一种带有翅片散热结构的锂电池装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种带有翅片散热结构的锂电池装置，包括锂电池组、与锂电池组并联的电解电容器、与所述锂电池组串联的锂电池场效应晶体管、与电解电容器串联的电容器场效应晶体管和基于DSP模块的隔离开关电源；电解电容器用于作为辅助备份电源，与状态监测器通信连接；DSP模块控制所述电解电容器是否开启以及工作时长维持所述锂电池装置供电稳定；锂电池组外壳内容纳有并排排列的单数个锂电池片容纳腔；锂电池片容纳腔内设置有相变材料；多个锂电池片容纳腔之间设置有垂直于所述锂电池片长边方向的翅形散热板。本发明专利技术能够避免电解电容器的老化故障，延长电解电容器作为辅助电源维持锂电池装置供电稳定的寿命且保证锂电池组装置的不间断供电。置的不间断供电。置的不间断供电。

【技术实现步骤摘要】
一种带有翅片散热结构的锂电池装置


[0001]本专利技术属于锂电池设备
，具体涉及一种带有翅片散热结构的锂电池装置。

技术介绍

[0002]锂电池作为一种蓄电池供电设备，会随着使用时间的延长而电量不足，现有技术中的锂电池由于缺乏智能监测设备或手段，极易造成在使用者不知情的情况下的突然断电，或者由于长期使用，充放电不规范，导致锂电池内部短路或锂电池寿命减少，或者锂电池出现内部隐患故障的情况下继续在长时间使用过程中放热量过大，不能及时散发至外界环境中，其内部的有机材料体系达到起火温度点，而造成起火爆炸等事故。锂电池在使用或储存过程中会出现一定概率的失效，包括容量衰减(跳水)、循环寿命短、内阻增大、电压异常、析锂、产气、漏液、短路、变形、热失控等，严重降低了锂电池的使用性能、一致性、可靠性、安全性。
[0003]因此，急需一种能够有效提高锂电池的散热效率，同时智能监控锂电池的各项工作参数，对锂电池的供电量进行有效预测，在其不能够达到正常供电的锂电池组供电电压门限值时，能够避免使用锂电池的使用者面对突然断电带来的工作、生产或安全事故隐患，并能够有效地避免替代锂电池供电的设备过早老化，降低不会突然断电的智能锂电池使用寿命的锂电池装置。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述缺陷，提供一种带有翅片散热结构的锂电池装置。本专利技术能够以最优的等效串联电阻工作时长配合最优的电容工作时长加权计算值作为电解电容器的最小的工作时长作为辅助电源供电，避免电解电容器的老化故障，延长电解电容器作为辅助电源维持锂电池装置供电稳定的寿命；并且通过实时监测锂电池组的工作电压是否在锂电池组供电初期被启动时，产生过大电流，在瞬间产生低压脉冲，而跌落至锂电池组供电电压门限值，选择关闭锂电池组供电，而选择开启电解电容器作为辅助电源供电，保证了锂电池组装置的不间断供电。
[0005]本专利技术提供如下技术方案：一种带有翅片散热结构的锂电池装置，所述装置包括锂电池组，所述装置还包括与所述锂电池组并联的电解电容器、与所述锂电池组串联的锂电池场效应晶体管、与所述电解电容器串联的电容器场效应晶体管以及基于DSP模块的隔离开关电源，所述锂电池组的正极和负极以及所述电解电容器的正极和负极均分别与所述隔离开关电源的正极和负极连接；所述电解电容器用于作为辅助备份电源，其与状态监测器通信连接，所述DSP模块控制所述电解电容器是否开启以及工作时长，进而维持所述锂电池装置供电稳定；
[0006]所述锂电池组包括锂电池组外壳，所述锂电池组外壳内容纳有并排排列的单数个锂电池片容纳腔，每个所述锂电池片容纳腔内均设置有一片锂电池片，多个并列排列的锂
电池片的正极和负极交替设置；所述锂电池片容纳腔内设置有相变材料；多个所述锂电池片容纳腔之间设置有垂直于所述锂电池片长边方向的翅形散热板。
[0007]作为本专利技术的进一步限定，所述锂电池片容纳腔于所述锂电池片长边所在平面上设置有水平中央气流道和垂直中央气流道，以及以垂直中央气流道为对称轴设置的多条由上至下间隔排列的V型气流道，所述V型气流道的广口均设置于所述锂电池片容纳腔的所述锂电池片短边所在平面上，所述V型气流道的窄口均设置于所述垂直中央气流道上。
[0008]作为本专利技术的进一步限定，所述垂直中央气流道上端部截止于最上部相对的V型气流道窄口对接处，下端部截止于最下部相对的V型气流道窄口对接处。
[0009]作为本专利技术的进一步限定，所述锂电池组外壳于所述锂电池片长边方向上的一侧设置有进气口，另一侧设置有出气口，所述进气口上设置有进气离心风机，所述出气口上设置有出气离心风机。
[0010]作为本专利技术的进一步限定，所述相变材料为石蜡、季戊四醇、聚乙二醇、1,3
‑
丙二醇酯、三乙酸甘油酯、棕榈酸甲酯或硬脂酸甲酯中的一种或多种。
[0011]作为本专利技术的进一步限定，所述石蜡为正四烷、正戊烷、正二十二烷。
[0012]作为本专利技术的进一步限定，所述DSP模块控制所述电解电容器是否开启以及工作时长维持所述锂电池装置供电稳定的方法，包括以下步骤：
[0013]S1：实时监测所述锂电池组的工作电压，当所述隔离开关电源监测到锂电池电压跌落至锂电池组供电电压门限值8V时，关闭锂电池场效应晶体管并开启电容器场效应晶体管，切换至电解电容器供电维持锂电池装置供电稳定；
[0014]S2：实时监测所述电解电容器工作的环境温度T
a
、老化温度点T
′
、电解电容器等效串联电阻老化第一参数A1、电解电容器等效串联电阻老化第二参数B1、电解电容器电容老化第一参数E和电解电容器电容老化第二参数F、环境温度下电解电容器等效串联电阻达到老化状态的活化能环境温度下电解电容器等效串联电阻达到老化状态时间点环境温度下电解电容器电容达到老化状态的活化能环境温度下电解电容器电容达到老化状态时间点
[0015]S3：构建最小化电解电容器失效老化工作时长模型，迭代优化得到最优电解电容器等效串联电阻和电容的工作时长，以使电解电容器以在老化前最小的工作时长作为辅助电源向外保证供电，避免电解电容器的老化故障，延长电解电容器作为辅助电源维持锂电池装置供电稳定的寿命。
[0016]作为本专利技术的进一步限定，所述S3步骤中构建最小化电解电容器失效老化工作时长模型，包括以下步骤：
[0017]S31：根据所述S2步骤测量得到的环境温度T
a
、老化温度点T
′
、环境温度下电解电容器等效串联电阻达到老化状态的活化能环境温度下电解电容器等效串联电阻达到老化状态时间点环境温度下电解电容器电容达到老化状态的活化能环境温度下电解电容器电容达到老化状态时间点分别计算电解电容器于老化温度点的等效串联电阻老化失效时间点t
′
ESR
和电解电容器于老化温度点的电容老化失效时间点t
′
C
；
[0018]S32：根据所述S2步骤测量得到的电解电容器等效串联电阻老化第一参数A1、电解电容器等效串联电阻老化第二参数B1、电解电容器电容老化第一参数E和电解电容器电容
老化第二参数F，分别计算电解电容器的等效串联电阻实时工作时间点t
ESR
和电解电容器的电容实时工作时间点t
C
；
[0019]S33：根据所述S31步骤和S32步骤计算得到的结果，构建最小化电解电容器失效老化工作时长模型。
[0020]作为本专利技术的进一步限定，所述S31步骤中计算电解电容器于老化温度点的等效串联电阻老化失效时间点t
′
ESR
的公式如下：
[0021][0022]计算电解电容器于老化温度点的电容老化失效时间点t
′
C
的公式如下：
[0023][0024]其中，k为玻尔兹曼常数。
[0025]作为本专利技术的进一步限定，所述S32步骤中计算电解电容器的等效串联电阻实时工作时间点t
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有翅片散热结构的锂电池装置，所述装置包括锂电池组(1)，其特征在于，所述装置还包括与所述锂电池组(1)并联的电解电容器(2)、与所述锂电池组串联的锂电池场效应晶体管(3)、与所述电解电容器串联的电容器场效应晶体管(4)以及基于DSP模块的隔离开关电源(5)，所述锂电池组的正极和负极以及所述电解电容器的正极和负极均分别与所述隔离开关电源的正极和负极连接；所述电解电容器(2)用于作为辅助备份电源，其与状态监测器(2
‑
1)通信连接，所述DSP模块控制所述电解电容器是否开启以及工作时长，进而维持所述锂电池装置供电稳定；所述锂电池组(1)包括锂电池组外壳(1
‑
0)，所述锂电池组外壳(1
‑
0)内容纳有并排排列的单数个锂电池片容纳腔(1
‑
1)，每个所述锂电池片容纳腔(1
‑
1)内均设置有一片锂电池片(1
‑
2)，多个并列排列的锂电池片的正极和负极交替设置；所述锂电池片容纳腔(1
‑
1)内设置有相变材料；多个所述锂电池片容纳腔(1
‑
1)之间设置有垂直于所述锂电池片长边方向的翅形散热板(1
‑
3)。2.根据权利要求1所述的带有翅片散热结构的锂电池装置，其特征在于，所述锂电池片容纳腔(1
‑
1)于所述锂电池片长边所在平面上设置有水平中央气流道(6)和垂直中央气流道(7)，以及以垂直中央气流道(7)为对称轴设置的多条由上至下间隔排列的V型气流道(8)，所述V型气流道(8)的广口均设置于所述锂电池片容纳腔(1
‑
1)的所述锂电池片短边所在平面上，所述V型气流道(8)的窄口均设置于所述垂直中央气流道(7)上。3.根据权利要求1或2所述的带有翅片散热结构的锂电池装置，其特征在于，所述锂电池组外壳(1
‑
0)于所述锂电池片长边方向上的一侧设置有进气口(1
‑
01)，另一侧设置有出气口(1
‑
02)，所述进气口(1
‑
01)上设置有进气离心风机(1
‑
011)，所述出气口(1
‑
02)上设置有出气离心风机(1
‑
021)。4.根据权利要求1所述的带有翅片散热结构的锂电池装置，其特征在于，所述相变材料为石蜡、季戊四醇、聚乙二醇、1,3
‑
丙二醇酯、三乙酸甘油酯、棕榈酸甲酯或硬脂酸甲酯中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的带有翅片散热结构的锂电池装置，其特征在于，所述DSP模块控制所述电解电容器是否开启以及工作时长，进而维持所述锂电池装置供电稳定的方法，包括以下步骤：S1：实时监测所述锂电池组(1)的工作电压，当所述隔离开关电源(5)监测到锂电池电压跌落至锂电池组供电电压门限值8V时，关闭锂电池场效应晶体管(3)并开启电容器场效应晶体管(4)，切换至电解电容器供电维持锂电池装置供电稳定；S2：实时监测所述电解电容器工作的环境温度T
a
、老化温度点T
′
、电解电容器等效串联电阻老化第一参数A1、电解电容器等效串联电阻老化第二参数B1、电解电容器电容老化第一参数E和电解电容器电容老化第二参数F、环境温度下电解电容器等效串联电阻达到老化状态的活化能环境温度下电解电容器等效串联电阻达到老化状态时间点环境温度下电解电容器电容达到老化状态的活化能环境温度下电解电容器电容达到老化状态时间点S3：构建最小化电解电容器失效老化工作时长模型，迭代优化得到最优电解电...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢传建，
申请(专利权)人：杭州传一科技有限公司，
类型：发明
国别省市：