[发明专利]具有三维互连的蓄电池装置

说明书

技术领域

本发明涉及电池领域，具体地，涉及具有三维互连的蓄电池(power cell)装置。

背景技术

随着对能量的需求不断增长，有效的能量存储对于使能一种交通工具(alternative transportation)和能量技术来说显得尤为重要。

对于大规模能量存储的一个解决方案是利用一个包含了大量元电池(component battery)的蓄电池组。这样的电池组已经在第6,465,986号美国专利中公开，该电池组是由一系列独立的元电池组成了一个具有X列Y行的二维电池网络。网络中每一列包含的Y个电池以串联方式进行电连接从而形成一个电池串，而X列中的每一列或串再进一步以并联形式进行电连接，从而形成了一个具有X列电池并联在一起的网络，其中，这X列中的每一列有Y个电池串联连接。最后，每一个独立的元电池再一步用联合连接件进行配置，如此每个独立的元电池与相同行的所有相邻的独立元电池并联起来。

这个二维阵列再通过具有足够载流能力的导体进行耦合。

发明内容

提供一种具有三维互连电池的集成式蓄电池(integrated powercell)。该集成式蓄电池包括多个以串联和并联方式连接以构成电池组的独立元电池。电池组通过低电阻引线连接耦合到控制电路。电池的互连结构和与控制电路结合的引线允许同时对集成式蓄电池进行充电和放电。

在一个实施例中，电池包括由独立元电池(individual componentbattery)组成的多个块，每个元电池均具有正极端子和负极端子。第一联合连接件将第一电池块(block of cells)的所有正极端子相互耦合并将所述第一电池块的所有正极端子耦合到相邻的第二电池块的所有负极端子。第二联合连接件将第一电池块的所有负极端子相互耦合并将第一电池块的所有负极端子耦合到相邻的第三电池块的所有正极端子。联合正极引线连接件将一组端子，联合负极引线连接件将另一组端子耦合到一输入电路和一输出电路。

本发明内容以一种简化的方式介绍了各种思想的一种选择，在以下的具体实施方式中将进一步详细阐述。该发明内容并非对权利要求主题的关键性特征或者必要特征进行限定，也并非对权利要求主题的范围进行限定。

附图说明

参照结合附图进行的描述，本公开文件的上述特征和目的将变得更加显而易见，在附图中，相同标号代表相同元件，在附图中：

图1是依据本发明的集成式蓄电池的平面图，在该平面图中示出了如图2A中的顶视图。

图2A和图2B分别是应用于集成式蓄电池100中所使用的多个独立元电池的俯视图和仰视图。

图3是依据本发明的电池组中三维连接表示的示图。

图4是本发明所使用的输入和输出电路的示意图。

图5和图6是示出依据本发明的将多个独立电池连接到导体连接件的等距视图。

图7和图8是依据本发明的阐述电池组的焊接方法的等距视图。

图9是依据本发明的两个集成式蓄电池之间互连的总体视图。

图10是示出集成式蓄电池中系统中电池数量与电阻/阻抗之间关系的图表。

图11是示出系统中电池数量与正常工作的电池以及故障的百分比之间关系的图表。

具体实施方式

本发明提供了一种由三维互连的元电池组成的集成式蓄电池。该集成式蓄电池包括多个独立的蓄电池，这些蓄电池以串联或者并联的方式形成一个电池组。该电池组通过低电阻引线连接耦合至控制电路。该电池结构的互连方式以及与控制电路结合的引线允许同时对该集成式蓄电池进行充电和放电。

图1是依据本发明的集成式蓄电池100的平面图。集成式蓄电池100包括多个独立的蓄电池50，这些蓄电池50按照如下所述的互连结构进行排列。每个电池50分别具有一个正极和一个负极。如图1、图2A、及图2B中所示，一些电池50可以排列成一行或多行105，其中在该行(或多行)105中的每个电池50都具有相同的电极性定向。在至少一个实施例中，电池50的两个行110a、110b、110c被安排为这两行110a、110b、110c中的电池50具有相同的电极性定向。电池50的这些结构被称作块110a、块110b、及块110c。可以认为在一个特定行105中电池50的数量是特定安排的，而一个特定块110a、110b、110c中的行105在则可以以不同方式的任意数进行变化。如图1所示，每个块110a、110b、110c是一个2×7的电池50块，这些电池50被对齐排列以使得这些电池50的所有正极端子相互邻近，而这些电池50的所有负极端子也相互邻近。