机车用大容量电池装置的制作方法

1.本实用新型涉及机车电池系统技术领域，尤其是一种机车用大容量电池装置。


背景技术：

2.目前，轨道交通行业使用动力电池系统还处于初期阶段，所采用的电池系统也能量比较低，大多数是用于辅助供电，随着国家政策要求，对于原单纯的使用大功率柴油机进行牵引作业，将消耗大量燃油以及产生大量污染气体，给大气造成污染，影响生存环境，所以对节能环保型内燃机车的需求迫切，大容量大功率的动力电池系统开始运用于替代柴油机工作，减少燃效消耗，实现节能环保的目的。
3.目前汽车行业及轨道交通行业所采用的动力电池系统容量较小，所使用的的环境条件也不同，不能直接使用。而轨道交通行业目前仅有的大功率电池系统的集成设计方式也不同，往往控制电池还需要单独增加装置，需要多个系统多次安装进行配合，而且面对着大容量电池的安全问题，需要进行安全设计保护，为此设计一种新型高度集成化和多安全冗余设计的动力电池系统。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种机车用大容量电池装置。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机车用大容量电池装置，包括电池组件和熔断保护组件，熔断保护组件提高该电池装置的安全性能；所述电池组件包括正极高压箱、负极高压箱、控制电池系统箱体以及动力电池组件；所述动力电池组件包括多个并联连接的动力电池单元，动力电池单元由多个动力电池包串联连接；动力电池单元由多个动力电池包串联连接；动力电池组件的正极连接正极高压箱，正极高压箱的输出端与负载的用电正极端连接，动力电池组件的负极连接负极高压箱，负极高压箱负极与负载的负极端连接；所述控制电池系统箱体的正负极与机车上低压控制设备连接
6.所述动力电池包具有多个串联连接的电芯模组；
7.所述熔断保护组件包括系统正极熔断器、电池包熔断器、模组连接铜排、汇流铜排、熔断丝组和电芯保护器；
8.所述系统正极熔断器串联安装于每个动力电池单元两端；电池包熔断器内置于动力电池包且与电芯模组串联；
9.所述电芯模组包括多个电芯和多个电芯保护器，电芯并联设置，电芯保护器串联安装于电芯一端部，汇流铜排安装在电芯模组外侧且与电芯模组连接；相邻两个汇流铜排之间通过模组连接铜排连接完成相邻两个电芯模组的连接；
10.所述熔断丝组包括多个熔断丝并联组成，且熔断丝组串联安装于任意两个电芯模组之间。
11.进一步地，所述熔断保护组件的熔断电流值按大小排列为：系统正极熔断器＜电
池包熔断器＜模组连接铜排＜汇流铜排＜熔断丝＜电芯保护器。
12.进一步地，所述该电池装置还具有密封结构的壳体，电池组件和熔断保护组件内置于壳体，壳体内还设有支撑电池组件的支撑框架。
13.进一步地，所述该电池装置还包括散热系统，散热系统包括空调机组和竖向风道，空调机组外置于壳体，竖向风道内置于壳体，壳体上开设有进风孔和出风孔，空调机组的出风端与进风孔连接，进风孔与竖向风道连接，空调机组的进风端与出风孔连接；竖向风道上设有多个对接管，对接管分别与电池组件的箱体后端对接。
14.进一步地，所述竖向风道顶端通过密封垫与进风孔密封连接，竖向风道底端为封闭端。
15.进一步地，所述对接管后端与竖向风道连接，对接管前端分别与电池组件的箱体连接，对接管内置有调节对各箱体进风量的调节阀，对接管前端设有锥形密封圈。
16.进一步地，所述电池组件的箱体前端分别设有将箱体内热风抽出的风扇。
17.进一步地，所述电池组件与支撑框架抽拉连接；电池组件底端固定安装有沿支撑框架滑动的滑动导轨，滑动导轨上设有小滚轮和大滚轮，小滚轮和大滚轮前后设置；支撑框架对应小滚轮和大滚轮开设有小卡口和大卡口。
18.进一步地，所述滑动导轨前端设有与支撑框架固定的第一锁紧孔，滑动导轨后端竖直安装有安装板，安装板上设有与箱体固定的第二锁紧孔。
19.进一步地，所述小卡口和大卡口的前后端分别设有斜面。
20.本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，具有以下优点：
21.(1)、设计合理，操作简便，将正极高压箱、负极高压箱、控制电池系统箱体以及动力电池组件和散热系统集中放置，采用一个整体安装框架，安装简便，集成化程度高；
22.(2)、采用6层熔断安全设计，熔断保护组件中不同的部件允许通过的熔断电流值不同，从而实现各个级别的熔断电流保护；
23.(3)、空调机组中的冷风经过进风孔、竖向风道和对接管后，进入电池组件的箱体，对箱体内的部件进行散热工序；然后风扇工作，将箱体内热风抽出，热风排至壳体内腔，然后经过出风孔进入空调机组，循环散热，进一步提高本实用新型的散热性能；
24.(4)、电池组件采用箱体采用拖拉式箱体结构，方便维护设计；
25.(5)、小卡口和大卡口的前后端分别设有斜面，以便在电池组件箱体拉出时能够不出现卡滞现象；
26.(6)、采用物理结构进行能量分割设计，同时使用隔热材料进行防护，降低系统热扩散风险。
附图说明
27.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
28.图1是本实用新型的优选实施例的立体图；
29.图2是图1中去除箱体后的立体图；
30.图3是动力电池组件的结构示意图；
31.图4是动力电池包的结构示意图；
32.图5是竖向风道的安装示意图；
33.图6是竖向风道的结构示意图；
34.图7是对接管的结构示意图；
35.图8电池组件与支撑框架的安装示意图；
36.图9是图8的爆炸图；
37.图10是滑轨另一视角的结构图。
38.图中：1.壳体，2.正极高压箱，3.负极高压箱，4.控制电池系统箱体，5. 动力电池包，6.空调机组，7.竖向风道，8.对接管，9.进风孔，10.出风孔，11. 风扇，12.滑动导轨，13.小滚轮，14.大滚轮，15.小卡口，16.大卡口，17.安装板，18.第一锁紧孔，19.第二锁紧孔，20.斜面，21.锥形密封圈，22.风量调节阀，501.电芯模组，502.电芯，503.汇流铜排，504.模组连接铜排，505.系统正极熔断器，506.电池包熔断器，507.熔断丝组，508.电芯保护器，509.熔断丝。
具体实施方式
39.现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
40.如图1～10所示的一种机车用大容量电池装置，包括电池组件和熔断保护组件，熔断保护组件提高该电池装置的安全性能；电池组件包括一个正极高压箱2、一个负极高压箱3、一个控制电池系统箱体4以及动力电池组件；动力电池组件包括四个并联连接的动力电池单元，每个动力电池单元由八个动力电池包5串联连接；动力电池组件的正极连接正极高压箱2，正极高压箱2的输出端与负载的用电正极端连接，动力电池组件的负极连接负极高压箱3，负极高压箱 3负极与负载的负极端连接；控制电池系统箱体4(包含控制电池组和控制电器部件)的正负极与机车上低压控制设备连接；
41.动力电池包5包括多个串联连接的电芯模组501；
42.熔断保护组件包括系统正极熔断器505、电池包熔断器506、模组连接铜排 504、汇流铜排503、熔断丝组507和电芯保护器508；
43.系统正极熔断器505串联安装于每个动力电池单元两端；电池包熔断器506 内置于动力电池包5且与电芯模组501串联；
44.电芯模组501包括多个电芯502和多个电芯保护器508，电芯502并联设置，电芯保护器508串联安装于电芯502一端部，汇流铜排503安装在电芯模组501 外侧且与电芯模组501连接；相邻两个汇流铜排503之间通过模组连接铜排504 连接完成相邻两个电芯模组501的连接；
45.熔断丝组507包括多个熔断丝509并联组成，且熔断丝组507串联安装于任意两个电芯模组501之间；
46.熔断保护组件的熔断电流值按大小排列为：系统正极熔断器505＜电池包熔断器506＜模组连接铜排504＜汇流铜排503＜熔断丝509＜电芯保护器508。采用6层熔断安全设计，熔断保护组件中不同的部件允许通过的熔断电流值不同，从而实现各个级别的熔断电流保护。
47.系统正极熔断器505串联安装于每个动力电池单元两端，熔断电流值最小，熔断响
应时间也是最快的，因为它安装在系统最外侧，熔断后便于更换。
48.电池包熔断器506内置于动力电池包5且与电芯模组501串联，用于该动力电池包5与其他动力电池包5发生短路时对该动力电池包5的保护，其允许通过的熔断电流值比模组连接铜排504小，但是比系统正极熔断器505的熔断电流值大，以保证当动力电池包5发生短路时，电池包熔断器506优先起作用。
49.模组连接铜排504为两个电芯模组501之间的连接铜排，保证电芯模组501 与电芯模组501之间发生短路时，模组连接铜排504起作用，保护电芯模组501，其允许通过的熔断电流值要小于汇流铜排503。
50.电芯502与电芯保护器508串联成一个组件，多个该组件并联后与汇流铜排503连接，汇流铜排503为一个扁平状铜排，汇流铜排503的作用是保护电芯502和电芯保护器508，汇流铜排503允许通过的熔断电流值比熔断丝509小。
51.将熔断丝509安装于外形类似于电芯502的容器中，然后由多个这样的装置并联组成熔断丝组507。熔断丝509设计熔断电流稍小于电芯保护器508,保证即使熔断丝509熔断后电芯保护器508组成的层不出现问题。
52.电芯保护器508允许通过的熔断电流值要小于电芯502，当电路短路时，电芯保护器508熔断以保护电芯502。
53.该电池装置还具有密封结构的壳体1，电池组件和熔断保护组件内置于壳体 1，壳体1内还设有支撑电池组件的支撑框架(图中未画出)。支撑框架上安装有阻燃隔热垫(图中未画出)，阻燃隔热垫将正极高压箱2、负极高压箱3、控制电池系统箱体4以及每个动力电池包5单独隔离出来，提高正极高压箱2、负极高压箱3、控制电池系统箱体4以及动力电池包5的安全性能。
54.该电池装置还包括散热系统，散热系统包括空调机组6和竖向风道7，空调机组6外置于壳体1，竖向风道7内置于壳体1，壳体1上开设有进风孔9和出风孔10，空调机组6的出风端与进风孔9连接，进风孔9与竖向风道7连接，空调机组6的进风端与出风孔10连接；竖向风道7上设有多个对接管8，对接管8分别与电池组件的箱体后端对接。
55.竖向风道7顶端通过密封垫与进风孔9密封连接，竖向风道7底端为封闭端。对接管8后端与竖向风道7连接，对接管8前端分别与电池组件的箱体连接，对接管8内置有调节对各箱体进风量的风量调节阀22，对接管8前端设有锥形密封圈21。电池组件的箱体前端分别设有将箱体内热风抽出的风扇11。
56.空调机组6中的冷风经过进风孔9、竖向风道7和对接管8后，进入电池组件的箱体，对箱体内的部件进行散热工序；然后风扇11工作，将箱体内热风抽出，热风排至壳体1内腔，然后经过出风孔10进入空调机组6，循环散热。
57.电池组件与支撑框架抽拉连接；电池组件底端固定安装有沿支撑框架滑动的滑动导轨12，滑动导轨12上设有小滚轮13和大滚轮14，小滚轮13和大滚轮14前后设置；支撑框架对应小滚轮13和大滚轮14开设有小卡口15和大卡口16，小卡口15和大卡口16的前后端分别设有斜面20。
58.滑动导轨12前端设有与支撑框架固定的第一锁紧孔18，滑动导轨12后端竖直安装有安装板17，安装板17上设有与壳体1固定的第二锁紧孔19。
59.电池组件采用拖拉式箱体结构，可以从正面拖拉出箱体进行维护。箱体推入支撑
框架时，滑动导轨12沿支撑框架滑动，大滚轮14经过小卡口15时仍能畅通无阻。当整个箱体推到位后，小滚轮13和大滚轮14分别卡入小卡口15和大卡口16，支撑框架对箱体具备卡滞作用。同时小卡口15和大卡口16的前后端分别设有斜面20，以便在箱体拉出时能够不出现卡滞现象。
60.当箱体推入到位后，通过第一锁紧孔18和第二锁紧孔19内安装紧固件，实现箱体和支撑框架和壳体1的可拆卸牢固接连，当需要维护时只要拆除端部和底部的安装紧固件即可抽拉箱体。
61.以上说明书中描述的只是本实用新型的具体实施方式，各种举例说明不对本实用新型的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离实用新型的实质和范围。