CN114050365B - 一种可适应放电膨胀的形变自补偿式锂电池组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可适应放电膨胀的形变自补偿式锂电池组，包括电池芯、保护壳、顶盖和底座，所述电池芯的顶端和顶盖相连接，且电池芯的底端安装在底座上，所述顶盖和底座之间安装有保护壳，且所述保护壳环绕分布在电池芯的四周，并且保护壳用于对电池芯进行外部防护。该可适应放电膨胀的形变自补偿式锂电池组，针对车辆在颠簸路面行驶过程中电池发热量更大的现象，使用缓冲环作为电池芯形变补偿的结构，回弹效果更好，并且能够根据电池芯的形变自动调整风冷出口位置，提高对风冷用空气的利用效率，同时利用车辆在颠簸路面行驶过程中上下抖动作用力，利用结构传动将其转化为扇叶转动动力实现风冷气流的输送，更加的节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池设备技术领域，具体为一种可适应放电膨胀的形变自补偿式锂电池组。
背景技术
现有的车辆用锂电池大多为多个锂电池芯串并联而形成的锂电池组，每个电池芯在结构上独立的安装在电池组中，由于锂电池组作用于车辆行驶过程中进行供电时，会因为自身热量而导致膨胀，因此在保障电池本身安装结构稳定的基础上，还需要使用相应的结构，来满足电池芯的形变补偿；
例如授权专利一种带双面胶的锂电池电芯（公告号CN208336416U），包括电芯本体、底侧双面胶、粘贴板和圈状双面胶，所述电芯本体的一侧固定连接有两个极性相反的极耳，所述电芯本体远离极耳的一侧侧端中间粘贴固定连接有底侧板，所述底侧双面胶的一侧粘贴固定在底侧板的外侧，所述粘贴板设置有两组且其分别固定在电芯本体的两侧，所述圈状双面胶设置有两个且其内圈分别粘贴固定在两组粘贴板的外侧中间，通过在锂电池电芯本体的两侧面分别固定连接有粘贴板，将圈状双面胶内圈固定在粘贴板的外侧，粘贴板内侧的连接弹簧能在锂电池电芯充放电过程中进行适当的收缩和舒张，从而有效的增加了锂电池电芯相互之间的活动空间，便于锂电池电芯的相互配合使用。但是上述技术在实际使用时依然存在以下问题：
双面胶圈的设置，除了能够保证其安装结构的稳定，其本身并不具备散热效果，而在双面胶圈中设置的弹簧以及石墨层也仅仅是通过增加导热效率的方式被动散热，并不具备主动降温效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可适应放电膨胀的形变自补偿式锂电池组，以解决上述背景技术中提出双面胶圈的设置，除了能够保证其安装结构的稳定，其本身并不具备散热效果，而在双面胶圈中设置的弹簧以及石墨层也仅仅是通过增加导热效率的方式被动散热，并不具备主动降温效果的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可适应放电膨胀的形变自补偿式锂电池组，包括电池芯、保护壳、顶盖和底座，所述电池芯的顶端和顶盖相连接，且电池芯的底端安装在底座上，所述顶盖和底座之间安装有保护壳，且所述保护壳环绕分布在电池芯的四周，并且保护壳用于对电池芯进行外部防护；
所述保护壳上开设有均匀分布的开孔，所述保护壳通过开孔对保护壳内的电池芯的运行进行散热，所述开孔的边侧设置有吹风器，且所述吹风器固定安装在保护壳的表面，并且吹风器的底端和风管的顶端相连通，所述风管的中段固定在保护壳的侧壁上，且风管的尾端连通在保护壳的内部，所述吹风器运行产生高速流动的空气经由风管进入保护壳内部对电池芯进行散热；
所述电池芯上安装有缓冲环，所述缓冲环为弹性材料，且相邻两个所述电池芯上的缓冲环为上下错位分布，所述缓冲环用于将电池芯之间隔出一定间距便于电池芯本身的放电发热膨胀，且所述缓冲环通过自身弹性形变满足电池芯的形变补偿。
进一步的，相邻两个所述缓冲环之间通过连接管相连通，且最右侧的所述缓冲环底端和风管的底端相连通，所述缓冲环的内壁安装有等角度分布的凸条，所述凸条通过隔开缓冲环内壁和电池芯外壁增加空气流通和散热，所述缓冲环包含有外层环和内层环，所述外层环和内层环的内壁分别安装有1个触发件，所述触发件通过连接件和显示件相连，所述显示件安装在顶盖上。
进一步的，所述外层环的顶壁开设有第一气孔，且第一气孔为弧形结构，第一气孔用于吹出经由风管和连接管进入到缓冲环内部的气体，所述外层环形变后第一气孔同步受挤压闭合，所述内层环的侧壁开设有第二气孔。
进一步的，所述第二气孔呈倾斜90°的“Y”字形结构，所述内层环初始状态下第二气孔为闭合状态，所述内层环形变后第二气孔为开启状态，处于开启状态的所述第二气孔用于将缓冲环内部的气体吹出到膨胀形变的电池芯表面。
进一步的，所述触发件为气囊，触发件通过管道结构的所述连接件和气囊结构的显示件相连通，所述缓冲环形变后触发件相互挤压并使显示件膨胀变大。
进一步的，所述触发件为接触弹片，所述触发件通过电线结构的连接件和LED灯结构的显示件相连，所述缓冲环形变后触发件相互接触使显示件通电发亮。
进一步的，所述吹风器的内部包含有动力室和送风室，所述送风室的内部设置有扇叶，所述扇叶固定安装在竖筒的底端，所述竖筒转动安装在吹风器的内部，并且竖筒的顶端和套筒的底端单向转动连接，所述套筒的顶端内部和麻花杆螺纹连接。
进一步的，所述麻花杆固定安装在竖杆的底端，且竖杆的顶端通过第一弹簧垂直滑动连接在横板上，所述横板固定安装在吹风器的内部，所述竖杆的边侧通过第二弹簧和摆块相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该可适应放电膨胀的形变自补偿式锂电池组，针对车辆在颠簸路面行驶过程中电池发热量更大的现象，使用缓冲环作为电池芯形变补偿的结构，回弹效果更好，并且能够根据电池芯的形变自动调整风冷出口位置，提高对风冷用空气的利用效率，同时利用车辆在颠簸路面行驶过程中上下抖动作用力，利用结构传动将其转化为扇叶转动动力实现风冷气流的输送，更加的节能环保；
1.缓冲环的结构设计，能够利用自身的弹性形变，为电池芯的膨胀提供形变补偿，并且缓冲环内壁凸条的结构设计，能够大幅度减少电池本身和缓冲环内壁之间的贴合面积，提高电池自身的散热效果；
进一步的，第一气孔的使用，能够在缓冲环形变之前，使风冷气流能够从第一气孔处吹出，对锂电池组内部整体进行风冷散热，降低电池芯的整体工作环境温度，同时，第二气孔的使用，能够在电池芯发热膨胀形变后，利用缓冲环本身的膨胀使第一气孔闭合并且使第二气孔开启，从而利用第二气孔的导通作用，使风冷气流能够直接作用在形变电池芯的膨胀处，降低电池芯的损耗提高使用寿命；
更进一步的，触发件以及显示件的使用，能够在电池芯过度放热膨胀损坏时，利用过度形变的缓冲环使触发件之间相互贴合，从而使顶盖上的显示件相应变化，从而方便维修时快速定位损坏电池芯的位置。
2.吹风器以及风管的使用，能够利用吹风器吹出的风冷气流对锂电池组以及电池芯进行高效的风冷式主动散热，相比较石墨贴片的风冷方式效果更好且成本更低；
进一步的，摆块的使用，能够利用车辆在颠簸路面行驶过程中上下晃动的作用力，利用摆块的上下摆动和第二弹簧的蓄能加速效果，使竖杆能够同步上下移动，并且在麻花杆的螺纹传东下使套筒能够相应转动并带动竖筒和扇叶持续高速转动，从而实现利用风冷气流的目的，十分的节能环保，大幅度的降低能耗。
附图说明
图1为本发明正视结构示意图；
图2为本发明正剖面结构示意图；
图3为本发明电池芯形变前俯视结构示意图；
图4为本发明电池芯形变前侧剖面结构示意图；
图5为本发明电池芯形变后侧剖面结构示意图；
图6为本发明电池芯形变后俯视结构示意图；
图7为本发明吹风器侧剖面结构示意图；
图8为本发明图7中A处剖面放大结构示意图。
图中：1、电池芯；2、保护壳；3、顶盖；4、底座；5、开孔；6、吹风器；7、风管；8、缓冲环；9、连接管；10、第一气孔；11、凸条；12、外层环；13、内层环；14、第二气孔；15、触发件；16、连接件；17、显示件；18、动力室；19、送风室；20、扇叶；21、竖筒；22、套筒；23、竖杆；24、麻花杆；25、第一弹簧；26、横板；27、摆块；28、第二弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1-8，本发明提供如下技术方案：
实施例一：
一种可适应放电膨胀的形变自补偿式锂电池组，包括电池芯1、保护壳2、顶盖3、底座4、开孔5、吹风器6、风管7、缓冲环8、连接管9、第一气孔10、凸条11、外层环12、内层环13、第二气孔14、触发件15、连接件16、显示件17、动力室18、送风室19、扇叶20、竖筒21、套筒22、竖杆23、麻花杆24、第一弹簧25、横板26、摆块27和第二弹簧28，电池芯1的顶端和顶盖3相连接，且电池芯1的底端安装在底座4上，顶盖3和底座4之间安装有保护壳2，且保护壳2环绕分布在电池芯1的四周，并且保护壳2用于对电池芯1进行外部防护；保护壳2上开设有均匀分布的开孔5，保护壳2通过开孔5对保护壳2内的电池芯1的运行进行散热，开孔5的边侧设置有吹风器6，且吹风器6固定安装在保护壳2的表面，并且吹风器6的底端和风管7的顶端相连通，风管7的中段固定在保护壳2的侧壁上，且风管7的尾端连通在保护壳2的内部，吹风器6运行产生高速流动的空气经由风管7进入保护壳2内部对电池芯1进行散热；电池芯1上安装有缓冲环8，缓冲环8为弹性材料，且相邻两个电池芯1上的缓冲环8为上下错位分布，缓冲环8用于将电池芯1之间隔出一定间距便于电池芯1本身的放电发热膨胀，且缓冲环8通过自身弹性形变满足电池芯1的形变补偿。相邻两个缓冲环8之间通过连接管9相连通，且最右侧的缓冲环8底端和风管7的底端相连通，缓冲环8的内壁安装有等角度分布的凸条11，凸条11通过隔开缓冲环8内壁和电池芯1外壁增加空气流通和散热，缓冲环8包含有外层环12和内层环13，外层环12和内层环13的内壁分别安装有1个触发件15，触发件15通过连接件16和显示件17相连，显示件17安装在顶盖3上。
外层环12的顶壁开设有第一气孔10，且第一气孔10为弧形结构，第一气孔10用于吹出经由风管7和连接管9进入到缓冲环8内部的气体，外层环12形变后第一气孔10同步受挤压闭合，内层环13的侧壁开设有第二气孔14，第二气孔14呈倾斜90°的“Y”字形结构，内层环13初始状态下第二气孔14为闭合状态，内层环13形变后第二气孔14为开启状态，处于开启状态的第二气孔14用于将缓冲环8内部的气体吹出到膨胀形变的电池芯1表面，气流经由风管7进入到缓冲环8的内部，在初始状态下如图3和图4所示，气流在连接管9的连通作用下进入到各个缓冲环8的内部，其中部分气体会在图中所示的第一气孔10处喷出，并直接作用在电池芯1所处的内部空间中，从而降低了电池芯1所处内部空间的整体温度，安装了电池芯1的锂电池组应用在行驶于颠簸路面上的车辆中时，电池芯1会相比较平坦路面行驶的发热量更高，因此其形变膨胀速度会更快，此时，电池芯1相应膨胀，如图5所示，内层环13上开设的第二气孔14此时会因为内层环13的形变而处于展开的状态，因此风冷气流会直接从各个第二气孔14中吹出并直接作用在电池芯1的形变部位，从而实现对电池本身的精准风冷散热，而如图6所示，在缓冲环8形变后，位于其顶端的第一气孔10也会受自身弹性材质的挤压影响而自行封闭，从而实现风冷气流高效利用的目的。
触发件15为气囊，触发件15通过管道结构的连接件16和气囊结构的显示件17相连通，缓冲环8形变后触发件15相互挤压并使显示件17膨胀变大，而当电池芯1本身使用时间过久而导致过度膨胀损坏时，缓冲环8也会相应的过度形变，此时其内部的触发件15会相应紧密贴合，因此触发件15内部的气体会在连接件16的导通下进入到显示件17中，使显示件17相应膨胀变化，从而方便维修人员对损坏电池芯的快速定位。
吹风器6的内部包含有动力室18和送风室19，送风室19的内部设置有扇叶20，扇叶20固定安装在竖筒21的底端，竖筒21转动安装在吹风器6的内部，并且竖筒21的顶端和套筒22的底端单向转动连接，套筒22的顶端内部和麻花杆24螺纹连接，麻花杆24固定安装在竖杆23的底端，且竖杆23的顶端通过第一弹簧25垂直滑动连接在横板26上，横板26固定安装在吹风器6的内部，竖杆23的边侧通过第二弹簧28和摆块27相连接，车辆行驶在颠簸路面上时，图7中所示的摆块27会在车辆整体上下颠动的作用下影响下同步上下摆动，此时第二弹簧28本身具备一个反复蓄能加速摆动的作用，因此竖杆23会在吹风器6中高频上下移动，此时在图7中麻花杆24和套筒22的螺纹传动下，套筒22自身也会相应高速的正反转动，由于套筒22本身与竖筒21单向转动连接，所以竖筒21自身会沿着一个方向高速转动，并带动扇叶20同步转动，从而实现提供风冷气流的目的。
实施例二：
与实施例一不同的是，触发件15为接触弹片，触发件15通过电线结构的连接件16和LED灯结构的显示件17相连，缓冲环8形变后触发件15相互接触使显示件17通电发亮，显示件17也可以是蜂鸣器等微型发声设备，在电池芯1过度形变时，能够利用缓冲环8本身的过度形变，使触发件15相互贴合，从而让显示件17持续发亮或者产生蜂鸣音，便于维修时快速定位损坏位置。
工作原理：当电池芯1形变时，缓冲环8自身也会受力同步形变，并且在缓冲环8自身的回弹作用下，为电池芯1提供形变补偿，而吹风器6的运行则会通过风管7向保护壳2内部吹入风冷气流实现主动散热的目的。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种可适应放电膨胀的形变自补偿式锂电池组，包括电池芯（1）、保护壳（2）、顶盖（3）和底座（4），其特征在于：所述电池芯（1）的顶端和顶盖（3）相连接，且电池芯（1）的底端安装在底座（4）上，所述顶盖（3）和底座（4）之间安装有保护壳（2），且所述保护壳（2）环绕分布在电池芯（1）的四周，并且保护壳（2）用于对电池芯（1）进行外部防护；
所述保护壳（2）上开设有均匀分布的开孔（5），所述保护壳（2）通过开孔（5）对保护壳（2）内的电池芯（1）的运行进行散热，所述开孔（5）的边侧设置有吹风器（6），且所述吹风器（6）固定安装在保护壳（2）的表面，并且吹风器（6）的底端和风管（7）的顶端相连通，所述风管（7）的中段固定在保护壳（2）的侧壁上，且风管（7）的尾端连通在保护壳（2）的内部，所述吹风器（6）运行产生高速流动的空气经由风管（7）进入保护壳（2）内部对电池芯（1）进行散热；
所述电池芯（1）上安装有缓冲环（8），所述缓冲环（8）为弹性材料，且相邻两个所述电池芯（1）上的缓冲环（8）为上下错位分布，所述缓冲环（8）用于将电池芯（1）之间隔出一定间距便于电池芯（1）本身的放电发热膨胀，且所述缓冲环（8）通过自身弹性形变满足电池芯（1）的形变补偿；
相邻两个所述缓冲环（8）之间通过连接管（9）相连通，且最右侧的所述缓冲环（8）底端和风管（7）的底端相连通，所述缓冲环（8）的内壁安装有等角度分布的凸条（11），所述凸条（11）通过隔开缓冲环（8）内壁和电池芯（1）外壁增加空气流通和散热，所述缓冲环（8）包含有外层环（12）和内层环（13），所述外层环（12）和内层环（13）的内壁分别安装有1个触发件（15），所述触发件（15）通过连接件（16）和显示件（17）相连，所述显示件（17）安装在顶盖（3）上；
所述外层环（12）的顶壁开设有第一气孔（10），且第一气孔（10）为弧形结构，第一气孔（10）用于吹出经由风管（7）和连接管（9）进入到缓冲环（8）内部的气体，所述外层环（12）形变后第一气孔（10）同步受挤压闭合，所述内层环（13）的侧壁开设有第二气孔（14）；
所述第二气孔（14）呈倾斜90°的“Y”字形结构，所述内层环（13）初始状态下第二气孔（14）为闭合状态，所述内层环（13）形变后第二气孔（14）为开启状态，处于开启状态的所述第二气孔（14）用于将缓冲环（8）内部的气体吹出到膨胀形变的电池芯（1）表面。
2.根据权利要求1所述的一种可适应放电膨胀的形变自补偿式锂电池组，其特征在于：所述触发件（15）为气囊，触发件（15）通过管道结构的所述连接件（16）和气囊结构的显示件（17）相连通，所述缓冲环（8）形变后触发件（15）相互挤压并使显示件（17）膨胀变大。
3.根据权利要求1所述的一种可适应放电膨胀的形变自补偿式锂电池组，其特征在于：所述触发件（15）为接触弹片，所述触发件（15）通过电线结构的连接件（16）和LED灯结构的显示件（17）相连，所述缓冲环（8）形变后触发件（15）相互接触使显示件（17）通电发亮。
4.根据权利要求1所述的一种可适应放电膨胀的形变自补偿式锂电池组，其特征在于：所述吹风器（6）的内部包含有动力室（18）和送风室（19），所述送风室（19）的内部设置有扇叶（20），所述扇叶（20）固定安装在竖筒（21）的底端，所述竖筒（21）转动安装在吹风器（6）的内部，并且竖筒（21）的顶端和套筒（22）的底端单向转动连接，所述套筒（22）的顶端内部和麻花杆（24）螺纹连接。
5.根据权利要求4所述的一种可适应放电膨胀的形变自补偿式锂电池组，其特征在于：所述麻花杆（24）固定安装在竖杆（23）的底端，且竖杆（23）的顶端通过第一弹簧（25）垂直滑动连接在横板（26）上，所述横板（26）固定安装在吹风器（6）的内部，所述竖杆（23）的边侧通过第二弹簧（28）和摆块（27）相连接。
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