一種為混合動力汽車供電的電池系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種為混合動力汽車供電的電池系統(tǒng)，它包括外殼、電池模組和控制電路、所述電池模組包括多個電芯、多個隔板和兩個端蓋板，多個電芯與多個隔板交錯排列于兩個端蓋板之間，每個隔板由縱截面為弓型的緩沖散熱板和固定于緩沖散熱板上端和下端的電池框架組成，每個電池框架與相鄰電芯相接觸的一面設(shè)置有電池滑槽，相鄰電池框架之間留有間隙，多個隔板上端和下端的電池框架通過貫穿它們的螺栓與兩個端蓋板連接，所述外殼與電池模組的兩個側(cè)面分別圍成進風(fēng)道和出風(fēng)道。本實用新型不僅可以防止電芯受到外力傷害，保證電池系統(tǒng)的安全，而且還可以在保證冷卻效果的同時最大限度地減小電池模組不同部位的溫度差，從而延長了電池的使用壽命。
【專利說明】—種為混合動力汽車供電的電池系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種為BSG動力系統(tǒng)提供電能的電池系統(tǒng)，屬于汽車【技術(shù)領(lǐng)域】。【背景技術(shù)】
[0002]BSG (Belt Driven Starter Generator)混合動力汽車,屬于弱混合動力汽車。由于BSG系統(tǒng)能夠較好地兼顧汽車節(jié)能環(huán)保與成本問題，未來或?qū)⒊蔀樗袀鹘y(tǒng)動力汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。電池系統(tǒng)作為BSG動力系統(tǒng)的能量提供單元，對BSG電機的性能發(fā)揮起著非常重要的作用。
[0003]BSG動力系統(tǒng)的電池容量較小，具有占用空間較小，布置較靈活的特點，一般采用風(fēng)冷卻方式。在電池系統(tǒng)的設(shè)計過程中，不僅要考慮到單體電芯固定的牢固性、電氣連接的可靠性、電芯的安全防護問題，還要保證電池的散熱效果，任何一方面的設(shè)計缺陷都會使電池的性能及壽命受到影響。
[0004]現(xiàn)有的BSG電池系統(tǒng)主要存在以下不足:
[0005]一、單體電芯有多種固定方式，例如通過貫穿電芯框架的長螺栓壓緊；或者通過緊貼電池殼體的鋁板壓緊；或者通過塑料框架進行限位，由塑料卡接結(jié)構(gòu)進行固定。由于這些固定機構(gòu)均沒有緩沖功能，當(dāng)電池受到擠壓時，其殼體很容易破裂，導(dǎo)致漏液、著火甚至爆炸事故的發(fā)生。
[0006]二、在熱管理方面，冷卻風(fēng)流經(jīng)單體電芯與單體電芯之間的間隙，將電池在充放電過程中產(chǎn)生的熱量帶走。由于相鄰電芯之間的間隙內(nèi)沒有熱傳導(dǎo)和引流裝置，冷卻風(fēng)帶走的熱量很少，無法滿足冷卻要求。為了保證冷卻效果，只能增加鼓風(fēng)量，但這種方法勢必會造成能量的浪費。
[0007]三、冷卻風(fēng)的分布不能根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)，由于電芯充放電時放出的熱量集中在靠近極柱的一端，而且不同電芯處的冷卻風(fēng)流量不同，因此不同部位的電芯、同一電芯中不同部位的溫度也存在差異，這在一定程度上影響了電池的使用壽命。
實用新型內(nèi)容
[0008]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足、提供一種為混合動力汽車供電的電池系統(tǒng)，它能夠在確保電池安全的同時，改善電池的散熱效果。
[0009]本實用新型所述問題是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0010]一種為混合動力汽車供電的電池系統(tǒng)，構(gòu)成中包括外殼、電池模組和控制電路、所述電池模組包括多個電芯、多個隔板和兩個端蓋板，多個電芯與多個隔板交錯排列于兩個端蓋板之間，每個隔板由縱截面為弓型的緩沖散熱板和固定于緩沖散熱板上端和下端的電池框架組成,每個電池框架與相鄰電芯相接觸的一面設(shè)置有電池滑槽,相鄰電池框架之間留有間隙，多個隔板上端和下端的電池框架通過貫穿它們的螺栓與兩個端蓋板連接，所述外殼與電池模組的兩個側(cè)面分別圍成進風(fēng)道和出風(fēng)道。
[0011]上述為混合動力汽車供電的電池系統(tǒng)，所述進風(fēng)道的進風(fēng)接口和出風(fēng)道的出風(fēng)接口位于電池模組的同一端，距離進風(fēng)接口和出風(fēng)接口較近的緩沖散熱板與其相鄰電芯所圍成的冷卻風(fēng)道的截面積小于距離進風(fēng)接口和出風(fēng)接口較遠的緩沖散熱板與其相鄰電芯所圍成的冷卻風(fēng)道的截面積。
[0012]上述為混合動力汽車供電的電池系統(tǒng)，同一緩沖散熱板與電芯所圍成的冷卻風(fēng)道的寬度自上而下逐漸變小。
[0013]上述為混合動力汽車供電的電池系統(tǒng)，所述電池模組的頂部設(shè)置有有害氣體排氣通道，所述有害氣體排氣通道內(nèi)的有害氣體通過有害氣體排氣管排出電池系統(tǒng)。
[0014]上述為混合動力汽車供電的電池系統(tǒng)，所述控制電路包括電氣控制單元和電池控制單元，所述電氣控制單元固定在外殼的底部，所述電池控制單元固定在電池模組的端蓋板上。
[0015]上述為混合動力汽車供電的電池系統(tǒng)，所述電池模組的端蓋板與外殼之間設(shè)置有密封海綿。
[0016]上述為混合動力汽車供電的電池系統(tǒng)，所述電池模組的頂部還設(shè)置有極柱保護
至JHL ο
[0017]本實用新型利用多段電池框架和螺栓固定電芯，并在電芯之間設(shè)置了緩沖散熱板，由于緩沖散熱板在受力時會產(chǎn)生潰縮變形，因此可以起到良好的緩沖作用，防止電芯受到外力傷害，保證電池系統(tǒng)的安全。此外，緩沖散熱板還可以起到傳熱和調(diào)節(jié)電池模組各部位冷卻風(fēng)量的作用，在保證冷卻效果的同時最大限度地減小電池模組不同部位的溫度差，從而延長了電池的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0019]圖1是本實用新型的外形圖；
[0020]圖2是本實用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是冷卻風(fēng)道的結(jié)構(gòu)示意圖(俯視圖)；
[0022]圖4是電池模組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5是隔板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中各標(biāo)號為:1.電氣保護蓋，2.上殼體，3.進風(fēng)接口，4.出風(fēng)接口，5.有害氣體排氣管，6.電氣控制單元，7.電池控制單元(B⑶)，8.密封海綿，9.極柱保護蓋，10.有害氣體排氣通道，11.電芯，12.緩沖散熱板，13.端蓋板，14.下殼體，15、螺栓，16、電池框架。
【具體實施方式】
[0025]本實用新型兼顧了 BSG電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和熱管理方式，根據(jù)電池的機械特性(電池殼體在電池充放電過程中膨脹)，保證其安裝后的一致性(電壓、容量、S0C、內(nèi)阻等的一致)。
[0026]結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，在相鄰電芯11之間上下處設(shè)置了電池框架16，相鄰電池框架之間留有一定的轉(zhuǎn)配間隙(l_2mm)。在相鄰電芯11之間設(shè)置了縱截面為“弓”型的緩沖散熱板
12。當(dāng)電池模組受到擠壓或異物刺入時，相鄰電芯11之間的緩沖散熱板12發(fā)生潰縮，相鄰電池框架16之間的間隙縮小，直到電池框架16相接觸，起到支撐電芯11的作用，保證電芯11的殼體免受擠壓。
[0027]另一方面，緩沖散熱板12與電池框架16—體式設(shè)計，此緩沖散熱板12可以為鋁、鋼等金屬。若為鋁材質(zhì)，緩沖散熱板12與電池框架16為一體，電池模組的裝配順序為:帶鋁緩沖散熱板12的電池框架16——單體電芯——帶鋁緩沖散熱板12的電池框架16——單體電芯……，此結(jié)構(gòu)便于安裝與拆卸。
[0028]熱管理方面，電芯11之間的緩沖散熱板12，一方面可以引導(dǎo)冷卻風(fēng)流經(jīng)電芯的表面，使電芯上下表面的風(fēng)速保持一致(若實際風(fēng)速不一致，可通過調(diào)節(jié)各個緩沖散熱板12內(nèi)的隔斷的大小改變風(fēng)道的截面)。另一方面，若緩沖散熱板12為鋁材質(zhì)的，還可以與電池表面緊密接觸，由高導(dǎo)熱系數(shù)的鋁緩沖散熱板12，將電池的熱量傳遞出來。緩沖散熱板12有效增加了電池與風(fēng)的換熱接觸面積，并可調(diào)節(jié)上下風(fēng)量大小，使單體電池之間的溫差控制在5°C以內(nèi)，單體電池表面溫差(最高溫度往往出現(xiàn)在靠近電池極柱的部位)減小。
[0029]附圖中電池模組的電壓為48V，由26個單體電芯(2并聯(lián)13串聯(lián))組成，殼體部分固定模組及電氣件，風(fēng)道將外界的冷風(fēng)引入電池包內(nèi)，對電芯進行散熱，有害氣體排氣通道10和有害氣體排氣管5將電池內(nèi)發(fā)生的有毒有害氣體導(dǎo)出車外，保證乘員的安全。電池控制單元7 (BCU)監(jiān)測電池的狀態(tài)，采集電池的電壓、溫度信號并對電氣控制單元6中的繼電器等進行控制。
[0030]本電池系統(tǒng)具有如下主要功能: [0031]I)負責(zé)給整車提供所需要的電能，且具備上電自檢功能和故障預(yù)警功能。
[0032]2)通過制動回收電能。
[0033]3)具備電壓安全管理和電壓、電流檢測功能，能夠?qū)崿F(xiàn)過壓保護和欠壓保護，實現(xiàn)正負極絕緣電阻測量。(可以不具備絕緣防護功能)
[0034]4)具備系統(tǒng)電流檢測功能和過流保護功能。
[0035]5)具備與整車控制器之間的狀態(tài)交互功能。
[0036]6)具備與整車控制器的CAN總線的通信界面。
[0037]7)具備溫度檢測功能，能夠?qū)崿F(xiàn)超高溫度保護。
[0038]8)風(fēng)冷卻熱管理。
[0039]9)電池包安全方面:
[0040]①.電池包通過繼電器、保險絲等實現(xiàn)多重的保護。
[0041]②.采用繼電器保證電池包總正總負端在非工作狀態(tài)無輸出；
[0042]③.選用熔斷器來雙重保護在使用過程中可能出現(xiàn)的過流、短路等狀況；
[0043]④.有毒有害氣體導(dǎo)出車外，保證乘員的安全。
[0044]本專利主要在以下方面具有優(yōu)勢:
[0045]熱管理改進，本專利采用電芯兩側(cè)進出風(fēng)。
[0046]可以對緩沖散熱板12的尺寸進行更改，使流經(jīng)最前部和最后部電池間隙的風(fēng)量
保持一致。
[0047]緩沖散熱板12可為鋁等傳熱系數(shù)較高的材質(zhì)，并可在表面涂導(dǎo)熱硅膠(使電池表面熱量更好的散到鋁板上)。由于緩沖散熱板12增大了換熱面積，因此冷卻風(fēng)可帶走更多的熱量。
[0048]螺栓15用于拉緊電池模組兩端的端蓋板13，對電池進行固定，并設(shè)定預(yù)緊力。外殼由上殼體2和下殼體14構(gòu)成。
[0049]電池控制單元7 (B⑶)內(nèi)嵌在端蓋板上，在端蓋板內(nèi)側(cè)貼有絕緣膜。節(jié)省空間尺寸。因端蓋板為金屬件，可對電池控制單元7 (B⑶)進行電磁屏蔽。
【權(quán)利要求】
1.一種為混合動力汽車供電的電池系統(tǒng)，其特征是，它包括外殼、電池模組和控制電路、所述電池模組包括多個電芯(11)、多個隔板和兩個端蓋板(13)，多個電芯(11)與多個隔板交錯排列于兩個端蓋板(13)之間，每個隔板由縱截面為弓型的緩沖散熱板(12)和固定于緩沖散熱板(12)上端和下端的電池框架(16)組成，每個電池框架(16)與相鄰電芯(11)相接觸的一面設(shè)置有電池滑槽，相鄰電池框架(16)之間留有間隙，多個隔板上端和下端的電池框架(16)通過貫穿它們的螺栓(15)與兩個端蓋板(13)連接，所述外殼與電池模組的兩個側(cè)面分別圍成進風(fēng)道和出風(fēng)道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的為混合動力汽車供電的電池系統(tǒng)，其特征在于，所述進風(fēng)道的進風(fēng)接口(3)和出風(fēng)道的出風(fēng)接口(4)位于電池模組的同一端，距離進風(fēng)接口(3)和出風(fēng)接口(4)較近的緩沖散熱板(12)與其相鄰電芯(11)所圍成的冷卻風(fēng)道的截面積小于距離進風(fēng)接口(3)和出風(fēng)接口(4)較遠的緩沖散熱板(12)與其相鄰電芯(11)所圍成的冷卻風(fēng)道的截面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的為混合動力汽車供電的電池系統(tǒng)，其特征在于，同一緩沖散熱板(12)與電芯(11)所圍成的冷卻風(fēng)道的寬度自上而下逐漸變小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的為混合動力汽車供電的電池系統(tǒng)，其特征在于，所述電池模組的頂部設(shè)置有有害氣體排氣通道(10)，所述有害氣體排氣通道(10)內(nèi)的有害氣體通過有害氣體排氣管(5)排出電池系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的為混合動力汽車供電的電池系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路包括電氣控制單元(6)和電池控制單元(7)，所述電氣控制單元(6)固定在外殼的底部，所述電池控制單元(7 )固定在電池模組的端蓋板(13 )上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的為混合動力汽車供電的電池系統(tǒng),其特征在于,所述電池模組的端蓋板(13)與外殼之間設(shè)置有密封海綿(8)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的為混合動力汽車供電的電池系統(tǒng)，其特征在于，所述電池模組的頂部還設(shè)置有極柱保護蓋(9)。
【文檔編號】B60K6/28GK203746929SQ201320873798
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月29日
【發(fā)明者】李猛, 周月, 李舒業(yè), 劉東亮, 李強, 翁浩宇 申請人:長城汽車股份有限公司