到圖1所示的adc108，並且來自2個溫度傳感器的一個輸出被發送到圖2所示的溫度比較電路207。
圖12b描繪了中間殼體1108的頂部透視圖，以更好地示出了頂面1202和中間殼體1008的壁上的一些部件。更具體地，圖12b示出了第二側壁1118.2上的保持凹口1234.2和4個耳部(1223.1、1223.2、1223.3、1223.4)。如圖12b所示，保持凹口1234.2具有：用於將溫度1608.2滑入槽1235.2的槽1235.2；第二側面1118.2上的4個耳部(1223.1、1223.2、1223.3、1223.4)分別具有4個開口袋(1224.1、1224.2、1224.3、1224.4)用於在電池組裝過程中插入如圖18a所示的4個翼(1822.1、1822.2、1822.3、1822.4)。
在圖12b中未示出第一側壁1118.1上的保持凹口1234.1和4個耳部(1221.1、1221.2、1221.3、1221.4)，因為它們位於中間殼體1108的頂部透視圖的相對側壁上，但是它們具有與保持凹口1224.2相似的結構，並且具有與圖12b中的第二側壁1118.2上的4個耳部相似的結構。具體地，保持凹口1234.1具有用於將溫度傳感器1608.1(圖16所示)滑入到槽1235.1中的槽1235.1；第一側壁1118.1上的4個耳部(1221.1、1221.2、1221.3、1221.4)分別具有4個開口袋(1222.1、1222.2、1222.3、1222.4)用於在電池組裝過程中插入如圖18a所示的4個翼(1824.1、1824.2、1824.3、1824.4)。
圖12c示出了圖11a所示的中間殼體1108的仰視圖。如圖12c所示，中間殼體1108在頂面1202下方具有13個單元室1208(i)(i＝1,2，...，13)，它們被布置成三排，包括第一橫排(或第一外排)1216.1、中間排1216.2、第二橫排(或第二外排)1216.3，用於容納電池組101中的13個電池單元102(i)的頂部部分。中間殼體1008的第一橫排1216.1具有4個單元室(1208(1)、1208(2)、1208(3)、1208(4))，用於容納電池組101的4個相應電池單元(102(1)、102(2)、102(3)、102(4))的頂部部分。中間殼體1008的中間排具有5個單元室(1208(5)、1208(6)、1208(7)、1208(8)、1208(9))，用於容納電池組101的5個相應電池單元(102(5)、102(6)、102(7)、102(8)和102(9))的頂部部分。中間殼體1008的第二橫排1216.3具有4個單元室(1208(10)、1208(11)、1208(12)、1208(13))，用於容納電池組101的4個相應的電池單元(102(10)、102(11)、102(12)、102(13))的頂部部分。
在圖12c中，13個單元室1208(i)中的每一個具有位於中間殼體1108的上表面1202上的一對孔(1232(i).p、1232(i)，n)，用於接收電池單元102(i)(i＝1,2，...，n)的正端子和負端子(1114(i).p、1114(i)·n)的相應對。3個安裝孔(1242.1、1242.2、1242.3)設置在中間殼體1108的底部邊緣上，用於在電池組裝過程(如圖18所示)中將中間殼體1108的頂部邊緣上的三個安裝柱(1842.1、1842.2、1842.3)接收到內殼體1802上。
圖12d示出了圖11a所示的中間殼體1108的底部透視圖，以更好地示出中間殼體1108中的一些部件。如圖12d所示，每個單元室1208(i)具有3個位置板(1246(1).1、1246(1).2、1246(1).3)，並且3個位置板(1246(i).1、1246(1).2、1246(1).3)形成圓形輪廓(或輪廓)，其與電池單元102(i)的外部圓柱形狀匹配，用於在電池1000的組裝過程中將電池單元102(i)定位到期望位置。3位置板(1246(i).1、1246(i).2、1246(i).3)360度均勻分布；或者它們以120度彼此等距(或分布)。
圖12e描繪了圖12b所示的中間殼體1108的剖視圖，以更好地示出中間殼體1108中的一些部件。圖12e示出了一些單元室1208(i)中的3個位置板(1246(i).1、1246(i).2、1246(i).3)中的一些。如圖12d-e所示，從三個位置板(1246(i).1、1246(i).2、1246(i).3)中的每一個的尖端開始，在電池1000的組裝過程中存在用於將相應的電池單元102(i)引導到期望位置的引導斜面1247。
圖13示出了中間殼體1108的頂部透視圖，其中線束組件1106安裝在中間殼體1108的頂面1202上。在圖13中，電池組101的13個電池單元102(i)已經安裝到中間殼體1108的13個單元室中；線束組件1106中的連接線被固定到13對正端子和負端子(1114(i).p、1114(i).n)(i＝1,2，...，13)上的13對孔(1116(i).p、1116(i)).n)中。線束組件1106包括：匯流條線束1302，包括10個匯流條；電壓感測線束1304，包括13個電壓感測線；端子輸出線束1306，包括用於電連接安裝在外殼1602上的正極柱1103.1的一對端子輸出電纜(1306.1，1306.2)和柱引出電纜1308，如圖16所示。
在圖13中，匯流條線束1302用於串聯連接電池組101中的13個電池單元；電壓感測線束1304用於將13個電池單元的正端子連接到圖2所示的13個電壓傳感器電路202；端子輸出線束1306(1306.1、1306.2)用於連接在第一側排1116.1和中間排1116.2之間的電池單元輸出並用於連接中間排1116.2和第二橫排1116.3之間的電池單元輸出。匯流條線束1302中的10個匯流條通過10對螺釘(1336(j).1、1336(j).2)(j＝l,2,...,10)固定在正端子和負端子上。正極柱1003.1安裝在連接組件1110上，並通過引出電纜1308電連接到電池單元102(1)的正端子1114(1).p；負端子1003.2通過匯流條1309連接到電池單元102(13)的負端子1114(13).n。
圖14a示出了圖13所示的中間殼體1108的頂部透視圖，以更清楚地示出其中的一些部件。在圖14a中，線束組件1106在將其安裝到中間殼體1108的頂面1202之前被放置在頂面1202上。如圖14a所示，匯流條線束1302包括10個匯流條1402(j)(j＝1,2，...，10)。10個匯流條1402(j)中的每一個具有一對孔(1406(j).1、1406(j).2)，用於接收一對螺釘(1336(j).1、1336(j).2，如圖13所示)，以將匯流條1402(j)固定在彼此相鄰的兩個電池單元(102(i),102(i+1))的兩個電池端子上(j＝1,2，...，10；i＝1，1，...，13)。在圖14中，匯流條線束1302被分成三排(1416.1、1416.2和1416.3)，包括第一橫排(或第一外排)1416.1、中間排1416.2和第二橫排(或第二外排)1416.3。
匯流條線束1302的第一橫排1416.1具有3個匯流條(1402(1)、1402(2)、1402(3))，每個匯流條具有一對孔(1406(1).1、1406(1).2；1406(2).1、1406(2).2；或1406(3).1、1406(3).2)，用於接收一對螺釘(1336(1).1、1336(2)2；1336(2).1、1336(2).2；或1336(3).1、1336(3).2，如圖13所示)，以將相應的匯流條(1402(1)、1402(2)，或1402(3))固定到電池組101的第一橫排1116.1中的兩個相鄰的電池單元(102(1)、102(2)；102(2)、102(3)；或102(3)、102(4))的兩個電池端子上。
匯流條線束1302的中間排1416.2具有4個匯流條(1402(4)、1402(5)、1402(6)、1402(7))，其中每一個具有一對孔(1406(4).1、1406(4)2；1406(5).1、1406(5).2；1406(6).1、1406(6).2；或1406(7).1、1406(7).2)，用於接收一對螺釘((1336(4).1、1336(4).2；1336(5).1、1336(5).2；1336(6).1、1336(6).2；或1336(7).1、1336(7).2，如圖13所示)，以將相應的匯流條(1402(4)、1402(5)、1402(6)或1402(7))固定在電池組101的中間列1116.2中的兩個相鄰的電池單元(102(5)、102(6)；102(6),102(7)；102(7),102(8)；或102(8)、102(9))的兩個電池端子上。第一橫排1416.1中的電池單元102(4)的負端子通過端子輸出電纜1306.2連接到中間排1416.2中的電池單元102(5)的正端子。
匯流條線束1302的第二橫排1416.3具有3個匯流條(1402(8)、1402(9)、1402(10))，其中每一個具有一對孔(1406(8).1、1406(8).2；1406(9).1、1406(9).2；或1406(10).1、1406(10).2)，用於接收一對螺釘(1336(8).1、1336(8).2；1336(9).1、1336(9))；或1336(10).1、1336(10).2，如圖13所示)，以將相應的匯流條(1402(8)、1402(9)或1402(10))固定在電池組101的第二橫排1116.3的兩個相鄰的電池單元(102(10)、102(11)；102(11)、102(12)；或102(12)、102(13))的兩個電池端子上。中間排1416.2中的電池單元102(9)的負端子通過端子輸出電纜1306.1連接到第二橫排1416.3中的電池單元102(10)的正端子。
參考圖14a，電壓感測線束1304包括13個電壓感測線1404(i)(i＝1，2，...，13)。每個電壓感測線1304(i)中的遠端上具有標籤1426(i)，標籤上具有孔1428(i)，用於接收螺釘中的一個以將電壓感測線1404(i)的遠端固定在電池組102(i＝1,2，...，13)中的相應的電池單元102(i)的正端子上。13個電壓感測線1404(i)(i＝1,2，...，13)的另一端連接到圖1a-c所示的激活電路103和檢測電路。
在圖14a中，電壓感測線束1304被分成三行(如圖14b所示的1436.1、1436.2和1436.3)，包括第一橫排1436.1、中間排1436.2和第二橫排1436.3。第一橫排1436.1中的電壓感測線束1304具有4個電壓感測線(1404(1)、1404(2)、1404(3)、1404(4))，用於分別在電池組101的第一橫排1116.1中連接4個電池單元(102(1)、102(2)、102(3)、102(4))的正端子。中間排1436.2中的電壓感測線束1304具有5個電壓感測線(1404(5)、1404(6)、1404(7)、1404(8)、1401(9))，用於分別在電池組101的中間排1116.2中連接5個電池單元(102(5)、102(6)、102(7)、102(8)、102(9))的正端子。第二橫排1436.3中的電壓感測線束1304具有4個電壓感測線(1404(10)、1404(11)、1404(12)、1404(13))，用於在電池組101的第二橫排1116.3中分別連接4個電池單元(102(10)、102(11)、102(12)、102(13))的正端子。
圖14b更詳細地示出了匯流條線束1302中的電壓感測線束1304和一個匯流條1402(j)。
圖15更詳細地描繪了圖11中所示的pcb板1004。如圖15所示，pcb板1004安裝(或組裝)圖1a-c所示的激活電路103、監視電路160、平滑電路166、逆變器169、開關電晶體(105、105')和can接口163。對應於中間殼體1108的頂面1202上的4個安裝孔(1208(1)、1208(2)、1208(3)、1208(4))，pcb板1004上具有4個安裝孔(1508.1、1508.2、1508.3、1508.4)，以固定附接或附連在中間殼體1108的頂面1202上的pcb板1004。
圖16描繪了圖11中所示的連接組件1110的更多細節。如圖16所示，連接組件1110包括容納開關器件106的殼體1602、2個溫度傳感器(1604.1、1604.2)、線連接器1605和橋板1614。2個溫度傳感器(1604.1、1604.2)容納在圖12b所示的中間殼體1108的2個保持槽(1234.1、1234.2)上的2個狹槽(1235.1、1235.2)中，使得2個溫度傳感器(1604.1、1604.2)的2個遠端尖端(1608.1、1608.2)可以接觸電池組101中的兩個所選擇的電池單元。2個溫度傳感器(1604.1、1604.2)中的另外2個端部(或2個端部之一)通過2根導線(未示出)電連接到圖1a所示的激活電路103或檢測電路107。
圖17更詳細地描繪了圖11a中所示的電池底部泡棉1109。如圖17所示，電池底部泡棉1109包括用於容納13個電池單元102(i)的底部邊緣的13個緩衝環1702(i)，以向電池單元102(i)(i＝1,2，...，13)提供緩衝和密封功能。
圖18a示出了圖10所示的下(或底)殼體1002的俯視圖。如圖18a所示，對應於中間殼體1108上的13個單元室1204(i)，下殼體1002具有內殼體1802，其具有排列成三排的13個單元室1804(i)(i＝1,2，...，13)，包括第一橫排(或第一外排)1816.1、中間排1816.2、第二橫排(或第二外排)1816.3，用於容納電池組101中的13個電池單元102(i)的下半部分。下殼體1002的第一橫排1816.1具有4個單元室(1808(1)、1808(2)、1808(3)、1808(4))，用於容納電池組101的4個相應的電池單元(102(1)、102(2)、102(3)、102(4))的底部部分。下殼體1002的中間排1816.2具有5個單元室(1808(5)、1808(6)、1808(7)、1808(8)、1808(9))，用於容納電池組101的5個相應電池單元(102(5)、102(6)、102(7)、102(8)和102(9))的底部部分。下殼體1002的第二橫排1816.3具有4個單元室(1808(10)、1808(11)、1808(12)、1808(13))，用於容納電池組101的4個相應的電池單元(102(10)、102(11)、102(12)、102(13))的底部部分。
在圖18a中，對應於如圖12a所示的中間殼體1108的第一側壁1218.1和第二側壁1118.2，下殼體1002的內殼體1802具有第一側壁1818.1和第二側壁1818.2。對應於中間殼體1108的第一側壁1218.1上的4個耳部(1221.1、1221.2、1221.3、1221.4)，下殼體1002的內殼體1802上的第一側壁1818.1具有4個翼(1822.1、1822.2、1822.3、1822.4)，其可以在電池組裝過程中插入圖12a所示的4個開口袋(1222.1、1222.2、1222.3、1222.4)中。對應於中間殼體1108的第二側壁1218.2上的4個耳部(1224.1、1224.2、1224.3、1224.4)，下殼體1002的內殼1802上的第二側壁1818.2具有4個翼(1824.1、1824.2、1824.3、1824.4)，其可以插入圖12a所示的電池組裝過程中的4個開口袋(1224.1、1224.2、1224.3、1224.4)中。
圖18b示出了如圖18a所示的下殼體1002的頂部透視圖，以更好地示出下殼體1002的結構。如圖18b所示，下殼體1002具有用於安裝橋板1614的橋基座1864和用於安裝連接殼體1110的殼體基座1866。
圖18c示出了在將中間殼體安裝到下殼體1002的內殼體1808之後的中間殼體1108和下部殼體1002的截面圖，以更好地示出電池1000的一些部件。如圖18c所示，在中間殼體1108安裝在下殼體1002的內殼體1808上之後，單元室1805(i)中的每一個在電池單元102(i)的底部和單元室(i)的底部(i＝1,2，...，13)之間具有隔室1815(i)。隔室1815(i)中的每一個具有通孔1816(i)，使得所有隔室1815(i)(i＝1,2，...，13)經由通孔(1816(i))彼此流體連接到通向下殼體1002上的出口1822的通道。當電池單元102(i)中的任一個將氣體洩漏到隔室1515(i)中時，氣體可以通過出口1822流出電池1000。
圖19描繪了在中間殼體被安裝到下殼體1002的內殼體1808之後的中間殼體1108和下部殼體1002的內殼體1808的局部剖視圖，以示出圖12a所示的第一側壁1218.1或第二側壁1218.2上的4個耳部(1221.k或1223.k；k＝1,2,3,4)以及第一側壁1818.1或第二側壁1818.2上的4個翼(1822.k或1824.k)(k＝1,2,3,4)的安裝關係(或結構)。
如圖19所示，在電池1000的組裝過程中，翼(1822.k+1或1824.k+1)被插入相應的開口袋(1221.k+1或1223.k+1)中。如肩部(1221.k或1223.k)和翼(1822.k或1824.k)的剖視圖所示，耳部(1221.k或1223.k)具有從其內壁延伸出的凸緣(或臺)(1902.k或1904.k)；翼(1822.k或1824.k)在其遠端具有錐形卡扣(鉤)(1902.k或1904.k)。當中間殼體1108被推向下殼體1002的內殼體1802時，翼(1822.k或1824.k)被插入到耳部(1222.k或1224.k)上的開口袋中。隨著進一步推進，在翼的遠端(1822k或1824k)處的錐形卡扣(或鉤)(1902.k或1904.k)咬合(或抓住)凸緣(或臺)(1912.k或1914.k)的頂面以將中間殼體1108固定(或附著)到內殼體1802上。
在本發明中，上殼體1001、下殼體1002和中間殼體1108可以通過塑性材料製成。
圖20a-j示出了將圖10-19所示的部件組裝成根據本發明的電池1000的步驟。
在圖20a中，中間殼體1108上的頂面1202面向下，使得特定的電池單元(例如電池單元102(13))能夠被推入單元室1208(13)。如圖20a所示，操作者順時針和逆時針旋轉特定的電池單元，使得在3個位置板(1246(13).1、1246(13).2、1246(13).3)上的引導斜坡1247的引導下，電池單元102(13)可以適配地插入單元室1208(13)內的期望位置。
在圖20b中，通過重複圖20a所示的處理13次，將全部13個電池單元102(i)插入到13個相應的單元室1208(1)(i＝1,2，...，13)中。
在圖20c中，下殼體1002面向上，使得電池底部泡棉1109可以安裝到下殼體1002的內殼體1802中的單元室中。13個緩衝環1702(i)中的每一個容納到相應的單元室1808(i)，(i＝1,2，...，13)中。
在圖20d中，下殼體1002的底面向下轉動，然後將下殼體1002向下推向中間殼體1108，使得內殼體1802的第一側壁1818.1上的4個翼(1822.1、1822.2、1822.3、1822.4)被插入中間殼體1108上的第一側壁1218.1上的4個開口袋(1222.1、1222.2、1222.3、1222.4)中。同時，內殼體1802的第二側壁1818.2上的4個翼(1824.1、1824.2、1824.3、1824.4)插入在中間殼體1108上的第一側壁1218.2上的4個開口袋(1224.1、1224.2、1224.3、1224.4)中。朝著中間殼體1108連續地向下按壓下殼體1002，在下殼體1002的內殼體1802上的第一側壁1818.1上的錐形卡扣(或鉤)1902.k咬合(或抓住)耳部1221.k(k＝1,2,3,4)的內壁上的凸緣(或臺)1912.k的頂面(k＝1,2,3,4)。同時，下殼體1002的內殼體1802上的第二側壁1818.2上的錐形卡扣(或鉤)1904.k咬合(或抓住)耳部1223.k(k＝1,2,3,4)的內壁上的凸緣(或臺)1914.k(k＝1,2,3,4)的頂面，以將中間殼體1108固定到下殼體1012的內殼體1802上。
在圖20e中，下殼體1002的底表面向下轉動，使得中間殼體1108的頂面1202也面朝上。然後將線帽1605安裝到下殼體1102上。在圖20e所示的步驟中，兩個溫度傳感器(1604.1、1604.2)也安裝在中間殼體1108上的2個狹槽(1234.1、1234.2)中。
在圖20f中，橋板1614安裝在橋基座1864上，並且連接殼體1110安裝在下殼體1002的底表面上的殼體基座1866上。電池單元(1)的正端子通過電纜1308連接到橋板1614的一端；電纜1308的另一端連接到橋板1314的一端。橋板1314的另一端通過電纜1309連接到連接殼體1110。
在圖20g中，線束組件1106通過使用圖13所示的螺釘安裝在中間殼體1108的上表面1202上。
在圖20h中，pcb板1104安裝在中間殼體1108的頂面1102上。
在圖20i中，正極柱1003.1安裝在連接殼體1602的頂部上；負極柱1003.2安裝在中間殼體1108的頂面1102上的電池單元102(13)的負端子上。
如圖20j所示，頂部殼體1001被向下推向下殼體1001，直到頂部殼體1001上的10個夾子(1022.1、1022.2、1022.3；1024.1、1024.2)和(1023.1、1023.2、1023.3；1025.1、1025.2)鎖定到4個錐形凸緣(1123.1、1123.2；1125.1、1125.2)中，使得頂殼體1001固定到下殼體1002上以形成電池1000而不使用螺釘和螺栓。
本發明的電池1000具有如下優點：
(1).與現有電池相比，它的尺寸更緊湊；
(2).組件易於組裝在一起；並且
(3).適用於通過使用人力和機械資源來組裝電池1000的組裝線，因為組裝過程可以分為時間均勻的組裝步驟，這提供了高效使用人力和機器資源並在組裝過程中有效分配時間的可行性。
前述變化和修改在本發明的範圍內。應當理解，本文公開且限定的發明擴展到上文和/或附圖提及或由此明白的兩個或更多個單獨特徵的所有替代組合。所有的這些不同組合構成本發明的各種替代方面。本文描述的實施例解釋用於實施本發明所知曉的最佳實施方式，並且使本領域技術人員能利用本發明。權利要求書將被解釋成包括替代實施例，達到現有技術允許的程度。