專利名稱：均衡分布型連接構(gòu)件以及使用該均衡分布型連接構(gòu)件的中型或大型電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種均衡分布型連接構(gòu)件，更具體而言，涉及一種用 于將兩個或更多個設(shè)備連接到外電路以使在外電路的連接點(diǎn)和所述設(shè) 備的連接點(diǎn)之間的內(nèi)電阻均衡的連接構(gòu)件，以及一種包括該連接構(gòu)件 的中型或大型電池組。
背景技術(shù)：
近來，可以被充電和放電的二次電池已被廣泛用作無線移動設(shè)備 的能量來源。而且，二次電池作為電動車輛和混合電動車輛的能量來 源已經(jīng)引起相當(dāng)大的關(guān)注，這些電動車輛和混合電動車輛被開發(fā)來解 決由現(xiàn)有的使用化石燃料的汽油和柴油車輛所引起的諸如空氣污染之 類的問題。
對于小型移動設(shè)備，每一個設(shè)備使用 一個或多個電池組電池
(battery cell)。另一方面，諸如車輛等中型或大型設(shè)備使用具有 相互電連接的多個單元電池的中型或大型電池組，因?yàn)閷τ谥行突虼?型設(shè)備，高輸出和大容量是必需的。
用作電動車輛和混合電動車輛的充電和放電電源的中型或大型電 池組，通過將多個電池模塊相互串聯(lián)/并聯(lián)地電連接以及將這些電池模 塊相互機(jī)械地結(jié)合來制造。因此，電池模塊之間的電連接通過各種匯 流條實(shí)現(xiàn)，所述匯流條例如導(dǎo)線、銅板、印刷電路板(PCB)以及柔性 印刷電路板(柔性PCB)。
但是，由于包括相互連接的電池模塊的電池組的結(jié)構(gòu)特征，在外 電路的連接點(diǎn)和各電池模塊的連接點(diǎn)之間的距離彼此不同。具體地， 由于在外電路連接點(diǎn)和各個電池模塊連接點(diǎn)之間連接的匯流條的長度 有差異，在各個電池模塊連接點(diǎn)處的內(nèi)阻存在差異，因而，在充電過 程或放電過程中，當(dāng)高壓電流流動時，在各個電池模塊之間存在電流 差異。用于電動車輛的中型或大型電池組需要運(yùn)行長的時間段，并且高
溫、高壓電流在該中型或大型電池組內(nèi)流動。因此，由于小的內(nèi)阻差 異而引起的運(yùn)行條件的差異會促進(jìn)一些電池模塊的退化(具體而言， 促進(jìn)構(gòu)成相應(yīng)電池模塊的電池組電池的退化，由此減少電池組的整體 壽命。
因此，已經(jīng)進(jìn)行了一些研究來解決上述問題。例如，日本專利申
請公布No. 2003-346772公開了連接在電池組電池的陰極和陽極板與 電極板連接部件之間的電路("連接電路")，其中該連接電路被構(gòu) 造為一種這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中連接電路的長度或厚度根據(jù)在各個 連接電路之間的距離變化以使得連接電路具有相同的內(nèi)阻。
然而，在改變連接電路的長度或厚度以使內(nèi)阻均衡的方法中，基 于連接電路的長度計(jì)算連接電路的截面積，以設(shè)計(jì)連接電路使得各個 連接電路具有對應(yīng)的形狀(長度或厚度)。因此，連接電路具有復(fù)雜 的形狀，因此難以制造該連接電路，此外，增加了連接電路的制造成本。
而且，在構(gòu)造中型或大型電池組的過程中，需要制造被精確計(jì)算 的不同連接電路，以便根據(jù)電池模塊的位置變化使內(nèi)阻均衡。此外， 電路的內(nèi)阻根據(jù)溫度變化。因此，長度或厚度如上所述被預(yù)先設(shè)定的 連接電路的內(nèi)阻，可能根據(jù)在實(shí)際運(yùn)行條件下的溫度變化而變化，對 該變化的精確估計(jì)實(shí)際上被限制在構(gòu)造連接電路上。而且，常常發(fā)生 由于設(shè)計(jì)上的變化而改變連接電路的形狀的情況，因此，大大降低了 連接電路的擴(kuò)展性(extensionability )和靈活性。
因此，非常需要一種能夠從根本上解決上述多個問題的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，做出了本發(fā)明，以解決上述問題以及其它仍須解決的技術(shù) 問題。
具體地，本發(fā)明的一個目的是提供一種連接構(gòu)件，該連接構(gòu)件能 夠減小由于導(dǎo)線或者電路而造成的內(nèi)阻差異，以使得能夠制造具有最 佳性能的電池模塊和包括該電池模塊的中型或大型電池組。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，上述目的和其它目的可以通過提供一種用于將兩個或更多個設(shè)備連接到外電路的連接構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)，該連接構(gòu) 件包括連接到外電路的連接點(diǎn)的第 一連接電路以及順序地連接到該第 一連接電路的多個第二連接電路，該第二連接電路被構(gòu)造為一種這樣 的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中隨著外電路的連接點(diǎn)與設(shè)備的連接點(diǎn)之間的連接 距離增加，第二連接電路的截面積增大和/或第二連接電路的長度減 小，從而使得外電路的連接點(diǎn)與設(shè)備的連接點(diǎn)之間的內(nèi)阻均衡。
通常，匯流條是一個用于進(jìn)行設(shè)備之間的電連接的連接構(gòu)件。銅
板、印刷電路板(PCB)或者柔性印刷電路板(柔性PCB)可以用作匯 流條。
然而，如上文所述，當(dāng)使用常規(guī)連接構(gòu)件將多個設(shè)備互連以構(gòu)造 一連接電路時，在外電路的連接點(diǎn)和所述設(shè)備的各連接點(diǎn)之間的連接 距離彼此不同。從而，由于匯流條的長度不同而存在內(nèi)阻的差異，因 此在設(shè)備之間存在微小的電流差異。
另一方面，在根據(jù)本發(fā)明的連接構(gòu)件中，用于將外電路的連接點(diǎn) 和設(shè)備的連接點(diǎn)連接的連接構(gòu)件包括第一連接電路和第二連接電路。 連接到外電路的連接點(diǎn)的第一連接電路被共用，連接在第一連接電路 和各個設(shè)備的連接點(diǎn)之間的第二連接電路被制造為使得該第二連接電 路的截面積和/或長度彼此不同。因此，如上文所述，與常規(guī)技術(shù)相比， 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了制造成本的降低，并改善了基于電阻的靈活性或擴(kuò)展性。
此外，在外電路的連接點(diǎn)與各個設(shè)備的連接點(diǎn)之間的內(nèi)阻是均一 的，因此不存在電流差異。
當(dāng)要增加第二連接電路的截面積以使得內(nèi)阻均一時，第二連接電 路的截面積可以通過第二連接電路的寬度和/或厚度來增加。
在根據(jù)本發(fā)明的連接構(gòu)件中，第一連接電路優(yōu)選地被構(gòu)造為如下 結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中該第一連接電路連接到外電路的連接點(diǎn)，同時該第 一連接電路具有均 一 的寬度和厚度。
第一連接電路和第二連接電路可以是各自獨(dú)立的金屬板、導(dǎo)線、 匯流條、柔性匯流條或印制在板上的電路。例如，第一連接電路和第 二連接電路可被印制在單個板上。在此情況下，在制造電池模塊時可 以容易地將第一連接電路和第二連接電路附接到設(shè)備上或者從設(shè)備拆 下，因此提高了生產(chǎn)率和可維修性。第一連接電路和第二連接電路的材料沒有特別限制，只要第一連 接電路和第二連接電路由導(dǎo)電材料制成。在一個優(yōu)選實(shí)施方案中，第 一連接電路和第二連接電路由金屬材料制成。例如，第一連接電路和 第二連接電路可以是金屬導(dǎo)線或金屬板。優(yōu)選地，將金屬板用作用于 第一連接電路和第二連接電路的材料，因?yàn)榻饘侔逡子诨诳紤]到設(shè) 備的布置模式和位置而進(jìn)行的電阻值計(jì)算，按照預(yù)定形狀切割。
第 一連接電路和第二連接電路可以通過切割單個金屬板被同時制 造，從而降低制造成本，提高生產(chǎn)率。
在此情況下，構(gòu)成第二連接電路的金屬板具有與構(gòu)成第一連接電 路的金屬板的厚度相同的厚度，并且隨著在外電路的連接點(diǎn)與設(shè)備的 連接點(diǎn)之間的連接距離增加，第二連接電路的寬度增加和/或第二連接 電路的長度減小，由此外電路的連接點(diǎn)和各個設(shè)備的連接點(diǎn)之間的內(nèi) 阻是均一的。
當(dāng)將金屬板切割以獲得連接電路時，可以將金屬板切割為使得第 二連接電路連接到第一連接電路。另一方面，可以將金屬板切割為使 得第二連接電路與第一連接板分離，然后可以通過焊接或錫焊
(soldering)將第二連接電路連接到第一連接電路。替代地，在導(dǎo)電 連接構(gòu)件的末端形成通孔，然后將各個連接電路栓接到該通孔中，以 便實(shí)現(xiàn)第一連接電路和第二連接電路之間的電連接。
所述設(shè)備沒有特別限制，只要所述設(shè)備被構(gòu)造為 一種需要電連接 的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，每一個i史備是可以纟皮充電和放電的電池組電池或者 包括多個電池組電池的電池模塊。具體地，能夠制造一種被構(gòu)造為如 下結(jié)構(gòu)的中型或大型電池組，在該結(jié)構(gòu)中多個電池模塊利用根據(jù)本發(fā) 明的連接構(gòu)件相互串聯(lián)和/或并聯(lián)連接。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種被構(gòu)造為如下結(jié)構(gòu)的中型或 大型電池組，在該結(jié)構(gòu)中利用所述連接構(gòu)件進(jìn)行該電池組的電連接。
根據(jù)本發(fā)明的中型或大型電池組可以用作例如電動自行車 (e-bike)、電動摩托車、電動車輛或者混合電動車輛等車輛的電源， 或者用作包括工業(yè)或家用設(shè)施的各種應(yīng)用和產(chǎn)品的電源。優(yōu)選地，所 述中型或大型電池組用作電動車輛的充電和放電電源。
在根據(jù)本發(fā)明的中型或大型電池組中，利用均衡分布型連接構(gòu)件實(shí)現(xiàn)電池模塊之間的電連接。因此，即使在大電流條件下在電池模塊 之間也不存在電流差異，因此在所述中型或大型電池組的長期使用中 防止了特定電池模塊或者特定電池模塊中的二次電池組電池退化。


根據(jù)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，將更加清楚地理解本發(fā)明的上述
和其它目的、特征和其它優(yōu)點(diǎn)，其中
圖1是一個示出根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施方案的均衡分布型連接 構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的概念性視圖2是一個示出根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施方案的、制造圖1的均 衡分布型連接構(gòu)件的方法的概念性視圖3是一個示出根據(jù)情況進(jìn)行的、用圖2的方法制造的均衡分布 型連接構(gòu)件的切割和使用的概念性視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。然而，應(yīng)注 意的是，本發(fā)明的范圍并不受所示出的實(shí)施方案限制。
圖1是一個一般地示出根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方案的均衡分布型 連接構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的概念性視圖。
參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的連接構(gòu)件100將作為設(shè)備的電池模塊M1、 M2、 M3、 M4和M5相互并聯(lián)地電連接。具體地，連接構(gòu)件100包括連 接到外電路連接點(diǎn)110的第 一連接電路A。以及在第 一連接電路A。與各 個電池模塊M1、 M2、 M3、 M4和M5之間順序地連接的第二連接電路A!、 A2、 A3、 A4和A5。
第一連接電路A。具有均一的寬度和厚度。
另一方面，連接到第一連接電路A。的第二連接電路Ai、 A2、 A3、 A4和As具有相同的長度Li和厚度，而第二連接電路Ah A2、 A3、 A4和 As的寬度隨著在外電路連接點(diǎn)110和電池模塊M1、 M2、 M3、 M4和M5 之間的電連接距離的增加而逐漸增加。因此，在外電路連接點(diǎn)110和 各設(shè)備連接點(diǎn)之間的內(nèi)阻均衡。
與圖1示出的結(jié)構(gòu)不同，能夠構(gòu)造第二連接電路Ah A2、 A3、 A4和A5，使得第二連接電路A2、 A3、 A4 和As的寬度和厚度相同，而 第二連接電路A、 A2、 A3、 A4和As的長度順次增加。替代地，能夠構(gòu) 造第二連接電路Ai、 A2、 A3、 A4和As，使得第二連接電路Ai、 A2、 A3、 入4和As的長度和寬度相同，而第二連接電路A^ A2、 A3、 A4和As的厚 度順次增加。替代地，也能夠構(gòu)造第二連接電路A" A2、 A3、 A4和As， 使得第二連接電路Ah A2、 A3、 A4和As的諸如長度、厚度和寬度的三 個要素中的一個相同，而第二連接電路A" A2、 A3、 A4和As的剩余兩 個要素變化。
圖2是一個一般地示出根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施方案的、制造圖 1的均衡分布型連接構(gòu)件的方法的概念性視圖。
參照圖2，計(jì)算設(shè)備的阻值以確定第一連接電路A。和第二連接電 路Ai、 A2、 A3、 A4和As的截面積和長度。隨后，在單個金屬板10上畫 出第一連接電路A。和第二連接電路A" A2、 A3、 A4和As,然后使用特 定的切割件(未示出)沿著畫線切割該單個金屬板10。在切割該單個 金屬板10的過程中，保持第一連接電路A。和第二連接電路A2、 A3、 A4和A5之間的連接，從而提高生產(chǎn)率。
根據(jù)另 一種制造連接構(gòu)件的方法，在單個金屬板10上畫出第 一連 接電路A。和第二連接電路A" A2、 A3、 A4和A5。隨后，沿著畫線切割 該單個金屬板IO，以使得第一連接電路Ao與第二連接電路A" A2、 A3、 A4和As分離，然后將第二連接電路A^ A2、 A3、 A4和A5結(jié)合到第一連 接電路A。。在后一種情況下，連接構(gòu)件能夠靈活地適應(yīng)由于設(shè)計(jì)上的 變化而引起的形狀變化，并且能夠重復(fù)利用連接構(gòu)件。
圖3是一個示出根據(jù)情況進(jìn)行的、用圖2的方法制造的均衡分布 型連接構(gòu)件的切割和使用的概念性視圖。如該圖所示，根據(jù)本發(fā)明的 連接構(gòu)件可以以預(yù)定尺寸一一即標(biāo)準(zhǔn)化尺寸一一制造，然后根據(jù)將要 使用的設(shè)備的數(shù)量適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行切割。
盡管出于說明的目的，已公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員將意識到，在不偏離如在所附的權(quán)利要求書中所公開 的本發(fā)明的范圍和主旨的情況下，可以做出多種修改、添加和替代。
工業(yè)適用性如根據(jù)以上描述顯而易見的，連接構(gòu)件包括兩個部分，即第一連 接電路和第二連接電路。因此，本發(fā)明具有提高適應(yīng)設(shè)計(jì)上的變化的 靈活性和擴(kuò)展性以及減小由于電路導(dǎo)致的內(nèi)阻差異的效果，從而即使 在高電流的傳導(dǎo)過程中也防止出現(xiàn)電流差異。因此，作為示例，當(dāng)根 據(jù)本發(fā)明的連接構(gòu)件用在中型或大型電池組中時，防止了電池模塊或 者構(gòu)成電池模塊的電池組電池的退化，因而提高了電池組的整體壽命， 并且獲得了電池模塊或電池組電池的均一充電和放電效率。因此，能 夠容易地制造具有最佳性能的電池模塊和包括該電池模塊的中型或大 型電池組。
權(quán)利要求
1.一種用于將兩個或更多個設(shè)備連接到外電路的連接構(gòu)件，該連接構(gòu)件包括一連接到所述外電路的連接點(diǎn)的第一連接電路，以及順序地連接到該第一連接電路的多個第二連接電路，該第二連接電路被構(gòu)造為如下結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中隨著所述外電路的連接點(diǎn)與所述設(shè)備的連接點(diǎn)之間的連接距離增加，所述第二連接電路的截面積增大和/或所述第二連接電路的長度減小，從而使所述外電路的連接點(diǎn)與所述設(shè)備的連接點(diǎn)之間的內(nèi)阻均衡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接構(gòu)件，其中所述第二連接電路的截 面積通過該第二連接電路的寬度和/或厚度來增加。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接構(gòu)件，其中所述第一連接電路具有 均一的寬度和厚度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接構(gòu)件，其中所述第一連接電路和第 二連接電路是各自獨(dú)立的金屬板、導(dǎo)線、匯流條、柔性匯流條或印制 在板上的電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的連接構(gòu)件，其中所述第一連接電路和第 二連接電路被印制在單個板上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的連接構(gòu)件，其中所述第一連接電路和第 二連接電路是金屬板。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的連接構(gòu)件，其中所述第一連接電路和第 二連接電路通過切割單個金屬板被同時制造。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的連接構(gòu)件，其中構(gòu)成所述第二連接電路的金屬板具有與構(gòu)成所述第一連接電 路的金屬板的厚度相同的厚度，以及其中隨著在所述外電路的連接點(diǎn)與所述設(shè)備的連接點(diǎn)之間的連接 距離增加，所述第二連接電路的寬度增加和/或所述第二連接電路的長 度減小。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接構(gòu)件，其中每一個設(shè)備是可以被充 電和放電的電池組電池或者包括多個電池組電池的電池模塊。
10. —種中型或大型電池組，其被構(gòu)造為如下結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中利用根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的連接構(gòu)件進(jìn)行該電池組的電連 接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池組，其中該電池組用作高電流在 其中流動的電動車輛的充電和放電電源。
全文摘要
在此公開了一種用于將兩個或更多個設(shè)備連接到外電路的均衡分布型連接構(gòu)件，該連接構(gòu)件包括連接到外電路的連接點(diǎn)的第一連接電路以及順序地連接到該第一連接電路的多個第二連接電路，該第二連接電路被構(gòu)造為一種這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中隨著外電路的連接點(diǎn)與上述設(shè)備的連接點(diǎn)之間的連接距離增加，第二連接電路的截面積增大和/或第二連接電路的長度減小，從而使外電路的連接點(diǎn)與上述設(shè)備的連接點(diǎn)之間的內(nèi)阻均衡，還公開了一種包括該均衡分布型連接構(gòu)件的中型或大型電池組。根據(jù)本發(fā)明的均衡分布型連接構(gòu)件能夠減小電路的內(nèi)阻差異，從而提高電池組的整體壽命。而且，獲得了電池模塊或電池組電池的均一充電和放電效率，因此能夠制造具有最佳性能的電池模塊以及包括該電池模塊的中型或大型電池組。
文檔編號H01M2/22GK101529621SQ200780039257
公開日2009年9月9日 申請日期2007年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月23日
發(fā)明者余在晟, 河真雄, 申溶植, 金智浩 申請人:株式會社Lg化學(xué)