专利名称：容易设计和安装的蓄电池组的制作方法
技术领域：
本发明涉及电化学蓄电池组。蓄电池组可例如被使用在电力运输和混合动力运输或车载系统的领域中。
背景技术：
电化学蓄电池通常具有以下量级的额定电压对于NiMH类型的电池组，为1. 2V,对于磷酸铁锂离子LiFeP04技术，为3. 3V,对于氧化钴基锂离子类型的技术，为4. 2V。这些额定电压相对于大部分要进行供电的系统的要求而言过小。为了获得合适的电压水平，串联地布置多个蓄电池。为了获得高功率和高电容，并联地布置多个蓄电池。级数(串联的蓄电池数)和在每级中并联的蓄电池数根据对于电池组所期望的电压、电流和电容变化。多个蓄电池的组合被称为蓄电池组。在设计蓄电池组时，寻求在限定的运行电压下提供一定的功率水平。为了使功率最大化，通过尽可能地降低电池组的内部寄生电阻来使所输送的电流最大化。出于其在较小的质量中存储高能量的能力，锂离子类型的电池组良好地适用于运输的应用。在锂离子电池组的技术中，以略微损害单位质量能量为代价，磷酸铁基的电池组相对于氧化钴基的锂离子电池组而言提供高水平的内在安全性。此外，锂离子电池组也具有这样一最小电压，在所述最小电压之下蓄电池会经历劣化。实际上，对于高功率的应用，需要专门地设计一种电池组，所述电池组的输出电压、电容和功率适用于这种应用。设计特别是要求选择蓄电池的类型、选择串联连接的蓄电池的级数和选择并联连接的支路数。所制造的电池组应响应一定数目的限制，特别是机械强度、对抗发热的安全性、出现短路或存在异物、尽可能降低的电力损耗、尽可能小的体积和尽可能低的成本。为了保证对蓄电池的机械维护，对抗异物出现或对过热后果的安全性，通常在一箱体中布置电池组的蓄电池。箱体包括用于接纳蓄电池的多个平行的圆柱形管体。管体允许横向地定位蓄电池。管体还使蓄电池相互绝热，以避免一蓄电池的过热传导到相邻的蓄电池。这样会使用绝缘套筒的绝缘性能并不良好的蓄电池，甚至没有套筒的蓄电池。箱体在管体的第一端部处形成一轴向止挡件。在蓄电池之间的连接机构在管体的第二端部处实施。为此，每个蓄电池具有电连接件，所述电连接件与其第一端子(在管体的第一端部处布置的端子)固连和延伸到管体的第二端部。蓄电池继而根据合适的电路被连接在一起，以形成多级和多支路并且以连接监控电路。这类电池组的设计和制造显得 特别复杂，这对于试制品的制造会造成严重阻碍。箱体的设计特别是相当长的，而箱体本身对于电池组的电学性能不是决定性的。这类电池组从而较不适于在其设计上进行修改和其组件通常过于特定而不能再集成到其它电池组设计中。此外，电池组的组装会甚至显得危险，这是因为蓄电池应被保持充电以避免蓄电池的腐蚀和其破坏。此外，这类电池组相当受不同蓄电池的电学性能的差异(dispersion)限制。此外，这类电池组的体积相当大，这在某些应用中，如机动车的应用中显得特别不利。专利文献EP1109237描述了一种包括蓄电池的电池组组件。蓄电池被保持在两支架之间，所述两支架相面对和具有接纳蓄电池的端部的槽座。支架通过轴体和螺钉固连。在支架处，蓄电池的一端部贴靠支架的第一表面。电连接件布置压靠支架的第二表面，以使相邻的蓄电池串联连接。
当这种类型的多个组件应串联连接以满足要输送的电压的要求时，应安置电源连接机构以使连接组件的两端子串联连接。为了限制由与蓄电池的这种串联连接所产生的电阻，这种连接机构的截面应较大，这不利于电池组的整体尺寸。此外，组件的这种组合的槽座就体积而言不再是优化的。
发明内容
本发明旨在解决这些弊端的一个或多个。从而，本发明针对一种蓄电池组，所述蓄电池组包括一第一电化学蓄电池，所述第一电化学蓄电池具有第一轴向端部和第二轴向端部，在所述第一电化学蓄电池的第一轴向端部和第二轴向端部处分别布置有第一电连接端子和第二电连接端子；一第二电化学蓄电池，所述第二电化学蓄电池具有第一轴向端部和第二轴向端部，在所述第二电化学蓄电池的第一轴向端部和第二轴向端部处分别布置有第一电连接端子和第二电连接端子；一相面对地布置的第一支架和第二支架，与第二支架相面对地布置的第三支架，第一支架到第三支架是电绝缘的，每个支架包括多个槽座以及在每个槽座和与其相邻的槽座之间布置的通道；一第二支架包括布置在第一表面中的多个槽座和布置在第二表面中的多个槽座，第一表面的槽座和第二表面的槽座相背对并通过贯穿镗孔相连通，一所述第一蓄电池的第一轴向端部被布置在第一支架的各自的槽座中，第一蓄电池的第二轴向端部被布置在第二支架的各自的槽座中，所述第二蓄电池的第一轴向端部被布置在第二支架的第二表面的各自的槽座中，所述第二蓄电池的第二轴向端部被布置在第三支架的各自的槽座中，一所述槽座被构型以限制蓄电池的轴向运动和横向运动且通过气隙保持蓄电池分开，每个支架包括侧向壁，侧向壁限制蓄电池在槽座中的横向运动，在所述支架中，在相邻槽座之间的所述通道通过穿过所述侧向壁的槽道形成；一使第一支架和第二支架固连的至少一接合轴体，使第二支架和第三支架固连的至少一接合轴体；一至少一第一电连接件，所述至少一第一电连接件穿过第一支架的通道之一和使第一蓄电池之中的两相邻蓄电池电串联连接；一至少一第二电连接件，所述至少一第二电连接件穿过第三支架的所述通道之一和使第二蓄电池之中的两相邻蓄电池电串联连接；一至少第三电连接件，第一蓄电池包括至少一第一级的电并联连接的蓄电池，第二蓄电池包括至少一第二级的电并联连接的蓄电池，第一级的每个蓄电池通过贯穿镗孔通过有区别的第三电连接件串联连接到第二级的一蓄电池。根据一变型，所述支架没有围绕蓄电池的中间部分的侧板。依旧根据一变型，两相邻蓄电池的中间部分仅仅通过气隙分开。根据另一变型，每个支架包括至少一贯穿孔，所述至少一贯穿孔平行于蓄电池延伸和被布置在支架的槽座之间，以通到在蓄电池之间的气隙中。依旧根据另一变型，每个支架包括至少一通道，所述至少一通道在槽座和支架的周沿之间横向地延伸。根据一变型，第一蓄电池包括至少两级的电串联连接的蓄电池，所述两级的每一级包括至少两个电并联连接的蓄电池，所述第一电连接件是金属板体，所述金属板体使所述两级串联连接和使所述两级的所述蓄电池并联连接，所述金属板体包括可熔段，所述可熔段形成并联连接和穿过在相邻的槽座之间的所述通道之一。依旧根据另一变型，可熔段被定尺寸以当这些蓄电池之一处于短路时，打开在并联的所述蓄电池中的两个之间的电连接。根据一变型，可熔段被定尺寸以当并联连接的所述蓄电池之一形成开路时传导电
流。 依旧根据一变型，蓄电池组包括充电和充电平衡电路，所述充电和充电平衡电路连接到串联连接的每个级的端子。根据另一变型，在相邻的槽座之间的通道基本上延伸到支架的厚度的一半。依旧根据另一变型，支架的槽座以形成行和列的矩阵的形式被布置。依据根据一变型，每个所述第一蓄电池通过有区别的第三电连接件串联连接到所述第二蓄电池之一上。
在以下参照附图作为非限制性示例进行的描述中，本发明的其它特征和优点将清晰地得到展示，附图中一图1是本发明的一实施方式的电池组的透视图；一图2是图1的电池组的一端部支架的外表面视图；一图3是在图2上所示的端部支架的内表面视图；一图4是在图2上所示的端部支架的局部透视图；一图5是图2的端部支架的局部横向剖视图；一图6是在端部支架处的图1的电池组的局部横向剖视图；—图7是图1的电池组的中间支架的第一表面的视图；一图8是图7的中间支架的第二表面的视图；一图9是图7的中间支架的透视图；—图10是图7的中间支架的局部横向剖视图；一图11是中间支架处的图1的电池组的局部横向剖视图；—图12是图7的中间支架的横向剖视图；—图13是中间支架处的图1的电池组的横向剖视一图14示意性地示出在图1的电池组中的电连接；一图15是示意性地示出蓄电池在图1的电池组中的布置和连接的侧视图；一图16是示意性地示出蓄电池在图1的电池组中的布置的立视图；一图17是保证在图1的电池组的蓄电池之间的电连接的第一类型金属箔片的立视图；一图18是保证在图1的电池组的蓄电池之间的电连接的第二类型金属箔片的立视图。
具体实施例方式图1是根据本发明的电池组I的一示例的透视图。电池组I包括多个电化学蓄电池2，所述电化学蓄电池具有第一和第二轴向端部。第一和第二电连接端子分别地布置在蓄电池2的第一和第二轴向端部处。蓄电池2有利地是圆柱形的且其轴线是平行的。蓄电池2在此情形下按照行和列布置。电池组I包括连接到蓄电池2的充电和充电平衡电路7。电路7被容置在框架71中，框架具有开口 72。当电池组I容置在机动车的金属底盘内时，该底盘可被作为散热器使用，用以冷却电池组或其组件。因此，可在电路7上涂覆导热膏，用以在该电路7和接纳电池组I的底盘之间建立热桥。在图1上所示的电池组`I包括通过五个支架保持的四个蓄电池2段部SI到S4。电池组I在其轴向端部处包括第一和第二支架400。第一和第二支架400是电绝缘的。绝缘支架400更为确切地在图2到图4上示出。电池组I还包括三个中间支架450。支架450也是电绝缘的。支架450更为确切地在图7到图9上示出。接合轴体100将所有支架400和450固连在一起。接合轴体100在电池组的长度上延伸和通过螺母101进行保持，所述螺母旋拧在轴体100的螺纹端部上和压靠接触支架400的外表面。支架400和450相面对地布置和是独立的机械元件。如在图3上所示，支架400包括多个槽座411，所述槽座用于接纳蓄电池2的相应的端部。通道404和405被布置在每个槽座411和与之相邻的槽座之间。图7到图9示出对于形成图1的电池组可使用的中间支架450的一示例。如图7和图8所示，中间支架450包括相面对形成的槽座475和槽座485。这些槽座的开口用于接纳蓄电池2的相应的端部。段部SI和S4的蓄电池从而保持在支架400和中间支架450之间，段部S2和S3的蓄电池保持在中间支架450之间。每个蓄电池2从而在两支架之间轴向地延伸。段部SI和S4的蓄电池每个具有在支架400的各自的槽座411中布置的一轴向端部和在中间支架450的槽座475或485中布置的其另一轴向端部。段部S2和S3的蓄电池每个具有在支架450的槽座475中布置的一轴向端部和在另一中间支架450的槽座485中布置的其另一轴向端部。接合轴体100将所有支架400和450固连，如在下文中将进行详述的。接合轴体100沿着蓄电池2的轴线延伸和允许沿着该轴线在支架400之间施加一保持力。中间支架450的使用强化电池组I的设计模块性。因此，从包括两支架400的电池组的组件出发，可通过简单地添加一中间支架450来再添加一新设计电池组的一段部。接合轴体100的使用允许简化电池组I的设计。实际上，可使用同一支架400模型和同一支架450模型用于不同的电池组模型一包括不同的蓄电池长度。通过对于这些不同的电池组模型使用不同长度的接合轴体100，将可对这种长度差异进行管理。此外，接合轴体100的使用方便安装。实际上，在组装支架400和450之前，可通达蓄电池2的端子的进口是可利用的。因此，可在其两端部处实施蓄电池的端子的电连接。不需要使用将两端子连接到同一端部处的缆线-这进一步增加电池组的成本。如将在下文中详述的，槽座411、475和485被构型以限制蓄电池2的轴向运动和横向运动。这样沿着不同的轴线由支架400和450保持的蓄电池2通过气隙102分开。这类气隙102允许避免在蓄电池2之间形成热桥，在蓄电池中一个出现故障时，热桥会导致链系的损坏。这类气隙102形成突出的热绝缘和电绝缘且允许使用具有更小强度的绝缘套筒的蓄电池2或使用没有绝缘套筒的蓄电池。在蓄电池2之间形成的气隙102的厚度例如可在Imm到4mm之间。如更为确切地在图3和图4上所示，槽座411具有不同的表面，所述表面保证对蓄电池2的轴向运动的限制。因此，每个槽座411具有底部壁406，所述底部壁形成用于蓄电池2的轴向止挡件。底部壁406在其中间部分中具有镗孔402。镗孔402允许提供通达蓄电池2的连接端子的进口。镗孔402特别是允许在固定螺钉103上布置绝缘保护罩，所述固定螺钉将电连接件300贴靠在连接端子201上。每个槽座411也具有限制蓄电池2的横向运动的侧壁410。
支架400具有横向镗孔401。这些镗孔401用于被接合轴体100贯穿过。这些贯穿镗孔401有利地布置在支架400的周沿。支架400也包括贯穿镗孔403，所述贯穿镗孔轴向地延伸和布置在槽座411 一侧。镗孔403允许空气在蓄电池2之间的轴向流动，优化蓄电池的冷却。镗孔403特别地利于布置在电池组I的中心的蓄电池2的冷却，布置在电池组的中心的所述蓄电池固有地具有比布置在周沿的蓄电池2更低的冷却。图5和图6是支架400的构成细节的剖视图，分别地在不存在和存在蓄电池2时。如在图6上所示，电连接件300固定在蓄电池2的连接端子201上。螺钉103旋拧在连接端子201中并使电连接件300贴靠连接端子201。电连接件300穿过同一行的通道404延伸以连接沿着该同一行布置的蓄电池2的端子201。通过例如将连接端子300布置在同一行的蓄电池2的两端部上，将该行的所有蓄电池并联连接。由于在槽座411和每个相邻的槽座之间存在通道404和405，可在支架400的位置实施不同构型的电连接。因此，同一支架400将允许形成具有非常不同的电连接构型的电池组1，这是因为支架将可容置构型非常不同的电连接件。支架400例如将允许，根据连接件300的构型，将一段部的所有蓄电池2并联连接或在一段部中使多级蓄电池串联。有利地，侧壁410在支架400的周沿在槽座411处钻孔。因此，通道407被布置在支架400的周沿和允许空气的横向流动，优化对蓄电池2的端子的冷却。有利地，支架400具有布置在其周沿的凹槽412。支架400也具有槽道408，槽道布置在支架的周沿并延伸到在凹槽412和通到槽座411中的孔口(未提及)之间的横向平面中。凹槽412、槽道408和这些孔口的组合允许在连接件300和外界之间实施电连接，例如用以实施电压测量或温度测量。这些电连接可通过容置在槽道408中和通到凹槽412中的导线实施。
支架400在其周沿具有螺纹镗孔409。这些螺纹镗孔409允许将电池组I固定在一框架上,例如机动车底盘上。螺纹镗孔409也可在组装电池组I时被使用，以方便电池组的装卸。有利地，支架400是相同的，这允许减少构成一电池组所需的组件的基准数。有利地，槽座411以形成行和列的矩阵的形式布置，这对于给定数目的蓄电池2允许优化电池组I的紧凑性。同一行的槽座411通过通道404连接。同一列的槽座411通过通道405连接。有利地，通道404和405足够深，以使得电连接件得到良好的保护以免受外部侵害。有利地，通道404和405的深度近似等于支架400的厚度的一半，以使得电连接件被保持在支架400的中心。深的通道404和405还允许容置电源连接件，如平行于电池组I的端部的集流器。有利地，通道404和405通过向支架400的内表面打开的槽道形成，以方便在蓄电池2的端子之间布置电连接件。有利地，通道404和405的宽度至少等于槽座411的直径的一半，以使得这些通道可或者被电源连接件(串联连接)穿过，或者被平衡和保护连接件(并联连接)穿过。图12和图13是支架450的构成细节的剖视图。如在图10上所示，相背对的槽座475和槽座485由支架450的壁体480分开。壁体480具有在其中间部分中形成的贯穿镗孔452。镗孔452允许在电池组I的两相邻段部之间实施电连接。中间支架450包括第一表面，槽座475布置在第一表面中。壁体480在槽座475的底部中界定一轴向止挡件456。该轴向止挡件456允许限制蓄电池——其一端部容置在槽座475中——的轴向运动。每 个槽座475也具有限制蓄电池2的横向运动的侧壁460。通道454和455布置在每个槽座475和与之相邻的槽座之间。由于在槽座475和相邻的每个槽座之间存在通道454和455，可在支架450处实施不同构型的电连接。因此，同一支架450将允许形成具有非常不同的电连接构型的电池组1，这是因为支架将可在蓄电池2之间容置构型非常不同的电连接件。有利地，通道454和455足够深，以使得电连接件得到良好的保护以免受外部侵害。有利地，通道454和455的深度近似等于支架450的厚度的一半，以使得电连接件被保持在支架450的中心。有利地，通道454和455的宽度至少等于槽座475或485的直径的一半，以使得这些通道可或者被电源连接件(串联连接)，或者被平衡和保护连接件(并联连接)穿过。有利地，通道454和455通过向支架450的内表面打开的槽道形成，以方便在蓄电池2的端子之间布置电连接件。中间支架450包括第二表面，槽座485布置在第二表面中。壁体480在槽座485的底部中界定一轴向止挡件466。该轴向止挡件466允许限制蓄电池——其一端部容置在槽座485中——的轴向运动。每个槽座485也具有限制蓄电池2的横向运动的侧壁470。轴向止挡件456和466有利地相对于支架450的横向平面倾斜，以更为容易地适于蓄电池2的几何差异，特别是在蓄电池2的轴向支承面和连接端子201之间的差异。图11是剖视图，示出在从属于两相邻段部，例如SI和S2的两蓄电池2之间的电连接。两蓄电池2——其端部分别地容置在中间支架450的槽座475和槽座485中——是对齐的。蓄电池2的端子202通过螺钉340连接到另一蓄电池2的端子201。螺钉340具有凸肩，凸肩一方面与端子202和另一方面与连接件300相接触。螺钉340将连接件300保持与端子201接触，以优化电流通过截面。螺钉340的本体提供在端子201和端子202之间的优化的电流通过截面。与端子202接触的螺钉340的凸肩也允许优化电流通过截面。这类通过螺钉340的电连接，通过将电流直接地从一蓄电池传导到另一蓄电池，还允许减小连接的重量。连接件300穿过通道454，以将连接件201连接到相邻蓄电池的连接件201。支架450具有贯穿镗孔451。这些镗孔451用于被接合轴体100穿过。这些贯穿镗孔451有利地被布置在支架450的周沿。支架450还包括贯穿镗孔453，所述贯穿镗孔轴向地延伸和布置在槽座475或485之间。镗孔453允许空气在蓄电池2之间的轴向流动，优化蓄电池的冷却。镗孔453特别地利于布置在电池组I的中心的蓄电池2的冷却，布置在电池组的中心的所述蓄电池固有地具有比布置在周沿的蓄电池2更低的冷却。有利地，侧壁460在支架450的周沿在槽座475处钻孔。因此，通道457被布置在支架450的周沿和允许空气的横向流动，优化蓄电池2的端子的冷却。相同地，侧壁470在支架450的周沿在槽座485处钻孔。因此，通道467布置在支架450的周沿和允许空气的横向流动，优化蓄电池2的端子的冷却。此外，通道474 (更为确切地在图12上示出)布置在相邻的槽座485之间。这些通道474与通道467对齐和从而允许空气穿过支架450的横向流动，以优化蓄电池2的端子的连接的冷却。如同端部支架400的槽座，槽座475和485根据一矩阵成行和成列布置。中间支架450的槽座475和485以及镗孔451和453具有与端部支架400的槽座411以及镗孔401和403相同的横向定位。镗孔464在镗孔452和支架450的一边沿之间横向地延伸。镗孔464横向地穿过壁体480和通到布置在支架450的周`沿上的槽道458中。槽道458从各自的镗孔464延伸直到凹槽462。凹槽462在板体450的一边部上轴向地延伸。凹槽462、槽道458和镗孔464的组合允许在连接件300和电路7之间实施电连接，例如用于实施电压测量或温度测量。这些电连接可通过容置在槽道458中的和通到凹槽462中的缆线实施。中间支架450还具有横向延伸的镗孔463，以使得镗孔453与支架450的一边部相连通。该镗孔463通到槽道461中。槽道461在凹槽462和镗孔463之间在支架450的周沿壁体上延伸。如在图13上所示，镗孔463由导线105穿过。该导线105穿过镗孔453，以到达在两蓄电池2之间的气隙102。该导线105 —方面连接到温度探头107和另一方面连接到电路7。温度探头107通过胶片106被保持压靠接触蓄电池2。此外，中间支架450在其周沿上包括螺纹镗孔459，所述螺纹镗孔允许将电池组固定在底盘上或将电路7固定在支架450上。此外，与在电池组领域中已形成的技术成见——在其中，趋于围绕蓄电池和在蓄电池之间集成大量的保护件——相反，电池组I有利地没有与支架400或450之一固连的周沿侧板。因此，支架400和450可容易地通过模制进行制造，而不需要复杂的形状。此外，这些支架400和450可被使用于大量不同的电池组，减少电池组的每种新模型的设计和制造时间。接合轴体100的使用允许最大程度地释出蓄电池2在支架400和支架450之间的中间截面。蓄电池的冷却从而得到优化。有利地，在支架400或450之间布置的相邻的蓄电池2仅仅通过气隙102分开和在这些蓄电池之间没有插置任何材料壁。因此，利于空气在蓄电池2之间的流动，这允许优化电池组I的冷却。此外，电池组I的重量以及体积从而可被减小。不存在周沿侧板或不存在在蓄电池2之间插置的材料有利地，与在出现故障的情形下，被认为如固有地非常可靠的蓄电池2的使用相结合，如L1-FeP04类型的蓄电池的情形。图14示出在根据本发明的一特别有利的实施方式的电池组I中的电连接。电池组I具有正极端子P和负极端子N。电池组I的蓄电池2被布置在五个支路Br1到Br5中。下标j在下文中对应支路Βι>每个支路Brj包括串联连接的十二个蓄电池Eu。支路Br1包括蓄电池Ε1Λ, E2j 1； E3jl, E4j !和Eiut5下标i在下文中对应一级Et1:包括分别地从属于每个支路的五个蓄电池。同一级的蓄电池通过断路器并联连接。一般性地通过断路器表示电保护开关，允许避免或非常强地限制(例如通过因数100)电流的通过和在出现过载的情形下执行断路，以保护其所连接的组件。示例的断路器的定尺寸将在下文中进行详述。第一级Et1的蓄电池Eu并联连接。蓄电池Eu通过其正极端子连接到电池组I的端子P。这些正极端子到端子P的连接有利地通过大截面连接件实施，如金属集流棒330(在下文中详述)，这是因为这种连接具有收集不同支路的并联电流的作用。第一级Et1的蓄电池Elij的负极端子通过断路器连接在一起。因此，断路器Dy将蓄电池Em的负极端子连接到蓄电池Eli2的负极端子。第二级Et2的蓄电池Ey也并联连接。同一级i的蓄电池实际上并联连接。对于每个中间级，同一级的蓄电池的正极端子通过断路器连接在一起和其负极端子也通过断路器连接在一起。如所示出的，对于两相邻级(共享连接结的两级)，每个断路器被使用于并联连接。因此，断路器Dy被使用于并联连接蓄电池Em和E1,不过也用于并联连接蓄电池E2il和
F
^2, 2°最后一级(未示出)的负极端子到端子N的连接有利地通过大截面连接件实施，如金属集流棒330。充电和充电平衡电路7连接到每级的端子。本领域技术人员将确定合适的电路7，用以实施每级的蓄电池的电压平衡和管理每个蓄电池的充电。经过蓄电池Eu的电流被标记为Ii，j。经过断路器Du的电流被标记为级i的端子的电压标记为U”通过级i的正极端子与充电和平衡电路7所交换的电流被标记为Ieq⑴。对于其对过压的耐抗能力和对于所提供的较大的运行安全性，优选地使用磷酸铁基锂离子类型的蓄电池2。为了保证对蓄电池的最优保护，断路器的切断阈值小于对于蓄电池所容许的最大充电电流或最大放电电流。此外，断路器的切断阈值被定大小为当所述蓄电池之一形成开路时，传导电流。如更为详细地在专利申请FR0903358中所描述的，这类构型允许一通过在电池组I中的焦耳效应限制损耗；一降低高安全电池组I的成本 ；
一即便蓄电池短路，也保证继续电池组的运行；一即便蓄电池断路，通过获益在仍运行的所有蓄电池上的补偿，保证继续电池组的运行。在图14和图15上所示的电池组I的示意中，电池组I包括串联连接的十二级。每级包括并联连接的五个蓄电池2。电池组I从而包括并联连接的五个支路。蓄电池2根据三个叠置层Cl、C2和C3，四个对齐段部S1、S2、S3和S4和五个连结列Col到Co5布置。从属于相邻段部的至少两级串联连接。这些串联连接的级的蓄电池通过不同的电连接件连接。例如，段部S4和层Cl的每个蓄电池通过段部S3和层Cl的蓄电池自有的螺钉340连接。还可设计使得，一段部的每个蓄电池通过有区别的电连接件与一相邻段部的一蓄电池串联连接。在示例中，一层的每个蓄电池与同一层的蓄电池连接，不过通过其所自有的螺钉340与一相邻段部的蓄电池连接。因此，不需要收集一级的所有蓄电池的电流，以将电流传导到串联的另一级。从而限制在同一层中的串联连接所产生的电阻，同时获益电流在同一级的蓄电池之间的优化分布。在示例中，金属箔片310和320保证在两相邻级之间的电串联连接。金属箔片310和320也保证不同支路的电并联连接。金属棒330在电池组I的每个端部形成集电装置。金属箔片310，其一示例在图18上示出，用于在端部支架400处使两级串联连接。箔片310具有伸长形截面311，允许在电池组I的叠置层中布置的两级的串联连接。每个蓄电池从而通过有区别的伸长形截面311串联连接到另一级的一蓄电池。因此，不需要收集一级的所有蓄电池的电流，以将电流传导到串联的另一级。从而限制由在同一段部中的级的串联连接所产生的电阻，同时获益电流在同一级的蓄电池之间的优化分布。也避免使用由于截面大而具有大体积的电流收集组件。伸长形截面311通过可熔段312相连接。可熔段312具有缩小的宽度。镗孔313布置在伸长形截面的端部处，以允许连接螺钉601的通过。在两级之间的串联电流被引导经过伸长形截面311。金属箔片320，其一示例在图17上示出，用于在中间支架450处使两级串联连接。箔片320具有接触板体321，所述接触板体允许在电池组I的同一层中布置的两级的串联连接。接触板体321通过可熔段322相连接。所获得的可熔段322具有缩小的宽度。镗孔323布置在接触板体321中，以允许连接螺钉340的通过。在两级之间的串联电流被引导经过接触板体321的厚度。在确定可熔段312和322的宽度的一示例中，宽度可如下进行确定。假定，期望在30A的电流下在一秒钟将可熔段312和322熔化。从关系式I2. t=k. S2，假定箔片310的厚度为O.1mm和以铜制成。从而推断可熔段312和322的1_宽度满足这些熔融条件。在确定伸长形截面311的宽度的一示例中，宽度可如下进行确定。假定，使用锂离子蓄电池2 :具有提供60A的直流电流的可能性和具有在5πιΩ到15mΩ之间的内部电阻。为了限制在伸长形截面311中的系列损耗(les pertes en serie),将可经过伸长形截面311的最大电阻固定为O. 5mΩ。通过假定金属箔片310的厚度为O. 1mm、以铜制成和在伸长形截面311的 镗孔313之间的距离为45mm，以下关系式允许推导宽度为16mm的伸长形截面311满足所规定的最大电阻阈值
R=ρL/SR是伸长形截面311的电阻，L是镗孔313之间的距离，P是铜的电阻率，和S是伸长形截面311的通过截面。金属箔片310和320可容易地通过金属片的承压切割来实施，例如铜金属片或铝
金属片。使用金属箔片310和320显得特别有利，这是因为使用金属箔片310和320允许限制要在包括非常多的蓄电池2的电池组I中要实施的焊缝数。因此，电池组I可以相对降低的成本和较大的电连接可靠性实施。这类金属箔片可以非常小的成本实施和允许限制在电池组I的不同级和不同支路之间的电连接构件数。尽管对用以串联连接两级蓄电池和用以并联连接不同的支路的金属箔片的使用进行描述，还可设计通过各种其它合适的部件形成这些连接。特别是可设计通过使用穿过在槽座之间的通道的印刷电路或通过使用在支架400和450上接合的金属轨道，来实施这些连接。使用用于在两级蓄电池之间的连接的集成电路允许容易地以可再加载的熔丝的形式集成并联连接的断路器的作用，这使得对电池的维护特别容易。对这类集成式电路的使用还允许特别容易地实施将每个支路连接到控制和充电平衡电路7的电压测量轨道。利于在电池组I的中心的蓄电池2的冷却的不同特征允许减小在不同蓄电池2之间的温度差。因此，不同蓄电池2的电学性能更为均勻，这允许减小在不同蓄电池2之间的充电和放电差，和从而增大电池组I的有效电容。此外，从而也缩小在不同蓄电池之间的寿命差。对于包括至少三段部、三列和三层的电池组，这些特征显得是特别有利的，至少一蓄电池2从而在其它的蓄电池2之间装入。本领域专业人员将可容易地确定合适的绝缘材料，以组成支架400和450。除了其电绝缘属性，这类材料应具有弹性模数和与由电池组I所产生的限制相兼容的热膨胀系数承受具有减小的变形的蓄电池2，在加热时变形有限或甚而承受由接合轴体100所施加的力。支架400和450例如将可以从属于可燃性类VO的聚醚醚酮(PEEK Polyetheretherketone)或以聚苯硫醚(PPS polyphenylene sulfide)实施。尽管未示出，有利地在布置在电池组I的端部上的电连接螺钉上布置绝缘罩。
权利要求
1.蓄电池组(1)，其特征在于，所述蓄电池组包括 一第一电化学蓄电池(2)，所述第一电化学蓄电池具有第一轴向端部和第二轴向端部，在所述第一电化学蓄电池的第一轴向端部和第二轴向端部处分别布置有第一电连接端子(201)和第二电连接端子(202)； 一第二电化学蓄电池(2)，所述第二电化学蓄电池具有第一轴向端部和第二轴向端部，所述第二电化学蓄电池的第一轴向端部和第二轴向端部处分别布置有第一电连接端子和第二电连接端子； 一相面对地布置的第一支架和第二支架(400)，与所述第二支架(400，450)相面对地布置的第三支架(450)，所述第一支架到所述第三支架是电绝缘的，每个支架包括多个槽座(411,475)以及在每个槽座和与其相邻的槽座之间布置的通道(404，405，454，455)； 一所述第二支架包括布置在第一表面中的多个槽座和布置在第二表面中的多个槽座(485)，所述第一表面的槽座(475)和所述第二表面的槽座(485)相背对并通过贯穿镗孔(452)相连通， 一所述第一电化学蓄电池的第一轴向端部被布置在所述第一支架的各自的槽座中，所述第一电化学蓄电池的第二轴向端部被布置在所述第二支架的各自的槽座中，所述第二电化学蓄电池的第一轴向端部被布置在所述第二支架的第二表面的各自的槽座中，所述第二电化学蓄电池的第二轴向端部被布置在所述第三支架的各自的槽座中， 一所述槽座被构型以限制所述电化学蓄电池的轴向运动和横向运动且通过气隙(102)保持所述电化学蓄电池分开，每个支架包括侧向壁(460)，所述侧向壁限制所述电化学蓄电池在所述槽座中的横向运动，在所述支架中，在相邻的槽座(411)之间的所述通道(404，405)通过穿过所述侧向壁的槽道形成； 一使所述第一支架和第二支架(400)固连的至少一接合轴体(100)，使所述第二支架和第三支架(400)固连的至少一接合轴体(100)； 一至少一第一电连接件(300，310，320)，所述至少一第一电连接件穿过所述第一支架的所述通道(404，405 )之一和使所述第一电化学蓄电池之中的两相邻电化学蓄电池电串联连接； 一至少一第二电连接件(300，310，320)，所述至少一第二电连接件穿过所述第三支架的所述通道(454，455 )之一和使所述第二电化学蓄电池之中的两相邻电化学蓄电池电串联连接； 一至少第三电连接件(340)，所述第一电化学蓄电池包括至少一第一级的电并联连接的电化学蓄电池，所述第二电化学蓄电池包括至少一第二级的电并联连接的电化学蓄电池，所述第一级的每个电化学蓄电池通过贯穿镗孔(452)通过有区别的第三电连接件串联连接到所述第二级的一电化学蓄电池。
2.根据权利要求1所述的蓄电池组(1)，其特征在于，所述支架没有围绕所述电化学蓄电池的中间部分的侧板。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电池组(I)，其特征在于，两相邻电化学蓄电池的中间部分仅仅通过气隙(102)分开。
4.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池组(1)，其特征在于，每个支架(400)包括至少一贯穿孔(403)，所述至少一贯穿孔平行于所述电化学蓄电池延伸和被布置在所述支架的槽座(411)之间，以通到在所述电化学蓄电池之间的气隙(102)中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池组(1)，其特征在于，每个支架(400)包括至少一通道(407)，所述至少一通道在槽座(411)和所述支架(400)的周沿之间横向地延伸。
6.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池组，其特征在于，所述第一电化学蓄电池包括至少两级的电串联连接的电化学蓄电池，所述两级的每一级包括至少两个电并联连接的电化学蓄电池，所述至少一第一电连接件是金属板体，所述金属板体使所述两级串联连接和使所述两级的所述电化学蓄电池并联连接，所述金属板体包括可熔段(311，321)，所述可熔段形成并联连接和穿过在相邻的槽座之间的所述通道之一。
7.根据权利要求6所述的蓄电池组，其特征在于，所述可熔段被定尺寸以当这些电化学蓄电池之一处于短路时，打开在并联的所述电化学蓄电池中的两个之间的电连接。
8.根据权利要求7所述的蓄电池组，其特征在于，所述可熔段被定尺寸以当并联连接的所述电化学蓄电池之一形成开路时传导电流。
9.根据权利要求6到8中任一项所述的蓄电池组，其特征在于，所述蓄电池组包括充电和充电平衡电路(7 )，所述充电和充电平衡电路连接到串联连接的每个级的端子。
10.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池组，其特征在于，在相邻的槽座之间的所述通道延伸到所述支架的厚度的一半。
11.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池组，其特征在于，支架的槽座以形成行和列的矩阵的形式被布置。
12.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池组，其特征在于，每个所述第一电化学蓄电池通过有区别的第三电连接件串联连接到所述第二电化学蓄电池之一上。
全文摘要
本发明涉及一种蓄电池组(1)，所述蓄电池组包括－电化学蓄电池(2)，所述电化学蓄电池具有第一轴向端部和第二轴向端部，所述第一轴向端部和第二轴向端部处布置有第一电连接端子和第二电连接端子；－相面对地布置的电绝缘支架(400，450)，每个支架包括多个槽座以及在每个槽座和与其相邻的槽座之间布置的通道。蓄电池的轴向端部被布置在支架的槽座中。接合轴体(100)使支架(400)固连和至少一电连接件穿过所述通道之一和使两相邻蓄电池电连接。
文档编号H01M10/50GK103038916SQ201180037093
公开日2013年4月10日 申请日期2011年7月25日 优先权日2010年7月29日
发明者L·德帕奥利, D·沙鲁, M·德布瓦-勒诺丹 申请人:原子能及能源替代委员会