CN112652828A - 自动控温型锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动控温型锂电池，包括：电池组，其包括由多个电芯组成的电芯组，和对所述电芯组进行支撑的支架；BMS保护板，其设置于所述电芯组上方；所述BMS保护板上设置有温度保护电路和充放电保护电路；极片架，其设置于所述BMS保护板上，并用于所述电池组与供电设备的连接；镍片，其卡接在所述支架上并向上延伸，以将所述电芯组、BMS保护板和极片架电性连接；电池包，其包括上盖和下盖；所述上盖和下盖边缘相互嵌套，以将所述电池组包裹在所述电池包内。其不仅具有温度保护电路和充放电保护电路，还将电池结构改进为通过镍片实现电池组和BMS保护板的连接，减少了电池内导线的布置，避免了开焊、导线易脱落等问题。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，特别涉及一种自动控温型锂电池。
背景技术
近年来,随着现代工业技术的发展,便携式电动工具在人们的日常生活和制造应用中日益广泛。从环保和节能方面考虑,锂电池是便携式电动工具最理想的电池能源。而如何保证电池包的安全以及易用性设计,是在采用锂电池能源前首要考虑的，然而，锂电池如果过度充电、高温、过度放电等都会对锂电池造成损坏。所以区别于传统的镍镉、镍氢电池，锂电池对使用安全性要求相对严格，比如对电压、电流和温度参数的监控以及合理的保护电路都是锂电池组正常工作的基本要求。
由于锂电池的化学特性，在正常使用过程中，其内部进行电能与化学能相互转换的化学正反应。但在某些条件下，如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生发生短路，严重时还会引发燃烧、爆炸等安全问题。所有的锂电池都需要一个保护电路，用于对电池的充、放电状态进行有效监测，并在某些条件下关断充、放电回路以防止电池损坏，然而，虽然现有的锂电池内均设置了保护电路，但是锂电池在充电、放电过程中，均会引起电池内部的温度升高，而温度对电池的寿命和使用安全均具有直接的影响，因为当电池包在充放电过程中会产生热量，为了避免电池包内的电芯温度显著上升，使其尽量能在最佳的范围内工作(<80℃)，不但可以控制电池爆炸等安全风险，而且还可以延长其使用寿命。同时在放电结束后，为了节约充电时间，希望电芯能够快速冷却至60℃以下。也就是说，电池包在放电时，温升速度越慢越好，放电结束后在充电阶段，电芯降温速度越快越好。然而，传统的保护电路仅在电池温度达到一定的极限时，才会采取切断外部电源或负载的手段，这对于电池内部本身的损伤并没有任何的保护的作用，使得电池的寿命大打折扣。
另外，目前市场上10串(36V)以上的电池包均是采用BMS保护板跟电池组分开的设计方案，电池之间通过镍片点焊连接，BMS保护板跟电池组之间用内部导线连接，以上方案存在内部导线走线复杂，焊接容易出错，焊接工序费时费力，整个电池包无法实现自动化生产，导线因焊接不良容易脱落，电池包滚筒测试和振动测试导线容易脱落等诸多问题。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种自动控温型锂电池，不仅具有温度保护电路和充放电保护电路，还将电池结构改进为通过镍片实现电池组和BMS保护板的连接，减少了电池内导线的布置，避免了开焊、导线易脱落等问题。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种自动控温型锂电池，包括：
电池组，其包括由多个电芯组成的电芯组，和对所述电芯组进行支撑的支架；
BMS保护板，其设置于所述电芯组上方；所述BMS保护板上设置有温度保护电路和充放电保护电路；
极片架，其设置于所述BMS保护板上，并用于所述电池组与供电设备的连接；
镍片，其卡接在所述支架上并向上延伸，以将所述电芯组、BMS保护板和极片架电性连接；
电池包，其包括上盖和下盖；所述上盖和下盖边缘相互嵌套，以将所述电池组包裹在所述电池包内。
优选的是，所述的自动控温型锂电池中，所述BMS保护板上开设有用于所述镍片与所述BMS保护板卡接的通孔。
优选的是，所述的自动控温型锂电池中，还包括：
防尘网，其分别设置于所述上盖和BMS保护板，以及所述下盖和电池组间，并对应于所述上盖或下盖的通风孔设置；
电量显示机构，其包括由后向前依次设置于所述电池组前端的电量显示板、透明灯罩、导光片，以及电量显示按钮；所述电量显示按钮连接于所述电量显示板，所述电量显示板连接于所述电池组，以在按动所述电量显示按钮时，触发所述电量显示板显示所述电池组所剩的电量；
电池包前盖，其设置于所述导光片的前端，并与所述上盖和下盖分别连接。
优选的是，所述的自动控温型锂电池中，还包括：
泡棉，其分别设置于所述电池组的后端、所述电池组和电量显示板之间，以及所述下盖和电池组之间，以在发生震动或撞击时，为所述电池组提供缓冲力。
优选的是，所述的自动控温型锂电池中，所述支架间、所述BMS保护板和支架间、所述前盖和BMS保护板间，以及所述电量显示板和导光片间均通过自攻螺钉进行连接固定。
优选的是，所述的自动控温型锂电池中，位于同一水平面上的电芯组间通过所述支架串联连接；上下叠放的电芯组间通过所述镍片串联连接；且上下叠放的电芯组间设置有隔热板。
优选的是，所述的自动控温型锂电池中，还包括：
导热片，其分别贴合各个所述电芯组设置，并与所述BMS保护板上的温度保护电路相连接；
冷却管，其设置在所述隔热板的凹槽内，且凸出于所述凹槽的表面与所述电芯表面相贴合；所述冷却管内设置有沿轴向方向将所述冷却管分隔为两个相互独立的腔室的绝热板；所述绝热板上开设有若干通水孔；沿所述绝热板的轴向方向设置有顺次贯通所述通水孔的转轴；各个所述通水孔的转轴上设置有可随所述转轴旋转的挡板；所述挡板的大小与所述通水孔适配，并在旋转至挡板外缘与通水孔内缘接触时，使两个所述腔室相互隔绝；两个所述腔室内均填充有冷却水；靠近所述导热片的腔室内设置有与所述温度保护电路连接的温度传感器，所述温度保护电路在由导热片获取的温度超过预设的阈值时，控制所述温度传感器开启；所述转轴连接于设置在所述冷却管外部的驱动电机的输出轴，所述驱动电机连接于所述温度保护电路，以在所述温度保护电路的控制下根据所述温度传感器监测的水温调整所述转轴的转速；
冷水腔，其内存储有冷却水；所述冷水腔通过管路分别连接于各个所述冷却管远离所述导热片的腔室；所述冷水腔的外壁上设置有散热片。
优选的是，所述的自动控温型锂电池中，所述凹槽为沿所述隔热板间隔均匀的设置的多条；且各条所述凹槽分别对应于电芯设置。
优选的是，所述的自动控温型锂电池中，靠近所述导热片的腔室的体积小于远离所述导热片的腔室的体积。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明的自动控温型锂电池，将多个电芯组成电芯组，并通过支架多电芯组进行连接和支撑，而后将电池组、BMS保护板和极片架由下至上逐次排列，最后通过镍片进行连接，打破了传统的电池包和PMS保护板分开安装的技术方案，使得电池组和BMS保护板可以经由镍片的插接快捷的连接，使得所述锂电池的组装方便快捷，不仅避免了电池内部大量导线走线复杂的弊端，还避免了焊接不仅容易出错，且费时费力，并容易脱焊的问题。
通过在BMS保护板上设置温度保护电路和充放电保护电路，使得所述锂电池的温度得到有效的控制，并提高了使用时的安全。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的单层电芯组的自动控温型锂电池的电池组的爆炸图；
图2为本发明所述的单层电芯组的自动控温型锂电池的爆炸图；
图3为本发明所述的双层电芯组的自动自动控温型锂电池的电池组的爆炸图；
图4为本发明所述的双层电芯组的自动控温型锂电池的爆炸图；
图5为本发明所述的冷却管的轴向剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1-图4所示，本发明提供一种自动控温型锂电池，包括：
电池组1，其包括由多个电芯26组成的电芯组2，和对所述电芯组2进行支撑的支架3；
BMS保护板4，其设置于所述电芯组2上方；所述BMS保护板4上设置有温度保护电路和充放电保护电路；
极片架5，其设置于所述BMS保护板4上，并用于所述电池组1与供电设备的连接；
镍片6，其卡接在所述支架3上并向上延伸，以将所述电芯组2、BMS保护板4和极片架5电性连接；
电池包，其包括上盖7和下盖8；所述上盖7和下盖8边缘相互嵌套，以将所述电池组1包裹在所述电池包内。
在上述方案中，
一个优选方案中，所述BMS保护板4上开设有用于所述镍片6与所述BMS保护板4卡接的通孔9。
在上述方案中，将多个电芯组成电芯组，并通过支架多电芯组进行连接和支撑，而后将电池组、BMS保护板和极片架由下至上逐次排列，最后通过镍片进行连接，打破了传统的电池包和PMS保护板分开安装的技术方案，使得电池组和BMS保护板可以经由镍片的插接快捷的连接，使得所述锂电池的组装方便快捷，不仅避免了电池内部大量导线走线复杂的弊端，还避免了焊接不仅容易出错，且费时费力，并容易脱焊的问题。
通过在BMS保护板上设置温度保护电路和充放电保护电路，使得所述锂电池的温度得到有效的控制，并提高了使用时的安全。
一个优选方案中，还包括：
防尘网10，其分别设置于所述上盖7和BMS保护板4，以及所述下盖8和电池组1间，并对应于所述上盖7或下盖8的通风孔11设置；
电量显示机构，其包括由后向前依次设置于所述电池组1前端的电量显示板12、透明灯罩13、导光片14，以及电量显示按钮15；所述电量显示按钮15连接于所述电量显示板12，所述电量显示板12连接于所述电池组1，以在按动所述电量显示按钮15时，触发所述电量显示板12显示所述电池组1所剩的电量；
电池包前盖16，其设置于所述导光片14的前端，并与所述上盖7和下盖8分别连接。
在上述方案中，通过防尘网的设置，使得外部灰尘不易进入电池内部，以避免影响电池组的散热；通过电量显示机构的设置，能够方便用户了解电池的电量。
一个优选方案中，还包括：
泡棉17，其分别设置于所述电池组1的后端、所述电池组1和电量显示板12之间，以及所述下盖8和电池组1之间，以在发生震动或撞击时，为所述电池组1提供缓冲力。
在上述方案中，通过泡棉的设置，能够有效减少震动、冲击或撞击等对电池组的伤害。
一个优选方案中，所述支架3间、所述BMS保护板4和支架3间、所述前盖7和BMS保护板4间，以及所述电量显示板12和导光片14间均通过自攻螺钉18进行连接固定。
在上述方案中，通过自攻螺钉连接支架、BMS保护板和支架、所述前盖和BMS保护板，以及所述电量显示板和导光片，使得所述锂电池的结构更加稳固和耐用。
一个优选方案中，位于同一水平面上的电芯组2间通过所述支架3串联连接；上下叠放的电芯组2间通过所述镍片6串联连接；且上下叠放的电芯组2间设置有隔热板19。
在上述方案中，通过隔热板的设置，使得上下两层电芯组间温度变化不互相影响，更加利于电池组的散热，同时，通过叠放多层的电芯组能够增加电池包的电量。
如图5所示，一个优选方案中，还包括：
导热片20，其分别贴合各个所述电芯组2设置，并与所述BMS保护板4上的温度保护电路相连接；
冷却管21，其设置在所述隔热板19的凹槽内，且凸出于所述凹槽的表面与所述电芯表面相贴合；所述冷却管21内设置有沿轴向方向将所述冷却管21分隔为两个相互独立的腔室的绝热板22；所述绝热板22上开设有若干通水孔23；沿所述绝热板22的轴向方向设置有顺次贯通所述通水孔23的转轴；各个所述通水孔23的转轴上设置有可随所述转轴旋转的挡板24；所述挡板24的大小与所述通水孔23适配，并在旋转至挡板24外缘与通水孔23内缘接触时，使两个所述腔室相互隔绝；两个所述腔室内均填充有冷却水；靠近所述导热片20的腔室内设置有与所述温度保护电路连接的温度传感器，所述温度保护电路在由导热片20获取的温度超过预设的阈值时，控制所述温度传感器开启；所述转轴连接于设置在所述冷却管21外部的驱动电机的输出轴，所述驱动电机连接于所述温度保护电路，以在所述温度保护电路的控制下根据所述温度传感器监测的水温调整所述转轴的转速；
冷水腔25，其内存储有冷却水；所述冷水腔25通过管路分别连接于各个所述冷却管21远离所述导热片20的腔室；所述冷水腔25的外壁上设置有散热片。
在上述方案中，导热片能够实时监控各个电芯组的温度，而后在某个电芯组的温度超过预设的阈值时，使相应的电芯组处设置的冷却管内的温度传感器开启，对靠近导热片处的腔室内的水温进行实时监控，当水温变高时，就能通过温度保护电路向驱动电机发送启动信号，使得驱动电机驱动转轴旋转，进而使得冷却管内两个腔室内的冷却水进行混合，这一过程使得与冷水腔连接的腔室内的温度较低的冷却水逐步替换靠近导热片的腔室内温度较高的冷却水，使得电芯组的降温更加平稳，避免急速降温对电池组造成的损伤，且将冷却水分处在两个腔室内，便于因导热片温度升高的冷却水更快的降温，从而提高了电池的温控效果。另外，转轴的转速随与导热片贴合的腔室内的冷却水的水温的升高而加快，使得两个腔室内冷却水的交换速度提高，从而便于提高冷却水温的控制效率。
一个优选方案中，所述凹槽为沿所述隔热板19间隔均匀的设置的多条；且各条所述凹槽分别对应于电芯设置。
在上述方案中，使得凹槽对应各个电芯设置，进而提高对各个电芯的冷却效率。
一个优选方案中，靠近所述导热片20的腔室的体积小于远离所述导热片20的腔室的体积。
在上述方案中，设置靠近导热片的腔室体积小于远离导热片的腔室的体积，能够使得对于靠近导热片的腔室内冷却水的交换效率更高，即降温速度更快。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种自动控温型锂电池，其特征在于，包括：
电池组，其包括由多个电芯组成的电芯组，和对所述电芯组进行支撑的支架；
BMS保护板，其设置于所述电芯组上方；所述BMS保护板上设置有温度保护电路和充放电保护电路；
极片架，其设置于所述BMS保护板上，并用于所述电池组与供电设备的连接；
镍片，其卡接在所述支架上并向上延伸，以将所述电芯组、BMS保护板和极片架电性连接；
电池包，其包括上盖和下盖；所述上盖和下盖边缘相互嵌套，以将所述电池组包裹在所述电池包内。
2.如权利要求1所述的自动控温型锂电池，其特征在于，所述BMS保护板上开设有用于所述镍片与所述BMS保护板卡接的通孔。
3.如权利要求1所述的自动控温型锂电池，其特征在于，还包括：
防尘网，其分别设置于所述上盖和BMS保护板，以及所述下盖和电池组间，并对应于所述上盖或下盖的通风孔设置；
电量显示机构，其包括由后向前依次设置于所述电池组前端的电量显示板、透明灯罩、导光片，以及电量显示按钮；所述电量显示按钮连接于所述电量显示板，所述电量显示板连接于所述电池组，以在按动所述电量显示按钮时，触发所述电量显示板显示所述电池组所剩的电量；
电池包前盖，其设置于所述导光片的前端，并与所述上盖和下盖分别连接。
4.如权利要求3所述的自动控温型锂电池，其特征在于，还包括：
泡棉，其分别设置于所述电池组的后端、所述电池组和电量显示板之间，以及所述下盖和电池组之间，以在发生震动或撞击时，为所述电池组提供缓冲力。
5.如权利要求3所述的自动控温型锂电池，其特征在于，所述支架间、所述BMS保护板和支架间、所述前盖和BMS保护板间，以及所述电量显示板和导光片间均通过自攻螺钉进行连接固定。
6.如权利要求1所述的自动控温型锂电池，其特征在于，位于同一水平面上的电芯组间通过所述支架串联连接；上下叠放的电芯组间通过所述镍片串联连接；且上下叠放的电芯组间设置有隔热板。
7.如权利要求6所述的自动控温型锂电池，其特征在于，还包括：
导热片，其分别贴合各个所述电芯组设置，并与所述BMS保护板上的温度保护电路相连接；
冷却管，其设置在所述隔热板的凹槽内，且凸出于所述凹槽的表面与所述电芯表面相贴合；所述冷却管内设置有沿轴向方向将所述冷却管分隔为两个相互独立的腔室的绝热板；所述绝热板上开设有若干通水孔；沿所述绝热板的轴向方向设置有顺次贯通所述通水孔的转轴；各个所述通水孔的转轴上设置有可随所述转轴旋转的挡板；所述挡板的大小与所述通水孔适配，并在旋转至挡板外缘与通水孔内缘接触时，使两个所述腔室相互隔绝；两个所述腔室内均填充有冷却水；靠近所述导热片的腔室内设置有与所述温度保护电路连接的温度传感器，所述温度保护电路在由导热片获取的温度超过预设的阈值时，控制所述温度传感器开启；所述转轴连接于设置在所述冷却管外部的驱动电机的输出轴，所述驱动电机连接于所述温度保护电路，以在所述温度保护电路的控制下根据所述温度传感器监测的水温调整所述转轴的转速；
冷水腔，其内存储有冷却水；所述冷水腔通过管路分别连接于各个所述冷却管远离所述导热片的腔室；所述冷水腔的外壁上设置有散热片。
8.如权利要求7所述的自动控温型锂电池，其特征在于，所述凹槽为沿所述隔热板间隔均匀的设置的多条；且各条所述凹槽分别对应于电芯设置。
9.如权利要求7所述的自动控温型锂电池，其特征在于，靠近所述导热片的腔室的体积小于远离所述导热片的腔室的体积。
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