CN106129291A - 方形动力电池外壳 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种方形动力电池外壳,它包括壳体、左壳体、右壳体和底板,其中,所述壳体是由顶板和左板、右板组成的“n”形,且所述底板固定在壳体的下侧,内部为容纳电芯的空间,在左板外侧固定一个左壳体,在右板外侧固定一个右壳体,其中,左、右壳体结构相同且对称设置,在左壳体的一侧设置有一个冷风进口,右壳体上的接口为热风出口。特殊的壳体结构设计,可以形成方形的结构,便于结构化模块化设计,便于开模、脱模,降低生产成本。
Description
技术领域
该发明涉及动力电池技术领域,具体地说是新能源汽车用动力电池包的外壳。
背景技术
目前我国流行锂离子动力电,磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。
锂离子电池的正极材料有很多种,主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料,而其它正极材料由于多种原因,目前在市场上还没有大量生产。磷酸铁锂也是其中一种锂离子电池。从材料的原理上讲,磷酸铁锂也是一种嵌入/脱嵌过程,这一原理与钴酸锂、锰酸锂完全相同。
磷酸铁锂电池,同样有危险性。因为,磷酸铁锂也是一种锂离子电池。从材料的原理上讲,磷酸铁锂也是一种嵌入/脱嵌过程,这一原理与钴酸锂、锰酸锂完全相同。而锂的化学性质非常活泼,很容易燃烧,当电池充放电时,电池内部持续升温,活化过程中所产生的气体膨胀,电池内压加大,压力达到一定程度,如外壳有伤痕,即会破裂,引起漏液、起火甚至爆炸。
从技术理论来看,磷酸铁锂电池,对电池的起火爆炸等危险性有小部分的改善,但很不彻底,危险性一样突出。
在各种情况下,电池外部短路、内部短路、过充都存在发生危险的可能。
如何化解上述的风险,是本领域的重要研究方向。
同时,动力电池包要求具有规则的外形,以方便安装,安装是指安装在车架或者行李箱中,规则的外形尤其适用于装配工序。
规则的外壳有利于减小装配体积,并形成模块化的设计。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本发明提供动力电池包用外壳,首先可以形成成模块化的规则结构,其次解决电池包中各个电芯之间散热不充分的问题,同时,便于组装和生产,模块化,结构紧凑化,降低使用和制造成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为:
方形动力电池外壳,其特征在于,包括壳体、左壳体、右壳体和底板,其中,所述壳体为不燃的工程塑料注塑件,所述壳体是由顶板和左板、右板组成的“n”形,且所述底板固定在壳体的下侧,内部为容纳电芯的空间,所述左板和右板结构相同且对称设置,在左板和右板中分别设置有相对设置的方形卡槽,所述方形卡槽的中央位置设置有一个通孔;
在每一通孔外侧的左板和右板上分别设置有汇流带安装槽,所述左板和右板上均匀的设置有布风孔;
在左板外侧固定一个左壳体,在右板外侧固定一个右壳体,其中,左、右壳体结构相同且对称设置,在左壳体的一侧设置有一个冷风进口,右壳体上的接口为热风出口。
本发明的有益效果是:
特殊的壳体结构设计,可以形成方形的结构,便于结构化模块化设计,便于开模、脱模,降低生产成本。
便于组装,都是插接结构,提高装配效率,便于后期的维护。
壳体的敞口式设计,有利于风冷设计,冷风根据设计路线在每一个电芯单体的周围通过,且内腔中的空间较大,可以使得风速减缓,最大程度的与电芯发热进行热交换产生较好的换热效果。
塑料材质的的壳体,质轻,降低动力电池的总重量。
附图说明
图1为多个电池单元组合状态的立体图。
图2为一个电池单元的立体图。
图3为图2的全剖视图。
图4为一组电池芯的安装图。
图5为陶瓷壳的示意图。
图6为左接头的立体图。
图7为壳体的立体图。
图8为壳体的主视图。
图9为壳体的外表面侧视图。
图10为壳体的内表面侧视图。
图11为左壳体的示意图。
图12为底板的立体图。
图13为本电池包在车中的布置示意图。
图14为电池散热系统的进、出风风路示意图。
图中:1壳体,11顶板,12左板,121方形卡槽、122通孔、123汇流带安装槽、124布风孔、125阶梯口、13右板、2陶瓷壳、21定位突卡、3金属弧形板、4底板、5左壳体、5’右壳体、51冷风进口、511第一支管,52热风出口、521第二支管,6电芯、61汇流带、71第一总管道、72第二总管道、7风机、711第一进气口、712第二进气口、721第一出风口、722第二出风口、723第三出风口,73闸阀、8左接头、8右接头’、81环形部、82卡爪。
具体实施方式
如图1至图14所示,针对现有缺陷,本发明的保护主体如下:
开发的是一种动力电池包,现有的圆柱形锂电池在安装过程中存在两种情况,一种是直接进行捆绑,形成动力电池包,这种动力电池包存在的问题是,容易积累热量,造成温度升高,自膨胀、漏液,针对这一问题,现有的解决方案是,增加一个框架,现有的框架具有热证冷缩现象依然明显,例如中国专利CN204927374U中公布的方案,其中支架采用注塑件,具有绝缘和定位的作用,可以方便圆柱形锂电池的装配,但是,上述的结构没有形成风道,对于电芯的散热没有根本上解决。
要解决的技术难题在于:
难题一:在动力电池工作期间,单个电芯存在热胀效应,多个电芯的膨胀量累计在电池包上,就会形成巨大的形变,造成电极位置的错位,目前的解决措施是,电极设计成U型,用于弥补电芯之间的位移和形变。
难题二:单个电芯发生短路的情况下,由于电芯之间是靠近的,电极材料和电芯材料都是易燃材料,会引发相邻之间的电芯的爆燃。
难题三:冷却风处于无序的流动状态,不能针对电芯进行有效的降温,不能在电芯附近形成均匀的风场,各个电芯处的温度不均匀,造成电芯内阻不一致,电芯本身耗电增加。
基于上述的描述,本发明提供的动力电池散热系统,包括动力电池包和风调节结构。
动力电池包包括壳体1、陶瓷壳2、金属弧形板3、左壳体5、右壳体5’、底板4。
壳体1采用不燃的工程塑料材料,例如电木材质,通过截取的方式制作,宽度与电芯的长度吻合,壳体是由三个侧板组成的n形,内部用于安装电芯。
壳体1包括顶板11和左板12、右板13,其中顶板为一平板,左、右板分别垂直的固定在顶板11的两侧,左板和右板为对称结构,在左板和右板中设置有相对设置的方形卡槽121,方形卡槽121的中央位置设置有一个通孔122,该通孔用于汇流带61穿过,并在此处完成汇流带与电芯电极的焊接。
在每一通孔122的外侧的左板或者右板上设置有汇流带安装槽123,汇流带安装在此槽中,上述的汇流带61,在焊接点附近设置有一个冲孔,冲孔与上述的电芯的电极对应,便于焊接牢靠。
在上述的左板和右板上均匀的设置有布风孔124,用于和陶瓷壳内腔联通,并向陶瓷壳内提供气流。
陶瓷壳2为上、下通透的结构,为陶瓷烧结件,包括四个侧面,四个侧面的中部设置有向内凹陷的定位突卡21。陶瓷壳的厚度不大于0.5毫米,质轻。具有很好的散热性能。
在发生剧烈碰撞过程中,陶瓷壳粉碎性开裂可以吸收大量的碰撞能量。
金属弧形体3,采用金属薄板冲压件,并经过热处理,具有一定弹性,金属弧形体为“(”形,具有一定的弹性,在陶瓷壳的四个转角处分别设置一个金属弧形体3,金属弧形体的两边沿卡设在上述的定位突卡21上,图11,形成定位,有一个预变形,然后在四个金属弧形体中央位置卡入一个圆柱锂电池电芯6,参考图10,电芯6与四个金属弧形板形成线接触,参考图12。
在陶瓷壳2的上端固定一个左接头8,下端固定一个右接头8’,其中左右接头结构相同。以左接头为例进行说明,左接头8,优选工程塑料注塑件,包括环形部81、卡爪82,环形部81为方形的结构,在每一个边上设置有一个卡爪82,卡爪一定的弹性,每一个卡爪分别与陶瓷壳上的凹陷的定位突卡进行配合,即,卡在四个凹槽内,并使得环形部81与上述的陶瓷壳的对齐。
左、右接头分别抵靠在左板12和右板13上,形成端部固定。
在左板12外侧固定一个左壳体5,在右板13外侧固定一个右壳体5’,其中,左、右壳体结构相同,对称设置,以左壳体为例进行说明,左壳体5,优选工程塑料注塑件,整体为罩状结构,扣合在左板的外侧,并在左壳体的一侧设置有一个进风口,为冷风进口51。
右壳体固定在右板外侧,右壳体上的的接口为热风出口52。
在上述的电芯的两端分别通过汇流带61进行焊接连接,汇流带优选铜镍复合片,用于相邻之间的电芯6的连接,其中,铜镍复合片为直的金属片,并在铜镍复合片的两端为焊接点,通过焊接的方式与上述的电芯的两个电极进行电连接。
上述的多个电芯通过并联的方式形成一列,形成一个单元,参考图6,然后单元之间串联,形成一个动力电池包。多个单元进行靠近设置时,相邻之间的两个冷风进口位于同一侧,相邻之间的热风出口位于同一侧,参考图1。
在左板12和右板13的下端设置有阶梯口125,并在此处安装一个底板4,底板把电芯等固定在内部,形成一体,底板为工程塑料件,并底板的下侧设置有安装结构,通过底板与车架进行连接。
多个动力电池包之间并联连接形成汽车动力源。
一个动力电池包使用一个壳体进行集成,参考图3。
在每一个冷风进口51通过一个弯管连接到第一支管上511,多个第一支管汇集后连接到进风管上处,每一个热风出口52通过一个弯管连接到第二支管521中,多个第二支管连接到出风管处。
一种电动轿车,其中设置有动力电池,动力电池包括多个动力电池包,动力电池包设置在车架的不同位置,多个动力电池包的进风管汇集到第一总管道71,出风管汇集到第二总管道72,其中第一总管连接一个风机7,风机外侧连接一个两个进气口,为便于区分,标记为第一进气口711和第二进气口712,其中第一进气口711位于轿车驾驶室内,且在驾驶室内的第一进气口处设置有过滤棉,第二进气口712位于后侧行李箱内,在第二进气口处设置有过滤装置。该过滤装置为三级过滤,包括过滤棉、过滤布和过滤器,实现精准过滤。
第二总管道72连接三个出风口,为便于区分,标记为第一出风口721、第二出风口722和第三出风口723,其中第一出风口位于轿车驾驶室内,第二出风口位于行李箱内,并与上述的第二进风口合并,对过滤装置进行反吹,具有一定的清理效果,第三出风口723位于车架底盘处,用于排空。
在上述的三个出风口和一个进风口处设置有闸阀73,闸阀为电磁阀,通过电磁阀的切换,用于控制风道的切换。
在冬季,室外低于0摄氏度时,起始阶段需要对电池电芯进行加热,循环风在第一进风口进风,采集的是驾驶室内的空气,对电池降温后的热风返回到驾驶室内,形成内循环模式。
在夏季,室外温度高于30摄氏度时,循环风在第一进风口进风,采集的是驾驶室内的空气,对电池降温后的热风通过第三出风口外排,形成内吸外排模式。
在春季或者秋季等季节,室外温度在十多摄氏度,自第二进风口进风,然后自第三出风口外排,形成循环模式。
通过上述多组模式的选择,可以实现全天候的工作。
进一步地,配合电池管理系统,可以在上述的下罩内侧集成一个温度采集元件,腔内的温度,通过控制风机的鼓风量控制电池包的温度。
通过上述的实施,可以将电芯的温度控制在20至40度之间的合理范围内,且各个电芯的温度场均匀一致。
核心部件包括一个陶瓷壳,可以大量采购,为无机耐温零部件,无论是耐高温、强度,绝缘性都能满足锂电池的使用要求,且在发生猛烈撞击的情况下,可以发生破碎,吸收撞击能量,提高新能源车的安全性能。
剩余的部件采用注塑件和钣金件,比较利于成型和廉价,降低成本。
弧形金属板与电芯接触,产生的热量也被带走,形成更好的热交换效果。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进,均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (1)
1.方形动力电池外壳,其特征在于,包括壳体(1)、左壳体(5)、右壳体(5’)和底板(4),其中,所述壳体(1)为A级防火的工程塑料注塑件,所述壳体是由顶板(11)和左板(12)、右板(13)组成的“n”形,且所述底板固定在壳体的下侧,内部为容纳电芯的空间,所述左板和右板结构相同且对称设置,在左板和右板中分别设置有相对设置的方形卡槽(121),所述方形卡槽(121)的中央位置设置有一个通孔(122);
在每一通孔(122)外侧的左板和右板上分别设置有汇流带安装槽(123),所述左板和右板上均匀的设置有布风孔(124);
在左板(12)外侧固定一个左壳体(5),在右板(13)外侧固定一个右壳体(5’),其中,左、右壳体结构相同且对称设置,在左壳体的一侧设置有一个冷风进口(51),右壳体上的接口为热风出口(52)。
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