CN110581241A - 一种运载火箭用模块化锂离子蓄电池组 - Google Patents

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谢巧
王冠
倪作恒
李克锋
张懋慧
沈川杰
吕士银
史佳超
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Abstract

本发明公开了一种运载火箭用模块化锂离子蓄电池组，由多个蓄电池模块连接而成，每个蓄电池模块包括圆柱型锂离子单体电池、电池支架、走线板、跨接片、紧固拉杆、夹板，其中单体电池、电池支架、走线板和跨接片组成电池堆，通过紧固拉杆和夹板固定电池堆形成蓄电池模块，并采用跨接片焊接导线的功率输出及信号检测模式，该结构有利于电池散热、提高飞行可靠性。蓄电池模块具备可扩展通孔结构，可进行多个模块扩展，最终形成高压大功率的锂离子蓄电池组。

Description

一种运载火箭用模块化锂离子蓄电池组
技术领域
本发明属于锂离子蓄电池领域，具体涉及一种运载火箭用模块化锂离子蓄电池组。
背景技术
运载火箭用锂离子蓄电池组趋向于高压大功率的用电特点，使用时要求具有良好的力学环境适应性；运载火箭地面用锂离子蓄电池组则需要较长使用次数。按照高压单模块锂电池组的设计形式，其生产、测试及使用均有较高程度的风险；锂离子蓄电池组由于多次大电流工作存在性能衰减严重的问题和热失控的安全隐患，另外长时间重复使用要求锂离子蓄电池组具备可维修性，然而国内针对高压大功率的锂离子蓄电池组相关应用技术较为少见，现有锂离子电池设计成组技术很难满足上述需求，因此亟需新的锂电池组设计形式。
国内专利CN205508901U《一种锂离子电池拼接式层单元框架及其构成的锂离子电池模块》CN105070874B《一种软包装锂离子蓄电池模块连接结构》涉及的锂离子电池为软包装锂离子电池，设计形式与本专利不一样。
本专利所涉及锂离子蓄电池组采用模块化设计形式，将圆柱型锂离子单体电池嵌入电池支架，形成良好均匀的散热空间；在正负极表面紧贴绝缘走线板，通过跨接片焊接导线用作功率连接和信号输出，电池堆用拉杆紧固、且四周用夹板夹紧，具备较高可靠性和绝缘性；夹板上有可扩展螺纹孔，可实现多个锂离子蓄电池模块的扩展；对串联的蓄电池组模块在各模块夹板外对应设计侧壁板、盖板、底板、前壁板和后壁板，形成箱体式结构，以满足运载火箭用锂离子蓄电池组的平面度和强度要求。
发明内容
本发明解决的主要技术问题是：解决了运载火箭用高压大功率锂离子蓄电池组热设计、可维修性设计及模块化设计的问题。
本发明的解决方案是：一种运载火箭用模块化锂离子蓄电池组，包含多个蓄电池模块，所述蓄电池模块的供电主体为电池堆，所述电池堆是将单体电池两端均嵌入电池支架中，通过点焊跨接片作串并联与信号监测用；将电池堆中跨接片引出端自走线板对应开孔处引出，用紧固拉杆锁紧电池堆，四周用夹板卡边夹紧，相邻夹板之间通过螺钉连接，夹板上设计有可扩展螺纹孔，利用可扩展螺纹孔可以实现多个锂离子蓄电池模块在沿紧固拉杆方向的扩展。
进一步，所述电池堆是将单体电池靠近正负极的圆柱侧面均匀涂覆硅橡胶，按照串并联关系排布后，两端均嵌入电池支架的单体电池圆孔槽内，调整各单体电池正负极表面平齐后，将跨接片点焊于电池支架凹处单体电池正负极上作串并联与引流用，用硅橡胶涂覆填充电池支架圆孔槽凹处。
进一步，所述跨接片上焊接导线用作功率连接和信号输出，各导线在走线板的线槽中布线，走线板起到隔离绝缘作用。
进一步，所述电池支架和走线板采用聚酰亚胺材质。
进一步，所述电池支架开圆孔槽直径比单体电池外径扩大0.1，按照上公差加工，圆孔槽边缘做倒角处理，夹板卡边内尺寸值为沿拉杆方向电池堆外边缘实际尺寸值。
进一步，所述蓄电池模块串联形式通过夹板的可扩展螺纹孔用螺钉组件锁紧，模块之间功率导线采用压接端子压接方式连接，在夹板凹处走线并绑扎于绑线孔处。
优选的，对串联的蓄电池组模块在各模块夹板外对应设计侧壁板、盖板、底板、前壁板和后壁板，形成箱体式结构，以满足运载火箭用锂离子蓄电池组的平面度和强度要求。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明的锂离子蓄电池模块内单体电池之间具有良好均匀的空间，可以实现大功率放电工况下的散热需要；
(2)本发明的锂离子蓄电池组，采用模块化设计，可以实现高压电池组的安全性和标准化设计；
(3)本发明的锂离子蓄电池模块具有可维修性，使用过程中若发生故障可以方便对故障模块进行拆解替换。
附图说明
图1为本发明的一种运载火箭用锂离子蓄电池模块示意图；
图2为本发明的电池堆结构组成示意图；
图3为本发明的模块化锂离子蓄电池组连接示意图；
图4为本发明的一种运载火箭用锂离子蓄电池组示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种运载火箭用锂离子蓄电池模块，包括圆柱型锂离子单体电池1、电池支架2、走线板3、跨接片4、紧固拉杆5、夹板6。蓄电池模块的供电主体为电池堆7，所述电池堆7是将单体电池1靠近正负极的圆柱侧面均匀涂覆硅橡胶，按照串并联关系排布后，两端均嵌入电池支架2中圆孔槽内，调整各电池单体正负极表面平齐后，将跨接片4点焊于电池支架2凹处单体电池正负极上作串并联与引流用，除引出端外在跨接片4金属裸露上涂覆硅橡胶以填满电池支架2圆孔槽凹处。
将走线板3粘贴在电池堆正负极表面起到隔离绝缘作用，将跨接片引出端自走线板对应开孔处引出，在跨接片引出端上贴焊导线用以功率连接和信号输出，各导线在走线板的线槽8中布线。用紧固拉杆5相对锁紧电池堆，四周用夹板6卡边夹紧，夹板卡边内尺寸值为沿拉杆方向电池堆各边缘实际尺寸值。相邻夹板之间通过螺钉相连接，夹板上设置有可扩展螺纹孔，利用可扩展螺纹孔可以实现多个锂离子蓄电池模块在沿紧固拉杆方向的扩展。
结合图2，所述电池堆7，包括圆柱型锂离子单体电池1、电池支架2、跨接片4，通过电池支架固定各单体电池，并用跨接片对单体电池进行串并联。电池支架开圆孔槽直径比单体电池外径扩大0.1，按上公差加工，孔槽边缘倒角处理，可根据实际功率降额需要设计多个跨接片引出端，实现大功率输出功能。
如图3所示，所述一种运载火箭用模块化锂离子蓄电池组，内部采用多个锂离子蓄电池模块串联形式，各模块通过夹板的可扩展螺纹孔用螺钉组件锁紧，模块之间功率导线采用压接端子压接方式连接，走线在夹板凹处并绑扎于绑线孔处。
如图4所示，所述一种运载火箭用模块化锂离子蓄电池组，包括侧壁板、盖板、底板、前壁板和后壁板，通过夹板的可扩展螺纹孔用螺钉组件锁紧，各壁板通过螺钉与各模块夹板相接形成整组箱体式结构。

Claims (7)

1.一种运载火箭用模块化锂离子蓄电池组，其特征在于：包含多个蓄电池模块，所述蓄电池模块的供电主体为电池堆，所述电池堆是将单体电池两端均嵌入电池支架中，通过点焊跨接片作串并联与信号监测用；将电池堆中跨接片引出端自走线板对应开孔处引出，用紧固拉杆锁紧电池堆，四周用夹板卡边夹紧，相邻夹板之间通过螺钉连接，夹板上设计有可扩展螺纹孔，利用可扩展螺纹孔可以实现多个锂离子蓄电池模块在沿紧固拉杆方向的扩展。
2.根据权利要求1所述的一种运载火箭用模块化锂离子蓄电池组，其特征在于：所述电池堆是将单体电池靠近正负极的圆柱侧面均匀涂覆硅橡胶，按照串并联关系排布后，两端均嵌入电池支架的单体电池圆孔槽内，调整各单体电池正负极表面平齐后，将跨接片点焊于电池支架凹处单体电池正负极上作串并联与引流用，用硅橡胶涂覆填充电池支架圆孔槽凹处。
3.根据权利要求1所述的一种运载火箭用模块化锂离子蓄电池组，其特征在于：所述跨接片上焊接导线用作功率连接和信号输出，各导线在走线板的线槽中布线，走线板起到隔离绝缘作用。
4.根据权利要求1所述的一种运载火箭用模块化锂离子蓄电池组，其特征在于：所述电池支架和走线板采用聚酰亚胺材质。
5.根据权利要求1所述的一种运载火箭用模块化锂离子蓄电池组，其特征在于：所述电池支架开圆孔槽直径比单体电池外径扩大0.1，按照上公差加工，圆孔槽边缘做倒角处理，夹板卡边内尺寸值为沿拉杆方向电池堆外边缘实际尺寸值。
6.根据权利要求1所述的一种运载火箭用模块化锂离子蓄电池组，其特征在于：所述蓄电池模块串联形式通过夹板的可扩展螺纹孔用螺钉组件锁紧，模块之间功率导线采用压接端子压接方式连接，在夹板凹处走线并绑扎于绑线孔处。
7.根据权利要求6所述的一种运载火箭用模块化锂离子蓄电池组，其特征在于：对串联的蓄电池组模块在各模块夹板外对应设计侧壁板、盖板、底板、前壁板和后壁板，形成箱体式结构，以满足运载火箭用锂离子蓄电池组的平面度和强度要求。
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