水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件制造技术

本发明专利技术公开了一种水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件，由磷酸铁锂电池高压系统和温度控制系统两个部分组成；磷酸铁锂电池高压系统包括由多个电池组、导线、电源控制器、电池箱体和固定卡板；温度控制系统包括循环水管道、水箱，水泵、加热管和温度传感器，温度控制电路；其特征在于：电池组由多个混联的电池芯排布而成的电芯矩阵组成，电芯矩阵前后由导电金属板相连接构成高压回路，电芯矩阵中设有预留的空缺空间，循环水管道分布穿插在所述空缺空间内；循环水管道与水箱相连构成封闭空间。本发明专利技术通过温度传感器测定电池组环境的温度，根据环境温度控制水泵、加热管的功率。本发明专利技术具有结构简单，电池组内部空间利用率高，结构强度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件，由磷酸铁锂电池高压系统和温度控制系统两个部分组成；磷酸铁锂电池高压系统包括由多个电池组、导线、电源控制器、电池箱体和固定卡板；温度控制系统包括循环水管道、水箱，水泵、加热管和温度传感器，温度控制电路；其特征在于：电池组由多个混联的电池芯排布而成的电芯矩阵组成，电芯矩阵前后由导电金属板相连接构成高压回路，电芯矩阵中设有预留的空缺空间，循环水管道分布穿插在所述空缺空间内；循环水管道与水箱相连构成封闭空间。本专利技术通过温度传感器测定电池组环境的温度，根据环境温度控制水泵、加热管的功率。本专利技术具有结构简单，电池组内部空间利用率高，结构强度高等优点。【专利说明】水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件
本专利技术涉及磷酸铁锂电池组，具体地说是一种水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电 池组件。
技术介绍
目前，磷酸铁锂电池以其优越的电化学性能及环境友好性而被广泛应用于储能、 电动工具、电动车辆等领域；磷酸铁锂电池组以其高安全性和长寿命特性而被广泛应用于 后备电源（UPS)、脉冲电源、电网调峰、起动电源和混合动力车等，不同于传统铅酸蓄电池， 磷酸铁锂电池由各个小的磷酸铁锂电池芯混联而成，具有较好的抗高温性能和防爆炸性 能。 磷酸铁锂电池在低温下的工作性能会受到影响，零摄氏度以下充电，电池的负极 会产生锂支晶，而支晶会引起电池的短路而使电池损坏；此外，低温下电池充电时，热效应 增高，工作效率降低，导致放电的容量会大幅度降低，而且随着循环次数的增加容量会加速 衰减，从而缩短磷酸铁锂电池组的使用寿命。申请号为201020271569. 9的专利文件中提 出一种通过循环水及带有冷却电池外壳的锂电池冷却装置，这种设计可以对电池的温度进 行调节，但不能很好的对温度的均匀性进行调节；申请号为201210113856. 0的专利文件提 出一种通过对电池表面包裹带加热电阻丝的加热膜的方法，对其进行控温，但由于电芯数 量众多，包裹工艺较为复杂，成本较高，且其结构的稳定性受到膜材料与加热材料的影响较 大，对电池的干扰也无法回避，而除了加热功能，并没有其他有利于电池工作的作用。同时 磷酸铁锂电池本身具有较好的耐高温性能，不必要额外设计电池冷却的装置。
技术实现思路
本专利技术主要针对磷酸铁锂电池单个体积较小，电池组中数量较多，如果采用紧密 连接的方式增加堆积密度，会使各个电池之间的距离减少，对其散热影响大，以及磷酸铁锂 电池在零度以下的充放电性能较差，充放电容量只有设计值的一半等缺陷，从而提供一种 水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件。本专利技术主要采用蜂巢式结构布置，期间穿插水 道，循环水管道与水箱相连及布置在水箱内的温度传感器等结构，从而达到在低温环境中 延长使用寿命，有效利用电池芯空间，合理控制磷酸铁锂电池的工作环境温度，结构强度 高，稳定性好的效果。 本专利技术采用的技术手段如下： -种水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件，由磷酸铁锂电池高压系统和温度 控制系统两个部分组成； 所述磷酸铁锂电池高压系统包括由多个电池组、导线、电源控制器、电池箱体和固 定所述电池箱体的固定卡板，固定用的锚固螺栓等； 所述温度控制系统包括循环水管道、水箱，所述水箱内设有水泵、加热管和温度传 感器，所述水泵、所述加热管和所述温度传感器与温度控制电路相连接；所述温度控制电路 与所述电源控制器相连；其特征在于： 所述电池组由多个混联（串联、并联或串联加并联）的电池芯排布而成的电芯矩 阵组成，所述电芯矩阵前后由导电金属板相连接构成高压回路，所述电芯矩阵中设有预留 的空缺空间，所述循环水管道分布穿插在所述空缺空间内；所述循环水管道与所述水箱相 连构成封闭空间。 在结构上循环水管道、水箱和电芯矩阵等构成的耦合结构外侧设有所述固定卡 板，固定卡板与电池箱体相连接，对所述耦合结构起固定作用。 在本专利技术中，通过将温度控制电路的程序集成到所述电源控制器当中，在电池组 温度超过正常工作范围时，自动开启进行温度调节。 进一步地，所述电池芯的排布方式为蜂巢状排布方式。具体形式为：电池芯以图2 所示的形式，逐层排列，每层的电池芯之间紧密相连，上一层的电池芯与下一层的相差半个 电池直径的距离，并与下一层紧密贴近，在排布的过程中，每隔一层出现一个设有循环水管 道的层，有循环水管道的层每隔一个电池芯设置一根循环水管道。循环水管道与电池芯直 径相同，与电池芯紧密相连。所述循环水管道均匀布置在所述电芯矩阵中，蜂巢式电池与水 道交错排列，合理利用电池组内空间。 进一步地，每个所述电池芯周围至少有两个所述循环水管道。 进一步地，所述水箱外还设有散热装置，散热装置即带有冷却功能的温控系统，包 括水箱外安装的散热片，在电池箱体上安装的风扇，温度控制电路中添加高温控制功能。 进一步地，所述温度传感器采用热电偶等热敏元件对温度信号进行反馈。 进一步地，所述加热管采用外部绝缘的电阻加热器。 进一步地，所述循环水管道采用耐腐蚀管材，即可采用压铸铝合金等材料，提高结 构强度和导热效率；所述水道起到导流、导热和固定两个作用。 较现有技术相比，本专利技术具有以下优点： 1、本专利技术磷酸铁锂电池组电池芯周围均匀分布循环水管道，当电池组温度低于正 常工作温度时，水箱内的加热装置启动，确保电池组温度不低于其工作温度，有效保证了磷 酸铁锂电池组在外部温度较低的条件下，仍有较好的充放电性能，提高了磷酸铁锂电池组 在低温条件下的工作性能，有效延长了磷酸铁锂电池组在低温条件下的使用寿命。当温度 达到设定的最高温度时，水箱内加热装置停止工作有效防止电池组因温度过高造成电池的 损坏，提高了磷酸铁锂电池组使用的安全性，进一步延长磷酸铁锂蓄电池组的使用寿命。 2、本专利技术在磷酸铁锂电池组电池芯周围均匀分布循环水管道，与电池组电池芯成 蜂巢状排布结构，可保证电池组电池芯周围的温度场均匀。 3、本专利技术循环水管道管路构成周围环绕的布置形式可以提高整个电池组的强度， 保证电池组的结构安全性结构安全。 基于上述理由本专利技术有利于产品的日后的实用化与发展。 【专利附图】【附图说明】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细的说明。 图1是本专利技术水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件的电芯矩阵和循环水管 道的结构示意图。 图2是本专利技术水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件的电芯矩阵和循环水管 道的排布示意图。 图3是本专利技术水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件的温控示意图。 图4是本专利技术水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件多电池组的示意图。 图5是本专利技术水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件带有散热装置的结构示 意图。 图6是本专利技术水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件带有散热装置的温控示 意图。 图7是本专利技术水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件由多电池组构成时带有 冷却系统的结构示意图。 图中：1、电芯矩阵2、循环水管道3、电池组4、加热管5、水箱6、水泵7、 热电偶8、电源控制器9、散热片10、导电金属板11、排风扇12、控制模块13、进 风口 14、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件，由磷酸铁锂电池高压系统和温度控制系统两个部分组成；所述磷酸铁锂电池高压系统包括由多个电池组、导线、电源控制器、电池箱体和固定所述电池箱体的固定卡板；所述温度控制系统包括循环水管道、水箱，所述水箱内设有水泵、加热管和温度传感器，所述水泵、所述加热管和所述温度传感器与温度控制电路相连接；所述温度控制电路与所述电源控制器相连；其特征在于：所述电池组由多个混联的电池芯排布而成的电芯矩阵组成，所述电芯矩阵前后由导电金属板相连接构成高压回路，所述电芯矩阵中设有预留的空缺空间，所述循环水管道分布穿插在所述空缺空间内；所述循环水管道与所述水箱相连构成封闭空间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡平，赵曦，盈亮，范蓉，于野，戴明华，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21