一种集承载-散热-供能于一体的水下航行器电池舱制造技术

本发明专利技术一种集承载

【技术实现步骤摘要】
一种集承载
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散热
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供能于一体的水下航行器电池舱


[0001]本专利技术属于电动力航行器电池热管理
，具体涉及一种集承载
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散热
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供能于一体的水下航行器电池舱。

技术介绍

[0002]随着电池技术的快速更新迭代，水下航行器的动力部分逐渐由热动力转向电动力，相比于热动力装置，电动力如果要达到热动力的功率参数，需要进一步提高放电倍率，然而大倍率放电背景下的热量积累问题一直困扰着电动力航行器的发展。
[0003]常见的电池热管理方式包括风冷，液冷，相变冷却等。结合航行器密闭受限空间的特点，风冷技术需要安装风扇等装置，一方面需要额外消耗航行器自身携带的能量，另一方面风扇会占据航行器电池舱段体积，降低电池舱段的能量密度；液冷相比于风冷具备更高的换热系数，但是液冷也需要安装泵、管道等装置，同时也会产生额外功耗，此外整个装置也会占据一定体积，多个部件之间的连接可靠度也很难保证；相变冷却技术利用相变材料的潜热进行电池热管理，具备高可靠度和良好的热管理性能，但是相变材料会增加航行器整体的质量，降低了航行器电池组整体的质量能量密度。针对没有辅助热管理措施的航行器电池组，热量传递只能依靠航行器内导轨和壳体环肋之间的狭窄接触面与外界海水进行换热，由于换热面积较小，导致热量在电池组内大量累积，严重威胁航行器电池组的正常工作。

技术实现思路

[0004]要解决的技术问题：
[0005]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提供一种集承载
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散热
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供能于一体的水下航行器电池舱，采用环向连接结构直接将航行器壳体的环肋转接到电池的安装夹板上，通过铆钉结构或过盈配合实现电池组和壳体之间的有效连接，大幅降低了电池组与外界海水的换热热阻，在满足航行器壳体承压要求的前提下，能够将电池模组产生的热量有效传递到外界海水中，实现了航行器在高速航行过程中电池组快速降温的目标，保证了航行器电池工作的安全性和高速航行的要求。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种集承载
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散热
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供能于一体的水下航行器电池舱，包括电池舱段壳体、电池组及电池组安装模块，多个电池组分别通过电池组安装模块沿轴向安装于电池舱段壳体内壁；
[0007]所述电池组安装模块的外周型面与电池舱段壳体的内型面一致，通过连接件沿周向固定或通过过盈配合固定安装。
[0008]本专利技术的进一步技术方案是：所述电池组安装模块为框架式结构，其两端外缘沿轴向延伸出环形连接体，通过所述环形连接体与电池舱段壳体进行固定连接；电池组中的各电池均布于框架内。
[0009]本专利技术的进一步技术方案是：所述电池组安装模块包括两个平行设置的夹板，分
别作为电池前夹板和电池后夹板；所述夹板的端面上开有若干限位孔，电池组中的各电池一端安装于电池前夹板的限位孔内，另一端安装于电池后夹板的限位孔内；通过紧固件将安装有电池组的两个夹板固定为一体结构。
[0010]本专利技术的进一步技术方案是：所述限位孔为阶梯孔，其大径端用于嵌装电池，小径端内径小于电池外径，用于限制电池的轴向位移。
[0011]本专利技术的进一步技术方案是：所述夹板端面的外缘处设置有环形凸起，所述环形凸起的外周面与夹板外周面位于同一周面上；通过沿环形凸起周向设置的多个铆钉，将所述夹板固定于电池舱段壳体内表面；
[0012]或在所述环形凸起的外周面设置柔性导热硅胶垫，通过环形凸起与电池舱段壳体的过盈配合，实现夹板的径向固定。
[0013]本专利技术的进一步技术方案是：所述柔性导热硅胶垫的厚度为1mm。
[0014]本专利技术的进一步技术方案是：所述夹板的环形凸起为封闭式圆环或非封闭式圆环，所述非封闭式圆环为沿夹板外缘均布的多个弧形凸起，呈花瓣状，多个弧形凸起的外弧面位于同一环面内。
[0015]本专利技术的进一步技术方案是：所述紧固件包括长螺栓和螺母，所述夹板端面上沿周向开有多个通孔，长螺栓贯穿两侧夹板通过螺母拧紧固定。
[0016]本专利技术的进一步技术方案是：所述电池舱段壳体的前端内径与夹板的外径为间隙配合，便于电池组安放进航行器舱内，电池舱段壳体末端的内径小于电池夹板的外径，用于固定和限位。
[0017]本专利技术的进一步技术方案是：所述夹板中心处开有通孔，用于电池模块之间的线路布放。
[0018]有益效果
[0019]本专利技术的有益效果在于：本专利技术直接将航行器壳体的环肋转接到电池的安装夹板上，通过电池组安装模块实现电池组和壳体之间的有效连接，大幅降低了电池组与外界海水的换热热阻；相比于传统航行器通过环肋和导轨固定电池组的设计，本专利技术提高了电池舱段的空间利用率，可以进一步提高电池舱段整体的质量能量密度和体积能量密度。通过综合考虑承载
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散热
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供能多个设计目标，本专利技术在保证电池舱段承压性能的前提下，大幅增强了电池舱段与外界海水的热交换能力(如图5)，同时提升了电池组供能过程中的能量密度。
附图说明
[0020]图1为电池舱段整体的结构设计示意图。
[0021]图2为航行器壳体设计示意图。
[0022]图3为圆环状柱体电池夹板安装示意图。
[0023]图4为花瓣状柱体电池夹板安装示意图。
[0024]图5为本专利技术的电池组最高温升和传统方案对比图。
[0025]附图标记说明：1电池舱段壳体、2电池前夹板、3电池组、4电池后夹板、5电池壳体连接孔、6电池模组连接孔、7电池夹板中心孔、8航行器壳体前端、9航行器壳体后端。
具体实施方式
[0026]下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0027]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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专利技术和简化描述，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专利技术的限制。
[0028]如图1所示，本实施例提供了承载
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散热
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供能于一体的水下航行器电池舱设计方案，包括电池舱段壳体、电池组3及电池组安装模块，多个电池组3分别通过电池组安装模块沿轴向安装于电池舱段壳体内；所述电池组安装模块的外周型面与电池舱段壳体的内型面一致，通过连接件沿周向固定或通过过盈配合固定安装。
[0029]参照图3和4所示，所述电池组安装模块包括两个平行设置的夹板，分别作为电池前夹板2和电池后夹板4；所述夹板的端面上开有若干限位阶梯孔，电池组中的各电池一端安装于电池前夹板的限位孔内，另一端安装于电池后夹板的限位孔内；阶梯孔大径端内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集承载
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散热
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供能于一体的水下航行器电池舱，其特征在于：包括电池舱段壳体、电池组及电池组安装模块，多个电池组分别通过电池组安装模块沿轴向安装于电池舱段壳体内壁；所述电池组安装模块的外周型面与电池舱段壳体的内型面一致，通过连接件沿周向固定或通过过盈配合固定安装。2.根据权利要求1所述集承载
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散热
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供能于一体的水下航行器电池舱，其特征在于：所述电池组安装模块为框架式结构，其两端外缘沿轴向延伸出环形连接体，通过所述环形连接体与电池舱段壳体进行固定连接；电池组中的各电池均布于框架内。3.根据权利要求1所述集承载
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散热
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供能于一体的水下航行器电池舱，其特征在于：所述电池组安装模块包括两个平行设置的夹板，分别作为电池前夹板和电池后夹板；所述夹板的端面上开有若干限位孔，电池组中的各电池一端安装于电池前夹板的限位孔内，另一端安装于电池后夹板的限位孔内；通过紧固件将安装有电池组的两个夹板固定为一体结构。4.根据权利要求3所述集承载
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散热
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供能于一体的水下航行器电池舱，其特征在于：所述限位孔为阶梯孔，其大径端用于嵌装电池，小径端内径小于电池外径，用于限制电池的轴向位移。5.根据权利要求3所述集承载
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散热
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供能于一体的水下航行器电池舱，其特征在于：所述夹板端面的外缘处设置有环形凸起，...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛昭勇，李波，宋保维，田文龙，王艳峰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：