一种高集成度的锂电池pack封装结构及其工作控制方法与流程

本发明涉及新能源汽车领域，具体涉及高集成度的锂电池pack封装结构及其工作控制方法。

背景技术：

1、锂电池组就是指一个或多个锂电芯加上电池保护板，有特定功能的输出。锂电池组分串联和并联，并联的电池组要求每个电池电压相同，输出的电压等于一个电池的电压，并联的电池组能提供更强的电流。

2、公告专利cn206194899u设计了一种聚合物锂电池pack包裹结构，包括pcm保护板、带有双面胶的头部胶带及头部包裹胶带，所述pcm保护板置于电池前沿封边相对侧，所述带有双面胶的头部胶带通过折弯部内的双面胶粘接连接而使pcm保护板与电池前沿封边紧密贴合，然后通过pcm保护板的底端包裹到电池前沿封边的背部，与电池的背面相粘接，并将电池极耳、pcm保护板的上端、外侧端覆盖；所述头部包裹胶带贴在电池的头部外表面，与电池的两个外侧面粘接并将所述带有双面胶的头部胶带外露部分全覆盖。

3、公告专利cn211062813u一种圆柱锂电池pack工装，包括上盖、下盖、设置于上盖和下盖之间的电池组以及用于夹持电池组的压紧块；上盖和下盖的底面分别装配有上盖连接片和下盖连接片；电池组中电池单体两端的正极、负极分别与上盖连接片的镍带或下盖连接片的镍带焊接在一起实现导通；压紧块分别装配在下盖左右两侧的内壁并与下盖之间固定，带有螺纹的紧固件插入上盖上的螺纹导销孔和下盖对应的螺孔中拧紧使上盖和下盖固定在一起；电池组中相邻电池单体之间相互紧密接触。

4、现有的锂电池pack结构较为复杂，在使用中遇到颠簸容易移动和错位，导致产生危险；同时由于现有的电池pack安全检测不完善，降温控制不合理，导致了大量电动车自燃事故的发生。基于此目前急需设计一种结构更加精简，安全系数更高的电池pack。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供一种高集成度的锂电池pack封装结构，包括电池托盘以及一体成型的托盘盖板。

2、电池托盘内设置有水道，用于充入冷却液以对电池pack进行降温；

3、托盘盖板包括顶面以及和顶面垂直设置的侧面；顶面以及侧面共同组成长方体托盘盖板；

4、电池托盘设置有电池检测器、节流控制器、清洁液控制器和气泡传感器；

5、电池检测器用于检测电池的实时供电电流和供电电压；节流控制器用于对电池托盘水道内的冷却液进行节流控制；

6、清洁液控制器用于控制充入水道内的清洁液的供给量；

7、气泡传感器用于监测水道内产生的气泡；

8、电池检测器、节流控制器、清洁液控制器和气泡传感器均连接至ecu控制器，ecu控制器根据电池检测器的检测结果给节流控制器发送节流控制参数；

9、同时ecu控制器根据节流控制器采集的冷却液流量和流速给清洁液控制器发送清洁液控制参数；

10、当冷却液中加入清洁液后，气泡传感器实时检测冷却液中的气泡数量和大小，并发送至ecu控制器。

11、电池托盘采用钛镁合金制造，导热系数在150w/m·k以上；

12、电池托盘内部设置水道，多个水道平行设置且呈“之”字形连通；电池托盘水道横截面为“凹”字形，横截面从顶部向下设置有一个凸起，从而增大冷却液与托盘接触面积；

13、电池检测器和节流控制器设置于电池充放电控制板上，水道的起点设置有水泵和节流阀，水泵用于冷却液循环，节流阀用于控制循环流速和流量。

14、电池检测器设置有电流检测器和电压检测器；电流检测器实时检测电池的供电电流，电压检测器实时检测电池供电电压；电池检测器将采集的电流数据和电压数据实时发送给ecu控制器；ecu控制器根据实时电流i和供电电压u计算电池发热功率p1。

15、节流控制器连接有流量传感器、温度传感器和流速传感器；节流传感器实时获取冷却液的流量、温度和流速；并将获取的冷却液的流量、温度和流速发送给ecu控制器；ecu控制器根据冷却液的流量q、温度t和流速v计算实时的冷却等效功率p2。

16、ecu控制器根据电池发热功率p1和冷却等效功率p2计算节流控制器所需的开度，并将节流控制器开度控制信号发送给节流控制器。

17、清洁液控制器连接有浓度传感器和清洁液容器，清洁液容器内存储有水道清洁液，水道清洁液进入水道后和冷却液混合能够对水道内进行酸蚀清洁；

18、水道清洁液为酸性液体，不腐蚀钛镁合金；

19、浓度传感器为ph型传感器，浓度传感器根据冷却液的ph计算冷却液中的清洁液浓度；

20、气泡传感器设置有激光传感器和压力控制器；

21、气泡传感器包括多组光发射器和光接收器的组合；光发射器发出的光穿过冷却液被光接收器接收；根据光接收器接收的光的功率变化计算出冷却液中的气泡的数量和大小；

22、压力控制器控制水道内液体的压力，从而实现对气泡数量和大小的调节；

23、激光传感器设置在节流阀后，并排设置；节流阀后方的管道截面为圆形，在激光传感器对应的位置上，管道内壁设置有螺旋形导流线，使得液体流过激光传感器对应的位置时产生旋转。

24、ecu控制器监控节流控制器的开度和流量传感器、流速传感器的监测数据；比较节流控制器的开度k与冷却液的流量q、流速v之间的比例关系，并根据比例关系控制清洁液的注入量以调节冷却液中清洁液的浓度。

25、一种高集成度的锂电池pack工作控制方法，利用所述的高集成度的锂电池pack封装结构，包括如下步骤：

26、步骤一、电流检测器实时检测电池的供电电流，电压检测器实时检测电池供电电压；电池检测器将采集的电流数据和电压数据实时发送给ecu控制器；ecu控制器根据实时电流i和供电电压u计算电池发热功率p1；

27、节流传感器实时获取冷却液的流量、温度和流速；并将获取的冷却液的流量、温度和流速发送给ecu控制器；ecu控制器根据冷却液的流量q、温度t和流速v计算实时的冷却等效功率p2；

28、步骤二、ecu控制器根据电池发热功率p1和冷却等效功率p2计算节流控制器所需的开度，并将节流控制器开度控制信号发送给节流控制器；

29、步骤三、ecu控制器监控节流控制器的开度和流量传感器、流速传感器的监测数据；比较节流控制器的开度k与冷却液的流量q、流速v之间的比例关系，并根据比例关系控制清洁液的注入量以调节冷却液中清洁液的浓度；

30、在注入清洁液过程中，浓度传感器根据冷却液的ph计算冷却液中的清洁液浓度；

31、步骤四、注入清洁液后冷却液中产生气泡，气泡传感器的光发射器发出的光穿过冷却液被光接收器接收；气泡传感器根据光接收器接收的光的功率变化计算出冷却液中的气泡的数量和大小；

32、压力控制器控制水道内液体的压力，从而实现对气泡数量和大小的调节。

33、步骤一中的ecu控制器根据实时电流i和供电电压u计算电池发热功率p1具体为：

34、p1=k1·i·u；

35、其中k1为比例系数；

36、步骤一中的ecu控制器根据冷却液的流量q、温度t和流速v计算实时的冷却等效功率p2具体为：

37、p2=k2·q·v·(t-t0)

38、其中q的单位是l/min；v的单位是m/min；t的单位是℃；t0为预设的基准温度, 单位是℃；k2为经验系数，单位是(w·min2)/ (m·l·℃)；

39、步骤二的ecu控制器根据电池发热功率p1和冷却等效功率p2计算节流控制器所需的开度具体为：

40、k=k3·(p1 -p2)；

41、其中，k3为经验系数，单位是1/w，k为节流阀打开的百分比，无单位；

42、步骤三中的ecu控制器监控节流控制器的开度和流量传感器、流速传感器的监测数据；比较节流控制器的开度k与冷却液的流量q、流速v之间的比例关系，并根据比例关系控制清洁液的注入量以调节冷却液中清洁液的浓度具体为：

43、清洁液的浓度：c=k4·k/( q·v)；

44、其中，k3为经验系数，单位是(mol·m) /min2；

45、步骤四中气泡传感器根据光接收器接收的光的功率变化计算出冷却液中的气泡的数量和大小具体为：

46、根据光功率变化的能量高低起伏的大小计算气泡的尺寸，起伏越剧烈，功率的峰值和谷值差值越大，则气泡越大；根据光功率变化的起伏频率计算气泡的数量，光功率变化频率越高气泡数量越多；将多个传感器分别计算气泡的浓度和大小后再进行平均；

47、光功率变化与气泡大小和尺寸的关系需预先进行标定。

48、清洁液的成分为：柠檬酸10%至20%，十二烷基硫酸钠2%至5%，聚硅氧烷消泡剂3%至5%，其余为纯水。

49、本发明的有益效果为：

50、本发明设置了一体成型的托盘盖板以及具有水道的电池托盘，结构更加简洁，不需要设置框架，损坏率更低；使用钛镁合金作为托盘材料，导热系数更高；设置凹字形水道，水道内接触面积更大，可以很好的实现降温效果。

51、设置了检测发热功率和检测降温等效功率的检测器，根据电池的发热功率计算对应的节流阀开度，更加准确的调节流量和流速，从而使得降温效果更好，比传统的只检测电池温度的方法更加准确和科学。

52、设置清洁剂，同时给出了清洁剂的成分，在现有技术中尚没有同时进行冷却和清洁的方案；同时进行冷却和清洁，保证了水道的流通性，降低了阻塞的可能，避免电池温度过高产生的自燃；同时由于清洁液的成分在使用中不会腐蚀托盘，更加安全；同时由于在使用中阻塞的发生是连续的，也即不必考虑降低清洁液的浓度问题，在达到保养周期后直接更换冷却液即可，无需设置清洁液回收或者其他更换机构，更加安全合理。

53、同时设置了对应的气泡检测功能，降低冷却液中产生的气泡，由于气泡会严重影响冷却液的降温效果，基于此大大提高了冷却液的使用效果和使用寿命。