一种可更换电池单元的热数据采集智能电流调节电池箱制造技术

本发明专利技术涉及一种可更换电池单元的热数据采集智能电流调节电池箱，属于电池管理技术领域。电池包的顶板和底板上开有上下正对的孔，累叠成组的单体电池装入套管中由带换气窗的上端盖和下端盖两端压紧在顶板和底板上的孔口，在套管内首节单体电池处设置有热胀缩开闭窗，在上端盖和下端盖口分别引出单体电池组的正、负极，正极输出连接有热熔丝，正、负极的电流回路中串联了分压电阻、热敏电阻和led灯珠，热敏电阻处接场效应管的栅极，单体电池组的正极接场效应管漏极，所有场效应管的源极输出端并联。本发明专利技术结构简单，可迅速判断由单体电池串联构成的电池温度状，任意更换单体电池，能够根据温度进行独立电流调节，能实现智能独立风冷降温。

Thermal data acquisition intelligent current regulating battery box capable of replacing battery unit

The invention relates to a thermal data acquisition intelligent current regulating battery box which can replace a battery unit, which belongs to the technical field of battery management. The battery pack of the top plate and the bottom plate is provided with a hole, the upper orifice ventilation window by single cell into the casing in the group pile cap and the lower end cover are pressed on the top and bottom of the casing in the first section, the single battery is arranged at the upper end of the thermal expand open window, cover and the lower end cover respectively leads to positive and negative cell group, the positive output is connected with a thermal fuse, current loop of positive and negative electrodes in series divider resistor, a thermistor and a LED lamp, the thermistor is connected with the FET gate cathode, monomer battery connected FET drain. All the FET source output end in parallel. The invention has the advantages of simple structure, quick determination of the temperature of the battery which is composed of a single cell in series, the replacement of the single cell and the independent current adjustment according to the temperature.

【技术实现步骤摘要】
所属
本专利技术涉及一种可更换电池单元的热数据采集智能电流调节电池箱，属于电池管理

技术介绍
电池管理系统（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM），电动汽车电池管理系统（BMS）是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，其主要功能包括：电池物理参数实时监测；电池状态估计；在线诊断与预警；充、放电与预充控制；均衡管理和热管理等。电池的性能是很复杂的，不同类型的电池特性亦相差很大。 电池管理系统（BMS）主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。随着电池管理系统的发展，也会增添其它的功能。一般而言电动汽车电池管理系统要实现以下几个功能：准确估测动力电池组的荷电状态；准确估测动力电池组的荷电状态 (State of Charge，即SOC)，即电池剩余电量。动态监测动力电池组的工作状态；在电池充放电过程中，实时采集电动汽车蓄(应该为动力电池组)电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，防止电池发生过充电或过放电现象。同时能够及时给出电池状况，挑选出有问题的电池，保持整组电池运行的可靠性和高效性，使剩余电量估计模型的实现成为可能。除此以外，还要建立每块电池的使用历史档案，为进一步优化和开发新型电、充电器、电动机等提供资料，为离线分析系统故障提供依据。单体电池间的均衡：即为单体电池均衡充电，使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。均衡技术是目前世界正在致力研究与开发的一项电池能量管理系统的关键技术。电动汽车电池管理系统系统组成如下：采集板：采集电压、电流、温度（霍尔），使用16位单片机；主控板：与整车系统进行通讯，控制充电机，使用16位单片机；彩色液晶屏：使用串口液晶屏，带触摸，实现人机交互功能。系统主要功能：1）容量预测SOC：在充放电过程中在线实时监测电池容量，随时给出电池系统的剩余容量。2）过流、过压、温度保护：当电池系统出现过流、过压、匀压和温度超标时，能自动切断电池充放电回路，并通知管理系统发出示警信号。3）自动充电控制：当电池的荷电量不足45%时，根据当前电压，对充电电流提出要求，当达到或是超过70%的荷电量时停止充电。4）充电均衡：在充电过程中，通过调整单节电池充电电流方式，保证系统内所有电池的电池端电压在每一时刻有良好的一致性。5）自检报警：自动检测电池功能是否正常，及时对电池有效性进行判断，若发现系统中有电池失效或是将要失效或是与其它电池不一致性增大时，则通知管理系统发出示警信号。6）通讯功能：采用CAN总线的方式与整车管理系统进行通讯。7）参数设置：可以设置系统运行的各种参数。8）上位机管理系统：电池管理系统设计了相应的上位机机管理系统，可以通过串口读取实时数据，可实现BMS数据的监控、数据转储和电池性能分析等功能，数据可灵活接口监视器、充电机、警报器、变频器、功率开关、继电器开关等，并可与这些设备联动运行。发展现状以及存在的问题：电动车未来将以锂电池为主要动力驱动来源，主因在于锂电池有高能量密度优势，所以性能较为稳定。然而锂电池大量生产时品质不易掌握，电池芯出厂时电量即存在些微差异，且随着操作环境、老化等因素，电池间不一致性将愈趋明显，电池效率、寿命也都将变差，再加上过充或过放等情况，严重时可能导致起火燃烧等安全问题。因此，透过电池管理系统（BMS）能准确量测电池组使用状况，保护电池不至于过度充放电，平衡电池组中每一颗电池的电量，以及分析计算电池组的电量并转换为驾驶可理解的续航力信息，确保动力电池可安全运作。目前存在的问题是电池单元一旦被组装之后，就需要进行封装，被封装的电池包中如果其中的某个基本单元电池出现故障，就会危害到周围的其他健康电池，使得整个电池包的健康状况恶化，寿命减短，被封装后的电池到底是哪一个电池，现在的技术还无法准确判断；另外存在的一个问题是就算发现的某一个电池存在问题，也无法对单元电池（cell）进行更换，目前所采用的技术方案是当一组电池出现问题之后会出现大电流，采用熔断丝或者是场效应管将出现问题的电池组输电端断开，以保护其他电池组，这样的技术方案在电池的长期使用过程中，坏电池组越来越多的时候，其他电池的负荷就会越来越重，这也加剧了整个电池的寿命减短，而提前报废，因此如何及时判别是哪一个单元电池出现问题，并且能及时更换也是现在电池管理亟待解决的问题。电池的温度状况表征了电池的健康状况。因此电池的热管理极其重要，目前在电池热管理中，目前最新的技术主要有锂电池相变潜热式保温套进行降温， 该保温套是一种低成本的高效被动式电池热能管理技术，锂电池相变潜热式保温套对电池起到热稳定和平衡保护的目的。所采用的锂电池降温散热套由42°相变材料和超导热材料混合而成。相变材料是一种蓄能材料，当它从固体状态转换为液体状态的时候会吸收大量的热，从液体状态结晶成固体时则释放大量的热，通过相变材料实现温度调节功能（参见http://www.newmaker.com/news_85283.html）。如果这个电池单体的工作时间过长，保温套吸热达到极限，由于每一个电池单体被集中堆放在一起，与周围环境进行热交换无法实现，因此这一方案只适用于电池处于短期工作的环境。另外，可通过现有文献记载的电源管理系统进行热管理，实现温度控制，但是这类技术通过程序对电池包的电源热管理对企业技术要求过高，其计算模式复杂，管理效果并不理想，无法实现单体（cell）电池的精确管理，目前还没有可行的技术，该问题亟待解决。如果能实现对电池单元的有效降温，将能使电池包热管理成本大为降低，这也是一个研究的方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可更换电池单元的热数据采集智能电流调节电池箱，其结构简单，可迅速判断由单体电池串联构成的电池温度状，可以任意更换某一电池组内的单体电池，能够根据温度进行独立电流调节，实现智能独立风冷降温，可避免单个电池出现问题影响整个电池包的健康状况。实现本专利技术上述目的所采取的技术方案是：电池包的顶板和底板上开有上下正对的孔，累叠成组的单体电池装入套管中由带换气窗的上端盖和下端盖两端压紧在顶板和底板上的孔口，在套管内首节单体电池处设置有热胀缩开闭窗，在上端盖和下端盖口分别引出单体电池组的正、负极，正极输出连接有热熔丝，正、负极的电流回路中串联了分压电阻、热敏电阻和led灯珠，热敏电阻处接场效应管的栅极，单体电池组的正极接场效应管漏极，所有场效应管的源极输出端并联。所述热胀缩开闭窗为两层累叠的具有同一中心线的透气窗口错位的环形板，上环形板与下环形板之间连接有热胀缩件以及与热胀缩件张开力矩相反的复位弹簧。装入单体电池的套管内端口通过套管固定圆台定位，套管固定圆台的大直径端外缘分别压在顶板和底板的孔边缘，套管固定圆台的内壁带螺纹，上端盖和下端盖上的小直径端带有对应的装配外螺纹，分别拧紧于套管固定圆台触压在单体电池组的正、负极上。上端盖的中部带有正对单体电池正极的内螺纹通孔，所述的分压电阻和场效应管置于该内螺纹通孔中并由对应的导电螺纹套管一端压紧，螺纹套管位于上端盖之外的台阶面将单体电池组的正极导电垫片压紧在上端盖的顶面，螺纹套管的内螺纹又连接一套管螺丝，套管螺丝的空腔内装入热敏电阻，套管螺丝的顶部安装led本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可更换电池单元的热数据采集智能电流调节电池箱，其特征是：电池包的顶板和底板上开有上下正对的孔，累叠成组的单体电池装入套管中由带换气窗的上端盖和下端盖两端压紧在顶板和底板上的孔口，在套管内首节单体电池处设置有热胀缩开闭窗，在上端盖和下端盖口分别引出单体电池组的正、负极，正极输出连接有热熔丝，正、负极的电流回路中串联了分压电阻、热敏电阻和led灯珠，热敏电阻处接场效应管的栅极，单体电池组的正极接场效应管漏极，所有场效应管的源极输出端并联。

【技术特征摘要】
1.一种可更换电池单元的热数据采集智能电流调节电池箱，其特征是：电池包的顶板和底板上开有上下正对的孔，累叠成组的单体电池装入套管中由带换气窗的上端盖和下端盖两端压紧在顶板和底板上的孔口，在套管内首节单体电池处设置有热胀缩开闭窗，在上端盖和下端盖口分别引出单体电池组的正、负极，正极输出连接有热熔丝，正、负极的电流回路中串联了分压电阻、热敏电阻和led灯珠，热敏电阻处接场效应管的栅极，单体电池组的正极接场效应管漏极，所有场效应管的源极输出端并联。2.按权利要求1所述的可更换电池单元的热数据采集智能电流调节电池箱，其特征是：所述热胀缩开闭窗为两层累叠的具有同一中心线的透气窗口错位的环形板，上环形板与下环形板之间连接有热胀缩件以及与热胀缩件张开力矩相反的复位弹簧。3.按权利要求2所述的可更换电池单元的热数据采集智能电流调节电池箱，其特征是：装入单体电池的套管内端口通过套管固定圆台定位，套管固定圆台的大直径端外缘分别压在顶板和底板的孔边缘，套管固定圆台的内壁带螺纹，上端盖和下端盖上的小直径端带有对应的装配外螺纹，分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峥，申江卫，肖仁鑫，陈蜀乔，韩永斌，章春元，冷小威，
申请(专利权)人：东莞力朗电池科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44