CN102394284B - 一种新能源汽车动力电池组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新能源汽车动力电池组，包括多颗单体电池，所有单体电池通过焊接片串联或者并联，其特征在于：每颗单体电池的上端及下端分别套入一结构相同的连接支架中，相邻两个连接支架之间相互连接，从而将多颗单体电池组合成整体。本发明提供的一种新能源汽车动力电池组具有如下优点：1、在发生特殊情况时颈部能够有效熔断，从而为电池组甚至整个电路系统提供保护。2、电池组中的上片及下片都采用相同结构的支架，而且本发明中的支架能够任意组合。3、本发明采用了水冷的方式对电池组进行冷却或则预热，不仅冷却效果好，而且散热更加均匀。
Description
技术领域
本发明涉及一种为新能源汽车提供动力的电池组。
背景技术
随着传统能源的日趋紧张以及环境的日趋恶化，全球各国都在大力发展新能源汽车。目前，世界各国（包括中国在内）发展新能源汽车的方向主要集中在混合动力汽车及纯电动汽车上。而电池组是混合动力汽车及纯电动汽车的最主要的核心动力部件。
电池组通常采用数量较多（几千只甚至上万只）的单体电池组合而成。组装时，先用支架将多颗单体电池组合成整体，再通过用焊接片将所有电池串联或并联在一起。在电池组的使用过程中，通常会使用风扇将电池组吹冷。上述结构的电池组存在以下问题：
第一、所使用的焊接片大多数没有什么特殊设计，从外观上来看就是普通的矩形，因此，在发生特殊情况时，焊接片无法进行熔断从而对电池组形成保护。
第二、所使用的支架分为套在电池上端的上片及套在电池下端的下片，上片与下片之间的结构并不相同，因此，需要用两套模具来制造，上片与下片之间不能自由组合。而且，相邻两个上片之间及相邻两个下片之间留有的间隙较小，空间较为紧密，不利于电池的测控及散热。
第三、采用风冷方式，如果风场设计不合理，则会导致电池组冷却温度场不均匀，散热效果差，从而影响电池组的使用效果，加速电池组的性能衰减。而且，无法对电池组进行密封。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高安全性、长寿命，且降低加工制造难度的电池组。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种新能源汽车动力电池组，包括多颗单体电池，所有单体电池通过焊接片串联或者并联，其特征在于：每颗单体电池的上端及下端分别套入一结构相同的连接支架中，相邻两个连接支架之间相互连接，从而将多颗单体电池组合成整体，其中，
焊接片包括片体，在片体的前端和后端分别开有一个用以给电池正极或负极通气的通气孔，片体位于两个通气孔之间的部分内缩形成颈部；
连接支架包括支架体，在支架体内开有至少一个通孔，通孔的形状与单体电池端部的形状相配合，在支架体的前侧面及后侧面上分别设有至少一个第一插块及至少一个与第一插块相配合的第一插槽，在支架体的左侧面及右侧面上分别设有至少一个第二插块及至少一个与第二插块相配合的第二插槽，在左右相邻的两个连接支架中，其中一个连接支架上的第二插块插入另一个连接支架上的第二插槽内，在前后相邻的两个连接支架中，其中一个连接支架上的第一插块插入另一个连接支架上的第一插槽内，从而使得所有连接支架连接成整体。
优选地，在所述通气孔的四周分布有至少两个焊接凸点。
优选地，在所述片体的前端和后端分别开有一条槽，槽穿过所述通气孔后一直延伸至所述片体的边缘，使得所述片体边缘处形成缺口。
优选地，在所述片体的前端或后端的两侧分别延伸出一连接片。
优选地，所述通孔为至少两个，在所述支架体的前侧还设有至少一个第三插槽，第三插槽与所述第一插块间隔布置，且第三插槽与第一插块的总数与所述通孔的个数相同，在所述支架体的后侧还设有至少一个与第三插槽相配合的第三插块，第三插块与所述第一插槽间隔布置，且第三插块与第一插槽的总数与所述通孔的个数相同，第三插槽与第三插块及第一插块与第一插槽在所述支架体的前侧及后侧分别相对布置，在前后相邻的两个连接支架中，其中一个连接支架上的第三插块插入另一个连接支架上的第三插槽内。
优选地，所述支架体的四个角部分别为向内凹陷四分之一圆的圆弧角，使得相邻的四个支架体的四个圆弧角能够拼合成一个圆柱形的第一散热孔。
优选地，在所述支架体的前侧面及后侧面位于相邻两个通孔之间的部分分别向内凹陷，形成二分之一圆的半通孔，使得前后相邻的两个支架体的两个半通孔能够拼合成一个圆柱形的第二散热孔。
优选地，在每个所述第一散热孔及所述第二散热孔内设有一根冷却管，冷却管的一端汇合后与水泵的输出端相连，冷却管的另一端汇合后连接散热器的输入端，散热器的输出端与水泵的输入端相连，在冷却管与散热器之间的管路上设有温度传感器，温度传感器连接控制器，控制器与水泵及散热器相连。
优选地，在所述水泵与所述冷却管之间的管路上设有加热器，加热器连接所述控制器。
优选地，在所述冷却管与所述散热器之间的管路上设有旁路阀及压力传感器，旁路阀管路连接所述水泵的输入端，压力传感器连接所述控制器，控制器与旁路阀相连。
本发明提供的一种新能源汽车动力电池组具有如下优点：
1、在本发明中，焊接片在片体上形成有颈部，在发生特殊情况时颈部能够有效熔断，从而为电池组甚至整个电路系统提供保护。同时，焊接凸点能够有效保证所有电池焊接处的焊接状态的一致性。
2、电池组中的上片及下片都采用相同结构的支架，而且由于插槽与插块的对应位置关系，使得本发明中的支架能够任意组合。同时，在本发明中，支架具有圆弧角以及半通孔，相连四个支架的角部可以组成一个整圆通孔，相邻两个半通孔又可以组成一个整圆通孔，能够为电池组的测控及散热提供足够的空间。
3、本发明采用了水冷的方式对电池组进行冷却，不仅冷却效果好，而且散热更加均匀，低温时可以加热，确保正常的工作环境温度。同时，由于是水冷方式，因此，电池组可以密封在一空间内，防止电池组进水受损。进一步，还扩大了带有电池驱动系统车辆的使用范围。
附图说明
图1为本发明中的焊接片示意图；
图2为本发明中的单通孔电池用支架的结构示意图；
图3为本发明中的双通孔电池用支架的结构示意图；
图4为本发明中的双通孔电池用支架的立体示意图；
图5为本发明提供的一种新能源汽车动力电池组的俯视图；
图6为本发明中的水冷系统示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
本发明提供了一种新能源汽车动力电池组，包括多颗单体电池，单体电池的数量根据需要而定。通过单体电池的选型来保证所组成的电池组具有高能量。所有单体电池通过焊接片串联或者并联，焊接片与单体电池之间的连接方式采用常规的连接方式。在本发明中，采用主动均衡模式来管理电池组，从而达到高能量、安全、长寿命的目的。
如图1所示，在本发明中，焊接片包括片体1，在片体1的前端和后端分别开有一个用以给电池正负极通气的通气孔2，片体1位于两个通气孔2之间的部分内缩形成颈部3。该颈部3能够实现自我熔断保护，从而对电池组乃至整个电路系统提供保护。
在通气孔2的四周均布四个焊接凸点10。在片体1的前端和后端分别开有一条槽11，槽11穿过通孔2后一直延伸至片体1的边缘，使得片体1边缘处形成缺口12。在槽11的两边分别有两个焊接凸点10。通过焊接凸点10设计，在使用某些特定型号的焊机时，可以实现精确焊接，确保每个凸点处的焊接均匀，保证了所有电池焊接处焊接状态的一致性。通过增加槽11，使得槽11两侧的四个焊接凸点10允许产生高度差值，在焊接过程中消除了由支撑面平行度的误差，增加了焊接的一致性和牢固性。在片体1的前端或后端的两侧分别延伸出一连接片13，连接片13用来连接左右相邻的两片焊接片。
每颗单体电池的上端及下端分别套入一结构相同的连接支架中，相邻两个连接支架之间相互连接，从而将多颗单体电池组合成整体。
连接支架可以具有多个通孔，用来连接多颗电池。如图2所示，为单通孔电池用支架的结构示意图，包括支架体4，在支架体4内开有一个通孔5，通孔5的形状与电池端部的形状相配合，在支架体4的前侧面及后侧面上分别设有一个第一插块6及一个与第一插块6相配合的第一插槽7，在支架体4的左侧面及右侧面上分别设有一个第二插块8及一个与第二插块8相配合的第二插槽9。支架体4的四个角部分别为向内凹陷的四分之一圆的圆弧角16。
在如图3及图4所示的双通孔电池用支架，通孔5为两个，相比于图2所示的单通孔电池用支架，在该电池用支架的支架体4的前侧还设有一个第三插槽14，第三插槽14与第一插块6间隔布置。若通孔5有三个，那么第三插槽14及第一插块6就总共有三个。在支架体4的后侧还设有一个与第三插槽14相配合的第三插块15，第三插块15与第一插槽14间隔布置。若通孔5有三个，那么第三插块15及第一插槽7就总共有三个。第三插槽14与第三插块15及第一插块6与第一插槽7在支架体4的前侧及后侧分别相对布置。在支架体4的前侧面及后侧面位于相邻两个通孔5之间的部分分别向内凹陷，形成二分之一圆的半通孔17。
可以任意采用多个如图2所示的单通孔电池用支架或多个如图3及图4所示的双通孔电池用支架组合组成电池组，或者可以将图2所示的单通孔电池用支架与如图3及图4所示的双通孔电池用支架组合组成电池组。
若需要将九颗电池组成电池组，则可以如图5所示，采用6个如图2所示的单通孔电池用支架27及6个如图3及图4所示的双通孔电池用支架26，在三颗电池的上端及下端分别套上一个单通孔电池用支架27，其余的六颗电池，两两成对，分别在上端及下端套上一个双通孔电池用支架26，然后通过插槽及插块的配合，将单通孔电池用支架27及双通孔电池用支架26组成整体，在位于边缘处插上输出支架25以便将上下连成整体。组合好后，相邻的四个支架体4的四个圆弧角16拼合成一个圆柱形的第一散热孔18，前后相邻的两个支架体4的两个半通孔17拼合成一个圆柱形的第二散热孔19，通过第一散热孔18及第二散热孔19对电池进行测控及散热。
如图6，本发明提供的新能源汽车动力电池组采用了水冷的方式。将组合后的电池组置于密封盒体内。在每个第一散热孔18及第二散热孔19内设有一根冷却管，冷却管的一端汇合后与水泵20的输出端相连，冷却管的另一端汇合后连接散热器21的输入端，散热器21的输出端与水泵20的输入端相连。在水泵20与冷却管之间的管路上设有加热器23。在冷却管与散热器21之间的管路上设有温度传感器22、旁路阀24及压力传感器。旁路阀24管路连接水泵20的输入端。温度传感器22及压力传感器连接控制器，控制器与水泵20、散热器21、加热器23及旁路阀24相连。
电池组内每颗电池的工作温度在25度以上，而在中国北方，温度可能会达到-25℃以下，这样电池组便无法正常工作，导致纯电动汽车无法正常启动。因此，在本发明中增加了加热器23，对冷却液进行加热，对电池组进行预热，使得电池组能够达到工作温度。
同时，本发明中的旁路阀24的作用是：在系统压力超过设定值时打开以避免系统压力过高造成危险。
Claims (9)
1.一种新能源汽车动力电池组，包括多颗单体电池，所有单体电池通过焊接片串联或者并联，其特征在于：每颗单体电池的上端及下端分别套入一结构相同的连接支架中，相邻两个连接支架之间相互连接，从而将多颗单体电池组合成整体，其中，
焊接片包括片体（1），在片体（1）的前端和后端分别开有一个用以给电池正极或负极通气的通气孔（2），片体（1）位于两个通气孔（2）之间的部分内缩形成颈部（3）；
连接支架包括支架体（4），在支架体（4）内开有至少一个通孔（5），通孔（5）的形状与单体电池端部的形状相配合，在支架体（4）的前侧面及后侧面上分别设有至少一个第一插块（6）及至少一个与第一插块（6）相配合的第一插槽（7），在支架体（4）的左侧面及右侧面上分别设有至少一个第二插块（8）及至少一个与第二插块（8）相配合的第二插槽（9），在左右相邻的两个连接支架中，其中一个连接支架上的第二插块（8）插入另一个连接支架上的第二插槽（9）内，在前后相邻的两个连接支架中，其中一个连接支架上的第一插块（6）插入另一个连接支架上的第一插槽（7）内，从而使得所有连接支架连接成整体, 所述支架体（4）的四个角部分别为向内凹陷四分之一圆的圆弧角（16），使得相邻的四个支架体（4）的四个圆弧角（16）能够拼合成一个圆柱形的第一散热孔（18）；
在每个所述第一散热孔（18）内设有一根冷却管，冷却管的一端汇合后与水泵（20）的输出端相连，冷却管的另一端汇合后连接散热器（21）的输入端，散热器（21）的输出端与水泵（20）的输入端相连，在冷却管与散热器（21）之间的管路上设有温度传感器（22），温度传感器（22）连接控制器，控制器与水泵（20）及散热器（21）相连。
2.如权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池组，其特征在于：在所述通气孔（2）的四周分布有至少两个焊接凸点（10）。
3.如权利要求2所述的一种新能源汽车动力电池组，其特征在于：在所述片体（1）的前端和后端分别开有一条槽（11），槽（11）穿过所述通气孔（2）后一直延伸至所述片体（1）的边缘，使得所述片体（1）边缘处形成缺口（12）。
4.如权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池组，其特征在于：在所述片体（1）的前端或后端的两侧分别延伸出一连接片（13）。
5.如权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池组，其特征在于：所述通孔（5）为至少两个，在所述支架体（4）的前侧还设有至少一个第三插槽（14），第三插槽（14）与所述第一插块（6）间隔布置，且第三插槽（14）与第一插块（6）的总数与所述通孔（5）的个数相同，在所述支架体（4）的后侧还设有至少一个与第三插槽（14）相配合的第三插块（15），第三插块（15）与所述第一插槽（7）间隔布置，且第三插块（15）与第一插槽（7）的总数与所述通孔（5）的个数相同，第三插槽（14）与第三插块（15）及第一插块（6）与第一插槽（7）在所述支架体（1）的前侧及后侧分别相对布置，在前后相邻的两个连接支架中，其中一个连接支架上的第三插块（15）插入另一个连接支架上的第三插槽（14）内。
6.如权利要求5所述的一种新能源汽车动力电池组，其特征在于：在所述支架体（4）的前侧面及后侧面位于相邻两个通孔（5）之间的部分分别向内凹陷，形成二分之一圆的半通孔（17），使得前后相邻的两个支架体（4）的两个半通孔（17）能够拼合成一个圆柱形的第二散热孔（19）。
7.如权利要求6所述的一种新能源汽车动力电池组，其特征在于：在每个所述第一散热孔（18）及所述第二散热孔（19）内设有一根冷却管，冷却管的一端汇合后与水泵（20）的输出端相连，冷却管的另一端汇合后连接散热器（21）的输入端，散热器（21）的输出端与水泵（20）的输入端相连，在冷却管与散热器（21）之间的管路上设有温度传感器（22），温度传感器（22）连接控制器，控制器与水泵（20）及散热器（21）相连。
8.如权利要求7所述的一种新能源汽车动力电池组，其特征在于：在所述水泵（20）与所述冷却管之间的管路上设有加热器（23），加热器（23）连接所述控制器。
9.如权利要求7所述的一种新能源汽车动力电池组，其特征在于：在所述冷却管与所述散热器（21）之间的管路上设有旁路阀（24）及压力传感器，旁路阀（24）管路连接所述水泵（20）的输入端，压力传感器连接所述控制器，控制器与旁路阀（24）相连。
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