CN204011606U - 水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件，由磷酸铁锂电池高压***和温度控制***两个部分组成；磷酸铁锂电池高压***包括由多个电池组、导线、电源控制器、电池箱体和固定卡板；温度控制***包括循环水管道、水箱，水泵、加热管和温度传感器，温度控制电路；其特征在于：电池组由多个混联的电池芯排布而成的电芯矩阵组成，电芯矩阵前后由导电金属板相连接构成高压回路，电芯矩阵中设有预留的空缺空间，循环水管道分布穿插在所述空缺空间内；循环水管道与水箱相连构成封闭空间。本实用新型通过温度传感器测定电池组环境的温度，根据环境温度控制水泵、加热管的功率，具有结构简单，电池组内部空间利用率高，结构强度高等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及磷酸铁锂电池组，具体地说是一种水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件。
背景技术
目前，磷酸铁锂电池以其优越的电化学性能及环境友好性而被广泛应用于储能、电动工具、电动车辆等领域；磷酸铁锂电池组以其高安全性和长寿命特性而被广泛应用于后备电源(UPS)、脉冲电源、电网调峰、起动电源和混合动力车等，不同于传统铅酸蓄电池，磷酸铁锂电池由各个小的磷酸铁锂电池芯混联而成，具有较好的抗高温性能和防***性能。
磷酸铁锂电池在低温下的工作性能会受到影响，零摄氏度以下充电，电池的负极会产生锂支晶，而支晶会引起电池的短路而使电池损坏；此外，低温下电池充电时，热效应增高，工作效率降低，导致放电的容量会大幅度降低，而且随着循环次数的增加容量会加速衰减，从而缩短磷酸铁锂电池组的使用寿命。申请号为201020271569.9的专利文件中提出一种通过循环水及带有冷却电池外壳的锂电池冷却装置，这种设计可以对电池的温度进行调节，但不能很好的对温度的均匀性进行调节；申请号为201210113856.0的专利文件提出一种通过对电池表面包裹带加热电阻丝的加热膜的方法，对其进行控温，但由于电芯数量众多，包裹工艺较为复杂，成本较高，且其结构的稳定性受到膜材料与加热材料的影响较大，对电池的干扰也无法回避，而除了加热功能，并没有其他有利于电池工作的作用。同时磷酸铁锂电池本身具有较好的耐高温性能，不必要额外设计电池冷却的装置。
实用新型内容
本实用新型主要针对磷酸铁锂电池单个体积较小，电池组中数量较多，如果采用紧密连接的方式增加堆积密度，会使各个电池之间的距离减少，对其散热影响大，以及磷酸铁锂电池在零度以下的充放电性能较差，充放电容量只有设计值的一半等缺陷，从而提供一种水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件。本实用新型主要采用蜂巢式结构布置，期间穿插水道，循环水管道与水箱相连及布置在水箱内的温度传感器等结构，从而达到在低温环境中延长使用寿命，有效利用电池芯空间，合理控制磷酸铁锂电池的工作环境温度，结构强度高，稳定性好的效果。
本实用新型采用的技术手段如下：
一种水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件，由磷酸铁锂电池高压***和温度控制***两个部分组成；
所述磷酸铁锂电池高压***包括由多个电池组、导线、电源控制器、电池箱体和固定所述电池箱体的固定卡板，固定用的锚固螺栓等；
所述温度控制***包括循环水管道、水箱，所述水箱内设有水泵、加热管和温度传感器，所述水泵、所述加热管和所述温度传感器与温度控制电路相连接；所述温度控制电路与所述电源控制器相连；其特征在于：
所述电池组由多个混联(串联、并联或串联加并联)的电池芯排布而成的电芯矩阵组成，所述电芯矩阵前后由导电金属板相连接构成高压回路，所述电芯矩阵中设有预留的空缺空间，所述循环水管道分布穿插在所述空缺空间内；所述循环水管道与所述水箱相连构成封闭空间。
在结构上循环水管道、水箱和电芯矩阵等构成的耦合结构外侧设有所述固定卡板，固定卡板与电池箱体相连接，对所述耦合结构起固定作用。
在本实用新型中，通过将温度控制电路的程序集成到所述电源控制器当中，在电池组温度超过正常工作范围时，自动开启进行温度调节。
进一步地，所述电池芯的排布方式为蜂巢状排布方式。具体形式为：电池芯以图2所示的形式，逐层排列，每层的电池芯之间紧密相连，上一层的电池芯与下一层的相差半个电池直径的距离，并与下一层紧密贴近，在排布的过程中，每隔一层出现一个设有循环水管道的层，有循环水管道的层每隔一个电池芯设置一根循环水管道。循环水管道与电池芯直径相同，与电池芯紧密相连。所述循环水管道均匀布置在所述电芯矩阵中，蜂巢式电池与水道交错排列，合理利用电池组内空间。
进一步地，每个所述电池芯周围至少有两个所述循环水管道。
进一步地，所述水箱外还设有散热装置，散热装置即带有冷却功能的温控***，包括水箱外安装的散热片，在电池箱体上安装的风扇，温度控制电路中添加高温控制功能。
进一步地，所述温度传感器采用热电偶等热敏元件对温度信号进行反馈。
进一步地，所述加热管采用外部绝缘的电阻加热器。
进一步地，所述循环水管道采用耐腐蚀管材，即可采用压铸铝合金等材料，提高结构强度和导热效率；所述水道起到导流、导热和固定两个作用。
较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、本实用新型磷酸铁锂电池组电池芯周围均匀分布循环水管道，当电池组温度低于正常工作温度时，水箱内的加热装置启动，确保电池组温度不低于其工作温度，有效保证了磷酸铁锂电池组在外部温度较低的条件下，仍有较好的充放电性能，提高了磷酸铁锂电池组在低温条件下的工作性能，有效延长了磷酸铁锂电池组在低温条件下的使用寿命。当温度达到设定的最高温度时，水箱内加热装置停止工作有效防止电池组因温度过高造成电池的损坏，提高了磷酸铁锂电池组使用的安全性，进一步延长磷酸铁锂蓄电池组的使用寿命。
2、本实用新型在磷酸铁锂电池组电池芯周围均匀分布循环水管道，与电池组电池芯成蜂巢状排布结构，可保证电池组电池芯周围的温度场均匀。
3、本实用新型循环水管道管路构成周围环绕的布置形式可以提高整个电池组的强度，保证电池组的结构安全性结构安全。
基于上述理由本实用新型有利于产品的日后的实用化与发展。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件的电芯矩阵和循环水管道的结构示意图。
图2是本实用新型水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件的电芯矩阵和循环水管道的排布示意图。
图3是本实用新型水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件的温控示意图。
图4是本实用新型水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件多电池组的示意图。
图5是本实用新型水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件带有散热装置的结构示意图。
图6是本实用新型水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件带有散热装置的温控示意图。
图7是本实用新型水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件由多电池组构成时带有冷却***的结构示意图。
图中：1、电芯矩阵 2、循环水管道 3、电池组 4、加热管 5、水箱 6、水泵 7、热电偶 8、电源控制器 9、散热片 10、导电金属板 11、排风扇 12、控制模块 13、进风口 14、滤清器
具体实施方式
一种水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件，由磷酸铁锂电池高压***和温度控制***两个部分组成；所述磷酸铁锂电池高压***包括由多个电池组、导线、电源控制器、电池箱体和固定所述电池箱体的固定卡板，固定用的锚固螺栓等；所述温度控制***包括循环水管道、水箱，所述水箱内设有水泵、加热管和温度传感器，所述水泵、所述加热管和所述温度传感器与温度控制电路相连接；所述温度控制电路与所述电源控制器相连；所述电池组由多个混联(串联、并联或串联加并联)的电池芯排布而成的电芯矩阵组成，所述电芯矩阵前后由导电金属板相连接构成高压回路，所述电芯矩阵中设有预留的空缺空间，所述循环水管道分布穿插在所述空缺空间内；所述循环水管道与所述水箱相连构成封闭空间。每个所述磷酸铁锂电池芯周围至少有两个所述循环水管道。所述水道与所述水箱相连，所述水箱与水泵相连。所述温度传感器采用热电偶。所述加热管采用外部绝缘的电阻加热器。所述循环水管道采用耐腐蚀管材即压铸铝合金管路。
实施例1
如图1、图2所示，磷酸铁锂电池组3由多个电芯矩阵1排列而成，电池芯由镍片或铜片等导电材料连接，外侧由工程塑料等其他高强度绝缘材料构成固定卡板。温控的循环水管道2穿过电池芯堆放的空隙与电池相接处，蜂巢式排布方式可保证每个电池芯的旁边至少有两个循环水管道2。
如图3所示，循环水管道2穿过电芯矩阵1内部，形成封闭回路，与水箱5、水泵6相连，水由水泵6从出水口泵出，经过循环后水从回水口回到水箱5内部，循环水管道2内部布置有热电偶7可以将温度转化为电信号输送给控制电路，控制电路根据水温控制水泵功率。如图5、6所示，在必要时，可将水箱5上布置散热片9，将多余的水箱热量传递到外侧。
温度控制电路可通过简易的电路板进行控制，并可以集成到磷酸铁锂电池的电源控制器8当中，电路板上布置变压器及24v蓄电池等元件，可通过磷酸铁锂电池给控制电路供电，当电池电量不足时发出警告。温度控制电路对磷酸铁锂电池的充电过程进行管理，当周围环境温度较低时，首先先给温度控制***供电进行预热，当电池组内部温度达到合适的工作温度时，开始正常的充放电工作。
实施例2
如图4所示，磷酸铁锂电池组由多个电池组3并排排成多列构成，电池箱体进行密封保温设计，另外，如图7所示，还可以设有滤清器14、进风口13、排风扇11和控制模块12等。通过空气滤清器14外接压缩空气由进风口13进入，排风扇11将电池箱内的热空气通过排风口排除，排风扇11为封闭式，防止灰尘进入。当温度较高时，排风扇11和进风口13打开，冷空气吹入，热空气排出；当温度较低时，各口密封，保持电池箱体温度。根据不同型号电池的发热功率不同，可以通过增减循环水管道的个数，散热片高度，水箱大小，进、回水槽的大小进行调整，选取合适的热电偶布置位置。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件，由磷酸铁锂电池高压***和温度控制***两个部分组成；
所述磷酸铁锂电池高压***包括由多个电池组、导线、电源控制器、电池箱体和固定所述电池箱体的固定卡板；
所述温度控制***包括循环水管道、水箱，所述水箱内设有水泵、加热管和温度传感器，所述水泵、所述加热管和所述温度传感器与温度控制电路相连接；所述温度控制电路与所述电源控制器相连；
其特征在于：
所述电池组由多个混联的电池芯排布而成的电芯矩阵组成，所述电芯矩阵前后由导电金属板相连接构成高压回路，所述电芯矩阵中设有预留的空缺空间，所述循环水管道分布穿插在所述空缺空间内；所述循环水管道与所述水箱相连构成封闭空间。
2.根据权利要求1所述的水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件，其特征在于：所述电池芯的排布方式为蜂巢状排布方式，所述循环水管道均匀布置在所述电芯矩阵中。
3.根据权利要求2所述的水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件，其特征在于：每个所述电池芯周围至少有两个所述循环水管道。
4.根据权利要求1所述的水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件，其特征在于：所述水箱外还设有散热装置。
5.根据权利要求1所述的水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件，其特征在于：所述温度传感器采用热电偶。
6.根据权利要求1所述的水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件，其特征在于：所述加热管采用外部绝缘的电阻加热器。
7.根据权利要求1所述的水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件，其特征在于：所述循环水管道采用耐腐蚀管材。
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Cited By (3)
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