具有自动补偿深水压力功能的锂电池组的制作方法
【专利摘要】一种具有自动补偿深水压力功能的锂电池组，其特征在于，包括：外箱体组件、内箱体组件、外置压力补偿器、锂电池；所述外箱体组件包括外箱体及外箱体上面设置的密封圈和上盖；所述外箱体内设有内箱体组件，所述内箱体组件包括内箱体、电池管理系统、以及内箱体设有的电池卡槽；所述单体锂电池安装在间隔距离相等的电池卡槽内；所述外置压力补偿器通过输油软管与外箱体相连。本发明的目的在于克服现有电池技术与性能的不足，提供一种长寿命、高能量、安装方式灵活，有效载荷大，维护方便，可在任意水深下工作的新型锂电池组。
【专利说明】具有自动补偿深水压力功能的锂电池组
【技术领域】
[0001]本发明涉及到一种具有自动补偿深水压力功能的锂电池组。
【背景技术】
[0002]深潜器、深海救生装备、石油钻探装备等，通常需要在数百米、乃至数千米的深海压力环境下工作。随着下潜深度的增加，电池组所受外压力也相应加大。依传统的做法，采取增加壳体材料厚度来保证箱体的结构强度。此法虽然解决了耐压强度问题，但却增加了蓄电池箱体的重量，大幅减少了潜器的有效载荷。
[0003]此前，水下装备电源大都使用银锌二次电池，其使用寿命仅30余次，且存在使用维护成本高、不可大倾角使用等缺陷。近年来，由于锂离子电池具有比功率高、比能量大、循环寿命长、安全性好、工作温度范围宽、环境适应性好(耐高温、高湿、高盐环境)、易维护、安装与使用位置不受限制、任意形状尺寸等优点，已成为当前最有应用前景的水下工作能源。
[0004]直压式电池(即:直接将电池或电池组封死在树脂胶内):一方面，一旦电池组中某个单体电池或电路出现故障时，存在不能维修的问题，只能整组报废。另一方面，当电池组中串并联数量多或电池外形尺寸大时，各电池之间的空隙没办法彻底解决；在受压时，因空隙的存在，极易造成电池组损坏，可靠性很差。
[0005]由于种种原因，一些深潜器装备的安装空间有限制，要求电池组具有灵活的安装方式。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有电池技术与性能的不足，提供一种长寿命、高能量、安装方式灵活，有效载荷大，维护方便，可在任意水深下工作的新型锂电池组。
[0007]本发明的技术方案:
[0008]一种具有自动补偿深水压力功能的锂电池组，其特征在于，包括:外箱体组件、内箱体组件、外置压力补偿器、锂电池；所述外箱体组件包括外箱体及外箱体上面设置的密封圈和上盖；所述外箱体内设有内箱体组件，所述内箱体组件是由内箱体、电池管理系统、以及内箱体设有的电池卡槽；所述单体锂电池安装在间隔距离相等的电池卡槽内；所述外置压力补偿器通过输油软管与外箱体相连；
[0009]所述的外置压力补偿器结构为:将补偿皮囊置于圆柱形外壳内，所述的圆柱形外壳一端通过输油软管与外箱体相连，另一端设有导杆出入孔，并且所述导杆一端固定连接补偿皮囊，导杆另一端自由伸出，在圆柱形外壳内的导杆上外套有弹簧，圆柱形外壳上还设有进水孔。
[0010]再进一步，所述电池管理系统工作时直接浸泡在压力油中。由耐压耐油电子器件制作而成。主从控模块米用一体化结构(即主从控模块布在同一电路板上)，同一组电池组内设置2个管理系统，实行双路同时采集，互为备用。具有在线实时监测电池组总电压、总电流、容量、各单体电池温度与鼓胀状态及故障诊断、早期预警与控制功能。[0011]更进一步，具有自动补偿深水压力功能的新型锂电池组，还包括:进水传感器，所述进水传感器安装在外箱体内易损坏进水部位，实现进水报警功能。
[0012]更进一步，所述保险丝设置在总电路中，当电池组产生过流时，提供二级保护。
[0013]本发明的优点:
[0014]1.摒弃了传统箱体结构设计思路，采用补偿压力装置，有效载荷提高40%以上。
[0015]2.提高了蓄电池组的循环使用寿命和体积比能量，大幅延长了深潜设备的续航能力。
[0016]3.电池组安装方式灵活，维护方便，具有在任意水深下工作能力。
[0017]4.同一电池组内设置两电池管理系统，双路同时采集，互为备用，有效的提高了电池组的安全性和可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为电池组外形构造示意图；
[0019]图2为外箱体结构示意图；
[0020]图3为单体电池外形示意图；
[0021]图4为内箱体结构示意示意图；
[0022]图5为内箱体组装结构示意图；
[0023]图6为外置压力补偿器在未受压时的状态结构剖视图；
[0024]图7为外置压力补偿器在受压后的状态结构剖视图；
[0025]图示:1_外箱体，2-外置压力补偿器，3-水密接插件，4-单体电池，5-内箱体，
6-电池管理系统，7-保险丝，8-汇流条，9-补偿皮囊，10-压力油，11-输油软管。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
[0027]如图1所示，所述外置压力补偿器2的补偿量由外箱体I所液压油10决定(通常取液压油量的7%?10%)。通过输油软管与外壳体I相连，所述输油软管11为镶嵌有金属线的软管，长度根据需要设定。Ie为上盖。
[0028]如图2所示，所述外箱体I,其四个壁面及底面均采用金属板焊接而成。侧面设有水密接插件安装座lc，加油阀Ia和外置压力补偿器2的接口安装座lb。通过加油阀Ia往箱内充注压力油10或将压力油10放出；箱内还设有固定内箱体组件的凸台Id和压板。
[0029]如图3所示，所述单体电池4为聚合物材料体系的锂离子电池，采用特殊生产工艺处理制成耐压结构。通过铆接结构实现所述单体电池4与输出极柱4b的连接。该铆接结构上下为连接片4c，中间为单体电池的极耳。铆钉4a和极柱4b依次从连接片4c、极耳、连接片4c穿出后进行铆接。所述连接片4c、极柱4b均采用导电良好的紫铜材料制成。所述单体电池4安装在间隔距离相等的所述电池卡槽5c内。
[0030]如图4所示，所述内箱体5，其四个壁面及底面均采用金属板焊接而成。所述电池卡槽5c用螺栓固定在其内壁上；所述电池卡槽5c选用耐油塑胶材料制成，其上设间隔距离相等的凹槽。所述电池管理系统6、分流器和保险丝7等固定座，均采用焊接方式焊接在内箱体5的顶部。所述定位柱5d可根据与外箱体装配时松紧度调整伸出长度(本实施例配合间隙取0.5mm),以防止内箱体5在使用过程中在外箱体I内剧烈窜动。
[0031]如图5所示，所述单体电池4依次安装在电池卡槽5c内，所述电池管理系统6的温度检测线采用胶水粘贴在单体电池4的表面上，电压检测线则安装所述单体电池4的极柱4b上。所有检测线均需编号，在其连接完成后统一布放在线槽内。使用汇流条8将若干单体锂电池4的正负输出极柱4b串并联连接后，即完成电池组的电路连接。
[0032]如图6所示，电池箱体I加满压力油10后，为了消除压力油10中的气泡在加压初期引起的轻微补偿滞后问题，事先让外箱体I内的压力油形成一定大小的预内压。为防止在加注压力油过程中油压过大及预压力对补偿皮囊9可能造成的损坏，在所述补偿皮囊9的下部设置一个弹簧2a加以防护。
[0033]如图7所示，当深潜器的下潜时，电池组开始受到水的压力，海水通过外置压力补偿器2所设的进水孔2b进入，使补偿皮囊9受压，由于外箱体I为刚性体，较柔性材料制成的补偿皮囊9易变形，受到海水压力后，补偿皮囊9率先于外箱体I开始向内凹陷。于是，外置压力补偿器2压力油通过输油软管输向箱体I内，箱体I内的压力油体积被压缩，进而迫使内压增大；由此，箱体I的内压与外压瞬间达到动态平衡，从而实现压力抵消与压力补偿之功能。当深潜设备继续下潜时，水压随水深增加而增大，刚才的平衡被打破，补偿皮囊9又“感知”到水压大于内压，于是，继续向内凹陷和输油，由此，形成一个新的动态平衡，如此循环与往复，实现自动补偿功能。
[0034]所述进水传感器由设置在线路板上的两组感应触片组成，在每组感应触片的端部设有一根连接导线与箱体外的检测电路相连；所述进水传感器安装在外箱体内易损坏进水部位。两组感应触片未进水时呈开路状态(0FF)，进水后呈导通状态(0N)，由连接在箱体外的检测电路实现进水报警功能。
[0035]电池组的组合方法:
[0036]1.如图5所示，将铆接好的各单体锂电池4，按照串并联顺序对应安插在内箱体5所设电池卡槽5c内。将汇流条8依次与单体电池4的正负极柱4b进行连接，放上螺母进行紧固。
[0037]2.如图5所示，将管理系统6与安装板装配，并固定在内箱体5相应位置上，并用螺钉锁紧。
[0038]3.如图5所示，所有检测线均需编号，在其连接完成后统一布放在线槽内。再将检测线(电压检测线、温度检测线)与管理系统6相应接口进行连接。
[0039]4.如图5所示，依次将管理系统6与水密插件3进行连接，总正和总负电源线与分流器及水密插件3连接。
[0040]5.当所有电气线路与机械部件连接完成后，将内箱组件5吊入外箱体I内进行组装与固定。
[0041]6.依图1所示，将输油软管11依次与外箱体I及外置压力补偿器2连接好。
[0042]7.开始往外箱体I内注入压力油10，直至油位接近箱体I的顶部边缘时，停止注油。然后，在外壳体I的上部依次放置密封圈、上盖，用紧固螺栓锁紧。
[0043]8.将加油泵输油管与加油阀Ia连接后，再次打开加油阀la，继续向电池箱体I内注入压力油10，将内部空气排尽，直至外箱体I有一定预压力时，关闭加油阀la，停止注油。
【权利要求】
1.一种具有自动补偿深水压力功能的锂电池组，其特征在于，包括:外箱体组件、内箱体组件、外置压力补偿器、锂电池；所述外箱体组件包括外箱体及外箱体上面设置的密封圈和上盖；所述外箱体内设有内箱体组件，所述内箱体组件是由内箱体、电池管理系统、以及内箱体设有的电池卡槽；所述单体锂电池安装在间隔距离相等的电池卡槽内；所述外置压力补偿器通过输油软管与外箱体相连； 所述的外置压力补偿器结构为:将补偿皮囊置于圆柱形外壳内，所述的圆柱形外壳一端通过输油软管与外箱体相连，另一端设有导杆出入孔，并且所述导杆一端固定连接补偿皮囊，导杆另一端自由伸出，在圆柱形外壳内的导杆上外套有弹簧，圆柱形外壳上还设有进水孔。
2.如权利要求1所述的一种具有自动补偿深水压力功能的锂电池组，其特征在于:所述电池组还包括进水传感器，设置在外箱体内。
【文档编号】H01M2/10GK103700793SQ201310729577
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】戴国群 申请人:北京神州远望科技有限公司