一种电池箱及动态调节电池箱压紧力的方法转让专利

申请号 : CN201510272599.9

文献号 : CN104979602B

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发明人 : 方海峰沙炼蔡李花何晓崐吴群彪范纪华张金铮魏久焱

申请人 : 江苏科技大学

摘要 :

本发明提供一种电池箱及动态调节电池箱压紧力的方法,通过控制系统控制主要由压紧板、弹簧、距离传感器、调压板、马达组成的动态压紧机构,使得电池单体的限位固定可靠,防止在使用期间电池单元发生分层,同时能够保证电池组始终在一个适宜的压力下工作,保证电池箱的安全性,有效提高电池组的工作效率和使用寿命。进一步地,设置有主要由风机和出风孔密度不均匀的风管组成的风冷系统,能够给电池组提供支撑和降温,以提高动态压紧机构调整结果的稳定性,降低调整频率,保证电池箱的安全性、一致性和均衡性,使电池箱能够在大容量、高功率、高电压、大电流充放电的条件下安全运行,延长电池箱的使用寿命。

权利要求 :

1.一种电池箱,包括下箱体、层叠在下箱体中的电池组以及盖在下箱体上的上盖,其特征在于,还包括设置在下箱体内部的动态压紧机构以及控制动态压紧机构的控制系统;所述动态压紧机构主要由压紧板、弹簧、调压板、距离传感器及马达组成;压紧板和调压板沿电池单体层叠方向依次层叠在电池组外侧;弹簧和距离传感器均装配在压紧板及调压板之间,且弹簧的伸缩方向与电池单体层叠方向一致;马达安装在调压板上并带动调压板沿电池单体层叠方向移动;控制系统接收距离传感器的信号并驱动马达运动。

2.如权利要求1所述的电池箱,其特征在于,所述马达的出力转轴通过丝杠与固定在调压板上的丝杠螺母构成螺旋副连接。

3.如权利要求1所述的电池箱,其特征在于,所述下箱体的内部设置有具有出风孔和进风口的风管,风管焊接于下箱体的底板及侧壁上。

4.如权利要求3所述的电池箱,其特征在于,所述风管焊接于下箱体底板上的部分沿电池单体层叠方向延伸,其上设有不均匀的出风孔,靠近下箱体侧壁的出风孔密度小,远离下箱体侧壁的出风孔密度大。

5.如权利要求3所述的电池箱,其特征在于,所述风管焊接于下箱体侧壁上的部分设有所述风管的进风口,所述风管的进风口与固定在下箱体侧壁上的风机的出风口相通。

6.如权利要求3至5中任一项所述的电池箱,其特征在于,所述下箱体的侧壁上还固定有侧限位管,所述侧限位管沿电池单体层叠方向延伸,焊接于下箱体侧壁上的风管与电池组之间还设有挡板,所述侧限位管及焊接于下箱体底板上的风管与挡板、压紧板及调压板上的缺口相配合,将电池组压紧。

7.如权利要求6所述的电池箱,其特征在于,所述电池组至少有一个,每个电池组均主要由多片电池单体层叠而成,相邻电池单体之间设有电池隔板,所述电池隔板的中部有用于容纳电池单体的凹陷区域,两侧及底部设有折边,折边上有缺口,用于与所述风管及侧限位管配合,对电池单体进行限位固定。

8.一种动态调节电池箱压紧力的方法,其特征在于,包括:

在电池箱中,用压紧板沿电池组的电池单体层叠方向压紧电池组,并在压紧板的外侧设置弹簧、调压板、距离传感器、马达以及控制系统;

压紧板在电池组发热膨胀的作用下压缩弹簧,并向调压板靠近;

距离传感器实时监测压紧板与调压板之间的距离信息并反馈给控制系统;

控制系统根据所述距离信息驱动马达工作;

马达在控制系统的驱动下带动调压板移动至目标位置,移动的调压板回推压紧板至压紧力最佳位置。

9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,所述距离传感器设有多个,控制系统对多个距离传感器得到的距离进行平均处理,并根据平均处理结果驱动马达工作。

10.如权利要求8或9所述的方法,其特征在于,所述电池箱包括下箱体、层叠在下箱体中的电池组以及盖在下箱体上的上盖,在所述下箱体的内部的底板及侧壁上设置有具有出风孔和进风口的风管,所述风管焊接于下箱体底板上的部分沿所述电池单体层叠方向延伸,并设有不均匀的出风孔,靠近下箱体侧壁的出风孔密度小,远离下箱体侧壁的出风孔密度大;

在所述下箱体侧壁上安装风机,将风机的进风口与下箱体的进风口相通,将风机的出风口与风管的进风口相通;

所述控制系统还根据所述距离信息,在压紧板与调压板之间距离变大时,增强风机的进风口的进风风速和出风口的出风速度,使得外界空气快速进入风机,并通入所述风管,风管上的出风孔向电池组周围吹风以带走电池组工作时释放的热量。

说明书 :

一种电池箱及动态调节电池箱压紧力的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电源技术领域,尤其涉及一种电池箱及动态调节电池箱压紧力的方法。

背景技术

[0002] 随着科技的进步和人类环境保护意识的增强,国内外的绿色能源产业已经进入了高速发展的阶段,将碳用于负极、将锂过渡金属复合氧化物用于正极以及将碳酸盐混合物用于电解质的锂离子蓄电池已经广为人知。在具有这种配置的锂离子蓄电池中,由于碳酸盐对水和其他有机溶剂的氧化和还原来说是稳定的并且可获得更高的电压,故可获得比作为水性电池(water-based battery)的镍氢电池更大的能量密度以及更高的容量。因此电动车行业和笔记本电脑、移动电话、摄像机、数码相机等消费类电子行业及某些特种行业都开始广泛的使用高能量大功率的锂离子电池作为电源,并对锂离子电池形成的电源模块的重量比、体积比、安全性、电池组的封装结构和生产效率等提出了更高的要求。
[0003] 锂电离子电池组电源是由多个锂离子电池单体组合封装而成。在大容量、高功率的锂离子电源的生产中,通常是将电池单体进行串联组合实现高压,将电池单体进行并联组合提高容量。其中,电池单体按照壳体的不同,有铝壳/钢壳电池和软包电池两种。铝壳/钢壳电池单体具有强度好,外部组装简便的优点,但其可塑性不及聚合物软包装锂离子电池,当内部产生大量气体时,因外壳刚性较强不能排放内部气体,容易引起爆炸等安全事故。软包装锂离子电池单体具有设计灵活,安全性能好,导热导电性能好,适应温度宽,可大电流充放电等优点,并且基本解决了安全和寿命问题,成为目前用于制作大功率电源的首选产品。然而,现有技术中应用软包装锂离子电池单体形成的电源,存在以下问题:
[0004] 1、安全性问题:由于软包装锂离子电池单体的外包装为一层铝塑膜,整个单体较软,单体层叠时电池的压实性较低,所以导致各个单体的包装膜很容易被刺破,电池安全性,如何有效保护电芯包装膜完好并保证电池的压实性,从电池组的封装结构上提高电池组安全性,使电池组在大容量、高功率、高电压、大电流充放电的条件下安全运行成为电池组封装结构设计要解决的一个重点难题。
[0005] 2、散热问题:在大电流充放电工作过程中,由于电池芯的发热,电池组的热量累积,会导致电池一致性降低,电池芯产生膨胀,影响了电池成组后各电池的一致性和均衡性的重要指标,从而降低了电池的循环寿命。如何有效的提高电池组的均热性能和散热性能,成为电池组封装结构设计要解决的另一个重点难题。
[0006] 3、放电效率问题:电池工作时的所受的压力对其放电效率有着较大影响,当电池在某一特定压力下工作时,其放电效率可以达到峰值,而现有的大多数电池模组的内部组件的组装通常是固定的,尤其是压紧板的固定,给堆叠在内部的各个电池单元上施加了相对恒定压力,且该压力通常由电池单元制造商制造时规定好的,以防止在使用期间电池单元发生分层,并期望使用期间能达到电池最大的充放电效率。然而,这种通过固定的压紧板对电池进行单一压紧的组装方式,没有考虑电池在工作工程中发热膨胀而引起的压紧力增大的问题,因此不能保证电池工作在最大的放电效率的状态上。
[0007] 为了规避上述缺陷,现有技术中也有一些对电池组件进行动态压力调整的技术,例如公开号为CN104541385A的专利申请提供的电池组件的动态压力控制方案,将压力控制系统的部分并入用于电池组件的冷却剂系统中,并通过传感器实时采集电池单元在充电和/或放电操作期间的充电和/或放电速率、电荷状态或温度等操作参数,来动态改变相邻电池单元之间流动的所述冷却剂的流速压力、温度,以对施加至电池单元的压力进行动态控制。该技术方案需要通过改装冷却剂系统,例如增加限制器和容积泵(限制器约束冷却剂的流动,容积泵允许冷却剂单方向流动以改变相邻电池单元之间的压力)或增加与冷却剂接触的致动器控制型膜片或活塞(膜片或活塞可以调节施加至冷却剂的压力,并将冷却功能(或流速)与压力控制功能隔开),以将压力控制系统的部分并入用于电池组件的冷却剂系统中,改装过程相对比较繁琐。
[0008] 因此,急需一种新的方案,能够动态调整电池箱的压紧力,保证电池箱的安全性、一致性和均衡性。

发明内容

[0009] 本发明的一个目的在于提供一种电池箱,结构简单,无需复杂的改装,能动态调节电池箱压紧力,维持电池始终处于最合适的压力下,保证电池的安全性、一致性和均衡性,制作成本低。
[0010] 本发明的另一个目的在于提供一种动态调节电池箱压紧力的方法,简单实用,能够改变电池箱的压紧板的压力,维持电池始终处于最合适的压力下,保证电池的安全性、一致性和均衡性。
[0011] 为解决上述问题,本发明提供一种电池箱,包括下箱体、安装在下箱体中的电池组以及盖在下箱体上的上盖;还包括设置在下箱体内部的动态压紧机构以及控制动态压紧机构的控制系统,所述动态压紧机构主要由压紧板、弹簧、调压板、距离传感器及马达组成,压紧板和调压板沿电池组的电池单体层叠方向依次层叠在电池组外侧;弹簧和距离传感器均装配在压紧板及调压板之间,且弹簧的伸缩方向与电池组的电池单体层叠方向一致;马达安装在调压板上并带动调压板沿电池单体层叠方向移动;控制系统接收距离传感器的信号并驱动马达运动。
[0012] 进一步的,所述马达的出力转轴通过丝杠与固定在调压板上的丝杠螺母构成螺旋副连接。
[0013] 进一步的,所述下箱体的内部设置有具有进风口和出风孔的风管,风管焊接于下箱体的底板及侧壁上。
[0014] 进一步的,所述风管焊接于下箱体底板上的部分沿电池单体层叠方向延伸,其上设有不均匀的出风孔,靠近下箱体侧壁的出风孔密度小,远离下箱体侧壁的出风孔密度大。
[0015] 进一步的,所述风管焊接于下箱体侧壁上的部分设有所述风管的进风口,所述风管的进风口与固定在下箱体侧壁上的风机的出风口相通。
[0016] 进一步的,所述下箱体的侧壁上还固定有侧限位管,所述侧限位管沿电池单体层叠方向延伸,焊接于下箱体侧壁上的风管与电池组之间还设有挡板,所述侧限位管及焊接于下箱体底板上的风管与挡板、压紧板及调压板上的缺口相配合,将电池组压紧。
[0017] 进一步的,所述电池组至少有一个,每个电池组均主要由多片电池单体层叠而成,相邻电池单体之间设有电池隔板,所述电池隔板的中部有用于容纳电池单体的凹陷区域,两侧及底部设有折边,折边上有缺口,用于与所述风管及侧限位管配合对电池单体进行限位固定。
[0018] 进一步的,所述弹簧为多个,通过压紧板及调压板上的盲孔进行限位;和/或所述距离传感器包括多个,并安装在压紧板或调压板的盲孔中。
[0019] 进一步的,所述电池隔板为导热金属,或者电池隔板的表面涂覆有耐高温导热绝缘漆。
[0020] 进一步的,所述电池单体和电池隔板的接触面之间涂覆或填充的导热剂。
[0021] 进一步的,所述电池箱还包括多个电池管理单元,所述多个电池管理单元固定于下箱体的一侧壁上,用于对电池组进行实时监控和管理。
[0022] 本发明提出一种动态调节电池箱压紧力的方法,包括:
[0023] 在电池箱中,用压紧板沿电池组的电池单体层叠方向压紧电池组,并在压紧板的外侧设置弹簧、调压板、距离传感器、马达以及控制系统;
[0024] 压紧板在电池组发热膨胀的作用下压缩弹簧,并向调压板靠近;
[0025] 距离传感器实时监测压紧板与调压板之间的距离信息并反馈给控制系统;
[0026] 控制系统根据所述距离信息驱动马达工作;
[0027] 马达在控制系统的驱动下带动调压板移动至目标位置,移动的调压板回推压紧板至压紧力最佳位置。
[0028] 进一步的,所述距离传感器设有多个,控制系统对多个距离传感器得到的距离进行平均处理,并根据平均处理结果驱动马达工作。
[0029] 进一步的,所述方法还包括:
[0030] 在所述下箱体的内部的底板及侧壁上设置有具有出风孔和进风口的风管,所述风管焊接于下箱体底板上的部分沿所述电池单体层叠方向延伸,并设有不均匀的出风孔,靠近下箱体侧壁的出风孔密度小,远离下箱体侧壁的出风孔密度大;
[0031] 在所述下箱体侧壁上安装风机,将风机的进风口与壳体的进风口相通,将风机的出风口与风管的进风口相通;
[0032] 所述控制系统还根据所述距离信息,在压紧板与调压板之间距离变大时,增强风机的进风口的进风风速和出风口的出风速度,使得外界空气快速进入风机,并通入所述风管,风管上的出风孔向电池组周围吹风以带走电池组工作时释放的热量。
[0033] 与现有技术相比,本发明提供的电池箱及动态调节电池箱压紧力的方法,通过控制系统控制主要由压紧板、弹簧、距离传感器、调压板、马达组成的动态压紧机构,使得电池单体的限位固定可靠,防止在使用期间电池单元发生分层;同时能够保证电池组始终在一个适宜的压力下工作,保证电池箱的安全性,有效提高电池组的工作效率和使用寿命。进一步地,本发明提供的电池箱设置有主要由风机和出风孔密度不均匀的风管组成的风冷系统,能够给电池组提供支撑和降温,以提高动态压紧机构调整结果的稳定性,降低调整频率,保证电池箱的安全性、一致性和均衡性,使电池箱能够在大容量、高功率、高电压、大电流充放电的条件下安全运行,延长电池箱的使用寿命。

附图说明

[0034] 图1是本发明具体实施例的电池箱的正面立体结构示意图;
[0035] 图2是图1所示的电池箱的背面立体结构示意图;
[0036] 图3是图1所示的电池箱的去除上盖后的结构示意图;
[0037] 图4是图1所示的电池箱的去除上盖及电池组后的结构示意图;
[0038] 图5是图4所示的电池箱的爆炸示意图;
[0039] 图6是本发明具体实施例的单电池模块的结构示意图;
[0040] 图7是本发明具体实施例的风管的结构示意图;
[0041] 图8是本发明具体实施例的动态压紧机构一个方向的爆炸示意图;
[0042] 图9是图8所示的动态压紧机构另一个方向的爆炸示意图;
[0043] 图10是本发明具体实施例的动态调节电池箱压紧力的方法流程图;
[0044] 各图中,1.电池箱,10.上盖,101.出风口,20.下箱体,201.搬箱口,202.步进电机固定口,203.进风口,204.风管,2041.出风孔,2042.长方型孔,30电池组,301.单电池模块,3011.电池单体,3012.电池隔板,40.电池管理单元,50.动态压紧机构,501.压紧板,502.弹簧,503.距离传感器,504.调压板,505丝杠螺母,506短丝杆,507.步进电机,60.风机,70.挡板,80.侧限位管。

具体实施方式

[0045] 为使本发明的目的、特征更明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明,然而,本发明可以用不同的形式实现,不应只是局限在所述的实施例。
[0046] 请参考图1至9,本发明提供一种电池箱1,包括:上盖10、下箱体20、电池组30、多个电池管理单元40、动态压紧机构50、两个风机60、挡板70、两根侧限位管80及控制系统(未图示)。其中,上盖10盖合在下箱体20上,电池组30、多个电池管理单元40、动态压紧机构50、两个风机60、挡板70及两根侧限位管80均安装在下箱体20的内部。控制系统可以为一个独立电源控制系统,安装在下箱体20内部,并与动态压紧机构50和多个电池管理单元40电连接;也可以集成在基于电池箱的电力设备的总控制端,设置在下箱体外部,并仍与动态压紧机构50和多个电池管理单元40电连接。多个电池管理单元40固定于下箱体20的一侧壁上,用于对电池组30的电压、电流、温度等电学参数进行实时监控和管理,在本发明的其他实施例中,电池箱中也可以不设置电池管理单元。
[0047] 请参考图3和6,本实施例中,电池组30由多片单电池模块301横向叠放组成,每个单电池模块301由一片电池单体3011及一片电池隔板3012组成。电池隔板3012的中部有凹陷区域,用于容纳电池单体3011,即电池组30的电池单体层叠方向平行于下箱体30的底板平面,电池单体3011竖直立于下箱体30的底板上。在本发明的其他实施例中,电池单体3011也可以沿下箱体30底板平面平躺,电池单体层叠方向垂直于下箱体30的底板平面。进一步地,为了增强电池单体3011的散热性能及固定可靠性,在电池单体3011及电池隔板3012的接触面之间涂覆或填充的导热剂(图未示),该导热剂可以彻底排除电池单体3011及电池隔板3012之间的空气,减小热阻,改善散热性能,同时也有利于固定该电池单体3011,免于震动或冲击。该导热剂可以为导热性能良好的粘性或者半粘性物质,如硅胶。上述这种电池单体的限位固定可靠,均热散热性能力强,安全性高,能够将软包电池简便灵活的封装在电池组中。
[0048] 为了在下箱体内部支撑电池组30,在电池组30的两侧壁上分别设置挡板60和压紧板501,以沿电池单体层叠方向施加压力,支撑电池组30,以防止在使用期间电池组发生分层。需要说明的是,挡板60不是必要的组件,在本发明的其他实施例中,若下箱体20的侧壁专设有电池组30的支撑部,或者电池组30可以直接抵在下箱体20侧壁上时,则可以省略挡板60的设置。
[0049] 为了使用期间能维持电池组始终处于最合适的压力,达到电池箱最大的充放电效率,本发明通过动态压紧机构50将现有单一固定的压紧方式改为根据实时状况动态调整的压紧方式。如图8及图9所示,动态压紧机构50由压紧板501、四根弹簧502、两个距离传感器503、调压板504、丝杠螺母505、短丝杠506及步进电机507组成。压紧板501和调压板504沿电池组30的电池单体层叠方向依次层叠在电池组30外侧。弹簧502装在压紧板501和调压板
504的中间,通过压紧板501及调压板504上的盲孔进行限位,弹簧502的伸缩方向与电池组
30的电池单体层叠方向一致。距离传感器503装于调压板504的盲孔内,能够监测压紧板501与调压板504之间的距离信息。步进电机507固定安装在下箱体20的步进电机固定口202内,出力转轴与短丝杆506固定连接,短丝杠506与固定在调压板504上的丝杠螺母505构成螺旋副连接,由此,步进电机507工作时能够带动调压板504沿电池单体层叠方向移动,调整压紧板501与调压板504之间的距离,改变电池组30承受的压力。控制系统接收距离传感器503的信号,并根据距离传感器503采集的压紧板501与调压板504之间的距离,驱动马达运动,调整调压板504至最合适位置,维持电池组30始终处于最合适的压力,达到电池箱1最大的充放电效率。在本发明的其他实施方式中,步进电机507也可以替换为非步进式的驱动马达;
电池组30也可以有多个,此时,一个动态压紧机构50可以同时调节所有电池组30的压力,即压紧板压紧所有电池组30;一个动态压紧机构50也可以仅控制一个电池组30的压力,即每个电池组30均设有自己的动态压紧机构50。
[0050] 本发明的电池箱1动态调压机制是一种实时反馈的闭环调控,具体调压原理如下:
[0051] 电池组30工作(充电或放电)时发热膨胀,会推动压紧板501,压紧板501压缩弹簧502并向调压板504靠近;两个距离传感器503实时监测压紧板501与调压板504之间的距离变化,并将检测到的距离信息及时反馈给控制系统;控制系统接收两个距离传感器503传来的距离信息,并对两个距离传感器503得到的距离信息进行平均处理,得出调压板504的最佳位置,据此驱动步进电机507带动短丝杠506转动,进而带动调压板504发移动,调压板504移动至一定程度会再次回推压紧板501,使压紧板501回移,整个过程中距离传感器503仍实时监测压紧板501与调压板504之间的距离变化,控制系统根据距离传感器503的反馈实时调整对步进电机507的驱动控制,最终能够控制压紧板501及调压板504之间的距离始终处于一个合适的值,进而保证电池始终在一个适宜的压力下工作,使得电池箱30始终工作在最大的充放电效率。
[0052] 如果电池箱系统的控制要求精度不高,距离传感器503也可以仅设置一个。在一些控制要求精度较高的电池箱系统中,为了实现对步进电机507(马达)的精细控制,在设计空间允许的情况下,可以设置3个或者3个以上的距离传感器,才检测压紧板501及调压板504之间的距离,减小测量误差。
[0053] 为增加电池箱1的散热性能,上盖10上设有出风口101;下箱体20的侧壁上设有两个进风口203,内部设置有两个风管204,风管204焊接于下箱体20的底板及进风口203所在的侧壁上,既可以作为内部通风管路,又可以增强下箱体20的整体刚度。
[0054] 请参考图4、5、7,风管204的长边(即焊接于下箱体20底板上的部分)上设置有不均匀的出风孔2041,靠近进风口203所在的侧壁的出风孔2041密度较小,远离进风口203所在的侧壁的出风孔2041密度较大,这种设置有助于均衡电池箱1内部各处的风量,风管204的短边(即焊接于进风口203所在的侧壁上的部分)上均设有长方型孔2042,该长方型孔2042作为风管204的进风口,与固定在下箱体20进风口203所在的侧壁上的风机60出风口相通,其中风机60设置在两根风管204的短边之间,两个长方型孔2042相向设置,高度不同,两个风机60的出风口分别与两个长方型孔2042一一对应相同,进风口分别与下箱体20侧壁上的两个进风口203一一对应相通。由此,外界空气从下箱体的进风口203进入风机60后,通过两个长方型孔2042进入风管204,再从风管204的长边上的出风孔2041进入电池箱1内部,从电池组30周围经过,最终从上盖10的出风口101返回外界,同时带走了电池组30工作时释放的热量。上述这种主要由风管和风机组成的风冷系统,具有较好的安全性和较好的散热性能,能够保证电池箱在大容量、高功率、高电压、大电流充放电的条件下安全运行。
[0055] 进一步地,所述控制系统还可以根据所述距离信息,在压紧板501与调压板504之间距离变大时,增强风机60的进风口的进风风速和出风口的出风速度,使得外界空气快速进入风机60,并通入所述风管204,风管204上的出风孔2041向电池组30周围快速吹风以快速带走电池组30工作时释放的热量,显然,该风冷系统在给电池组30提供支撑和降温的同时,还能提高动态压紧机构50调整结果的稳定性,降低动态压紧机构50的调整频率,延长电池箱1的使用寿命。
[0056] 请参考图6,为了进一步的增加电池箱1的散热性能,可以在电池隔板3012的两侧及底部设置折边,以增加散热面积;电池隔板3012的材料可以为具有较高热导率的材料,如金属,从而利于将电池单体3011的热量导出。进一步的,还可以在电池隔板3012的表面涂覆一层耐高温导热绝缘漆。
[0057] 为了增强电池箱1的装配刚度以及固定可靠性,两根侧限位管80通过螺钉固定在下箱体20的两侧壁(与风管204垂直的)上,两根侧限位管80与两根风管204的长边(焊接于下箱体20的底板上的部分)平行,电池隔板3012的折边、挡板60、电池隔板3012、压紧板501及调压板504上均分别设有与两根侧限位管80及两根风管204的长边相适配的缺口,两根侧限位管80与两根风管204的长边一起与挡板60、电池隔板3012、压紧板501及调压板504上的缺口相配合,实现对电池组30、动态压紧机构50、挡板70、两根侧限位管80及下箱体20之间的相互限位配合。
[0058] 为了减小在控制系统的控制下的步进电机507(马达)、压紧板501、调压板504的移动,挡板60紧靠风管204的短边(即焊接于下箱体20的侧壁上的部分),压紧板501位于相对的下箱体20的侧壁上,由此,在沿电池单体方向支撑电池组30的同时。减小压紧板501和调压板504受到的风阻力。
[0059] 为方便搬运,下箱体20为长方形盒体,并在两相对侧壁上各设置有两个搬箱口201。
[0060] 由上可见,本发明的电池箱,通过在现有压紧板的外侧增加弹簧、距离传感器、调压板、马达等等简单组件,就能很容易地组装出本发明的动态压紧家机构,结构简单,无需复杂的改装,制作成本低,并能在控制系统的控制下动态地调节电池组压紧力,维持电池组始终处于最合适的压力下有效,提高电池组的工作效率,同时保证电池箱的安全性、一致性和均衡性,延长使用寿命。本发明提供的电池箱可适用于软包电池的电动汽车等[0061] 请参考图10,本发明提出一种动态调节电池箱压紧力的方法,包括:
[0062] S1,在电池箱中,用压紧板沿电池组的电池单体层叠方向压紧电池组,并在压紧板的外侧设置弹簧、调压板、距离传感器、马达以及控制系统;
[0063] S2,压紧板在电池组发热膨胀的作用下压缩弹簧,并向调压板靠近;
[0064] S3,距离传感器实时监测压紧板与调压板之间的距离信息并反馈给控制系统;
[0065] S4,控制系统根据所述距离信息驱动马达工作;
[0066] S5,马达在控制系统的驱动下带动调压板移动至目标位置,移动的调压板回推压紧板至压紧力最佳位置。
[0067] 请一并参考图8及图9,在步骤S1中,设置了四根弹簧502、两个距离传感器503,压紧板501和调压板504沿电池组30的电池单体层叠方向依次层叠在电池组30外侧。弹簧502装在压紧板501和调压板504的中间,通过压紧板501及调压板504上的盲孔进行限位,弹簧502的伸缩方向与电池组30的电池单体层叠方向一致。距离传感器503装于调压板504的盲孔内,用于监测压紧板501与调压板504之间的距离信息。步进电机507固定安装在下箱体20的步进电机固定口202内,出力转轴与短丝杆506固定连接,短丝杠506与固定在调压板504上的丝杠螺母505构成螺旋副连接,由此,步进电机507工作时能够带动调压板504沿电池单体层叠方向移动,调整压紧板501与调压板504之间的距离,改变电池组30承受的压力。
[0068] 在步骤S2中,电池组充放电时会发热膨胀,推动压紧板移动,压紧板的移动会压缩弹簧,从而压紧板向调压板靠近。
[0069] 在步骤S3中,距离传感器实时监测压紧板与调压板之间的距离信息,并将距离数据反馈给控制系统。
[0070] 在步骤S4中,控制系统接收距离传感器503传来的数据,对多个距离传感器得到的距离进行平均处理,利用平均处理的结果计算出马达带动调压板移动的距离或者马达工作的功率、转速、时间等信息,根据并根据计算结果驱动马达工作。
[0071] 在步骤S5中,马达运动带动短丝杆转动,短丝杆的转动通过调压板上的丝杠螺母传递到调压板,调压板移动,压缩弹簧,从而回推压紧板回位,整个过程中控制系统可以根据距离传感器的实时反馈,来及时调整对马达的驱动控制,最终能够控制压紧板及调压板之间的距离始终处于一个合适的值,进而保证电池组始终在一个适宜的压紧力下工作,使得电池箱始终工作在最大的充放电效率状态。
[0072] 请一并参考图4、5、7进一步的,本发明的动态调节电池箱压紧力的方法还包括:
[0073] 在所述下箱体的内部的底板及侧壁上设置有具有出风孔和进风口的风管,所述风管焊接于下箱体底板上的部分沿所述电池单体层叠方向延伸,并设有不均匀的出风孔,靠近下箱体侧壁的出风孔密度小,远离下箱体侧壁的出风孔密度大;
[0074] 在所述下箱体侧壁上安装风机,将风机的进风口与壳体的进风口相通,将风机的出风口与风管的进风口相通;
[0075] 所述控制系统还根据所述距离信息,在压紧板与调压板之间距离变大时,增强风机的进风口的进风风速和出风口的出风速度,使得外界空气快速进入风机,并通入所述风管,风管上的出风孔向电池组周围吹风以带走电池组工作时释放的热量。
[0076] 由此可以进一步地通过风管以及风机等组成的风冷系统,来给电池组提供支撑和降温,以提高动态压紧机构调整结果的稳定性,降低调整频率,保证电池箱的安全性、一致性和均衡性,使电池箱能够在大容量、高功率、高电压、大电流充放电的条件下安全运行,延长电池箱的使用寿命。
[0077] 显然,本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。