[发明专利]一种基于风冷均匀控温的转动式电池组热管理系统

说明书

本发明公开了一种基于风冷均匀控温的转动式电池组热管理系统，包括箱体及电池组转动模块；电池组转动模块包括低转速电机、刚性肋板、一个大内齿轮、圆盘、电池单体、若干个小外齿轮；刚性肋板由中心板与若干根肋条构成；低转速电机与中心板连接，每根肋条的末端以转动副形式连接一个小外齿轮，大内齿轮与小外齿轮组成行星齿轮结构并相互啮合，每组小外齿轮中心上固定安装一组圆盘；每组圆盘上固定安装一圈由环形均匀分布的若干个电池单体构成的电池组，电池组中心的顶部安装旋转导电滑环，箱体上安装风扇。本发明通带动电池实现周转、自转运动，在风冷条件下使电池组具有相同的运动情况和冷却环境，从而保证各电池具有很好的温度均匀性。

技术领域

本发明属于动力电池热管理装置技术领域，具体涉及一种基于风冷均匀控温的转动式电池组热管理系统。

背景技术

高能量密度电池在进行快速充放电或连续高强度工作时会产生大量热量，热量的产生使电池的温度急剧升高。

然而，电池在工作时有一段“舒适”温度区间，温度过高会加速电池老化，寿命大幅衰减。同时，电池包对电池单体间的温度均匀性要求严格，温度均匀性是电池使用性能和可靠性的重要保证。因此，有必要对电池采取有效的热管理方式。

由于电池组均匀控温技术难度较大，常见的电池热管理研究主要致力于控制电池的最高温度，而忽略电池均匀性研究。此外，常见的电池组布置方式大都为矩阵式布置，电池单体间相对位置固定不动，导致工作时电池组内单体电池间温度差异明显，电池组内位于中间的电池温度高，电池组外围电池温度相对较低。这种情况将大大影响电池使用性能且降低电池组的使用寿命。

故设计一款既能实现电池组散热，又能良好控制电池组内单体电池间温度均匀性的电池热管理系统至关重要。

发明内容

针对现有技术中的不足与难题，本发明旨在提供一种基于风冷均匀控温的转动式电池组热管理系统。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于风冷均匀控温的转动式电池组热管理系统，包括箱体以及置于箱体内的电池组转动模块两部分；电池组转动模块包括低转速电机、刚性肋板、一个大内齿轮、圆盘、电池单体、若干个小外齿轮；刚性肋板由位于中部的中心板、与中心板侧边固定并向外延伸的若干根肋条构成，各根肋条以中心板圆心环形阵列均匀排列；低转速电机安装在箱体底部的下方，低转速电机的电机轴穿过箱体的底部与中心板连接，每组肋条的末端以转动副形式连接一组小外齿轮，大内齿轮与各组小外齿轮啮合，且大内齿轮与小外齿轮组成行星齿轮结构，每组小外齿轮中心的齿轮轴上固定安装一组圆盘；每组圆盘上固定安装一圈电池组，每圈电池组由环形均匀分布的若干个电池单体构成，电池组环形中心的顶部安装向上延伸的旋转导电滑环；箱体上安装风扇。

进一步地，箱体由箱体壳、箱体盖和风扇组成，箱体壳上有若干组进风口，风扇安装在进风口内，箱体壳与风扇相对的一侧开有若干组出风口，即进风口与出风口相互平行且以两组对边中心线对称。

进一步地，小外齿轮与大内齿轮的齿轮厚度一致，小外齿轮在与大内齿轮啮合时小外齿轮相对大内齿轮向上错开，用于在小外齿轮下方空出刚性肋板中心安装的空间。

进一步地，每圈电池组上的两两电池单体之间由刚性短铜条进行正负极交替串联连接，最终通过两根刚性短铜条导出正负极并指向环形电池组中心，旋转导电滑环的下方两线与指向环形电池组中心的刚性短铜条末端连接、上方两线通过导电长铜条与相邻旋转导电滑环连接；每个旋转导电滑环的下方两线即随着电池组自转及周转，旋转导电滑环上方两线则只作周转运动。

在本发明系统中，低转速电机给周转及自转机构提供动力；箱体用于放置电池组和周转及自转机构；风扇提供冷却风；周转及自转机构的运动带动电池组周转及自转；圆盘用于放置并固定圆盘上的电池；刚性肋板用于支撑个小外齿轮周转；铜条起支撑和导电作用；滑环将转动环形电池组串联并输出电能。

本发明的有益效果主要体现在：