CN111129390A - 可调节电芯间预紧力的动力电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调节电芯间预紧力的动力电池，包括电池箱体、电池模组主体、预紧力调节系统和电池管理系统；所述电池模组主体包括多个从左至右依次设置的电芯；所述电池箱体包括分别对所述电池模组主体的左右两侧进行夹紧定位的左定位板和右定位板；所述左定位板和所述右定位板的间距可调；所述预紧力调节系统包括压力传感器和动力驱动元件；所述动力驱动元件能够调节所述左定位板和所述右定位板的间距；所述压力传感器用于实时采集所述左定位板与所述电池模组主体间的压力数据或/和所述右定位板与所述电池模组主体间的压力数据，并将采集到的压力数据发送至电池管理系统；所述电池管理系统内置预紧力调节控制程序，预设有标准预紧力阈值。

Description

可调节电芯间预紧力的动力电池

技术领域

本发明涉及动力电池系统技术领域，具体涉及可调节电芯间预紧力的动力电池。

背景技术

目前，电动汽车动力电池系统多数采用标准模组（355、390、590）进行组装，采用标准模组具有互换性强、产品可更好的应对市场需求的特点，标准模组生产方式主要以前端电芯产出（涂布、卷绕、模切、辊压等工序）后，将电芯组装成模组的方式，现阶段多采用焊接（激光焊、冷金属过渡焊等）连接方式进行集成，焊接后无法在对结构进行调整。但是，随着充放电的循环进行，电芯内部产气发生膨胀，电池箱体内部空间大小不会发生变化，导致电芯之间的压力会增加，而电芯集成模组后电芯间的间隙及循环后的大面贴合面积，直接影响着动力电池循环寿命，严重会对电动汽车安全性带来影响。因此，如何建立电芯在动力电池系统内部膨胀后，方便、有效识别热失控风险并调节电芯间间隙，以确保满足更长寿命的要求，是当前亟待解决的一项难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供可调节电芯间预紧力的动力电池，能够对电芯间预紧力进行实时调节，防止电芯在动力电池系统内部膨胀后对动力电池寿命以及电动汽车安装性造成影响。

本发明的可调节电芯间预紧力的动力电池，包括电池箱体、电池模组主体、预紧力调节系统和电池管理系统；

所述电池模组主体包括多个从左至右依次设置的电芯；

所述电池箱体包括分别对所述电池模组主体的左右两侧进行夹紧定位的左定位板和右定位板；所述左定位板和所述右定位板的间距可调；

所述预紧力调节系统包括压力传感器和动力驱动元件；所述动力驱动元件能够调节所述左定位板和所述右定位板的间距；所述压力传感器用于实时采集所述左定位板与所述电池模组主体间的压力数据或/和所述右定位板与所述电池模组主体间的压力数据，并将采集到的压力数据发送至所述电池管理系统；所述电池管理系统内置预紧力调节控制程序，预设有标准预紧力阈值，当采集到的压力数据大于所述标准预紧力阈值时，所述电池管理系统向所述动力驱动元件发送信号使所述左定位板和所述右定位板的间距增大；当采集到的压力数据小于所述标准预紧力阈值时，所述电池管理系统向所述动力驱动元件发送信号使所述左定位板和所述右定位板的间距减小；当采集到的压力数据等于所述标准预紧力阈值时，所述电池管理系统则不发送信号。

进一步，所述电池箱体还包括左侧端板、前侧板和后侧板， 所述左侧端板、后侧板、右定位板和前侧板依次连接围成用于容纳所述电池模组主体的框状壳体，所述左定位板以可沿左右方向移动的方式设置于所述左侧端板与所述电池模组主体之间。

进一步，所述左定位板的前后两侧分别与所述前侧板和所述后侧板相抵靠。

进一步，所述动力驱动元件设置于所述左侧端板的中部，所述动力驱动元件的输出轴向右凸出于所述左侧端板，驱动所述左定位板沿左右方向移动。

所述动力驱动元件为旋转电机，所述旋转电机的输出轴上设置有外螺纹，所述左定位板上对应所述旋转电机的输出轴位置固定有螺母，所述螺母与所述旋转电机的输出轴组成丝杠螺母副。

进一步，所述压力传感器为设置于所述左定位板与所述电池模组主体之间的片状压力传感器。

进一步，所述预紧力调节系统还包括设置在所述左定位板的上方的低压信号采集接线端子，所述低压信号采集接线端子的信号输入端与所述压力传感器信号连接，所述低压信号采集接线端子的信号输出端与所述电池管理系统信号连接。

本发明的有益效果是：本发明公开的一种可调节电芯间预紧力的动力电池，通过实时采集左定位板和电池模组主体之间的压力数据，该压力数据即为左定位板和右定位板对电池模组主体的夹紧程度，左定位板和电池模组主体的压力方向与电芯间的预紧力方向相同，可以根据采集到的压力数据判断电芯间的预紧力大小，从而准确识别出电芯是否发生膨胀，同时电池管理系统能够根据采集到的压力数据对动力驱动元件进行控制，实时调节左定位板和右定位板的间隙（即容纳电池模组主体的空间大小），实现对电芯间预紧力的实施调节，确保动力电池的长期充放电循环性能，提高电动车的安全性能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明的正视图；

图4为图3的局部剖视图；

图5为图4的A处局部放大示意图；

图6为本发明的预紧力调节系统的结构框图。

附图标记说明：1-电池模组主体，2-左定位板，3-右定位板，4-左侧端板，5-前侧板，6-后侧板，7-压力传感器，8-动力驱动元件，9-低压信号采集接线端子。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

如图1-图6所示，本实施例中的可调节电芯间预紧力的动力电池，包括电池箱体、电池模组主体1、预紧力调节系统和电池管理系统；

所述电池模组主体1包括多个从左至右依次设置的电芯；

所述电池箱体包括分别对所述电池模组主体1的左右两侧进行夹紧定位的左定位板2和右定位板3；所述左定位板2和所述右定位板3的间距可调；

所述预紧力调节系统包括压力传感器7和动力驱动元件8；所述动力驱动元件8能够调节所述左定位板2和所述右定位板3的间距；所述压力传感器7用于实时采集所述左定位板2与所述电池模组主体1间的压力数据或/和所述右定位板3与所述电池模组主体1间的压力数据，并将采集到的压力数据发送至所述电池管理系统；所述电池管理系统内置预紧力调节控制程序，预设有标准预紧力阈值，当采集到的压力数据大于所述标准预紧力阈值时，所述电池管理系统向所述动力驱动元件8发送信号使所述左定位板2和所述右定位板3的间距增大；当采集到的压力数据小于所述标准预紧力阈值时，所述电池管理系统向所述动力驱动元件8发送信号使所述左定位板2和所述右定位板3的间距减小；当采集到的压力数据等于所述标准预紧力阈值时，所述电池管理系统则不发送信号。

左定位板2和右定位板3分别设置在电池模组主体1的左右两侧，对电池模组主体1进行夹紧定位，由于电池模组主体1中的多个电芯从左到右依次设置，所以左定位板2和右定位板3的间距能够对电芯间的预紧力产生影响，本实施例中通过压力传感器7实时采集所述左定位板2与所述电池模组主体1间的压力数据，并通过电池管理系统将采集到的的压力数据与标准预紧力阈值进行比对，若采集到的压力数据小于标准预紧力阈值，则可能是装配时出现误差导致电芯间预紧力较小，为了保证电芯的间隙符合要求，电池管理系统发出信号使动力驱动元件8工作，动力驱动元件8使左定位板2向右移动，左定位板2与右定位板3的间隙减小，用于容纳电池模组主体1的空间减小，左定位板2与右定位板3对电池模组主体1的压力增加，电芯间预紧力也随之增加，当压力传感器7采集到的压力数据与标准预紧力阈值相同时动力驱动元件8即停止工作；若采集到的压力数据大于标准预紧力阈值，则可能是随着充放电的循环进行，电芯内部产气发生膨胀，电芯之间的压力会增加，为了防止电芯膨胀影响动力电池循环寿命和电动汽车安全性，电池管理系统发出信号使动力驱动元件8工作，动力驱动元件8使左定位板2向左移动，左定位板2与右定位板3的间隙增加，用于容纳电池模组主体1的空间增加，左定位板2与右定位板3对电池模组主体1的压力减小，电芯间预紧力也随之减小，当压力传感器7采集到的压力数据与标准预紧力阈值相同时动力驱动元件8即停止工作。压力传感器、电池管理系统和动力驱动元件均属于现有技术，可以采用市场上能够直接购买的产品，具体原理在此不再说明。

通过实时采集左定位板2和电池模组主体1之间的压力数据，该压力数据即为左定位板2和右定位板3对电池模组主体1的夹紧程度，左定位板2和电池模组主体1的压力方向与电芯间的预紧力方向相同，可以根据采集到的压力数据判断电芯间的预紧力大小，从而准确识别出电芯是否发生膨胀，同时电池管理系统能够根据采集到的压力数据对动力驱动元件8进行控制，实时调节左定位板2和右定位板3的间隙（即容纳电池模组主体1的空间大小），实现对电芯间预紧力的实施调节，确保动力电池的长期充放电循环性能，提高电动车的安全性能。

本实施例中，所述电池箱体还包括左侧端板4、前侧板5和后侧板6， 所述左侧端板4、后侧板6、右定位板3和前侧板5依次连接围成用于容纳所述电池模组主体1的框状壳体，所述左定位板2以可沿左右方向移动的方式设置于所述左侧端板4与所述电池模组主体1之间。电池模组主体1设置在框状壳体中，后侧板6、右定位板3和前侧板5与电池模组主体1相贴合，左侧端板4的前后两端分别与前侧板5和后侧板6连接固定，左侧端板4与电池模组主体1的左壁之间存在间隙，左定位板2设置在该间隙中并且该间隙能够保证左定位板2在左右方向上有移动裕量。

本实施例中，所述左定位板2的前后两侧分别与所述前侧板5和所述后侧板6相抵靠。前侧板5的内壁和后侧板6的内壁组成引导左定位板2沿左右方向移动的轨道，这种设计不需要在前侧板5和后侧板6上额外加工导向轨道，简化了左定位板2、前侧板5和后侧板6的形状，降低了加工难度和装配难度。

本实施例中，所述动力驱动元件8设置于所述左侧端板4的中部，所述动力驱动元件8的输出轴向右凸出于所述左侧端板4，驱动所述左定位板2沿左右方向移动。动力驱动元件8有多种选择，例如动力驱动元件8可以选用直线电机，直线电机的输出轴与左定位板2连接，通过控制直线电机的输出轴的向左伸长推动左定位板2向左移动，通过控制直线电机的输出轴的向右缩短拉动左定位板2向右移动。本实施例中的所述动力驱动元件8采用旋转电机，所述旋转电机的输出轴上设置有外螺纹，所述左定位板2上对应所述旋转电机的输出轴位置固定有螺母，所述螺母与所述旋转电机的输出轴组成丝杠螺母副，通过控制旋转电机的输出轴正反转，使螺母带动左定位板2向左或者向右移动，采用丝杠螺母副的位移量控制更加精准。

本实施例中，所述压力传感器7为设置于所述左定位板2与所述电池模组主体1之间的片状压力传感器。片状压力传感器的厚度小，安装简便，不需要在左定位板2或者电池模组主体1上设置复杂的安装结构。

本实施例中，所述预紧力调节系统还包括设置在所述左定位板2的上方的低压信号采集接线端子9，所述低压信号采集接线端子9的信号输入端与所述压力传感器7信号连接，所述低压信号采集接线端子9的信号输出端与所述电池管理系统信号连接。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种可调节电芯间预紧力的动力电池，其特征在于：包括电池箱体、电池模组主体（1）、预紧力调节系统和电池管理系统；

所述电池模组主体（1）包括多个从左至右依次设置的电芯；

所述电池箱体包括分别对所述电池模组主体（1）的左右两侧进行夹紧定位的左定位板（2）和右定位板（3）；所述左定位板（2）和所述右定位板（3）的间距可调；

所述预紧力调节系统包括压力传感器（7）和动力驱动元件（8）；所述动力驱动元件（8）能够调节所述左定位板（2）和所述右定位板（3）的间距；所述压力传感器（7）用于实时采集所述左定位板（2）与所述电池模组主体（1）间的压力数据或/和所述右定位板（3）与所述电池模组主体（1）间的压力数据，并将采集到的压力数据发送至所述电池管理系统；所述电池管理系统内置预紧力调节控制程序，预设有标准预紧力阈值，当采集到的压力数据大于所述标准预紧力阈值时，所述电池管理系统向所述动力驱动元件（8）发送信号使所述左定位板（2）和所述右定位板（3）的间距增大；当采集到的压力数据小于所述标准预紧力阈值时，所述电池管理系统向所述动力驱动元件（8）发送信号使所述左定位板（2）和所述右定位板（3）的间距减小；当采集到的压力数据等于所述标准预紧力阈值时，所述电池管理系统则不发送信号。

2.根据权利要求1所述的可调节电芯间预紧力的动力电池，其特征在于：所述电池箱体还包括左侧端板（4）、前侧板（5）和后侧板（6）， 所述左侧端板（4）、后侧板（6）、右定位板（3）和前侧板（5）依次连接围成用于容纳所述电池模组主体（1）的框状壳体，所述左定位板（2）以可沿左右方向移动的方式设置于所述左侧端板（4）与所述电池模组主体（1）之间。

3.根据权利要求2所述的可调节电芯间预紧力的动力电池，其特征在于：所述左定位板（2）的前后两侧分别与所述前侧板（5）和所述后侧板（6）相抵靠。

4.根据权利要求2所述的可调节电芯间预紧力的动力电池，其特征在于：所述动力驱动元件（8）设置于所述左侧端板（4）的中部，所述动力驱动元件（8）的输出轴向右凸出于所述左侧端板（4），驱动所述左定位板（2）沿左右方向移动。

5.根据权利要求4所述的可调节电芯间预紧力的动力电池，其特征在于：所述动力驱动元件（8）为旋转电机，所述旋转电机的输出轴上设置有外螺纹，所述左定位板（2）上对应所述旋转电机的输出轴位置固定有螺母，所述螺母与所述旋转电机的输出轴组成丝杠螺母副。

6.根据权利要求2所述的可调节电芯间预紧力的动力电池，其特征在于：所述压力传感器（7）为设置于所述左定位板（2）与所述电池模组主体（1）之间的片状压力传感器。

7.根据权利要求1所述的可调节电芯间预紧力的动力电池，其特征在于：所述预紧力调节系统还包括设置在所述左定位板（2）的上方的低压信号采集接线端子（9），所述低压信号采集接线端子（9）的信号输入端与所述压力传感器（7）信号连接，所述低压信号采集接线端子（9）的信号输出端与所述电池管理系统信号连接。

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