專利名稱：具有均勻直流環(huán)境的電源模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源，更具體地涉及具有多個(gè)電池單元的電池組或電池電 源系統(tǒng)、及其相關(guān)聯(lián)的接線、充電、以及放電。
背景
典型的電池組以具有不止一個(gè)電池為特征。這樣的電池組不會(huì)表現(xiàn)和 具有與單個(gè)電池一樣的工作特性或壽命周期。電池是單電池單元。在充電
和放電周期期間，電池組中的單個(gè)電池常常會(huì)從電池組平均值或電池組目 標(biāo)值偏離或漂移。通常在放電和充電期間電池組性能受最弱或最強(qiáng)電池的 限制。
為獲得可接受的性能，大多數(shù)電池組需要頻繁的調(diào)整周期和/或主動(dòng)電 池管理系統(tǒng)。調(diào)整周期使電池緩慢地達(dá)到充足電，這試圖使電池組中電池 的狀態(tài)統(tǒng)一。使電池統(tǒng)一意味著減小最弱和最強(qiáng)電池之間的差距。主動(dòng)電 池管理通過在個(gè)別電池上提供小局部化的充電或放電解決此問題。主動(dòng)電 池管理使最強(qiáng)和最弱電池保持更接近平均電池。這導(dǎo)致電池組性能更好但 仍不及個(gè)別電池的性能。調(diào)整周期仍然是需要的，但不像沒有電池管理系 統(tǒng)的電池組那樣頻繁。
典型的電池管理系統(tǒng)利用與各個(gè)電池串聯(lián)或并聯(lián)的諸如熱敏電阻或晶 體管之類的電子器件來局部地控制電池的充電和放電。這樣的系統(tǒng)通常消 耗額外的能量、限制電池組容量、以及增加電池組設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的開銷。這 對(duì)于大型、高功率的電池組尤其如此。
需要的是將電池組合成高功率電池組或電源系統(tǒng)以提高容量、充電和 放電速率、壽命、以及其它性能特性的電路和方法。
概述示出了一種電池組連接方案，其為組中的每一個(gè)電池提供同步直流環(huán) 境，以使組中的相同或相似電壓電平的每一個(gè)電池經(jīng)歷相同、或非常相似 的電壓和電流環(huán)境。
本發(fā)明的一個(gè)方面以具有多個(gè)分別具有陽極和陰極的電池單元的電源
模塊為特征。電池單元并聯(lián)連接以向高功率負(fù)載提供至少50安培的電流。
連接通過導(dǎo)電組件建立，該導(dǎo)電組件包括多個(gè)導(dǎo)電通路，每一個(gè)導(dǎo)電通路 連接至各自的電池并被動(dòng)地防止多個(gè)電池單元的電壓趨異。多個(gè)導(dǎo)電通路 的每一個(gè)的有載電阻與其他導(dǎo)電通路的每一個(gè)的有載電阻匹配。
通過"匹配"不意味著排除其中有載電阻的差別可忽略的實(shí)施例。在 某些實(shí)施例中，各個(gè)導(dǎo)電通路的有載電阻與其它并聯(lián)的導(dǎo)電通路的有載電 阻相差1毫歐，或在某些情況下相差少于十分之一毫歐。在某些示例中， 各個(gè)導(dǎo)電通路的有載電阻與其它導(dǎo)電通路的有載電阻相差少于約1%。
優(yōu)選多個(gè)導(dǎo)電通路的每一個(gè)的有載電感與其他通路的每一個(gè)的有載電 感匹配。
在某些實(shí)施例中，多個(gè)導(dǎo)電通路各自包括相應(yīng)電纜以及連接電纜和負(fù) 載連接端子的固態(tài)端子總線的相應(yīng)部分。導(dǎo)電組件可包括例如在與負(fù)載連 接端子相等間距的各個(gè)電纜端子處附連至端子總線的高功率精密直流電 纜。在某些配置中，電纜端子被設(shè)置在其中心具有負(fù)載連接端子的圓圈上。 在某些示例中，固態(tài)端子總線包括鍍銀的軟銅。
在某些實(shí)施例中，導(dǎo)電組件還防止多個(gè)電池單元的容量趨異。
在某些情況下，導(dǎo)電組件包括母線。
本發(fā)明的另一方面以能夠提供至少50安培的電流且具有正負(fù)載連接 端子的電池組以及各自具有陽極和陰極的多個(gè)電池單元為特征。電池的陰 極通過相應(yīng)的不同導(dǎo)電通路并聯(lián)連接至正負(fù)荷連接端子。各個(gè)導(dǎo)電通路的 有載電阻與每一個(gè)其它通路的有載電阻相差約一毫歐。
在某些配置中，多個(gè)電池的陽極通過全都具有相同電氣長(zhǎng)度的多個(gè)導(dǎo) 電通路并聯(lián)連接至負(fù)端子總線。優(yōu)選每一個(gè)電池的電阻性質(zhì)與其它電池的 電阻性質(zhì)匹配，且優(yōu)選各個(gè)電池具有小于約50毫歐的阻抗。優(yōu)選導(dǎo)電通路 的加載串聯(lián)阻抗至少比電池的加載輸出阻抗大五倍。
6優(yōu)選各個(gè)電池的充電接受性質(zhì)與其它電池的充電接受性質(zhì)匹配。
在某些實(shí)施例中，該電池組包括連接至正端子總線的正供電電纜，以 使從該電纜的第二末端到多個(gè)電池的每一個(gè)的陰極可測(cè)得相似的電阻。在 某些情況下，正端子總線連接至圓形導(dǎo)電塊的中心。該導(dǎo)電通路可包括精 密直流電纜，且在某些情況下，焊點(diǎn)將精密直流電纜連接至它相應(yīng)的電池 陰極。優(yōu)選各個(gè)焊點(diǎn)的焊點(diǎn)電阻值與其它焊點(diǎn)的焊點(diǎn)電阻值精確匹配。
本發(fā)明的另一方面以具有通過各自的導(dǎo)電通路并聯(lián)連接至正負(fù)載連接 端子的多個(gè)電池的電池組為特征，各個(gè)導(dǎo)電通路包括各自的高功率直流精 密電纜分段。優(yōu)選各個(gè)導(dǎo)電通路具有適于使電池組的平均充電接受速率能 大于C1充電速率的電阻。
在某些情況下，該電池組包括彼此并聯(lián)連接且與第一組電池串聯(lián)連接 的第二組電池。第二組電池優(yōu)選通過各自具有相等電阻的精密導(dǎo)電分段彼 此并聯(lián)連接。
在某些示例中，各個(gè)導(dǎo)電通路的加載安培數(shù)容量(以安培表示)與加
載阻抗(以歐姆表示)之比至少為1000:1。在某些示例中，期望工作安培 數(shù)容量(以安培表示)與加載阻抗(以歐姆表示)之比至少為1000:1。優(yōu) 選各個(gè)導(dǎo)電通路的有載電阻相差少于約1%公差。優(yōu)選各個(gè)導(dǎo)電通路的工作 電阻與其它導(dǎo)電通路的工作電阻匹配，和/或工作電感與其它導(dǎo)電通路的工
作電感匹配。
在某些實(shí)施例中，導(dǎo)電通路可各自包括具有匹配長(zhǎng)度的精密電纜分段。 優(yōu)選各個(gè)導(dǎo)電通路能夠承載至少5安培的充電電流。在某些示例中，精密 電纜分段通過精確匹配的連接連接至正負(fù)載連接端子。精確匹配的連接優(yōu) 選包括低電阻焊接。
本發(fā)明的某些方面以具有正負(fù)載連接端子、負(fù)負(fù)載連接端子、以及多 列電池的供電系統(tǒng)為特征。這些列通過連接各個(gè)列內(nèi)的多個(gè)電池的精密低 阻抗連接器串聯(lián)連接。最靠近負(fù)極的列的電池陽極通過各自的導(dǎo)電通路并 聯(lián)連接至負(fù)的負(fù)載連接端子。最靠近正極的列的電池陰極通過第二組各自 的導(dǎo)電通路并聯(lián)連接至正的負(fù)載連接端子。優(yōu)選各個(gè)導(dǎo)電通路的有載電阻 相差少于約1%公差。本發(fā)明的其它方面以減輕電池組內(nèi)的電池特性趨異的方法為特征。一 個(gè)方面包括基于各自的加載輸出電阻和充電接受特性選擇多個(gè)電池；將多 個(gè)電池并聯(lián)連接成一電池組；以及當(dāng)同時(shí)對(duì)多個(gè)電池充電時(shí)，保持各個(gè)相 連電池上的充電電壓相等且保持各個(gè)相連電池中的充電接受速率相等。
在某些應(yīng)用中，該方法包括選擇分別具有匹配的放電速率特性的多個(gè) 電池并將這些多個(gè)電池并聯(lián)連接成一電池組。在某些情況下，該方法包括 使多個(gè)電池同時(shí)對(duì)負(fù)載放電，且當(dāng)使多個(gè)電池同時(shí)放電時(shí)，保持多個(gè)電池 的每一個(gè)上的放電電壓相等、保持多個(gè)電池的每一個(gè)中的放電速率相等、 和/或保持多個(gè)電池的每一個(gè)中的放電電流相等。
在某些示例中，該方法包括將多個(gè)電池的每一個(gè)密封在壓縮殼體中， 和/或壓縮這些電池的每一個(gè)以減輕過早的電池膨脹。
優(yōu)選地所選的電池具有Cl或更高的充電接受速率，和/或Cl或更高的 放電速率。
在某些情況下，并聯(lián)連接電池包括通過高功率精密直流電纜線路組件 或高功率精密直流母線組件將電池彼此連接。
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)在以下的附圖和描述中陳述。某些 實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)包括電池組和所包括的電池單元的容量提高。某些實(shí)施例的 其它優(yōu)點(diǎn)包括充電速率、放電速率、以及壽命的提高。本發(fā)明的其它特征、 目的、和優(yōu)點(diǎn)根據(jù)說明和附圖以及權(quán)利要求將會(huì)顯而易見。
附圖描述


圖1A示出由利用精密導(dǎo)體并聯(lián)連接的兩個(gè)電池形成的電池組。
圖1B是圖1A中所示的電池組的電路圖。
圖2是根據(jù)另 一實(shí)現(xiàn)的電池組的一般化電路圖。
圖3A和3B是圖2中所示的總線301、 302的更具體電路圖。
圖4A-C示出根據(jù)另一實(shí)現(xiàn)的具有并聯(lián)電池和精密導(dǎo)體的12伏電池組。
圖4A示出該12伏電池組的內(nèi)部。
圖4B是組裝好的12伏電池組的示圖。
圖4C是該12伏電池組的電路圖。圖5A-D示出根據(jù)另一實(shí)現(xiàn)的使用精密導(dǎo)體的24伏電池組。
圖5A示出該24伏電池組的內(nèi)部。
圖5B是組裝好的24伏電池組的示圖。
圖5C是該24伏電池組的電路圖。
圖5D是上述24伏電池組的電路圖。
圖5E描繪電池壓縮殼體。
圖6A-C示出類似于以上在圖5A-D中描繪的電池組的利用精密導(dǎo)體的 36伏電池組，其中添加了另一列電池。 圖6A描繪立體圖。
圖6B描繪精密導(dǎo)電梯狀件的放大立體圖。
圖6C描繪外殼的立體圖。
圖6D是36伏電池組的電路圖。
圖7A-D示出適于向遠(yuǎn)程裝置供電的高功率電池組。
圖7A描繪電池互連的放大立體圖。
圖7B描繪優(yōu)選的格狀支承框。
圖7C描繪交叉條總線的放大立體圖。
圖7D描繪輸出總線的放大立體圖。
圖7E-G描繪在圖7A-7D中示出的電池組的等效電路。
圖7E是電池組電路圖。
圖7F是輸出總線的具體電路圖。
圖7G是輸出總線的另一具體電路圖。
圖7H描繪另一輸出連接解決方案。
圖8示出精密導(dǎo)體構(gòu)造的示例。
圖9A-C示出用于供電的系統(tǒng)的電路圖。
圖9A是該電源系統(tǒng)的電路圖。
圖9B是負(fù)總線的電路圖。
圖9C是正總線的電路圖。
圖IOA-C示出具有耦合至汽車電氣系統(tǒng)的電池組的系統(tǒng)的電路圖。 圖IOA是該電源系統(tǒng)的電路圖。圖IOB是負(fù)總線的電路圖。 圖IOC是正總線的電路圖。 在各個(gè)附圖中相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件。
詳細(xì)描述
圖1A示出由利用精密導(dǎo)體并聯(lián)連接的兩個(gè)電池形成的電池組。一般而 言，電池組100可具有電池101、 102、正端子106、負(fù)端子108、以及電纜
111、 112、 121、 122。電池IOI、 102可提供相似的電壓和電流。電纜lll、
112、 121、 122以并聯(lián)方式將電池101、 102連接至端子106、 108。在此實(shí) 施例中，端子106、 108向外部設(shè)備提供電壓和組合電流。因此，在圖1A-1B 中描述的實(shí)施例中，連接至電池組的設(shè)備接收等于單個(gè)電池所提供電壓的 電壓與等于各個(gè)電池電流的總和的電流。電池101和102具有相似的構(gòu)造 以確保它們具有相似的電氣特性。例如，電池101和102可使用相同的化 學(xué)物質(zhì)、具有相同的尺寸等等。因?yàn)樗鼈兙哂蓄愃频臉?gòu)造，所以當(dāng)相同負(fù) 載被施加到各個(gè)電池上時(shí)，電池101和102具有幾乎相同的電壓和電流輸 出曲線。
電池101和102可以是普通類型的。例如，它們可以是高性能的密封 鉛酸電池。在電池組IOO和其它實(shí)施例中使用的電池101、 102可以是單獨(dú) 的電池或電池組。例如，在一個(gè)實(shí)例中，電池101、 102可分別是單個(gè)1.5 伏的電池；在其它實(shí)例中，各個(gè)電池可以是多個(gè)電池的組合，諸如由串聯(lián) 連接的八個(gè)1.5伏電池組成的12伏電池。在某些實(shí)例中，電池101、 102 可再充電；在此情況下，該電池組可通過向電池組端子106、 108施加外部 電壓被補(bǔ)充。例如，如果電池IOI、 102是諸如在某些汽車或工業(yè)應(yīng)用中出 現(xiàn)的密封鉛酸類型，則該電池組可通過將標(biāo)準(zhǔn)電池充電器連接至電池組端 子充電。在某些優(yōu)選實(shí)施例中，在此處采用的電池是諸如在美國(guó)專利No. 6,074,774和6，027，822中描述的那些密封鉛酸電池，上述專利為了所有目的 通過引用整體結(jié)合在此處。此處使用的電池所使用的化學(xué)物質(zhì)優(yōu)選具有最 低串聯(lián)阻抗，其中所采用的鉛酸電池的某些優(yōu)選實(shí)施例具有5-10毫歐或更 低的開路串聯(lián)阻抗。不同的電池設(shè)計(jì)之間的串聯(lián)組抗顯著不同。取決于期望的應(yīng)用、工作環(huán)境、以及成本可使用其它電池化學(xué)物質(zhì)。例如鎳一鎘、
鎳氫、鋰聚合物、或鋰離子或任意其它合適的電池。
在某些實(shí)現(xiàn)中，電纜lll、 112、 121、 122盡可能同樣地制造以確保它 們?cè)诮o定的電池組內(nèi)具有彼此相似的電氣特性。在所描述的實(shí)施例中，電 纜112和122具有彼此盡可能相同的特性。電纜111和121彼此接近相同， 而且可與電纜112和122相同，從而確保電池101、 102到負(fù)載端子106的 相似電氣特性。如果施加到兩個(gè)電池的負(fù)載相似且電池本身相似，則電池 可能將以相同的速率消耗而且保持相似的電壓。因此，在此實(shí)施例中，在 電池101、 102與負(fù)載端子106和108之間不存在任何主動(dòng)電池管理系統(tǒng)或 其它主動(dòng)電池管理電路的情況下，電池傾向于以相似的速率消耗。
電纜lll、 112、 121、 122優(yōu)選精密地制造以減小可變性。在某些實(shí)例 中，電纜lll、 112、 121、 122可由同一材料批次制造以建立單個(gè)集合。例 如，用于電池組的所有電纜可由單段電纜線路制造。使用單種源材料用于 構(gòu)造電纜可減少由例如線路閉合變化、絕緣等等引起的電氣變化的可能性。
圖1B是圖1A中所示的電池組的電路圖。第一電纜111、第一電池101、 以及第二電纜112與第三電纜121、第二電池102、以及第四電纜122構(gòu)成 并聯(lián)電路。對(duì)各個(gè)電纜建立了電阻、電導(dǎo)、以及電容的模型。例如，第一 電纜in具有相應(yīng)的電阻111R、電導(dǎo)1111、以及電容U1C。第二電纜112 具有相應(yīng)的電阻112R、電導(dǎo)1121、以及電容112C。第三電纜121具有相 應(yīng)的電阻121R、電導(dǎo)1211、以及電容121C。第四電纜122具有相應(yīng)的電 阻122R、電導(dǎo)1221、以及電容122C。
在所描述的實(shí)施例中，由電纜111、電池101以及電纜112組成的電 路分支與由電纜121、電池102以及電纜122組成的分支極其相似且優(yōu)選完 全相同。所描述的電纜111、 121、 112、以及122優(yōu)選是高功率的直流電纜， 它們各自包括至少一個(gè)高功率的直流精密電纜分段。這樣的高功率DC電 纜優(yōu)選具有相同的長(zhǎng)度、材料、和截面積。電纜和連接的電阻優(yōu)選盡可能 低。它們的長(zhǎng)度優(yōu)選通過精密測(cè)量和切割技術(shù)匹配以確保精度。此外，與 各個(gè)所描述的電池端子的連接也優(yōu)選相同。這可通過在附連連接器時(shí)小心 控制的焊接技術(shù)、以及選擇電氣上相同的墊圈、插銷、插頭、管腳、或其它電氣連接件以確保各個(gè)并聯(lián)連接處的電阻和其它特性相同或盡可能接近
來實(shí)現(xiàn)。這樣的連接建立從并聯(lián)連接的電池101和102到輸出端子108和 106的統(tǒng)一的并聯(lián)導(dǎo)電通路。
例如，如圖1A和1B所示，如在此實(shí)施例中所包括地，存在均勻的并 聯(lián)導(dǎo)電通路，按次序包括從電池101和102的正端子的螺栓連接；從用 螺栓固定至各個(gè)電池端子的連接件到電纜112和122的每一個(gè)中的電纜導(dǎo) 體的轉(zhuǎn)換導(dǎo)電連接；電纜112和122;在各個(gè)電纜112、 122的正端子106 末端處的電纜到連接件的導(dǎo)電連接；在這樣的末端處的連接件；以及從各 個(gè)電纜到端子上的負(fù)載連接點(diǎn)的正端子106的導(dǎo)電通路部分。這些導(dǎo)電部 分的每一個(gè)與并聯(lián)導(dǎo)電路徑中的其鏡像優(yōu)選相同或盡可能接近。通過"相
同"意味著在此情況下，材料、大小、形狀、以及電氣性質(zhì)相同，諸如圖 1B中所示的電阻、電容、以及電導(dǎo)相同。當(dāng)相同的導(dǎo)電部分不可能或不可 行時(shí)(諸如例如在需要不同長(zhǎng)度的非柔性導(dǎo)體來橫跨不同的物理距離時(shí))， 則使導(dǎo)電部分的電氣性質(zhì)盡可能相似。
可在本文中實(shí)現(xiàn)的構(gòu)造中采用的高功率精密直流電纜、和各種連接件 以及焊接的阻抗在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)限制下優(yōu)選盡可能低。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，這通 過使用鍍銀銅的連接件和母線實(shí)現(xiàn)，但還可使用其它合適的低電阻和低負(fù) 載電感連接。銀到銀的連接提供低阻抗和低氧化。連接的表面優(yōu)選被拋光 和通過抗氧化劑處理，以有助于確保極低的電阻連接盡可能長(zhǎng)時(shí)間地保持 它們的特性。此外，在本文中使用的優(yōu)選電纜被選擇成對(duì)它們的功率負(fù)荷 要求而言尺寸超大以減小它們的串聯(lián)電阻。例如，在本文中使用的高功率 精密直流電纜可被選擇成在50安培電流負(fù)荷下工作。在某些實(shí)現(xiàn)中，高功 率直流電纜被選擇成具有有載時(shí)優(yōu)選低至小于2毫歐的串聯(lián)電阻。當(dāng)表示 成電流電阻比(安培/歐姆)時(shí)，此示例在1毫歐下提供50,000/1的比例， 在2毫歐下提供25,000/1的比例。這些特性簡(jiǎn)言之就是高功率、低電阻的 電纜。其它較低比例，諸如20,000、 15000、 10,000或甚至1000或更少在 特定應(yīng)用中可被認(rèn)為是高功率的。在利用數(shù)個(gè)并聯(lián)電池的實(shí)施例中，例如， "高功率"可以表示各個(gè)導(dǎo)電通路(各個(gè)電池)提供5安培或1安培，這 取決于電池組中有多少電池。在本文中使用的連接器還可尺寸超大以減小它們的等效串聯(lián)電阻并允許這樣的大電流而沒有過量功耗。
盡管圖1A和1B描述統(tǒng)一的并聯(lián)導(dǎo)電通路包括電纜和用螺栓固定的電
氣連接件，其它實(shí)施例可使用任意合適的導(dǎo)電材料和連接件來形成并聯(lián)導(dǎo) 電通路，只要各自的并聯(lián)通路優(yōu)選相同或盡可能相似即可。雖然長(zhǎng)度精確 匹配的高功率直流電纜包括在本文中描述的某些實(shí)施例的并聯(lián)導(dǎo)電通路， 但也可使用適合期望應(yīng)用的功率負(fù)荷的固態(tài)母線、跡線、或其它導(dǎo)體。
通過采用匹配的精密電纜獲得的性質(zhì)在某些實(shí)施例中也可通過采用低 電阻母線設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。對(duì)母線設(shè)計(jì)而言，各個(gè)母線部分必須相同和尺寸上相 當(dāng)，從而在電路中需要這樣的相當(dāng)性的地方提供相同的電阻、電容、和電 感。同樣，精密電纜通常是電阻、電容、和電感已知或等于相同設(shè)計(jì)和構(gòu) 造的其它精密電纜的電纜。精密電纜的構(gòu)造通過制造匹配的電纜集合進(jìn)行， 匹配的電纜集合通過使用完全相同的工藝鍍銀和巻邊以及焊接的銅連接器 由同一電纜巻(批次)構(gòu)造。制造工藝的小變化會(huì)導(dǎo)致電纜的大差別。匹 配的電纜在被置入封裝構(gòu)造中之前進(jìn)行一致性(或差異性)的臺(tái)上試驗(yàn)。
電纜111的電阻、電導(dǎo)和電容值非常接近電纜121的相應(yīng)值，從而產(chǎn) 生從負(fù)端子108到電池101和102的每一個(gè)的負(fù)電池端子的同步直流環(huán)境。 電纜112的電阻、電導(dǎo)和電容值非常接近電纜122的相應(yīng)值，從而產(chǎn)生從 正端子106到電池101和102的每一個(gè)的正電池端子的類似同步或均勻的 直流環(huán)境。電池優(yōu)選具有相同或盡可能接近地相似的電氣特性。因此，如 果負(fù)載置于端子108、 106上，則從各電池得到的功率相同。
在負(fù)荷下，電池組IOO提供從端子106、 108輸出的電壓和電流。因?yàn)?電纜和電池的電氣特性相似或相同，所以電池電壓相同或盡可能接近地相 似。如果電池電壓相似，則電流在加載和不加載情況下不會(huì)從一個(gè)電池流 向另一個(gè)電池。當(dāng)連接負(fù)載時(shí)，從兩個(gè)電池IOI、 102提取相似的電流，從 而使它們以相似的速率放電。這樣的相似放電有助于保持電池的電氣特性 匹配并防止這些特性趨異。具體地，在放電過程期間，連接電路優(yōu)選保持 來自各個(gè)電池的放電電流相等和各個(gè)電池上的電壓相等。反之，在充電過 程期間，連接電路優(yōu)選保持對(duì)各個(gè)電池的充電電流相等和各個(gè)電池上的電 壓相等。圖1B中所描述的電路被動(dòng)地用來匹配電池101和102的輸出端子樣的同步直流 環(huán)境可用來被動(dòng)地防止電池性能特性在放電(加載組)和充電(充電組) 情況下的趨異。在某些實(shí)現(xiàn)中，電池組IOO可再充電。因?yàn)殡娐返膬蓚€(gè)分
支相同或相似，所以所施加的電荷的一半存放在各個(gè)電池中。當(dāng)電池組100 正在充電時(shí)，電池IOI、 102可按照相等或盡可能接近地相似的速率充電， 以使在任意給定時(shí)刻電池101、 102具有大致等量的存儲(chǔ)電荷，從而保持諸 如電壓、容量、充電接受速率、以及溫度之類的其電氣特性的相似性。
圖2是根據(jù)另一實(shí)現(xiàn)的電池組的一般化電路圖200。圖3A和3B進(jìn)一 步具體地示出電路200的元件、在圖2中用虛線標(biāo)示的區(qū)域3A和3B。 一 般而言，電路200具有與精密導(dǎo)體連接的電池陣列211B-2NMB，這些精密 導(dǎo)體分別由諸如211R、 2111、以及211C之類的電阻器、電感器、以及電 容器表示。電池陣列具有通過精密導(dǎo)體串聯(lián)或并聯(lián)連接的多個(gè)電池。該陣 列可通過外部接口提供或存儲(chǔ)電功率。具體地，該電池陣列和精密導(dǎo)體以 及許多并聯(lián)電池(圖2中的列)的安排導(dǎo)致具有比單行更高電流容量的電 池組。具有許多串聯(lián)的電池(圖2中的行)的安排提供較高的電壓。
所描述的電路200具有電池和導(dǎo)體的陣列。與陣列的元件相關(guān)聯(lián)的附 圖標(biāo)記可表示該元件的類型和它在陣列中的位置。對(duì)圖2中的大多數(shù)附圖 標(biāo)記而言，附圖標(biāo)記的第一位表示附圖編號(hào)，第二位表示行位置，第三位 表示列位置，其中"N"和"M"對(duì)應(yīng)于具有N行和M列電池的陣列中的 最終行或列。以"R"結(jié)尾的附圖標(biāo)記表示導(dǎo)體的等效電阻，以"I"結(jié)尾 的附圖標(biāo)記表示導(dǎo)體的等效電感，以"C"結(jié)尾的附圖標(biāo)記表示導(dǎo)體的等效 電容，以及以"B"結(jié)尾的附圖標(biāo)記表示電池。
電路200中的電池應(yīng)當(dāng)是相似類型的。例如，它們應(yīng)當(dāng)具有相同的化 學(xué)物質(zhì)和物理構(gòu)造。在某些實(shí)現(xiàn)中，這些電池可以是能輸出高功率的標(biāo)準(zhǔn) 化鉛酸型電池。因?yàn)榛瘜W(xué)物質(zhì)和構(gòu)造相似，所以這些電池應(yīng)當(dāng)具有相似的 電氣特性。例如，當(dāng)相同的負(fù)載施加在這些電池的正端子和負(fù)端子上時(shí)， 它們可提供相似電壓下的相似電流。
所描述陣列中的電池利用精密導(dǎo)體串聯(lián)連接。如果一個(gè)電池的正端子 連接至另一電池的負(fù)端子，則一組電池串聯(lián)連接。串聯(lián)電路的輸出電壓等于串聯(lián)電池的電壓總和。例如，電路200的第一行可包括電池211B、
212B、 ......21MB，且該串聯(lián)組上的電壓等于電池211B、 212B、 21MB的
電壓總和。該陣列中的第二行可包括也串聯(lián)連接的電池221B、 222B、…、 22MB。
電路200中的電池可利用精密導(dǎo)體并聯(lián)連接。該系統(tǒng)的電流容量隨并 聯(lián)分支的數(shù)量增大。例如，具有四個(gè)并聯(lián)分支的電路的電流容量將是具有 兩個(gè)并聯(lián)分支的電路的電流容量的兩倍。例如，所描述陣列中的第一列包 括并聯(lián)連接的電池2UB、 221B、 231B、 241B、……、2N1B;該電路的此
部分的電流容量等于電池211B、 221B、 231B、 241B、 ......、 2N1B的電流
容量的總和。
精密導(dǎo)體可通過電阻器、電感器、以及電容器建模。圖2和3A-B中的 各個(gè)電阻器、電感器、以及電容器對(duì)應(yīng)于直接連接電路200中的兩個(gè)元件 的電通路(例如導(dǎo)體)的電阻、電感、以及電容。例如，鏈接電池211B和 212B的導(dǎo)體212可通過電阻器212R、電感器2121、以及電容器212C建模。
在電路200內(nèi)，給定列內(nèi)的電池并聯(lián)連接。對(duì)并聯(lián)連接的電池而言， 需要確保流過各個(gè)電池的電流相似以確保這些電池具有相似的性能曲線。 例如，當(dāng)電池放電時(shí)，它的內(nèi)部電阻、電壓、電流容量等會(huì)變化。如果并 聯(lián)電路中的一個(gè)電池以與同一電路中的另一電池不同的速率放電，則它們 的電壓會(huì)不再匹配，從而使電流在它們之間流過并且減小對(duì)電路輸出可得 到的電流量。例如，如果電池211B產(chǎn)生比電池221B更高的電壓，則電流 會(huì)流過由電池211B、導(dǎo)體212、 2122、 222、電池221B、以及導(dǎo)體2121組 成的回路。此外，如果電路連接器和各個(gè)電池之間的電耦合不全具有相同 的特性，則并聯(lián)的電池不能充電到全容量。
在放電過程期間，所描述的連接電路優(yōu)選保持來自各個(gè)電池的放電電 流相等和各個(gè)電池上的電壓相等。反之，在充電過程期間，連接電路保持 對(duì)各個(gè)電池的充電電流相等和各個(gè)電池上的電壓相等。此外，因?yàn)殡姵靥?性被保持為相同或盡可能相似，所以這些電池的充電接受速率被保持為相 等。
將在此提供的并聯(lián)連接方案與低阻抗電池和低阻抗導(dǎo)體相組合可提供以非?？斓乃俾食潆姾头烹姷哪芰?。例如，某些優(yōu)選實(shí)施例的整個(gè)電池組
具有這樣低的串聯(lián)電阻值，從而它能在15分鐘內(nèi)從30%容量充電至85%容 量。這表示充分超過Cl充電速率。許多優(yōu)選實(shí)施例可在Cl充電速率、2 XC1充電速率、3XC1充電速率、以及甚至在4XC1充電速率下充電。此 處的多種電池組設(shè)計(jì)的某些實(shí)現(xiàn)在1000安培的最大充電速率下充電，其中 500或600安培的充電速率是典型的。此能力部分來自于并聯(lián)組合的低阻抗 電池的使用。并聯(lián)組合將各個(gè)電池(或串聯(lián)的一行電池)的串聯(lián)阻抗除以 并聯(lián)連接的數(shù)量，從而急劇減小了電池組的串聯(lián)阻抗并提高了最大充電速 率。例如，這樣的最大充電速率可用來實(shí)現(xiàn)脈沖充電方案。
在此實(shí)施例的所描述的電路200中，在毗鄰的列內(nèi)使電池串聯(lián)鏈接的 導(dǎo)體具有相同或盡可能接近地相似的電氣特性。在某些實(shí)現(xiàn)中，鏈接兩列
電池的所有導(dǎo)體可具有幾乎相同的電阻。例如，鏈接前兩列電池的所有導(dǎo) 體的電阻212R、 222R、……、2N2R可以在1%范圍內(nèi)相同。對(duì)某些應(yīng)用而 言，5%的公差被認(rèn)為是可接受的，但對(duì)其他應(yīng)用(通常為較大的陣列)而 言，優(yōu)選1%或0.1%的公差。在某些實(shí)現(xiàn)中，鏈接兩列電池的所有導(dǎo)體可 具有幾乎相同的電感。例如，鏈接前兩列電池的所有導(dǎo)體的電感212R、 222R、 、 2N2R可以在0.1%或更小的范圍內(nèi)相同。較大的電池陣列優(yōu)
選具有較小公差。例如，在圖7中描述的陣列優(yōu)選具有0.1%或更少的公差。 在某些實(shí)現(xiàn)中，鏈接兩列電池的所有導(dǎo)體可具有幾乎相同的電容。例如， 鏈接前兩列電池的所有導(dǎo)體的電容212C、 222C、 、 2N2C可以在1%
范圍內(nèi)相同。阻抗值的相似性可應(yīng)用于工作(有載)特性以及開路特性。
在同時(shí)具有串聯(lián)和并聯(lián)電池的電路中，存在多個(gè)同時(shí)的電流流動(dòng)通路。 為確保電路200中的電池以相似的速率消耗或充電，需要通過控制電池陣 列中各個(gè)導(dǎo)體的電氣特性以使它們?cè)谛」?例如0.1%或1%)內(nèi)相同以 迫使各個(gè)通路中的電流相似。例如，鏈接電池211B和212B的導(dǎo)體的電阻 212R、電感2121、以及電容212C可在鏈接電池231B和232B的導(dǎo)體的電 阻232R、電感2321、以及電容232C的0.1%的誤差范圍內(nèi)。
精密導(dǎo)體通過嚴(yán)格控制制造差異可被制造成具有相似的特性。單批材 料可用來產(chǎn)生匹配的導(dǎo)體組。實(shí)際上，精密導(dǎo)體可以是電線、電纜、固態(tài)導(dǎo)體等等。在某些實(shí)例中，單巻電纜可用來制造一組匹配的導(dǎo)體；例如， 導(dǎo)體212、 222、 232、……、2N2C可由同一巻電纜由同一操作者利用同一 設(shè)備在同一班期間制造為一批。
諸如電池211B或21MB之類的在圖2中所描述陣列的垂直邊緣上的電 池可被鏈接至主輸出線310、 320。導(dǎo)體311-31N將該陣列的正邊緣上的各 個(gè)電池21MB-2NMB鏈接至正總線301。導(dǎo)體321-32N將該陣列的負(fù)邊緣 上的各個(gè)電池211B-2N1B鏈接至負(fù)總線302。導(dǎo)體321-32N還具有相同或 盡可能接近地相似的電氣特性，以確保各個(gè)電池與總線301、 302之間的電 通路盡可能相同。導(dǎo)體311-31N類似地彼此相同，而且可與導(dǎo)體321-32N 相同。類似于圖1B中的實(shí)施例，此方案在電池21MB-2NMB的最高電平(最 高電壓電勢(shì))的列中各個(gè)電池的正端子處提供相同或相似的電壓電平。
陣列的正端處的行導(dǎo)體311-31N分別連接至正總線301，從而導(dǎo)電地 耦合至正主輸出線310。陣列的負(fù)端處的行導(dǎo)體321-32N分別連接至負(fù)總線 302，從而導(dǎo)電地耦合至負(fù)主輸出320。
圖3A和3B是圖2中所示的總線301、 302的更具體電路圖。此實(shí)施 例中的輸出總線301、 302被設(shè)計(jì)成具有與如從輸出線310和320看到的電 氣特性相似的導(dǎo)電通路。例如，行導(dǎo)體311-31N以便于相似導(dǎo)電通路的方 式從正總線310的端子鏈接至正主輸出線310。在某些實(shí)現(xiàn)中，例如，正行 導(dǎo)體311-31N可按照徑向?qū)ΨQ方式接合至總線310，諸如在與其中心等距的 位置被夾緊至實(shí)際上為盤狀的導(dǎo)體，且正主輸出線310附連至該中心。按 照相似的方式，電池陣列的負(fù)邊緣上的導(dǎo)體321-32N可通過總線302連接 至負(fù)主輸出線320。在電池陣列邊緣處的行導(dǎo)體和主輸出線310、 320之間的各個(gè)通路的電 氣特性可如上針對(duì)鏈接電池的導(dǎo)體所述地通過電阻器、電感器、以及電容 器建模。作為示例，導(dǎo)體311與正主輸出線310之間的正總線301中的電 氣特性可通過電阻器311R、電感器3111、以及電容器311C建模；正線與 其它導(dǎo)體312-31N之間的電氣通路可類似地建模。諸如上述配置之類的導(dǎo) 致電氣通路幾乎相同(例如在1°/。內(nèi))的總線還可起使流過電路200中電池 的電流相等的作用。圖4A-C示出根據(jù)另一實(shí)現(xiàn)的具有并聯(lián)電池和精密導(dǎo)體的12伏電池組。 圖4A示出該12伏電池組的內(nèi)部。圖4B是組裝好的12伏電池組的表示。 圖4C是該12伏電池組的電路圖。
圖4A是示出示例性的12V電池組的內(nèi)部的分解圖。 一般而言，該電 池組具有高性能電池401-405、精密電纜410、以及具有數(shù)個(gè)部件的框架。 電池401-405通過精密電纜410并聯(lián)連接。精密電纜從電池傳遞能量至輸 出連接器423，輸出連接器423可通過供電總線和附連的電纜耦合至外部負(fù) 載?？蚣軐⒔M件固定到一起。此示例電池組可向諸如電叉車之類的電氣設(shè) 備提供高電平的電流。
電池401-405通過精密電纜410并聯(lián)連接。電池具有相似的諸如電壓 和電流輸出以及充電曲線之類的電氣特性。精密電纜410也具有相似的諸 如電阻、電感、以及電容之類的電氣特性，以在本文中討論的各個(gè)正電池 端子處提供具有相等電壓的同步直流環(huán)境。精密電纜410可如上所述地制 造以最小化它們之間的電氣差異。精密電纜410以并聯(lián)方式將各個(gè)電池連 接至正總線413和負(fù)供電總線417。供電總線416、 417又通過正輸出電纜 421和負(fù)輸出電纜422連接至主輸出連接器423。
供電總線413、 417被設(shè)計(jì)成最小化精密電纜410與輸出電纜421之間 的導(dǎo)電通路中的差異。這樣的優(yōu)化可通過例如將供電總線設(shè)計(jì)成輸出電纜 421在該總線的中心來執(zhí)行。某些實(shí)現(xiàn)可允許輸出電纜421與各個(gè)精密電纜 410之間的距離僅相差特定的公差，諸如例如l毫歐、IO毫歐、50毫歐、 或100毫歐。在此實(shí)施例中描述的供電總線413和417是輸出連接在母線 的物理中心構(gòu)成的直母線。優(yōu)選地，使用直母線(如果沒有組合使用另外 的并聯(lián)電纜線路)被限制成長(zhǎng)度不超過6"的條，以最小化并聯(lián)通路長(zhǎng)度差 異。
電池監(jiān)控分流器426可用來監(jiān)控流過電池401-405的電流。例如，可 放置多個(gè)分流器以使流過單個(gè)電池的電流可被監(jiān)控。所收集的這些信息 可用來例如檢測(cè)電池組400中的不對(duì)稱性，以監(jiān)控余下電量以輔助充電控 制等等。
在某些實(shí)現(xiàn)中，例如精密電纜410之類的系統(tǒng)中的導(dǎo)體可利用螺栓固定的接線片或其它機(jī)械連接器附連至它們各自的元件。在某些實(shí)現(xiàn)中，可 使用諸如焊接之類的用于形成連接的其它技術(shù)。
框架將組件固定到一起。在圖4A中描述的實(shí)施例中，下壓縮框架430 位于電池401-405的疊層組件的下端，而上壓縮框架433位于該疊層組件 的上端。 一個(gè)或多個(gè)壓縮支柱435可將上壓縮框架連接至下壓縮框架。因 此所形成的壓縮框架可防止電池401-405的諸如在充電或放電期間的變形。 防止電池401-405變形的一個(gè)可能的好處是保持電池的物理結(jié)構(gòu)以使它們 之間的電氣相似性不會(huì)丟失。例如，如果一個(gè)電池因?yàn)槔缭诔潆娀蚍烹?期間釋放的氣體而顯著膨脹，則該電池的內(nèi)電阻和電壓會(huì)偏離電池組中的 其它電池，從而引起消耗所存儲(chǔ)能量的內(nèi)電流回路并加速有害的電池趨異， 從而使電池失效或性能降低。
圖4B示出以上在圖4A中描述的電池組400實(shí)施例的外部視圖。拉桿 437可被附連至該組件以便于搬動(dòng)電池組或?qū)⒃撾姵亟M例如附連至諸如叉 車之類的被供電的另一設(shè)備。拉桿437可突出到蓋子440之外，該蓋子440 可提供額外的支承或防止電池組內(nèi)部的不必要暴露。
電池監(jiān)控系統(tǒng)445可利用電池監(jiān)控分流器426以例如顯示剩下的電量 水平或提醒操作者任意問題。
圖4C是上述12伏電池組的電路圖。電池組400實(shí)現(xiàn)圖2中所述的電 路的一個(gè)版本。在此情況下，使用了單列的五個(gè)12伏的電池以使沒有電池 串聯(lián)(即N=5、 M=l)。
圖5A-D示出使用精密導(dǎo)體的24伏電池組。圖5A示出該24伏電池組 的內(nèi)部。圖5B是該24伏電池組的互連梯狀件的詳細(xì)示圖。圖5C是組裝 好的24伏電池組的示圖。圖5C是該24伏電池組的電路圖。
圖5A是示出示例性24V電池組的內(nèi)部的分解圖。 一般而言，該電池 組具有高性能電池、精密電纜、以及框架。電池通過精密互連梯狀件互連。
精密電纜將能量從電池通過供電總線和輸出電纜傳遞至輸出連接器外部負(fù) 載?？蚣軐⒔M件固定到一起。所得的電池組可提供單個(gè)12伏電池的約2倍 的電壓和5倍的電流。
電池511-525能夠存儲(chǔ)和釋放電能。電池511-525均具有相似的電氣特性，諸如在充電和放電周期期間的相似電壓和電流曲線。電池511-525通 過互連梯狀件540 (圖5B)、精密電纜550、正供電總線560、以及負(fù)供電 總線562在電池組500內(nèi)電鏈接。
在此實(shí)施例中，各個(gè)電池通過精密互連梯狀件540和供電總線560、 562連接至所有其它電池。位于電池組500 —端的互連梯狀件540以串聯(lián)方 式鏈接各行中的電池。互連梯狀件540以及精密電纜550和供電總線560、 562還以并聯(lián)方式連接各列中在相似電壓電勢(shì)位置的電池，從而形成一般類 似于圖2和圖3A-B中描繪的電路(如上進(jìn)一步具體描述地)并形成在圖 5D中具體描繪的電路。
諸如通過控制設(shè)計(jì)、材料、以及制造，精密電纜550、精密互連梯狀 件540、以及供電總線560、 562優(yōu)選具有統(tǒng)一的諸如電阻、電感、以及電 容之類的電氣特性，以確保流過各個(gè)電池的電流相同或盡可能接近地匹配。 精密電纜50以并聯(lián)方式將各行電池連接至正總線560和負(fù)供電總線562。 供電總線560、 562又通過正輸出電纜570和負(fù)輸出電纜572連接至主輸出 連接器574。精密電纜50、精密互連梯狀件540、以及供電總線560、 562 被設(shè)計(jì)成使精密電纜550與輸出電纜之間的電氣通路中的差異最小化。在 某些實(shí)現(xiàn)中，輸出電纜521與多個(gè)精密電纜550之間的距離可相差不超過 指定的公差。如上所述，供電總線560和562是圓形的，其中端子連接在 其中心構(gòu)成而并聯(lián)連接沿其圓周構(gòu)成以提供到端子連接的匹配導(dǎo)電通路。
雖然在本文的某些實(shí)施例中使用了圓形和直的母線，但其它實(shí)現(xiàn)可使 用其它連接策略來提供所需的匹配并聯(lián)連接，或利用該特定策略的盡可能 接近的匹配。例如，可使用安德森連接器(Andersonconnector)代替圓形供電 總線來將多個(gè)并聯(lián)的精密電纜一起耦合至共同的供電引線。
電池監(jiān)控分流器580可與電池監(jiān)控系統(tǒng)582 —起使用以監(jiān)控流過電池 511-525的電流。例如，可放置多個(gè)分流器以使流過單個(gè)電池的電流可被監(jiān) 控。所收集的這些信息可用來例如檢測(cè)電池組500中的不對(duì)稱性，以監(jiān)控 余下電量以輔助充電等等。
在某些實(shí)現(xiàn)中，例如精密電纜550之類的系統(tǒng)中的導(dǎo)體可利用螺栓固 定的接線片或其它機(jī)械連接器附連至它們各自的元件。在某些實(shí)現(xiàn)中，可使用諸如焊接之類的用于形成連接的其它技術(shù)。
框架將組件固定到一起。下壓縮框架590可位于電池515-525的下端， 而上壓縮框架593可位于電池515-525的上端。 一個(gè)或多個(gè)壓縮支柱595 可將上壓縮框架593連接至下壓縮框架590。因此所形成的壓縮框架可防止 電池515-525諸如在充電或放電期間的變形。這樣的方案具有如上所述的 有益的電氣結(jié)果。
圖5E描述電池壓縮殼體。某些實(shí)現(xiàn)可對(duì)單個(gè)電池采用電池壓縮殼體， 其理由與此處所討論的壓縮框架類似。在圖5E中所描述的電池5E1因?yàn)檠?環(huán)工作和溫度變化會(huì)膨脹。電池壓縮殼體5E2和5E3在電池5E1的外殼周 圍用螺栓固定以形成減輕膨脹的"電池包裹"外殼。雖然所描述的壓縮殼 體示出通過螺栓5E4和5E5固定到一起的兩個(gè)部件，但還可采用其它設(shè)計(jì)。 雖然某些實(shí)施例可將已膨脹的電池壓縮以使其符合其額定尺寸或更接近地 匹配這樣的尺寸，但其它實(shí)施例可采用單電池壓縮殼體以防止或消除膨脹。 殼體可作為售后改進(jìn)添加至購(gòu)買時(shí)已存在外殼的電池，即使這樣的電池具 有被設(shè)計(jì)成使電池的機(jī)械尺寸穩(wěn)定的內(nèi)建框架也是如此。電池組的某些實(shí) 現(xiàn)可對(duì)電池組的全部或部分電池采用所描述的單個(gè)殼體。該殼體還可向電 池組提供機(jī)械支承和穩(wěn)定性。
圖5C示出如上在圖5A中描述的電池組500的附加示圖。拉桿597可 附連至該組件以便于搬動(dòng)該電池組或?qū)⒃撾姵亟M例如附連至諸如叉車之類 的被供電的另一設(shè)備。該拉桿597可突出到蓋子598之外。蓋子598可向 組件提供另外的支承或防止電池組內(nèi)部的不必要的暴露。例如，電池監(jiān)控 系統(tǒng)582可利用電池監(jiān)控分流器580來監(jiān)控余下電量水平。
圖5D是上述24伏電池組的電路圖。電池組500實(shí)現(xiàn)圖2中所述的電 路的一個(gè)版本。在此情況中，使用了兩列和五行的12伏電池(即N=5、 M=2)。描述了具有相等阻抗的精密電纜550，所討論的阻抗優(yōu)選相同或盡 可能相似。所描述的電路圖還包括等效阻抗5Dl-4，它代表盡可能接近地連 接至電池511-15的負(fù)端子的另外的任選母線。類似的任選母線可沿正電池 端子連接(未示出)。此母線結(jié)合精密電纜550用作另一導(dǎo)電組件，其可 在所連接的電池端子處提供均勻的直流環(huán)境。圖6A-C示出使用精密導(dǎo)體的36伏電池組。電池組600類似于上述圖 5A-5D中的電池組500，添加了另一列電池。相比于圖5A-D中描繪的兩列 12V電池，三列并聯(lián)的12V電池(611、 621、和631)串聯(lián)連接以提供36V 電池組。圖6A-C中所描繪的實(shí)施例還提供沿電池組600側(cè)邊物理地安排的 諸如負(fù)輸出總線662之類的輸出總線。互連梯形件640的替代設(shè)計(jì)在圖6B 中示出。圖6D中所描述的電池組600的電路示意圖是圖2-3B中所示電路 的特定示例，其中N-6且1V^3。在圖6D中示出了電池組600的等效電路， 并共有以上討論的各列中的相似匹配的阻抗關(guān)系。
圖7A-D示出適用于大規(guī)模負(fù)載均衡或不間斷電源系統(tǒng)(UPS)的高功 率電池組。負(fù)載均衡系統(tǒng)可用來例如使峰值功率需求或成本最小化，或在 本地電網(wǎng)能力有限的情形下提供峰值功率。其中電網(wǎng)不可用或不夠可靠以 滿足要求的遠(yuǎn)程研究站或關(guān)鍵任務(wù)工廠裝配線可使用UPS作為主要或輔助 供電系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)還可用來提供與主電網(wǎng)的隔離。在這樣的情況下， 電力可全部或部分來自諸如電池或不間斷電源系統(tǒng)之類的其它源。在UPS 中可有益地采用電池組700。 一般而言，電池組700具有電池、支承框架、 以及精密導(dǎo)體。優(yōu)選地電池是具有相似電氣特性的統(tǒng)一類型。精密導(dǎo)體將 電池鏈接成具有并聯(lián)和串聯(lián)部分的柵格，并將電池組鏈接至外部負(fù)載?？?架以有組織的方式支承電池和精密導(dǎo)體。所得的電池組能夠提供和存儲(chǔ)大 量的電能。
多個(gè)電池702被安排在框架704上。如上所述，那些電池具有相似電 氣特性的統(tǒng)一性質(zhì)。該框架具有帶有水平和垂直分隔物706、 708的柵格結(jié) 構(gòu)(圖7B)。分隔物706、 708所限制的空間可用來保持電池。
當(dāng)該單元仍在工作中時(shí)，電池組中的單個(gè)電池可被替換或保養(yǎng)。因?yàn)?在替換單個(gè)電池時(shí)交叉總線將負(fù)載重新分配至其它電池，所以提供了這樣 的熱插拔能力。例如，如果電池將呈現(xiàn)出失效的信號(hào)，諸如腐蝕或泄漏， 則它可從電池組斷開并用另一個(gè)替換。
圖7C中的放大圖描述了長(zhǎng)交叉總線710的實(shí)施例。這樣的總線在所描 述的電池組700中使用以連接共享相似電壓電平的所有端子。例如，所描 述的電池組700具有10層，每一層具有并排的10個(gè)電池。交叉總線710將各層中的電池并聯(lián)連接。交叉總線710優(yōu)選由軟銅或另一合適的具有低 電阻的導(dǎo)體(諸如鋁或銅以及它們的多種合金)組成，且優(yōu)選具有相等間
距的螺孔712以便通過螺栓連接。
描述了沿交叉總線710連接的十個(gè)較短的導(dǎo)電桿714，導(dǎo)電桿714實(shí) 現(xiàn)所描述的各層電池之間的連接。在此實(shí)施例中，那些電池是具有在電池 外殼的側(cè)面上呈現(xiàn)為具有導(dǎo)電車端面的導(dǎo)電螺孔的電池端子的電池。導(dǎo)電 塊716兩面均設(shè)置有螺孔，以將各個(gè)導(dǎo)電桿714通過導(dǎo)電螺栓718和墊圈 720組裝至它的交叉總線710且通過導(dǎo)電螺栓722和墊圈724連接至兩個(gè)電 池，各個(gè)導(dǎo)電桿714垂直地橫跨在兩個(gè)電池之間。
還可使用其它合適的導(dǎo)電連接方案。在選擇這樣的導(dǎo)電連接時(shí)存在的
限制是工作狀態(tài)下的電池的電流輸出將流過導(dǎo)電桿714，而通常僅最小電流 沿交叉總線710的長(zhǎng)度水平地流動(dòng)。這是因?yàn)閮?yōu)選存在的交叉總線710被 動(dòng)地使各個(gè)電壓電平的電池端電壓精確一致，所以在理想工作狀態(tài)下沒有 橫向電流流動(dòng)，而與理想電池會(huì)聚的偏差會(huì)在交叉總線710中引起最小調(diào) 節(jié)電流。這種和其它類似配置的高功率母線連接方案可稱為高功率精密直 流母線組件。
圖7E-G描繪在圖7A-7D中描繪的電池組的等效電路。該電路類似于 圖2電路的實(shí)施例，其中N40且M-10，但具有稍有不同的輸出連接方案， 即添加了負(fù)輸出總線726和正輸出總線728。參考圖7C和7E-G，在物理 立體圖(圖7C)中示為所描述的最下面一行十個(gè)電池的多個(gè)電池以電路形 式(圖7E)表示為電池元件7E1-7E10。同樣，圖7C中的物理上頂行的電 池在圖7E中由電路元件7E11-7E20表示。
負(fù)輸出和正輸出母線726和728被示為圖7C中的物理母線，且在圖 7E-G中描繪為等效電路。在此實(shí)施例中，導(dǎo)電連接7E21-30優(yōu)選通過將負(fù) 輸出母線726耦合至最下面一行電池7E1-7E10的導(dǎo)電塊716或類似零件建 立。這樣的導(dǎo)電連接7E21-30由它們的等效串聯(lián)阻抗表示，如通過電阻器 7E31、電感器7E32、以及電容器7E33所描述地。如本文中所討論地，這 樣的并聯(lián)連接是統(tǒng)一的精確匹配的連接。它們僅必須在各個(gè)電壓電平彼此 匹配(即7E21-7E30全都匹配)。圖7F和G表示各個(gè)輸出母線的等效電路。各個(gè)用螺栓固定的電池連接之間的母線726的導(dǎo)電部分的長(zhǎng)度相同或 相似，從而它們的電路等效阻抗7F1-7F9應(yīng)當(dāng)相同或盡可能相似。針對(duì)圖 7G中的正輸出母線所描述的等效電路優(yōu)選共有相同的關(guān)系。
再次參考圖7C，描述了沿交叉總線710連接的十個(gè)較短的導(dǎo)電桿714， 導(dǎo)電桿714實(shí)現(xiàn)所描述的各層電池之間的連接。這樣的連接在圖7E的電路 中被描述為標(biāo)示為710的垂直列中的導(dǎo)線(各個(gè)由等效R、 I、以及C元件 表示)。此實(shí)施例中的各個(gè)導(dǎo)電桿714是在圖7E中由R、 I、以及C等價(jià) 物表示的單個(gè)連接導(dǎo)電塊，比如標(biāo)示為7E34的那些。
所描繪的電池組700中的各個(gè)電壓電平具有至少一個(gè)交叉總線710。 同樣，從圖7C中所描繪的電池組的下邊緣開始，負(fù)輸出母線726 (在圖7D 中具體示出)將組700中最靠近負(fù)極的電池端子并聯(lián)連接到一起，因此它 是組700的電壓最低(通常為OV)的母線。在具有12V電池的組700中， 下一較高電勢(shì)的母線是在所描述的下一層十個(gè)電池的正端子上設(shè)置的12V 交叉總線710。此12V交叉總線在所描繪組700的背側(cè)上且未示出(所描 述的電池具有朝向與負(fù)端子相反的縱向末端的正端子)。下一交叉總線710
(在圖7C中示為710(1))位于24V電勢(shì)，而且被示出導(dǎo)電耦合至所描述的 第二層電池的正端子和所描述的第三層電池的負(fù)端子。相似地建立這些連 接以提高電壓電平，以使正輸出總線728 (圖7D)處于120V電勢(shì)。交叉 總線710和導(dǎo)電桿組合以用作與上述互連梯狀件類似的功能。
圖7D描繪正輸出總線728的放大圖，其連接至組700中最靠近正極的 十個(gè)電池端子。到組700的輸入和輸出的供電連接可按照多種方式建立。 例如，通過將供電電纜導(dǎo)電地耦合至輸入和輸出母線的中間可提取功率。 到電纜或其它母線的連接可在輸出母線726和728的末端處建立。不過這 樣的安排是不理想的，因?yàn)閺墓╇婋娎|到各個(gè)電池端子將呈現(xiàn)出不相等的 直流電阻。(組700的各個(gè)末端上的電池的導(dǎo)電通路會(huì)更長(zhǎng)。)某些實(shí)現(xiàn) 可使用超大尺寸的母線以使直流電阻的不相等最小化。 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例采 用至少五倍容量大小的母線，其能提供在期望系統(tǒng)公差內(nèi)的端對(duì)端電阻， 諸如例如低于0.5或0.1毫歐。
圖7H描繪另一輸出連接解決方案。此解決方案將高功率電纜7H1-10連接至正輸出母線728。這些電纜的另一端連接至主輸出線端7H12，其例 如連接至主輸出線或電力負(fù)載。根據(jù)在本文中描述的方法，電纜7H1-10優(yōu) 選具有統(tǒng)一的精密阻抗。即在圖7H中示出的它們的等效串聯(lián)阻抗優(yōu)選相同 或盡可能相似。負(fù)輸出端子726具有根據(jù)此方案的類似連接。這呈現(xiàn)出從 負(fù)載看到的更均勻或同步的直流環(huán)境。
圖8示出精密導(dǎo)體構(gòu)造的示例。在此實(shí)例中，精密導(dǎo)體800是"U"形 的。此精密導(dǎo)體800具有槽806A-D，電池端子可連接至這些槽以形成并聯(lián) 或串聯(lián)電路。這種樣式的導(dǎo)體可例如便于將電池按照一種構(gòu)造安排，該構(gòu) 造被設(shè)計(jì)成配合受限的體積或更容易接近電池組的要服務(wù)部分。如上所述， 該導(dǎo)體被設(shè)計(jì)成使連接至精密導(dǎo)體800的任意兩個(gè)毗鄰的端子之間的電氣 特性統(tǒng)一。
圖9A-C示出用于供電的系統(tǒng)的電路圖。 一般而言，系統(tǒng)900具有發(fā)電 機(jī)組902、電池組906、逆變器908、以及充電器910。發(fā)電機(jī)組指的是與 諸如汽油驅(qū)動(dòng)的引擎之類的發(fā)電裝置耦合的發(fā)電機(jī)。在此實(shí)施例中，發(fā)電 機(jī)組902產(chǎn)生直流電以便提供用來對(duì)電池組906充電的便攜式直流電源。 在某些實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)組902還在發(fā)電機(jī)組902的輸出處直接提供交流 電(未示出)。所描述的組合可用于發(fā)電機(jī)具有比預(yù)期負(fù)載大得多的容量 從而連續(xù)使發(fā)電機(jī)運(yùn)行會(huì)浪費(fèi)燃料的情形，或具有對(duì)預(yù)期負(fù)載而言太小的 容量。在后一種情形下，發(fā)電機(jī)組卯2可運(yùn)行多個(gè)小時(shí)以對(duì)電池組906充 電，電池組906然后以比發(fā)電機(jī)組更高的速率對(duì)負(fù)載供電。電池組906可 供電或蓄電。逆變器908可將發(fā)電機(jī)組卯2或電池組906提供的直流電轉(zhuǎn) 換成交流電以便對(duì)外部設(shè)備供電。充電器910可用來從外部電源對(duì)電池組 卯6充電。因此，系統(tǒng)卯0可直接從發(fā)電機(jī)組902或從電池組906中存儲(chǔ)的 電力向外部設(shè)備提供交流電，該存儲(chǔ)的電力在非高峰情況期間由外部源或 發(fā)電機(jī)組902產(chǎn)生。
電池組906可具有圖2-3B中所描繪的類似結(jié)構(gòu)。優(yōu)選電池912是具有 統(tǒng)一電氣特性的相似類型。電池912可通過精密導(dǎo)體920-92N并聯(lián)連接至 正端子940，且通過精密導(dǎo)體930-93N連接至負(fù)端子942。精密導(dǎo)體920-92N 具有統(tǒng)一的諸如電阻、電感、以及電容之類的電氣特性，而且可通過圖9A中的相應(yīng)電路元件建模(例如電阻器945、電感器947、以及電容器949建 模精密導(dǎo)體920)。精密導(dǎo)體930-93N相似地統(tǒng)一，而且優(yōu)選與導(dǎo)體920-92N 統(tǒng)一。
發(fā)電機(jī)組卯2、逆變器908、以及充電器910全都通過導(dǎo)體914-919與 電池組906并聯(lián)連接。在某些實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體914-919也可具 有統(tǒng)一的性質(zhì)以允許與它們連接的設(shè)備無有害橫向電流地同時(shí)并聯(lián)工作。 而且，優(yōu)選實(shí)施例與供電組件902、卯8、和910的每一邊上的導(dǎo)體阻抗匹 配。例如，導(dǎo)體914和917的電阻優(yōu)選相等。電容和電感優(yōu)選也相等。雖 然示出了一個(gè)逆變器908和充電器910，但其他實(shí)施例可使用并聯(lián)或串聯(lián)組 合連接的多個(gè)充電器或逆變器、或其他這樣的組件。發(fā)電機(jī)組卯2所產(chǎn)生 的電能可用來對(duì)電池組906充電，或可由逆變器908轉(zhuǎn)換成交流電以供其 他設(shè)備(未示出)使用。在某些實(shí)例中，發(fā)電機(jī)組卯2可連續(xù)運(yùn)行，在少 于最大使用的時(shí)候期間對(duì)電池組906充電；然后電池組906可在功率使用 超過發(fā)電機(jī)組902可用功率的時(shí)間周期期間補(bǔ)充發(fā)電機(jī)組。在某些實(shí)例中， 在發(fā)電機(jī)組因?yàn)橹T如保養(yǎng)、缺燃料、環(huán)境限制等等之類的其他限制而不可 用的情況下，電池組906可向逆變器908提供后備電力。
充電器910可用來從外部電源對(duì)電池組902充電。在某些實(shí)例中，在 比如發(fā)電機(jī)組902的燃料比來自電網(wǎng)的等效電力更貴的情況下，期望或必 須使用外部電源。
如同放電周期一樣，期望在充電周期期間將電流均勻地分配到所連接 的電池中。使用具有相似電氣特性的電池和精密導(dǎo)體的上述系統(tǒng)使流入電 池的電流平整，以使它們因?yàn)閮?nèi)電流被最小化而在電池組906內(nèi)具有相似 的電荷和損耗。
在圖9B中更具體地示出了正端子940，而在圖9C中更具體地示出了 負(fù)端子。這些圖示出對(duì)精密導(dǎo)體920-92N、 930-93N之間的端子(優(yōu)選為圓 形母線)內(nèi)的電氣通路950-95N的特性建模的電路圖。如同精密導(dǎo)體一樣， 通路950-95N的電氣特性在指定公差(例如1%)內(nèi)統(tǒng)一以確保流入或流出 各個(gè)電池的電流統(tǒng)一 (參見以上內(nèi)容)。從供電組件902、 908、以及910 來看這些匹配的公差對(duì)電池提供相等阻抗的通路。系統(tǒng)的電池組的系統(tǒng)的電路圖。一 般而言，系統(tǒng)1000類似于以上在圖9A-C中描述的系統(tǒng)卯0，但利用車輛 引擎和交流發(fā)電機(jī)代替發(fā)電機(jī)組。例如，這樣的系統(tǒng)1000可結(jié)合到車輛中， 諸如施工工地處承包商的卡車中或野營(yíng)地處的移動(dòng)住房中。
一般而言，系統(tǒng)1000具有交流發(fā)電機(jī)1002、電池組1006、逆變器1008、 以及充電器1010。當(dāng)附連引擎運(yùn)行時(shí)，交流發(fā)電機(jī)1002可產(chǎn)生直流電。電 池組1006可供電或蓄電。逆變器1008可將交流發(fā)電機(jī)1002或電池組1006 提供的直流電轉(zhuǎn)換成交流電以便對(duì)外部設(shè)備供電。充電器IOIO可用來從外 部電源對(duì)電池組1006充電。因此，系統(tǒng)1000可直接從交流發(fā)電機(jī)1002或 從電池組1006中存儲(chǔ)的電力向外部設(shè)備提供交流電，所存儲(chǔ)的電力在非高 峰狀況期間由外部源或交流發(fā)電機(jī)1002產(chǎn)生。
電池組1006可具有圖2-3B中所描述的類似結(jié)構(gòu)。優(yōu)選電池1012是具 有統(tǒng)一電氣特性的相似類型。電池1012可通過精密導(dǎo)體1020-1023并聯(lián)連 接至正端子1040，且通過精密導(dǎo)體1030-1033連接至負(fù)端子1042。精密導(dǎo) 體1020-1023、 1030-1033具有統(tǒng)一的諸如電阻、電感、以及電容之類的電 氣特性，而且可通過圖9A中相應(yīng)的電路元件建模(例如電阻器1045、電 感器1047、以及電容器1049建模精密導(dǎo)體1020)。
交流發(fā)電機(jī)1002、逆變器1008、以及充電器1010全都通過導(dǎo)體 1014-1016和1017-1019與電池組1006并聯(lián)連接。在某些實(shí)施例中，這些 導(dǎo)體可以是具有相同阻抗以便于并聯(lián)工作的統(tǒng)一的精密導(dǎo)體。如關(guān)于圖9A 所討論地，在各個(gè)供電組件的正極側(cè)和負(fù)極側(cè)到各個(gè)附連的供電組件的導(dǎo) 電通路優(yōu)選匹配。交流發(fā)電機(jī)1002產(chǎn)生的電能可用來對(duì)電池組1006充電， 或可由逆變器1008轉(zhuǎn)換成交流電以供其他設(shè)備(未示出)使用。在某些實(shí) 例中，交流發(fā)電機(jī)1002可連續(xù)運(yùn)行，從而在少于最大使用的時(shí)候期間對(duì)電 池組1006充電；然后電池組1006可在功率使用超過交流發(fā)電機(jī)1002可用 功率的時(shí)間周期期間補(bǔ)充發(fā)電機(jī)組。在某些實(shí)例中，在發(fā)電機(jī)組因?yàn)橹T如 保養(yǎng)、缺燃料、環(huán)境限制等等之類的其他限制而不可用的情況下，電池組 1006可向逆變器1008提供后備電力。充電器IOIO可用來從外部電源對(duì)電 池組1002充電。在某些實(shí)例中，在比如交流發(fā)電機(jī)1002的燃料比來自電網(wǎng)的等效電力更貴的情況下，期望或必須使用外部電源。
已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解在不背離本發(fā)明的 精神和范圍的情況下可作出多種修改，且可提供基于所公開的實(shí)施例的變 化。例如，可使用不同的電池化學(xué)物質(zhì)和構(gòu)造材料。作為另一示例，不同 的電路可用來實(shí)施本文中描述的方法。因此，所附權(quán)利要求書限定本發(fā)明 的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電源模塊(100)，包括一組多個(gè)電池單元(101、102)，所述電源模塊適于將所述組的多個(gè)電池單元并聯(lián)連接以向高功率負(fù)載(1050)提供至少50安培的電流；以及將所述組的多個(gè)電池單元(101、102)并聯(lián)連接的導(dǎo)電組件(150、160)，所述導(dǎo)電組件適于被動(dòng)地防止所述多個(gè)電池單元的電壓趨異；其中所述導(dǎo)電組件(150、160)包括各自連接至相應(yīng)電池單元(101、102)的多個(gè)導(dǎo)電通路(131、132、141、142)，所述多個(gè)導(dǎo)電通路的每一個(gè)的有載電阻與所述其它導(dǎo)電通路的每一個(gè)的有載電阻匹配。
2. 如權(quán)利要求1所述的電源模塊，其特征在于，所述多個(gè)導(dǎo)電通路(131、 132、 141、 142)的每一個(gè)的有載電感與所述其它導(dǎo)電通路的每一個(gè)的有載電 感匹配。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的電源模塊，其特征在于，所述多個(gè)導(dǎo)電通路 (131、 132、 141、 142)的每一個(gè)的有載電阻與所述其它并聯(lián)的導(dǎo)電通路的每一個(gè)的有載電阻相差少于約1毫歐，特別地少于約0.1毫歐，和/或其中所述多 個(gè)導(dǎo)電通路的每一個(gè)的有載電阻與所述其它并聯(lián)的導(dǎo)電通路的每一個(gè)的有載 電阻相差少于約1%公差，特別地少于約0.1%公差。
4. 如以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的電源模塊，其特征在于，所述導(dǎo)電通路 (131、 132、 141、 142)各自包括相應(yīng)的電纜(111、 112、 121、 122)和連接所述電纜和負(fù)載連接端子(574)的固態(tài)端子總線(560、 562)的相應(yīng)部分。
5. 如以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的電源模塊，其特征在于，所述導(dǎo)電組件 (150、 160)包括高功率直流電纜(7H1-10)和/或所述固態(tài)端子總線(560、562)包括鍍銀的軟銅。
6. 如權(quán)利要求5所述的電源模塊，其特征在于，所述高功率直流電纜 (7H1-10)在與所述負(fù)載連接端子(574)等距的相應(yīng)電纜端子(562A-E)處附連至所述固態(tài)端子總線(562)，和/或其中所述高功率直流電纜具有匹配的 長(zhǎng)度。
7. 如權(quán)利要求6所述的電源模塊，其特征在于，所述電纜端子(562A-E)在圓形總線(562)上設(shè)置，所述圓形總線具有在所述圓形總線中心的負(fù)載連 接端子(562F)。
8. 如以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的電源模塊，其特征在于，所述導(dǎo)電組件 (150、 160)被動(dòng)地防止容量趨異。
9. 如以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的電源模塊，其特征在于，所述導(dǎo)電組件 (150、 160)包括以下部分的一個(gè)或多個(gè)母線(726、 728)、正端子總線(413、560)和負(fù)端子總線(417、 562)。
10. 如以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的電源模塊，其特征在于，所述多個(gè)電池 單元(211B-2N1B)的組是第一組多個(gè)電池單元，且所述電源模塊還包括第二組多個(gè)電池單元(21MB-2NMB)，所述電源模塊適于將所述第二組 的多個(gè)電池單元彼此并聯(lián)連接且與所述第一組的多個(gè)電池單元(211B-2N1B) 串聯(lián)連接，以向高功率負(fù)載(1050)提供至少50安培的電流；以及將所述第二組的多個(gè)電池單元(21MB-2NMB)并聯(lián)連接的導(dǎo)電組件(150、 160)，所述導(dǎo)電組件適于被動(dòng)地防止所述多個(gè)電池單元的電壓趨異；其中所述導(dǎo)電組件(150、 160)包括各自連接至相應(yīng)電池單元 (21MB-2NMB)的多個(gè)導(dǎo)電通路(131、 132、 141、 142),所述多個(gè)導(dǎo)電通 路的每一個(gè)的有載電阻與所述其它導(dǎo)電通路的每一個(gè)的有載電阻匹配。
11. 一種減輕電池組(100)內(nèi)的電池特性趨異的方法，所述方法包括 選擇具有匹配的負(fù)載電阻和匹配的充電速率或放電速率特性的一組多個(gè)電池單元；在電池組(100)中將所選組的多個(gè)電池單元(101、 102)并聯(lián)連接；以及當(dāng)同時(shí)向或從所述組的多個(gè)電池單元(101、 102)轉(zhuǎn)移電荷時(shí)， 既保持所述組的多個(gè)電池單元(101、 102)的每一個(gè)上的電壓相等又保持 所述組的多個(gè)電池單元的每一個(gè)中的充電接受或放電速率相等。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括將所述多個(gè)電池單 元(101、 102)的每一個(gè)密封在壓縮殼體(5E2、 5E3)中。
13. 如權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，還包括壓縮所述多個(gè) 電池單元(101、 102)的每一個(gè)以防止或減輕電池膨脹。
14. 如權(quán)利要求11至13中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述充電 接受速率和/或所述放電速率等于或快于所述電池組容量的一小時(shí)充電或放電。
15. 如權(quán)利要求11至14中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，并聯(lián)連接 所述多個(gè)電池單元(101、 102)包括通過高功率直流電纜線路組件(7H)或高 功率直流母線組件(726、 728)將所述多個(gè)電池單元彼此連接。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，通過高功率直流電纜線路 組件(7H)將所述多個(gè)電池單元(101、 102)彼此連接包括將各個(gè)直流電纜焊 接至其相應(yīng)電池，所述各個(gè)焊點(diǎn)(106A、 106B)的焊點(diǎn)電阻值與所述其它焊 點(diǎn)的每一個(gè)的電阻值精確匹配。
17. 如權(quán)利要求11至16中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所選電池 (101、 102)的每一個(gè)的有載輸出阻抗小于約50毫歐。
18. 如權(quán)利要求11至17中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所選的多 個(gè)電池單元(211B-2N1B)的組是第一組；所述方法還包括選擇具有匹配的負(fù)載電阻和匹配的充電速率或放電速率特性的第二組多 個(gè)電池單元(21MB-2NMB); 將所選的第二組多個(gè)電池單元(21MB-2NMB)彼此并聯(lián)連接并與電池組 (100)中的所述第一組多個(gè)電池單元(211B-2N1B)串聯(lián)連接；以及當(dāng)同時(shí)向或從所述第二組的多個(gè)電池單元(21MB-2NMB)轉(zhuǎn)移電荷時(shí)，既保持所述第二組的多個(gè)電池單元(21MB-2NMB)的每一個(gè)上的電壓相 等又保持所述第二組的多個(gè)電池單元的每一個(gè)中的充電接受或放電速率相等。
19. 如權(quán)利要求11至18中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，各個(gè)導(dǎo)電 通路(B1、 132、 141、 142)具有串聯(lián)電阻和安培數(shù)容量，所述安培數(shù)容量(以 安培表示)與所述串聯(lián)電阻(以歐姆表示)的比例至少是1000比1，特別地至 少是10,000比1。
20. 如權(quán)利要求11至19中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，各個(gè)導(dǎo)電 通路(131、 132、 141、 142)能夠承載至少5安培的充電電流。
全文摘要
示出了一種電池組連接方案，其為組(400)中的每一個(gè)電池(401-405)提供同步直流環(huán)境，以使組中的相同或相似電壓電平的每一個(gè)電池經(jīng)歷完全相同的電壓和電流環(huán)境。在某些實(shí)施例中，組(100)設(shè)置有正負(fù)載連接端子(106)和與該端子并聯(lián)連接的多個(gè)電池(101、102)。連接通過各自包括高功率直流精密電纜分段(7H1-10)的相應(yīng)導(dǎo)電通路(131、132、141、142)建立，各個(gè)導(dǎo)電通路具有適于使電池組(100)的平均充電接受速率大于一小時(shí)或“C1”充電速率的電阻。優(yōu)選精密電纜分段(7H1-10)具有匹配的阻抗或具有匹配的直流電阻。
文檔編號(hào)H01M2/20GK101558514SQ200780042806
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2007年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月12日
發(fā)明者A·赫斯特, C·科恩, M·胡德 申請(qǐng)人:X動(dòng)力解決方案有限公司