CN110120479A - 一种宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，包括锂离子蓄电池单体、箱体、倾斜楔形板、绝缘板、Bypass支架、电连接器、Bypass、液冷板、通风屏蔽盒，本例结构的特点在于：48只单体组成200V高压模组，4个高压模组串联实现800V高压输出；高压模组内部单体与结构件隔绝，保证电气绝缘；每个Bypass切换8个电池单体，可应对单体开路状况；结构件之间子母槽式设计可实现密闭式设计，同时能有效衰减电磁辐射；倾斜楔形板在连续调节电池组内部预紧力的同时达到强化结构强度的目的；通风屏蔽盒集成排气和屏蔽电磁辐射功能；液冷板可实现电池组温度的主动式控制。本发明提供的结构方式易于装配，输出电压高，可实现大倍率电流放电，温度一致性较好。

Description

一种宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构
技术领域
本发明涉及空间电源领域，具体涉及一种宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄 电池组结构。
背景技术
锂离子蓄电池产品在宇航领域应用极为广泛，例如航天行业，作为飞行器 的储能设备，为航天器的长期稳定运行发挥了巨大的作用。
随着行业的发展，传统的宇航用锂离子蓄电池组由于自身的限制，不能满 足新的需求，主要表现为：
1、传统宇航用锂离子蓄电池组只适用于低于100V高压母线，不能应用于 更高的电压环境；
2、传统裸露式结构无法有效抵抗电磁辐射；
3、传统热控不能实现电池组主动式温控；
4、更高的安全性要求促使密闭式设计应运而生。
本发明是提供的一种蓄电池组结构可以有效的解决以上问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构， 能够解决传统的宇航用锂离子蓄电池不能应用于高压绝缘环境的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组 结构，包括：高压模组，包括箱体、底部绝缘板、四周绝缘板、间隔板、 Bypass、Bypass支架、液冷板、通风屏蔽盒、倾斜楔形板、锂离子蓄电池单 体，其中，所述箱体包括左壁板、右壁板、前壁板、后壁板、底板、盖板，所 述箱体内壁紧贴四周绝缘板，底部紧贴带散热孔的底部绝缘板，所述锂离子蓄 电池单体和所述Bypass支架依次放置于箱体内部，所述间隔板置于相邻的两 个锂离子蓄电池单体之间，所述Bypass放置于所述Bypass支架之上，所述倾 斜楔形板放置于四周绝缘板和右壁板之间，所述液冷板通过螺钉紧固于箱体的 底板之下，所述通风屏蔽盒为集成筛网形式，通过螺钉安装于所述箱体的前壁 板；锂离子蓄电池组，所述锂离子蓄电池组通过电缆的形式将四个所述高压模 组串联，输出800V高压；通风屏蔽盒，所述通风屏蔽盒，由导电块、筛网、 盒体、盒盖组成，具备通风屏蔽功能。
进一步的，在上述宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，所述锂离 子蓄电池单体为方形锂离子蓄电池单体。
进一步的，在上述宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，所述左壁 板的材料为铝合金，所述右壁板的材料为铝合金，所述前壁板的材料为铝合 金，所述后壁板的材料为铝合金，所述底板的材料为铝合金，所述盖板的材料 为铝合金。
进一步的，在上述宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，所述左壁 板、所述右壁板、所述前壁板、所述后壁板之间子母槽式结构设计。
进一步的，在上述宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，所述底部 绝缘板的材料为环氧树脂或者聚酰亚胺的一种，内部打孔并且涂有导热胶。
进一步的，在上述宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，所述四周 绝缘板的材料为环氧树脂或者聚酰亚胺的一种，所述间隔板的材料为环氧树脂 或者聚酰亚胺的一种。
进一步的，在上述宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，所述 Bypass支架的材料为铝合金或不锈钢的一种。
进一步的，在上述宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，所述液冷 板为液体流动冷却和加热。
进一步的，在上述宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，所述导电 块的材料为铝合金或铜的一种，所述筛网的材料为铜网或银网的一种，所述盒 体的材料为铝合金，所述盒盖的材料为铝合金。
进一步的，在上述宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，所述高压 模组电压为144V～201V，在上述宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结 构，所述锂离子蓄电池组电压为576V～804V。
本发明结构包括箱体、底部绝缘板、四周绝缘板、间隔板、Bypass、Bypass支架、液冷板、通风屏蔽盒、锂离子蓄电池单体，采用48串锂离子电 池单体组成144V～201V组成高压模组，再利用电缆将4个高压模组串联形成 锂离子蓄电池组，可实现576V～804V的高压输出，此种电池组既可单个高压 模组对外输出，也可以4个串联使用，同时，结构密闭性较好，耐电磁辐射较 高，主动式温控可以更好的保持电池温度一致性。
附图说明
图1是本发明一实施例的所组装的箱体的立体图；
图2是本发明一实施例的所组装的高压模组的主视图；
图3是本发明一实施例的所组装的集成通风屏蔽盒的主视图；
图4是本发明一实施例的所装配的宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组 示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和 具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1～3所示，本发明提供一种宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结 构，包括：
箱体7，包括左壁板2、右壁板6、前壁板3、后壁板1、底板5、盖板4， 其中，所述左壁板2、所述右壁板6、所述前壁板3、所述后壁板1、所述底板 5、所述盖板4通过螺钉的方式固定一起；
通风屏蔽盒12，所述通风屏蔽盒12，由所述导电块10、所述筛网9、所述 盒体8、所述盒盖11组成。首先放置所述筛网9于所述盒体8内，然后放置所 述导电块10于所述筛网9之上，再次将所述筛网9置于所述导电块10之上， 最后将所述盒盖11盖住所述筛网；
高压模组22，包括所述箱体7、所述底部绝缘板18、所述四周绝缘板17、 所述间隔板20、所述Bypass19、所述Bypass支架21、所述液冷板15、所述 通风屏蔽盒12、所述锂离子蓄电池单体14、所述倾斜楔形板13、所述电连接 器16。首先，将所述四周绝缘板17置于所述箱体7四周内壁，然后再将所述 底部绝缘板18置于所述箱体7底部，再次将所述锂离子蓄电池单体14和所述 Bypass支架21依次放置于箱体7内部，同时将所述间隔片20放置于相邻两个 所述锂离子蓄电池单体14之间，再次将所述Bypass19放置于所述Bypass支 架21之上，再次将所述通风屏蔽盒12紧固于所述箱体7上，并且将所述电连 接器16安装到所述箱体7上，最后，将所述液冷板15通过螺钉紧固的方式固 定于所述箱体7底部，从而实现所述高压模组的主动式温控。通过串联的方式 将所有所述锂离子蓄电池单体14连接起来，输出200V电压；
锂离子蓄电池组23，所述锂离子蓄电池组通过电缆的形式将四个所述高压 模组22串联，输出800V高压；
目前，宇航用锂离子蓄电池组只能输出100V电压，也不能有效抵抗强电磁 辐射，同时裸露的结构也不具备足够的安全使用条件，因此传统的锂离子蓄电 池组结构不能应用于更恶劣的环境。本发明的宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄 电池组就是为了解决这一棘手的问题，同时，每个高压模组可单独降级使用， 既能有效抵抗电磁辐射，又能应用于低压环境。
本发明的宇航用锂离子蓄电池组密闭式封装可有效的抵抗电磁辐射，还能 提高产品的使用安全；子母槽式衔接在强化结构强度的同时，还能进一步衰减 电磁辐射；物理式隔绝能保证电池的绝缘强度；集成式通风屏蔽设计可保证产 品在低气压环境下使用；外置吊装式结构可自由的拆卸液冷装置；模块化设计 既可以单独形成200V电池组，也可串联输出800V高压。本发明提供的结构方 式易于装配，维修方便，可多级电压输出，也可实现大倍率电流放电，温度一 致性较好。作为宇航用产品不仅适用于严苛的军用环境，也可以应用于对电压 要求比较高的民用场合。
本发明的宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构一实施例中，所述锂 离子蓄电池单体为方形锂离子蓄电池单体。
本发明的宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构一实施例中，所述左 壁板的材料为铝合金，所述右壁板的材料为铝合金，所述前壁板的材料为铝合 金，所述后壁板的材料为铝合金，所述底板的材料为铝合金，所述盖板的材料 为铝合金。
本发明的宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构一实施例中，所述左 壁板、所述右壁板、所述前壁板、所述后壁板之间子母槽式结构设计。
本发明的宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构一实施例中，所述底 部绝缘板的材料为环氧树脂或者聚酰亚胺的一种，内部打孔并且涂有导热胶。
本发明的宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构一实施例中，所述四 周绝缘板的材料为环氧树脂或者聚酰亚胺的一种，所述间隔板的材料为环氧树 脂或者聚酰亚胺的一种。
本发明的宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构一实施例中，所述 Bypass支架的材料为铝合金或不锈钢的一种。
本发明的宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构一实施例中，所述液 冷板为液体流动冷却和加热。
本发明的宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构一实施例中，所述导 电块的材料为铝合金或铜的一种，所述筛网的材料为铜网或银网的一种，所述 盒体的材料为铝合金，所述盒盖的材料为铝合金。
本发明的宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构一实施例中，所述高 压模组电压为144V～201V。
本发明的宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构一实施例中，所述锂 离子蓄电池组电压为576V～804V。
综上所述，本发明的宇航用舱外电动工具配套锂离子蓄电池具有以下特 点：
1)结构封闭，可有效的抵抗外部辐射，还能提高产品的安全性；
2)模块式结构，既能单独使用输出200V电压，也能多个串联形成不同电 压输出，可大幅降低产品制造过程中的电压环境。
3)集成通风屏蔽盒，能应用于低气压环境，同时具备排气和屏蔽电磁的作 用，防止电磁通过透气孔对内部进行干扰，满足低气压环境要求；
4)液冷板，可实现电池组的主动式温控，温度一致性较好。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是 与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例 的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为 了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描 述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于 技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来 使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范 围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明 的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其 等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，其特征在于，包括：高压模组、锂离子蓄电池组、通风屏蔽盒；
所述高压模组，包括左壁板、右壁板、前壁板、后壁板、底板、盖板、底部绝缘板、四周绝缘板、间隔板、Bypass、Bypass支架、液冷板、通风屏蔽盒、倾斜楔形板、锂离子蓄电池单体、电连接器，其中，左壁板、右壁板、前壁板、后壁板、底板、盖板组成箱体，所述箱体内壁紧贴四周绝缘板，底部紧贴带散热孔的底部绝缘板，所述锂离子蓄电池单体和Bypass支架依次放置于箱体内部，所述间隔板置于相邻的两个锂离子蓄电池单体之间，所述Bypass放置于Bypass支架之上，所述倾斜楔形板放置于所述四周绝缘板和所述右壁板之间，所述电连接器固定于箱体之上，所述液冷板通过螺钉紧固于箱体的底板之下，所述通风屏蔽盒为集成筛网形式，通过螺钉安装于所述箱体的前壁板；
所述锂离子蓄电池组通过电缆的形式将四个高压模组串联，输出800V高压；所述通风屏蔽盒，由导电块、筛网、盒体、盒盖组成，具备通风屏蔽功能。
2.如权利要求1所述的一种宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，其特征在于，所述锂离子蓄电池单体为方形锂离子蓄电池单体。
3.如权利要求1所述的一种宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，其特征在于，所述左壁板的材料为铝合金，所述右壁板的材料为铝合金，所述前壁板的材料为铝合金，所述后壁板的材料为铝合金，所述底板的材料为铝合金，所述盖板的材料为铝合金。
4.如权利要求1所述的一种宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，其特征在于，所述左壁板、所述右壁板、所述前壁板、所述后壁板之间子母槽式结构设计。
5.如权利要求1所述的一种宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，其特征在于，所述底部绝缘板的材料为环氧树脂或者聚酰亚胺的一种，内部打孔涂有导热胶。
6.如权利要求1所述的一种宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，其特征在于，所述四周绝缘板的材料为环氧树脂或者聚酰亚胺的一种，所述间隔板的材料为环氧树脂或者聚酰亚胺的一种。
7.如权利要求1所述的一种宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，其特征在于，所述Bypass支架的材料为铝合金或不锈钢的一种。
8.如权利要求1所述的一种宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，其特征在于，所述液冷板为液体流动冷却和加热。
9.如权利要求1所述的一种宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，其特征在于，所述导电块的材料为铝合金或铜的一种，所述筛网的材料为铜网或银网的一种，所述盒体的材料为铝合金，所述盒盖的材料为铝合金。
10.如权利要求1所述的一种宇航用高压密闭绝缘式锂离子蓄电池组结构，其特征在于，所述高压模组电压为144V～201V，所述锂离子蓄电池组电压为576V～804V。
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