CN110828734A - 一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,属于能源电池领域。本发明包括控制装置和加载结构,控制装置包括上部件和下部件,加载结构包括左夹板和右夹板,加载结构之间放置电池电芯,左夹板上、下两端分别与上部件和下部件连接,右夹板上、下两端分别与上部件和下部件连接;根据电池电芯的膨胀方向,通过控制上部件、下部件分别驱动左夹板、右夹板的轴向移动,轴向移动为沿着上部件和下部件长度方向的移动,调控电池电芯在循环过程中受到的外加力学约束,从而提高电池模组的使用寿命。调控电池电芯在循环过程中受到的外加力学约束包括主动或被动地调控,主动调控采用主动电动控制或主动液压控制,被动调控采用被动弹簧控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,属于能源电池领域。
背景技术
随着人们的生活水平不断提高以及人们的环保意识逐渐的提升,电动设备在日常生活中所占比重变得越来越大并且在一些领域内可能会取代燃油燃气设备,这就对为电动设备提供能源供应的锂电池提出的很高的要求。人们不断提高锂电池的容量,会导致锂电池在充放电过程中产生显著巨大的体积膨胀,如果任由电池发生显著的体积膨胀,则会影响电池及电池模组的使用寿命。对电池模组施加一定的力学约束可以在一定程度上抑制电池的体积膨胀,提升电池及电池模组的循环性能,因此对电池模组外加力学约束显得越来越重要。
目前常用的电池模组只在两侧的电池通过外部模组外壳施加固定的约束,但是在电池之间无约束,这样的模组结构无法实现在电池循环过程中主动调节外加力学约束。电池在不同的循环周次和循环状态下,需要的最佳外加力学约束是不同的,因此为了延长电池及电池模组的使用寿命,开发一种外加力学约束参数可调的模组结构是很重要的。
发明内容
本发明公开的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构要解决的技术问题是:具有外加力学约束参数可调的模组结构的电池模组,可以主动或被动地调控电池电芯在循环过程中受到的外加力学约束,从而提高电池模组的使用寿命,外加力学约束包括外加压力约束和外加位移约束。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明公开的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,包括控制装置和加载结构,所述控制装置包括上部件和下部件,所述加载结构包括左夹板和右夹板,所述加载结构之间放置电池电芯,所述左夹板上、下两端分别与上部件和下部件连接,所述右夹板上、下两端分别与上部件和下部件连接。根据电池电芯的膨胀方向,通过控制上部件、下部件分别驱动左夹板、右夹板的轴向移动,所述轴向移动为沿着上部件和下部件长度方向的移动,调控电池电芯在循环过程中受到的外加力学约束,从而提高电池模组的使用寿命。所述外加力学约束包括外加压力约束和外加位移约束。
作为优选,所述电池电芯为锂离子电池电芯。
调控电池电芯在循环过程中受到的外加力学约束的方式包括主动调控和被动调控。
作为优选,当调控方式为主动调控时,控制方式采用主动电动控制,所述控制装置包括上轨道、下轨道、电机和控制器,所述左夹板上、下两端分别与上轨道和下轨道连接,所述右夹板上、下两端分别与上轨道和下轨道连接。所述控制器与电机、左夹板和右夹板连接。所述电机与上轨道和下轨道连接。根据电池电芯的膨胀方向,所述上轨道和下轨道分别驱动左夹板和右夹板的轴向移动。
为了调控电池电芯的外加压力约束,作为进一步优选,所述左夹板和右夹板设置有压力传感器。
为了调控电池电芯的外加位移约束,作为进一步优选,所述左夹板和右夹板设置有位移传感器。
作为优选,当调控方式为主动调控时,控制方式采用主动液压控制,所述控制装置包括上液压阀、下液压阀、液压马达和控制器,所述左夹板上、下两端分别与上液压阀和下液压阀连接,所述右夹板上、下两端分别与上液压阀和下液压阀连接。所述控制器与液压马达、左夹板和右夹板连接。所述液压马达与上液压阀和下液压阀连接。根据电池电芯的膨胀方向,所述上液压阀和下液压阀分别驱动左夹板和右夹板的轴向移动。
为了调控电池电芯的外加压力约束,作为进一步优选,所述左夹板和右夹板设置有压力传感器。
为了调控电池电芯的外加位移约束,作为进一步优选,所述左夹板和右夹板设置有位移传感器。
作为优选,当调控方式为被动调控时,控制方式采用被动弹簧控制,所述控制装置包括上弹簧、下弹簧和压力示数器,所述左夹板上、下两端分别与上弹簧和下弹簧连接,所述右夹板上、下两端分别与上弹簧和下弹簧连接。根据电池电芯的膨胀方向,所述上弹簧和下弹簧分别驱动左夹板和右夹板的轴向移动。
为了调控电池电芯的外加压力约束,作为进一步优选,所述左夹板和右夹板设置有压力传感器。
为了调控电池电芯的外加位移约束,作为进一步优选,所述左夹板和右夹板设置有位移传感器。
本发明公开的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构的工作方法为:多个电池电芯与外加力学约束参数可调的模组结构间隔放置。在电池电芯充放电循环过程中会产生显著的体积膨胀,左夹板和右夹板设置的传感器感受到电池电芯的变化,压力传感器将压力信息传输反馈,位移传感器将位移信息传输反馈。根据电池电芯的膨胀方向,通过控制上部件、下部件分别驱动左夹板、右夹板的轴向移动,调控电池电芯在循环过程中受到的外加力学约束,即调控左夹板和右夹板对电池电芯的挤压程度,达到调控压力或位移效果。
有益效果:
1、本发明公开的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,根据电池电芯的膨胀方向,通过控制上部件、下部件分别驱动左夹板、右夹板的轴向移动,调控电池电芯在循环过程中受到的外加力学约束,从而提高电池模组的使用寿命。所述外加力学约束包括外加压力约束和外加位移约束。
2、本发明公开的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,调控电池电芯在循环过程中受到的外加力学约束包括主动或被动地调控,主动调控采用主动电动控制或主动液压控制,被动调控采用被动弹簧控制,并提供上述三种调控方式的具体装置实现结构,具有结构紧凑、调控效率高和便于使用的优点。
附图说明
图1是本发明提出的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构的基本结构示意图。
图2是本发明提出的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构的主动电动控制方式的结构示意图。
图3是本发明提出的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构的被动弹簧控制方式的结构示意图。
图4是本发明提出的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构的主动液压控制方式的结构示意图。
图5是完成组装的锂电池模组的示意图。
其中:1—上部件;1.1—上轨道;1.2—上弹簧;1.3—上液压阀;2—下部件;2.1—下轨道;2.2—下弹簧;2.3—下液压阀;3—左夹板;4—右夹板;5—电池电芯;6—电机;7—控制器;8—液压马达;9—压力示数器。
具体实施方式
下面将结合实施例和附图对本发明提出的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构进行描述说明。
实施例中所说的轴向为上部件1和下部件2的长度方向。
如图1所示,本实施例公开的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,基本结构包括控制装置和加载结构,所述控制装置包括上部件1和下部件2,所述加载结构包括左夹板3和右夹板4,所述加载结构之间放置电池电芯5,所述左夹板3上、下两端分别与上部件1和下部件2连接,所述右夹板4上、下两端分别与上部件1和下部件2连接。根据电池电芯的膨胀方向,通过控制上部件1、下部件2分别驱动左夹板3、右夹板4的轴向移动,调控电池电芯在循环过程中受到的外加力学约束,从而提高电池模组的使用寿命。所述外加力学约束包括外加压力约束和外加位移约束。
实施例1:
如图2所示,本实施例公开的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,包括控制装置和加载结构,加载结构包括左夹板3和右夹板4,控制装置采用主动电动控制,控制装置包括上轨道1.1、下轨道2.1、电机6和控制器7,左夹板3上、下两端分别与上轨道1.1和下轨道2.1连接,右夹板4上、下两端分别与上轨道1.1和下轨道2.1连接。控制器7与电机6、左夹板3和右夹板4连接。电机6与上轨道1.1和下轨道2.1连接。根据电池电芯的膨胀方向,上轨道1.1和下轨道2.1分别驱动左夹板3和右夹板4的轴向移动。
左夹板3和右夹板4设置有压力传感器,通过压力传感器感受到电池电芯5的轴向压力变化,压力传感器将压力信息传输反馈到控制器7中,控制器7根据程序设定改变电机6的转速,通过上轨道1.1和下轨道2.1将电机6转速的改变作用于左夹板3和右夹板4,从而改变作用于电池电芯的外加压力,形成一个控制闭环,达到调控压力的效果。
本实施例公开一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构的工作方法为:
在如图5所示的模组中,多个电池电芯与外加力学约束参数可调的模组结构间隔放置。电池电芯5在充放电循环过程中会产生显著的体积膨胀,从而产生轴向压力的变化,左夹板3和右夹板4设置的压力传感器感受到电池电芯5的轴向压力变化,压力传感器将压力信息传输反馈到控制器7中,控制器7根据预先设定的程序改变电机6的转速,通过上轨道1.1和下轨道2.1将电机6转速的改变作用于左夹板3和右夹板4,从而改变左夹板3和右夹板4对电池电芯5的挤压程度,进而调控电池电芯的外加压力,形成一个控制闭环,达到调控压力的效果。
实施例2:
如图3所示,本实施例公开的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,包括控制装置和加载结构,加载结构包括左夹板3和右夹板4,控制装置采用被动弹簧控制,控制装置包括上弹簧1.2、下弹簧2.2和压力示数器9,左夹板3上、下两端分别与上弹簧1.2和下弹簧2.2连接,右夹板4上、下两端分别与上弹簧1.2和下弹簧2.2连接。根据电池电芯的膨胀方向,上弹簧1.2和下弹簧2.2分别驱动左夹板3和右夹板4的轴向移动。
左夹板3和右夹板4设置有压力传感器,通过压力传感器感受到电池电芯5的轴向压力变化,压力传感器将压力信息传输到压力示数器9,通过压力示数器9实时监控电池电芯的外加压力参数。
本实施例公开一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构的工作方法为:
在如图5所示的模组中,多个电池电芯与外加力学约束参数可调的模组结构间隔放置。电池电芯5在充放电循环过程中会产生显著的体积膨胀,从而产生轴向压力的变化,左夹板3和右夹板4设置的压力传感器感受到电池电芯5的轴向压力变化,压力传感器将压力信息传输压力示数器9,由于左夹板3和右夹板4之间弹簧的使用,使得电池电芯5可以在一定程度膨胀,但是外加压力约束恒定。如果压力示数器9显示电池电芯5受到的外加压力有较大的变化,则可以更换弹性系数不同的上弹簧1.2和下弹簧2.2,从而保证外加压力约束的恒定。
实施例3:
如图4所示,本实施例公开的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,包括控制装置和加载结构,加载结构包括左夹板3和右夹板4,控制装置采用主动液压控制,控制装置包括上液压阀1.3、下液压阀2.3、液压马达8和控制器7,左夹板3上、下两端分别与上液压阀1.3和下液压阀2.3连接,右夹板4上、下两端分别与上液压阀1.3和下液压阀2.3连接。控制器7与液压马达8、左夹板3和右夹板4连接。液压马达8与上液压阀1.3和下液压阀2.3连接。根据电池电芯的膨胀方向,上液压阀1.3和下液压阀2.3分别驱动左夹板3和右夹板4的轴向移动。
左夹板3和右夹板4设置有位移传感器,通过位移传感器感受到电池电芯5的轴向位移变化,位移传感器将位移信息传输反馈到控制器7中,控制器7根据程序设定改变液压马达8的转速,通过上液压阀1.3和下液压阀2.3将液压马达8转速的改变作用于左夹板3和右夹板4,从而改变作用于电池电芯的外加位移约束,形成一个控制闭环,达到调控位移的效果。
本实施例公开一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构的工作方法为:
在如图5所示的模组中,多个电池电芯与外加力学约束参数可调的模组结构间隔放置。在电池电芯5充放电循环过程中会产生显著的体积膨胀,从而产生轴向位移变化,左夹板3和右夹板4设置的位移传感器感受到电池电芯5的轴向位移变化,位移传感器将位移信息传输反馈到控制器7中,控制器7根据预先设定的程序改变液压马达8的转速,通过上液压阀1.3和下液压阀2.3将液压马达8转速的改变作用于左夹板3和右夹板4,从而改变左夹板3和右夹板4对电池电芯5的挤压程度,进而调控作用于电池电芯的外加位移约束,形成一个控制闭环,达到调控位移的效果。
以上所述的具体描述,对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,其特征在于:包括控制装置和加载结构,所述控制装置包括上部件(1)和下部件(2),所述加载结构包括左夹板(3)和右夹板(4),所述加载结构之间放置电池电芯(5),所述左夹板(3)上、下两端分别与上部件(1)和下部件(2)连接,所述右夹板(4)上、下两端分别与上部件(1)和下部件(2)连接;根据电池电芯的膨胀方向,通过控制上部件(1)、下部件(2)分别驱动左夹板(3)、右夹板(4)的轴向移动,所述轴向移动为沿着上部件(1)和下部件(2)长度方向的移动,调控电池电芯在循环过程中受到的外加力学约束,从而提高电池模组的使用寿命;所述外加力学约束包括外加压力约束和外加位移约束。
2.如权利要求1所述的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,其特征在于:所述电池电芯(5)为锂离子电池电芯。
3.如权利要求1或2所述的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,其特征在于:调控电池电芯(5)在循环过程中外加力学约束的方式包括主动调控和被动调控。
4.如权利要求3所述的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,其特征在于:当调控方式为主动调控时,控制方式采用主动电动控制,所述控制装置包括上轨道(1.1)、下轨道(2.1)、电机(6)和控制器(7),所述左夹板(3)上、下两端分别与上轨道(1.1)和下轨道(2.1)连接,所述右夹板(4)上、下两端分别与上轨道(1.1)和下轨道(2.1)连接;所述控制器(7)与电机(6)、左夹板(3)和右夹板(4)连接;所述电机(6)与上轨道(1.1)和下轨道(2.1)连接;根据电池电芯的膨胀方向,所述上轨道(1.1)、下轨道(2.1)分别驱动左夹板(3)和右夹板(4)的轴向移动。
5.如权利要求4所述的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,其特征在于:为了调控电池电芯的外加压力约束,所述左夹板(3)和右夹板(4)设置有压力传感器;为了调控电池电芯的外加位移约束,所述左夹板(3)和右夹板(4)设置有位移传感器。
6.如权利要求3所述的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,其特征在于:作为优选,当调控方式为主动调控时,控制方式采用主动液压控制,所述控制装置包括上液压阀(1.3)、下液压阀(2.3)、液压马达(8)和控制器(7),所述左夹板(3)上、下两端分别与上液压阀(1.3)和下液压阀(2.3)连接,所述右夹板(4)上、下两端分别与上液压阀(1.3)和下液压阀(2.3)连接;所述控制器(7)与液压马达(8)、左夹板(3)和右夹板(4)连接;所述液压马达(8)与上液压阀(1.3)和下液压阀(2.3)连接;所述上液压阀(1.3)和下液压阀(2.3)分别驱动左夹板(3)和右夹板(4)的轴向移动。
7.如权利要求6所述的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,其特征在于:为了调控电池电芯的外加压力约束,所述左夹板(3)和右夹板(4)设置有压力传感器;为了调控电池电芯的外加位移约束,所述左夹板(3)和右夹板(4)设置有位移传感器。
8.如权利要求3所述的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,其特征在于:作为优选,当调控方式为被动调控时,控制方式采用被动弹簧控制,所述控制装置包括上弹簧(1.2)、下弹簧(2.2)和压力示数器(9),所述左夹板(3)上、下两端分别与上弹簧(1.2)和下弹簧(2.2)连接,所述右夹板(4)上、下两端分别与上弹簧(1.2)和下弹簧(2.2)连接;所述上弹簧(1.2)和下弹簧(2.2)驱动左夹板(3)和右夹板(4)的轴向移动。
9.如权利要求8所述的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,其特征在于:为了调控电池电芯的外加压力约束,所述左夹板(3)和右夹板(4)设置有压力传感器;为了调控电池电芯的外加位移约束,所述左夹板(3)和右夹板(4)设置有位移传感器。
10.如权利要求3所述的一种电池电芯外加力学约束参数可调的模组结构,其特征在于:工作方法为,多个电池电芯与外加力学约束参数可调的模组结构间隔放置;在电池电芯(5)充放电循环过程中会产生显著的体积膨胀,左夹板(3)和右夹板(4)设置的传感器感受到电池电芯(5)的变化,压力传感器将压力信息传输反馈,位移传感器将位移信息传输反馈;根据电池电芯的膨胀方向,通过控制上部件(1)、下部件(2)分别驱动左夹板(3)、右夹板(4)的轴向移动,调控电池电芯在循环过程中受到的外加力学约束,即调控左夹板(3)和右夹板(4)对电池电芯(5)的挤压程度,达到调控压力或位移效果。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200221 |
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