CN105280986A - 一种机载大容量动力型锂离子蓄电池单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大容量动力型锂离子蓄电池单元，包括电池外壳、电池上盖，所述电池外壳与电池上盖形成的封闭空间内安设有小容量锂离子电池组、加热片、汇流排、支撑架、固定板、铜螺栓极柱。本发明所述大容量动力型锂离子蓄电池单元，能在低温情况下能较快的加热，快速维修更换电池单元，有效防止大容量动力型锂离子蓄电池单元在高强度的机械环境下出现的安全性问题。

Description

一种机载大容量动力型锂离子蓄电池单元

技术领域

本发明涉及机载蓄电池，具体涉及一种大容量动力型锂离子蓄电池单元。

背景技术

用于航空领域的应急备用电源的主要是铅酸蓄电池和镉镍电池组，随着飞机战术技术指标的不断提高，现役蓄电池组的重量、体积以及放电倍率等方面很难满足要求，严重制约了各种航天航空飞行器的战术技术指标进一步提高。另外，由于镉镍蓄电池有记忆效应，维护工序复杂，使用寿命短等特点，对飞机的维护效率和成本有较大的影响。

锂离子电池由于工作电压高、功率密度和能量密度高、使用寿命长、无记忆效应、充电速度快、使用温度范围宽和自放电小等优点，越来越多地被使用在无人机、车载、舰载等航天航空领域。但是，若使用组成锂电池组的单体电池的容量较大，将导致电池组的安全可靠性大大的降低。在生产制造过程中，同样长度的极片，若制造大容量的单体电池，同一批次必须生产较大量个数的电池，否则难以配组；相比，制造小容量的单体电池更容易通过配组保证较好的一致性。

虽然锂离子蓄电池的体积比能量和质量比能量等综合性能有较大提高，但随着新型飞机技术指标的提高，尤其是低温放电性能的提高，锂离子电池在低温倍率放电较铅酸蓄电池和镉镍电池组差，为解决低温大电流放电，需对锂离子电池进行加热，可以提高其使用的可靠性。

此外，大容量动力性锂离子蓄电池单元一般是小容量锂离子串并联后组装而成，各小容量锂离子电池容易在严酷的机械环境下容易出现相对位移被损伤引发安全事故，正负极极端端子在机械环境下也容易断裂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种大容量动力型锂离子蓄电池单元，保证低温情况下能较快的加热和快速维修更换电池单元，防止大容量动力型锂离子蓄电池单元在高强度的机械环境下出现的安全性问题。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种大容量动力型锂离子蓄电池单元，包括电池外壳、电池上盖，所述电池外壳与电池上盖形成的封闭空间内安设有小容量锂离子电池组、加热片，加热片与小容量锂离子电池组相接触；所述电池上盖上安设有连接器；所述加热片的输出端、小容量锂离子电池组的输出端均与所述连接器相连接，用于输入加热电源和采集电池电压。

进一步地，所述机载大容量动力型大容量动力型锂离子蓄电池单元内部还安设有温度传感器，所述温度传感器与小容量锂离子电池组相接触，且所述温度传感器的输出端与所述连接器相连接，用于采集温度信号。

进一步地，所述小容量锂离子电池组的正上方设置有两个汇流排，所述小容量锂离子电池组正极、负极分别与两个汇流排相连接。

更进一步地，所述汇流排由底板、侧壁和耳板组成，底板与耳板相互平行，且底板与耳板通过侧壁相连接。更进一步地，所述两个汇流排并列安设在所述小容量锂离子电池组的正上方，所述小容量锂离子电池组正极、负极两个输出端分别与两个汇流排的底板相连接，用于实现小容量锂离子电池组的输出端与所述连接器相连接。

进一步地，所述小容量锂离子电池组的正上方设置有支撑架，且所述支撑架位于所述的两个汇流排之间。更进一步地，所述的支撑架的两侧分别与所述的两个汇流排的侧壁相抵接。

进一步地，所述支撑架的正上方安设于固定板，分别与两个汇流排的耳板通过两个铜螺栓极柱相连接，且铜螺栓极柱的底部穿过固定板，电池上盖通过螺钉与铜螺栓极柱的底部固定连接。

更进一步地，所述支撑架的横截面为n型，包括两侧板和顶壁，其中两侧板分别与两个汇流排的侧壁相抵接，顶壁与固定板相接触。

更进一步地，所述加热片的输出端、温度传感器的输出端、小容量锂离子电池组的输出端均穿过支撑架、固定板上开设的孔洞与所述连接器相连接，用于输入加热电源、用于采集温度信号和采集电池电压。

更进一步地，所述温度传感器安设于小容量锂离子电池组上部的中心位置。

更进一步地，所述温度传感器数量至少为两组，且所述温度传感器为相同或不同特性的热敏电阻，以降低温度传感器采集温度数据的误差和失误。

进一步地，所述大容量动力型锂离子蓄电池单元内部还安设有导热硅胶片，所述导热硅胶片插在加热片和电池外壳之间，以加快传输加热片产生的热量，且可以起到绝缘作用。

进一步地，所述小容量锂离子电池组由为整齐排列的额定容量不超过5Ah的锂离子电池并联而成。

进一步地，所述小容量锂离子电池组中相邻的锂离子电池之间也插有加热片与其相接触。

进一步地，所述电池外壳与小容量锂离子电池组之间的空隙采用发泡剂填充。

进一步地，所述电池外壳和电池上盖通过氩弧或激光焊接牢固。

按上述方案，所述铜螺栓极柱的材质优选紫铜，且表面镀锡。

按上述方案，所述固定板和支撑架的材质为塑料、树脂等绝缘且坚韧的物质，优选聚苯硫醚工程塑料。

按上述方案，所述加热片优选采用的聚酰亚胺电阻丝，且内部由多个并联电阻丝组成。

按上述方案，所述电池壳优选为多次拉伸成型制作成的铝合金壳体。更优选地，所述电池壳内壁经氧化后均匀喷涂了绝缘漆。

按上述方案，所述电池外壳的壁厚优选不大于0.8mm。

按上述方案，所述电池上盖优选为0.8mm～1mm厚的铝合金，其表面经氧化后均匀喷涂了绝缘漆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

第一，本发明所述大容量动力型锂离子蓄电池单元中设置了加热片，使得锂离子蓄电池可以在低温下较快的加热，提高了锂离子蓄电池的低温下的充放电性能，并且通过设置至少一个温度传感器，保证了读取温度的可靠性和有效性，从而提高了整个大容量动力型锂离子蓄电池单元的安全性。

第二，本发明所述大容量动力型锂离子蓄电池单元中，特别设置了汇流排、支撑板、固定板、螺栓、螺钉等结构，使锂离子蓄电池单元作为一个整体，易于拆卸更换，单元化的使用还能实现快速维修更换，在使用过程中可以作为快速维修更换的模块，提高了成组过程中的维修性，可重复性强。

第三，本发明所述大容量动力型锂离子蓄电池单元中，设置的汇流排、支撑板、固定板、螺栓、螺钉等结构，使锂离子蓄电池单元更加稳固，且以发泡剂填充电池壳内空隙，能够有效减小锂离子蓄电池在高强度振动、冲击和加速度条件下的位移，提高了锂离子蓄电池使用过程中的安全性，可以防止机载锂离子蓄电池组在高强度的机械环境下出现安全性问题。

综上，本发明所述大容量动力型锂离子蓄电池单元特别适用于振动强度要求高、低温放电性能要求高、维修性要求高的机载电源领域。

附图说明

图1为本发明机载大容量动力型锂离子蓄电池的结构分解示意图。

图2为本发明机载用大容量动力型锂离子蓄电池的结构示意图。

图3为本发明大容量动力型锂离子蓄电池外形图。

图4为本发明汇流排的示意图。

图中，电池外壳1、电池上盖2、小容量锂离子电池组3、铜螺栓极柱4、汇流排5、固定板6、支撑架7、螺钉8、导热硅胶片9、加热片10、温度传感器11和连接器12，底板13、侧壁14和耳板15。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例和附图进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

实施例

如附图所示，一种大容量动力型锂离子蓄电池单元，包括电池外壳1、电池上盖2、小容量锂离子电池组3、铜螺栓极柱4、汇流排5、固定板6、支撑架7、螺钉8、导热硅胶片9、加热片10、温度传感器11和连接器12。

所述小容量锂离子电池组3、加热片10、导热硅胶片9、温度传感器11、汇流排5、支撑架7、固定板6、铜螺栓极柱4均安设在电池外壳1与电池上盖2形成的封闭空间内。其中，所述汇流排5由底板13、侧壁14和耳板15组成，底板13与耳板15相互平行，且底板13与耳板15通过侧壁14相连接；所述小容量锂离子电池组3的正极、负极分别与两个汇流排5的底板13相连接，所述两个汇流排5并列、对称地安设在所述小容量锂离子电池组3的正上方；所述的支撑架7垂直安设在小容量锂离子电池组3的正上方，且位于所述的两个汇流排5之间，与所述的两个汇流排5的侧壁14相抵接；所述固定板6垂直安设在支撑架7的正上方，与两个汇流排5的耳板15分别通过两个铜螺栓极柱4相连接，且铜螺栓极柱4的底部穿过固定板6，电池上盖2通过螺钉8与铜螺栓极柱4的底部固定连接。

所述加热片10与小容量锂离子电池组3的侧壁相接触，所述温度传感器11与小容量锂离子电池组3相接触，所述连接器12安设在电池上盖2，加热片10的输出端、温度传感器11的输出端、小容量锂离子电池组3的输出端均穿过支撑架7、固定板6上开设的孔洞与所述连接器12相连接，用于输入加热电源、用于采集温度信号和采集电池电压。

进一步地，所述支撑架7的横截面为n型。所述支撑架包括两侧板和顶壁，其中两侧板分别与两个汇流排5的侧壁14相抵接，顶壁与固定板6相接触。

进一步地，所述温度传感器11安设于小容量锂离子电池组3上部的中心位置。更进一步地，所述温度传感器11数量至少为两组，且所述温度传感器11为相同或不同特性的热敏电阻。

进一步地，所述导热硅胶片9位于加热片10和电池外壳1之间，与加热片10相接触。

进一步地，所述小容量锂离子电池组3中相邻的锂离子电池之间也插有加热片10与其相接触。

进一步地，所述电池外壳1与小容量锂离子电池组3之间的空隙采用发泡剂填充，电池外壳1和电池上盖2通过氩弧或激光焊接牢固，使电池单元成为一个整体。

实施例中，电池外壳1为拉伸成型制作成的壁厚不大于0.8mm铝合金壳体，并将内壁进行氧化处理，完成后，均匀喷涂绝缘漆；电池上盖2为1mm厚的铝合金，并将其进行氧化处理，完成后，均匀喷涂绝缘漆；所述小容量锂离子电池组3由整齐排列的10支额定容量为3.5Ah的磷酸铁锂锂离子电池并联而成；铜螺栓极柱4选用紫铜且表面镀锡；固定板6和支撑架7的材质为聚苯硫醚工程塑料；加热片10采用的聚酰亚胺电阻丝，且内部由多个并联电阻丝组成。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种大容量动力型锂离子蓄电池单元，其特征在于包括电池外壳、电池上盖，所述电池外壳与电池上盖形成的封闭空间内安设有小容量锂离子电池组、加热片，加热片与小容量锂离子电池组相接触；所述电池上盖上安设有连接器；所述加热片的输出端、小容量锂离子电池组的输出端均与所述连接器相连接，用于输入加热电源和采集电池电压。

2.根据权利要求1所述的一种大容量动力型锂离子蓄电池单元，其特征在于所述大容量动力型锂离子蓄电池单元内部还安设有至少一个温度传感器，所述温度传感器安设于小容量锂离子电池组上部的中心位置。

3.根据权利要求1所述的一种大容量动力型锂离子蓄电池单元，其特征在于所述小容量锂离子电池组的正上方设置有两个汇流排，所述小容量锂离子电池组正极、负极分别与两个汇流排相连接。

4.根据权利要求3所述的一种大容量动力型锂离子蓄电池单元，其特征在于，所述汇流排由底板、侧壁和耳板组成，底板与耳板相互平行，且底板与耳板通过侧壁相连接；所述两个汇流排并列安设在所述小容量锂离子电池组的正上方，所述小容量锂离子电池组正极、负极分别与两个汇流排的底板并联。

5.根据权利要求3或4所述的一种大容量动力型锂离子蓄电池单元，其特征在于所述小容量锂离子电池组的正上方设置有支撑架，且所述支撑架位于所述的两个汇流排之间；所述支撑架的横截面为n型，包括两侧板和顶壁，其中两侧板分别与两个汇流排的侧壁相抵接。

6.根据权利要求5所述的一种大容量动力型锂离子蓄电池单元，其特征在于所述支撑架的正上方安设有固定板，分别与两个汇流排的耳板通过两个铜螺栓极柱相连接，且铜螺栓极柱的底部穿过固定板，电池上盖通过螺钉与铜螺栓极柱的底部固定连接。

7.根据权利要求5或6所述的一种大容量动力型锂离子蓄电池单元，其特征在于所述加热片的输出端、温度传感器的输出端、小容量锂离子电池组的输出端均穿过支撑架、固定板上开设的孔洞与所述连接器相连接，用于输入加热电源、用于采集温度信号和采集电池电压。

8.根据权利要求1所述的一种大容量动力型锂离子蓄电池单元，其特征在于所述大容量动力型锂离子蓄电池单元内部还安设有导热硅胶片，所述导热硅胶片插在加热片和电池外壳之间。

9.根据权利要求1所述的一种大容量动力型锂离子蓄电池单元，其特征在于所述小容量锂离子电池组为整齐排列的额定容量不超过5Ah的锂离子电池并联而成；且所述小容量锂离子电池组中相邻的锂离子电池之间插有加热片。

10.根据权利要求1所述的一种大容量动力型锂离子蓄电池单元，其特征在于所述电池外壳与小容量锂离子电池组之间的空隙采用发泡剂填充；所述电池外壳和电池上盖通过氩弧或激光焊接牢固。