柔性电池连接支架的制作方法

文档序号:7088233阅读:129来源:国知局
柔性电池连接支架的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种柔性电池连接支架,其包括N(N≥2,N为整数)个用于收容电池单体的主套和N-1个连接在相邻主套之间的转接套;每一主套的两端各设有一个电极导出端,主套内还设有两根贯穿主套的主套金属线;转接套通过转接套金属线和导电柱分别与主套金属线和电极导出端电连接,实现相邻主套内单体电池的串并联,并通过切换转接套金属线和导电柱与主套金属线和电极导出端的电连接关系,改变相邻主套内单体电池的串并联关系。与现有技术相比,本实用新型柔性电池连接支架可以实现电池组中单体电池的串并联快速切换,满足特殊电子设备或特殊场合对电源的使用要求。
【专利说明】柔性电池连接支架

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电池【技术领域】,更具体地说,涉及一种用于单体电池串并联切换的柔性电池连接支架。

【背景技术】
[0002]由于锂离子电池具有电压高、体积小、质量轻、比容量高、无记忆效应、无污染、自放电小和循环寿命长等诸多优点,使得其在移动设备、航空航天和交通工具等领域的应用得到了空前发展。
[0003]随着电子设备逐渐向异形化及柔性化方向发展,其对锂离子电池柔性的要求也愈益升高,但目前具备柔性的锂离子电池仅LG、苹果等少数厂商在研制,且尚未投入市场化生产。
[0004]此外,为了实现恒压/恒流长时间放电或高电压大电流放电,往往需要将若干单体电池通过串并联的方式组装成电池组,传统组装方法是将各单体电池进行固定连接,但连接后的各单体电池位置相对确定,因而电池组不具有柔性。更进一步,有些用电设备在不同时间段对电源的放电要求是不同的,例如,有时候要求恒流放电,有时候又要求高电压大电流放电,这就要求电池组内各单体电池的连接方式在不同的时间段能够有所不同。然而,由于传统电池组内的各单体电池是固定连接的,因此,不可能实现在不同的时间段切换成不同的串并联模式。
[0005]有鉴于此,确有必要提供一种能够实现单体电池之间串并联切换的柔性电池连接支架。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于:提供一种设计构思巧妙,能够实现单体电池之间串并联切换的柔性电池连接支架。
[0007]为了实现上述目的,本实用新型提供了一种柔性电池连接支架,其包括N (N彡2,N为整数)个用于收容电池单体的主套和N-1个连接在相邻主套之间的转接套;每一主套的两端各设有一个电极导出端,主套内还设有两根贯穿主套的主套金属线;转接套通过转接套金属线和导电柱分别与主套金属线和电极导出端电连接,实现相邻主套内单体电池的串并联,并通过切换转接套金属线和导电柱与主套金属线和电极导出端的电连接关系,改变相邻主套内单体电池的串并联关系。
[0008]作为本实用新型柔性电池连接支架的一种改进,所述每一转接套的两端各设有两个对称的导电柱而形成两对对角导电柱,转接套内还设有两根贯穿转接套的转接套金属线,转接套的第一对对角导电柱之间通过导电件电连接,第二对对角导电柱则各自与两根转接套金属线中的一根电连接;转接套连接在主套之间时,两根转接套金属线分别与相邻主套的两根主套金属线对接导通,其中一对对角导电柱分别与主套的两个电极导出端导通,另一对对角导电柱悬空,从而将两个相邻主套中的单体电池组成并联或串联结构;正向或逆向旋转转接套,两根转接套金属线将交换所对接导通的主套金属线,同时,悬空的一对对角导电柱将切换至分别与主套的两个电极导出端导通,从而改变两个相邻主套中单体电池的串并联关系。
[0009]作为本实用新型柔性电池连接支架的一种改进,还包括盖在最前端主套自由端的顶盖,顶盖上设有正极接线柱和负极接线柱,两个接线柱各自与一根主套金属线电连接,与主套自由端的电极导出端同极的接线柱还与主套的电极导出端电连接。
[0010]作为本实用新型柔性电池连接支架的一种改进,还包括盖在最尾端主套自由端的底盖,底盖将主套自由端的电极导出端与两根主套金属线中的一根电连接。
[0011]作为本实用新型柔性电池连接支架的一种改进,所述主套包括套筒和分别设于套筒两端的端板,其中一端的端板内壁上设有固定单体电池用的弹性元件;主套的两个电极导出端分别设于不同的端板上,并分别与单体电池的正极和负极电连接。
[0012]作为本实用新型柔性电池连接支架的一种改进,所述主套套筒的两端分别设有用于与转接套连接用的连接件;两根主套金属线分别设于套筒的内壁上,并分别从端板中穿出而延伸至连接件。
[0013]作为本实用新型柔性电池连接支架的一种改进,所述转接套包括套筒和分别设于套筒两端的端板,导电柱分别设于两个端板上;套筒的两端分别设有用于与主套连接用的连接件;两根转接套金属线分别设于套筒的内壁上,并分别从端板中穿出而延伸至连接件。
[0014]作为本实用新型柔性电池连接支架的一种改进,所述转接套和/或主套为可轴向伸缩和横向弯曲变形的柔性套。
[0015]作为本实用新型柔性电池连接支架的一种改进,所述转接套和/或主套为采用波纹加工而制成的螺旋形或环形柔性套。
[0016]作为本实用新型柔性电池连接支架的一种改进,所述主套与转接套以嵌入、环套或卡槽方式相互连接。
[0017]作为本实用新型柔性电池连接支架的一种改进,所述主套和转接套的部分或全部金属线为自熔断式保险丝。
[0018]与现有技术相比,本实用新型柔性电池连接支架可以实现电池组中单体电池的串并联快速切换,因此能够满足特殊电子设备或特殊场合对电源的使用要求。

【专利附图】

【附图说明】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】,对本实用新型柔性电池连接支架的结构及其有益技术效果进行详细说明。
[0020]图1为本实用新型柔性电池连接支架的使用状态剖视图。
[0021]图2为本实用新型柔性电池连接支架的主套的主视图。
[0022]图3为本实用新型柔性电池连接支架的主套的剖视图。
[0023]图4为本实用新型柔性电池连接支架的转接套的主视图。
[0024]图5为本实用新型柔性电池连接支架的转接套的剖视图。
[0025]图6为本实用新型柔性电池连接支架的底盖的剖视图。
[0026]图5为本实用新型柔性电池连接支架的顶盖的剖视图。
[0027]图8-9为使用本实用新型柔性电池连接支架的切换单体电池串并联关系的示意图。

【具体实施方式】
[0028]为了使本实用新型的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白,以下结合附图和【具体实施方式】,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是,本说明书中描述的【具体实施方式】仅仅是为了解释本实用新型,并不是为了限定本实用新型。
[0029]请参阅图1,本实用新型柔性电池连接支架包括N (N彡2,N为整数)个主套10、N-1个转接套20、一个底盖30和一个顶盖40 ;其中,主套10用于收容单体电池50 ;转接套20连接在相邻的主套10之间,用于实现相邻单体电池50的串/并联连接,以及串并联状态的切换;底盖30和顶盖40分别盖在最端部两个主套10的自由端上,实现相应的电连接功能并对主套10内部元件进行保护。
[0030]请参阅图2和图3,主套10包括套筒12和分别设于套筒10两端的正极端板14、负极端板16。套筒12是采用波纹加工而制成的螺旋形或环形柔性套,其可以根据需要实现轴向伸缩和横向弯曲变形;套筒12的两端分别设有用于与转接套20、底盖30或顶盖40连接用的环套124,内壁上则设有两根金属线120、122,两根金属线120、122分别沿套筒12的内壁轴向延伸并从端板14、16中穿出而延伸至环套124 ;正极端板14在内壁上设有金属弹簧140,外壁上设有正极导出端142,金属弹簧140和正极导出端142电连接。负极端板16上设有负极导出端160,负极导出端160贯穿负极端板16而能够与收容于主套10内的电池单体50的负极实现电连接。正极端板14和负极端板16中的一个或两个为可拆卸结构,以允许单体电池50装入套筒12中。
[0031]请参阅图4和图5,转接套20包括套筒22和分别设于套筒20两端的端板24、26。套筒22也是采用波纹加工而制成的螺旋形或环形柔性套,其可以根据需要实现轴向伸缩和横向弯曲变形。套筒22的两端分别设有用于与主套10连接用的环套224,环套224的形状与主套10的环套124相适配;套筒22的内壁上设有两根金属线220、222,两根金属线220、222分别沿套筒22的内壁轴向延伸并从端板24、26中穿出而延伸至环套224上;当环套224与环套124对应扣合时,金属线220、222分别与主套10的金属线120、122对接导通。端板24、26上分别设有导电柱240、242、260、262,其中一对对角导电柱240、260之间通过金属弹簧25电连接,另一对对角导电柱242、262则分别通过金属线244、264与金属线222、220电连接。在转接套20与主套10连接时,导电柱240、242、260、262的长度保证其可以与主套10的对应正极导出端142电连接。
[0032]请参阅图6,底盖30在其板体的一侧面设有环套32、导电柱34和金属线36。环套32的形状与主套10的环套124相适配,用于与主套10负极端的环套124相连接,以将底盖30盖在最尾端主套10的负极端。导电柱34与主套10的负极导出端160相对应,用于与最尾端主套10的负极导出端160电连接。金属线36与导电柱34电连接,并延伸至环套32上;当环套32与主套10的环套124对应扣合时,金属线36可以与主套10的金属线120或122对接导通。
[0033]请参阅图7,顶盖40在其板体的一侧面设有环套42、导电柱44和两根金属线46、47,另一侧面则设有正极接线柱48和负极接线柱49。环套42的形状与主套10的环套124相适配,用于与主套10正极端的环套124相连接,以将顶盖40盖在最前端主套10的正极端。导电柱44与主套10的正极导出端142相对应,用于与最前端主套10的正极导出端142电连接。金属线46与导电柱44电连接,并延伸至环套42上;当环套42与主套10的环套124对应扣合时,金属线46可以与主套10的金属线122或120对接导通。金属线47与负极接线柱49电连接,并延伸至环套42上;当环套42与主套10的环套124对应扣合时,金属线47可以与主套10的金属线120或122对接导通。正极接线柱48与导电柱44及金属线46分别电连接。
[0034]使用时,将单体电池50——装设在主套10的收容空间内,使单体电池50的正极抵顶在主套10的金属弹簧140上而与之电连接,单体电池50的负极与主套10的负极导出端160电连接。然后利用转接套20将装有单体电池50的主套10 —一连接,并在最前端的主套10正极端盖上顶盖40,在最尾端的主套10负极端盖上底盖30即可。
[0035]以下将举例说明本实用新型柔性电池连接支架的使用和串并联切换,但为了便于解释正极到负极的连接线路,将在不同主套10和转接套20的各元件标号上增加a、b、c作为区分。
[0036]图8所示是利用本实用新型柔性电池连接支架将三个单体电池50a、50b、50c以串联方式组成电池组的连接示意图,其中,正极接线柱48是整个电池组的正极,负极接线柱49是整个电池组的负极,电池组中从正极接线柱48到负极接线柱49的连接线路为:正极接线柱48 —导电柱44 —正极导出端142a —金属弹簧140a —单体电池50a —负极导出端160a —导电柱240a —金属弹簧25a —导电柱260a —正极导出端142b —金属弹簧140b —单体电池50b —负极导出端160b —导电柱240b —金属弹簧25b —导电柱260b —正极导出端142c —金属弹簧140c —单体电池50c —负极导出端160c —导电柱34 —金属线36、120c、220b、120b、220a、120a、47 —负极接线柱 49。
[0037]以下将图8所示电池组切换为单体电池50a与单体电池50b、50c并联为例,说明本实用新型柔性电池连接支架的串并联切换功能。
[0038]请参阅图9,将转接套20a绕自身的中轴线顺时针火逆时针旋转180°,即可将单体电池50a切换为与单体电池50b、50c并联,此时,正极接线柱48依然是整个电池组的正极,负极接线柱49依然是整个电池组的负极,但电池组中从正极接线柱48到负极接线柱49的连接线路变为以下并联的两条:①正极接线柱48 —导电柱44—正极导出端142a—金属弹簧140a —单体电池50a —负极导出端160a —导电柱242a —金属线244a、222a、120a、47 —负极接线柱49 ;②正极接线柱48 —金属线46、122a、220a、264a —导电柱262a —正极导出端142b —金属弹簧140b —单体电池50b —负极导出端160b —导电柱240b —金属弹簧25b —导电柱260b —正极导出端142c —金属弹簧140c —单体电池50c —负极导出端160c —导电柱 34 —金属线 36、120c、220b、120b、220a、120a、47 —负极接线柱 49。
[0039]若在图9的基础上,再将转接套20b绕自身中轴线顺时针或逆时针旋转180°,即可将三个单体电池50a、50b、50c全部切换并联结构,由于原理与图9的切换方式相似,此处不再赘述。
[0040]以上只是通过相对简单的实施例阐述了利用本实用新型柔性电池连接支架对电池组中的单体电池50进行串并联切换的原理,容易理解的是,在其他不同的实施方式中,本实用新型柔性电池连接支架可以采用更多个主套10和转接套20来连接成更为复杂的电池组,并通过旋转不同的转接套20,实现对其中单体电池50串并联结构的切换。
[0041]通过以上描述可知,本实用新型柔性电池连接支架可以将多个单体电池50组装成电池组,并根据需要对部分或全部电池单体50的串并联关系进行切换。因此,其可以实现恒流放电以及高电压大电流放电等不同的放电需求,从而扩展了电池组的应用范围。
[0042]另外,由于主套10和转接套20均是采用波纹加工而制成的柔性套,因此本实用新型柔性电池连接支架可以根据需要实现轴向伸缩和横向弯曲变形,从而满足不同电子设备对异形和柔性电池的需求。
[0043]当然,在不同的实施方式中,主套10还可以通过嵌入、卡槽等各种方式与转接套20、底盖30以及顶盖40连接,只要能保证转接套20可以便捷有效地绕中轴线旋转即可;主套10的正极导出端142和负极导出端160是导出电池单体50的正负极用,而金属弹簧140是挤压固定电池单体50用,因此这些元件在正负极的位置可以互换,或者以其他同类元件代替,例如,以金属弹片代替金属弹簧140固定单体电池50。
[0044]为了避免单体电池短路引起安全事故,所有或部分金属线为自熔断式保险丝;为了确保绝缘,所有金属线全部置于双层绝缘皮圈之间。
[0045]根据上述原理,本实用新型还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此,本实用新型并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】,对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本实用新型构成任何限制。
【权利要求】
1.一种柔性电池连接支架,其特征在于:包括N(N>2,N为整数)个用于收容电池单体的主套和N-1个连接在相邻主套之间的转接套;每一主套的两端各设有一个电极导出端,主套内还设有两根贯穿主套的主套金属线;转接套通过转接套金属线和导电柱分别与主套金属线和电极导出端电连接,实现相邻主套内单体电池的串并联,并通过切换转接套金属线和导电柱与主套金属线和电极导出端的电连接关系,改变相邻主套内单体电池的串并联关系。
2.根据权利要求1所述的柔性电池连接支架,其特征在于:所述每一转接套的两端各设有两个对称的导电柱而形成两对对角导电柱,转接套内还设有两根贯穿转接套的转接套金属线,转接套的第一对对角导电柱之间通过导电件电连接,第二对对角导电柱则各自与两根转接套金属线中的一根电连接;转接套连接在主套之间时,两根转接套金属线分别与相邻主套的两根主套金属线对接导通,其中一对对角导电柱分别与主套的两个电极导出端导通,另一对对角导电柱悬空,从而将两个相邻主套中的单体电池组成并联或串联结构;正向或逆向旋转转接套,两根转接套金属线将交换所对接导通的主套金属线,同时,悬空的一对对角导电柱将切换至分别与主套的两个电极导出端导通,从而改变两个相邻主套中单体电池的串并联关系。
3.根据权利要求1所述的柔性电池连接支架,其特征在于:还包括盖在最前端主套自由端的顶盖,顶盖上设有正极接线柱和负极接线柱,两个接线柱各自与一根主套金属线电连接,与主套自由端的电极导出端同极的接线柱还与主套的电极导出端电连接。
4.根据权利要求1所述的柔性电池连接支架,其特征在于:还包括盖在最尾端主套自由端的底盖,底盖将主套自由端的电极导出端与两根主套金属线中的一根电连接。
5.根据权利要求1所述的柔性电池连接支架,其特征在于:所述主套包括套筒和分别设于套筒两端的端板,其中一端的端板内壁上设有固定单体电池用的弹性元件;主套的两个电极导出端分别设于不同的端板上,并分别与单体电池的正极和负极电连接。
6.根据权利要求5所述的柔性电池连接支架,其特征在于:所述主套套筒的两端分别设有用于与转接套连接用的连接件;两根主套金属线分别设于套筒的内壁上,并分别从端板中穿出而延伸至连接件。
7.根据权利要求1所述的柔性电池连接支架,其特征在于:所述转接套包括套筒和分别设于套筒两端的端板,导电柱分别设于两个端板上;套筒的两端分别设有用于与主套连接用的连接件;两根转接套金属线分别设于套筒的内壁上,并分别从端板中穿出而延伸至连接件。
8.根据权利要求1所述的柔性电池连接支架,其特征在于:所述转接套和/或主套为可轴向伸缩和横向弯曲变形的柔性套。
9.根据权利要求8所述的柔性电池连接支架,其特征在于:所述转接套和/或主套为采用波纹加工而制成的螺旋形或环形柔性套;主套与转接套以嵌入、环套或卡槽方式相互连接。
10.根据权利要求1所述的柔性电池连接支架,其特征在于:所述主套和转接套的部分或全部金属线为自熔断式保险丝。
【文档编号】H01M2/10GK204045655SQ201420499728
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】郭培培, 游丛辉, 周华利, 段栋, 陈绍宇, 方宏新 申请人:东莞新能源科技有限公司
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