电池组、供电装置及充电装置的制作方法

本发明涉及锂电池技术领域，特别涉及一种电池组、供电装置及充电装置。

背景技术：

现有的电池组是将多个单片标称电压(如3.7伏)的聚合物电池芯叠加封装，通过焊接形式串联打包后得到一个电池组为用电设备(如无人机等)进行供电，根据所需电压伏特数计算串联数量，常见电池为6片电芯串连，得到标称电压22.2伏，行业术语称“6s”电池。由于锂电池不能过冲、过放的充放电特性，需要在每片电芯的两个电极接点分别引出一根导线作为“平衡线”，充电过程中分别检测单片电芯电压值，其中任何一片达到上限峰值后开始降低充电电流，同时在该电芯两极间放电，直到所有电芯冲电到可使用的电压范围即可完成充电。这样的电池结构及使用方式面临如下几点问题：1、由于充电时需要平衡，导致充电时间过长。2、充电设备电路复杂，成本高昂且充电器故障率高，平衡过程中浪费能源。3、随电池使用过程中逐渐老化，电芯内阻一致性逐渐降低，平衡成本越来越高且耗时逐渐增长，使整组电池陷入恶性循环，严重缩短电池设计使用寿命。4、由于串联焊接封装，维护不便，检测到其中单片电芯故障将影响整组电池使用。5、容易产生过冲现象，充电过程中易发生爆炸或自燃，存在较高危险性。6、串联的锂电池节数越多，其工作电压及充电电压越高，其功率也越大，增加了平衡难度及平衡成本，因此很多大功率的用电设备(如无人机)都采用两块6s电池串联使用，增加了机身电路故障率，也给电池更换工作带来不便。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种电池组、供电装置及充电装置，主要目的是解决电池快速、安全充放电问题。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种电池组，包括壳体和排列于壳体内的多个电芯，多个所述电芯的极耳朝向一致，所述壳体上与多个所述电芯的极耳一一对应的第一导电端子，每一极耳与对应的第一导电端子电连接，所述壳体设有第一导电端子的一面形成第一连接面。

作为优选，多个所述电芯的极耳排成两排，每排极耳中每一电芯的极耳的极性与相邻电芯的极耳的极性相反。

作为优选，相邻的所述电芯的极耳之间的壳体上形成有凹槽，相邻的电芯的极性相反的极耳对应的第一导电端子相对设置在凹槽内。

作为优选，所述第一导电端子形成于导电弹片上。

另一方面，本发明提供了一种电池组供电装置，包括与上述电池组的第一连接面相对应的第二连接面，所述第二连接面上设有多个与第一导电端子对应的第二导电端子，多个第二导电端子与对应的第一导电端子连接后，使多个电池芯串联进行供电。

作为优选，多个所述第二导电端子中的第一个第二导电端子与电池组的第一个第一导电端子连接，所述第一个第一导电端子与第一个电芯的正极极耳对应连接，所述第一个第二导电端子形成供电正极，多个所述第二导电端子中的最后一个第二导电端子与电池组的最后一个第一导电端子连接，所述最后一个第一导电端子与最后一个电芯的负极极耳对应连接，所述最后一个第二导电端子形成供电负极，多个所述第二导电端子中的其他第二导电端子将其他第一导电端子按正负极顺次连接，从而使多个所述电芯串联通过供电正极和供电负极进行供电。

作为优选，所述第二连接面上具有与电池组壳体上的凹槽适配的第一凸点，所述第二导电端子设于第一凸点上。

另一方面，本发明实施例提供了一种电池组充电装置，包括与上述电池组的第一连接面相对应的第三连接面，所述第三连接面上设有多个与第一导电端子对应的第三导电端子，多个所述第三导电端子分别与对应的第一导电端子连接后，使多个所述电芯并联充电。

作为优选，所述第三连接面上具有与电池组壳体上的凹槽适配的第二凸点，第三导电端子设于第二凸点上，第二凸点插入电池组上对应的凹槽后，第三导电端子与对应的第一导电端子相连接，从而以并联的方式为电芯充电。

作为优选，每一所述第二凸点设有两个相互绝缘的第三导电端子，每一所述第二凸点上的两个第三导电端子分别与凹槽内的第一导电端子分别连接。

本发明与现有技术相比具有如下明显的优点和有益效果：

本发明的电池组通过将电芯独立封装并与供电装置和充电装置相配合，使电池使用时自动形成串联状态供电，而充电时所有电芯并联状态充电，实现了锂电池串用、并充的全新方案。充电装置只需设置成单片电芯所能承受安全电压对并联状态的多个电芯进行充电，无需平衡，不会发生过冲现象，大大缩短了充电时间，降低了充电器的制造成本，避免了因平衡放电造成的能源消耗，增加了充电器可靠性，增加了电池充电过程中的安全性，且电池在使用过程中每次充电都能恢复其一致性，使其进入良性循环，延长电池使用寿命。其封装无焊接，电芯更换简单，方便维护保养。电池封装没有串联级数限制，和冲、放电端链接不需要导线，降低故障率及更换电池操作难度。

附图说明

图1为本发明电池组第一实施例的结构示意图。

图2为图1中圈中部位的放大图。

图3为本发明电池组第二实施例的第一连接面的结构示意图。

图4为本发明电池组第三实施例的第一连接面的结构示意图。

图5为本发明供电装置一实施例的结构示意图。

图6为本发明充电装置一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

图1是本发明的电池组第一实施例的结构示意图。图2为图1中圈中部分的放大图。参见图1和图2，电池组，包括壳体1和排列于壳体1内的多个电芯2，多个电芯2的极耳朝向一致(如图1中，极耳均朝上)，壳体1上与多个电芯2的极耳一一对应的第一导电端子(如图1中的211、212、221、222、231、232、241、242、251、252、261和262)，每一极耳与对应的第一导电端子电连接，壳体1设有第一导电端子的一面形成第一连接面101，第一导电端子与供电装置配合实现多个电芯2串联供电，第一导电端子与充电装置配合实现多个电芯2并联充电。

本发明的电池组中的多个电芯2在壳体内不形成任何串联或并联关系，构成电池组的电芯2的极耳分别有对应的第一导电端子，并且每一极耳分别与对应的第一导电端子连接。本发明的电池组通过与供电装置配合实现构成电池组的多个电芯2串联后向外供电，通过与充电装置配合实现构成电池组的多个电芯并联充电，实现了锂电池串用、并充的全新方案。充电装置只需设置成单片电芯所能承受安全电压对并联状态的多个电芯进行充电，无需平衡，不会发生过冲现象，大大缩短了充电时间，降低了充电器的制造成本，避免了因平衡放电造成的能源消耗，增加了充电器可靠性，增加了电池充电过程中的安全性，且电池在使用过程中每次充电都能恢复其一致性，使其进入良性循环，延长电池使用寿命。其封装无焊接，电芯更换简单，方便维护保养。电池封装没有串联级数限制，和冲、放电端链接不需要导线，降低故障率及更换电池操作难度。

作为上述实施例的优选，相邻两电芯之间预留一定膨胀间隙。

图1是以6个电芯2构成的电池组的实施例。参见图1，6个电芯2按照排列顺序依次为第一电芯21、第二电芯22、第三电芯23、第四电芯24、第五电芯25和第六电芯26。每一电芯均具有两个极耳，分别为正极耳和负极耳。由于每一极耳对应一个第一导电端子，本实施例中6个电芯共12个极耳，与12个第一导电端子对应，其中第一导电端子211与第一电芯21的正极耳对应连接，第一导电端子212与第一电芯21的负极耳对应连接。依此类推，第一导电端子221、222分别与第二电芯22的正极耳和负极耳对应连接，第一导电端子231、232分别与第三电芯23的正极耳和负极耳对应连接，第一导电端子241、242分别与第四电芯24的正极耳和负极耳对应连接，第一导电端子251、252分别与第五电芯25的正极耳和负极耳对应连接，第一导电端子261、262分别与第六电芯26的正极耳和负极耳对应连接。

为了便于组装和连接，第一导电端子的排布顺序与对应的极耳的排布顺序相同。

为了便于与供电装置及充电装置配合，与电芯的极耳对应连接的第一导电端子规则排布。作为一个优选实施例，第一导电端子呈两排分布，其中每一第一导电端子对应连接的极耳的极性与同排中相邻第一导电端子对应连接的极耳的极性相反。即每一电芯的极耳与相邻电芯的极性相反的极耳排成一排，多个电芯的极耳排成两排，每排极耳中每一电芯的极耳的极性与相邻电芯的极耳的极性相反。结合图1，6个电芯的极耳排成两排，对应的第一导电端子也排成两排，按上述排列规律，其中第一排极耳的顺序为第一电芯21的正极耳、第二电芯22的负极耳、第三电芯23的正极耳、第四电芯24的负极耳、第五电芯25的正极耳和第六电芯26的负极耳；第二排极耳的顺序为第一电芯21的负极耳、第二电芯22的正极耳、第三电芯23的负极耳、第四电芯24的正极耳、第五电芯25的负极耳和第六电芯26的正极耳。

图1所示实施例中，第一导电端子设于第一连接面101的表面，第一导电端子的表面与第一连接面101的表面平齐或略高于第一连接面101的表面，或略低于第一连接面101的表面。作为另外一种优选，相邻的电芯的极耳之间的壳体1上形成有凹槽102，相邻的电芯的极性相反的极耳对应的第一导电端子相对设置在凹槽内。本实施例通过在壳体的第一连接面101上设置凹槽102，将第一导电端子设于凹槽内，从而形成连接母座。这样可以与供电装置或充电装置上的对应的凸起形成的连接公座插接配合，实现供电或充电。凹槽102的个数及形状等不做具体限定，只要能形成连接母座，并与供电装置配合实现构成电池组的电芯串联向外供电，与充电装置配合实现构成电池组的电芯并联充电即可。如图3所示6个电芯的电池组，设置10个凹槽，每两个电芯之间设置两个凹槽，中间的电芯的极耳对应的第一导电端子位于其两侧的凹槽内。而图4所示的同样是6个电芯的电池组，设置7个凹槽，第一排凹槽两端的两个凹槽内仅设置一个第一导电端子，其他凹槽内设置两个分别与相邻的电芯的极耳连接的第一导电端子。

第一导电端子的具体结构或形状并无具体限定，只要利用电连接即可。如可借鉴各类插接式连接端子的形式，如电子设备上的usb接口等形式。作为一种简单有效的方式，第一导电端子为导电弹片。导电弹片具有一定的弹性，可以与其他导电端子连接更加牢固。

另一方面，本发明提供了一种电池组供电装置。参见图5，同时参考图1，本发明实施例的电池组供电装置包括与上述实施例的电池组的第一连接面101相对应的第二连接面301，第二连接面301上设有多个与第一导电端子对应的第二导电端子，多个第二导电端子与对应的第一导电端子连接后，使多个电池芯串联进行供电。图5是与图1的实施例所示的电池组对应的供电装置的结构示意图。参见图1和图5，其中，多个第二导电端子中的第一个第二导电端子311与电池组的第一个第一导电端子211连接，第一个第一导电端子211与第一个电芯21的正极极耳对应连接，第一个第二导电端子311形成供电正极，多个第二导电端子中的最后一个第二导电端子317与电池组的最后一个第一导电端子262连接，最后一个第一导电端子262与最后一个电芯26的负极极耳对应连接，最后一个第二导电端子形成供电负极，多个第二导电端子中的其他第二导电端子将其他第一导电端子按正负极顺次连接，从而使多个所述电芯串联通过供电正极和供电负极进行供电。如第二导电端子312同时连接第一导电端子212、221，使第一电芯21的负极与第二电芯22的正极连接形成串联，第二导电端子313同时连接第一导电端子222、231，使第二电芯22的负极与第二电芯23的正极连接形成串联，第二导电端子314同时连接第一导电端子232、241，使第二电芯23的负极与第二电芯24的正极连接形成串联，第二导电端子315同时连接第一导电端子242、251，使第二电芯24的负极与第二电芯25的正极连接形成串联，第二导电端子316同时连接第一导电端子252、261，使第二电芯25的负极与第二电芯26的正极连接形成串联。通过图5所示的供电装置中的多个第二导电端子311、312、313、314、315、316和317与图1所示的电池组的第一导电端子对应连接，使组成电池组的电芯串联后进行供电。

多个第二导电端子的具体形式及构造不做限定，只要能够实现电池组的电芯串联进行供电即可。如与图3和图4的电池组相对应的供电装置中，第二连接面301上具有与电池组壳体上的凹槽适配的第一凸点，第二导电端子设于第一凸点上。同样以6个电芯构成的电池组为例，无论是图3所示的实施例还是图4所示的实施例，供电装置上设有7个第一凸点，同时，参见图5与图1对应的说明。7个凸点与图4中的7个凹槽相对应，7个凸点中的第一个凸点插入相应的凹槽内，其上的第二导电端子与电池组的第一个第一导电端子211连接，第一个第一导电端子211与第一个电芯21的正极极耳对应连接，第一个第二导电端子311形成供电正极，最后一个第一凸点插入对应的凹槽内，其上的第二导电端子317与电池组的最后一个第一导电端子262连接，最后一个第一导电端子262与最后一个电芯26的负极极耳对应连接，最后一个第二导电端子形成供电负极，其他5个第一凸点分别插入对应的凹槽内，使第一导电端子按正负极顺次连接，从而使多个电芯串联通过供电正极和供电负极进行供电。该7个凸点结构的供电装置同样适用于图3所示的电池组，连接方式相同。

供电装置的具体形状及构造也不做具体限定。如供电装置可以为一个盒状，供电时，将电池组装配于盒内，从而使电池组的电芯串联后供电。或者供电装置为插接端子的形式，通过与电池组的第一连接面101上形成的对应的插接端子插接，实现电池组的电芯串联后供电。

另一方面，本发明实施例提供了一种电池组充电装置，包括与上述电池组的第一连接面101相对应的第三连接面401，第三连接面401上设有多个与第一导电端子对应的第三导电端子，多个第三导电端子分别与对应的第一导电端子连接后，使多个电芯并联充电。参见图6和图1，图6是与图1所示的电池组的实施例对应的一个充电装置的实施例的结构示意图。图6所示的充电装置的第三连接面401上设有与图1所示的电池组上的第一导电端子211、212、221、222、231、232、241、242、251、252、261及262一一对应的第三导电端子411、412、413、414、415、416、417、418、419、420、421和422。其中，第三导电端子411和412分别连接第一导电端子211和212，为第一电芯21充电，第三导电端子413和414分别连接第一导电端子221和222，为第二电芯22充电，第三导电端子415和416分别连接第一导电端子231和232，为第三电芯23充电，第三导电端子417和418分别连接第一导电端子241和242，为第四电芯24充电，第三导电端子419和420分别连接第一导电端子251和252，为第五电芯25充电，第三导电端子421和422分别连接第一导电端子261和262，为第六电芯26充电.

多个第三导电端子的具体形式及构造不做限定，只要能够实现电池组的电芯并联充电即可。如与图3和图4的电池组相对应的充电装置中，第三连接面上具有与电池组壳体上的凹槽适配的第二凸点，第三导电端子设于第二凸点上，第二凸点插入电池组上对应的凹槽后，第三导电端子与对应的第一导电端子相连接，从而以并联的方式为电芯充电。如与图3所示的电池组对应的充电装置的实施例，每一第二凸点设有两个相互绝缘的第三导电端子，每一第二凸点上的两个第三导电端子分别与凹槽内的第一导电端子分别连接。与图3对应的充电装置可以仅设置六个第二凸点，每两个第二凸点一组为相邻的两个电芯并联充电。而对于图4对应的充电装置可以设置七个第二凸点，与第一导电端子211、262所在凹槽分别对应的第二凸点上可以仅设置一个第三导电端子分别与第一导电端子211、262对应，其他的五个第二凸点上分别设置两个相互绝缘的第三导电端子，正确设置多个第三导电端子的正负极即可实现电芯的并联充电。

同样，充电装置的具体形状及构造也不做具体限定。如充电装置可以为一个盒状，充电时，将电池组装配于盒内，从而使电池组的电芯并联充电。或者充电装置为插接端子的形式，通过与电池组的第一连接面101上形成的对应的插接端子插接，实现电池组的电芯并联充电。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。