CN113437394A - 一种高倍率启停电池半导体液冷系统 - Google Patents
一种高倍率启停电池半导体液冷系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113437394A CN113437394A CN202110901921.5A CN202110901921A CN113437394A CN 113437394 A CN113437394 A CN 113437394A CN 202110901921 A CN202110901921 A CN 202110901921A CN 113437394 A CN113437394 A CN 113437394A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- assembly
- copper bar
- semiconductor
- upper cover
- battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 101001045744 Sus scrofa Hepatocyte nuclear factor 1-beta Proteins 0.000 claims abstract description 26
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 64
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 64
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 64
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 24
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 15
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 12
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 11
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 5
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 5
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 abstract description 4
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 14
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 2
- 241000156302 Porcine hemagglutinating encephalomyelitis virus Species 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 1
- 241000709691 Enterovirus E Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 210000005069 ears Anatomy 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009421 internal insulation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
- H01M10/625—Vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/63—Control systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6554—Rods or plates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
- H01M10/6567—Liquids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
- H01M10/6572—Peltier elements or thermoelectric devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
- H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
- H01M50/222—Inorganic material
- H01M50/224—Metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/244—Secondary casings; Racks; Suspension devices; Carrying devices; Holders characterised by their mounting method
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/284—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with incorporated circuit boards, e.g. printed circuit boards [PCB]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/296—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by terminals of battery packs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
- H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
本发明涉及48V锂离子电池启停技术领域，公开了一种高倍率启停电池半导体液冷系统，包括上盖总成、水冷铝型材壳体、模组总成、半导体制冷总成、密封垫、载体总成、FPCB总成、电气总成、紧固件总成。本发明具有以下优点和效果：使用特制的半导体制冷总成和铝合金水冷型材壳体结构与整车冷却系统相连，有效的带走电池充放电产生的热量，从而提高了电池的寿命；半导体作为制冷部件，同时又作为热传递的介质同时具有较高的精度，通过BMS总成的控制策略可以精确的控制半导体的功率和介入时间，使电池系统的功耗达到达到最优。
Description
技术领域
本发明涉及48V锂离子电池启停技术领域，特别涉及一种高倍率启停电池半导体液冷系统。
背景技术
近年来，我国汽车行业得到飞速发展，国内汽车保有量也不断提升，国家出台了多项汽车节能的相关法律法规，并明确规定2025年乘用车的平均油耗降低至4L/100KM的目标限制，只能从改善内燃机和开发HEV、PHEV、BEV等方面降低燃油值，因此装载启停电池成为主机厂降低油耗的有效手段之一。
48V启停锂电池是纳米级磷酸铁锂电池，优于现有锂电池技术，为48V微型混合动力汽车应用设置了新的性能标准。通过采用先进的化学和系统设计，最大放电可达到40C，系统通过特殊的热管理设计，提高了系统的散热效率。其与整车48V系统配合，精准实现启停，发电，电动起步助力，制动能量回收，实现良好节油效果及舒适的驾驶体验。
传统的48V液冷电池系统不能满足更加严苛的工况，在液冷系统的基础上加上了半导体来解决该问题。增加半导体后实现了48VP2电池短距离纯电行驶，同时降低了整车液冷系统的功耗，从而提高了整车的效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种高倍率启停电池半导体液冷系统，使用特制的半导体制冷总成和铝合金水冷型材壳体结构与整车冷却系统相连，有效的带走电池充放电产生的热量，从而提高了电池的寿命；半导体作为制冷部件，同时又作为热传递的介质同时具有较高的精度，通过BMS总成的控制策略可以精确的控制半导体的功率和介入时间，使电池系统的功耗达到达到最优。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高倍率启停电池半导体液冷系统，包括上盖总成、水冷铝型材壳体、模组总成、半导体制冷总成、密封垫、载体总成、FPCB总成、电气总成、紧固件总成；所述模组总成设置在所述水冷铝型材壳体内部，所述半导体制冷总成通过过盈配合设置在所述水冷铝型材壳体相对两侧，所述电气总成相对两端分别连接在所述上盖总成和所述载体总成上；所述模组总成一端与所述载体总成相连接，所述密封垫安装在所述上盖总成和所述水冷铝型材壳体中间，所述FPCB总成连接在所述载体总成远离所述模组总成的一端；所述半导体制冷总成包括依次连接的半导体散热板、半导体功率板和半导体制冷板，所述半导体制冷板与所述模组总成相接触。
本发明的进一步设置为：所述模组总成包括依次循环堆叠的散热铝片、电芯和PU泡棉，最上端的所述散热铝片上放置有上环氧板，最下端的所述PU泡棉下方设置有下环氧板。
本发明的进一步设置为：所述电气总成包括半导体继电器、熔断器、连接铜排、主继电器、正极插针铜排、通讯线束、BMS总成，所述半导体继电器、熔断器、连接铜排、主继电器与所述上盖总成连接，所述正极插针铜排一端连接在所述上盖总成上，另一端与所述载体总成扭簧连接，所述BMS总成分别与所述上盖总成、载体总成相连接，所述通讯线束连接在所述BMS总成与所述主继电器之间。
本发明的进一步设置为：所述FPCB总成包括FPCB基材、设置在所述FPCB基材中间的浮动连接器公端、采集镍片、设置在所述FPCB基材上表面的若干NTC集成，所述FPCB基材两侧均匀分布有若干采集镍片，所述采集镍片与所述电芯焊接，所述浮动连接器公端与所述BMS总成插接。
本发明的进一步设置为：所述载体总成包括载体基材、设置在所述载体基材上的负极插孔铜排和正极插孔铜排，所述正极插针铜排与所述正极插孔铜排扭簧过盈配合，所述BMS总成与所述负极插孔铜排扭簧过盈配合。
本发明的进一步设置为：所述上盖总成包括上盖本体、设置在上盖本体内部的若干嵌件螺栓、正极嵌件铜排、负极嵌件铜排、嵌件钢套和防水透气膜，所述防水透气膜与上盖本体通过超声波焊接，所述上盖本体通过嵌件钢套与所述水冷铝型材壳体螺纹连接。
本发明的进一步设置为：所述正极嵌件铜排、熔断器、连接铜排、主继电器、正极插针铜排、正极插孔铜排、正极嵌件铜排组成了正极回路，所述负极嵌件铜排、BMS总成、负极插孔铜排组成了负极回路，所述正极回路和所述负极回路在某一零件发生失效的情况下迅速更换。
本发明的进一步设置为：所述BMS总成和载体总成之间连接有PC绝缘膜，所述PC绝缘膜固定连接在所述BMS总成上。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用特制的半导体制冷总成和铝合金水冷型材壳体结构与整车冷却系统相连，有效的带走电池充放电产生的热量，从而提高了电池的寿命；半导体作为制冷部件，同时又作为热传递的介质同时具有较高的精度，通过BMS总成的控制策略可以精确的控制半导体的功率和介入时间，使电池系统的功耗达到达到最优。
2、本发明所形成的半导体液冷电池系统有三种典型的工作模式，在电池系统低功耗的工况下，液冷系统和半导体制冷系统均不开启；在电池系统一版功耗的工况下，只开启液冷系统；在电池系统高功耗的工况下，液冷系统和半导体制冷系统均开启，使用半导体制冷加液冷技术解决了锂电池大电流充放电的散热瓶颈，实现了整车纯电短距离行驶。
3、本发明中的正极回路和负极回路的在一方元器件失效的情况下均可以迅速更换。插针与插孔扭簧的过盈配合满足了系统的过电流300A的需求，在WLTC工况下温升小于10℃。这种过盈配合在外部振动的条件下可以吸收2mm的浮动且电能传输稳定性较高。
4、本发明中载体总成的导向槽结构可以为电芯装配时提供导向功能，同时载体总成为电芯极耳的焊接提供支撑位置，载体导向槽把电芯极耳隔开保证了电气间隙，插孔铜排集成在载体总成上，为模组能量的输出提供了通道。
5、本发明中的FPCB镍片能够采集电芯的温度、电压信息并通过浮动连接器将其传输到BMS总成，BMS把采集信息处理后传输到外部，在FPCB总成和BMS总成连接的元器件浮动连接器可以满足1mm的浮动公差，使传输信号更稳定，同时FPCB基材是一种柔性结构，可以满足多个方向的外力，不发生损坏，保证了模组能够有效的通讯。
6、本发明中的电池具有抗挤压功能，抗挤压结构通过刚性结构和柔性结构共同完成，抗挤压刚性结构通过水冷铝型材壳体总成的强度实现来保护内部电芯。柔性结构是通过塑料上盖的抗挤压变形来实现，在一定的外力下只发生形变，在外力超过一定值迅速发生破损，避免过渡挤压电芯发生起火、包扎。在抗挤压结构中PC绝缘膜起到了高压与低压的隔离作用，在极端情况下可以阻挡喷溅的电解液、阻挡BMS元器件与极耳直接接触，避免了电池系统的起火爆炸。
7、本发明中的高倍率启停电池半导体液冷系统采用模块化设计，电气总成中的零件发生损坏可以通过拆卸紧固件快速更换，且不会影响电池系统的其它性能。模块化设计可以快速实现生产的自动化，方便现场工艺的实施。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明电池系统结构爆炸示意图；
图2是本发明半导体总成爆炸示意图；
图3是电气总成安装结构示意图；
图4是本发明上盖总成爆炸示意图；
图5是本发明FPCB结构示意图；
图6是本发明载体总成爆炸示意图；
图7是本发明载体总成主视结构示意图；
图8是图7中A-A处剖面结构示意图；
图9是图8中A处局部结构示意图；
图10是本发明模组总成爆炸示意图；
图11是本发明半导体液冷电池系统外观示意图。
图中，1、上盖总成；101、上盖本体；102、正极嵌件铜排；103负极嵌件铜排；104、嵌件螺栓一；105、嵌件螺栓二；106、嵌件螺栓三；107、嵌件钢套；108、防水透气膜；2、水冷铝型材壳体；3、模组总成；301-1、上环氧板；302、散热铝片；303、电芯；304、PU泡棉；301-2、下环氧板；4、半导体制冷总成；401、半导体散热板；402、半导体功率板；403、半导体制冷板；5、载体总成；501、载体基材；501-a、载体倒钩特征；501-b、载体凸点特征；501-c、载体导向柱；501-d、载体卡子一；501-e、载体卡子二；501-f、载体定位柱；501-g、载体导向槽；502、负极插孔铜排；502-1、负极插孔基材；502-2负极插孔；503、正极插孔铜排；503-1、正极插孔基材；503-2、正极插孔；6、密封垫；7、FPCB总成；701、FPCB基材；702、浮动连接器公端；703、采集镍片；704、NTC集成；704-1、NTC一；704-2、NTC二；704-3、NTC三；8、电气总成；801、半导体继电器；802、熔断器；803、连接铜排、804、主继电器；805、正极插针铜排；806、通讯线束；806-1、线束插头；806-2、正极铜鼻子；806-3、负极铜鼻子；807、BMS总成；807-1、集成分流器；807-2、BMS插针；807-3、浮动连接器母端；807-4、BMS基材；9、紧固件总成；901、BMS固定螺钉；902、上盖固定螺钉；903、电气件固定螺钉；10、PC绝缘膜。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例，一种高倍率启停电池半导体液冷系统，如图1、图11所示，上盖总成1、水冷铝型材壳体2、模组总成3、半导体制冷总成4、载体总成5、密封垫6、FPCB总成7、电气总成8、紧固件总成9、PC绝缘膜10组成了整个半导体液冷电池系统。
如图1、图2在半导体液冷电池系统中有三种典型的工作模式：
模式一：在电池系统低功耗的工况下，半导体制冷总成4的制冷功能和水冷铝型材壳体2的液冷功能均不开启，由半导体电池系统自然散热。具体地，模组总成3中电芯303产生的热量传递到上散热铝片302上，散热铝片302的热量传递到半导体制冷总成4上，半导体制冷总成4的热量传递到水冷铝型材壳体2内壁，通过水冷铝型材壳体2与空气热交换传递热量。
模式二：在电池系统中功耗的工况下，由BMS总成807向整车VCU发请求开启水冷铝型材壳体2的液冷功能，模式一的散热渠道同时存在。
模式三：在电池系统高功耗的工况下，BMS总成807控制半导体继电器801闭合，开启半导体制冷总成4的制冷功能。半导体制冷板403给模组总成3制冷，半导体散热板401吸收半导体功率板402产生的热量传递给水冷铝型材壳体2，模式一和模式二的散热功能同时存在。以上三种工作模式只是典型的冷却策略，本套电池的冷却策略不限于以上三种模式。
一种高倍率启停电池半导体液冷系统的电气总成8动力回路实施，如图1、图3、图4所示，正极回路的实施方式如下，熔断器802的两个孔分别与正极嵌件铜排102内部铆接螺栓和嵌件螺栓一104相连接，连接铜排803的两个孔分别与嵌件螺栓一104和嵌件螺栓二105相连，主继电器804的两个安装孔分别与嵌件螺栓一104和嵌件螺栓三106相连。正极插针铜排805与嵌件螺栓三106相连。通过电气件固定螺钉903在熔断器802、连接铜排803、主继电器804、正极插针铜排805四处进行固定。以上正极嵌件铜排102外部螺柱为电池系统提供外部输出接口，内部与正极插针铜排805插针作为内部接口与载体总成5的正极插孔503-2的扭簧过盈配合，完成整个正极回路；负极回路的实施方式如下：负极嵌件铜排103内部螺栓和集成分流器807-1相连，通过电气件固定螺钉903与集成分流器807-1固定，集成分流器807-1插针和负极插孔502-2的扭簧过盈配合，完成整个负极回路；正极回路和负极回路的电气件是通过螺母固定，在某一零件发生失效的情况下方便更换，两条回路通过插针插孔的过盈配合，依靠扭簧的挤压力完成电连接。
如图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10所示，散热铝片302、电芯303、PU泡棉304各14块依次堆叠，再在上面放置上环氧板301-1，下面放置下环氧板301-2，以上零件借助定位夹具完成堆叠，组成整个模组总成3。模组总成3与载体总成5安装，模组总成3堆叠好后，电芯303极耳通过载体导向槽501-g的导向穿过载体极耳孔，载体倒钩特征501-a与环氧板开口配合，14支电芯303的极耳正负交叠后，最后负极与负极插孔基材502-1焊接，正极与正极插孔基材503-1焊接，电能负极输出通过负极插孔502-2，正极输出通过正极插孔503-2。FPCB总成7与载体总成5的安装实施方式，FPCB基材701上的两个小孔与载体基材501的载体卡子一501-d、载体卡子二501-e相配合完成定位。15个采集镍片703分别与模组总成3的14支电芯303极耳焊接，采集的电压信号通过FPCB基材701内部基材汇集到浮动连接器公端702上；NTC一704-1、NTC二704-2、NTC三704-3三个NTC集成704在FPCB基材701上，采集的温度信号传递到浮动连接器公端702上。浮动连接器公端702和浮动连接器母端807-3对插，通过BMS总成807信号经过BMS基材807-4处理后通过BMS插针807-2对外传输型号。BMS总成807采集的信号还有通讯线束806采集的信号，正极铜鼻子806-2和负极铜鼻子806-3分别采集主继电器804前端和后端的电压，最后通过线束插头806-1与BMS总成807相连。
为了提高装配的便利性，载体总成5的特殊结构可以实现部分功能。图6所示，载体凸点特征501-b在模组总成3入壳时具有导向作用同时可以吸收装配误差；载体导向柱501-c为上盖总成1安装在水冷铝型材壳体2上提供了安装定位；载体定位柱501-f为负极插孔铜排502、正极插孔铜排503提供了安装定位；载体总成5的功能不限于以上所述。
本发明抗挤压结构的实施，内部绝缘结构PC绝缘膜10设置在BMS总成807和载体总成5之间，PC绝缘膜10使用BMS固定螺钉901固定在BMS总成807外面，PC绝缘膜10在抗挤压测试中起着重要作用。按照GB 38031的测试要求，采用100KN的力量进行挤压，PC绝缘膜10实现了高压与低压的物理隔离，同时可以阻挡挤压时电解液喷溅到BMS总成807上面；PC绝缘膜10的厚度为0.5mm，具有较高的强度和韧性，可以承受挤压过程中三个方向的外力而不发生破损。外部抗击结构通过水冷铝型材壳体2的结构实现，水冷铝型材壳体2采用4mm厚度的铝板“回”字型挤压成型，可以承受外部100KN的挤压力，变形量在5％以内，保护了内部的其它器件不受损坏。上盖总成1采用PP材质有较高的韧性，对抗挤压有柔性调节作用，外力挤压下在10％的形变下不会发生破损，有效的保护了内部器件；当外力持续增加，上盖总成1会迅速破损，有效的避免电气件在外力的作用下进入水冷铝型材壳体2的腔体中。在挤压时上环氧板301-1、下环氧板301-2可以支撑载体总成5，也避免了载体总成5压入水冷铝型材壳体2腔体中过多，有效的保护了电芯303，从而整个电池系统不会起火、爆炸。
本发明中电池结构的防水实施，密封垫6在上盖总成1和水冷铝型材壳体2中间安装，通过上盖固定螺钉902进行紧固，密封垫6的压缩量为50％，满足了IP67的性能。密封垫6采用三元乙丙橡胶制成，具有较强的耐腐蚀和抗老化性能，在长期的时效测试中仍能保持良好的性能。图7中，上盖本体1通过嵌件钢套107与所述水冷铝型材壳体2螺纹连接，防水透气膜108与上盖本体101通过超声波焊接的方式融在一起，防水透气膜108平衡了电池系统内部的气压，同时满足IP67的性能。正极嵌件铜排102和负极嵌件铜排103的折弯机构提高了金属嵌件的防水能力。
本发明主要解决现有的48VP0架构电池启动功率低、散热能力不足的问题，增加了半导体提高了现有48VP2电池系统的散热能力。其特征在于使用特制的半导体制冷总成4和铝合金水冷型材壳体2结构与整车冷却系统相连，有效的带走电池充放电产生的热量，从而提高了电池的寿命；半导体作为制冷部件，同时又作为热传递的介质同时具有较高的精度，通过BMS总成807的控制策略可以精确的控制半导体的功率和介入时间，使电池系统的功耗达到达到最优。
Claims (8)
1.一种高倍率启停电池半导体液冷系统，其特征在于：包括上盖总成(1)、水冷铝型材壳体(2)、模组总成)(3)、半导体制冷总成(4)、密封垫(6)、载体总成(5)、FPCB总成(7)、电气总成(8)、紧固件总成(9)；所述模组总成(3)设置在所述水冷铝型材壳体(2)内部，所述半导体制冷总成(4)通过过盈配合设置在所述水冷铝型材壳体(2)相对两侧，所述电气总成(8)相对两端分别连接在所述上盖总成(1)和所述载体总成(5)上；所述模组总成(3)一端与所述载体总成(5)相连接，所述密封垫(6)安装在所述上盖总成(1)和所述水冷铝型材壳体(2)中间，所述FPCB总成(7)连接在所述载体总成(5)远离所述模组总成(3)的一端；所述半导体制冷总成(4)包括依次连接的半导体散热板(401)、半导体功率板(402)和半导体制冷板(403)，所述半导体制冷板(403)与所述模组总成(3)相接触。
2.根据权利要求1所述的一种高倍率启停电池半导体液冷系统，其特征在于：所述模组总成(3)包括依次循环堆叠的散热铝片(302)、电芯(303)和PU泡棉(304)，最上端的所述散热铝片(302)上放置有上环氧板(301-1)，最下端的所述PU泡棉(304)下方设置有下环氧板(301-2)。
3.根据权利要求2所述的一种高倍率启停电池半导体液冷系统，其特征在于：所述电气总成(8)包括半导体继电器(801)、熔断器(802)、连接铜排(803)、主继电器(804)、正极插针铜排(805)、通讯线束(806)、BMS总成(807)，所述半导体继电器(801)、熔断器(802)、连接铜排(803)、主继电器(804)与所述上盖总成(1)连接，所述正极插针铜排(805)一端连接在所述上盖总成(1)上，另一端与所述载体总成(5)扭簧连接，所述BMS总成(807)分别与所述上盖总成(1)、载体总成(5)相连接，所述通讯线束(806)连接在所述BMS总成(807)与所述主继电器(804)之间。
4.根据权利要求3所述的一种高倍率启停电池半导体液冷系统，其特征在于：所述FPCB总成(7)包括FPCB基材(701)、设置在所述FPCB基材(701)中间的浮动连接器公端(702)、采集镍片(703)、设置在所述FPCB基材(701)上表面的若干NTC集成(704)，所述FPCB基材(701)两侧均匀分布有若干采集镍片(703)，所述采集镍片(703)与所述电芯(303)焊接，所述浮动连接器公端(702)与所述BMS总成(807)插接。
5.根据权利要求3所述的一种高倍率启停电池半导体液冷系统，其特征在于：所述载体总成(5)包括载体基材(501)、设置在所述载体基材(501)上的负极插孔铜排(502)和正极插孔铜排(503)，所述正极插针铜排(805)与所述正极插孔铜排(503)扭簧过盈配合，所述BMS总成(807)与所述负极插孔铜排(502)扭簧过盈配合。
6.根据权利要求5所述的一种高倍率启停电池半导体液冷系统，其特征在于：所述上盖总成(1)包括上盖本体(101)、设置在上盖本体(101)内部的若干嵌件螺栓、正极嵌件铜排(102)、负极嵌件铜排(103)、嵌件钢套(107)和防水透气膜(108)，所述防水透气膜(108)与上盖本体(101)通过超声波焊接，所述上盖本体(101)通过嵌件钢套(107)与所述水冷铝型材壳体(2)螺纹连接。
7.根据权利要求6所述的一种高倍率启停电池半导体液冷系统，其特征在于：所述正极嵌件铜排(102)、熔断器(802)、连接铜排(803)、主继电器(804)、正极插针铜排(805)、正极插孔铜排(503)、正极嵌件铜排(102)组成了正极回路，所述负极嵌件铜排(103)、BMS总成(807)、负极插孔铜排(502)组成了负极回路，所述正极回路和所述负极回路在某一零件发生失效的情况下迅速更换。
8.根据权利要求3所述的一种高倍率启停电池半导体液冷系统，其特征在于：所述BMS总成(807)和载体总成(5)之间连接有PC绝缘膜(10)，所述PC绝缘膜(10)固定连接在所述BMS总成(807)上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110901921.5A CN113437394A (zh) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | 一种高倍率启停电池半导体液冷系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110901921.5A CN113437394A (zh) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | 一种高倍率启停电池半导体液冷系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113437394A true CN113437394A (zh) | 2021-09-24 |
Family
ID=77762959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110901921.5A Pending CN113437394A (zh) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | 一种高倍率启停电池半导体液冷系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113437394A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115133200A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-09-30 | 万向一二三股份公司 | 一种高功率微混电源系统 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106374162A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-02-01 | 上海工程技术大学 | 一种基于热电效应的电池模组热管理方法及装置 |
| CN108232079A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-06-29 | 骆驼集团新能源电池有限公司 | 一种软包锂离子启停电池系统 |
| CN207677037U (zh) * | 2017-12-22 | 2018-07-31 | 云南聚诚科技有限公司 | 一种大功率锂电池组散热装置 |
| CN108832228A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-11-16 | 安徽知之信息科技有限公司 | 一种新能源汽车电池箱的水循环装置 |
| CN109119723A (zh) * | 2018-08-20 | 2019-01-01 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种电池包热管理系统及管理方法 |
| CN209461544U (zh) * | 2019-05-07 | 2019-10-01 | 苏州蓝石新动力有限公司 | 一种电池装置 |
| CN110459829A (zh) * | 2018-05-07 | 2019-11-15 | 南京农业大学 | 一种相变材料耦合半导体制冷片的电池热管理装置 |
| CN111244571A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-06-05 | 浙江大学 | 一种方形锂电池组热管理结构及其方法 |
| CN111599955A (zh) * | 2019-03-22 | 2020-08-28 | 骆驼集团新能源电池有限公司 | 一种无模组类铝壳电池模组及铝壳电池 |
| CN212461804U (zh) * | 2020-07-31 | 2021-02-02 | 骆驼集团新能源电池有限公司 | 一种12v启停电池系统电气模块 |
-
2021
- 2021-08-06 CN CN202110901921.5A patent/CN113437394A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106374162A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-02-01 | 上海工程技术大学 | 一种基于热电效应的电池模组热管理方法及装置 |
| CN207677037U (zh) * | 2017-12-22 | 2018-07-31 | 云南聚诚科技有限公司 | 一种大功率锂电池组散热装置 |
| CN108232079A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-06-29 | 骆驼集团新能源电池有限公司 | 一种软包锂离子启停电池系统 |
| CN110459829A (zh) * | 2018-05-07 | 2019-11-15 | 南京农业大学 | 一种相变材料耦合半导体制冷片的电池热管理装置 |
| CN108832228A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-11-16 | 安徽知之信息科技有限公司 | 一种新能源汽车电池箱的水循环装置 |
| CN109119723A (zh) * | 2018-08-20 | 2019-01-01 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种电池包热管理系统及管理方法 |
| CN111599955A (zh) * | 2019-03-22 | 2020-08-28 | 骆驼集团新能源电池有限公司 | 一种无模组类铝壳电池模组及铝壳电池 |
| CN209461544U (zh) * | 2019-05-07 | 2019-10-01 | 苏州蓝石新动力有限公司 | 一种电池装置 |
| CN111244571A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-06-05 | 浙江大学 | 一种方形锂电池组热管理结构及其方法 |
| CN212461804U (zh) * | 2020-07-31 | 2021-02-02 | 骆驼集团新能源电池有限公司 | 一种12v启停电池系统电气模块 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115133200A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-09-30 | 万向一二三股份公司 | 一种高功率微混电源系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20110135970A1 (en) | Circuit substrate module and battery module using the same | |
| CN104025334A (zh) | 电池电芯、电池、机动车辆 | |
| KR20210017273A (ko) | 배터리 모듈과 강성 빔을 통합하고 역방향 조립 방식을 채용한 배터리 팩 | |
| CN113437394A (zh) | 一种高倍率启停电池半导体液冷系统 | |
| CN109037787B (zh) | 一种新能源汽车锂离子电池组结构及其18650电池的制造方法 | |
| CN215342767U (zh) | 一种高倍率电池系统液冷装置 | |
| CN108232079B (zh) | 一种软包锂离子启停电池系统 | |
| EP2482357B1 (en) | Cylindrical battery | |
| CN205429046U (zh) | 一种电池框架和电池框架组件及电池模组 | |
| CN218677283U (zh) | 混合电池系统及车辆 | |
| CN116014316A (zh) | 一种电池盖板及制作方法 | |
| CN214797570U (zh) | 电池模组三合一采样总成及电池模组 | |
| CN111540854B (zh) | 一种高能量密度电池系统及车辆 | |
| CN112117399B (zh) | 单体电池、动力电池包和车辆 | |
| CN210866417U (zh) | 一种快速散热电池模组 | |
| CN220856859U (zh) | 一种组合式小型锂电池 | |
| CN219086212U (zh) | 电池模组及用电设备 | |
| CN212434791U (zh) | 电池组件及终端设备 | |
| CN220086149U (zh) | Bdu及电池包 | |
| CN216054859U (zh) | 电池单体、电池、用电设备和电池单体的制造装置 | |
| CN213483927U (zh) | 抗挤压锂电池结构 | |
| CN108899463A (zh) | 便携式车用续航备用电池及其上电控制方法 | |
| CN216288845U (zh) | 汽车备用电源 | |
| CN215119036U (zh) | 一种电芯加热装置及具有其的电池和电池系统 | |
| CN218300171U (zh) | 一种电芯模组装置及电动车辆 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210924 |