CN203746929U - 一种为混合动力汽车供电的电池系统 - Google Patents

Abstract

一种为混合动力汽车供电的电池系统，它包括外壳、电池模组和控制电路、所述电池模组包括多个电芯、多个隔板和两个端盖板，多个电芯与多个隔板交错排列于两个端盖板之间，每个隔板由纵截面为弓型的缓冲散热板和固定于缓冲散热板上端和下端的电池框架组成，每个电池框架与相邻电芯相接触的一面设置有电池滑槽，相邻电池框架之间留有间隙，多个隔板上端和下端的电池框架通过贯穿它们的螺栓与两个端盖板连接，所述外壳与电池模组的两个侧面分别围成进风道和出风道。本实用新型不仅可以防止电芯受到外力伤害，保证电池系统的安全，而且还可以在保证冷却效果的同时最大限度地减小电池模组不同部位的温度差，从而延长了电池的使用寿命。

Description

一种为混合动力汽车供电的电池系统

技术领域

本实用新型涉及一种为BSG动力系统提供电能的电池系统，属于汽车技术领域。

背景技术

BSG（Belt  Driven Starter Generator）混合动力汽车，属于弱混合动力汽车。由于BSG系统能够较好地兼顾汽车节能环保与成本问题,未来或将成为所有传统动力汽车的标准配置。电池系统作为BSG动力系统的能量提供单元，对BSG电机的性能发挥起着非常重要的作用。

BSG动力系统的电池容量较小，具有占用空间较小，布置较灵活的特点，一般采用风冷却方式。在电池系统的设计过程中，不仅要考虑到单体电芯固定的牢固性、电气连接的可靠性、电芯的安全防护问题，还要保证电池的散热效果，任何一方面的设计缺陷都会使电池的性能及寿命受到影响。

现有的BSG电池系统主要存在以下不足：

一、单体电芯有多种固定方式，例如通过贯穿电芯框架的长螺栓压紧；或者通过紧贴电池壳体的铝板压紧；或者通过塑料框架进行限位，由塑料卡接结构进行固定。由于这些固定机构均没有缓冲功能，当电池受到挤压时，其壳体很容易破裂，导致漏液、着火甚至爆炸事故的发生。

二、在热管理方面，冷却风流经单体电芯与单体电芯之间的间隙，将电池在充放电过程中产生的热量带走。由于相邻电芯之间的间隙内没有热传导和引流装置，冷却风带走的热量很少，无法满足冷却要求。为了保证冷却效果，只能增加鼓风量，但这种方法势必会造成能量的浪费。

三、冷却风的分布不能根据需要进行调节，由于电芯充放电时放出的热量集中在靠近极柱的一端，而且不同电芯处的冷却风流量不同，因此不同部位的电芯、同一电芯中不同部位的温度也存在差异，这在一定程度上影响了电池的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足、提供一种为混合动力汽车供电的电池系统，它能够在确保电池安全的同时，改善电池的散热效果。

本实用新型所述问题是由以下技术方案实现的：

一种为混合动力汽车供电的电池系统，构成中包括外壳、电池模组和控制电路、所述电池模组包括多个电芯、多个隔板和两个端盖板，多个电芯与多个隔板交错排列于两个端盖板之间，每个隔板由纵截面为弓型的缓冲散热板和固定于缓冲散热板上端和下端的电池框架组成，每个电池框架与相邻电芯相接触的一面设置有电池滑槽，相邻电池框架之间留有间隙，多个隔板上端和下端的电池框架通过贯穿它们的螺栓与两个端盖板连接，所述外壳与电池模组的两个侧面分别围成进风道和出风道。

上述为混合动力汽车供电的电池系统，所述进风道的进风接口和出风道的出风接口位于电池模组的同一端，距离进风接口和出风接口较近的缓冲散热板与其相邻电芯所围成的冷却风道的截面积小于距离进风接口和出风接口较远的缓冲散热板与其相邻电芯所围成的冷却风道的截面积。

上述为混合动力汽车供电的电池系统，同一缓冲散热板与电芯所围成的冷却风道的宽度自上而下逐渐变小。

上述为混合动力汽车供电的电池系统，所述电池模组的顶部设置有有害气体排气通道，所述有害气体排气通道内的有害气体通过有害气体排气管排出电池系统。

上述为混合动力汽车供电的电池系统，所述控制电路包括电气控制单元和电池控制单元，所述电气控制单元固定在外壳的底部，所述电池控制单元固定在电池模组的端盖板上。

上述为混合动力汽车供电的电池系统，所述电池模组的端盖板与外壳之间设置有密封海绵。

上述为混合动力汽车供电的电池系统，所述电池模组的顶部还设置有极柱保护盖。

本实用新型利用多段电池框架和螺栓固定电芯，并在电芯之间设置了缓冲散热板，由于缓冲散热板在受力时会产生溃缩变形，因此可以起到良好的缓冲作用，防止电芯受到外力伤害，保证电池系统的安全。此外，缓冲散热板还可以起到传热和调节电池模组各部位冷却风量的作用，在保证冷却效果的同时最大限度地减小电池模组不同部位的温度差，从而延长了电池的使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的外形图；

图2是本实用新型的内部结构示意图；

图3是冷却风道的结构示意图（俯视图 ）；

图4是电池模组的结构示意图；

图5是隔板的结构示意图。

图中各标号为：1.电气保护盖，2. 上壳体，3.进风接口，4.出风接口，5.有害气体排气管，6.电气控制单元，7.电池控制单元（BCU），8.密封海绵，9.极柱保护盖，10.有害气体排气通道，11.电芯，12. 缓冲散热板，13.端盖板，14.下壳体，15、螺栓，16、电池框架。

具体实施方式

本实用新型兼顾了BSG电池系统的结构和热管理方式，根据电池的机械特性（电池壳体在电池充放电过程中膨胀），保证其安装后的一致性（电压、容量、SOC、内阻等的一致）。

结构设计方面，在相邻电芯11之间上下处设置了电池框架16，相邻电池框架之间留有一定的转配间隙（1-2mm）。在相邻电芯11之间设置了纵截面为“弓”型的缓冲散热板12。当电池模组受到挤压或异物刺入时，相邻电芯11之间的缓冲散热板12发生溃缩，相邻电池框架16之间的间隙缩小，直到电池框架16相接触，起到支撑电芯11的作用，保证电芯11的壳体免受挤压。

另一方面，缓冲散热板12与电池框架16一体式设计，此缓冲散热板12可以为铝、钢等金属。若为铝材质，缓冲散热板12与电池框架16为一体，电池模组的装配顺序为：带铝缓冲散热板12的电池框架16——单体电芯——带铝缓冲散热板12的电池框架16——单体电芯……，此结构便于安装与拆卸。

热管理方面，电芯11之间的缓冲散热板12，一方面可以引导冷却风流经电芯的表面，使电芯上下表面的风速保持一致（若实际风速不一致，可通过调节各个缓冲散热板12内的隔断的大小改变风道的截面）。另一方面，若缓冲散热板12为铝材质的，还可以与电池表面紧密接触，由高导热系数的铝缓冲散热板12，将电池的热量传递出来。缓冲散热板12有效增加了电池与风的换热接触面积，并可调节上下风量大小，使单体电池之间的温差控制在5℃以内，单体电池表面温差（最高温度往往出现在靠近电池极柱的部位）减小。

附图中电池模组的电压为48V，由26个单体电芯（2并联13串联）组成，壳体部分固定模组及电气件，风道将外界的冷风引入电池包内，对电芯进行散热，有害气体排气通道10和有害气体排气管5将电池内发生的有毒有害气体导出车外，保证乘员的安全。电池控制单元7（BCU）监测电池的状态，采集电池的电压、温度信号并对电气控制单元6中的继电器等进行控制。

本电池系统具有如下主要功能：

1) 负责给整车提供所需要的电能，且具备上电自检功能和故障预警功能。

2) 通过制动回收电能。

3) 具备电压安全管理和电压、电流检测功能，能够实现过压保护和欠压保护，实现正负极绝缘电阻测量。（可以不具备绝缘防护功能）

4) 具备系统电流检测功能和过流保护功能。

5) 具备与整车控制器之间的状态交互功能。

6) 具备与整车控制器的CAN总线的通信界面。

7) 具备温度检测功能，能够实现超高温度保护。

8）风冷却热管理。

9) 电池包安全方面：

①.电池包通过继电器、保险丝等实现多重的保护。

②.采用继电器保证电池包总正总负端在非工作状态无输出；

③.选用熔断器来双重保护在使用过程中可能出现的过流、短路等状况；

④.有毒有害气体导出车外，保证乘员的安全。

本专利主要在以下方面具有优势：

热管理改进，本专利采用电芯两侧进出风。

可以对缓冲散热板12的尺寸进行更改，使流经最前部和最后部电池间隙的风量保持一致。

缓冲散热板12可为铝等传热系数较高的材质，并可在表面涂导热硅胶（使电池表面热量更好的散到铝板上）。由于缓冲散热板12增大了换热面积，因此冷却风可带走更多的热量。

螺栓15用于拉紧电池模组两端的端盖板13，对电池进行固定，并设定预紧力。外壳由上壳体2和下壳体14构成。

电池控制单元7（BCU）内嵌在端盖板上，在端盖板内侧贴有绝缘膜。节省空间尺寸。因端盖板为金属件，可对电池控制单元7（BCU）进行电磁屏蔽。 

Claims (7)

1.一种为混合动力汽车供电的电池系统，其特征是，它包括外壳、电池模组和控制电路、所述电池模组包括多个电芯（11）、多个隔板和两个端盖板（13），多个电芯（11）与多个隔板交错排列于两个端盖板（13）之间，每个隔板由纵截面为弓型的缓冲散热板（12）和固定于缓冲散热板（12）上端和下端的电池框架（16）组成，每个电池框架（16）与相邻电芯（11）相接触的一面设置有电池滑槽，相邻电池框架（16）之间留有间隙，多个隔板上端和下端的电池框架（16）通过贯穿它们的螺栓（15）与两个端盖板（13）连接，所述外壳与电池模组的两个侧面分别围成进风道和出风道。

2.根据权利要求1所述的为混合动力汽车供电的电池系统，其特征在于，所述进风道的进风接口（3）和出风道的出风接口（4）位于电池模组的同一端，距离进风接口（3）和出风接口（4）较近的缓冲散热板（12）与其相邻电芯（11）所围成的冷却风道的截面积小于距离进风接口（3）和出风接口（4）较远的缓冲散热板（12）与其相邻电芯（11）所围成的冷却风道的截面积。

3.根据权利要求2所述的为混合动力汽车供电的电池系统，其特征在于，同一缓冲散热板（12）与电芯（11）所围成的冷却风道的宽度自上而下逐渐变小。

4.根据权利要求3所述的为混合动力汽车供电的电池系统，其特征在于，所述电池模组的顶部设置有有害气体排气通道（10），所述有害气体排气通道（10）内的有害气体通过有害气体排气管（5）排出电池系统。

5.根据权利要求4所述的为混合动力汽车供电的电池系统，其特征在于，所述控制电路包括电气控制单元（6）和电池控制单元（7），所述电气控制单元（6）固定在外壳的底部，所述电池控制单元（7）固定在电池模组的端盖板（13）上。

6.根据权利要求5所述的为混合动力汽车供电的电池系统，其特征在于，所述电池模组的端盖板（13）与外壳之间设置有密封海绵（8）。

7.根据权利要求6所述的为混合动力汽车供电的电池系统，其特征在于，所述电池模组的顶部还设置有极柱保护盖（9）。