CN116914289A - 一种电压自均衡的电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了应用于电池组领域的一种电压自均衡的电池组，包括电池组安装支架、通断开关和放电电阻，隔热顶盖的底壁贯穿安装有与电池单体一一对应的通断开关，通断开关的顶端电性连接有放电电阻，放电电阻的表面镶嵌安装有对称布置的接触金属板，其中一组接触金属板的表面连接有金属导丝和位于金属导丝外侧的绝缘气囊管，金属导丝的一端连接有金属片，通过绝缘气囊管、接触金属板、金属导丝和金属片的配合，可联动实现同一水平方向的多组放电电阻实现串联连接，进而通过减少放电电阻内的流经电流值来降低放电电阻通电时产生的热量值，进而减少电池组在使用过程中的散热压力，保证电池组的安全使用。

Description

一种电压自均衡的电池组
技术领域
本申请涉及电池组领域，特别涉及一种电压自均衡的电池组。
背景技术
电池组作为新能源电力设备的能量供应来源，电池管理系统是保证电池均衡及稳定的动力输出的必不可少的部分，由于电池内部各个单体电池内部电池芯之间的一致性存在差异，在电压不稳定的情况下会使得电池芯的使用寿命大大缩短，进而影响电池组的正常使用，因此电池均衡中的电压均衡可以保证电池组输出稳定的电压同时保护电池组的安全使用。
现有技术中通常使用技术相对成熟的耗能式电压自均衡处理而非高成本的转移式电压自均衡处理，在单体电池的电压值超过安全值时接通耗能电阻以此降低单体电池中的电压值，但是在实际操作过程中，根据焦耳公式Q=I2RT以及U=IR，得知在耗电电阻值不变的情况下，耗电电阻内流经的电压值与电流值成正比，此时耗电电阻表面产生的热量也会指数级同步增加，进而扩大温度对新能源电池组的干扰，不利于电池组的散热安全。
为此我们提出一种电压自均衡的电池组，通过串联电阻的方式来降低电流值，进而降低焦耳值的增长幅度，以此降低电池在进行电压自均衡时的散热压力，进一步保护电池组的散热安全。
发明内容
本申请目的在于降低电池组在进行耗能式电压自均衡过程中的散热压力，以此保护电池组的安全，相比现有技术提供一种电压自均衡的电池组，包括电池组安装支架、通断开关和放电电阻，电池组安装支架的内部嵌合放置有电池单体，电池组安装支架的顶部通过螺栓安装有绝缘隔热材料制成的隔热顶盖，隔热顶盖的底壁贯穿安装有与电池单体一一对应的通断开关，且通断开关与电池单体电性连接，通断开关的顶端电性连接有放电电阻，放电电阻的表面镶嵌安装有对称布置的接触金属板，其中一组接触金属板的表面连接有金属导丝和位于金属导丝外侧的绝缘气囊管，金属导丝的一端连接有金属片，且金属片的尾端与绝缘气囊管的尾端连接，实现电压自均衡处理的同时还可通过串联的方式调整放电电阻在接受放电时产生的热量，减少散热压力。
进一步的，金属导丝为螺旋状，且金属导丝的两端分别与接触金属板、金属片电性连接，方便金属片与接触金属板的顺利连接。
进一步的，绝缘气囊管的热膨胀能力沿水平方向递减，且绝缘气囊管与接触金属板的安装位置靠近隔热顶盖的底壁，方便实现阶梯性的串联处理。
进一步的，隔热顶盖的两侧外壁均设有矩形的通槽，通槽的内壁通过复位转轴杆连接有活动板，且活动板为隔热材料制成，靠近活动板的放电电阻的表面连接有气囊短柱，方便电压自均衡时的散热处理。
进一步的，连接有气囊短柱的接触金属板的表面连接有位于气囊短柱内侧的电磁器，且电磁器与放电电阻电性连接，气囊短柱的尾端连接有磁吸块，方便实现高效的散热处理。
进一步的，电池组安装支架的内部安装有检测模块，且检测模块与每组电池单体和通断开关均电性连接。
进一步的，金属导丝伸直状态下的长度大于相邻两组放电电阻之间的距离，且绝缘气囊管在膨胀极限状态下的膨胀长度大于相邻两组放电电阻之间的距离。
进一步的，气囊短柱的原始长度小于最侧放电电阻与活动板之间的距离，气囊短柱热膨胀后的长度大于最侧放电电阻与活动板之间的距离。
进一步的，金属导丝的外表面与绝缘气囊管的内表面贴合接触，且绝缘气囊管的初始长度小于相邻两组放电电阻之间的距离，确保串联时金属片与接触金属板之间的稳定连接，保证串联稳定性。
进一步的，绝缘气囊管回缩时的作用力大于金属导丝盘旋回收时的抵抗作用，方便绝缘气囊管在降温后的顺利回缩放置。
相比于现有技术，本申请的优点在于：
（1）通过通断开关、放电电阻和单体电池的连接，可在单体电池出现电压值超过安全值实现耗能式电压自均衡处理，此外通过绝缘气囊管、接触金属板、金属导丝和金属片的配合，可联动实现同一水平方向的多组放电电阻实现串联连接，进而通过减少放电电阻内的流经电流值来降低放电电阻通电时产生的热量值，进而减少电池组在使用过程中的散热压力，保证电池组的安全使用。
（2）通过活动板与气囊短柱的配合，使得隔热顶盖能够在内部放电电阻通电产生热量时产生缺口，方便散热同时在散热结束后恢复封闭状态，隔离外部热量对绝缘气囊管的干扰。
（3）间断性启动电磁器，使得磁吸块间断性带动膨胀状态的气囊短柱回缩，进而带动活动板处于不断翻转的状态，进而加速隔热顶盖内部的散热。
（4）绝缘气囊管回缩时的惯性作用可以抵抗金属导丝盘旋回收时的抵抗作用，之后凭借磁吸图块与金属片之间的磁吸作用保证绝缘气囊管的顺利回缩。
（5）金属导丝在通电时可将热量快速传递至与之贴合的绝缘气囊管处，促使绝缘气囊管继续热膨胀，方便热量扩散至隔热顶盖内部的同时还可加强对金属片的挤压作用，确保金属片与接触金属板之间连接稳定性。
附图说明
图1为本申请的整体外观示意图；
图2为本申请的仰视状态示意图；
图3为本申请的隔热顶盖内部图；
图4为本申请的隔热顶盖内部和通断开关示意图；
图5为本申请的放电电阻和绝缘气囊管内部示意图；
图6为本申请在单侧活动板开启状态下隔热顶盖内部散热示意图；
图7为本申请在两侧活动板均开启状态下隔热顶盖内部散热示意图；
图8为本申请的放电电阻和气囊短柱内部示意图；
图9为本申请的电磁器间断启动状态下气囊短柱在膨胀后的伸缩示意图；
图10为本申请的电磁器间断启动状态下活动板动态翻转示意图。
图中标号说明：
1、电池组安装支架；2、隔热顶盖；3、通断开关；4、活动板；5、放电电阻；51、绝缘气囊管；52、接触金属板；53、金属导丝；54、金属片；6、气囊短柱；61、磁吸块；62、电磁器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
实施例1：本发明提供了一种电压自均衡的电池组，请参阅图1-图5，包括电池组安装支架1、通断开关3和放电电阻5，电池组安装支架1的内部嵌合放置有电池单体，电池组安装支架1的顶部通过螺栓安装有绝缘隔热材料制成的隔热顶盖2，隔热顶盖2的底壁贯穿安装有与电池单体一一对应的通断开关3，且通断开关3与电池单体电性连接，通断开关3的顶端电性连接有放电电阻5，放电电阻5的表面镶嵌安装有对称布置的接触金属板52，其中一组接触金属板52的表面连接有金属导丝53和位于金属导丝53外侧的绝缘气囊管51，金属导丝53的一端连接有金属片54，且金属片54的尾端与绝缘气囊管51的尾端连接，电池组安装支架1的内部安装有检测模块，且检测模块与每组电池单体和通断开关3均电性连接。
具体的，在电池工作过程中，通过检测模块对电池组内部的单体电池予以相应的电压监测，在单体电池内部电压超过安全值时，启动通断开关3，使得单体电池与放电电阻5构成通电回路，从而起到相应的耗能式电压自均衡处理效果；
绝缘气囊管51为多节气囊管拼装支撑的气囊管，其拼装部分的热膨胀能力沿水平方向递减，进而导致绝缘气囊管51的热膨胀能力沿水平方向递减；
在上述过程中，与电压自均衡处理的单体电池相对应的放电电阻5在通断状态下产生热量并在隔热顶盖2的内部扩散，此时绝缘气囊管51受热膨胀进而带动金属片54向相邻的放电电阻5靠近，直至金属片54在绝缘气囊管51的作用下与相邻的接触金属板52接触，在金属导丝53、金属片54和接触金属板52的作用下，可实现相邻放电电阻5之间的串联；
在单体电池提供消耗的电压恒定状态下，根据公式U=IR可知在电阻值也就是R增加一倍的情况下电流值I减少一半，根据焦耳公式Q=I2RT，可知串联后的热量值Q1=Q/2，从而减少热量值的产生，减少后续的散热压力，保护电池组的安全。
金属导丝53为螺旋状，且金属导丝53的两端分别与接触金属板52、金属片54电性连接。
具体的，螺旋状的设计，可使得金属导丝53能够便捷地收纳于绝缘气囊管51内部，且金属导丝53与接触金属板52、金属片54电性连接可辅助金属片54与相邻的接触金属板52接触时实现电路的串联。
绝缘气囊管51的热膨胀能力沿水平方向递减，且绝缘气囊管51与接触金属板52的安装位置靠近隔热顶盖2的底壁。
具体的，热膨胀能力呈现递减状态的绝缘气囊管51，使得同一水平方向的放电电阻5在依托绝缘气囊管51帮助实现串联时，能够阶梯性地实现不同数目的串联，进而满足多个单体电池向放电电阻5放电时Q值增幅减缓的目的，此外绝缘气囊管51靠近隔热顶盖2的底壁，减少绝缘气囊管51在自重作用下发生弯曲的可能，确保绝缘气囊管51在热膨胀时可顺利横向延伸，带动金属片54与接触金属板52之间实现电路连接。
金属导丝53的外表面与绝缘气囊管51的内表面贴合接触，且绝缘气囊管51的初始长度小于相邻两组放电电阻5之间的距离。
具体的，与绝缘气囊管51内壁接触，使得金属导丝53在通电时可将热量快速传递至绝缘气囊管51处，促使绝缘气囊管51继续热膨胀，方便热扩散的同时还可加强对金属片54的挤压作用，确保金属片54与接触金属板52之间连接稳定性。
金属导丝53伸直状态下的长度大于相邻两组放电电阻5之间的距离，且绝缘气囊管51在膨胀极限状态下的膨胀长度大于相邻两组放电电阻5之间的距离。
具体的，金属导丝53的整体长度大于相邻两组放电电阻5之间的距离，因此在相邻放电电阻5表面的金属片54与接触金属板52相互接触时，金属导丝53未处于绷直状态，方便金属片54与接触金属板52顺利连接。
绝缘气囊管51回缩时的作用力大于金属导丝53盘旋回收时的抵抗作用。
具体的，隔热顶盖2的底壁设有磁吸图块，且磁吸图块的位置位于绝缘气囊管51的初始位置处正下方并与金属片54相互吸引，在隔热顶盖2内部温度下降时绝缘气囊管51回缩，此时金属导丝53同步盘旋回缩，绝缘气囊管51回缩时的惯性作用可以抵抗金属导丝53盘旋回收时的抵抗作用，之后凭借磁吸图块与金属片54之间的磁吸作用保证绝缘气囊管51的顺利回缩。
实施例2：请参阅图6-图7，隔热顶盖2的两侧外壁均设有矩形的通槽，通槽的内壁通过复位转轴杆连接有活动板4，且活动板4为隔热材料制成，靠近活动板4的放电电阻5的表面连接有气囊短柱6，气囊短柱6的原始长度小于最侧放电电阻5与活动板4之间的距离，气囊短柱6热膨胀后的长度大于最侧放电电阻5与活动板4之间的距离。
具体的，隔热顶盖2内部放电电阻5产生的热量扩散使得气囊短柱6膨胀，进而推动活动板4偏转，使得原本处于封闭状态的隔热顶盖2能够出现通风缺口，方便散热，避免热量堆积在隔热顶盖2的内部，在隔热顶盖2内部散热后气囊短柱6缩短，活动板4复位，使得隔热顶盖2恢复成与外部隔热的状态，减少外部热量对绝缘气囊管51的干扰。
实施例3：请参阅图8-图10，连接有气囊短柱6的接触金属板52的表面连接有位于气囊短柱6内侧的电磁器62，且电磁器62与放电电阻5电性连接，气囊短柱6的尾端连接有磁吸块61。
具体的，在实施例2的基础上，选择性添加使用电磁器62和磁吸块61，以加速隔热顶盖2内部的散热效率；
间断性启动电磁器62，使得磁吸块61间断性带动膨胀状态的气囊短柱6回缩，进而带动活动板4处于不断翻转的状态，进而加速隔热顶盖2内部的气体流动，进而加速散热。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，根据本申请的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电压自均衡的电池组，包括电池组安装支架（1）、通断开关（3）和放电电阻（5），其特征在于，所述电池组安装支架（1）的内部嵌合放置有电池单体，所述电池组安装支架（1）的顶部通过螺栓安装有绝缘隔热材料制成的隔热顶盖（2），所述隔热顶盖（2）的底壁贯穿安装有与电池单体一一对应的通断开关（3），且通断开关（3）与电池单体电性连接，所述通断开关（3）的顶端电性连接有放电电阻（5），所述放电电阻（5）的表面镶嵌安装有对称布置的接触金属板（52），其中一组所述接触金属板（52）的表面连接有金属导丝（53）和位于金属导丝（53）外侧的绝缘气囊管（51），所述金属导丝（53）的一端连接有金属片（54），且金属片（54）的尾端与绝缘气囊管（51）的尾端连接。
2.根据权利要求1所述的一种电压自均衡的电池组，其特征在于，所述金属导丝（53）为螺旋状，且金属导丝（53）的两端分别与接触金属板（52）、金属片（54）电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种电压自均衡的电池组，其特征在于，所述绝缘气囊管（51）的热膨胀能力沿水平方向递减，且绝缘气囊管（51）与接触金属板（52）的安装位置靠近隔热顶盖（2）的底壁。
4.根据权利要求1所述的一种电压自均衡的电池组，其特征在于，所述隔热顶盖（2）的两侧外壁均设有矩形的通槽，所述通槽的内壁通过复位转轴杆连接有活动板（4），且活动板（4）为隔热材料制成，靠近活动板（4）的所述放电电阻（5）的表面连接有气囊短柱（6）。
5.根据权利要求4所述的一种电压自均衡的电池组，其特征在于，连接有气囊短柱（6）的所述接触金属板（52）的表面连接有位于气囊短柱（6）内侧的电磁器（62），且电磁器（62）与放电电阻（5）电性连接，所述气囊短柱（6）的尾端连接有磁吸块（61）。
6.根据权利要求1所述的一种电压自均衡的电池组，其特征在于，所述电池组安装支架（1）的内部安装有检测模块，且检测模块与每组电池单体和通断开关（3）均电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种电压自均衡的电池组，其特征在于，所述金属导丝（53）伸直状态下的长度大于相邻两组放电电阻（5）之间的距离，且绝缘气囊管（51）在膨胀极限状态下的膨胀长度大于相邻两组放电电阻（5）之间的距离。
8.根据权利要求4所述的一种电压自均衡的电池组，其特征在于，所述气囊短柱（6）的原始长度小于最侧所述放电电阻（5）与活动板（4）之间的距离，所述气囊短柱（6）热膨胀后的长度大于最侧所述放电电阻（5）与活动板（4）之间的距离。
9.根据权利要求1所述的一种电压自均衡的电池组，其特征在于，所述金属导丝（53）的外表面与绝缘气囊管（51）的内表面贴合接触，且绝缘气囊管（51）的初始长度小于相邻两组放电电阻（5）之间的距离。
10.根据权利要求1所述的一种电压自均衡的电池组，其特征在于，所述绝缘气囊管（51）回缩时的作用力大于金属导丝（53）盘旋回收时的抵抗作用。
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