CN204289573U

CN204289573U - 潜航器耐压新型聚合物锂电池包

Info

Publication number: CN204289573U
Application number: CN201520018762.4U
Authority: CN
Inventors: 戴国群; 戴博
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2025-01-12

Abstract

本实用新型公开了一种可在任意海洋深度下工作的潜航器耐压新型聚合物锂电池包，包括：箱体、设于箱体内部的锂电池单元与保护板、设于箱体上部的柔性上盖与压板、设于箱体下部的截止阀；所述锂电池单元由聚合物单体锂电池、PCB转接板与支撑架组成；锂电池单元与保护板用螺钉固定在箱体所设螺柱上；保护板则通过导线与锂电池单元完成电路连接；所述柔性上盖与压板，通过螺钉和螺母固定在箱体所设法兰边上，使内部形成密闭结构。当潜航器下潜时，柔性上盖自动向内凹陷，使箱体内部预先注满的硅油被压缩而产生内压，瞬间使箱体内外压力达到动态平衡，避免箱体被压破进水。本实用新型具有高安全性与可靠性、低成本和使用方式灵活的特点。

Description

潜航器耐压新型聚合物锂电池包

技术领域

本实用新型属于锂电池领域，具体涉及一种潜航器耐压新型聚合物锂电池包。

背景技术

由于潜航器使用领域的特殊性，注定电池为唯一动力。有效载荷能力和巡航时间，是衡量潜航器性能优劣的重要指标。

以前，水下装备电源大都使用银锌二次电池，其使用寿命仅30余次，且存在使用维护成本高、不可大倾角使用等缺陷。近年来，由于聚合物锂电池具有比功率高、比能量大、循环寿命长、安全性好、工作温度范围宽、环境适应性好(耐高温、高湿、高盐环境)、易维护与安装、且使用位置不受限制、任意形状尺寸等优点，已成为当前最有应用前景的水下工作电源。

无人潜航器(Unmanned Underwater Vehicle，简称UUV)，通常直径在533mm以下，在这么小的空间里，如果采用金属材料制造电池箱体，存在有效载荷不足，制造成本高的问题。同时，由于电池箱体使用金属材料制作时，还需要采取一些绝缘保护措施，势必占用空间，影响电池包的体积比能量密度，进而缩短潜航器巡航时间。

塑胶材料的密度(一般为1.05～1.45g/cm³)，仅为钢材的六分之一左右(钢的密度一般为7.8g/cm³)，同时，它还具有优秀的绝缘性能，有利于提高潜航器的有效载荷能力和体积比能量密度。此外，塑胶产品可通过采用注塑工艺进行大批量生产，具有生产成本低的优势。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种有效载荷大、长航程、高安全性、低成本的潜航器用耐压聚合物锂电池包。

本实用新型通过以下技术方案实现：一种潜航器耐压新型聚合物锂电池包，其特征在于，包括：箱体、设于箱体内部的锂电池单元与保护板、设于箱体上部的柔性上盖与压板、设于箱体下部的截止阀；所述锂电池单元由聚合物单体锂电池和依次设于聚合物单体锂电池顶部的PCB转接板与支撑架组成；所述锂电池单元与保护板用螺钉固定在箱体所设螺柱上；保护板则通过导线与锂电池单元完成电路连接；所述柔性上盖与压板，通过螺钉和螺母固定在箱体所设法兰边上，使内部形成密闭结构。

进一步，所述箱体的上部为开口结构，端面设有法兰边，在法兰边内设有数个通孔，在其下方设有数条加强筋；所述箱体的底座上设有四个固定螺钉穿出用通孔和数条加强筋；所述箱体的内部设有锂电池单元安置区和保护板安置区；在所述保护板安置区下方的箱体部位，设有四个接口螺孔，用于安装电源正负极输出水密接插件、通信端口水密接插件和截止阀；所述箱体内部还设有多个于用固定锂电池单元与保护板的螺柱。

进一步，所述锂电池单元的PCB转接板设在聚合物单体电池的顶部，采用焊锡方式将聚合物单体电池的极耳焊接在PCB转接板对应所设焊盘上，实现电池单元的串并联连接；所述聚合物单体锂电池通过耐压工艺制成；所述支撑架设在PCB转接板的上方；通过螺钉将电池单元固定在所述箱体对应所设螺柱上。

进一步，所述支撑架为方框结构，设有数个螺钉穿出用通孔，由热塑性工程塑胶制作而成。

再进一步，所述柔性上盖为中部隆起的柔性方形结构，四边设有固定螺钉穿出用通孔，由耐油弹性塑胶材料制作而成。

再进一步，所述保护板具有过充电、过放电、过流、过温、短路、实时容量估算及通信功能；在保护电路中还设有PTC可恢复保险丝，当电池包出现过流时，提供二级保护。

再进一步，所述箱体的四个接口螺孔是通过注塑工艺将水密接口螺母镶嵌在箱体内制作而成；所述水密接口螺母内部设有螺纹，上下端面外形结构为六边形，两端面之间为圆柱体；在所述圆柱体表面设有数条凹槽。

更一步，所述压板为方框结构，四边设有固定螺钉穿出用通孔，由金属材料制作而成。

本实用新型的优点是：

1)有效载荷大、能量密度高、长航程、可在任意海洋深度下，以任意倾角工作；

2)具有高安全性与可靠性、使用方式灵活的特点，既可独立使用，也可串联使用；

3)可大批量生产、成本低。

附图说明

图1为电池包外形结构示意图；

图2为电池包纵剖面结构视图；

图3为电池包的内部结构示意图(去掉柔性上盖和压板后)；

图4为箱体外形结构示意图；

图5为图4的右视平面图；

图6为箱体纵剖面结构示意图；

图7为支撑架外形结构示意图；

图8为柔性上盖外形结构示意图；

图9为电池单元结构示意图(去掉支撑架后)；

图10为压板外形结构示意图；

图11为水密接口螺母外形结构示意图；

图12为保护板外形结构示意图。

图示：1-箱体，2-柔性上盖，3-压板，4-电池单元，5-聚合物单体锂电池，6-PCB转接板，7-支撑架，8-保护板，9-截止阀，10-水密接口螺母，11-硅油。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：

1﹒如图1、图2、图4、图5所示，电池包：由箱体1、设于箱体1内部的锂电池单元4与保护板8、设于箱体1上部的柔性上盖2与压板3、设于箱体1下部的截止阀9组成；所述柔性上盖2与压板3，通过螺钉和螺母固定在箱体1所设法兰边105上，使内部形成密闭结构；当需要使用时，将电源正负极输出水密接插件和通信端口水密接插件组装到箱体1对应所设接口螺孔110、111、112、113上，打开截止阀9，用泵将硅油11注入箱体1内，注入的硅油量按压缩比7％～10％进行计算。当硅油11加注满后，关闭截止阀9。当潜航器下潜时，箱体1开始受到水压，由于柔性上盖2极易变形，受到水压后，柔性上盖率2先于刚性箱体1自动向内凹陷，使箱体1内部预先注满的硅油11被压缩而产生内压，由于硅油11压缩模量较大，较小的体积压缩瞬间就能产生巨大内压，使箱体1内外压力达到动态平衡，避免箱体1被压破而进水而导致电池包不能供电；而处于箱体1内部锂电池单元4和保护板8，由于浸在硅油11之中，根据流体力学帕斯卡原理，静止液体内任可一点压强的变化将等值传到各点，故锂电池单元4和保护板8的各点所受合力为零，因此，不会产生变形。根据力的可传递性原理，只要锂电池单元4和保护板8内部没有空隙存在，就不会被压坏。当潜航器再往下潜时，水压随水深增加而增大，于是，刚才的平衡被打破，柔性上盖2继续向内凹陷进行压力补偿，由此，形成一个新的动态平衡；当潜航器上浮时，内压逐步释放，最终，柔性上盖2又回复到常压状态。

2﹒如图3所示：所述锂电池单元4和保护板8用螺钉固定在箱体1对应所设的螺柱102上；保护板8与锂电池单元4由导线完成电路连接。

3﹒如图4所示，所述箱体1的上部为开口结构，端面设有法兰边105，在法兰边105内设有数个通孔103，在其下方设有数条加强筋109；所述箱体1的底座107上设有四个固定螺钉用通孔106和数条加强筋108；所述箱体1的内部设有锂电池单元4安置区101和保护板8安置区104；所述箱体1内部设有多个于用固定锂电池单元4与保护板8的螺柱102；所述螺柱102可以采用自攻螺钉锁紧和在孔内镶嵌金属螺母锁紧的方式进行设计，本实施例优选方案采用镶嵌金属螺母锁紧的方式进行设计，方便拆卸。在所述保护板8安置区下方的箱体1部位，设有四个接口螺孔110、111、112、113。

4﹒如图5、图6所示，图5为图4的右视平面图，从左至右接口螺孔排列顺序依次为截止阀安装接口110、电源正极输出水密接插件安装接口111、通信端口水密接插件安装接口112和电源负极输出水密接插件安装接口113；所述箱体1的四个接口螺孔，是通过注塑工艺将水密接口螺母10镶嵌在箱体1内制作而成；所述箱体1由热塑性工程塑胶制作而成，所述热塑性工程塑胶为POM或PA66+GF15％。

5﹒如图7所示，所述支撑架7为方框结构，设有数个螺钉穿出用通孔701，由热塑性工程塑胶制作而成；所述热塑性工程塑胶为POM或PA66+GF15％；所述支撑架7主要用于加强电池包在大倾角条件下工作的机械强度。

6﹒如图8所示，所述柔性上盖2为中部隆起201的柔性方形结构，四边设有固定螺钉穿出用通孔202，由耐油弹性塑胶材料制作而成，所述耐油弹性塑胶材料有：硅橡胶、橡胶和聚氨酯可供选择；本实施例优选材料为硅橡胶。

7﹒如图9所示，所述锂电池单元4的PCB转接板6设在聚合物单体电池5的顶部；所述PCB转接板6设有聚合物单体电池5极耳501的穿出孔和焊盘601，通过焊锡方式将聚合物单体电池5的极耳501焊接在对应设焊盘601上，实现电池单元4的串并联连接,可组成DC72V、DC48V、DC36V、DC24V电压等级的电池包；本实施例优选方案为DC24V电池包，由7只三元正极材料生产的聚合物单体锂电池5串联组成，所述聚合物单体锂电池5通过耐压工艺制成。

8﹒如图10所示，所述压板3为方框结构，四边设有固定螺钉穿出用通孔301，由金属材料制作而成，优选金属材料为钛合金材料。

9﹒如图11所示，所述水密接口螺母10内部设有螺纹1002，上下端面外形结构为六边形1001，两端面之间为圆柱体；在所述圆柱体表面设有数条凹槽1003；由金属材料制作而成，优选金属材料为钛合金材料。

10﹒如图12所示，所述保护板8为印刷电路板，选用耐压力型电子元器件，采用贴片工艺制作而成；在保护板8上设有固定螺钉穿出通孔801和电路端口连接所需的焊盘802；保护板具有过充电、过放电、过流、过温、短路、实时容量估算及通信功能；在保护电路中还设有PTC可恢复保险丝，当电池包出现过流时，可提供二级保护；所述保护板8的电源输入输出为同一端口；电源正极输出水密接插件与通信端口水密接插件的导线，采用焊接方式连接到保护板8上，实现电路连接。

尽管上述实施例中对本实用新型已出示并进行了描述，但是本领域的技术人员应可以理解，在不脱离本实用新型总体构思的前提下，对本实用新型做出的修改及改型，均应属于在本实用新型保护范围之内。

Claims

1.一种潜航器耐压新型聚合物锂电池包，其特征在于，包括：箱体、设于箱体内部的锂电池单元与保护板、设于箱体上部的柔性上盖与压板、设于箱体下部的截止阀；所述锂电池单元由聚合物单体锂电池和依次设于聚合物单体锂电池顶部的PCB转接板与支撑架组成；所述聚合物单体锂电池通过将极耳焊接在PCB转接板对应所设焊盘上，实现电池单元的串并联连接；所述锂电池单元与保护板用螺钉固定在箱体所设螺柱上；所述保护板与锂电池单元之间使用导线完成电路连接；所述柔性上盖与压板，通过螺钉和螺母固定在所述箱体所设法兰边上，使内部形成密闭结构。

2.根据权利要求1所述的潜航器耐压新型聚合物锂电池包，其特征在于：所述箱体的上部为开口结构，端面设有法兰边，在法兰边内设有数个通孔，法兰边下方设有数条加强筋；所述箱体的底座上设有四个固定螺钉穿出用通孔和数条加强筋；所述箱体的内部设有锂电池单元安置区和保护板安置区；在所述保护板安置区下方的箱体部位，设有四个接口螺孔，用于安装电源正负极输出水密接插件、通信端口水密接插件和截止阀；所述箱体内部还设有多个于用固定锂电池单元与保护板的螺柱。

3.根据权利要求1所述的潜航器耐压新型聚合物锂电池包，其特征在于：所述柔性上盖为中部隆起的柔性方形结构，四边设有固定螺钉穿出用通孔，由耐油弹性塑胶材料制作而成。

4.根据权利要求1所述的潜航器耐压新型聚合物锂电池包，其特征在于：所述保护板具有过充电、过放电、过流、过温、短路、实时容量估算及通信功能。

5.根据权利要求2所述的潜航器耐压新型聚合物锂电池包，其特征在于：所述箱体的四个接口螺孔是通过注塑工艺将水密接口螺母镶嵌在箱体内制作而成；所述水密接口螺母内部设有螺纹，上下端面外形结构为六边形，两端面之间为圆柱体；在所述圆柱体表面设有数条凹槽。

6.根据权利要求1所述的潜航器耐压新型聚合物锂电池包，其特征在于：所述压板为方框结构，四边设有固定螺钉穿出用通孔，由金属材料制作而成。