一种安全防护电源模块的制作方法

本实用新型涉及电源技术领域，特别是一种安全防护电源模块。

背景技术：

锂离子二次电池和电池模块组成的电源系统广泛应用在动力和储能设备系统上。当电池收到机械外力冲击挤压或穿刺时，发生短路，造成电池起火燃烧爆炸安全事故。当环境温度低于-40℃时，锂离子二次电池停止工作。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种安全防护电源模块。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种安全防护电源模块，包括安全防护外壳和安全防护外壳内的电池模块，所述安全防护外壳包括有壳体和上盖，所述安全防护外壳和电池模块之间设置有加热层、相变层和灭火层，所述相变层内置有散热相变材料，所述灭火层内置有灭火剂，所述安全防护外壳外设置有与电池模块连接的正负极极柱，所述安全防护外壳包括位于外层板和铝蜂窝芯。

作为一个优选项，所述加热层为连接在壳体靠内侧的外层板上的PTC加热板，所述加热层连接有电源开关和热电偶，所述加热层通过热电偶连接有电源管理系统，所述加热层与电池模块连接。

作为一个优选项，所述相变层位于安全防护外壳内壁前、后、左和右侧处的加热层与电池模块之间位置处。

作为一个优选项，所述灭火层位于上盖的下侧处，所述灭火层的外壳为易熔合金，所述灭火层的灭火剂为有机溶剂灭火剂。

作为一个优选项，所述外层板为厚度1～5毫米的铝合金板，所述铝蜂窝芯为若干个正六边形组成的结构，所述铝蜂窝芯厚度为0.05～3毫米。

作为一个优选项，所述相变层为长方体密封结构，所述相变层包括有不锈钢或铝合金制成的相变层外壳和装填在相变层内的相变材料。

作为一个优选项，所述外层板和铝蜂窝芯为整体热压成型。

本实用新型的有益效果是：该电池采用铝合金蜂窝板防护外壳，质量轻，能有效降低电池模块质量，提高电池模块质量能量密度，铝合金蜂窝板防护外壳刚性强，能耐高压、不易变形、减震，有效提高电池模块机械强度，同时铝合金蜂窝板防护外壳能起到减震、保温和阻燃效果，当环境温度低于-20℃时，加热层加热，保证电池模块正常工作，当电池模块发生起火燃烧爆炸时，灭火层内的灭火剂能有效阻止电池燃烧，保证电池模块使用安全，电池模块可通过串并联连接电池模块正负极极柱组成一定功率电源。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的俯视图；

图2是本实用新型的主视图；

图3是本实用新型中的安全防护外壳等部分的结构分解图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中会涉及一些特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明则可能仍可实现，即所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。此外需要说明的是，下面描述中使用的词语“前侧”、“后侧”、“左侧”、“右侧”、“上侧”、“下侧”等指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向，相关技术人员在对上述方向作简单、不需要创造性的调整不应理解为本申请保护范围以外的技术。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定实际保护范围。而为避免混淆本发明的目的，由于熟知的制造方法、控制程序、部件尺寸、材料成分、电路布局等的技术已经很容易理解，因此它们并未被详细描述。参照图1、图2、图3，一种安全防护电源模块，包括安全防护外壳1和安全防护外壳1内的电池模块2，所述安全防护外壳1包括有壳体11和上盖12，所述安全防护外壳1和电池模块2之间设置有加热层3、相变层4和灭火层5，所述相变层4内置有散热相变材料，所述灭火层5内置有灭火剂，加热层3加热保证电池模块正常工作。所述安全防护外壳1外设置有与电池模块2连接的正负极极柱6，所述安全防护外壳1包括位于外层板13和铝蜂窝芯14。铝蜂窝芯14采用蜂窝状设计，而这种设计的安全防护外壳1具有质量轻、强度大的特点，能有效降低电源模块质量，提高电源模块质量能量密度；同时蜂窝状设计的安全防护外壳1能起到减震、保温和阻燃效果，配合相变层4和灭火层5的设计，足以时电源足够安全。

在实际工作时，当电池模块2受到外界机械冲击，比如挤压、针刺，蜂窝状设计的安全防护外壳1能有效提高电池模块受机械冲击能力，防止电池模块外壳受到挤压变形或穿刺，引起电池模块2外壳内部电芯短路起火燃烧爆炸危险。

另外的实施例，参照图1、图2、图3的一种安全防护电源模块，其中此处所称的“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。实施例包括安全防护外壳1和安全防护外壳1内的电池模块2，所述安全防护外壳1包括有壳体11和上盖12，所述安全防护外壳1和电池模块2之间设置有加热层3、相变层4和灭火层5，所述相变层4内置有散热相变材料，所述灭火层5内置有灭火剂，所述安全防护外壳1外设置有与电池模块2连接的正负极极柱6，所述安全防护外壳1包括位于外层板13和铝蜂窝芯14，所述外层板13为厚度1～5毫米的铝合金板，所述铝蜂窝芯14为若干个正六边形组成的结构，所述铝蜂窝芯14厚度为0.05～3毫米。铝合金蜂窝板防护外壳刚性强，能耐高压、不易变形、减震，有效提高电池模块机械强度。所述外层板13和铝蜂窝芯14为整体热压成型，以提高外层板13的结构强度。所述加热层3为连接在壳体11靠内侧的外层板13上的PTC加热板，所述加热层3连接有电源开关和热电偶，所述加热层3通过热电偶连接有电源管理系统，所述加热层3与电池模块2连接。在本实施例中，加热层3的加热元件为钛酸钡基PTC陶瓷材料，具有热阻小、热转换效率高、升温迅速、性能稳定优点。PTC加热板电源开关和热电偶连接，热电偶和电池组电源管理系统连接，实现加热层3的智能工作，电池模块和电池管理系统相连，当环境温度低于-20℃时，电池模块2为加热层3提供电源，为电池模块2恒温加热，保证电池模块在正常温度范围内工作。例如当环境温度低于-20℃时，连接在电池组管理系统上的PTC加热板电源开关打开，安全防护电源模块内的电池模块2为加热层2提供电源，PTC加热层加热，保证电池模块正常工作。

另外的实施例，参照图1、图2、图3的一种安全防护电源模块，包括安全防护外壳1和安全防护外壳1内的电池模块2，所述安全防护外壳1包括有壳体11和上盖12，所述安全防护外壳1和电池模块2之间设置有加热层3、相变层4和灭火层5，所述相变层4内置有散热相变材料，所述灭火层5内置有灭火剂，所述安全防护外壳1外设置有与电池模块2连接的正负极极柱6，所述安全防护外壳1包括位于外层板13和铝蜂窝芯14，所述相变层4位于安全防护外壳1内壁前、后、左和右侧处的加热层3与电池模块2之间位置处，以加热层3加热过程中的安全性。在本实施例中，散热相变材料体积为相变层4的相变层层状密封结构体积80～90%。所述相变层4为长方体密封结构，所述相变层4包括有不锈钢或铝合金制成的相变层外壳和装填在相变层内的相变材料。例如相变层4长方体密封结构中内装填有Phase Change Material Products Limited公司的相变材料，材料体积为相变层体积85%,其中相变层装填有型号E-21相变温度为-20.6℃相变材料，当电池组温度高于-20.6℃时，相变层4内相变材料吸收电池组产生热量，当相变层4内相变材料完成相变后，相变层4吸收热量，通过电池壳体传导电池组产生热量。当电池组温度低于-20.6℃时，相变层4内相变材料放出热量，对电池组起到加热保温作用。

另外的实施例，参照图1、图2、图3的一种安全防护电源模块，包括安全防护外壳1和安全防护外壳1内的电池模块2，其中电池模块2为多个锂离子二次电池通过串并联和电池管理系统联接组成的电池模块，将电池模块2正负极极柱串并联，可以组成大功率电源模块。所述安全防护外壳1包括有壳体11和上盖12，所述安全防护外壳1和电池模块2之间设置有加热层3、相变层4和灭火层5，所述相变层4内置有散热相变材料，所述灭火层5内置有灭火剂，所述安全防护外壳1外设置有与电池模块2连接的正负极极柱6，所述安全防护外壳1包括位于外层板13和铝蜂窝芯14。所述灭火层5位于上盖12的下侧处，所述灭火层5的外壳为易熔合金，所述灭火层5的灭火剂为有机溶剂灭火剂。在本实施例中，灭火层5壳体为为熔点为95℃的锡铋低熔点易熔合金，灭火层内为四氯化碳有机溶剂灭火剂。当电池模块内部温度高于95℃时，低熔点的灭火层5的壳体预设响应时间为4秒，4秒后，锡铋低熔点易熔合金熔化，灭火层5的壳体内四氯化碳导出覆盖在电池组表面，起到阻燃防火作用，阻止电池起火爆炸。

根据上述原理，本实用新型还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。