CN216153547U - 模块化高压钛酸锂电池系统及氢能重卡 - Google Patents

模块化高压钛酸锂电池系统及氢能重卡 Download PDF

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刘亚平
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Abstract

本实用新型提供了电池技术领域的一种模块化高压钛酸锂电池系统及氢能重卡,包括控制仓、电池仓以及箱体;电池仓包括多组钛酸锂模组,多组钛酸锂模组串并联设置,钛酸锂模组包括钛酸锂电芯和端板,端板之间设有串并联多个钛酸锂电芯;控制仓包括高压控制区以及低压控制区,高压控制区与低压控制区相互独立设置在箱体内,高压控制区上电连接设置在自动灭火组件,低压控制区上设有控制钛酸锂模组充放电的电池管理系统;电池仓设置在箱体中,电池仓与高压控制区间隙设置,控制仓和电池仓之间的主回路上设置总正开关。本实用新型根据模块化高压电池系统的尺寸、能量、电压等级合理配置自动灭火系统、自动安全防护系统、IP等级和水冷散热。

Description

模块化高压钛酸锂电池系统及氢能重卡
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域,具体地,涉及一种模块化高压钛酸锂电池系统及氢能重卡。
背景技术
发展新能源汽车是国家战略,是不可逆转的。新能源汽车的发展形势是喜人的,在2020年销量达到136.7万辆,同比增长10.9%。新能源汽车节能、环保,发展、使用新能源汽车已成为社会共识。
为了实现中国的碳达峰、碳中和,污染大户——重型卡车的减排是重点,毕竟一辆燃油重型卡车的尾气排放相当于500辆小客车的排放量。据统计,中重型卡车在我国汽车保有量中占比不大,约5%左右,但是颗粒排放物占比却高达约68%,氮氧化合物占比甚至超过90%。可见,中重型卡车必须进行减排,实行新能源化。
目前,新能源动力锂电池市场,磷酸铁锂电池与三元锂电池称霸,而钛酸锂电池不是主流。在锂电池行业看,钛酸锂电池有几个突出的优越性能:可快速充电,安全性能比三元、磷酸铁锂电池要好,循环寿命更长以及工作温度范围要比其他锂电池要广。所以钛酸锂电池应用在小汽车上面比较少,是因为其有能量密度不高,但是很多应用在重型卡车上面,卡车面积大,需要使用较多的太酸锂电池组合起来才能提供动力。
经现有技术检索发现,中国发明专利公告号为CN211125755U,公开了一种应用在重型卡车上的钛酸锂电池系统,其特征在于,包括外部框架;外部框架的内部,通过螺栓固定安装有电池箱、空调、水泵和PTC加热器;外部框架,通过螺栓与位于外部的重型卡车车身相连接;电池箱内包含多个钛酸锂电池模组;电池箱的右侧面安装有动力输出端子;多个钛酸锂电池模组在串联后,通过动力输出端子与重型卡车上安装的用电器相连接;水泵的两端,通过液冷管路与电池箱侧壁上的两个水接口相连接;电池箱内具有冷却液循环管道;冷却液循环管道的两端,与两个水接口相连接。但是上述专利存在以下问题:电池系统内部温度只能通过冷却液进行冷却,随着电池系统内部温度的升高,冷却液的温度随之升高电池内部温度无法进行均衡,且电池系统在发生热失控时的没有安全防护。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷,本实用新型的目的是提供一种模块化高压钛酸锂电池系统及氢能重卡。
根据本实用新型提供的一种模块化高压钛酸锂电池系统,包括控制仓、电池仓以及箱体;
所述电池仓包括多组钛酸锂模组,多组所述钛酸锂模组串并联设置,所述钛酸锂模组包括钛酸锂电芯和端板,所述端板之间设有串并联多个所述钛酸锂电芯;
所述控制仓包括高压控制区以及低压控制区,所述高压控制区与所述低压控制区相互独立设置在所述箱体内,所述高压控制区电连接设置自动灭火组件,所述低压控制区上设有控制所述钛酸锂模组充放电的电池管理系统;
所述电池仓设置在所述箱体中,所述电池仓与所述高压控制区间隙设置,所述控制仓和所述电池仓之间的主回路上设置总正开关。
一些实施方式中,所述电池仓和所述控制仓之间设置挡板,所述电池仓与所述控制仓通过间隙进行空气隔离设置。
一些实施方式中,所述电池仓还包括电池箱,所述钛酸锂模组固定设置在所述电池箱内,所述钛酸锂模组包括支架、极耳以及散热翅片,所述支架设置在所述端板与所述钛酸锂电芯之间,所述极耳对应所述钛酸锂电芯设置,所述散热翅片设置在所述钛酸锂电芯之间,所述钛酸锂模组上设有电压温度采集板,所述端板通过压条固定设置。
一些实施方式中,所述箱体上设有输入功率接口、信号接口以及输出功率接口,所述输入功率接口、所述信号接口以及所述输出功率接口与所述控制仓电连接设置,所述箱体上还设有充电插座和调试接口,所述充电插座与所述电池仓电连接设置,所述调试接口与所述高压控制区电连接设置,所述箱体上设置有上盖。
一些实施方式中,所述自动灭火组件包括灭火器、探测器以及火探管,所述灭火器、所述探测器以及所述火探管固定设置在所述高压控制区,所述灭火器、所述火探管分别与所述探测器连接设置。
一些实施方式中,所述箱体内设有水冷板,所述水冷板对应所述控制仓与所述电池仓设置,所述水冷板包括进水口、出水口以及水路管道,所述水路管道均匀分布于所述水冷板上,所述进水口与所述出水口分别设置在所述水路管道的两端,所述箱体上设有水冷供电口,所述水冷供电口与所述水冷板电连接设置。
一些实施方式中,所述箱体与所述电池箱采用抽屉式结构设置,所述电池箱的进水口通过水路管道与相邻所述电池箱的出水口连接设置,所述箱体的输入功率接口与相邻所述箱体的输出功率接口通过电连接设置。
一些实施方式中,所述控制仓和所述电池仓采用模块化结构设置。
一些实施方式中,所述总正开关采用MSD手动维护开关,所述电池管理系统采用BMS 设置。
本实用新型还提供一种氢能重卡,采用所述的模块化高压钛酸锂电池系统。
与现有技术相比,本实用新型具有如下的有益效果:
1、本实用新型通过采用模块化结构设置的控制仓和电池仓,实现了快速更换维修,根据模块化高压电池系统的尺寸、能量、电压等级合理配置自动灭火系统、自动安全防护系统、IP等级和水冷散热,从而满足不同中性卡车的设计需求;
2、本实用新型通过通过电池仓与控制仓的有效空气隔离和焊接挡板的双重绝缘设计实现了高压安全;并采用MSD做为总正开关,维护时将控制仓与电池仓的电流进行断路,可以让维护人员在安全的情况下进行维护,并在控制仓用空气开关将高压控制区与低压控制区进行隔开,当长时间不工作时,空气开关能保持低压控制区不带电;
3、本实用新型通过设置自动灭火系统的双重消防配置,有效提升了电池系统在发生热失控时的安全防护,防爆阀的创新性配置,消除了电池系统发生爆炸的可能性;双重安全设计,提升了电池系统的安全性;
4、本实用新型通过采用抽屉式结构设置的电池箱以及箱体,维修人员可以将出现故障的整个控制区替换掉,便于现场快速维修,节省人力与物力;
5、本实用新型通过设置水冷板,电池仓与水冷板间贴导热绝缘垫,可以使电池仓底部与箱体底部无接触,增加产品安全性,同时会使电池与水冷板间贴合更紧密,导热效果会更好,该电池的水冷板接头置于箱体外部,该设计可以有效避免水冷板接头处发生漏液情况危害到电池的使用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本实用新型钛酸锂电池系统的结构示意图;
图2为本实用新型钛酸锂电池系统的俯视示意图;
图3为本实用新型冷水板内流体管道的结构示意图;
图4为本实用新型钛酸锂模组的结构示意图;
图5为本实用新型钛酸锂电池系统抽屉式的结构示意图;
图6为本实用新型钛酸锂电池系统抽屉式的结构示意图;
附图标记:
Figure DEST_PATH_GDA0003439332030000041
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型,但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
如图1所示为钛酸锂电池系统的结构示意图,如图2所示为钛酸锂电池系统的俯视示意图,包括控制仓、电池仓以及箱体10。电池仓包括多组钛酸锂模组20,多组钛酸锂模组20串并联设置,钛酸锂模组20包括钛酸锂电芯23和端板21,端板21之间设有串并联多个钛酸锂电芯23。
控制仓包括高压控制区9以及低压控制区8,高压控制区9与低压控制区8相互独立设置在箱体10内,控制仓用空气开关将高压控制区9与低压控制区8进行隔开,如果重型卡车在道路上发生了故障,维修人员可以将单独的整个控制区替换掉,这样能快速维修,不会耽误重型卡车的行程。当长时间不工作时,空气开关能保持低压部分不带电,提高系统的安全性与稳定性,系统之间不会相互干扰,当整个电池组需要维护,断开总正开关1能保证整个控制仓不带电,提高了安全性。高压控制区9电连接设置自动灭火组件,低压控制区8上设有控制钛酸锂模组20充放电的电池管理系统13,电池管理系统13采用BMS设置。
电池仓设置在箱体10中,电池仓与高压控制区9间隙设置,控制仓和电池仓之间的主回路上设置总正开关1,在本实施例中,总正开关1采用MSD手动维护开关,维护时将控制仓与电池仓的电流进行断路,可以让维护人员在安全的情况下进行维护。电池仓和控制仓之间设置挡板,电池仓与控制仓通过间隙进行空气隔离设置。
电池仓还包括电池箱,钛酸锂模组20固定设置在电池箱内,如图4所示为钛酸锂模组的结构示意图,钛酸锂模组20包括支架22、极耳25以及散热翅片24,支架22 设置在端板21与钛酸锂电芯23之间,极耳25对应钛酸锂电芯23设置,散热翅片24 设置在钛酸锂电芯23之间,钛酸锂模组20上设有电压温度采集板26,端板21通过压条27固定设置。可根据客户需求任意组成串并联,该种结构模组具有抗震动,易于散热,便于安装等优势
箱体10上设有输入功率接口2、信号接口3以及输出功率接口4,输入功率接口2、信号接口3以及输出功率接口4与控制仓电连接设置,箱体10上还设有充电插座7和调试接口6,充电插座7与电池仓电连接设置,调试接口6与高压控制区9电连接设置,箱体10上设置有上盖11。
自动灭火组件包括灭火器14、探测器15以及火探管,灭火器14、探测器15以及火探管固定设置在高压控制区9,灭火器14、火探管分别与探测器15连接设置。在本实施例中,灭火器14采用气溶胶灭火器14。当箱体10内温度升高,引燃火探管,即可触发气溶胶灭火器14,或者当箱体10内烟雾达到一定浓度时,火灾探测器15报警,即可触发气溶胶灭火器14,实现了双重消防防护。
如图3所示为冷水板内流体管道的结构示意图,箱体10内设有水冷板16,水冷板16对应控制仓与电池仓设置,水冷板16包括进水口17、出水口18以及水路管道19,水路管道19均匀分布于水冷板16上,进水口17与出水口18分别设置在水路管道19 的两端,箱体10上设有水冷供电口5,水冷供电口5与水冷板16电连接设置。钛酸锂电池仓与水冷板16间贴导热绝缘垫,可以使电池仓底部与壳体无接触,增加产品安全性,同时会使电池仓与水冷板16间贴合更紧密,导热效果会更好。该电池的水冷板进水口17与出水口18置于箱体10外部,该设计可以有效避免水冷板接头处发生漏液情况危害到电池的使用。当电池发热严重时,车载水冷机启动,水冷板16内为车用冷却液循环流动,将电池的热量带走,使电池稳定的工作。
控制仓和电池仓采用模块化结构设置,实现了快速更换维修。如图5所示为钛酸锂电池系统抽屉式的结构示意图,如图6所示为钛酸锂电池系统抽屉式的结构示意图,箱体10与电池箱采用抽屉式结构设置,箱体10与电池箱采用抽屉式结构设置,电池箱的进水口17通过水路管道19与相邻电池箱的出水口18连接设置,箱体10的输入功率接口2与相邻箱体的输出功率接口4通过电连接设置。根据模块化高压电池系统的尺寸、能量、电压等级合理配置自动灭火系统、自动安全防护系统、IP等级和水冷散热。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本实用新型并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种模块化高压钛酸锂电池系统,其特征在于,包括控制仓、电池仓以及箱体(10);
所述电池仓包括多组钛酸锂模组(20),多组所述钛酸锂模组(20)串并联设置,所述钛酸锂模组(20)包括钛酸锂电芯(23)和端板(21),所述端板(21)之间设有串并联多个所述钛酸锂电芯(23);
所述控制仓包括高压控制区(9)以及低压控制区(8),所述高压控制区(9)与所述低压控制区(8)相互独立设置在所述箱体(10)内,所述高压控制区(9)电连接设置自动灭火组件,所述低压控制区(8)上设有控制所述钛酸锂模组(20)充放电的电池管理系统(13);
所述电池仓设置在所述箱体(10)中,所述电池仓与所述高压控制区(9)间隙设置,所述控制仓和所述电池仓之间的主回路上设置总正开关(1)。
2.根据权利要求1所述的模块化高压钛酸锂电池系统,其特征在于,所述电池仓和所述控制仓之间设置挡板,所述电池仓与所述控制仓通过间隙进行空气隔离设置。
3.根据权利要求1所述的模块化高压钛酸锂电池系统,其特征在于,所述电池仓还包括电池箱,所述钛酸锂模组(20)固定设置在所述电池箱内,所述钛酸锂模组(20)包括支架(22)、极耳(25)以及散热翅片(24),所述支架(22)设置在所述端板(21)与所述钛酸锂电芯(23)之间,所述极耳(25)对应所述钛酸锂电芯(23)设置,所述散热翅片(24)设置在所述钛酸锂电芯(23)之间,所述钛酸锂模组(20)上设有电压温度采集板(26),所述端板(21)通过压条(27)固定设置。
4.根据权利要求1所述的模块化高压钛酸锂电池系统,其特征在于,所述箱体(10)上设有输入功率接口(2)、信号接口(3)以及输出功率接口(4),所述输入功率接口(2)、所述信号接口(3)以及所述输出功率接口(4)与所述控制仓电连接设置,所述箱体(10)上还设有充电插座(7)和调试接口(6),所述充电插座(7)与所述电池仓电连接设置,所述调试接口(6)与所述高压控制区(9)电连接设置,所述箱体(10)上设置有上盖(11)。
5.根据权利要求1所述的模块化高压钛酸锂电池系统,其特征在于,所述自动灭火组件包括灭火器(14)、探测器(15)以及火探管,所述灭火器(14)、所述探测器(15)以及所述火探管固定设置在所述高压控制区(9),所述灭火器(14)、所述火探管分别与所述探测器(15)连接设置。
6.根据权利要求1所述的模块化高压钛酸锂电池系统,其特征在于,所述箱体(10)内设有水冷板(16),所述水冷板(16)对应所述控制仓与所述电池仓设置,所述水冷板(16)包括进水口(17)、出水口(18)以及水路管道(19),所述水路管道(19)均匀分布于所述水冷板(16)上,所述进水口(17)与所述出水口(18)分别设置在所述水路管道(19)的两端,所述箱体(10)上设有水冷供电口(5),所述水冷供电口(5)与所述水冷板(16)电连接设置。
7.根据权利要求3所述的模块化高压钛酸锂电池系统,其特征在于,所述箱体(10)与所述电池箱采用抽屉式结构设置,所述电池箱的进水口(17)通过水路管道(19)与相邻所述电池箱的出水口(18)连接设置,所述箱体(10)的输入功率接口(2)与相邻所述箱体的输出功率接口(4)通过电连接设置。
8.根据权利要求1所述的模块化高压钛酸锂电池系统,其特征在于,所述控制仓和所述电池仓采用模块化结构设置。
9.根据权利要求1所述的模块化高压钛酸锂电池系统,其特征在于,所述总正开关(1)采用MSD手动维护开关,所述电池管理系统(13)采用BMS设置。
10.一种氢能重卡,其特征在于,采用权利要求1-9任意一项所述的模块化高压钛酸锂电池系统。
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