動力電池的保護裝置、保護裝置系統及保護方法
2023-06-02 15:54:11 2
專利名稱：動力電池的保護裝置、保護裝置系統及保護方法
技術領域：
本發明涉及電動車輛或混合電動車輛的動力系統，特別涉及動力電池的保護裝
置、保護裝置系統和保護方法。
背景技術：
電動車輛或混合電動車輛的動力電池系統為一組電池組，電池組的均衡性問題是
一個共性的世界性的難題，在充放電過程中單體電池出現問題，比如無法正常充、放電，會
造成整個電池組的短板效應，並惡性循環。其原因是多種多樣的，有生產環節的原因，也有
原材料的原因和使用環節的原因等。針對這一問題，目前業界已有各種充放電實時管理系
統，用於找出出現問題的單體電池，並進行修復或更換，以保證整個電池組的正常工作，但
這只是被動性的管理技術，作為補救性的技術方案無法防止短板效應的產生。 而實際上，造成電池組不均衡現象的一個重要原因在於，電池組位於車輛的不同
部位，受到車輛不同部位的環境溫度的影響，單體電池間存在很大的環境溫差，而現有技術
中卻缺乏對電池組在充放電過程中工作環境的保護，尤其缺乏對電池組所處環境的均衡溫
度保護。
發明內容
為了解決現有技術中動力電池在充放電過程中單體電池間存在環境溫差造成的
單體電池效能下降致使整個電池組形成短板效應的問題，本發明提供一種動力電池保護裝
置、保護裝置系統和保護方法，用於均衡電池組中各單體電池的環境溫度，避免溫度差造成
單體電池效能下降的問題出現，防止了短板效應的發生。 技術方案 —種動力電池保護裝置，用於保護動力電池的電池組，其特徵在於包括內部盛載 液體的封閉電池箱，所述電池箱內的液體內部被浸入所述電池組。
所述電池箱內部還設置有水泵。 還包括盛裝有液體的液體箱，所述液體箱通過兩條或兩條以上的液體管道與所述
電池箱相連通，所述液體管道上設置有循環水泵。 所述液體為不導電液體。 所述液體為防凍型的不導電液體。 所述液體為乙二醇。 所述電池組的各個單體電池的正負極處設置有可隔離所述液體的絕緣封閉裝置。
還包括位於所述電池箱內部的基架，用於固定所述電池組。 所述電池箱的殼體為金屬材質；和/或所述電池箱殼體的外表面塗覆有防火保溫 層和/或所述電池箱殼體的內表面塗覆有防火保溫層。
所述防火保溫層採用高矽氧玻璃纖維複合材料 所述電池箱為雙層殼體結構，所述內層殼體為金屬材質，所述外層殼體為防火保溫材質。 所述雙層殼體的內層和外層間形成密閉空間，該密閉空間內為空氣或惰性氣體或真空。 還包括對液體進行冷卻的冷凝結構，所述冷凝結構為所述動力電池保護裝置所在 車輛的空調冷凝管穿過所述電池箱與電池箱內的液體相接觸的部分。 所述電池箱內部設置有用於監測其內部液體溫度的溫度傳感器，所述電池箱或 液體箱或液體管道內設置有加熱器，所述動力電池保護裝置所在的車輛裝配有電子扇，所 述溫度傳感器與所述加熱器和所述電子扇相連，所述液體箱設置在所述電子扇的冷卻範圍 內。 —種動力電池保護裝置系統，用於保護動力電池的電池組，所述電池組包括若干 相互串聯或並聯的電池分組，其特徵在於，所述動力電池保護裝置系統包括對應於所述若 幹個電池分組的若干個通過液體通道相連通的上述的動力電池保護裝置，所述每個動力電 池保護裝置的液體內部被浸入所述一組電池分組。 所述若干個動力電池保護裝置的電池箱之間通過液體通道串聯連通，所述相鄰的
兩電池箱之間通過兩條或兩條以上液體通道相連通，所述液體通道上設置有循環水泵。 —種動力電池的保護方法，其特徵在於，將所述動力電池的電池組浸入液體內部。 所述電池組包括若干相互串聯或並聯的電池分組，所述各組電池分組分別浸入相
互連通的液體內部。 所述液體為不導電液體。 所述液體為防凍型的不導電液體。 所述液體為可循環的液體。 技術效果 本發明提供一種動力電池保護裝置，包括不漏水的封閉電池箱和所述電池箱內部 盛載的液體，所述動力電池的電池組浸入所述液體內部，由於液體的導熱性明顯優於空氣， 使浸入其中的電池組的單體電池間的環境溫差明顯減低，從而避免了單體電池因為溫度差 導致無法正常充放電的問題出現，不僅防止了短板效應的發生，而且延長了電池的使用壽 命；其次，在放電狀態下的電池組一般對應於行駛狀態下的車輛，位於車輛內部的動力電池 保護裝置會隨行駛車輛一同運動，這種運動產生的加速、減速、顛簸等會增強液體在電池箱 內的流動性，能促進液體各處溫度均衡，從而進一步降低電池組的各單體電池間的環境溫 差；另外，電池組浸入所述液體內部，利用液體的液封性，使電池組與氧氣隔絕，還避免了火 災的發生。 優選的情況下，所述電池箱內部設置有水泵，用於對電池箱內部的液體進行強制 循環，保證電池組的各個單體電池處於均衡的溫度環境中；或者動力電池保護裝置還包括 有盛裝有液體的液體箱，液體箱通過兩條或兩條以上的液體管道與所述電池箱連通，液體 管道上設置有循環水泵，使得電池箱內液體和液體箱內液體形成循環，同樣保證電池組的 各個單體電池處於均衡的環境溫度中。另外，還可以在電池保護裝置的內部設置基架，用於 固定電池組的同時，使電池組全方位浸入液體中，提高液體對電池組溫度的均衡效果的同 時，還會提高液體的流動性。 為防止處於液體中的電池組漏電或短路，優先選用不導電的液體，或者在各個單體電池的正負極處設置有可隔離液體的絕緣封閉裝置。進一步地，液體可選用防凍型的不 導電液體，以適應在低溫條件下工作，即防止液體在低溫下結冰，失去均衡電池組環境溫度 的效果。優選地，液體採用乙二醇，其熔點在零下13攝氏度左右，為非導電性液體，價格便 宜，易獲得。 電池箱的殼體優選為金屬材質，在保證電池箱有足夠的強度的同時，能夠屏蔽電 池組對外的電磁輻射；在電池箱殼體的外表面和/或內表面塗覆有防火保溫材料，用於阻 隔外界溫度，避免車輛所處環境對動力電池保護裝置及其內部液體的影響，並且還具備防 火功能。 電池箱還可以為雙層殼體結構，內層殼體為金屬材質，用於屏蔽電池組的電磁輻 射；外層殼體為防火保溫材料，用於阻隔外界溫度，避免車輛所處環境對動力電池保護裝置 及內部液體的影響，並且具備防火功能。雙層結構的內層和外層間形成密閉空間，該密閉空 間內為空氣或惰性氣體或真空，空氣、惰性氣體和真空條件下的導熱性依次降低，因此保溫 效果依次增加。 另外，還包括對液體進行冷卻的冷凝結構，所述冷凝結構為所述動力電池保護裝 置所在車輛的空調冷凝管穿過所述電池箱與電池箱內的液體相接觸的部分。當外界高溫車 載空調開啟時，冷凝結構起到對電池箱內液體降溫的作用。當動力電池保護裝置包括有液 體箱時，將液體箱設置在電子扇的冷卻範圍內，當溫度傳感器監測到液體溫度高於溫度上
限時，啟動電子扇對液體箱內液體進行強制冷，並經液體循環將電池箱內液體溫度降低到 低於溫度上限，當溫度傳感器監測到液體溫度低於溫度下限時，啟動加熱器將電池箱內液 體溫度加熱到高於溫度下限。 當電池組為若干組相互串聯或並聯的電池分組時，本發明提供一種動力電池保護
裝置系統，為對應於電池分組的若干個通過液體通道相連通的動力電池保護裝置，每組電
池分組置於一個動力電池保護裝置內並浸入該動力電池保護裝置內的液體內部，以保證各
組電池分組處於相似甚至相同的環境溫度下。優選地，若干個動力電池保護裝置的電池箱
之間通過液體通道串聯連通，相鄰兩電池箱之間通過兩條或兩條以上液體通道相連通，所
述液體通道上設置有循環水泵，其目的在於，使各個電池箱內部的液體形成一個整體的液
體循環，保證各個電池箱內的液體間無溫度差異，進一步保證各組電池分組、同組或異組的
電池分組的各個單體電池所在的環境溫度的均衡性，從而有效避免單體電池問題的出現。 本發明還提供一種動力電池的保護方法，將所述動力電池的電池組浸入液體內
部，利用液體的導熱性優於空氣，使浸入其中的電池組的單體電池間的環境溫差明顯減低，
從而避免了單體電池問題的出現，並且延長了電池的使用壽命；其次，利用液體的液封性，
使電池組與氧氣隔絕，避免了火災的發生。當電池組為若干組相互串聯或並聯的電池分組
時，將各組電池分組分別浸入相互連通的液體內部，以保證各組電池分組所在環境溫度的
均衡性。 為防止處於液體中的電池組或電池分組漏電和短路，優選採用不導電的液體。進 一步地，液體可選用防凍型的不導電液體，以適應在低溫下的工作，即防止液體在低溫下結 冰，失去均衡電池組環境溫度的效果。優選的情況下，所述液體為可循環的液體，進一步保 證電池組或電池分組的各個單體電池處於均衡的溫度環境中。
圖1本發明一種動力電池保護裝置的一種實施例；
圖2本發明一種動力電池保護裝置系統的一種實施例；
圖3本發明一種動力電池保護裝置的另一種實施例；
圖4為圖3中電池組和基架的俯視圖。
附圖標記例示如下 100-動力電池保護裝置，101-電池箱殼體，102-防火保溫層，103-空調冷凝管，104-乙二醇，105-電池組，106-水泵； 200-動力電池保護裝置系統，201、201'-電池箱殼體，202、202' _防火保溫層，203-空調冷凝管，204-乙二醇，205、205'-電池分組，206-循環水泵，207、207'-液體通道；
300-動力電池保護裝置，301-電池箱內層殼體，302-電池箱外層殼體，303-惰性氣體，304-乙二醇，305-電池組，306-循環水泵，307-液體箱，308、308'-液體管道，309_溫度傳感器，310-加熱器，311-電子扇，312-基架。
具體實施例方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
實施例1 如圖l所示，為本發明一種動力電池保護裝置的一種實施例。動力電池保護裝置100包括有電池箱殼體101、乙二醇104和水泵106。電池組105置於電池箱殼體101內的乙二醇104的內部，水泵106對電池箱殼體101內的乙二醇104進行強制循環，使得電池組105的各個單體電池處於均衡溫度的環境中，避免了單體電池問題的出現，防止了短板效應的發生，並且延長了電池的使用壽命。另外，被液封的電池組105與氧氣隔絕，還避免了火災的發生。空調冷凝管103穿過電池箱殼體101與電池箱殼體內的乙二醇104相接觸，當外界高溫車載空調開啟時，空調冷凝管103可使乙二醇104降溫。當然，位於乙二醇104內部的空調冷凝管部分優選遠離電池組105設置，以避免電池組105局部過冷，使各個單體電池間產生溫差。 電池箱殼體101優選採用金屬材質，比如鋁和不鏽鋼，以屏蔽電池組105向外的電
磁輻射。電池箱殼體101的外表面塗覆有防火保溫層102，以隔絕外界環境對乙二醇104的
影響，比如可以採用高矽氧玻璃纖維複合材料，該材料保溫效果好，實驗表明，該材料能在
十分鐘內擋住1100攝氏度的高溫，並且具有防火功能。防火保溫層102也可以塗覆在電池
箱殼體101的內表面，或者在電池箱殼體的內外表面均塗覆防火保溫層。 另外，電池箱內的液體除乙二醇104夕卜，還可以採用其他液體。但為了防止漏電和
電池短路優選採用不導電液體；當然，若在電池組的各個單體電池的正負極處設置有可隔
離液體的絕緣封閉裝置時，液體的選擇則不受此限。若車輛需要在低溫環境下行駛，液體則
優先選擇防凍型的液體，以防止液體在低溫下結冰，失去均衡電池組環境溫度的效果。該液
體的選擇同樣適用於下述實施例。 實施例2
如圖2所示，為本發明一種動力電池保護裝置系統的一種實施例，本實施例中的動力電池包括有相串聯或者並聯的兩組電池分組205和205'(圖2中未示出電池分組間的連接線)，相應地，電池保護裝置系統200包括兩個相串聯的電池箱，兩組電池分組205和205'分別置於兩電池箱內。同實施例l，電池箱殼體201(201')的外表面塗覆有防火保溫層202 (202')，電池箱殼體201(201')內裝載有乙二醇204。但本實施例中，兩電池箱殼體201和201'通過兩條液體通道207和207'相連通，使得電池箱殼體201內的乙二醇204和電池箱殼體201'內的乙二醇204相連通。液體通道207和207'採用與電池箱殼體201 (201')相同的材質，優選的情況下，液體通道207和207'外表面也塗覆一層防火保溫層，該處防火保溫層可以選擇與電池箱殼體201(201')外表面相同的防火保溫材料202(202')，以防止外界環境通過對液體通道207(207')內的乙二醇204的影響進而對電池箱內乙二醇和電池分組205(205')產生影響。空調冷凝管203分別穿過電池箱殼體201和201'與殼體內的乙二醇204相接觸，當外界高溫啟動車載空調開啟時，空調冷凝管203可使乙二醇204降溫。同樣，位於乙二醇204內部的空調冷凝管部分優選遠離電池分組205(205')設置，以避免電池分組205(205')局部過冷，使各個單體電池間產生溫差。 優選的情況下，在液體通道207'內設置循環水泵206，啟動循環水泵206，使得電池箱殼體201內的乙二醇204和電池箱殼體201'內的乙二醇204通過液體通道207和207'形成一整體循環，以均衡電池分組205和205'所在的乙二醇的溫度，避免單體電池問題的出現，防止短板效應的發生。
實施例3 如圖3所示，為本發明一種動力電池保護裝置的另一種實施例。動力電池保護裝置300包括有電池箱內層殼體301、電池箱外層殼體302、乙二醇304、液體箱307、液體管道308(308')和循環水泵306。電池箱內層殼體301為金屬材質、例如鋁、不鏽鋼，用於屏蔽電池組305的電磁輻射；電池箱外層殼體302為防火保溫材料、比如高矽氧玻璃纖維複合材料，當然也可以採用其他的防火保溫材料，用於阻隔外界溫度，避免車輛所處環境對動力電池保護裝置內部乙二醇304和電池組305的影響，並且還具備防火效果。電池箱外層殼體302和電池箱內層殼體301之間形成密閉空間，密閉空間內可以為空氣，但優選為惰性氣體或真空狀態，以進一步加強保溫效果。電池箱內層殼體301內還設置有基架312 (見圖4)，用於固定電池組305的各個單體電池的同時，使電池組305的各個單體電池全方位的浸入乙二醇304中，提高乙二醇304對電池組305的環境溫度的均衡效果。電池箱內層殼體301通過兩條液體管道308和308'分別與液體箱307相連通，其中的一條液體管道308內設置有循環水泵306，使電池箱內層殼體301內的乙二醇304與液體箱307內的乙二醇304形成液體循環，並通過液體循環使各部分的乙二醇處於相似溫度甚至同一溫度下，從而進一步保證電池組305的各個單體電池處於均衡的環境溫度下，並且可以通過改變液體箱內乙二醇的溫度來調節電池箱內乙二醇的溫度。 另外，為了防止外界環境對電池箱的持續影響，使電池箱內的乙二醇304整體溫度升高或降低，在電池箱內層殼體301內設置有用於監測乙二醇304溫度的溫度傳感器309，當乙二醇的溫度高於溫度上限時，啟動電子扇311對液體箱307內的乙二醇進行強制製冷，並經液體循環，使電池箱內層殼體內的乙二醇304逐漸降溫直到低於溫度上限後的某一溫度；當乙二醇的溫度低於溫度下限時，啟動加熱器310對乙二醇304進行加熱直到高於溫度下限後的某一溫度。電子扇311為現有車輛的標準配置，位於車輛前端，因此液體箱307設置在車輛前端的電子扇311的冷卻範圍內；加熱器310可設置在電池箱內層殼體301內或液體箱307內或液體管道308(308')內，考慮要避免乙二醇304局部過熱對電池組305的影響，優選將加熱器設置在液體管道308(308')或液體箱307內，並經液體循環，使電池箱內層殼體內的乙二醇304逐漸升溫。 進一步地，液體管道308(308')可以採用同電池箱的內外雙層殼體結構並且內外層殼體之間形成密閉空間，密閉空間內可以為空氣，但優選為惰性氣體或真空狀態，以進一步加強保溫效果；液體管道308(308')也可以採用實施例2中的金屬殼體外塗覆防火保溫層的結構，同樣可以達到保溫、防火的效果。
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權利要求
一種動力電池保護裝置，用於保護動力電池的電池組，其特徵在於包括內部盛載液體的封閉電池箱，所述電池箱內的液體內部被浸入所述電池組。
2. 根據權利要求1所述的動力電池保護裝置，其特徵在於，所述電池箱內部還設置有 水泵。
3. 根據權利要求1所述的動力電池保護裝置，其特徵在於，還包括盛裝有液體的液體 箱，所述液體箱通過兩條或兩條以上的液體管道與所述電池箱相連通，所述液體管道上設 置有循環水泵。
4. 根據權利要求1至3之一所述的動力電池保護裝置，其特徵在於，所述液體為不導電 液體。
5. 根據權利要求4所述的動力電池保護裝置，其特徵在於，所述液體為防凍型的不導 電液體。
6. 根據權利要求5所述的動力電池保護裝置，其特徵在於，所述液體為乙二醇。
7. 根據權利要求1至3之一所述的動力電池保護裝置，其特徵在於，所述電池組的各個 單體電池的正負極處設置有可隔離所述液體的絕緣封閉裝置。
8. 根據權利要求1至3之一所述的動力電池保護裝置，其特徵在於，還包括位於所述電 池箱內部的基架，用於固定所述電池組。
9. 根據權利要求1至3之一所述的動力電池保護裝置，其特徵在於，所述電池箱的殼體 為金屬材質；和/或所述電池箱殼體的外表面塗覆有防火保溫層和/或所述電池箱殼體的 內表面塗覆有防火保溫層。
10. 根據權利要求9所述的動力電池保護裝置，其特徵在於，所述防火保溫層採用高矽氧玻璃纖維複合材料。
11. 根據權利要求1至3之一所述的動力電池保護裝置，其特徵在於，所述電池箱為雙 層殼體結構，所述內層殼體為金屬材質，所述外層殼體為防火保溫材質。
12. 根據權利要求11所述的動力電池保護裝置，其特徵在於，所述雙層殼體的內層和 外層間形成密閉空間，該密閉空間內為空氣或惰性氣體或真空。
13. 根據權利要求1至3之一所述的動力電池保護裝置，其特徵在於，還包括對液體進 行冷卻的冷凝結構，所述冷凝結構為所述動力電池保護裝置所在車輛的空調冷凝管穿過所 述電池箱與電池箱內的液體相接觸的部分。
14. 根據權利要求3所述的動力電池保護裝置，其特徵在於，所述電池箱內部設置有用 於監測其內部液體溫度的溫度傳感器，所述電池箱或液體箱或液體管道內設置有加熱器， 所述動力電池保護裝置所在的車輛裝配有電子扇，所述溫度傳感器與所述加熱器和所述電 子扇相連，所述液體箱設置在所述電子扇的冷卻範圍內。
15. —種動力電池保護裝置系統，用於保護動力電池的電池組，所述電池組包括若干相 互串聯或並聯的電池分組，其特徵在於，所述動力電池保護裝置系統包括對應於所述若干 個電池分組的若干個通過液體通道相連通的權利要求1-14所述的動力電池保護裝置，所述每個動力電池保護裝置的液體內部被浸入所述一組電池分組。
16. 根據權利要求15所述的動力電池保護裝置，其特徵在於，所述若干個動力電池保 護裝置的電池箱之間通過液體通道串聯連通，所述相鄰的兩電池箱之間通過兩條或兩條以 上液體通道相連通，所述液體通道上設置有循環水泵。
17. —種動力電池的保護方法，其特徵在於，將所述動力電池的電池組浸入液體內部。
18. 根據權利要求17所述的動力電池的保護方法，其特徵在於，所述電池組包括若干 相互串聯或並聯的電池分組，所述各組電池分組分別浸入相互連通的液體內部。
19. 根據權利要求17或18所述的動力電池的保護方法，其特徵在於，所述液體為不導 電液體。
20. 根據權利要求19所述的動力電池的保護方法，其特徵在於，所述液體為防凍型的 不導電液體。
21. 根據權利要求20所述的動力電池的保護方法，其特徵在於，所述液體為可循環的 液體。
全文摘要
為了解決現有技術中動力電池的電池組在充放電過程中單體電池間存在環境溫差造成的單體電池效能下降致使整個電池組形成短板效應的問題，本發明提供一種動力電池保護裝置，包括內部盛載液體的封閉電池箱，所述電池箱內的液體內部被浸入所述電池組；本發明還提供一種動力電池的保護方法，將所述動力電池的電池組浸入液體內部。採用該保護裝置或使用該保護方法，可以均衡電池組中各單體電池的環境溫度，避免單體電池問題的出現，防止了短板效應的發生、延長了電池的使用壽命，並且由於液體的液封性，還起到了防火的效果。
文檔編號B60K1/04GK101728597SQ200910180788
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月22日 優先權日2009年10月22日
發明者李光明 申請人:李光明