电流汇流构造的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种电流汇流构造，适用于包含至少两个电池堆的锂电池模块，可双边输出使各锂电池的工作状态平衡且耗损一致，也通过电流分流而使热量散布，进而降低整体的平均温度，延长电池寿命。其包括有：第一并联汇流栅，以并联的关系和第一电池堆的每一锂电池的正极电性连接，并具有至少两个第一总线作为正极的输出端；第二并联汇流栅，以并联的关系和第二电池堆的每一锂电池的负极电性连接，并具有至少两个第二总线作为负极的输出端；串联汇流栅，电性连接第一电池堆的负极和第二电池堆的正极，用以将第一电池堆和第二电池堆串联。
【专利说明】电流汇流构造【技术领域】
[0001]本发明涉及锂电池模块的电流汇流构造，特别是涉及一种可双边输出并且使各个锂电池的工作状态平衡且耗损一致的电流汇流构造。
【背景技术】
[0002]由于可充电式锂电池(又称二次电池)具有高工作电压(3.4~3.8Volt)、大能量密度(>185Wh/Kg)、重量轻、寿命长及环保的优点，目前已大量应用于3C电子产品，例如:移动电话(Mobile Phone)、笔记本计算机(NB/PC)、平板计算机(Tablet PC)、摄录机(Camcorder)以及数码相机(Digital Camera)。根据IIT2009年的统计预估,全球锂电池销售量约达30.5亿颗，根据统计其中销售出的全球锂电池约有44%使用于移动电话及手持装置、约有31.4%使用于笔记本计算机，以及约5.5%用在其它消费性电子产品，此三种产品使用的锂电池约占市售量的80 %。近年来，为了应对温室效应造成全球气候异常的问题，以及降低对石油的依赖等因素，全球各主要国家及汽车制造商无不积极地发展低污染与低(/零)油耗的油电混合车(或称混合动力车辆)，由于油电混合车的市场逐渐成熟，也促成锂电池产业在上述产品领域的外的需求量大增。
[0003]一般3C产品的工作电压较低，而且为了减轻重量和体积，通常只需要使用单个或是多个串联或并联在一起的锂电池40 (Battery)即可提供足够的电力。相对而言，油电混合车则需要较大的工作电压和足够的电容量，才能供应车辆行驶所需的足够电力；应用于油电混合车的锂电池电源，是一种由许多彼此串联或并联的锂电池所组成的锂电池模块(Battery Pack),平均一台电动车动辄需要上千颗串联与并联起来的锂电池；基于车辆安全性的要求，对于锂电池模块的组装质量及其安全性的要求更甚于一般3C产品所使用的锂电池。
[0004]锂电池在经过 反复的充电与放电之后，不同的锂电池之间会发生压差和储电量不同等等性能不一致的问题，如何能安全和有效地利用锂电池模块以及延长其使用寿命，一直是锂电池相关产业共同努力的目标；为了达成上述的目标，一种现有的技术是在锂电池模块设置一电池管理系统(BMS)，用以管理与监控锂电池模块中每一个锂电池在充电和放电过程的效能参数，例如:温度、电压、电流和储电量，通过主动平衡方法或是被动平衡方法减少各个锂电池之间性能不一致的现象，进而避免发生包含:过度充电、过热、储电量失衡的问题；利用电池管理系统对锂电池模块进行安全管理与监控，虽然是一种能安全和有效地利用锂电池模块以及延长其用寿命的解决手段，但其并非唯一的一种技术方案，而且电池管理系统涉及了许多较为复杂的管理与监控技术，除了具有相当的技术难度也需耗费较大的成本，通过重新设计锂电池模块的硬件结构，也是另一种有助于安全和有效地利用锂电池模块以及延长其用寿命的解决手段。
【发明内容】
[0005]有鉴于锂电池模块在应用上的效能和安全性的需求，本发明提出了一种锂电池模块的电流汇流构造，适用于包含第一电池堆和第二电池堆的锂电池模块，可双边输出使各个锂电池的工作状态平衡且耗损一致。
[0006]本发明锂电池模块的电流汇流构造的一种实施例构造，包括:第一并联汇流栅，以并联的关系和第一电池堆的每一个锂电池的正极电性连接，并具有至少两个第一总线作为正极的输出端；第二并联汇流栅，以并联的关系和第二电池堆的每一个锂电池的负极电性连接，并具有至少两个第二总线作为负极的输出端；串联汇流栅，电性连接第一电池堆的负极和第二电池堆的正极，用以将第一电池堆和第二电池堆串联。借由上述的电流汇流构造使锂电池模块的正极通过两个第一总线输出电流，锂电池模块的负极通过两个第二总线输出电流，通过双边输出平衡锂电池的电流输出，进而具有平衡工作状态、耗损一致以及可大电流输出的效果。
[0007]依据本发明的一实施例，其中的第一并联汇流栅包含第一并联排和两个第一总线，第一并联排以并联的关系和第一电池堆的每一个锂电池的正极电性连接，第一并联排的两端分别和两个第一总线电性连接，使第一电池堆可以通过两个第一总线实现双边输出。
[0008]依据本发明的一实施例，其中的第二并联汇流栅包含第二并联排和两个第二总线，第二并联排以并联的关系和第二电池堆的每一个锂电池的负极电性连接，第二并联排的两端分别和两个第二总线电性连接，使第二电池堆可以通过两个第二总线实现双边输出。
[0009]依据本发明的一实施例，其中的串联汇流栅包含第一并联板、第二并联板和两个串联汇流板，第一并联板以并联的关系和第一电池堆的每一个锂电池的负极电性连接，第二并联板以并联的关系和第二电池堆的每一个锂电池的正极电性连接，第一并联板的两端分别和两个串联汇流板电性连接，第二并联板的两端分别和两个串联汇流板电性连接。
[0010]本发明在另一方面还提出了一种具有散热结构的锂电池模块的电流汇流构造，可增加散热面积并具有导引散热气流的效果。为达上述的效果，其中散热结构的一种实施例，包括设于第一并联汇流栅和第二并联汇流栅的穿孔以及位于穿孔边缘的延伸部，穿孔和延伸部设置于散热气流的流路，可以增加散热面积并具有导引散热气流的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明的一种实施例构造图，显示锂电池模块的电流汇流构造；
[0012]图2为本发明的一种实施例的局部构造图，显示第一并联汇流栅的构造；
[0013]图3为本发明的一实用例示意图，显示锂电池模块的电流汇流构造安装于锂电池模块的情形；
[0014]图4为本发明的一种实施例的局部构造图，显示第一并联汇流栅及串联汇流栅和锂电池模块电性连接的构造；
[0015]图5为本发明的另一实用例示意图，显示散热结构的穿孔和延伸部的构造。
[0016]附图标记
[0017]10:第一并联汇流栅 Ila:第一总线
[0018]Ilb:第一总线12:第一并联排
[0019]13:第一连接排20:第二并联汇流栅[0020]21a:第二总线21b:第二总线
[0021]22:第二并联排23:第二连接排
[0022]30:串联汇流栅31:第一并联板
[0023]32:第二并联板33a:串联汇流板
[0024]33b:串联汇流板40:锂电池
[0025]50:穿孔51:延伸部
[0026]BPl:第一电池堆BP2:第二电池堆
[0027]BPl-1:第一并联堆BP2-1:第二并联堆
【具体实施方式】
[0028]请参阅图1，本发明锂电池模块的电流汇流构造，适用于一种包含第一电池堆BPl和第二电池堆BP2的锂电池模块，其中第一电池堆BPl包含多个第一并联堆BPl-1，每一个第一并联堆BPl-1包含多个锂电池40 (或称锂电池罐)，依据锂电池模块的规格，通常包含多个彼此并列的第一并联堆BPl-1 ;第二电池堆BP2包含多个第二并联堆BP2-1，每一个第二并联堆BP2-1同样包含多个锂电池40，依据锂电池模块的规格，通常包含多个彼此并列的第二并联堆BP2-1。
[0029]请参阅图1至图3，其中揭示本发明锂电池模块的电流汇流构造的一种实施例，包括: [0030]第一并联汇流栅10，以并联的关系和第一电池堆BPl的每一个锂电池40的正极电性连接，并具有至少两个第一总线Ila和Ilb作为正极的输出端。
[0031]第二并联汇流栅20，以并联的关系和第二电池堆BP2的每一个锂电池40的负极电性连接，并具有至少两个第二总线21a和21b作为负极的输出端。
[0032]串联汇流栅30，电性连接第一电池堆BPl的负极和第二电池堆BP2的正极，用以将第一电池堆BPl和第二电池堆BP2串联；借由上述的电流汇流构造使锂电池模块的正极通过两个第一总线Ila和Ilb输出电流，锂电池模块的负极通过两个第二总线21a和21b输出电流，通过双边输出平衡锂电池的电流输出，进而具有平衡工作状态、耗损一致以及可大电流输出的效果。
[0033]本发明的第一并联汇流栅10、第二并联汇流栅20以及串联汇流栅30由导电金属材料制造，用以构成传输电流的电流汇流栅(Bus-bar)，其中的一较佳实施例是由扁平状的铜片制造，通过宽扁形状的结构可以承受更高的电流输出，并且具有减缓热生成及提供快速导热的效果，进而避免热堆积。
[0034]依据本发明的一实施例，其中的第一并联汇流栅10包含第一并联排12和两个第一总线Ila和11b，第一并联排12以并联的关系和第一电池堆BPl的每一个锂电池40的正极电性连接，两个第一总线Ila和Ilb分别设于第一电池堆BPl的相对两侧，并借由第一连接排13电连接，第一并联排12的两端分别和两个第一总线Ila和Ilb电性连接，因此，任一个第一并联堆BPl-1的每一个锂电池40，能够通过第一并联排12再经由两个第一总线Ila和Ilb的中最近的一者输出电流,使第一电池堆BPl可以通过两个第一总线Ila和Ilb实现双边输出；其中依据锂电池模块的规格，通常包含多个彼此并列的第一并联堆BP1-1，每一个第一并联堆BPl-1的每一个锂电池40的正极以并联的关系和第一并联排12电性连接(例如焊接)，因此，第一并联排12和第一并联堆BPl-1的数量互相对应。
[0035]依据本发明的一实施例，其中的第二并联汇流栅20包含第二并联排22和两个第二总线21a和21b，第二并联排22以并联的关系和第二电池堆BP2的每一个锂电池40的负极电性连接，两个第二总线21a和21b分别设于第二电池堆BP2的相对两侧，并借由第二连接排23电连接，第二并联排22的两端分别和两个第二总线21a和21b电性连接，因此，任一个第二并联堆BP2-1的每一个锂电池40，能够通过第二并联排22再经由两个第二总线21a和21b之中最近的一者输出电流,使第二电池堆BP2可以通过两个第二总线21a和21b实现双边输出；其中依据锂电池模块的规格，通常包含多个彼此并列的第二并联堆BP2-1，每一个第二并联堆BP2-1的每一个锂电池40的负极以并联的关系和第二并联排22电性连接(例如焊接)，因此，第二并联排22和第二并联堆BP2-1的数量互相对应。
[0036]依据本发明的一实施例，其中的串联汇流栅30包含第一并联板31、第二并联板32和两个串联汇流板33a和33b，第一并联板31以并联的关系和第一电池堆BPl的每一个锂电池40的负极电性连接(见图3)，第二并联板32以并联的关系和第二电池堆BP2的每一个锂电池40的正极电性连接，两个串联汇流板33a和33b分别设于锂电池模块的相对两侧，第一并联板31的两端分别和两个串联汇流板33a和33b电性连接，第二并联板32的两端分别和两个串联汇流板33a和33b电性连接，因此，第一电池堆BPl的每一个锂电池40的负极，能够通过第一并联板31再经由两个串联汇流板33a和33b之中最近的一者和第二电池堆BP2的每一个锂电池40的正极串联；其中每一个第一并联堆BPl-1的每一个锂电池40的负极以并联的关系和第一并联板31电性连接(例如焊接)，因此，第一并联板31和第一并联堆BPl-1的数量互相对应；另外，每一个第二并联堆BP2-1的每一个锂电池40的正极以并联的关系和第二并联板32电性连接(例如焊接)，因此，第二并联板32和第二并联堆BP2-1的数量互相对应。
[0037]本发明的一种实施例，其中第一并联汇流栅10的第一并联排12、第二并联汇流栅20的第二并联排22以及串联汇流栅30的第一并联板31和第二并联板32，可以是一种由单个铜片构成的长片式结构或是由多个分离的铜片构成的分段式结构；其中分段式结构如图
3和图4所示是由多个和锂电池40的正极或负极电性连接的铜片所构成，可促使锂电池40构成散热体，除了扩大总散热面积外，也有帮助于快速均热避免因热差异影响到锂电池40之间的效能平衡，每一个锂电池40的性能均一'I"生相对提高，也能降低效能(performance)的下降。
[0038]本发明在另一方面还提出了一种具有散热结构的锂电池模块的电流汇流构造，可增加散热面积并具有导引散热气流的效果。
[0039]为达上述的效果，其中散热结构的一种实施例，包括设于第一并联汇流栅10和第二并联汇流栅20的穿孔50以及位于穿孔50的边缘的延伸部51 (见图5)，穿孔50可以借由冲压的技术产生，再将穿孔50的边缘的铜片弯折形成延伸部51，其中穿孔50和延伸部51设置于散热气流的流路，可以增加散热面积并具有导引散热气流的效果。在本发明的一实施例中，穿孔50的设置如图5所示，位置包括:第一并联排12的两端分别靠近两个第一总线Ila和Ilb的位置、第二并联排22的两端分别靠近两个第二总线21a和21b的位置、第一总线Ila本体上、第二总线Ilb本体上，当散热气流由锂电池堆的一侧通过锂电池40之间的间隙(这些间隙即为散热气流的流路)流向锂电池堆的另一侧时，可借由穿孔50增加散热效果。
[0040]虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉相关技术的人员，在不脱离本发明的精神所作些许的变更与修饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围应当由所附的权利要求书所界定为准。
【权利要求】
1.一种电流汇流构造，其特征在于，适用于包含一第一电池堆和一第二电池堆的一锂电池模块，包括: 一第一并联汇流栅，以并联的关系和该第一电池堆的每一个锂电池的正极电性连接，并具有至少两个第一总线作为正极的输出端； 一第二并联汇流栅，以并联的关系和该第二电池堆的每一个锂电池的负极电性连接，并具有至少两个第二总线作为负极的输出端；以及 一串联汇流栅，电性连接该第一电池堆的负极和该第二电池堆的正极，用以将该第一电池堆和该第二电池堆串联。
2.根据权利要求1所述的电流汇流构造，其特征在于，该第一并联汇流栅、该第二并联汇流栅以及该串联汇流栅由扁平状的铜片制造。
3.根据权利要求1所述的电流汇流构造，其特征在于，该第一并联汇流栅包含一第一并联排与两个第一总线，该第一并联排以并联的关系和该第一电池堆的每一锂电池的正极电性连接，该第一并联排的两端分别和该两个第一总线电性连接，该两个第一总线分别设于该第一电池堆的相对两侧。
4.根据权利要求3所述的电流汇流构造，其特征在于，该第一并联排由单个铜片所构成或是由多个铜片相互连接所构成。
5.根据权利要求1所述的电流汇流构造，其特征在于，该第二并联汇流栅包含一第二并联排和两个第二总线，该第二并联排以并联的关系和该第二电池堆的每一锂电池的负极电性连接，该第二并联排的两端分别和该两个第二总线电性连接，该两个第二总线分别设于该第二电池堆的相对两侧。
6.根据权利要求5所述的电流汇流构造，其特征在于，该第二并联排由单个铜片所构成或是由多个铜片相互连接所构成。
7.根据权利要求1所述的电流汇流构造，其特征在于，该串联汇流栅包含一第一并联板、一第二并联板和两个串联汇流板，该第一并联板以并联的关系和该第一电池堆的每一个锂电池的负极电性连接，该第二并联板以并联的关系和该第二电池堆的每一个锂电池的正极电性连接，该两个串联汇流板和分别设于该锂电池模块的相对两侧，该第一并联板的两端分别和该两个串联汇流板电性连接，该第二并联板的两端分别和该两个串联汇流板电性连接。
8.根据权利要求7所述的电流汇流构造，其特征在于，该第一并联板和该第二并联板可以是一种由单个铜片构成的长片式结构或是由多个分离的铜片构成的分段式结构。
9.根据权利要求1所述的电流汇流构造，其特征在于，还包括设于该第一并联汇流栅和该第二并联汇流栅的一穿孔以及位于该穿孔边缘的一延伸部，该穿孔和该延伸部设置于散热气流的流路。
10.根据权利要求9所述的电流汇流构造，其特征在于，该穿孔的设置位置包括:该第一并联排的两端分别靠近该两个第一总线的位置、该第二并联排的两端分别靠近该两个第二总线的位置。
【文档编号】H01M2/20GK103855353SQ201210517682
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年12月5日 优先权日:2012年12月5日
【发明者】孙瑞堂, 庄宗宪, 萧博元, 陈文贤 申请人:原瑞电池科技股份有限公司