插電式混合動力汽車用動力電池組的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鋰離子動力電池充電保護領域,具體是指插電式混合動力汽車用動力電池組。
【背景技術】
[0002]鋰離子動力電池(以下簡稱動力電池)具有充電速度快、放電電壓穩定、工作溫度范圍廣、自放電率低、儲存壽命長、無記憶效應及無公害等優點,將動力電池作為電動汽車(EV)和混合動力汽車(HEV)的動力源以解決現有的使用化石燃料的汽油車和柴油車所引起的能源問題和環境問題引起了相當大的關注。由于混合動力汽車需要高輸出和大容量的動力電池,通常使用多個動力電池單元電連形成的動力電池組。但是,高輸出、大容量的動力電池組以及配置的充電器存在安全隱患且體積較大。為了提高大功率動力電池的安全性,延長其使用壽命并減小動力電池組及其配件的整體體積,需要提出一種插電式混合動力汽車用動力電池組,將充電器和保護板功能合二為一,既能向動力電池組中每個單體電芯提供獨立的充放電保護,又具有良好的散熱性,以保障大功率動力電池組的安全工作。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于提供插電式混合動力汽車用動力電池組,將充電器和保護板功能合二為一,既能向動力電池組中每個單體電芯提供獨立的充放電保護,又具有良好的散熱性。
[0004]本實用新型通過下述技術方案實現:插電式混合動力汽車用動力電池組,包括電池模塊組件、保護模塊組件、空氣對流組件和箱體;所述電池模塊組件,包括至少一個電池模塊和第一緊固件,電池模塊包括多個錯極堆疊且依次電連的可充電的單體電芯、金屬U型卡和塑料夾,單體電芯獨立置于塑料夾中,金屬U型卡連接相鄰單體電芯的兩極并將其卡接在塑料夾上,第一緊固件用于連接并固定一個或多個電池模塊;所述保護模塊組件,包括相互連接的整流濾波模塊和充放電保護模塊,充放電保護模塊包括多個保護子模塊,保護子模塊包括總控芯片模塊、振蕩器模塊、第一分控芯片模塊和第二分控芯片模塊,一個總控芯片模塊通過振蕩器模塊分別連接第一分控芯片模塊、第二分控芯片模塊,第一分控芯片模塊、第二分控芯片模塊分別單獨連接一個單體電芯,總控芯片模塊、第一分控芯片模塊、第二分控芯片模塊均包括集成芯片IC和場效應管MOS ;所述空氣對流組件,包括排風扇、通風管道和通風控制模塊,排風扇安裝在箱體的頂部,通風管道安裝在箱體底部,通風控制模塊與充放電保護模塊連接;所述箱體,外套于電池模塊組件和保護模塊組件,表面設置有與充電保護充電接口和輸出接口。
[0005]所述電池模塊組件中的一個塑料夾安放一個可充電的單體電芯并通過金屬U型卡進行單體電芯與塑料夾的固定而構成一個電池模塊的電池模塊組件;多個安放有單體電芯的塑料夾安照相鄰兩個單體電芯錯極堆疊的方式依次排列并通過第一緊固件的依次連接構成多個電池模塊的電池模塊組件。多個電池模塊的電池模塊組件,其內部的單體電芯依次串聯且相鄰單體電芯間隔一定空隙利于散熱,適用于大功率動力電池組的工作需求。
[0006]所述保護模塊組件中主要通過充放電保護模塊對動力電池組進行過充保護、過放保護、過壓保護、過溫保護及均衡充電保護。充電時,整流濾波模塊將市電的交流電壓轉換為動力電池組工作的直流電壓,總控芯片模塊控制直流電壓經振蕩器模塊作用轉變為交流電,再由分控芯片模塊對單體電芯單進行單獨的充電保護;放電時,也是由分控芯片模塊對單體電芯單進行單獨的放電保護。一組保護子模塊中由一個總控芯片模塊通過振蕩器模塊分別連接第一分控芯片模塊、第二分控芯片模塊且第一分控芯片模塊、第二分控芯片模塊分別單獨連接一個單體電芯的結構可實現單獨對每個單體電芯進行充放電保護的功能,且兩個分控芯片模塊為一組通過一個總控芯片模塊連接,既能保證均衡充電以及保護功能的穩定性,又可節省成本。
[0007]所述總控芯片模塊、第一分控芯片模塊、第二分控芯片模塊均包括集成芯片IC和場效應管MOS,集成芯片IC包括相互連接的微控單元和檢測單元,檢測單元分別連接在單體電芯充電端和輸電端進行電流、電壓、溫度等電參數的檢測,微控單元根據檢測結果進行動作:若檢測結果符合安全閥閾值,對應的場效應管MOS維持現有連接狀態;若檢測結果超出安全閥閾值,對應的場效應管MOS斷開以將故障單體電芯隔離而保護動力電池組整體的安全。所述檢測單元設置有多個溫度檢測點,以保證對動力電池組工作溫度的全面檢測。
[0008]利用集成芯片IC的集成電路與場效應管MOS的連接實現過充、過放、過壓、過溫時的斷路保護,此技術為成熟技術且集成芯片IC為現有的成熟產品,故不再贅述。
[0009]所述集成芯片IC可采用TEA1750或TEA1791,TEA1750或TEA1791均為新一代功率因數校正(PFC)控制器和反激式(FLYBACK)開關電源控制器集成在一起的1C,集成度高,外接元件少,性能穩定且成本低廉。
[0010]所述空氣對流組件通過通風控制模塊與充放電保護模塊的連接,借助檢測單元檢測的溫度數據,對動力電池組在工作狀態下的溫度進行控制:若檢測單元檢測的溫度符合設定閥閾值,排風扇可不工作而節約能源;若檢測單元檢測的溫度超過設定閥閾值,通風控制模塊強制啟動排風扇而帶動車外冷空氣與動力電池組箱體內熱空氣的循環交換,為動力電池組控溫。若遇到室外溫度較高時,可借助車內制冷系統產生的冷空氣對動力電池組進行控溫保護。
[0011]進一步地,所述塑料夾包括一對支架單元、第二緊固件和絕緣板,一對支架單元對稱設置在單體電芯的兩側并連接為一體;所述支架單元的中部設置有散熱通道,絕緣板嵌在散熱通道內側并與單體電芯接觸;所述支架單元的四個角設置有L型凸部,L型凸部上設置有第一緊固孔和第二緊固孔,第二緊固件穿過第二緊固孔將對稱設置在單體電芯左、右兩側的兩個支架單元緊固連接,第一緊固件穿過第一緊固孔將多個塑料夾緊固連接;所述支架單元的上頂端設置緊固槽,金屬U型卡的兩個卡腳嵌入緊固槽;所述支架單元的外殼分布多個散熱孔。
[0012]所述單個電池模塊的電池模塊組件中,塑料夾的一對支架單元對稱設置在單體電芯的兩側并通過第二緊固件穿過第二緊固孔連接為一體;所述多個電池模塊的電池模塊組件通過第一緊固件依次穿過多個第一緊固孔將堆疊的多個電池模塊連接為一體。所述散熱通道、散熱孔的設置利于單體電芯發熱后的自發散熱。
[0013]進一步地,所述支架單元還設置有縱向支撐條、縱向散熱槽和卡接件,縱向支撐條設置在散熱通道的開口處,縱向散熱槽設置在支架單元的外側面;所述卡接件包括卡腳和卡槽,對稱設置的支架單元通過卡腳、卡槽的卡接進行定位連接。
[0014]所述縱向支撐條用于加強塑料夾的強度,縱向散熱槽用于電池模塊的自發散熱,卡接件用于輔助對稱設置的支架單元的定位以及固定連接。
[0015]進一步地,所述第二緊固孔為沉頭內螺紋通孔,第二緊固件包括相互套接的沉頭螺栓和第二螺母,第二緊固件同時穿過對稱設置的兩個支架單元的第二緊固孔并通過第二螺母緊固連接。
[0016]所述第二緊固孔為沉頭內螺紋通孔,第二緊固件包括相互套接的沉頭螺栓和第二螺母,第二緊固件將對稱的支架單元進行緊固連接后,沉頭螺栓的螺栓頭位于沉頭內螺紋通孔的沉頭內,減小電池模塊的體積。
[0017]進一步地,所述第一緊固件包括相互套接的U型連接桿和第一螺母,U型連接桿的自由端設置外螺紋,U型連接桿依次穿過多個塑料夾的第一緊固孔且兩端用第一螺母緊固連接。
[0018]所述第一緊固件包括相互套接的U型連接桿和第一螺母,第一螺母分別擰接在U型連接桿的自由端,此結構方便快速固定的連接多個電池模塊。
[0019]進一步地,所述金屬U型卡包括U型卡扣和鎖緊螺桿,U型卡扣設置有兩個連接柱穿孔,鎖緊螺桿穿過連接柱穿孔進行固定連接。
[0020]所述U型卡中U型卡扣分別嵌入設置在支架單元上的緊固槽中,一方面可將相鄰兩個單體電芯的正極、負極連接后固定在塑料夾上,另一方面方便對稱設置的支架單元定位固定;所述鎖緊螺桿穿過連接柱穿孔,一方面緊固連接,另一方面方便檢測信號線的接入。本實用新型采用雙鎖緊螺桿連接的方式,更有利于大功率電流的連接。
[0021]進一步地,所述單體電芯為單體聚合物鋰離子電芯。
[0022]本實用新型與現有技術相比,具有以下優點及有益效果:
[0023](I)本實用新型將充電器和保護板的功能合成在一個保護模塊組件上,既可向多節動力電池提供均勻的充放電保護又減小整體的體積。
[0024](2)本實用新型中設置分控芯片模塊對每個單體電芯進行獨立的充放電保護,有效保障動力電池組在大功率使用條件下的安全工作。
[0025](3)本實用新型設置有塑料夾和空氣對流組件,塑料夾的自身結構有利于散熱,空氣對流組件可強制電池模塊組件通風散熱,延長動力電池組的使用壽命。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型包括多個電池模塊的結構示意圖。
[0027]圖2為實施例1中保護子模塊的結構示意圖。
[0028]圖3為單個電池模塊的結構示意圖。
[0029]其中一電池模塊組件,11 一金屬U型卡,111 一U型卡扣,1111 一連接柱穿孔,112—鎖緊螺桿,121一支架單兀,1211一散熱通道,1212一第一緊固孔,1213一第二緊固孔,1214—緊固槽,1215—散熱孔,1216—縱向支撐條,1217—縱向散熱槽,1218—卡腳,1219—卡槽,1221一沉頭螺檢,1222一第二螺母,2一保護模塊組件,31一排風扇,32一通風管道,4 一箱體。
【具體實施方式】
[0030]下面結合實施例對本實用新型作進一步地詳細說明,但本實用新型的實施方式不限于此。
[0031]實施例1:
[0032]本實施例的一種新型砂輪模具,如圖1所示,主要是通過下述技術方案實現:插電式混合動力汽車用動力電池組,包括電池模塊組件1、保護模塊組件2、空氣對流組件和箱體4 ;所述電池模塊組件1