СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ПРОВОДНИК И АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ С ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ Российский патент 2007 года по МПК H01M2/10 

Область техники

Настоящее изобретение относится, в общем, к соединительному проводнику и аккумуляторной батарее (блоку вторичных химических источников тока) с таким проводником и, в частности, к аккумуляторной батарее, имеющей множество элементов (аккумуляторов), сложенных стопкой до заданной высоты, и соединительных проводников, помещенных по диагонали в изолирующие промежуточные детали, для последовательного соединения этих элементов и, следовательно, для выдачи батареей мощности, желательной для промышленного прибора или электромобиля.

Предшествующий уровень техники

Отдельно взятый элемент имеет ограниченную выходную мощность и небольшую емкость по аккумулируемой энергии. Поэтому в электромобилях, как правило, применяют аккумуляторные батареи, содержащие множество элементов, для обеспечения достаточной мощности и количества часов работы.

Как показано на Фиг.1, традиционная аккумуляторная батарея 1 включает в себя множество элементов 2, расположенных бок о бок; два электрода (полюса) 2а, предусмотренных соответственно на двух самых крайних элементах 2; две торцевые пластины 3, прикрепленные к внешним сторонам двух самых крайних элементов; и множество стальных полос 4, окружающих концевые пластины 3 и все элементы 2 в целом.

Однако в предшествующем уровне техники соединительные проводники 2b, используемые для последовательного соединения смежных элементов, к электродным выводам (клеммам) элементов приваривают, что усложняет сборку аккумуляторных батарей, которые удовлетворяют различным требованиям промышленных приборов и электромобилей по мощности.

Так как проводники, последовательно соединяющие электродные выводы смежных элементов, обнажены, в таких элементах может возникнуть случайное короткое замыкание из-за непреднамеренного попадания какого-либо металлического проводника на эти соединительные проводники, что в итоге приводит к повреждению всей аккумуляторной батареи.

Более того, для защиты аккумуляторной батареи от повреждений, вызванных ненормальными чрезмерными токами, перезаряженным или переразряженным состояниями элементов, не используют ни схем защиты элементов, ни предохранительных устройств.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает схематичный вид в перспективе традиционной аккумуляторной батареи для электромобиля;

Фиг.2 изображает схематичный вид в перспективе с пространственным разделением деталей аккумуляторной батареи в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.3 изображает схематичный вид в перспективе, показывающий последовательную сборку аккумуляторной батареи в соответствии с настоящим изобретением; и

Фиг.4 изображает схематичный вид в перспективе, показывающий полностью собранное состояние аккумуляторной батареи в соответствии с настоящим изобретением.

Описание изобретения

Настоящее изобретение было создано для решения вышеупомянутых проблем, возникающих в предшествующем уровне техники, и целью настоящего изобретения является обеспечение съемного соединительного проводника для простой и быстрой сборки аккумуляторной батареи, содержащей заданное количество элементов, для удовлетворения различных требований промышленных приборов (оборудования) или электромобилей по мощности, путем последовательного соединения этих элементов при помощи съемного соединительного проводника.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение аккумуляторной батареи, в которой открытые соединительные проводники и электродные выводы элементов закрыты изолирующими накладками и скреплены крепежными средствами для эффективного предотвращения короткого замыкания, которое может возникнуть в элементах из-за непреднамеренного падения какого-либо проводника на аккумуляторную батарею.

Еще одной целью настоящего изобретения является обеспечение аккумуляторной батареи, имеющей схему защиты элемента, предусмотренную на каждом элементе, или предохранительное устройство, предусмотренное на каждом соединительном проводнике, для защиты элементов или всей аккумуляторной батареи от состояний перегрузки по току, перезарядки или переразрядки.

Для достижения вышеупомянутых целей настоящего изобретения соединительные проводники для аккумуляторной батареи являются по меньшей мере частично изогнутыми для соединения смежных элементов и образования единой последовательной цепи через электродные выводы элементов, сложенных стопкой до заданной высоты.

Кроме того, в аккумуляторной батарее в соответствии с настоящим изобретением используются соединительные проводники, которые являются по меньшей мере частично изогнутыми для соединения смежных элементов и образования единой последовательной цепи через электродные выводы элементов, сложенных стопкой до заданной высоты.

Вышеуказанные и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятны из нижеследующего подробного описания при его изучении совместно с прилагаемыми чертежами.

Варианты воплощения изобретения

Далее будут подробно описаны предпочтительные варианты воплощения настоящего изобретения, которые показаны на Фиг.2-4.

Фиг.2 представляет собой вид в перспективе с пространственным разделением деталей, показывающий аккумуляторную батарею согласно настоящему изобретению. Фиг.3 показывает последовательную сборку аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению.

Ссылаясь на Фиг.2, элементы 5 аккумуляторной батареи уложены стопкой до заданной высоты с соединением смежных элементов посредством соединительных проводников 6. Каждый соединительный проводник 6 является по меньшей мере частично изогнутым для соединения смежных элементов и образования единой последовательной цепи через соответствующие электродные выводы 5а.

Соединительные проводники 6 могут содержать предохранительное устройство 11, такое как плавкий предохранитель, биметаллический прерыватель или устройство с ПТКС (положительным температурным коэффициентом сопротивления), для защиты элементов 5 от перегрузки по току (чрезмерного тока), перезарядки (чрезмерной зарядки) или переразрядки (чрезмерной разрядки). Предохранительное устройство 11 быстро отсекает зарядный или разрядный ток в элементах 5 в случае избыточного подъема температуры и возобновляет протекание тока, когда элементы вновь охлаждаются до нормального диапазона температур. Для изготовления аккумуляторной батареи компактного размера предпочтительно использовать устройство с ПТКС.

Предпочтительно соединительные проводники 6 выполнены из по меньшей мере одного материала, выбранного из группы, состоящей из меди, алюминия, сплава никеля-меди и сплава меди-алюминия.

Как показано на Фиг.2-4, аккумуляторная батарея согласно настоящему изобретению включает в себя элементы 5, сложенные стопкой до заданной высоты, с соединением смежных элементов посредством соединительных проводников 6. Соединительные проводники 6 используются для образования единой последовательной цепи путем соединения электродных выводов 5а каждых двух смежных элементов.

Аккумуляторная батарея может дополнительно включать в себя изолирующие промежуточные детали 7, каждая из которых имеет отверстие 7а для направления изогнутого участка каждого соединительного проводника 6.

Аккумуляторная батарея может дополнительно включать в себя два вспомогательных вывода (полюса) 8, расположенных соответственно на одном электродном выводе 5а верхнего элемента и на электродном выводе 5а нижнего элемента и присоединяемых к соответствующим электродным выводам 5а двух наиболее внешних элементов (нижнего и верхнего элементов).

Аккумуляторная батарея может дополнительно включать в себя две изолирующие накладки 9 для закрывания соответствующих электродных выводов 5а двух наиболее внешних элементов из всех элементов 5, сложенных стопкой и имеющих форму, частично открывающую соответствующие вспомогательные выводы 8.

Дополнительно аккумуляторная батарея может также включать в себя пару крепежных средств 10, которые коаксиально проходят сквозь отверстия, выполненные на обеих сторонах изолирующих накладок 9, соединительных проводников 6 и изолирующих промежуточных деталей 7, а также сквозь отверстия, выполненные в электродных выводах 5а и вспомогательных выводах 8, для изолированного объединения изолирующих накладок 9, соединительных проводников 6, изолирующих промежуточных деталей 7, электродных выводов 5а и вспомогательных выводов 8 в единое целое.

Каждый соединительный проводник 6 имеет две периферийные области 11а предохранительного устройства, изогнутые под заданным углом по отношению к осевой линии этого соединительного проводника 6. Так как каждая периферийная область 11а предохранительного устройства изогнута под заданным углом относительно осевой линии соединительного проводника 6, отверстие 7а, выполненное в соответствующей изолирующей промежуточной детали 7, предпочтительно имеет наклонную поверхность 7b, образующую заданный угол по отношению к осевой линии этой изолирующей промежуточной детали 7.

Для предотвращения короткого замыкания в элементах 5, которое может возникнуть между соединительными проводниками 6 и крепежными средствами 10, каждая изолирующая промежуточная деталь 7 предпочтительно имеет цилиндрические бобышки 7с в тех местах, где проходят крепежные средства 10.

Предпочтительно по меньшей мере одна из этих цилиндрических бобышек 7с имеет множество ребер 7сс, сформированных в наружном радиальном направлении, для того чтобы тепло, передаваемое через электродные выводы 5а элементов 5, могло быть беспрепятственно отведено.

Для укладки стопкой и скрепления множества элементов 5 до заданной высоты каждая из изолирующих промежуточных деталей 7 имеет два вырезанных участка 7d и два выравнивающих выступа 7e на одном конце и в то же время имеет два сопряженных паза 7f и два сопряженных выступа 7g на другом конце соответственно на ее нижнем и верхнем участках.

Каждая изолирующая накладка 9 имеет две цилиндрические бобышки 9а в тех местах, где проходят два крепежных средства 10, для предотвращения случайного короткого замыкания элементов 5, которое может возникнуть между электродными выводами 5а, вспомогательными выводами 8 и крепежными средствами 10. Кроме того, каждая изолирующая накладка 9 предпочтительно имеет проем 9b, вырезанный в продольном направлении на по меньшей мере одном ее конце.

Крепежные средства 10 состоят из пар болтов 10а и гаек 10b или пар стопорных шпилек и стопорных колец (не показаны). Болты 10а и гайки 10b являются более предпочтительными для плотного скрепления множества элементов 5 друг с другом с образованием единой аккумуляторной батареи 12.

Каждая изолирующая промежуточная деталь 7 и изолирующая накладка 9 предпочтительно выполнены из по меньшей мере одного материала, выбранного из группы, состоящей из ПБТФ (полибутилентерефталата), АБС (сополимера акрилонитрила-бутадиена-стирола) и ПК (поликарбоната). Также является предпочтительным, чтобы каждый из элементов 5 был снабжен схемой защиты элемента (не показана) для защиты элементов 5 от состояний перегрузки по току, перезарядки или переразрядки.

Далее будет подробно описан процесс сборки и работы вышеописанной аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению.

Подготавливают заданное количество элементов 5 и на рабочий стол (не показан) помещают нижнюю изолирующую накладку 9. Один из двух вспомогательных выводов 8 закрепляют на изолирующей накладке 9 путем вставки одной из двух цилиндрических бобышек 9а, сформированных на изолирующей накладке 9, в сквозное отверстие, выполненное во вспомогательном выводе 8.

В этом случае, так как вспомогательный вывод 8 частично открыт (обнажен) через проем 9b изолирующей накладки 9, он может быть электрически соединен с внешним устройством (не показано).

Затем два электродных вывода 5а первого элемента 5 одевают на две цилиндрические бобышки 9а изолирующей накладки 9. При этом две эти цилиндрические бобышки 9а изолирующей накладки 9 также входят в сквозные отверстия, выполненные в двух электродных выводах 5а.

Затем в изолирующую промежуточную деталь 7 через наклонное отверстие 7а по диагонали вставляют соединительный проводник 6, который ступенчато изогнут. Изолирующую промежуточную деталь 7, спаренную с соединительным проводником 6, помещают на электродные выводы 5а первого элемента 5.

В этом случае один конец соединительного проводника 6 контактирует с боковыми сторонами множества ребер 7сс, сформированных вокруг одной из двух цилиндрических бобышек 7с изолирующей промежуточной детали 7, так что тепло, выделяемое элементом 5, может быть беспрепятственно отведено. Кроме того, предохранительное устройство 11, предусмотренное в центре соединительного проводника 6, быстро блокирует протекание тока в том случае, когда элемент 5 перегревается, тем самым защищая этот элемент.

Затем два электродных вывода 5а второго элемента 5 одевают на две цилиндрические бобышки 7с изолирующей промежуточной детали 7. При этом две цилиндрические бобышки 7с изолирующей промежуточной детали 7 также входят в сквозные отверстия, образованные в двух электродных выводах 5а.

В этом случае первый и второй элементы 5 соединяются последовательно соединительным проводником 6, по диагонали вставленным в изолирующую промежуточную деталь 7 через наклонное отверстие 7а.

Затем другой соединительный проводник 6 по диагонали вставляют в другую изолирующую промежуточную деталь 7 через соответствующее наклонное отверстие 7а. Эту изолирующую промежуточную деталь 7, спаренную с соединительным проводником 6, помещают на электродные выводы 5а второго элемента 5.

В этом случае каждая из изолирующих промежуточных деталей 7 имеет два вырезанных участка 7d и два выравнивающих выступа 7е на одном конце и при этом имеет два сопряженных паза 7f и два сопряженных выступа 7g на другом конце, таким образом обеспечивая складывание стопкой и скрепление множества элементов 5 до заданной высоты.

Затем, после того как желаемое количество элементов 5 было уложено в виде стопки, под один из электронных выводов 5а последнего, расположенного выше всех, элемента 5 помещают другой вспомогательный вывод 8. Затем над одним из электродных выводов 5а верхнего элемента 5 помещают верхнюю изолирующую накладку 9. Верхнюю изолирующую накладку 9, электродные выводы 5а элементов 5, изолирующие промежуточные детали 7, вспомогательные выводы 8 и нижнюю изолирующую накладку 9 прочно скрепляют друг с другом вместе при помощи крепежных средств 10. Более подробно, два болта 10а вставляют через коаксиальные отверстия, выполненные в упомянутых конструктивных элементах, а затем соответствующие гайки 10b плотно навинчивают на нижние концы болтов 10а.

В соответствии с настоящим изобретением возможно легко и быстро собирать аккумуляторные батареи, которые отвечают различным требованиям по мощности промышленного прибора или электромобиля, путем соединения заданного количества элементов последовательно с использованием съемных соединительных проводников.

Так как открытые соединительные проводники и электродные выводы элементов закрыты изолирующими накладками и прочно скреплены при помощи крепежных средств, может быть эффективно предотвращено короткое замыкание, которое может возникнуть в этих элементах из-за непреднамеренного падения какого-либо проводника на аккумуляторную батарею.

Дополнительно схема защиты элемента, предусмотренная на каждом элементе, или предохранительное устройство, предусмотренное на каждом соединительном проводнике, могут защитить элементы или аккумуляторную батарею в целом от повреждений, вызванных состояниями перегрузки по току, перезарядки или переразрядки.

Изобретение касается соединительного проводника и аккумуляторной батареи с таким проводником. Соединительный проводник является ступенчато изогнутым для соединения двух смежных элементов батареи и образования единой последовательной цепи через электродные выводы элементов. Путем последовательного соединения элементов при помощи съемных соединительных проводников можно легко и быстро собрать аккумуляторную батарею, содержащую заданное количество элементов, для удовлетворения различных требований промышленных приборов или электромобилей по мощности. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Соединительный проводник для аккумуляторной батареи с элементами, сложенными стопкой до заданной высоты, причем упомянутый соединительный проводник по меньшей мере ступенчато изогнут для соединения двух смежных элементов и образования единой последовательной цепи через электродные выводы этих элементов.2. Соединительный проводник по п.1, причем упомянутый соединительный проводник имеет предохранительное устройство на по меньшей мере одном своем участке.3. Соединительный проводник по п.2, в котором упомянутое предохранительное устройство представляет собой устройство с ПТКС.4. Соединительный проводник по любому из пп.1-3, причем упомянутый соединительный проводник выполнен из по меньшей мере одного материала, выбранного из группы, состоящей из меди, алюминия, сплава никеля-меди и сплава меди-алюминия.5. Аккумуляторная батарея с элементами, сложенными стопкой до заданной высоты, содержащая множество соединительных проводников по любому из пп.1-4 для соединения смежных элементов и образования единой последовательной цепи через электродные выводы этих элементов.6. Аккумуляторная батарея по п.5, дополнительно содержащая соответствующие изолирующие промежуточные детали, имеющие отверстие для направления изогнутой части каждого соединительного проводника.7. Аккумуляторная батарея по п.5, дополнительно содержащая два вспомогательных вывода, расположенных соответственно на одном электродном выводе верхнего элемента и на одном электродном выводе нижнего элемента и присоединенных к соответствующим электродным выводам двух самых внешних элементов.8. Аккумуляторная батарея по п.7, дополнительно содержащая две изолирующие накладки, предназначенные для закрывания соответствующих электродных выводов двух самых внешних из всех элементов и имеющие форму, которая частично открывает соответствующие вспомогательные выводы.9. Аккумуляторная батарея по любому из пп.5-8, дополнительно содержащая по меньшей мере два крепежных средства для изолированного скрепления изолирующих накладок, соединительных проводников, изолирующих промежуточных деталей, электродных выводов и вспомогательных выводов друг с другом.10. Аккумуляторная батарея по п.6, в которой каждый соединительный проводник имеет периферийные области предохранительного устройства, изогнутые под заданным углом по отношению к осевой линии соединительного проводника, и при этом отверстие, выполненное в соответствующей изолирующей промежуточной детали, имеет наклонную поверхность, образующую заданный угол по отношению к осевой линии этой изолирующей промежуточной детали.11. Аккумуляторная батарея по п.6, в которой каждая изолирующая промежуточная деталь имеет цилиндрические бобышки в тех местах, где проходят крепежные средства, для предотвращения короткого замыкания между соединительными проводниками и крепежными средствами.12. Аккумуляторная батарея по п.11, в которой по меньшей мере одна из цилиндрических бобышек имеет множество ребер, сформированных во внешнем радиальном направлении, для того, чтобы тепло, переносимое через электродные выводы элементов, могло быть беспрепятственно отведено.13. Аккумуляторная батарея по п.6, в которой для укладки стопкой и скрепления множества элементов до заданной высоты каждая изолирующая промежуточная деталь имеет вырезанные участки и выравнивающие выступы на одном конце и при этом имеет сопряженные пазы и сопряженные выступы на другом конце соответственно на нижнем и верхнем ее участках.14. Аккумуляторная батарея по п.8, в которой каждая изолирующая накладка имеет цилиндрические бобышки в тех местах, где проходят крепежные средства, для предотвращения случайного короткого замыкания между электродными выводами, вспомогательными выводами и крепежными средствами.15. Аккумуляторная батарея по п.8, в которой каждая изолирующая накладка имеет проем, вырезанный в продольном направлении на по меньшей мере одном ее конце.16. Аккумуляторная батарея по п.9, в которой упомянутые крепежные средства состоят из пар болтов и гаек.17. Аккумуляторная батарея по п.6, в которой упомянутые изолирующие промежуточные детали выполнены из по меньшей мере одного материала, выбранного из группы, состоящей из ПБТФ (полибутилентерефталата), АБС (сополимера акрилонитрила-бутадиена-стирола) и ПК (поликарбоната).18. Аккумуляторная батарея по п.8, в которой упомянутые изолирующие накладки выполнены из по меньшей мере одного материала, выбранного из группы, состоящей из ПБТФ (полибутилентерефталата), АБС (сополимера акрилонитрила-бутадиена-стирола) и ПК (поликарбоната).19. Аккумуляторная батарея по п.5, в которой каждый элемент включает в себя схему защиты элемента для электрической защиты от состояний перегрузки по току, перезарядки или переразрядки.