一种平衡优化震与振的特种车辆电池串接片的制作方法

本实用新型涉及电池领域，尤其是涉及一种串联电池组、大容量的电池包和特种车，更具体的说是涉及一种特种车辆使用电池的串接片。

背景技术：

震与振是两个不同概念，前者指短促、有力、高能量与强烈振动，类同于地震(earthquake)形式的震动(quake或shock)；而后者在振动烈度与震动冲击方面远远小于前者，但振动时间与周期性都长于或优于前者，诸如声波或振动按摩器(vibrator)等所表现出的振动(vibrate)。

装备或装置在使役环境中震与振并存，采用平衡优化二者的方法设计构件，既是首当其冲的设计理念，也是振动与噪声控制领域内较为棘手的问题。

使役中震与振并存的特种车，开炮或被外来炮弹命中，车上所有装置或器件受到的是“震”；而在旷野中行进，车上所有装置或器件接收到的是来自于链轨传递而来的“振”。

特种车上用于启动或照明等所用的电源多为大容量单电池串联或电池组间的并联，电化学体系的独立性导致不能规避单电池串联的连接方式(简称“串接”)，大容量的单电池质量都是“公斤级”以上，使役中遇到震，其冲击加速度(a)很大，必然导致两块相邻的大容量单电池相对位移力(F)很大(F＝ma，抑或是牛顿第二定律)。在三维空间看，由于单电池大多为铅直方向竖立，两块相邻的大容量单电池在铅直方向产生作用力较难以化解，该很大的作用力要求电池串接片，既要在铅直方向两块相邻的大容量单电池相对位移不能很大，也要恪守住自身基本功能，抑或是高通量的承载大电流流通的功能。

一种观点认为，大容量单电池串接片在震与振并存的使役中，采用软连接，可同时克解“震与振”并存带来的麻烦，该软连接通常是用铜或银的丝编织后辅以端子构造而成。然而，事实上，在各国国家的特种车上，很难见到该软连接，大多使用的都是硬连接。究其原因，不难理解，尽管该软连接在遇到震和振时，可消除两块相邻单电池振动位移而作用到串接片上冲力或扭力或微小的振动力。

然而，实际装置要求两块单电池相对位移不能太大，位移太大就会顶到电池箱的“天花板”。硬连接显然比软连接控制振动位移的限制能力强得多，满足特种车内“寸土寸金”与对可靠性与安全性要求又特别高的要求。各国对于特种车在平衡优化震与振的设计中，对电池串接片基本都采用硬连接。

对于振动与噪声控制领域内的业内人士，遇到装备或装置在使役环境中震与振并存，如果该装置为电池或电池组，棘手问题是：平衡优化震与振的前提是不能因此而降低电池或电池组功用性，而电池或电池组功用性涉及物理学中的电学、化学中的电化学与材料力学等许多学科。一些典型的例子为：

典型例1：在中国专利局公开的申请号为201720789928.1，题目为“一种电池用柔性连接片”，展现了上海精虹新能源科技有限公司用硬连接转换为软连接，从而实现软硬连接合二为一的发明(如附图1)，从附图1可见：该发明用牛头刨床将硬连接的铜板刨出10条以上的槽(或用线切割机锯出10条以上槽)，从而使得串接片中间部分变软，趋近于用细铜线的软连接，实现了软硬连接合二为一。

其优点在于：摈弃了通常将软连接通过焊接或压接与硬连接一起来构造软硬复合连接用于平衡优化振与震等，由于软硬连接没有焊点或压接点，降低了串接片的接触电阻与提高了串接片的可靠性与安全性。有一利就会有一弊，如果“弊”远大于“利”，这种作法也不是最佳技术路线，显然，一目了然的弊端表现在：

站在物理学与经济性视角，串接片的载流量与串接片的横截面积成正比，如此多锯口导致两个直接结果：其一是严重消耗了载流量，其二是产生大量金属碎屑，如果要保证最低载流量指标，必须加宽或加厚串接片，原料成本与加工成本双增加。其三是两个串接孔不在一个平面上，虽然这不影响其作为电池组的输出端子，然而，作为电池组内的单电池串接片却难以使用。

典型例2：2015年5月27日中国专利局授权的比亚迪股份有限公司申请的题目为“一种电池连接片、电池组、电池包和电动汽车”的专利，该专利申请号为201420827138.4，该发明为实现硬串接片中间增加软连接，在拱形性串接片的顶部减薄30-40％，如图2。该发明有许多优点，表现在：其一：在串接片上冲压出个拱形容易，加工成本低；其二：串接片通过大电流时，电磁感应产生磁场的磁力线聚集点落在两块相邻单电池的夹缝处，使得磁场对电芯影响最小化；其三：在组装电池组时，利用串接片中间的拱形调节间距，使得极柱不至于公差问题而难于穿入串接片的圆孔。其四：遇到强烈冲击震动，拱形通过变形可吸能减振，尤其是是遇到铅直方向的震动。然而，这样一个“大道至简”的设计疏漏出的致命缺点表现在：

拱形性串接片的顶部减薄30-40％恒等于串接片的载流量(承载电流通过的流量)递减了30-40％。由物理学中电学简单知识可知，电流通过与导线横截面积成正比。不管串接片整体的厚度有多厚，只要在横截面上一处减薄，该地方大面积决定了整体载流量，在电池大电流放电时，该减薄处不当决定了大电流难以通过，而且相当于与一个“电阻”，电池大电流放电伊始，该“电阻”(串接片减薄处)发热，因为发热导致串接片减薄处温度上升，温度上升进一步导致该“电阻”阻值增大，载流量减小；而阻值增大反推温度进一步升高(焦耳-楞次定律)，温度进一步升高再次促使阻值增大，载流量减小……。循环往复，恶行循环。这就犯了物理学中导流体的“大忌”，总之，这种抗震或减振设计，相当于犯了“兵家大忌”(违反物理学基本原理)，雷同于“杀敌一千，自损九百八十”。

冗余上述两个典型例原因是：这两个发明有益部分的设计思路对理解本组合发明不可或缺。表1给出的其它现有技术的发明，与本发明的整体思路密切相关程度不大。

表1：其它现有技术的发明的列举

综上可见，对于现有技术，在充分保证串接片高通量的承载大电流流通功能的前提下，缺少一种平衡优化震与振的特种车辆电池串接片。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有用于大容量单电池连接体的技术中存在的：

在平衡优化电流高通量性、可靠性、安全性、低成本性、抗震性与减震性“六要素”过程中的顾此失彼的设计与加工缺陷及难以满足特种车使役的问题，提供一种平衡优化震与振的特种车辆电池串接片。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种电池串接片，其中，该串接片包括：金属板，在金属板两侧各分布一个用于穿插极柱的极柱连接孔，在该金属板长度方向的中间点位置冲压出一个拱形的凸起，在拱形的凸起上被切割出两道缝隙且该缝隙切割方向与金属板长度方向平行，由此构造出满足特种车“震”与“振”平衡优化的大容量单电池之间的串接片。

优选地，所述串接片的厚度T为4.3mm±0.3mm，抑或是T＝4.3mm±0.3mm。

优选地，所述串接片的宽度W为串接片厚度的6倍，抑或是W＝6T。

优选地，所述串接片的跨度S为串接片厚度的23倍，抑或是S＝23T。

优选地，所述在金属板两侧的极柱连接孔为圆形，该圆形的两个圆孔的直径相等且均等于串接片厚度T的3倍。

优选地，所述的拱形的高度Ha为串接片厚度的2倍，抑或是Ha＝2T；而拱形的宽度La等于串接片厚度的4倍，抑或是La＝4T。

优选地，所述的拱形上被切割出两道缝隙的缝隙宽度相等，每道缝隙的宽度Wc为0.5mm±0.3mm，抑或是Wc＝0.5mm±0.3mm；每道缝隙的长度Lc为串接片厚度的5倍，抑或是Lc＝5T。

优选地，所述串接片“加工行为都发生在一块金属板上”所用金属板的材质为：表面镀镍的紫铜牌号为T3的紫铜排或牌号为1060的导电铝排。

针对金属板两侧的用于极柱连接的两个直径相等圆孔，优选地，所述的两个圆孔的圆心点处于金属板长度方向的中轴线上；两个圆孔以金属板长度方向的中轴线上的中点对称分布；该圆孔的圆心点到金属板宽度方向边缘的两个最短距离与到长度方向的一个临近边缘的最短距离相等。

针对金属板拱形上被切割出两道宽度相等的缝隙，优选地，所述的拱形上被切割出两道缝隙的切割工具选用线切割机或激光切割机；两道切缝的切割划线，其线宽采用将串接片宽度W三等分后划两道平行线，其线长，抑或是切割长度Lc为串接片厚度T的5倍，其等同公式表示为Lc＝5T。

本实用新型的有益效果

通过上述技术方案，不但可提供一种用于特种车辆上所用大容量单电池所需的平衡优化震与振的串接片，而且在电流高通量性、可靠性、安全性、低成本性、抗震性与减振性的“六要素”找到了平衡点。最大程度的避免了该“六要素”的顾此失彼。诸如：

在拱形上开两道垂直于电流流过横截面方向的两道沟槽，其一：即为减振与抗震奠定了基础，也避免了因开更多的沟槽或在电流流过横截面方向开沟槽而导致串接片载流量陡降的问题，在高通量-减振-抗震“三要素”之间找到了较佳的平衡点；其二，串接片宽度三等分开两道沟槽，恒等于串接片柔性连接部位变窄1/3，为因刚度而阻碍串接片柔性变形的刚度奠定减少1/3的基础，在辅以拱形，串接片柔性连接部位刚度阻碍变形的力度的减少远超过原来的1/3。而高通量特性仍得以保证，沟槽数量少，为低成本奠定基础；这在高通量-减振-抗震-低成本“四要素”之间找到了较佳的平衡点。

该拱形的设计与简单冲压加工即可获得，直观的优点表现在：在传统单电池组装过程中，因装配公差而导致极柱难以插入串接片圆孔的问题得以消除，这主要得益于拱形在串接片长度方向的可伸缩性，而其上的两道沟槽，也一定程度的使得单电池装配过程中，在串接片宽度方形微变形能力得以增加。而其深藏在使役过程中的优点是：遇到强震，极柱插入串接片圆孔的压接螺丝受力而易松动，由此导致压接电阻极具增大，由此硬性到电池组后续使役过程中的可靠性(载流量等方面)与安全性(电火花等方面，总之，使用简单冲压加工即可获得拱形，在经济性(加工成本低)-可靠性-安全性-抗震性-减振性“五要素”之间找到了较佳的平衡点。

以上，概括性的冗余了本实用新型的优点，其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以补充说明。

附图说明

为了便于同行与审查员理解，在提供本发明附图的同时，也提供本发明此前现有技术典型两项发明中的两张附图，通过比较对照使得本发明更加容易理解；本发明的附图，主要用于解释本发明，尤其是解释本发明平衡优化的设计精髓，但并不构成对本发明的限制。在以下五张附图中：

图1是中国专利局公开的申请号为201720789928.1实用新型专利中的典型附图，引入该图的目的是便于审查员与同行对本发明的理解。

图2是中国专利局公开的申请号为201420827138.4实用新型专利中的典型附图，引入该图的目的也是便于审查员与同行对本发明的理解。

图3是本实用新型一种平衡优化震与振的大容量电池串接片整体结构示意图。该图中的：

101代表金属板；102代表金属板两端的用于穿插极柱的极柱连接孔；103代表金属板中间冲压成的拱形的凸起；104代表拱形的凸起上在金属板长度方向切割的两道缝隙。

图4是本实用新型一种平衡优化震与振的大容量电池串接片的侧视图。该图中的：

201代表的是串接片长度方向的中轴线；202是拱形高度，抑或是拱高，用Ha表示；203是串接片的厚度，用T表示；204是拱形宽度，抑或是拱宽，用La表示；205是带有拱形串接片的总跨度，用S表示。

图5是本实用新型一种平衡优化震与振的大容量电池串接片的俯视图。该图中的：

301是金属板两端的用于穿插极柱的极柱连接孔的圆孔直径；302与303分别代表拱形上两道切缝的切割划线与串接片边缘之间的距离；305是串接片的宽度，用W表示；306是拱形上切缝的长度，用Lc表示。

具体实施方式

结合附图对本实用新型进行详细地说明。此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

本实用新型提供平衡优化震与振的大容量电池串接片，如图3所示，包括金属板101，该金属板101在两侧各分布一个用于穿插极柱的极柱连接孔102，在该金属板101长度方向的中间点位置冲压出一个拱形的凸起103，在拱形的凸起103上被切割出两道缝隙104且该缝隙切割方向与金属板101长度方向平行，本发明所有的加工行为都发生在一块金属板101上，由此构造出满足特种车“震”与“振”平衡优化的大容量单电池之间的串接片。

所述连接片的尺寸本质上是根据大容量单电池的体积、形状及使役动力输出等实际情况而定。对于特种装备类别的特种车，使役要求的动力输出，抑或是电池组的输出功率，其量值为输出电流与输出电压之乘积，在电压相对固定情况下，输出电流，尤其是最大输出电流显得至关重要，诸如，特种车启动要求瞬间启动，客观上要求串接片承载大电流；而串接片承载电流大小主要取决三要素：

其一，串接片有效横截面积，串接片的横截面积等于厚度与宽度之乘积。如果串接片的横截面积有人为损耗，诸如，增加沟槽或减薄，则导致实际工况情况小串接片能够有效载荷的横截面积减少，抑或是有效横截面积减少；在设计抗震与减振时，必须使得此种有效横截面积的减少达到最小化。可见：在凸起的拱形上被切割出两道缝隙104虽然对提高抗震与减振性能是正面要素，但是，其对于提高载流量而言是负面因素，必须加以控制或精心设计，正负要素之间经过平衡得到最优化之结果。

其二，串接片弯折形状：物理学简单知识可知：直流电不同于交流电，其传输最怕导线弯折，因为将导线盘绕就相当于制造了电抗器，电抗器是将电转化为磁的器件。拱形的凸起103，或多或少要产生感抗，该感抗是串接片提高载流量负面要素。所以，在设计抗震与减振时，也必须对拱形的凸起103形状加以控制或精心设计，正负要素之间经过平衡得到最优化之结果。另外，在该金属板101长度方向的中间点位置冲压出一个拱形的凸起103作为感抗长生磁力线交点，落在两块单电池接触缝隙上，最大程度的减少了瞬间强磁场对电芯干扰，这即使本发明“在该串接片长度方向的中间点位置冲压出一个拱形”强调在“中间点位置冲压”的设计原理，也是本发明的优点之一。

其三，串接片材质：串接片承载电流大小与材质密切相关为常识性的知识，例如常见的导电能力顺序是：银>铜>铝>铁等等。在此不再冗余。设计中在考虑到成本可控的前提下，尽可能选择高导电能力的材质。所以，这是本实用新型选材过程中，所选串接片所用金属板的材质为：“表面镀镍的紫铜牌号为T3的紫铜排或牌号为1060的导电铝排”的设计原因。其中，表面镀镍，主要是遇到使用碱性电池时，来提高串接片抗腐蚀能力，由此提升器件的可靠性与安全性。

为了达到提高可靠性与安全性的目的，所述串接片“加工行为都发生在一块金属板上”，对于所用金属板的材质，优选的其为表面镀镍的紫铜牌号为T3的紫铜排或牌号为1060的导电铝排。

本实用新型中，所述串联片的厚度，其设计既要考虑载流量、也要考虑遇到振动冲击过程中，串接片弯折程度或阻振能力，还要考虑冲压拱形过程中的易冲压性等等。附图中的图4，抑或是从侧视的视角描绘本发明的“一种平衡优化震与振的大容量电池串接片”的示意图，该图中的203为串接片的厚度，优选的串接片的厚度T为4.3mm±0.3mm，抑或是T＝4.3mm±0.3mm。

该附图4中的205，定义为串接片的跨度，用S表示，本实用新型中，优选地，的跨度S为串接片厚度的23倍，抑或是S＝23T。

本实用新型中，附图4中的201是串接片长度方向的中轴线，而202为串接片的拱高的定义，抑或是拱形的高度；将该拱高用Ha表示，优选的，所述的拱形的高度Ha为串接片厚度的2倍，抑或是Ha＝2T。用冲床易于获得该拱高。

类同，204为拱宽，用La表示拱宽，优选的，拱形的宽度La等于串接片厚度的4倍，抑或是La＝4T。

本实用新型中，附图5，抑或是从俯视的视角描绘本发明的“一种平衡优化震与振的大容量电池串接片”的示意图，该图5中的：

其一：301代表金属板两端的用于穿插极柱的极柱连接孔的圆孔直径，所述在金属板两侧的极柱连接孔为圆形，两个圆孔以金属板长度方向的中轴线上的中点对称分布；该圆孔的圆心点到金属板宽度方向边缘的两个最短距离与到长度方向的一个临近边缘的最短距离相等；优选的，该圆形的两个圆孔的直径相等且均等于串接片厚度T的3倍。所述的圆形的两个圆孔的圆心点处于串接片长度方向的中轴线上。

其二：302与303分别代表拱形上两道切缝的切割划线与串接片边缘之间的距离；两道切缝之间的切割划线距离也等于该串接片边缘之间的距离，换言之，划线过程中，是遵循串接片宽度三等分开两道沟槽，对于两道切缝的切割划线，其线宽也必然采用将串接片宽度W三等分后划两道平行线；而对于两道切缝的具体宽度，优选的，拱形上被切割出两道缝隙的缝隙宽度相等，每道缝隙的宽度Wc为0.5mm±0.3mm，抑或是Wc＝0.5mm±0.3mm。

其三：306代表的是拱形上切缝的长度，用Lc表示并且两道切缝的长度均等于Lc；优选的，Lc为串接片厚度的5倍，抑或是Lc＝5T。

其四：305代表的是串接片的宽度，用W表示；优选的，串连接宽度W为串接片厚度的6倍，抑或是W＝6T。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，然而，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。