CN212412123U - 一种动力电池电芯维护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种动力电池电芯维护结构，动力电池的箱体内固定有BMS、以及多个单体电芯，每个所述单体电芯的两端均引出采集线，每个所述采集线的端部均连接独立的低压插座，所述BMS的信号接口均通过信号线连接低压插座，所有所述低压插座均固定在箱体表面，与每个低压插座配合的低压插头组固定在外壳上构成低压维护开关，所述外壳内设有连接其中两个低压插头的内部导体，通过内部导体连接的低压插座中，其中一个低压插座连接电池单体，另一低压插座连接BMS，所述低压维护开关使每个单体电池与BMS的一个信号接口连接。改进后的电池是一种简便维护的电池PACK方案，具有操作简单，便于维护、利于快速售后的特点。

Description

一种动力电池电芯维护结构

技术领域

本实用新型涉及力电池领域。

背景技术

锂离子电池由于单体电压高、循环寿命长等优点，备受欢迎。但是锂电池因自身的材料体系关系和目前生产工艺的限制，每一个电芯在下线时其自身的容量、内阻、尺寸都不能做到完全一样。而目前的电动车由于其电压平台高、容量需求大，因此其电池组都是由数个至数百个电芯单体串并连接而成。虽然这些单体，在成组时都经过遴选，相关的参数都尽量的做到统一。但在实际运行充放电一段时间后，各单体的荷电能力、对应的电压、容量曲线等的一致性，会产生或多或少的变化，因而导致部分单体无法满充或满放，造成电池组实际可使用的电量减少的结果。

目前采用电池管理系统(Battery Management System,BMS)都会有均衡管理，作用是减少单体电池之间的差异。但不论是被动方式，还是主动方式，对各单体间的均衡效果都很有限。长时间后动力电池系统整体容量还是会下降，最简单直接的方案就是对一些单体电池进行维护，对于一些处于未充满的电芯进行单独充电。

现行的动力电池pack方案如下图4所示，复数个单体电芯被码放在pack箱体内，复数个单体电芯通过串、并方式相互连接，最终被连接至pack箱体上的正负输出端，连接电芯的部件有铜、铝排或铜、铝线材、继电器、熔断器等各种电气元件。为了精准的监测每个单体电芯的电压，在每个单体电芯的两端都会引出采集线连接到pack箱体内的BMS上。因在实际应用中需要防水防尘，整个电池pack需要做到IP67及以上的标准。故一旦pack出现电芯之间压差过大，影响整个pack系统的容量，而BMS的均衡已无法降低压差。此时就需要对pack内某些低电压的电芯进行补电维护。

而目前的电池pack方案在单体电芯补电没有便捷的方法，需要将密闭的pack箱体打开，此种操作势必增加操作的复杂性，开箱过后很难再保证复原后电池pack的气密性和固定件的扭矩能达到原厂要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是实现一种简便维护的电池PACK方案，需要具有操作简单，便于维护、利于快速售后的特点。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种动力电池电芯维护结构，动力电池的箱体内固定有BMS、以及多个单体电芯，每个所述单体电芯的两端均引出采集线，每个所述采集线的端部均连接独立的低压插座，所述BMS的信号接口均通过信号线连接低压插座，所有所述低压插座均固定在箱体表面，与每个低压插座配合的低压插头组固定在外壳上构成低压维护开关，所述外壳内设有连接其中两个低压插头的内部导体，通过内部导体连接的低压插座中，其中一个低压插座连接电池单体，另一低压插座连接BMS，所述低压维护开关使每个单体电池与BMS的一个信号接口连接。

所述箱体内的每个单体电芯的电极通过串联、并联或串并联结合的方式连接后接入到箱体的动力电池电极上。

所述箱体一侧设有插座区域，所有所述低压插座均设置在插座区域。

所述插座区域为凸出箱体表面的凸台，所述低压插头固定在外壳的凹槽内，所述凸台与凹槽公母配合，所述凹槽内壁一周设有密封垫圈。

用于为单体电芯维护补电的电芯维护设备设有用于与每个连接单体电芯的低压插座连接的低压插头组，所述低压插头组由固定在电芯维护设备壳体上的低压插头组成，每个所述低压插头连接电芯维护设备内部的充电元器件。

用于为单体电芯参数信息采集的测试工装/备用BMS设有用于与每个连接单体电芯的低压插座连接的低压插头组，所述低压插头组由固定在测试工装/备用BMS壳体上的低压插头组成，每个所述低压插头连接测试工装/备用BMS内部的测试元器件。

所述电芯维护设备壳体和测试工装/备用BMS壳体上设有与外壳凹槽配合的凸台结构，所述电芯维护设备和测试工装/备用BMS的低压插头组均固定在凸台结构内，

所述凹槽和凸台一侧设有用于识别插入方位的凸/凹结构。

本实用新型与现有方案相比的主要特点在于以下几点：

1、现有方案技术在电芯补电维护上需要开箱操作，工作量大，且无法保证箱体气密性。而运用此专利方案的电池pack在电芯补电维护上只需要拔下低压维护开关，补电设备通过工装直接连接低压插座，可以直接补电。即方便操作又不影响pack的气密性。

2、不仅可以通过安装在pack箱体上的低压插座进行对低电压电芯的补电维护，还可以在售后维护上利用检测工装对pack内部采集线束的故障进行检测，或BMS故障进行辨别。

附图说明

下面对本实用新型说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为动力电池电芯维护结构示意图；

图2为连接电芯维护设备示意图；

图3为连接测试工装/备用BMS示意图；

图4为现有技术动力电池结构示意图；

上述图中的标记均为：1、箱体；2、低压插座；3、低压插头；4、低压维护开关；5、开关外壳；6、内部导体；7、电芯维护设备；8、测试工装/备用BMS。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的实用新型构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

动力电池pack方案如图1所示，复数个单体电芯被码放在pack箱体1内，最终被连接至pack箱体1上的正负输出端，连接电芯的部件有铜、铝排或铜、铝线材、继电器、熔断器等各种电气元件。为了精准的监测每个单体电芯的电压，在每个单体电芯的两端都会引出采集线。本实用新型通过低压维护开关4的方式将单体电芯的采集线转接到pack箱体1外，再通过开关内的导体转接进入箱体1内部，最终连接到箱体1内的BMS上。

低压维护开关4分为两个部分：低压插座2和开关插头，低压插座2和插头相互配合。低压插座2被固定于pack箱体1上，插座内部具有复数个相互隔离的pin脚，而此复数个pin脚可分为两个部分，其中一部分可以将电池pack内部的已连接单体电芯的采集线信号引出箱体1外。而另一部分pin脚与pack内部的BMS相连。插头部分也有复数个pin脚，此复数个pin脚也可分为两个部分，但此两个部分的pin脚通过插头内部的导体相互导通。

当插头和插座分离时pack内的电芯采集与BMS之间是完全断开的。当插头与插座相互配合后，BMS可以完全采集到PACK内部的所有单体电芯信号。

本专利实施方案1：pack内部电芯的维护补电，具体如图2：

1、首先拔下低压维护开关4的插头、将BMS与电芯采集线断开。

2、工装线束连接到低压插座2的部分pin脚上，此部分pin脚直接连接了pack内复数个电芯的两端。

3、电芯维护设备7连接上工装线后，直接进行电芯补电。

4、补电完成后拔下电压插座上的工装线，并安装上低压维护开关4插头。

本专利实施方案2：pack内部故障问题排查。具体如图3。

在车辆的运行工程中如果出现类似于动力电池pack内电压采集异常的问题，出于安全考虑车辆一般会被禁止上高压而趴窝停车。如果得不到快速的解决，就需要拖车拖至修理厂进行售后维修。而运用了本专利方案的电池pack可以快速的排查，降低维修成本。方案如下：

1、出现电压采集异常的问题后，拔下低压维护开关4的插头、将BMS与电芯采集线断开。

2、测试工装通过线束连接到低压插座2的部分pin脚上，此部分pin脚直接连接了pack内复数个电芯的两端。

3、通过测试工装可以快速定位电压采集故障是采集线不良,还是BMS不良。

4、如是BMS不良，直接采用备用BMS在pack箱外代替箱内BMS将车辆启动，从趴窝地点自行跛行至修理厂，减少拖车服务而产生的售后成本。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种动力电池电芯维护结构，动力电池的箱体内固定有BMS、以及多个单体电芯，每个所述单体电芯的两端均引出采集线，其特征在于：每个所述采集线的端部均连接独立的低压插座，所述BMS的信号接口均通过信号线连接低压插座，所有所述低压插座均固定在箱体表面，与每个低压插座配合的低压插头组固定在外壳上构成低压维护开关，所述外壳内设有连接其中两个低压插头的内部导体，通过内部导体连接的低压插座中，其中一个低压插座连接电池单体，另一低压插座连接BMS，所述低压维护开关使每个单体电池与BMS的一个信号接口连接。

2.根据权利要求1所述的动力电池电芯维护结构，其特征在于：所述箱体内的每个单体电芯的电极通过串联、并联或串并联结合的方式连接后接入到箱体的动力电池电极上。

3.根据权利要求2所述的动力电池电芯维护结构，其特征在于：所述箱体一侧设有插座区域，所有所述低压插座均设置在插座区域。

4.根据权利要求3所述的动力电池电芯维护结构，其特征在于：所述插座区域为凸出箱体表面的凸台，所述低压插头固定在外壳的凹槽内，所述凸台与凹槽公母配合，所述凹槽内壁一周设有密封垫圈。

5.根据权利要求4所述的动力电池电芯维护结构，其特征在于：用于为单体电芯维护补电的电芯维护设备设有用于与每个连接单体电芯的低压插座连接的低压插头组，所述低压插头组由固定在电芯维护设备壳体上的低压插头组成，每个所述低压插头连接电芯维护设备内部的充电元器件。

6.根据权利要求5所述的动力电池电芯维护结构，其特征在于：用于为单体电芯参数信息采集的测试工装/备用BMS设有用于与每个连接单体电芯的低压插座连接的低压插头组，所述低压插头组由固定在测试工装/备用BMS壳体上的低压插头组成，每个所述低压插头连接测试工装/备用BMS内部的测试元器件。

7.根据权利要求5或6所述的动力电池电芯维护结构，其特征在于：所述电芯维护设备壳体和测试工装/备用BMS壳体上设有与外壳凹槽配合的凸台结构，所述电芯维护设备和测试工装/备用BMS的低压插头组均固定在凸台结构内。

8.根据权利要求7所述的动力电池电芯维护结构，其特征在于：所述凹槽和凸台一侧设有用于识别插入方位的凸/凹结构。

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