CN207651632U - 镍氢电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种镍氢电池包，其包括隔板、串联或并联连接的两个电池组、以及金属制的散热板，其特征在于，所述电池组由m行、n列的单电池排列而成，行方向中每行中的n个镍氢单电池首尾相连地串联连接，列方向中m行单电池在末端与相邻行的单电池串联或并联连接；所述两个电池组以所述单电池的侧面与所述隔板接触的方式分置于所述隔板的两侧，所述散热板以与所述单电池的侧面接触的方式设置于所述电池组的与所述隔板相反的一侧。根据本实用新型的电池包，有利于减少电池包内的热量蓄积，最大程度地满足了电池包的安全性要求。

Description

镍氢电池包

技术领域

本实用新型涉及一种镍氢电池包，具体来说，设计一种具有良好散热性能的镍氢电池包。

背景技术

随着人们对地球自然环境保护的愿望越来越强烈，容易造成环境污染的大容量铅蓄电池正在逐渐被取代。镍氢电池(Ni-MH电池)作为一种高能绿色充电电池，具有高温性能好、安全性高的优点，因此作为铅蓄电池的替代品被市场青睐。

铅蓄电池具有大容量、大电流放电的优势，然而作为其替代品的镍氢电池本身的电池容量较小，为了满足客户对于大容量、大电流的要求，不得不采用将多节镍氢单电池通过多并多串的方式组成电池包来实现电池容量和电流的提升。例如，为了替代定额电压为12V、定额电流为30A的铅酸蓄电池，大约需要100节左右的镍氢单电池通过串并联的方式排列而形成电池包。

在这样的镍氢电池包中，多个单电池的排列方式可分为“F状”和“L状”两种，“F状”是指两节以上的单电池以电池端面平齐的方式并排地排列，“L状”是指两节以上的单电池1以电池端面首尾相连的方式进行排列。如图1所示，“F3”或“F5”分别是指3节或5节单电池1以电池端面平齐的方式并排地排列；“L2”或“L3”分别是指2节或3节单电池1以首尾相连的方式排列。这样排列而成的多个电池组进一步通过端子连接片进行串联或并联，从而形成电池包。

图2是现有的镍氢电池包的外观立体图。如图2所示，镍氢电池包通常具有扁平的外形。

图3是镍氢电池包去掉了外壳后的表示其内部的单电池排列方式的示意图。如图3所示，现有技术中通常是将多节单电池1以F状的方式无间隙地紧密排列，并通过多并多串的方式而构成电池包。在这种结构的电池包中，存在的问题是：电池包的散热性能通常不良。

图4是表示对现有的镍氢电池包进行热量模拟分析的结果的示意图。如图4所示，发热量最大的部分位于电池包的中央(图中阴影部分)，这是由于构成电池包的数量众多的单电池1采用了F状的紧密排列方式，处于中间位置的单电池产生的热量很难向周围散发，从而导致热量蓄积。当热量蓄积在中央部不容易发散时，位于电池包中央部的单电池容易失效，从而导致整个电池包无法使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有良好的散热性能的镍氢电池包，可以充分保证每个单电池与散热板接触的面积，使得热量传递的程度变得均等，从而可以有效地抑制热量蓄积、使每节单电池之间的温度趋于平衡，从而解决因局部的单电池寿命变短而导致整个电池包寿命下降的问题。

本实用新型的镍氢电池包包括隔板、串联或并联连接的两个电池组、以及金属制的散热板，其特征在于，

所述电池组由m行、n列的单电池排列而成，行方向中每行中的n个镍氢单电池首尾相连地串联连接，列方向中m行单电池在末端与相邻行的单电池串联或并联连接；

所述两个电池组以所述单电池的侧面与所述隔板接触的方式分置于所述隔板的两侧，

所述散热板以与所述单电池的侧面接触的方式设置于所述电池组的与所述隔板相反的一侧。

优选所述散热板为铝制散热板。

优选在所述电池组中，所述单电池在列方向上具有间隔，该间隔在列方向的中央部大于列方向的两端。

优选所述隔板为绝缘性树脂制。

优选所述两个电池组相对于所述隔板对称地设置。

优选所述两个电池组相对于所述隔板错开地设置。

优选所述散热板为平板状。

还优选所述单电池为圆柱形，所述散热板为波浪形，所述波浪形的凹凸面与所述单电池的侧面互相贴合。

优选m×n为30以上。

优选所述镍氢电池包的额定电压为60V以上。

本实用新型的镍氢电池包通过采用这样的构成，由于电池组中单电池以L状连接，散热板与单电池的侧面接触，因此可以充分保证每个单电池与散热板接触的面积，使得热量传递的程度变得均等，从而可以有效地抑制热量蓄积、提高了电池包的寿命。

附图说明

图1是用于说明单电池的两种排列方式的示意图。

图2是表示现有的镍氢电池包的外观立体图。

图3是表示现有的镍氢电池包的内部的单电池的排列方式的示意图

图4是表示对现有的镍氢电池包进行热量模拟分析的结果的示意图。

图5A和图5B是表示本实用新型的镍氢电池包的内部的单电池的排列方式的示意图。图5A是表示n个(n＝5)单电池以L状排列而串联连接的示意图，图5B是表示将上述串联连接的n个(n＝5)单电池以m行(m＝8)串联或并联连接而构成电池组的示意图。

图6A和图6B是表示本实用新型的镍氢电池包中采用的隔板的示意图，图6A为主视图，图6B为侧视图。

图7是表示本实用新型的镍氢电池包中将两组电池组分置于隔板两侧的装配过程的示意图。

图8是表示本实用新型的镍氢电池包在完成装配后的外观立体图。

图9是表示本实用新型的镍氢电池包中一侧电池组中出现异常发热的单电池时的状态的示意图。

图10A和图10B是表示本实用新型的镍氢电池包的内部的单电池相对于隔板的配置位置的示意图。图10A是表示将两组电池组对称地配置于隔板两侧的状态的侧视图。图10B是表示将两组电池组错开地配置于隔板两侧的状态的侧视图。

图11是表示本实用新型的镍氢电池包中采用平板状散热板的例子的示意图。

图12是表示本实用新型的镍氢电池包中采用波浪状散热板的例子的示意图。

具体实施方式

下面结合附图来对本实用新型的镍氢电池包进行说明。

图5A和图5B是表示本实用新型的镍氢电池包的内部的单电池的排列方式的示意图。图5A是表示n个(n＝5)单电池1以L状排列而串联连接的示意图，图5B是表示将上述串联连接的n个(n＝5)单电池1以m行(m＝8)串联或并联连接而构成电池组2的示意图。

如图5A所示，为了克服现有技术中由F状紧密排列方式导致的热量蓄积的问题，本实用新型的电池包中，采用了以L状排列将n个(例如n＝5)单电池串联连接的方式。

进而，如图5B所示，将这样在X方向上串联的n个单电池在Y方向上并列排列m行(m＝8)，在行末端与相邻行的单电池串联或并联连接而构成电池组2。每个电池组2中包含m*n节单电池1。

在本说明书中，为了便于描述，将n个单电池首尾相连地连接的方向称为“行方向”(图中的X方向)，将m行的上述多个单电池并列排列的方向称为“列方向”(图中的Y方向)。

为了进一步提高电池包的额定电压和容量，本实用新型的镍氢电池包中包括两组上述那样的电池组。为此，需要采用图6A和图6B所示的隔板。隔板3包括平板状的隔壁3a和位于其两侧的侧壁3b，在平板状的隔壁3a上设置有用于固定单电池的托架3c。隔壁3a用于将两组的电池组在上下方向(即与X方向和Y方向正交的Z方向)上分隔开。为了起到良好的绝缘作用，该隔板3例如由绝缘性树脂制成。分别配置在隔板3两侧的两个电池组之间通过连接构件而串联或并联连接。

图7是表示本实用新型的镍氢电池包的装配过程的示意图。如图7所示，当将两组电池组2从隔板3的上下方向(Z方向)分别放置在隔板3的两侧后，在每个电池组2的与隔板3相反侧的方向上，分别配置一个金属制的散热板4，将其覆盖在电池组2的表面，并与构成电池组的单电池1的侧面接触，从而构成本实用新型的电池包(参见图8)。

如上所述，本实用新型的镍氢电池包中包括隔板、并联或串联连接的两个电池组、以及金属制的散热板，其特征在于，

所述电池组由m行、n列的单电池排列而成，行方向中每行中的n个镍氢单电池以L状首尾相连地串联连接，列方向中m行单电池在末端与相邻行的单电池串联或并联连接；

所述电池组以所述单电池的侧面与隔板接触的方式分置于所述隔板的两侧，

所述散热板以与所述单电池的侧面接触的方式设置于所述电池组的与所述隔板相反的一侧。

在现有技术的镍氢电池包中，即使设置有金属制散热板，但由于单电池是F状排列，该散热板大都配置在单电池的上下端面，因此与单电池的接触面积小，散热性能较差。如果其中一节单电池发生热失控，其热量很难散发，容易导致该电池失效，并使得整个电池包的使用寿命也大打折扣。

而在本实用新型的镍氢电池包中，采用了与现有技术不同的散热机构，包括将单电池在电池组中以L状排列、并与该排列方式相匹配地将散热板配置于单电池的侧面。该散热板为金属制的部件，优选为铝制散热板。铝可以是铝金属单质，也可以是铝合金。金属制的散热板与上述隔板的侧壁一起构成电池包的外壳。

在本说明书中，单电池的“侧面”是指单电池的上下端面之间夹持的侧表面，其中，上端面通常是具备单电池的电极端子的面，下端面为与其相反侧的面。在单电池为圆柱形电池的情况下，上端面指圆形的正极端面，下端面为圆形底面，侧面是指圆柱形的侧面。在单电池为方形电池的情况下，侧面是指所有表面中面积最大的一对表面。

通过将散热板以与单电池的侧面接触的方式设置于电池组的与隔板相反的一侧，隔板两侧的每节电池都与金属散热板以同等程度接触，因此，每个单电池的表面温度能够平衡，不会造成局部(例如中央)的单电池的热量蓄积不易消散的问题。另外，即使某节单电池产生了热失控而温度升高，该热量也可以通过金属制的散热板迅速扩散到四周，不会造成单电池的失效而影响整个电池包的性能。

此外，在所述电池组中，优选m行的单电池在列方向上具有间隔地排列，并且，该间隔在列方向的中央部大于列方向的两端。通过这样设置，进一步避免了电池包的中央部的单电池的过热问题。

图9是表示本实用新型的镍氢电池包中一侧电池组中出现异常发热的单电池时的状态的示意图。其中标为深色的一行单电池中出现了异常发热的单电池，此时，该一行单电池所产生的热量很快通过单电池的侧面传递给散热板，由于单电池的侧面的面积大于上下端面的面积，所以与现有技术相比，其与散热板的接触面积变大，有利于热量向四周扩散，避免了局部过热。此外，本实用新型的电池包还具有容易从侧面更换故障电池的优点。

图10A和图10B是表示本实用新型的镍氢电池包的内部的单电池相对于隔板的配置位置的示意图。图10A是表示将两组电池组2对称地配置于隔板3两侧的状态的侧视图。图10B是表示将两组电池组2错开地配置于隔板3两侧的状态的侧视图。

如图10A所示，隔板两侧的电池组2相对于隔板对称地设置，两个单电池与隔板的接触位置是对置的。这样的配置方式便于电池包的组装。

另外，为了避免通过隔板而受到相对侧的单电池的发热影响，如图10B所示，上述2个电池组2也可以相对于隔板错开地设置。此时，两个单电池与隔板的接触位置是错开的。这样的配置还可以满足客户对电池包的厚度薄型化的要求。

本实用新型中的散热板可以是平板状的散热板，但不限于此，也可以是其他形状。特别是当组成电池包的单电池为圆柱形电池时，优选散热板为波浪形。

图11是表示本实用新型的镍氢电池包中采用平板状散热板4的例子的示意图。图12是表示本实用新型的镍氢电池包中采用波浪状散热板4的例子的示意图。当采用波浪形的散热板时，波浪形的凹凸面与单电池的侧面更好地贴合，因此接触面积更大，散热性能更好。

在以上说明的本实用新型的镍氢电池包中，总共容纳了2*m*n个镍氢单电池，以每节镍氢电池的电压为1.2V、容量为11000mAh为例，当在隔板的上下配置两组电池组且所有单电池之间串联连接时，该镍氢电池包的额定电压为2*m*n*1.2V，额定容量为11000mA；当将同组电池组中的单电池串联连接、在隔板的上下将两组电池组并联连接时，该镍氢电池包的额定电压为m*n*1.2V，额定容量为2*11000mAh。

目前市场上的铅酸蓄电池基本上是以12V、24V为一个标准模块进行串并联连接，为了实现对铅酸蓄电池的替换，可以将m*n设置为10、20、30、40、50等整数，这样对应的电池包的电压就是12V、24V、36V、48、60V等，可以很容易地得到与铅酸蓄电池为同等规格的电压，实现镍氢电池包与铅酸蓄电池的互换。

本实用新型的镍氢电池包特别适用于电池数量大的电池组，例如m×n为30以上，优选m×n为50以上，这样得到的镍氢电池包具备大的电压和容量，例如在将同组电池组中的单电池串联连接、将隔板两侧的两组电池组并联连接时，电池包的额定电压为36V以上，额定电流为22000mAh以上。

在电池包具有这样大的电池容量时，通过采用本实用新型的电池包的散热机构，有利于减少电池包内的热量蓄积，最大程度地满足了电池包的安全性要求。

Claims (10)

1.一种镍氢电池包，其包括隔板、串联或并联连接的两个电池组、以及金属制的散热板，其特征在于，

所述电池组由m行、n列的单电池排列而成，行方向中每行中的n个镍氢单电池首尾相连地串联连接，列方向中m行单电池在末端与相邻行的单电池串联或并联连接；

所述两个电池组以所述单电池的侧面与所述隔板接触的方式分置于所述隔板的两侧，

所述散热板以与所述单电池的侧面接触的方式设置于所述电池组的与所述隔板相反的一侧。

2.根据权利要求1所述的镍氢电池包，其特征在于，所述散热板为铝制散热板。

3.根据权利要求1所述的镍氢电池包，其特征在于，在所述电池组中，所述单电池在列方向上具有间隔，该间隔在列方向的中央部大于列方向的两端。

4.根据权利要求1所述的镍氢电池包，其特征在于，所述隔板为绝缘性树脂制。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的镍氢电池包，其特征在于，所述两个电池组相对于所述隔板对称地设置。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的镍氢电池包，其特征在于，所述两个电池组相对于所述隔板错开地设置。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的镍氢电池包，其特征在于，所述散热板为平板状。

8.根据权利要求1～4中任一项所述的镍氢电池包，其特征在于，所述单电池为圆柱形，所述散热板为波浪形，所述波浪形的凹凸面与所述单电池的侧面互相贴合。

9.根据权利要求1～4中任一项所述的镍氢电池包，其特征在于，m×n为30以上。

10.根据权利要求1～4中任一项所述的镍氢电池包，其特征在于，所述镍氢电池包的额定电压为60V以上。