CN101908641A - 一种高功率蓄电池组及组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高功率蓄电池组及组装方法，其特征在于所述的蓄电池组由多个蓄电池串通过串/并联组合而成，其中每个蓄电池串由一个或多个蓄电池串联而成；在每个蓄电池串的电池壳底部或电池盖上或电池盖上的安全阀盖上焊接有一种特制的螺柱焊钉。所述的螺柱焊钉的主体为一个具有标准螺纹的螺柱，螺柱的底部为一正四边形或正六边形底面柱体，正四边或正六边形柱体的底部是与上述螺柱匹配的标准的焊接法兰盘和尖端；螺柱焊钉由一种材质一次加工而成。在所述的螺柱焊钉在组装过程中紧固螺母时，螺柱焊钉所受的剪切力大部分被传递到与螺柱焊钉配合的电池串支撑架上，从而避免了焊钉焊接处受力的弊病，提高了可靠性。同时，在螺柱焊钉外侧在装配一种辅助引流装置，进一步降低了连接处的电阻。

Description

一种高功率蓄电池组及组装方法

技术领域

本发明涉及一种蓄电池组及组装方法，特别是电动汽车等领域使用的高功率电池组。

背景技术

目前，大功率蓄电池组普遍地应用于电动汽车领域。在这些用途中，蓄电池组经常会以数百安培的大电流充放电，为了提高电能利用率，减少放热，希望尽可能降低蓄电池组内阻以及蓄电池组与用电设备之间的接触电阻。而且，为了便于维修，希望上述的连接处便于拆装。

对于广泛使用的圆柱型蓄电池，由于蓄电池内部在装入电池材料时负极与包覆周边和底面电池壳体连接，正极与电池盖及装配在电池盖上的安全阀盖连接，因此，组成蓄电池组时，必须用导电体将一只蓄电池的电池盖或装配在电池盖上的安全阀盖与另一只蓄电池的壳体顺序连接起来。

已知的技术中，最常见的是通过点焊将单体蓄电池用焊杯连接成串状，再在蓄电池串的两端安装端子，组合成蓄电池组。

日本公开特许JP08-287898中公开了一种端子，可以以低电阻进行圆柱型蓄电池的集电，装配和维修时也很方便。但是该端子制作工艺复杂，成本较高，点焊操作步骤较多。中国专利CN2724212中公开的技术部分解决了上述问题，但仍存在着在将蓄电池串组合成蓄电池组时，所焊接的螺柱在紧固螺母时焊接面受力较大，容易脱落的问题。

发明内容

本发明目的之一是提供一种高功率蓄电池组，所述的高功率电池组由多个蓄电池串通过串/并联组合而成，其中每个蓄电池串由一个或多个蓄电池串联而成。其特征在于：采用在每个蓄电池串的电池壳底部或电池盖上或电池盖上的安全阀盖上焊接一种特制的螺柱焊钉，该螺柱焊钉在组装过程中紧固螺母时，螺柱焊钉所受的剪切力大部分被传递到与螺柱焊钉且配的电池串支撑架上，从而避免了螺柱焊钉焊接处受力的弊病，提高了可靠性。同时，在螺柱焊钉外侧装配有一种辅助引流装置，以进一步降低连接处的电阻。

上述的螺柱焊钉，其特征在于：螺柱焊钉的主体为一个具有标准螺纹的螺柱，螺柱的底部为一正四边形或正六边形底面柱体，正四边或正六边形柱体的底部是与上述螺柱匹配的标准的焊接法兰盘和尖端。螺柱焊钉由一种材质一次加工而成。其材质可以采用铜、铝、镍、银、铜合金、铝合金、碳钢等导电性好的金属，优先采用铜合金。螺柱焊钉外面最好电镀银、镍、铜等。

所述的螺柱焊钉，其特征在于：它也可以由两部分组成，一部分为商品化的标准螺柱焊钉，另一部分为标准化的正方形螺母或六角形螺母。两部分旋紧后，再通过电阻焊等方法将二者焊接为一体。其两部分采用同一种材质。材质可以采用铜、铝、镍、银、铜合金、铝合金、碳钢等导电性好的金属，优先采用铜合金，外面最好电镀银、镍、铜等。

所述的辅助引流装置，其特征在于：正极辅助导流环的尺寸要与螺柱焊钉的尺寸及安全阀盖和电池封口板的尺寸相配合。负极辅助导流环的尺寸要与螺柱焊钉的尺寸及电池壳底的尺寸相配合。其材质可以采用镍、钢、铝、铜等，优先采用镍。

所述的蓄电池组，其特征还在于：有一套与所述蓄电池串相匹配的蓄电池串支撑架，蓄电池串支撑架上的正方形或正六边形孔的侧壁与螺柱焊钉正边形或正六边形柱体的侧面以及正极辅助导流环或负极辅助导流环的侧壁紧密配合，旋紧螺母时，螺柱焊钉受到的剪切力可以被被传递到蓄电池串支撑架上。

所述的蓄电池串支撑架，其特征在于：其材质是电气绝缘的树脂等材料制成的。

本发明的目的之二是高功率电池组的组装方法(详见实施例1)。

本发明提出了一种电池组及组装方法，采用在电池体的电池壳底部或电池盖上或电池盖上的安全阀盖上焊接一种特制的螺柱焊钉，该焊钉在组装过程中紧固螺母时，螺柱焊钉所受的剪切力大部分被传递到与螺柱焊钉配合的电池串支撑架上，从而避免了焊钉焊接处受力的弊病，提高了可靠性。同时，在螺柱焊钉外侧在装配一种辅助引流装置，进一步降低了连接处的电阻。

附图说明

图1是本发明提供的一种蓄电池组。

图2是本发明提供的一种螺柱焊钉。

图3是本发明的提出的辅助引流装置。

图4是本发明提出的螺柱焊钉与电池串正、负极侧连接的示意图。(a)为正极侧；(b)为负极侧。

图5是一种与本发明提出的螺柱焊钉配套的蓄电池串支撑架。

图6是本发明提出的蓄电池组组装方法示意图。

图7是本发明提出的一种复合型螺柱焊钉。

图8是本发明提出的另一种螺柱焊钉和另一种复合型螺柱焊钉。

图9是本发明的提出的另一种辅助引流装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明加以说明。而下面的实施形态是将本发明具体化的例子，不构成对本发明的技术范围的限定。

实施例1：

本实施例的蓄电池组1由若干个蓄电池串2串联组成，每个蓄电池串2又有若干个单体蓄电池串联而成，见附图1。蓄电池串2的正极端是电池封口板3和其上面的安全阀盖4，蓄电池串2的负极端是的电池壳底部5。在上述的安全阀盖4上焊接有本发明提出的一种螺柱焊钉6和正极辅助导流环7。在上述的电池壳底上焊接有螺柱焊钉6和负极辅助导流环17。(图4a和b)

如图2所示，所述的螺柱焊钉6主体为一个具有标准螺纹的螺柱6(1)，螺柱6的底部为一正四方形柱体6(2)，正四方柱体的底部是与上述螺柱匹配的标准的焊接法兰盘和尖端。

螺柱焊钉6由一种材质一次加工而成。或由两部分组成。

螺柱焊钉6的材质可以采用铜、铝、镍、银、铜合金、铝合金、碳钢等导电性好的金属，优先采用铜合金。螺柱焊钉6外面最好电镀银、镍、铜等。

如图3所示，所述的正极辅助导流环7的正四方形柱体部分7(1)的内部尺寸要与螺柱焊钉6的正四方形柱体6(2)外部尺寸相匹配，正极辅助导流环7的圆台部分7(1)的内部尺寸要与安全阀盖4的外部尺寸相配合，正极辅助导流环7的底部直径和电池封口板3的凸出部分外径一致。所述的负极辅助导流环17的正四方形柱体部分17(1)的内部尺寸要与螺柱焊钉6的正四方形柱体6(2)外部尺寸相配合，负极辅助导流环17的底部直径不大于电池壳底部5的凸出部分的外径。

正极辅助导流环7和负极辅助导流环17的材质可以采用镍、钢、铝、铜等，优先采用镍。

本发明提供的蓄电池组组装步骤是：

①螺柱焊钉与电池串连接，其过程如附图4所示；

在电池串2的正极侧，先将螺柱焊钉6用储能螺柱焊机焊接在蓄电池安全阀盖4上。然后将正极辅助导流环7用电阻焊机点焊在电池封口板3上。见附图4(a)。

在电池串2的负极侧，先将螺柱焊钉6用储能螺柱焊机焊接在蓄电池电池壳底5上。然后将负极辅助导流环17用电阻焊机点焊在电池壳底5上。见附图4(b)。

②将步骤1中连接有螺柱焊钉的蓄电池串1按预先设计的排布方式插入到树脂等非导电材料制成的电池串支撑架8(见附图5)上，需要连接的相邻两个蓄电池串2正负极颠倒排列。通过紧固装置(未标出)将支撑架8固定。在需要连接的相邻两个蓄电池串2正、负极螺柱上安装导电连接片9，用螺母10旋紧固定。

电池串支撑架8上正方形孔的边长要与螺柱焊钉6正四方形柱体6(2)边长加辅助引流装置2倍厚度之和相配合。

如附图6所示，蓄电池串2插入到蓄电池串支撑架8上以后，电池串支撑架8上的正方形孔的侧壁8(1)与螺柱焊钉6正四方形柱体6(2)的侧面以及正极辅助导流环7或负极辅助导流环17的侧壁7(1)或17(1)紧密配合，螺母10旋紧时，螺柱焊钉6受到的剪切力被传递到电池串支撑架8上，从而避免了螺柱焊钉6与安全阀盖4之间或螺柱焊钉6与电池壳底部5之间的焊接处受到较大剪切力可能导致的连接强度降低或分离，又能保证导电连接片9与蓄电池串2之间的紧密接触，具有较低的接触电阻。

蓄电池组1工作时，电流除了经由螺柱焊钉6导通外，还可以经由正极辅助导流环7和负极辅助导流环17导通，从而进一步降低了蓄电池组1的内阻。

实施例2

附图7是本发明提出的另一种复合型螺柱焊钉11。

复合型螺柱焊钉11由两部分组成，一部分为标准的螺柱焊钉12，另一部分为标准的正方形螺母13。

制作时，将正方形螺母13与标准螺柱焊钉12旋紧，也可以再通过电阻焊、压接等方法将二者连为一体。

正方形螺母13与标准螺柱焊钉12最好采用同一种材质。材质可以采用铜、铝、镍、银、铜合金、铝合金、不锈钢、碳钢等导电性好的金属，优先采用铜合金。外面最好电镀银、镍、铜等。

复合型螺柱焊钉11的优点是可以直接采购市售的标准件，成本低，而且可以根据不同的设计灵活搭配出需要的规格。

复合型螺柱焊钉11的用法同实施例1.

实施例3

附图8是本发明提出的另一种螺柱焊钉，它可以是同实施例1相似的一体的，也可以是同实施例2相似的复合型的。与实施例1和实施例2提出的焊钉6和11相比，除将正方形柱体6(2)或正方形螺母13改为正六角形柱体或正六角形螺母外，其他均相同。

附图9是与本实施例提出的焊钉配套使用的一种正极辅助引流装置16。同实施例1中相似，去掉正极辅助引流装置16中的圆台部分16(2)，就可以得到与本实施例提出的焊钉配套使用的负极辅助引流装置。

使用本实施例提出的螺柱焊钉和配套的引流装置时，电池串支撑架8中的正方形孔需要改成正六边形孔。

本实施例提出的焊钉可以与实施例1或实施例2提出的螺柱焊钉6或11同时使用在一个电池串的不同极端上，如将本实施例的螺柱焊钉和正极辅助引流装置16焊接在电池串2的正极上，而将实施例1或实施例3的螺柱焊钉6或11和负极引流装置17焊接在电池串2的负极上，只要电池串支撑架8在不同位置上预先设计好正方形孔或正六边形孔，就可以达到安装时预防正负极装错的效果。

本发明包括但不限于实施例中的电池组，还可以用于采用多个蓄电池串串/并联组合成的蓄电池组，也可以应用于方形、多棱柱形单体电池组成的电池组。

Claims (10)

1.一种高功率型蓄电池组，其特征在于所述的蓄电池组由多个蓄电池串通过串/并联组合而成，其中每个蓄电池串由一个或多个蓄电池串联而成；在每个蓄电池串的电池壳底部或电池盖上或电池盖上的安全阀盖上焊接有一种特制的螺柱焊钉，该焊钉在组装过程中紧固螺母时，螺柱焊钉所受的剪切力大部分被传递到与螺柱焊钉配合的电池串支撑架上，从而避免了焊钉焊接处受力的弊病，提高了可靠性。

2.如权利要求1所述的蓄电池组，其特征在于所述的俄螺柱焊钉的主体为一个具有标准螺纹的螺柱，螺柱的底部为一正四边形或正六边形底面柱体，正四边或正六边形柱体的底部是与上述螺柱匹配的标准的焊接法兰盘和尖端；螺柱焊钉由一种材质一次加工而成。

3.如权利要求1或2所述的蓄电池组，其特征在于所述的螺柱焊钉的材质采用导电性好的铜、铝、镍、银、铜合金、铝合金或碳钢螺柱。

4.如权利要求3所述的蓄电池组，其特征在于所述的螺柱焊钉的材质为铜合金。

5.如权利要求1或2所述的蓄电池组，其特征在于螺柱焊钉外层电镀银、镍或铜。

6.如权利要求1或2所述的蓄电池组，其特征在于在螺柱焊钉外侧装配有一种辅助引流装置，以进一步降低了连接处的电阻；所述的辅助引流装置，其特征在于正极辅助导流环的尺寸要与螺柱焊钉的尺寸及安全阀盖和电池封口板的尺寸相匹配；负极辅助导流环的尺寸要与螺柱焊钉的尺寸及电池壳底的尺寸相匹配。

7.如权利要求6所述的蓄电池组，其特征在于所述的辅助引流装置其材质采用镍、钢、铝或铜。

8.如权利要求2所述的蓄电池组，其特征在于：

①所述的螺柱焊钉是由两部分组成，一部分为商品化的标准螺柱焊钉，另一部分为标准化的正方形螺母或六角形螺母；两部分旋紧后，再通过电阻焊等方法将二者焊接为一体；

②两部分采用导电性好的同一种材质，材质为铜、铝、镍、银、铜合金、铝合金或碳钢。

9.组装如权利要求1或2所述的蓄电池组的方法，其特征在于：

a)首先将螺柱焊钉与电池串的正、负极连接：

①在电池串的正极侧，现将螺柱焊钉用储能螺柱焊机焊接在蓄电池安全阀盖上，然后将正极辅助导流环用电阻焊机点焊在电池封口板上；

②在电池串的负极侧，现将螺柱焊钉用储能螺柱焊机焊接在蓄电池电池壳底上，然后将负极辅助导流环用电阻焊机点焊在电池壳底上；

b)将连接有螺柱焊钉的蓄电池串按预先设计的排布方式插入到非导电树脂材料制成的电池串支撑架上，将需要连接的相邻两个蓄电池串正、负极颠倒排列；通过紧固装置将支撑架固定；在需要连接的相邻两个蓄电池串正、负极螺柱上安装导电连接片，用螺母旋紧固定。

10.按权利要求9所述的组装方法，其特征在于支撑架上的正方形孔的边长与螺柱螺钉的正四方形柱体边长加辅助引流装置2倍的厚度之和相配合。

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