RU196615U1 - Autonomous battery module based on lithium polymer batteries - Google Patents
Autonomous battery module based on lithium polymer batteries Download PDFInfo
- Publication number
- RU196615U1 RU196615U1 RU2018144168U RU2018144168U RU196615U1 RU 196615 U1 RU196615 U1 RU 196615U1 RU 2018144168 U RU2018144168 U RU 2018144168U RU 2018144168 U RU2018144168 U RU 2018144168U RU 196615 U1 RU196615 U1 RU 196615U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- battery
- cells
- battery module
- battery cells
- spacers
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области энергообеспечения, а именно к автономным аккумуляторным модулям на базе литий-полимерных аккумуляторов призматической формы. Автономный аккумуляторный модуль на базе литий-полимерных аккумуляторов призматической формы содержит переднюю и заднюю опорные стенки, однотипные аккумуляторные ячейки, горизонтальные проставки, электронный блок, клеммы, боковые стенки, переднюю и заднюю наружные стенки, крышку, основание. Аккумуляторные ячейки последовательно соединены в электрическую цепь и расположены с постоянным интервалом, обеспечивающим проходное сечение каналов воздушного охлаждения. Электронный блок обеспечивает контроль параметров и нивелирования разбалансировки напряжений аккумуляторных ячеек. Горизонтальные проставки расположены между аккумуляторными ячейками, между ячейками и опорными стенками. Проставки обеспечивают воздушное охлаждение аккумуляторных ячеек. Основание, верхняя крышка с перфорацией, боковые, передняя и задняя наружные стенки, а также крышка соединены между собой и с основанием с помощью крепежных элементов, образуя разборный корпус-защиту для клемм, аккумуляторных ячеек и электронного блока от механических повреждений. Технический результат заключается в повышении надежности эксплуатации автономного аккумуляторного модуля с воздушным охлаждением, увеличении срока службы аккумуляторного модуля и расширении диапазона рабочих токов, за счет более интенсивного воздушного охлаждения аккумуляторного модуля, сохраняя при этом уровень защищенности от механических повреждений и простую конструкцию аккумуляторного модуля. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.The utility model relates to the field of energy supply, namely to stand-alone battery modules based on prismatic lithium-polymer batteries. A stand-alone battery module based on prismatic lithium-polymer batteries contains the front and rear support walls, the same type of battery cells, horizontal spacers, electronic unit, terminals, side walls, front and rear outer walls, cover, base. The battery cells are connected in series in an electric circuit and are arranged at a constant interval, providing a through section of the air cooling channels. The electronic unit provides control of parameters and leveling the unbalance of voltage of the battery cells. Horizontal spacers are located between the battery cells, between the cells and the supporting walls. Spacers provide air cooling of the battery cells. The base, the top cover with perforation, the side, front and rear outer walls, as well as the cover are connected to each other and the base using fasteners, forming a collapsible housing-protection for terminals, battery cells and the electronic unit from mechanical damage. The technical result consists in increasing the reliability of operation of an autonomous battery module with air cooling, increasing the life of the battery module and expanding the range of operating currents due to more intensive air cooling of the battery module, while maintaining the level of protection against mechanical damage and the simple design of the battery module. 5 cp f-ly, 4 ill.
Description
Полезная модель относится к области энергообеспечения, точнее к средствам аккумулирования электроэнергии и предназначена, преимущественно, для использования в транспортном машиностроении в составе энергопитающих комплексов транспортных средств, оснащенных тяговым электроприводом.The utility model relates to the field of energy supply, more specifically to means of energy storage, and is intended primarily for use in transport engineering as a part of energy-supplying complexes of vehicles equipped with a traction electric drive.
Из уровня техники известна литий-ионная аккумуляторная батарея (RU 103675 U1, 20.04.2011), которая состоит из литий-ионных аккумуляторных ячеек призматической формы, соединенных последовательно в электрическую цепь и отделенных друг от друга и от стенок корпуса батареи диэлектрическими проставками. Аккумуляторные ячейки размещены в выемках сложной формы, выполненных в проставках, которые закреплены на охлаждаемом основании батареи. Все составляющие батареи стянуты силовыми шпильками. Способ охлаждения аккумуляторных ячеек не обеспечивает получения равномерного температурного поля на всей их поверхности, т.к. теплообмен осуществляется с малой площади днищ ячеек, а неравномерный нагрев аккумуляторов может приводить к снижению электрической емкости при циклировании (заряд/разряд).The prior art lithium-ion secondary battery (RU 103675 U1, 04/20/2011), which consists of prismatic lithium-ion secondary cells connected in series into an electric circuit and separated from each other and from the walls of the battery case by dielectric spacers. Battery cells are placed in recesses of complex shape, made in spacers that are mounted on a cooled base of the battery. All components of the battery are pulled together with power pins. The method of cooling the battery cells does not provide a uniform temperature field on their entire surface, because heat transfer is carried out from a small area of the cell bottoms, and uneven heating of the batteries can lead to a decrease in electric capacity during cycling (charge / discharge).
Из уровня техники известна высокомощная батарея (RU 155156 U1, 20.09.2015), содержащая блок плоских литий-полимерных аккумуляторов, соединенных в электрическую цепь последовательно и установленных в полиамидные рамки, снабженные отверстиями под стяжки, обеспечивающие фиксацию аккумуляторов в блоке и блоков в батарее. Между аккумуляторами в блоке установлены металлические теплоотводы с увеличенной поверхностью теплоотдачи по торцам, передающие тепло на стенки кожуха через теплопроводящие электроизоляционные прокладки, а на основание батареи через теплопроводящую электроизоляционную прокладку установлена плата силовых ключей на алюминиевой основе электронной системы контроля и управления батареей. На внутреннюю поверхность кожуха нанесено покрытие из теплоизоляционного мелкоячеистого вспененного полиуретана, что позволяет в условиях низких температур при небольших токах разряда сохранить тепло внутри батареи и обеспечить ее разрядную емкость до 75% от номинальной. С другой стороны, такое техническое решение значительно снижает допустимые разрядные тока батареи и, соответственно ее емкость, при положительной температуре окружающей среды. Также следует отметить наличие в батареи трех электронных плат: двух плат управления, платы силовых ключей и платы датчиков температуры, что значительно усложняет конструкцию и снижает ее показатели надежности и отказоустойчивости.A high-power battery is known from the prior art (RU 155156 U1, 09/20/2015), containing a block of flat lithium-polymer batteries connected in series and installed in polyamide frames equipped with holes for couplers to secure the batteries in the block and blocks in the battery. Between the batteries in the unit, metal heat sinks are installed with an increased heat transfer surface at the ends, which transfer heat to the casing walls through heat-conducting electrical insulating gaskets, and a power switch board based on an aluminum base of an electronic battery monitoring and control system is installed on the battery base through a heat-conducting electrical insulating gasket. On the inner surface of the casing, a coating of heat-insulating fine-meshed foamed polyurethane is coated, which makes it possible to maintain heat inside the battery at low temperatures at low discharge currents and ensure its discharge capacity up to 75% of the nominal. On the other hand, this technical solution significantly reduces the permissible discharge current of the battery and, accordingly, its capacity, at a positive ambient temperature. It should also be noted that the battery has three electronic boards: two control boards, a power switch board and a temperature sensor board, which greatly complicates the design and reduces its reliability and fault tolerance.
Из уровня техники известен аккумуляторный модуль на базе литий-полимерных аккумуляторов с улучшенными условиями теплообмена между ячейками (US 2007/0037051 А1, 15.02.2007), содержащий переднюю и заднюю торцевые пластины и расположенные между ними последовательно соединенные в электрическую цепь однотипные аккумуляторные ячейки призматической формы, каждая из которых размещена в проставке с обеспечением каналов воздушного охлаждения, а также стягивающие шпильки, замыкающие сжимающее усилие на торцевых пластинах. Проставки в нем установлены между аккумуляторными ячейками таким образом, что между двумя соседними ячейками размещено по одной проставке, охватывающей ячейку своими тремя сторонами: фронтальной и двумя боковыми или двумя сторонами: фронтальной и боковой, причем эти стороны проставок содержат несколько выполненных сквозными пазов, которые в собранном аккумуляторном модуле образуют горизонтально расположенные каналы для прохождения охлаждающего теплоносителя.The prior art battery module based on lithium-polymer batteries with improved conditions for heat transfer between cells (US 2007/0037051 A1, 02/15/2007), containing the front and rear end plates and located between them in series connected in the electric circuit of the same type of battery cells of a prismatic shape , each of which is placed in the spacer with the provision of air cooling channels, as well as tightening studs that close the compressive force on the end plates. Spacers in it are installed between the battery cells in such a way that one spacer is placed between two adjacent cells, covering the cell with its three sides: the front and two side or two sides: the front and side, and these sides of the spacers contain several grooves made through The assembled battery module is formed by horizontally arranged channels for the passage of the cooling fluid.
Однако в собранном аккумуляторном модуле такое конструктивное построение проставок при необходимости обеспечения требуемых прочностных параметров может приводить к довольно значительному перекрытию фронтальных поверхностей аккумуляторных ячеек перемычками между пазами, при этом каналы воздушного охлаждения будут иметь относительно небольшую суммарную площадь проходного сечения - это затруднит циркуляцию воздуха и отвод тепла. Следовательно, несмотря на присутствие каналов воздушного охлаждения, теплоотводящая система не способна обеспечить равномерный и достаточный отвод тепла при максимальных электрических нагрузках на аккумуляторный модуль, что следует отнести к основному его недостатку, приводящему к снижению ресурса и надежности работы модуля.However, in the assembled battery module, such a constructive construction of spacers, if necessary, to provide the required strength parameters, can lead to a rather significant overlap of the front surfaces of the battery cells with jumpers between the grooves, while the air cooling channels will have a relatively small total flow area - this will complicate air circulation and heat dissipation . Therefore, despite the presence of air cooling channels, the heat sink system is not able to provide uniform and sufficient heat removal at maximum electric loads on the battery module, which should be attributed to its main drawback, which leads to a decrease in the resource and reliability of the module.
Из уровня техники известна электрическая батарея (US 2009/0253026 А1, 08.10.2009), содержащая множество генерирующих энергию элементов (электрохимическая ячейка литий-ионного или литий-полимерного типа) упакованных в гибкую герметичную оболочку, которая защищает от механических и термических повреждений корпус, выполненный из теплопроводного материала. Этот корпус имеет два продольных элемента и множество поперечных элементов, соединяющих указанные продольные элементы, образуя отсеки для электрохимических ячеек. Указанный корпус включает в себя каналы циркуляции для жидкого теплоносителя.The prior art electric battery (US 2009/0253026 A1, 10/08/2009), containing many energy-generating elements (electrochemical cell of a lithium-ion or lithium-polymer type) packed in a flexible sealed enclosure that protects the housing from mechanical and thermal damage, made of heat-conducting material. This housing has two longitudinal elements and many transverse elements connecting these longitudinal elements, forming compartments for electrochemical cells. The specified housing includes circulation channels for the liquid coolant.
Серьезным недостатком данной конструкции можно назвать невозможность обеспечения плотного прилегания электрохимических ячеек к поперечным элементам, по которым проходит жидкий теплоноситель. Это связано с наличием допуска по толщине ячеек и размерам корпуса, поэтому равновероятны возможности как наличия воздушного зазора, снижающего интенсивность теплопередачи и вызывающего чрезмерный нагрев ячеек, так и превышения допустимых нагрузок сжатия ячеек, что может привести к их механическому повреждению.A serious drawback of this design is the impossibility of ensuring a tight fit of the electrochemical cells to the transverse elements along which the liquid coolant passes. This is due to the presence of a tolerance on the thickness of the cells and the dimensions of the case, therefore, it is equally likely that there is an air gap that reduces the heat transfer rate and causes excessive heating of the cells, and that the permissible compression loads of the cells are exceeded, which can lead to mechanical damage.
Кроме того, известны аккумуляторные модули на базе литий-полимерных аккумуляторов, производством которых занимается южнокорейская компания KOKAM СО LTD, которой принадлежат следующие патентные документы.In addition, the known battery modules based on lithium-polymer batteries, the production of which is engaged in the South Korean company KOKAM CO LTD, which owns the following patent documents.
KR 101853907 В1, 02.05.2018, в котором раскрыто водяное охлаждение аккумуляторных ячеек, расположенное в картриджах между каждыми ячейками таким образом, что ячейки контактируют с жидким теплоносителем непосредственно. Конструкция с таким охлаждением увеличивает вес аккумуляторного модуля и снижает срок его безопасной эксплуатации. Герметичность соединения охлаждающих картриджей и аккумуляторных ячеек обеспечивается резиновыми прокладками. С течением времени, в процессе эксплуатации или хранения, уплотняющие свойства прокладок неизбежно будут ухудшаться, а отказ одного из уплотнений приведет к проникновению жидкого теплоносителя в зону электрических контактов и короткому замыканию.KR 101853907 B1, 05/02/2018, in which water cooling of battery cells is disclosed, located in the cartridges between each cells in such a way that the cells contact the liquid coolant directly. A design with such cooling increases the weight of the battery module and reduces the term of its safe operation. The tightness of the connection of the cooling cartridges and battery cells is ensured by rubber gaskets. Over time, during operation or storage, the sealing properties of the gaskets will inevitably deteriorate, and the failure of one of the seals will lead to the penetration of the liquid coolant into the zone of electrical contacts and short circuit.
KR 20140042059 А, 07.04.2014, в котором раскрыт аккумуляторный модуль с множеством аккумуляторных ячеек, множеством картриджей для этих ячеек, причем между соседними картриджами в одном варианте выполнения может быть расположен теплоотвод. Такая конструкция также увеличивает вес аккумуляторного модуля. Кроме того, при использовании варианта с теплоотводами, при нагреве ячеек и их расширении может происходить их чрезмерное сжатие. В варианте конструкции без теплоотводов данный недостаток исключается, но значительно снижается эффективность теплопередачи между аккумуляторными ячейками и рамками, т.к. основная часть тепловой энергии выделяется на вертикальных плоскостях ячеек, которые контактируют с замкнутым воздушным зазором.KR 20140042059 A, 04/07/2014, in which a battery module with a plurality of battery cells, a plurality of cartridges for these cells is disclosed, and a heat sink may be located between adjacent cartridges in one embodiment. This design also increases the weight of the battery module. In addition, when using the option with heat sinks, when the cells are heated and expand, their excessive compression can occur. In the design variant without heat sinks, this drawback is eliminated, but the heat transfer efficiency between the battery cells and the frames is significantly reduced, because the main part of the thermal energy is released on the vertical planes of the cells, which are in contact with a closed air gap.
KR 20180012984 А, 07.02.2018, в котором раскрыт аккумуляторный модуль с аккумуляторными ячейками, уложенных одна на другую, блок продувки воздуха, блок всасывания, соединенный с множеством элементов батареи и расположенный противоположно от блока продувки (воздуховыделяющего устройства) и элементы разделения и распределения потоков воздуха. Конструкция с таким охлаждением также увеличивает вес аккумуляторного модуля, а также усложняет конструкцию и снижает энергоэффективность в целом, т.к. для привода нагнетающего и всасывающего вентиляторов используется дополнительная энергия.KR 20180012984 A, 02/07/2018, in which a battery module with battery cells stacked on top of one another, an air purge unit, a suction unit connected to a plurality of battery cells and located opposite to the purge unit (air-emitting device), and flow separation and distribution elements are disclosed air. A design with such cooling also increases the weight of the battery module, and also complicates the design and reduces energy efficiency in general, as additional energy is used to drive the discharge and suction fans.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемой полезной модели является аккумуляторный модуль на базе литий-полимерных аккумуляторов (RU 142206 U1, 20.06.2014), содержащий переднюю и заднюю торцевые пластины и расположенные между ними последовательно соединенные в электрическую цепь однотипные аккумуляторные ячейки, каждая из которых размещена в проставке с обеспечением каналов воздушного охлаждения. Проставки выполнены в виде разъемного корпусного элемента, составленного из двух пар противолежащих боковых стоек. Передняя и задняя крышки модуля вместе с проставками образуют корпус модуля, защищающий аккумуляторные ячейки от вероятных механических повреждений во время эксплуатации.The closest analogue (prototype) of the proposed utility model is a battery module based on lithium-polymer batteries (RU 142206 U1, 06/20/2014) containing the front and rear end plates and the same type of battery cells located in series between them, connected in an electric circuit, each of which placed in a spacer with air cooling channels. Spacers are made in the form of a detachable housing element composed of two pairs of opposite side racks. The front and rear covers of the module, together with the spacers, form the module housing, which protects the battery cells from possible mechanical damage during operation.
Такое конструктивное выполнение аккумуляторного модуля увеличивает вес аккумуляторного модуля, а также усложняет конструкцию при относительно неинтенсивном воздушном охлаждении аккумуляторных ячеек, что снижает надежности эксплуатации автономного аккумуляторного модуля с воздушным охлаждением, снижает срок его службы и ограничивает диапазона возможных рабочих токов разряда.Such a design of the battery module increases the weight of the battery module, and also complicates the design with relatively non-intensive air cooling of the battery cells, which reduces the reliability of the autonomous battery module with air cooling, reduces its service life and limits the range of possible operating discharge currents.
Задача, решаемая полезной моделью, направлена на разработку эффективного автономного аккумуляторного модуля на базе литий-полимерных аккумуляторов, обладающего увеличенным ресурсом и надежностью работы.The problem solved by the utility model is aimed at developing an effective stand-alone battery module based on lithium-polymer batteries, which has an increased resource and reliability.
Технический результат заключается в повышении надежности эксплуатации автономного аккумуляторного модуля с воздушным охлаждением, увеличении срока службы аккумуляторного модуля и расширении диапазона рабочих токов, за счет более интенсивного воздушного охлаждения аккумуляторного модуля, сохраняя при этом уровень защищенности от механических повреждений и простую конструкцию аккумуляторного модуля.The technical result consists in increasing the reliability of operation of an autonomous battery module with air cooling, increasing the life of the battery module and expanding the range of operating currents due to more intensive air cooling of the battery module, while maintaining the level of protection against mechanical damage and the simple design of the battery module.
Технический результат достигается тем, что автономный аккумуляторный модуль на базе литий-полимерных аккумуляторов призматической формы, содержащий переднюю и заднюю опорные стенки и расположенные между ними с постоянным интервалом, обеспечивающим проходное сечение каналов воздушного охлаждения, последовательно соединенные в электрическую цепь однотипные аккумуляторные ячейки, установленный на передней стенке электронный блок для контроля параметров и нивелирования разбалансировки напряжений аккумуляторных ячеек, к которому подсоединены клеммы ячеек, отличающийся тем, что он снабжен, расположенными между аккумуляторными ячейками, а также между первой крайней аккумуляторной ячейкой и передней опорной стенкой, между второй крайней аккумуляторной ячейкой и задней опорной стенкой, горизонтальными проставками, предотвращающие соприкосновение ячеек друг с другом и соприкосновение ячеек с передней и задней опорными стенками, причем толщина зафиксированной проставки определяет величину воздушных каналов, передней и задней наружными стенками, боковыми стенками с перфорацией, обеспечивающих воздушное охлаждение, основанием и верхней крышкой с перфорацией, при этом промежуточная пластина, боковые, передняя и задняя наружные стенки, а также крышка соединены между собой и с основанием с помощью крепежных элементов, образуя разборный корпус-защиту для клемм, аккумуляторных ячеек и электронного блока от механических повреждений.The technical result is achieved by the fact that an autonomous battery module based on lithium-polymer batteries of a prismatic shape, containing front and rear support walls and located between them with a constant interval, providing a through section of air cooling channels, series cells of the same type, connected to the electric circuit, mounted on the front wall of the electronic unit for monitoring parameters and leveling the unbalance in the voltage of the battery cells, to which connected to the terminals of the cells, characterized in that it is provided located between the battery cells, as well as between the first extreme battery cell and the front support wall, between the second extreme battery cell and the rear support wall, horizontal spacers that prevent the cells from touching each other and the cells touching with front and rear support walls, and the thickness of the fixed spacer determines the size of the air channels, front and rear outer walls, side walls with perforation, providing air cooling, the base and the top cover with perforation, while the intermediate plate, the side, front and rear outer walls, as well as the cover are connected to each other and to the base by means of fasteners, forming a collapsible housing-protection for terminals, battery cells and the electronic unit from mechanical damage.
Конструкция автономного аккумуляторного модуля также имеет следующие дополнительные отличия.The design of the stand-alone battery module also has the following additional differences.
Проставки равноудалены от краев заполненной электролитом части аккумуляторной ячейки, с которой они закреплены, одна проставка расположена снизу, одна расположена сверху, указанное расположение проставок позволяет предотвратить соприкосновение ячеек друг с другом и соприкосновение ячеек с крышками корпуса. Такое расположение проставок обеспечивает постоянную по высоте ширину воздушного зазора, одновременно с этим значительно не уменьшая площадь его сечения. Меньшее количество проставок (одна) приведут к неравномерности ширины (со стороны, где есть проставка ширина зазора максимальна, а с противоположной стремится к нулю).The spacers are equidistant from the edges of the electrolyte-filled part of the battery cell with which they are fixed, one spacer is located at the bottom, one is located at the top, the indicated arrangement of the spacers prevents the cells from touching each other and the cells touching the housing covers. This arrangement of the spacers provides a constant height clearance of the air gap, while at the same time not significantly reducing its cross-sectional area. A smaller number of spacers (one) will lead to uneven width (on the side where there is a spacer, the gap width is maximum, but tends to zero on the opposite side).
Проставки выполнены в виде удлиненных плоских прямоугольных пластин, широкой стороной примыкая к аккумуляторным ячейкам, что обеспечивает упрощение процесса изготовления, и сборки аккумуляторного модуля за счет их простой формы.Spacers are made in the form of elongated flat rectangular plates, with the wide side adjacent to the battery cells, which simplifies the manufacturing process and the assembly of the battery module due to their simple shape.
Проставки соединены с аккумуляторными ячейками клеевым соединением, что обеспечивает упрощение процесса сборки аккумуляторного модуля, разборки в случае неисправности аккумуляторной ячейки, а также уменьшение веса автономного аккумуляторного модуля за счет исключения других распространенных видов крепежных соединений, обладающих более высокой массой.Spacers are connected to the battery cells by an adhesive connection, which simplifies the assembly of the battery module, disassembly in the event of a battery cell malfunction, and also reduces the weight of the stand-alone battery module by eliminating other common types of fasteners with a higher mass.
Съемную ручку, закрепленную на монтажной пластине с помощью крепежных элементов, что обеспечивает упрощение переноса аккумуляторного модуля, его установку в транспортное средство и снятие для проведения осмотра или ремонта.A removable handle fixed to the mounting plate with fasteners, which simplifies the transfer of the battery module, its installation in a vehicle and removal for inspection or repair.
Корпус выполнен из композитного материала, в основе которого лежат пластики, что обеспечивает уменьшение массы автономного аккумуляторного модуля с сохранением надежности конструкции, а также исключает возможность замыкания любого электрического контакта на корпус.The case is made of composite material, which is based on plastics, which ensures a reduction in the mass of an autonomous battery module while maintaining the reliability of the structure, and also eliminates the possibility of shorting any electrical contact to the case.
На представленных чертежах:In the drawings:
на фиг. 1 показан общий вид автономного аккумуляторного модуля (изометрическая проекция);in FIG. 1 shows a general view of an autonomous battery module (isometric view);
на фиг. 2 показан вид автономного аккумуляторного модуля, иллюстрирующий его внутреннюю конструкцию (изометрическая проекция);in FIG. 2 is a view of an autonomous battery module illustrating its internal structure (isometric view);
на фиг. 3 показан вид автономного аккумуляторного модуля, иллюстрирующий внутреннюю конструкцию (вид сбоку);in FIG. 3 is a view of an autonomous battery module illustrating an internal structure (side view);
на фиг. 4 показан трехмерный вид аккумуляторных ячеек в сборе с проставками (изометрический вид).in FIG. 4 shows a three-dimensional view of the battery cells assembly with spacers (isometric view).
1 - Основание1 - Base
2 - Стенка боковая2 - Side wall
3 - Монтажная пластина3 - Mounting plate
4 - Ячейка аккумуляторная4 - Battery cell
5 - Горизонтальная проставка5 - Horizontal spacer
6 - Заполненная часть ячейки6 - The filled part of the cell
7 - Выступ ячейки7 - Cell protrusion
8 - Стенка задняя опорная8 - Rear back wall
9 - Стенка передняя опорная9 - Front support wall
10 - Стенка передняя наружная10 - Front outer wall
11 - Стенка задняя наружная11 - Rear outer wall
12 - Крышка12 - Cover
13 - Шина13 - Tire
14 - Прижимная планка14 - Pressure bar
15 - Плата управления15 - Management Board
16 - Жгут проводов16 - wiring harness
17 - Контакты ячейки17 - Cell contacts
18 - Ручка18 - Handle
19 - Крепежные элементы.19 - Fasteners.
Предлагаемый автономный аккумуляторный модуль содержит последовательно установленные аккумуляторные ячейки 4 призматической формы с литий-ионным полимерным электролитом.The proposed stand-alone battery module contains series-installed
Аккумуляторные ячейки 4 расположены вертикально параллельно друг другу таким образом, чтобы отрицательные и положительные контакты соседних ячеек располагались друг против друга. Ячейка 4 содержит выступ 7 и заполненную 6 электролитом часть. Выступ ячейки сверху содержат анод и катод, переходящие в контакты 17. Контакты 17 аккумуляторных ячеек 4 проходят сквозь прорези в монтажной пластине 3 и прижаты планками 14. Планки крепятся к монтажной пластине винтами, что обеспечивает прижим контактов друг к другу и надежное электрическое соединение.The
Между всеми ячейками расположены горизонтальные проставки 5, выполненные в виде прямоугольных пластин, из диэлектрического материала, оснащенные клеевым слоем на поверхностях, контактирующих с аккумуляторными ячейками 4. Горизонтальные проставки обеспечивают равномерное распределение ячеек в модуле и гарантируют наличие воздушных каналов между ячейками. Воздух, проходящий по этим каналам охлаждает ячейки в процессе их работы. Проставки 5 равноудалены от краев заполненной 6 электролитом части аккумуляторных ячеек 4, одна проставка расположена снизу, одна расположена сверху, с расстоянием между двумя проставками большим, чем от проставки до края ячейки. Клеевое соединение обеспечивает упрощение процесса сборки аккумуляторного модуля, разборки в случае неисправности аккумуляторной ячейки, а также уменьшение массы автономного аккумуляторного модуля.Between all cells there are
Аккумуляторные ячейки 4 своей нижней частью опираются на виброизоляционный материал, приклеенный к основанию 1. Боковые стенки 2 с перфорацией крепятся к монтажной пластине 3 и основанию 1 крепежными элементами 19.The
Задняя 8 и передняя 9 опорные стенки крепятся к боковым стенкам 2 крепежными элементами 19 и предотвращают смещение аккумуляторных ячеек. На передней стенке 9 также установлена плата управления 15, которая предназначена для контроля параметров батареи и нивелирования разбалансировки напряжений аккумуляторных ячеек 4.The rear 8 and
Жгут проводов 16 служит для соединения клемм аккумуляторных ячеек 4 с платой управления 15.The
К контактам первой и последней ячеек 4 с помощью прижимных планок 14 прикреплены шины 13, предназначенные для соединения с потребителем или зарядным устройством.To the contacts of the first and
Наружные стенки - передняя 10 и задняя 11 соединены крепежными элементами с боковыми стенками 2. Основная функция передних стенок - защита от механических повреждений аккумуляторных ячеек и платы управления.Outer walls -
Крышка 12 установлена в верхней части модуля и крепится к боковым стенкам 2 крепежными элементами, перфорация крышки обеспечивает отвод нагретого воздуха от контактов аккумуляторных ячеек.The
Съемная ручка 18 закреплена на монтажной пластине 3 с помощью крепежных элементов 19, которые проходят через стенки с перфорацией дополнительно удерживая стенки на аккумуляторном модуле. Наличие ручки 18 упрощает перенос аккумуляторного модуля, его установку в транспортное средство и снятие для проведения осмотра или ремонта. Для надежности и прочности ручка 18 может быть выполнена из различных металлов и их сплавов.The
Элементы разборного корпуса выполнены из композитного материала, в основе которого лежат пластики, что обеспечивает уменьшение массы автономного аккумуляторного модуля с сохранением надежности конструкции, а также исключает возможность замыкания любого электрического контакта на корпус.The elements of the collapsible housing are made of composite material, which is based on plastics, which ensures a reduction in the mass of the autonomous battery module while maintaining the reliability of the design, and also eliminates the possibility of shorting any electrical contact to the housing.
Работа автономного аккумуляторного модуля разделена на два режима: заряд модуля и его разряд, осуществляемые в штатном режиме.The work of the autonomous battery module is divided into two modes: the module charge and its discharge, carried out in normal mode.
Тепловая энергия, выделяемая при циклировании аккумуляторных ячеек 4, передается с фронтальных поверхностей ячеек в предусмотренный в модуле воздушный зазор между ячейками 4. Проставки 5 формируют горизонтальные каналы воздушного охлаждения ячеек 4, воздух по которым проходит через перфорированные боковые стенки 2.The heat energy released during cycling of the
При необходимости, когда конвективного переноса теплоты недостаточно для охлаждения аккумуляторных ячеек 4, модуль может быть оснащен электровентиляторами или прочими источниками подачи воздуха, обеспечивающими принудительную циркуляцию охлаждающего воздуха. Поскольку, как известно, разбалансировка отдельных аккумуляторных ячеек 4 является отрицательным явлением в работе модуля, приводящим к уменьшению величины рабочего напряжения и уменьшению количества запасаемой энергии, что снижает значение электрической емкости модуля и, соответственно, сокращает запас хода электрического транспортного средства, а основных причин разбалансировки несколько, например: неидентичные характеристики ячеек 4, определяемые отклонениями во время производственного процесса, неодинаковое исходное состояние ячеек 4 перед установкой их в модуль, а также различное температурное состояние ячеек 4, то во время этих режимов очень важен контроль величины разбалансировки аккумуляторных ячеек 4, под которой подразумевается различие в значении оставшегося заряда отдельных ячеек 4.If necessary, when convective heat transfer is not enough to cool the
В предлагаемом модуле при достижении хотя бы одной аккумуляторной ячейкой 4 максимального/минимального значения по величине заряда/разряда ячейки плата управления 15, получая информацию о состоянии ячеек по жгуту проводов 16, прекращает процесс заряда/разряда в соответствии с требованиями безопасности при эксплуатации аккумуляторных ячеек с литий-ионным полимерным электролитом, которые могут представлять пожароопасность при перезаряде/переразряде, характеризуемом выходом напряжения аккумуляторной ячейки 4 за допустимые пределы.In the proposed module, when at least one
К тому же благодаря функциональным возможностям платы 15 конкурентным преимуществом предлагаемого автономного аккумуляторного модуля является возможность его самодиагностики, динамической оценки степени заряженности, коррекция выходных характеристик в зависимости как от текущего состояния, так и от прогнозируемого.In addition, due to the functionality of the
Кроме того, за счет своей конструкции, а именно за счет уменьшения количества и массы корпусных деталей упрощается процесс изготовления и сборки аккумуляторного модуля и достигается увеличение удельной емкости модуля.In addition, due to its design, namely by reducing the number and mass of body parts, the manufacturing and assembly process of the battery module is simplified and an increase in the specific capacity of the module is achieved.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018144168U RU196615U1 (en) | 2018-12-13 | 2018-12-13 | Autonomous battery module based on lithium polymer batteries |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018144168U RU196615U1 (en) | 2018-12-13 | 2018-12-13 | Autonomous battery module based on lithium polymer batteries |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU196615U1 true RU196615U1 (en) | 2020-03-10 |
Family
ID=69768582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018144168U RU196615U1 (en) | 2018-12-13 | 2018-12-13 | Autonomous battery module based on lithium polymer batteries |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU196615U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2801596C1 (en) * | 2022-12-26 | 2023-08-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "4 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Battery pack air cooling system, battery pack air cooling method, and circulating airflow for cooling the battery pack |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070037051A1 (en) * | 2005-08-10 | 2007-02-15 | Kim Tae-Yong | Battery module with improved cell barrier between unit cells |
RU103675U1 (en) * | 2010-12-09 | 2011-04-20 | Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" | LITHIUM ION BATTERY |
KR20140042059A (en) * | 2012-09-27 | 2014-04-07 | 주식회사 코캄 | Battery pack, battery module and cell-cartride |
RU142206U1 (en) * | 2013-11-07 | 2014-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" | AUTONOMOUS BATTERY MODULE ON THE BASIS OF LITHIUM-POLYMERIC BATTERIES |
KR20180012984A (en) * | 2016-07-28 | 2018-02-07 | 주식회사 코캄 | Battery module and battery pack including the same |
CN207602647U (en) * | 2017-11-06 | 2018-07-10 | 北京电小二网络科技有限公司 | A kind of safety-type li battery shell |
-
2018
- 2018-12-13 RU RU2018144168U patent/RU196615U1/en active IP Right Revival
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070037051A1 (en) * | 2005-08-10 | 2007-02-15 | Kim Tae-Yong | Battery module with improved cell barrier between unit cells |
RU103675U1 (en) * | 2010-12-09 | 2011-04-20 | Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" | LITHIUM ION BATTERY |
KR20140042059A (en) * | 2012-09-27 | 2014-04-07 | 주식회사 코캄 | Battery pack, battery module and cell-cartride |
RU142206U1 (en) * | 2013-11-07 | 2014-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" | AUTONOMOUS BATTERY MODULE ON THE BASIS OF LITHIUM-POLYMERIC BATTERIES |
KR20180012984A (en) * | 2016-07-28 | 2018-02-07 | 주식회사 코캄 | Battery module and battery pack including the same |
CN207602647U (en) * | 2017-11-06 | 2018-07-10 | 北京电小二网络科技有限公司 | A kind of safety-type li battery shell |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2801596C1 (en) * | 2022-12-26 | 2023-08-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "4 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Battery pack air cooling system, battery pack air cooling method, and circulating airflow for cooling the battery pack |
RU2811778C1 (en) * | 2023-01-17 | 2024-01-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "4 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | System and methods of air cooling of set of chemical power sources |
RU225365U1 (en) * | 2023-12-22 | 2024-04-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Battery module end plate |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7183288B2 (en) | Battery pack including frame profile with integral refrigerant circuit member | |
US20230352783A1 (en) | Battery pack, vehicle, and energy storage device | |
KR101097226B1 (en) | Battery pack | |
KR101833526B1 (en) | Battery Module Having Water-Cooled Type Cooling Structure | |
KR102050025B1 (en) | Battery Pack of coolant direct contact cooling type | |
KR101058102B1 (en) | Battery pack | |
CN108701790B (en) | Battery system and electric vehicle provided with same | |
WO2014045628A1 (en) | Secondary battery device and secondary battery system | |
KR20190040259A (en) | Power Battery Pack | |
KR101983391B1 (en) | Cooling Device for Battery Module and Battery Module Assembly having the same | |
KR20110126765A (en) | Cooling member of novel structure and battery module employed with the same | |
KR20150050449A (en) | Frame for secondary battery and battery module including the same | |
JPWO2019146438A1 (en) | Battery pack | |
WO2023125886A1 (en) | High-capacity battery | |
US20220285755A1 (en) | Top Cooling Type Battery Pack | |
JP2018536975A (en) | Battery module, battery pack including the same, and automobile | |
US20220149420A1 (en) | Battery unit and motor vehicle provided with at least one such unit | |
EP3345243B1 (en) | Energy storage device with reduced temperature variability between cells | |
KR102586103B1 (en) | Battery system, a method for leakage detection inside a battery system and a vehicle including a battery system | |
RU197149U1 (en) | Autonomous battery module based on lithium polymer batteries | |
CN113036276B (en) | Battery pack and electric vehicle | |
RU196615U1 (en) | Autonomous battery module based on lithium polymer batteries | |
KR20120006136A (en) | Cooling member having improved reliability to cooling design and battery module employed with the same | |
CN116598638A (en) | Battery cell assembly, battery pack and electric equipment | |
RU142206U1 (en) | AUTONOMOUS BATTERY MODULE ON THE BASIS OF LITHIUM-POLYMERIC BATTERIES |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20191214 |
|
NF9K | Utility model reinstated |
Effective date: 20201019 |
|
PC91 | Official registration of the transfer of exclusive right (utility model) |
Effective date: 20201020 |