CN111682140A - 一种用于新能源汽车的电池包、电池舱及换电站 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于新能源汽车的电池包、电池舱及换电站，所述电池包包括壳体和设置在所述壳体内的多个串并联连接而成的电芯，壳体的上部设有密封盖，密封盖上设有用于降低电池包内压力的释压装置，且所述释压装置通过传感装置与新能源汽车上的行车电脑相连；其效果是：利用电池包上设置释压装置和与行车电脑相连的传感装置，实时监测电池包的状态，在电芯异常过热，导致电芯熔融，体积膨胀时，触发减压阀动作，并利用传感装置通过行车电脑进行自动报警，便于用户及时处置，将报警的电池包移出电池舱，以避免使爆燃事故危及整车；电池包的充电过程与新能源汽车本体相分离，通过更换电池包方式补充电能，实现新能源汽车可持续行驶。

Description

一种用于新能源汽车的电池包、电池舱及换电站
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种用于新能源汽车的电池包、电池舱及换电站。
背景技术
汽车已经成为当今社会不可或缺的交通工具。汽车在给人们出行带来便利的同时，汽车的大量使用所造成的噪音和空气污染，越来越成为人类的公害。寻找替代化石能源，为汽车提供动力，成为近年来经济社会的热点话题。在政策和市场预期的引导下，大量人力财力投入到新能源汽车研发之中。经过几年的尝试与竞争，由三元锂电池和磷酸铁锂电池提供动力的汽车成为目前新能源汽车的主流。
但是，尽管有国家对电动汽车的价格补贴政策，尽管有免除汽车购置税的优惠政策，尽管部分城市出台了免摇号、免拍牌费用的优惠政策，迄今为止电动汽车的年销量仅占全部乘用车年销量的4.5％。距离通过新能源汽车的使用来减少噪音和空气污染的目标还有较大差距。
电动汽车之所以不被市场普遍接受，是因为其在技术、安全方面还存在着诸多问题。这些问题包括：
1.续航里程短，尽管一些车型号称续航能力400或600公里，但是受到高速行驶、使用空调、环境温度的影响，实际续航能力仅为200-300公里；
2.一些车型发生过由电池包引发的整车爆燃事故，给车主带来巨大损失，这也是车主和潜在车主最大的顾虑之一；
3.一些车主不具备安装充电桩的条件，距离公共充电桩较远，充电不方便；
4.某车企尝试在高速公路休息区为长途驾驶的电动汽车整体更换电池包，以达到长途驾驶的目的，但因技术难度大，需专业人员操作等原因，无法普及；
5.电动汽车爆燃事件是由个别电芯质量问题引发的整车事故，现有技术无法实时监测每个电芯的工作状态，进而无法及时发现个别电芯损坏，及时排除整车爆燃事故隐患；
6.极端寒冷天气电动汽车难启动，且影响电池功率的发挥；
7.极端高温天气易产生爆燃事故；
8.现有电池包防水是个较大的难题，遇暴雨或涉水时，容易漏电；
9.充电时间过长，尽管有些“快充技术”可以在较短的时间内充入部分电量，以保证车辆继续行驶，但多数车主无法接受中途停车充电的现实，除非停车充电像燃油车到加油站加油一样方便；
为此，本申请人进行了多方向的探索和研究，找到了解决上述问题的方法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于新能源汽车的电池包、电池舱及换电站，以实现可实时监测电池包状态以防范爆燃事故，以及调控电池工作环境的技术方案。
第一方面：本发明实施例提供了一种用于新能源汽车的电池包，包括壳体和设置在所述壳体内的多个串并联连接而成的电芯，所述壳体的上部设有密封盖，所述密封盖上设有用于降低电池包内压力的释压装置，且所述释压装置通过传感装置与新能源汽车上的行车电脑相连。
作为本发明的一个优选的技术方案，所述壳体的底部设有用于增加摩擦阻力的网纹。
作为本发明的一个优选的技术方案，所述密封盖上设有与外部电池包电性连接的电极部。
第二方面：一种用于新能源汽车的电池舱，所述电池舱内划分有若干隔舱，用于规则地放置多个如第一方面所述的电池包；
所述电池舱上设有用于所述电池包出/入的舱门；
在各隔舱的底部设有用于运输所述电池包出/入的传动系统，以实现将所述电池包传送至所述舱门；
所述电池舱内还设有用于将各电池包内的电能输送到电动发动机的触点系统。
作为本发明的一个优选的技术方案，所述触点系统还具有加压功能，用于使连接的电池包保持稳定。
作为本发明的一个优选的技术方案，所述电池舱还设有热管理系统，所述热管理系统包括风机、进气口、排气口和设置在所述电池舱内的温度检测装置，所述风机和温度检测装置分别与新能源汽车的行车电脑相连。
第三方面：一种换电站，包括：
用于将第一方面所述的电池包从新能源汽车上卸下，并将充电后的所述电池包运送至新能源汽车上的传送机；
用于放置所述电池包并进行充电的充电柜；
以及用于为所述充电柜提供电源连接的充电器。
作为本发明的一个优选的技术方案，所述充电柜包括用于放置所述电池包的多个充电舱和升降装置；
所述升降装置用于将从新能源汽车上卸下的电池包升至相应的充电舱以充电，或将已经充电完毕的电池包从充电舱降至所述传送机的传送带端口。
作为本发明的一个优选的技术方案，所述传送机包括电动机和传送带，所述传送带的一端与所述充电柜内的所述升降装置相连，所述传送带的另一端与新能源汽车上的舱门对接。
作为本发明的一个优选的技术方案，所述充电柜的外表面设有保温层。
采用上述技术方案，具有以下优点：本发明提出的一种用于新能源汽车的电池包、电池舱及换电站，利用电池包上设置释压装置和与行车电脑相连的传感装置，实时监测电池包的状态，在电芯异常过热，导致电芯熔融，体积膨胀时，触发减压阀动作，并利用传感装置通过行车电脑进行自动报警，便于用户及时处置，将报警的电池包移出电池舱，切断爆燃事故隐患；并通过在电池舱中设有热管理系统，及时调控电池的工作环境，从而使得电池工作在适宜的环境，提高转换效率的同时，也进一步保证电池的使用安全；电池包的充电过程与新能源汽车本体相分离，通过更换电池包方式补充电能，实现新能源汽车可持续行驶。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种用于新能源汽车的电池包的底部结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种用于新能源汽车的电池包的顶部结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种用于新能源汽车的电池舱的隔舱、传动系统的传送平面结构示意图；
图4为图3中电池舱中金属外壳的截面图；
图5为本发明实施例提供的一种换电站的工作流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参考图1、图2所示，本发明实施例提供的一种用于新能源汽车的电池包，包括壳体1和设置在所述壳体内的多个串并联连接而成的电芯，所述壳体1的上部设有密封盖，所述密封盖上设有用于降低电池包内压力的释压装置11，且所述释压装置11通过传感装置与新能源汽车上的行车电脑相连。
具体地，以某品牌电动汽车需7000个电芯为例，一辆新能源汽车需要35-40个电池包，每个电池包容纳175-200个电芯；所述壳体1采用金属外壳，利用金属外壳以满足安全强度和热量交换的需要，金属外壳内的电芯按照串联、并联或串并联结合的方式联结在一起，在此不做限制，以达到满足电动汽车所需的工作电压和电流。
进一步地，所述释压装置11采用减压阀，传感装置采用压力传感器来实时监测电池包状态，电池包的底部轧有网状纹12，以增加摩擦阻力，金属外壳的上部为电池包的密封盖，密封盖上设有“正、负”两个金属电极13(即电极部)来实现与外部电池包电性连接的作用；所述密封盖上设有减压阀，并通过压力传感器与行车电脑相连；通过利用行车电脑，即在当前电动汽车主流电池管理系统基础上进行应用，与压力传感器相连，监控内部电池工作状况，这样当遇到某个电池包内的电芯熔融造成的电池包内压力过大，直至膨胀时，减压阀开启，并通过传感器自动报警，用户迅速停车处理，以防范爆燃事故，以避免使爆燃事故危及整车，将损失控制在一个电池包。
上述方案，不论当前主流的电芯还是切片电池，均可按照一定规则组装在电池包内部。
本发明实施例还提供了一种用于新能源汽车的电池舱，参考图3，所述电池舱2内划分有若干隔舱21，用于规则地放置多个前文所述的电池包；
所述电池舱2上设有用于所述电池包出/入的舱门22，这样便于更换电池包；
在各隔舱21的底部设有用于运输所述电池包出/入的传动系统23，以实现将所述电池包传送至所述舱门或从舱门传送至内部；
所述电池舱内还设有用于将各电池包内的电能输送到电动发动机的触点系统。
实施时，电池舱由金属外壳构成，其强度需满足保护电池包安全的需要；电池包在电池舱内为单层多列平面布置，电池舱布置在新能源汽车的驾驶舱和行李舱的下部；
参考图4，电池舱金属外壳25的外面，附着有1-1.5厘米厚的树脂发泡层24，起到保温、防水、绝缘和减缓冲击的作用，其中，所述树脂发泡层选用阻燃材料制成；所述传动系统23选用市场上常见的滚轴传动系统，用以运输电池包进/出电池舱；将泛电和报警的电池包卸下，并将充满电量的电池包自动安置于电池舱内。
进一步地，为了避免汽车晃动时，可能造成电路连接中断的情况，所述触点系统还具有加压功能，用于使连接的电池包保持稳定。
进一步地，由于电池的工作温度与电能转化率及安全性密切相关；因此，所述电池舱还设有热管理系统，所述热管理系统包括风机、进气口、排气口和设置在所述电池舱内的温度检测装置，所述风机和温度检测装置分别与新能源汽车的行车电脑相连；当电池舱内温度达到或超过电池最佳工作温度上限时，风机启动，进气口和排气口打开，将电池舱内过热的空气排出电池舱外，使得电池在一个合适的环境中工作。
具体应用时，根据不同地区气温情况在设计上有所不同：a如电动汽车长期在极端寒冷的地方使用时，应增加电池舱保温层厚度，并增设开机前预热功能；b如电动汽车长期在极端高温的地方使用时，应考虑选用对高温耐受力更强的磷酸铁锂电池。
通过上述方案，所述电池包规则地摆放在所述电池舱内，为电动机提供电能，驱动汽车前进。
参照图5所示，一种换电站，用于从电动汽车上卸下缺泛电量的前述电池包，换上已充满电量的电池包、并为卸下的前述电池包充电，包括：
用于将前文所述的电池包从新能源汽车上卸下，并将充电后的所述电池包运送至新能源汽车上的传送机；
用于放置所述电池包并进行充电的充电柜；
以及用于为所述充电柜提供电源连接的充电器。
实施时，充电柜的外壳采用金属制成，充电柜可采用单列多层或多列多层充电舱设计；所述充电柜包括用于放置所述电池包的多个充电舱和升降装置；
所述升降装置用于将从新能源汽车上卸下的电池包升至相应的充电舱以充电，或将已经充电完毕的电池包从充电舱降至所述传送机的传送带端口；
所述传送机包括电动机和传送带，所述传送带的一端与所述充电柜内的所述升降装置相连，所述传送带的另一端与新能源汽车上的舱门对接；
所述电动机选用市场通用机型，传送带选用滚轴式传动系统，且具备升降、伸缩功能；传送带一端与充电柜内的升降机(即升降装置)相连，另一端与电动汽车上的舱门相连。
充电柜内部结构如同前文所述电池舱的内部结构，每层充电舱的底部设有滚轴传动系统，顶部设有触点连接系统与电池包的电极相连；应用时，如是极端寒冷地区，所述充电柜的外表面设有保温层，保温层厚度依据所处地区极端最低气温确定，目的是保持正在充电的电芯和已经充满电的电芯处于合适的工作温度；同时，充电站选用主流电池管理系统，监控电池充电状况，评估电池性能及寿命。
所述充电器选用通用且主流的设备；充电器布置在充电柜一旁；充电器通过电缆，一端与市政电力系统相连，一端与充电柜电路相连，为电池包充电；
充电站可安置在公共停车场、居民小区停车场(楼)、加油站、高速公路休息区等处；充电站设有接地线，以减少静电；充电站安装在室外时，另加遮阳、遮雨、避雷装置。
通过上述方案，当电池电量快要用尽时，系统提示驾驶者到就近的充电站更换电池包，省掉了传统的充电过程，使其更加简单高效；
并且本方案可减少大量的个人充电桩，减少大量的公共充电桩，充电过程改由设在公共停车场、加油站、高速公路休息区等处设置的充电站来完成；
同时，本方案的更换电池包过程，如燃油车到加油站加油一样方便。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体地”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
最后需要说明的是，以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离本申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。

Claims (10)

1.一种用于新能源汽车的电池包，其特征在于，包括壳体和设置在所述壳体内的多个串并联连接而成的电芯，所述壳体的上部设有密封盖，所述密封盖上设有用于降低电池包内压力的释压装置，且所述释压装置通过传感装置与新能源汽车上的行车电脑相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的电池包，其特征在于，所述壳体的底部设有用于增加摩擦阻力的网纹。
3.根据权利要求2所述的一种用于新能源汽车的电池包，其特征在于，所述密封盖上设有与外部电池包电性连接的电极部。
4.一种用于新能源汽车的电池舱，其特征在于，所述电池舱内划分有若干隔舱，用于规则地放置多个如权利要求1至3中任一所述的电池包；
所述电池舱上设有用于所述电池包出/入的舱门；
在各隔舱的底部设有用于运输所述电池包出/入的传动系统，以实现将所述电池包传送至所述舱门；
所述电池舱内还设有用于将各电池包内的电能输送到电动发动机的触点系统。
5.根据权利要求4所述的一种用于新能源汽车的电池舱，其特征在于，所述触点系统还具有加压功能，用于使连接的电池包保持稳定。
6.根据权利要求5所述的一种用于新能源汽车的电池舱，其特征在于，所述电池舱还设有热管理系统，所述热管理系统包括风机、进气口、排气口和设置在所述电池舱内的温度检测装置，所述风机和温度检测装置分别与新能源汽车的行车电脑相连。
7.一种换电站，其特征在于，包括：
用于将权利要求3所述的电池包从新能源汽车上卸下，并将充电后的所述电池包运送至新能源汽车上的传送机；
用于放置所述电池包并进行充电的充电柜；
以及用于为所述充电柜提供电源连接的充电器。
8.根据权利要求7所述的一换电站，其特征在于，所述充电柜包括用于放置所述电池包的多个充电舱和升降装置；
所述升降装置用于将从新能源汽车上卸下的电池包升至相应的充电舱以充电，或将已经充电完毕的电池包从充电舱降至所述传送机的传送带端口。
9.根据权利要求8所述的一换电站，其特征在于，所述传送机包括电动机和传送带，所述传送带的一端与所述充电柜内的所述升降装置相连，所述传送带的另一端与新能源汽车上的舱门对接。
10.根据权利要求8所述的一种换电站，其特征在于，所述充电柜的外表面设有保温层。
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