一种电池模块和一种电池箱的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种电池模块和一种电池箱,属于电池防电磁干扰技术领域。
【背景技术】
[0002]电动汽车作为清洁能源的突出代表备受关注,2014年以来,政府政策加速出台,推动电动汽车进入快车道,预计未来两年,电动汽车行业将以5倍的速度快速发展。但是在电动汽车行业蓬勃发展的同时,相关的技术研究并没有跟上。传统燃油车厂家纷纷进入电动汽车领域,燃油车辆的电气化是一个系统工程,电动汽车上集成的电气设备远远超过传统燃油车,主要包括电池、电机、电控等,未来还将增加大量的移动互联网及多媒体设备。这么多的用电设备,包括高压设备、低压设备和无线传输设备集成在一个狭小的空间内,必然面临着相互干扰的问题。目前电动汽车电气设备电磁兼容性要求是按照QC/T413《汽车电气设备基本技术条件》执行,其中规定了电磁辐射抗扰性、电瞬变传导的抗扰性和电磁骚扰性。其中规定的电磁骚扰频谱范围为150kHz到2500MHz,当前的电池模块设计方法不能满足如此频谱范围的屏蔽要求。同时该标准中规定的电瞬变传导的抗扰性仅适合于低压12V或24V电源,而电动汽车的电池包高压可达600V以上,所以现行的设计标准并不适用。由于常用的电池模块对于电磁屏蔽技术标准的缺失以及设计方法的不成熟,会导致电动汽车电池系统出现各种问题,如因受到电磁干扰而导致电压采集值的不稳定、以及通讯故障频出等问题。
[0003]常用的电动汽车用电池模块为由若干个单体电池组成的电池组,其配套设置有一个电池管理系统(BMS),电池管理系统实时采集电池组的电流、电压、温度以及其他信息,并根据这些信息对电池组进行实时监测。目前较常见的电磁干扰为电池组对电池管理系统的干扰。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种电池模块,用以解决传统的电池模块由于电池组对电池管理系统的干扰而导致各种故障的问题。本发明同时提供一种电池箱。
[0005]为实现上述目的,本发明的方案包括一种电池模块,包括电池箱、电池组和电池管理系统,所述电池箱为金属结构,所述电池组设置在电池箱内部,用于安装电池管理系统的电池管理系统安装结构设置在电池箱的外部;所述安装结构为由电池箱的一个侧壁内凹形成的安装槽以及用于封堵安装槽口的金属盖板构成的屏蔽罩,所述电池管理系统安装在所述屏蔽罩内。
[0006]所述电池管理系统的用于采集电池组相关信息的采集线路上串设有第一滤波组件,所述第一滤波组件设置在所述屏蔽罩内。
[0007]所述电池管理系统的用于传输相关信息的通讯线路上串设有第二滤波组件,所述金属盖板上固设所述第二滤波组件。
[0008]所述电池箱由电池箱本体以及电池箱上盖构成,所述电池箱本体与所述电池箱上盖的结合处设置有用于填满两者之间的缝隙的环形屏蔽弹性部件。
[0009]所述环形屏蔽弹性部件为金属导电弹片或者是导电橡胶条。
[0010]所述电池组的用于为用电设备提供电能的动力线路上串设有一个第三滤波组件,所述第三滤波组件固设在电池箱的其中一个侧壁上。
[0011]—种电池箱,所述电池箱为金属结构,所述电池箱的侧壁有由该侧壁内凹形成的安装槽以及用于封堵安装槽口的金属盖板构成的屏蔽罩。
[0012 ]所述电池箱由电池箱本体以及电池箱上盖构成,所述电池箱本体与所述电池箱上盖的结合处设置有用于填满两者之间的缝隙的环形屏蔽弹性部件。
[0013]所述环形屏蔽弹性部件为金属导电弹片或者是导电橡胶条。
[0014]本发明提供的电池模块中,电池组与电池管理系统分设在金属电池箱的内部和外部,通过该电池箱能够实现干扰源一一电池组与敏感源一一电池管理系统之间的隔离,通过该电池箱实现电池组对电池管理系统的辐射电磁干扰的屏蔽,有效避免电池组对电池管理系统的辐射电磁干扰,有效保证了电池管理系统中的数据的稳定性和采集到的电池组的采集值的稳定性。并且,将电池管理系统设置在屏蔽罩内,不但能够进一步实现干扰源一一电池组与敏感源一一电池管理系统之间的隔离,而且,该屏蔽罩还能够屏蔽掉电池管理系统对于外部设备的电磁干扰;另外,通过在侧壁上设置内凹的安装槽实现了电池模块的紧凑,减少了电池模块的体积,方便其放置。
【附图说明】
[0015]图la是电池组工况频谱分析图一;
[0016]图lb是电池组工况频谱分析图二;
[0017]图lc是电池组工况频谱分析图三;
[0018]图2是电池箱设计的原理图;
[0019]图3是电池箱结构爆炸图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0021]电池模块实施例
[0022]本发明提供的电池模块的设计思路为:首先,采集动力电池使用工况下的典型放电电流波形,可采用示波器记录或者使用电池管理系统的放电电流记录数据。然后采用傅里叶变换,对该典型放电电流波形进行频谱分析,如图la、lb和lc所示,根据电子设备电磁兼容性指标要求,确定电磁干扰集中的频段处电磁发射需要衰减的指标,即削减该处电磁发射量,可使用Matlab等数值分析工具;然后,根据电池模块的特点进行结构设计,主要是进行电池箱的屏蔽设计,对电池箱内部的电池组和电池管理系统进行布局,进行合理布线,将主要干扰源(电池组)和敏感源(电池管理系统)进行隔离,隔离处采用屏蔽罩和滤波器组件,切断干扰传播路径。最后,根据低压信号传输的速率和干扰衰减要求确定滤波器组件的通带和阻带范围,并确定屏蔽罩等的规格。
[0023]该电池模块包括电池箱、电池组和电池管理系统,其中,电池组作为动力电源,是电磁干扰源,而电池管理系统是被电磁干扰的对象,是敏感源,同时电池管理系统也是外部设备的干扰源。辐射干扰通过空间传输,传导干扰的传输路径是线缆。
[0024]本发明对于对传导电磁干扰进行有效屏蔽的设计原理如图2所示。
[0025]如图3所示的电池模块,其包括金属电池箱,电池组3和电池管理系统7,电池箱包括本体4和箱上盖1,电池组3设置在箱本体4内,电池管理系统7设置在箱本体4外,通过金属箱体的隔离,实现两者之间的电磁干扰信号的屏蔽。
[00
26]电池管理系统7设置在箱本体4外具体为:电池箱本体4的一个侧壁上设置有由该侧壁内凹形成的安装槽5以及用于封堵安装槽口的金属盖板8构成的屏蔽罩,电池管理系统7设置在该屏蔽罩内。
[0027]电池管理系统采集电池组的相关信息,比如电池组的电流、电压以及电池组的温度信息等,并利用信息采集线路将采集到的电池组的相关信息传输给电池管理系统,在该采集线路上串设有采集线滤波组件6,该滤波组件6能够有效对传导电磁干扰进行屏蔽,保证采集信号的准确性和稳定性。另外,该采集线滤波组件6设置在屏蔽罩内,保证了系统的紧凑。
[0028]一般情况下,电池管理系统与会电动汽车中的整车控制器进行信息交互,由于电池管理系统也是外部设备的干扰源,所以,当电池管理系统通过信息传输线路将信息传输给整车控制器时,容易对整车控制器造成电磁干扰,为了防止这一情况,在电池管理系统与外部设备的信息通讯线路上串设有通讯滤波组件;另外,为了增大电池箱的紧凑性以及电池箱的装配的方便,在金属盖板8上固设该通讯滤波组件。
[0029]—般情况下,电池箱本体4与上盖1之间有一定的缝隙,这一缝隙能够造成大量的辐射电磁的泄露,会对外部设备造成很大的电磁干扰,即使箱本体4与上盖1之间通过精确测量,达到密封的效果,但是这只是视觉上的密封,其终究有很小的缝隙,这一缝隙还是能够造成一定的辐射电磁的泄露。为了防止辐射电磁的泄露,在箱体与上盖结合处设置屏蔽弹性部件2,该弹性部件为环形部件,而且该部件能够填满箱本体与上盖之间的缝隙。通过该部件能够消除电池箱本体与上盖之间的缝隙处的辐射电磁泄露,达到屏蔽的目的。结合处是指箱体的所有侧壁的上边与上盖的接触部分。这里的屏蔽弹性部件2是金属导电弹片(比如指状屏蔽弹片)或者是导电橡胶条等导电部件。
[0030]电池组本质上是为外部用电设备提供电能,所以,其有用于提供电能的动力线路,为了防止通过该动力线路将传导干扰电磁传输给其他用电设备而导致的设备出现故障的问题,在该动力线路上串设有一个动力线滤波组件9。另外,为了装配的方便,以及方便与外部用电设备的连接,该动力线滤波组件9固设在电池箱本体4的其中一个侧壁上。
[0031]所以,采用屏蔽罩不但能够进一步消除电池组对电池管理系统的电磁干扰,而且,还能够屏蔽电池管理系统对外部设备一定的辐射电磁干扰;采用采集线滤波组件,能够切断动力电池组的干扰沿采集线传输到电池管理系统的路径,而且对采集数据进行滤波,消除信号传输中的传导电磁干扰,在屏蔽罩的基础上,进一步对电池管理系统的采集数据进行滤波,在避免辐射电磁干扰的同时,又避免了传导电磁干扰,通过切断两种电磁干扰的路径,极大地保证了电池组对电池管理系统的电磁干扰的有效屏蔽。采用通讯滤波组件,能够切断电池管理系统与外部电子设备相互之间干扰的传输路径;采用动力接口滤波组件,能够切断动力电池组的干扰沿动力线传输。
[0032]电池箱实施例
[0033]在上述电池模块实施例中已经对电池箱进行了详细说明,这里不做赘述。
[0034]以上给出了具体的实施方式,但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案,对本领域普通技术人员而言,根据本发明的教导,设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种电池模块,包括电池箱、电池组和电池管理系统,其特征在于,所述电池箱为金属结构,所述电池组设置在电池箱内部,用于安装电池管理系统的电池管理系统安装结构设置在电池箱的外部;所述安装结构为由电池箱的一个侧壁内凹形成的安装槽以及用于封堵安装槽口的金属盖板构成的屏蔽罩,所述电池管理系统安装在所述屏蔽罩内。2.根据权利要求1所述的电池模块,其特征在于,所述电池管理系统的用于采集电池组相关信息的采集线路上串设有第一滤波组件,所述第一滤波组件设置在所述屏蔽罩内。3.根据权利要求1所述的电池模块,其特征在于,所述电池管理系统的用于传输相关信息的通讯线路上串设有第二滤波组件,所述金属盖板上固设所述第二滤波组件。4.根据权利要求1所述的电池模块,其特征在于,所述电池箱由电池箱本体以及电池箱上盖构成,所述电池箱本体与所述电池箱上盖的结合处设置有用于填满两者之间的缝隙的环形屏蔽弹性部件。5.根据权利要求4所述的电池模块,其特征在于,所述环形屏蔽弹性部件为金属导电弹片或者是导电橡胶条。6.根据权利要求1所述的电池模块,其特征在于,所述电池组的用于为用电设备提供电能的动力线路上串设有一个第三滤波组件,所述第三滤波组件固设在电池箱的其中一个侧壁上。7.—种电池箱,其特征在于,所述电池箱为金属结构,所述电池箱的侧壁有由该侧壁内凹形成的安装槽以及用于封堵安装槽口的金属盖板构成的屏蔽罩。8.根据权利要求7所述的电池箱,其特征在于,所述电池箱由电池箱本体以及电池箱上盖构成,所述电池箱本体与所述电池箱上盖的结合处设置有用于填满两者之间的缝隙的环形屏蔽弹性部件。9.根据权利要求8所述的电池箱,其特征在于,所述环形屏蔽弹性部件为金属导电弹片或者是导电橡胶条。
【专利摘要】本发明涉及一种电池模块和一种电池箱,该电池模块包括金属电池箱、电池组和电池管理系统,电池组设置在电池箱内部,电池管理系统安装结构设置在电池箱的外部,安装结构为由电池箱的一个侧壁内凹形成的安装槽以及用于封堵安装槽口的金属盖板构成的屏蔽罩,电池管理系统安装在屏蔽罩内。通过该电池箱能够实现电池组与电池管理系统之间的隔离,实现电池组对电池管理系统的辐射电磁干扰的屏蔽。并且,将电池管理系统设置在屏蔽罩内,不但能够进一步实现电池组与电池管理系统之间的隔离,而且,还能够屏蔽掉电池管理系统对于外部设备的电磁干扰;另外,通过在侧壁上设置内凹的安装槽实现了电池模块的紧凑,减少了电池模块的体积,方便其放置。
【IPC分类】H01M2/10, H05K9/00
【公开号】CN105489802
【申请号】CN201510843129
【发明人】陈国强, 王凯, 杨大鹏
【申请人】中航锂电(洛阳)有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月26日