一种可更换电池包的子母结构可充电电池系统技术方案

本发明专利技术提供了一种可更换电池包的子母结构可充电电池系统，以子母包的结构形式实现了电池系统的灵活组合与自由更换，既满足电池子包损坏时的拆装需求，也可通过由满电子包替换亏电子包的方式来丰富电池补能手段。本发明专利技术综合利用散热鳍片、导热灌封胶、气凝胶隔热毡、铝合金板等部件或材料，针对电池系统的热蔓延情况提供了有效的热防护设计，还可利用PI加热片实现低温条件下的快速升温。电池系统中的BMS可以无线方式与云平台通讯，从而可以实现车端与云端融合的电池状态估计、故障诊断与风险评估功能，显著提高了对电池系统监管的实时性、精确性与全面性。精确性与全面性。精确性与全面性。

【技术实现步骤摘要】
一种可更换电池包的子母结构可充电电池系统


[0001]本专利技术属于新能源汽车动力电池系统领域，具体涉及一种可更换电池包的子母结构可充电电池系统。

技术介绍

[0002]目前，在新源汽车中所使用的动力电池系统普通使用多电池包组成的固定不可更换结构，其存在以下几个方面的缺陷：
[0003](1)不可更换的结构虽然设计与布局较为简单，但限制了电池系统的灵活性和可维护性，一旦电池出现问题，整个电池组都需要更换，反而会增加维护成本和时间。
[0004](2)简单的结构同时还意味着无法利用电池管理系统(BMS)对系统内的电池子包或者单体执行更精细地监测和控制，从而无法实现高实时性的健康状态估计与全面的电池状态和性能检测。
[0005](3)现有电池系统中的对于故障发生时的热蔓延等问题缺乏考虑，无法有效的避免热蔓延所导致的安全风险与整个电池系统的损坏。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，针对本领域中存在的技术问题，本专利技术提供了一种可更换电池包的子母结构可充电电池系统，由母包外壳、若干电池子包、母包BMS(电池管理系统)组成；
[0007]其中，所述母包外壳用于容纳所述若干电池子包，为箱式结构，其前后两侧面外部上设置有用于散热的多条散热鳍片，两侧面内部设置有绝缘导热层，用于将电池子包产生的热量传递至散热鳍片，提高导热性能；所述母包BMS固定设置于母包外壳左右两端面中任意一个上，母包外壳的另一端面上设置用于防爆的泄压阀；
[0008]所述电池子包由子包壳体、多个电池单体、子包BMU(电池管理单元)组成；其中，多个电池单体被密封在所述子包壳体内，电池单体被划分为多组，每组单体之间通过镍片点焊形成并联，不同组单体之间通过极耳焊接形成串联，并通过动力线从子包外壳的端面上引出，用于对外传输电力；所述子包BMU设置于子包外壳的端面上，其通过采集线与各电池单体连接用于获取子包内各电池单体的运行信息；在电池单体分组的间隔中设置铝合金隔板与气凝胶隔热毡两层材料组成的隔板，用于将子包内的热量向外传导并同时隔绝不同电池单体分组间的热传递；各单体之间的缝隙中填充有导热灌封胶，用于存储部分热量从而降低电芯峰值温度；电池子包的端面上也设置有泄压阀；
[0009]所述子包BMU与母包BMS之间采用无线方式传输电池信息。
[0010]进一步地，所述母包BMS和子包BMU外表面均贴设相变材料，用于降低MOS等功率器件的峰值温度。
[0011]进一步地，在电池子包中的部分电池单体表面设置PI加热片，用于在低温环境下对电池子包进行加热使其快速升温。
[0012]进一步地，所述母包BMS与子包BMU之间基于标准BLE5.0蓝牙协议进行无线通讯；
子包BMU具体进行高压控制，通过AFE(电池采样芯片)采集电池包括总电压、电流、单体电压、NTC温度等的信号，并针对单体提供均衡、通断与加热等控制；母包BMU具体进行低压计算，得到电池子包与电池系统的SOX估计结果，并将相应数据上传至云监管平台；所述云监管平台运行有电池系统安全预警算法，用于对热失控风险进行评估与预警，还为母包BMU和子包BMS提供OTA功能。
[0013]进一步地，所述电池子包中还设置有针对高温、低温、过充、过放、过流等的硬件保护电路；子包BMU具体基于SOP表(温度
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SOC/电压
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倍率三维表)执行电池单体的充放电控制和低温条件下的加热控制。
[0014]进一步地，所述母包外壳内表面上设有滑轨，用于安装或拆卸各电池子包。
[0015]上述本专利技术所提供的可更换电池包的子母结构可充电电池系统，以子母包的结构形式实现了电池系统的灵活组合与自由更换，既满足电池子包损坏时的拆装需求，也可以满电子包替换亏电子包的方式来丰富电池补能手段。综合利用散热鳍片、导热灌封胶、气凝胶隔热毡、铝合金板等部件或材料，针对电池系统的热蔓延情况提供了有效的热防护设计，还可利用PI加热片实现低温条件下的快速升温功能。电池系统中的BMS可以无线方式与云平台通讯，从而可以实现车端与云端融合的电池状态估计、故障诊断与风险评估功能，显著提高了对电池系统监管的实时性、精确性与全面性。
附图说明
[0016]图1为本专利技术所提供电池系统的子母包结构示意图；
[0017]图2为本专利技术所提供电池系统的总体结构分解图；
[0018]图3为母包部分结构示意图；
[0019]图4为母包部分中可选的滑轨结构示意图；
[0020]图5为电池子包的结构示意图；
[0021]图6为电池子包可选的走线与热防护结果示意图；
[0022]图7为电池子包中的铝合金隔板、气凝胶隔热毡与加热片的可选设计示意图。
具体实施方式
[0023]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]在本专利技术的描述中，需要说明的是，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。
[0025]在本专利技术的描述中，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，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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专利技术中的具体含义。
[0026]本专利技术所提供的可更换电池包的子母结构可充电电池系统，如图1和2所示，由母包外壳、若干电池子包、母包BMS(电池管理系统)组成；
[0027]其中，如图3所示，所述母包外壳用于容纳所述若干电池子包，为箱式结构，其前后两侧面外部上设置有用于散热的多条散热鳍片，两侧面内部设置有绝缘导热层，用于将电池子包产生的热量传递至散热鳍片，提高导热性能；所述母包BMS固定设置于母包外壳左右两端面中任意一个上，母包外壳的另一端面上设置用于防爆的泄压阀；
[0028]所述电池子包如图5
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7所示，由子包壳体、多个电池单体、子包BMU(电池管理单元)组成；其中，多个电池单体被密封在所述子包壳体内，电池单体被划分为多组，每组单体之间通过镍片点焊形成并联，不同组单体之间通过极耳焊接形成串联，并通过动力线从子包外壳的端面上引出，用于对外传输电力；所述子包BMU设置于子包外壳的端面上，其通过采集线与各电池单体连接用于获取子包内各电池单体的运行信息；在电池单体分组的间隔中设置铝合金隔板与气凝胶隔热毡两层材料组成的隔板，用于将子包内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可更换电池包的子母结构可充电电池系统，其特征在于：由母包外壳、若干电池子包、母包BMS组成；其中，所述母包外壳用于容纳所述若干电池子包，为箱式结构，其前后两侧面外部上设置有用于散热的多条散热鳍片，两侧面内部设置有绝缘导热层，用于将电池子包产生的热量传递至散热鳍片，提高导热性能；所述母包BMS固定设置于母包外壳左右两端面中任意一个上，母包外壳的另一端面上设置用于防爆的泄压阀；所述电池子包由子包壳体、多个电池单体、子包BMU组成；其中，多个电池单体被密封在所述子包壳体内，电池单体被划分为多组，每组单体之间通过镍片点焊形成并联，不同组单体之间通过极耳焊接形成串联，并通过动力线从子包外壳的端面上引出，用于对外传输电力；所述子包BMU设置于子包外壳的端面上，其通过采集线与各电池单体连接用于获取子包内各电池单体的运行信息；在电池单体分组的间隔中设置铝合金隔板与气凝胶隔热毡两层材料组成的隔板，用于将子包内的热量向外传导并同时隔绝不同电池单体分组间的热传递；各单体之间的缝隙中填充有导热灌封胶，用于存储部分热量从而降低电芯峰值温度；电池子包的端面上也设置有泄压阀；所述子包BMU与母包BMS之间采用无线方式传输电池信息。2.如权利要求1所述的子母结构可...

【专利技术属性】
技术研发人员：王震坡，刘鹏，贾子润，张景涵，张照生，王硕，林倪，李磊，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：