一种基于风冷均匀控温的转动式电池组热管理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于风冷均匀控温的转动式电池组热管理系统，包括箱体及电池组转动模块；电池组转动模块包括低转速电机、刚性肋板、一个大内齿轮、圆盘、电池单体、若干个小外齿轮；刚性肋板由中心板与若干根肋条构成；低转速电机与中心板连接，每根肋条的末端以转动副形式连接一个小外齿轮，大内齿轮与小外齿轮组成行星齿轮结构并相互啮合，每组小外齿轮中心上固定安装一组圆盘；每组圆盘上固定安装一圈由环形均匀分布的若干个电池单体构成的电池组，电池组中心的顶部安装旋转导电滑环，箱体上安装风扇。本实用新型专利技术通带动电池实现周转、自转运动，在风冷条件下使电池组具有相同的运动情况和冷却环境，从而保证各电池具有很好的温度均匀性。

A thermal management system of rotating battery pack based on air cooling and uniform temperature control

【技术实现步骤摘要】
一种基于风冷均匀控温的转动式电池组热管理系统
本技术属于动力电池热管理装置
，具体涉及一种基于风冷均匀控温的转动式电池组热管理系统。
技术介绍
高能量密度电池在进行快速充放电或连续高强度工作时会产生大量热量，热量的产生使电池的温度急剧升高。然而，电池在工作时有一段“舒适”温度区间，温度过高会加速电池老化，寿命大幅衰减。同时，电池包对电池单体间的温度均匀性要求严格，温度均匀性是电池使用性能和可靠性的重要保证。因此，有必要对电池采取有效的热管理方式。由于电池组均匀控温技术难度较大，常见的电池热管理研究主要致力于控制电池的最高温度，而忽略电池均匀性研究。此外，常见的电池组布置方式大都为矩阵式布置，电池单体间相对位置固定不动，导致工作时电池组内单体电池间温度差异明显，电池组内位于中间的电池温度高，电池组外围电池温度相对较低。这种情况将大大影响电池使用性能且降低电池组的使用寿命。故设计一款既能实现电池组散热，又能良好控制电池组内单体电池间温度均匀性的电池热管理系统至关重要。
技术实现思路
针对现有技术中的不足与难题，本技术旨在提供一种基于风冷均匀控温的转动式电池组热管理系统。本技术通过以下技术方案予以实现：一种基于风冷均匀控温的转动式电池组热管理系统，包括箱体以及置于箱体内的电池组转动模块两部分；电池组转动模块包括低转速电机、刚性肋板、一个大内齿轮、圆盘、电池单体、若干个小外齿轮；刚性肋板由位于中部的中心板、与中心板侧边固定并向外延伸的若干根肋条构成，各根肋条以中心板圆心环形阵列均匀排列；低转速电机安装在箱体底部的下方，低转速电机的电机轴穿过箱体的底部与中心板连接，每组肋条的末端以转动副形式连接一组小外齿轮，大内齿轮与各组小外齿轮啮合，且大内齿轮与小外齿轮组成行星齿轮结构，每组小外齿轮中心的齿轮轴上固定安装一组圆盘；每组圆盘上固定安装一圈电池组，每圈电池组由环形均匀分布的若干个电池单体构成，电池组环形中心的顶部安装向上延伸的旋转导电滑环；箱体上安装风扇。进一步地，箱体由箱体壳、箱体盖和风扇组成，箱体壳上有若干组进风口，风扇安装在进风口内，箱体壳与风扇相对的一侧开有若干组出风口，即进风口与出风口相互平行且以两组对边中心线对称。进一步地，小外齿轮与大内齿轮的齿轮厚度一致，小外齿轮在与大内齿轮啮合时小外齿轮相对大内齿轮向上错开，用于在小外齿轮下方空出刚性肋板中心安装的空间。进一步地，每圈电池组上的两两电池单体之间由刚性短铜条进行正负极交替串联连接，最终通过两根刚性短铜条导出正负极并指向环形电池组中心，旋转导电滑环的下方两线与指向环形电池组中心的刚性短铜条末端连接、上方两线通过导电长铜条与相邻旋转导电滑环连接；每个旋转导电滑环的下方两线即随着电池组自转及周转，旋转导电滑环上方两线则只作周转运动。在本技术系统中，低转速电机给周转及自转机构提供动力；箱体用于放置电池组和周转及自转机构；风扇提供冷却风；周转及自转机构的运动带动电池组周转及自转；圆盘用于放置并固定圆盘上的电池；刚性肋板用于支撑个小外齿轮周转；铜条起支撑和导电作用；滑环将转动环形电池组串联并输出电能。本技术的有益效果主要体现在：(1)本技术在电池热管理中引入周转及自转机构，使电池组实现转动，每个单体电池实现相同的运动并拥有相同的冷却环境，以此保证电池组内单体电池的温度均匀性。(2)本技术可转动的分布较传统方阵式固定布置的电池组电池均匀性大大提高，既能对电池组进行散热，又能良好控制电池组内单体电池间温度均匀性。(3)本技术在箱体上安装进出封口和风扇，配合自转周转使得每个电池的运动行为保持一致，使得转动的电池组内每个电池均处于同样的冷却环境，进而实现温度均匀性。附图说明图1为本技术的立体结构示意图。图2为本技术实中的箱体结构示意图。图3为本技术中电池转动模块的立体结构示意图。图4为本技术中电池转动模块的等轴侧图。图5为本技术中电池转动模块的仰视图。图示说明：1-箱体，101-箱体盖，102-箱体壳，103-风扇，104-出风口，105-进风口；2-电池转动模块，201-低转速电机，202-刚性肋板，203-大内齿轮，204-圆盘，205-电池单体，206-刚性短铜条，207-旋转导电滑环，208-小外齿轮，209-中心板，210-肋条，211-导电长铜条，212-导电滑环。在本技术的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体地连接；可以是机械连接、电连接；可以是直接相连、中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。具体实施方式下面结合附图，对本技术作进一步地说明。如图1所示的整体结构示意图中，一种基于风冷均匀控温的转动式电池组热管理系统，包括箱体1以及置于箱体1内的电池组转动模块2两部分，利用箱体1自带的散热结构、电池组转动模块2内部的周转及自转运动对置于其中的电池进行热管理。参照图2中对箱体1的立体结构示意图，箱体1由箱体壳102、箱体盖101和风扇103组成，箱体壳102上有若干组进风口105，风扇103安装在进风口105内，箱体壳102与风扇103相对的一侧开有若干组出风口104，即进风口105与出风口104相互平行且以两组对边中心线对称，使得风扇103吹进的风在进风口105、出风口104之间对流后排出。箱体1为长方体空腔，箱体盖101与箱体壳102通过螺钉等紧固件活性连接，打开箱体盖101可看到箱体1内的电池组转动模块2。参照图3至图5中对电池组转动模块2的各方向的结构示意图，电池组转动模块2由周转、自转机构以及其配套的驱动单元构成。电池组转动模块2包括低转速电机201、刚性肋板202、一个大内齿轮203、圆盘204、电池单体205、刚性短铜条206、导电长铜条211、旋转导电滑环207、若干个小外齿轮208、导电滑环212。刚性肋板202由位于中部的中心板209、与中心板209侧边固定并向外延伸的若干根肋条210构成，各根肋条210以中心板209圆心环形阵列均匀排列。其中，低转速电机201安装在箱体1底部的下方，低转速电机201的电机轴穿过箱体壳102的底部与刚性肋板202中心的中心板209连接，低转速电机201通过带动刚性肋板202运动给周转、自转机构提供动力，每组肋条210的末端以转动副形式连接一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于风冷均匀控温的转动式电池组热管理系统，其特征在于：包括箱体以及置于箱体内的电池组转动模块两部分；所述电池组转动模块包括低转速电机、刚性肋板、一个大内齿轮、圆盘、电池单体、若干个小外齿轮；所述刚性肋板由位于中部的中心板、与所述中心板侧边固定并向外延伸的若干根肋条构成，各根所述肋条以中心板圆心环形阵列均匀排列；所述低转速电机安装在所述箱体底部的下方，所述低转速电机的电机轴穿过所述箱体的底部与所述中心板连接，每组所述肋条的末端以转动副形式连接一组所述小外齿轮，所述大内齿轮与各组所述小外齿轮啮合，且所述大内齿轮与所述小外齿轮组成行星齿轮结构，每组所述小外齿轮中心的齿轮轴上固定安装一组所述圆盘；每组圆盘上固定安装一圈电池组，每圈所述电池组由环形均匀分布的若干个所述电池单体构成，所述电池组环形中心的顶部安装向上延伸的旋转导电滑环；所述箱体上安装风扇。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于风冷均匀控温的转动式电池组热管理系统，其特征在于：包括箱体以及置于箱体内的电池组转动模块两部分；所述电池组转动模块包括低转速电机、刚性肋板、一个大内齿轮、圆盘、电池单体、若干个小外齿轮；所述刚性肋板由位于中部的中心板、与所述中心板侧边固定并向外延伸的若干根肋条构成，各根所述肋条以中心板圆心环形阵列均匀排列；所述低转速电机安装在所述箱体底部的下方，所述低转速电机的电机轴穿过所述箱体的底部与所述中心板连接，每组所述肋条的末端以转动副形式连接一组所述小外齿轮，所述大内齿轮与各组所述小外齿轮啮合，且所述大内齿轮与所述小外齿轮组成行星齿轮结构，每组所述小外齿轮中心的齿轮轴上固定安装一组所述圆盘；每组圆盘上固定安装一圈电池组，每圈所述电池组由环形均匀分布的若干个所述电池单体构成，所述电池组环形中心的顶部安装向上延伸的旋转导电滑环；所述箱体上安装风扇。


2.根据权利要求1所述的一种基于风冷均匀控温的转动式电池组热管理系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘自强，黄菊花，曹铭，程梦婷，胡金，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：新型
国别省市：江西;36