CN105914414B - 一种温度预警装置及电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的温度预警装置,包括液冷扁管、至少一个热敏元件、用于监测所述热敏元件以分析电池模组内部温度的温度分析单元以及预警单元。使用所述温度预警装置的电源装置包括电池模组,所述液冷扁管绕行于该电池模组内,热敏元件设置在液冷扁管上的安装槽中,并随液冷扁管一起绕行于电池模组内以监测电池模组的温度。这种设计的温度预警装置及电源装置,不但可以监测外围电池的温度,还可以有效监测内部单体电池的温度。热敏元件的监测值随电池模组温度的变化而变化,当温度分析单元根据该监测值分析得出电池模组的温度超出预设阈值时,预警单元将被触发发出预警信号,以提醒驾乘人员及时采取措施,迅速撤离到安全地带。

Description

一种温度预警装置及电源装置

技术领域

[0001]本发明涉及电池安全技术领域,具体而言,涉及一种温度预警装置及电源装置。

背景技术

[0002]电池热失稳是动力汽车电池包的一大安全隐患,一旦发生热失稳,严重时会造成 车毁人亡的重大事故。但是目前的电池包温度监测技术只能监测电池模组中外围单体电池 的温度,而无法对电池模组内部的单体电池的温度进行有效监控,当内部电池发生热失稳 时,将对驾乘人员及车辆的安全造成极大威胁。

发明内容

[0003] 有鉴于此,本发明的目的在于提供一种温度预警装置及电源装置,以改善现有电 池模组的监测技术无法准确检测模组内部温度而导致人车安全存在极大安全隐患的问题。

[0004] 本发明是这样实现的:

[0005] 一种温度预警装置,应用于包括若干单体电池的电池模组,所述若干单体电池被 划分为多层子模组,每一层子模组包括数个所述单体电池,所述温度预警装置包括:

[0006] 液冷扁管,该液冷扁管包括进液口、出液口以及连通所述进液口与所述出液口的 冷却液流通通道,该液冷扁管上设有至少一个安装槽,该液冷扁管设置于所述电池模组内, 且该液冷扁管的至少一段位于任意相邻的两层子模组间的空隙处;至少一个热敏元件,该 至少一个热敏元件布设于所述安装槽内,该热敏元件的监测值随所述电池模组内温度的变 化而变化;温度分析单元,该温度分析单元与所述热敏元件连接,根据所述热敏元件的监测 值分析所述电池模组内的温度;以及预警单元,该预警单元与所述温度分析单元连接,用于 在所述温度分析单元分析得到的温度大于预设阈值时发出预警信号。

[0007] 这种温度预警装置不但可以检测电池模组外围电池的温度,还可以有效检测电池 模组内部的温度。热敏元件的监测值随电池模组温度的变化而变化,当温度分析单元根据 该监测值分析得出电池模组的温度超出预设阈值时,预警单元将被触发发出预警信号,以 提醒驾乘人员及时采取措施。

[0008] 优选地,所述液冷扁管在所述冷却液流通通道的一侧设有第一安装槽,该第一安 装槽内布设有至少一个所述热敏元件。

[0009] 优选地,所述液冷扁管在所述冷却液流通通道与所述第一安装槽相对的另一侧设 有第二安装槽,该第二安装槽内布设有至少一个所述热敏元件。

[0010] 液冷扁管在冷却液流通通道的两侧分别设置第一安装槽和第二安装槽,两个安装 槽内均布设有至少一个热敏元件,基于这样的设计,温度预警装置可以更加全面的监测电 池模组的温度,以进一步降低电池模组热失稳带来的安全隐患。

[0011] 优选地,所述液冷扁管在所述第一安装槽以及所述第二安装槽之间设有第三安装 槽,该第三安装槽内布设有至少一个所述热敏元件,该第一安装槽、第二安装槽、第三安装 槽相互间隔设置。

[0012]优选地,所述冷却液流通通道内间隔设置有多个加强筋,该多个加强筋将所述冷 却液流通通道划分为多个子通道。

[0013]在冷却液流通通道内设置多个加强筋,可以增强液冷扁管的结构强度,避免由于 内部电池的压力造成液冷扁管的变形,从而导致液冷扁管损坏或者冷却液流通不畅等一系 列问题。 ' 〇

[0014]优选地,所述液冷扁管绕行于所述电池模组内并与该电池模组内的每一个单体电 池相接触。

[0015]液冷扁管绕行于电池模组内并与该电池模组内的每一个单体电池相接触时,布设 于安装槽内的热敏兀件也随着液冷扁管绕行于电池模组内,并与每一个单体电池间接接 触,以便更好的监测每一个单体电池的温度。

[0016]优选地,所述热敏元件为正温度系数热敏电阻或负温度系数热敏电阻。

[0017]优选地,所述热敏元件依次连续地排布于所述安装槽内或者间隔设置于所述安装 槽内。

[0018]优选地,所述温度分析单元包括用于测量所述正温度系数热敏电阻阻值或负温度 系数热敏电阻阻值的电阻测量装置。

[0019]第二方面,本发明另一较佳实施例提供一种电源装置,该电源装置包括电池模组 及所述温度预警装置。

[0020]本发明较佳实施例提供的温度预警装置及电源装置,不但可以检测电池模组外围 电池的温度,还可以有效检测电池模组内部单体电池的温度。热敏元件的监测值随电池模 组温度的变化+而变化,当温度分析单元根据该监测值分析得出电池模组的温度超出预设阈 值时,预警单元将被触发发出预警信号,以提醒驾乘人员及时采取措施。

附图说明

[0021]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对 范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这 些附图获得其他相关的附图。

[0022]图1为本发明第一实施例提供的温度预警装置中液冷扁管的立体结构示意图; [0023]图2为本发明第一实施例提供的图丨中所示的液冷扁管的立体剖面图;

[0024]图3为本发明第一实施例提供的温度预警装置中监测设备的示意性结构框图; [0025]图4为本发明第一实施例提供的一种使用所述温度预警装置的电源装置的立体结 构示意图;

[0026]图5为本发明第一实施例提供的安装于图4所示的电源装置中的液冷扁管的主视 图;

[0027]图6为本发明第二实施例提供的温度预警装置中液冷扁管的另一种立体结构示意 图;

[0028]图7为本发明第二实施例提供的图6所示的液冷扁管的立体剖面图;

[0029]图8为本发明第二实施例提供的液冷扁管的另一种立体结构示意图;

[0030]图9为本发明第二实施例提供的图6所示的液冷扁管的另一种立体结构示意图。

[0031] 附图标记:

[0032] 液冷扁管100;监测设备200;热敏元件210;温度分析单元220;预警单元230;进液 口 101;出液口 102;冷却液流通通道103;第一安装槽104;电源装置300;电池模组310;第二 安装槽105;第三安装槽106;加强筋107。

具体实施方式

[0033] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例 中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是 本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和不出的本发明实施 例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

[0034] 应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一 个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

[0035]在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位 置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位 置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须 具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

[0036] 在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、 “安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连 接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可 以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语 在本发明中的具体含义。

[0037]在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下” 可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它 们之间的另外的特征接触。

[0038]因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护 的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范 围。

[0039] 第一实施例,请参阅图1至图5

[0040]本实施例提供的温度预警装置包括液冷扁管100及监测设备200,其中该监测设备 200包括至少一个热敏元件210、温度分析单元220以及预警单元230,具体地,可参照图1示 出的所述液冷扁管1〇〇的立体结构示意图、图2示出的所述液冷扁管100的立体剖面图以及 图3示出的所述监测设备200的结构框图。如图1和图2所示,液冷扁管100包括进液口 1〇1、出 液口 102以及连通该进液口 101和出液口 102的冷却液流通通道103。该液冷扁管100在冷却 液流通通道103的一侧沿冷却液流动方向上设有第一安装槽1〇4。如图3所示,温度分析单元 220分别与所述至少一个热敏元件210及所述预警单元230连接,其中所述至少一个热敏元 件210布设于第一安装槽104内。

[0041] 较佳地,所述热敏元件21〇选择为正温度系数热敏电阻,g卩PTC热敏电阻。可以理解 的是,该热敏元件210还可以是负温度系数热敏电阻(NTC热敏电阻)或其他热敏材料,只要 能实现监测电池模组310温度的目的即可。

[0042]此外,所述至少一个热敏元件210布设于所述第一安装槽104内时,其布设方式可 以是依次连续地排布于第一安装槽104内,也可以是间隔地设置于第一安装槽1〇4内。具体 地,一方面,当所述热敏元件210为PTC热敏电阻带时,该至少一个PTC热敏电阻带可以首尾 相接地排布在第一安装槽104内,每一条PTC热敏电阻带均与所述温度分析单元220连接,特 别地,若所述PTC热敏电阻带足够长,该至少一个PTC热敏电阻带可同时并排设置在第一安 装槽104内。另一方面,当所述热敏元件210为散装的PTC热敏电阻器时,该至少一个PTC热敏 电阻器可以间隔设置在第一安装槽104内,每个PTC热敏电阻器监测其所在位置的周围单体 电池的温度。

[0043]如图4所示,是使用所述温度预警装置的电源装置300的立体结构示意图。所述电 源装置300主要用于电动汽车,为电动汽车提供动力。所述电源装置300包括电池模组310。 所述电池模组310包括若干单体电池,所述若干单体电池被划分为多层子模组,例如图4所 示的电池模组310包括12层子模组,但并不限于此。每一层子模组包括数个所述单体电池, 例如图4所示的I2层子模组中,每一层包括1〇或11个单体电池,但并不限于此。所述温度预 警装置用于对电池模组31〇进行温度监测及预警。使用时,所述液冷扁管100安装于所述电 池模组310内,该液冷扁管100的至少一段位于任意相邻的两层子模组间的空隙处,且设置 在两层子模组间空隙处的第一安装槽104内优选设有至少一段PTC热敏电阻带或至少一个 PTC热敏电阻器。PTC热敏电阻的阻值随电池模组310内温度的变化而变化。所述温度分析单 元22〇与设置在第一安装槽104内的PTC热敏电阻连接,根据PTC热敏电阻的阻值分析电池模 组310内的温度,当所述温度分析单元220分析得到的温度大于预设阈值时触发所述预警单 元230发出预警信号。较佳地,如图4所示出的液冷扁管100的安装方式,所述电池模组310内 任意一层子模组均至少与一段液冷扁管100相邻接,这样的液冷扁管100的安装方式在使冷 却液充分吸收电池模组310内部热量的同时,也保证了热敏元件210及温度分析单元220能 够更好的监测分析电池模组310内的温度。

[0044]图5为本实施例提供的图1所示的液冷扁管100安装在所述电池模组310后的投影 示意图。如图5所示,液冷扁管100被挤压成弯曲形状以绕行于电池模组310内,并与电池模 组310内的每一个单体电池相接触。较佳地,热敏元件210为PTC热敏电阻带时,该热敏电阻 带随液冷扁管100—起绕行于电池模组310内,通过液冷扁管100间接监测电池模组310内每 一个单体电池的温度;热敏元件21〇为PTC热敏电阻器时,若干个热敏电阻器间隔设置在第 一安装槽104内,位于相邻两层子模组间的第一安装槽104内设有数个热敏电阻器,每一个 热敏电阻器监测其所在位置周围的单体电池的温度。

[0045]所述温度预警装置对所述电池模组310进行监测预警及散热管理的具体工作原理 为,冷却液从液冷扁管100的进液口 101流入所述冷却液流通通道103,并经所述冷却液流通 通道1〇3流动至所述出液口 102,在流动过程中,冷却液不断吸收电池模组310内由于工作所 产生的并逐渐聚积的热量,以为所述电池模组31〇散热。与此同时,布设于第一安装槽104内 与液冷扁管100相接触的PCT热敏电阻将监测液冷扁管100的温度,其阻值随液冷扁管100温 度的升高而增大。温度分析单元22〇根据PCT热敏电阻的阻值分析电池模组310内的温度,当 分析得出的电阻阻值大于预设阈值时,表明电池模组310内发生了热失稳,继而触发预警单 元230发出预警信号,以提醒驾乘者及时采取措施。

[0046] 工作常态下的电池模组310,其内部每一个单体电池的温度应处于一预设的温度 范围内,以锂离子电池模组310为例,其每一个锂离子单体电池的工作温度一般在零下25度 至45度之间,所以PCT热敏电阻的阻值也对应的存在一安全阻值区间。一旦电池模组310内 某个单体电池发生热失稳,其短时间内会释放大量的热量,该处的温度将会骤升至成百上 千度(通常热失稳电池的温度将达到600度〜1000度),PCT热敏电阻的阻值也将随之呈现出 指数级的变化,此时温度分析单元220所监测到的阻值发生了明显变化,且远远超出安全阻 值区间的最大上限,由此判定电池模组310内发生了热失稳,继而触发预警单元230进行预 警。

[0047]所述温度分析单元220可以是万用表,也可以是其他能用于监测热敏电阻阻值的 电阻测量装置,具体可以由单片机或其它集成1C实现。

[0048]所述预警单元230可以包括设置于汽车中控台上的蜂鸣器、带有电池标识的警示 灯或者语音提示器等。可以理解的是,该预警单元230还可以是其它任何形式的预警提醒, 只要能起到提醒驾乘者电池模组310异常的作用即可。

[0049]液冷扁管100的材质优选为导热性能佳、具有较好的结构强度、质轻、易加工之金 属,如银、铜、金、铝等。综合考虑各金属的生产成本及性能后,本实施例中,液冷扁管1〇〇的 材质优选为铝,即液冷扁管100的基材优选为铝质扁管。

[0050]第一安装槽1〇4与液冷扁管100的连接方式可以是固定连接,也可以是可拆卸连 接。对于固定连接,可选择焊接或一体成型。对于可拆卸连接,可选择螺纹连接或铰接等。 [0051]第二实施例,请参阅图6至图9

[0052] 本发明第二实施例提供的温度预警装置及电源装置,其实现原理及产生的技术效 果和第一实施例相同,为简要描述,第二实施例未提及之处,可参考第一实施例中相应内 容。

[0053] 图6是本发明第二实施例提供的温度预警装置中液冷扁管100的立体结构示意图。 图7是图6所示的液冷扁管100的立体剖面图。如图6和图7所示,本实施例中,液冷扁管1〇〇在 ^述冷却液流通通道1〇3与所述第一安装槽104相对的另一侧还设有第二安装槽105。该第 二安装槽1〇5内布设有至少一个热敏元件210。

[0054]较佳地,考虑到具体使用时热敏元件210安装的便捷性以及温度监测的准确度,本 实施例中,第一安装槽104和第二安装槽1〇5中的至少一个布设有至少一根足够长的PCT热 敏电阻带。

[0055]进一步地,该第二实施例的另一种实施方式,如图8所示,液冷扁管100在第一安装 ^104与第二安装槽1〇5之间还设有第三安装槽1〇6。该第一安装槽1〇4、第二安装槽1〇5和第 三安装槽1〇6相互间隔设置,且第三安装槽1〇6将原冷却液流通通道1〇3 一分为二。在第三安 装槽1^6^至少设有一个热敏元件210。在具体使用时,优选地,第一安装槽1〇4、第二安装槽 1〇5和第三安装槽1〇6中的至少一个内布设有足够长的PCT热敏电阻带,且设置于同一安装 槽内的多个PCT热敏电阻器彼此间隔设置。

[0056]需要说明的是,液冷扁管1〇〇上还可以设置更多个安装槽,不限于本实施例所给出 的实施方式,且安装槽的设置方式也可根据实际应用场景进行优选设计。比如,当液冷扁管 loop上、下壁的壁厚足够时,还可以将安装槽设置于液冷扁管100的上侧壁或下侧壁。另 外,安装槽的走向也可以是与冷却液的流动方向相交错的。

[0057]再者,为了增强该液冷扁管100的结构强度,以避免将其安装在电池模组310内部 后,由于内部电池的压力,造成液冷扁管100变形或损坏,影响冷却液的流通,可以在所述冷 却液流通通道103内间隔设置多个加强筋107,以增强液冷扁管1〇〇的机械强度。如图9所示, 以本实施例提供的图6所示的液冷扁管1〇〇为例,在该液冷扁管1〇〇的冷却液流通通道1〇3内 间隔设置多个加强筋107,该多个加强筋1〇7将冷却液流通通道103划分为多个子通道。特别 地,基于该种设计的液冷扁管100,其基材可选为铝质口琴管。

[0058]综上所述,本发明提供的温度预警装置及电源装置300,不但可以检测电池模组 310外围电池的温度,还可以有效检测电池模组:31〇内部单体电池的温度。热敏元件210的监 测值随电池模组310温度的变化而变化,当温度分析单元220根据该监测值分析得出电池模 组310的温度超出预设阈值时,预警单元23〇将被触发发出预警信号,以提醒驾乘人员及时 采取措施,迅速撤离到安全区域。

[0059]以上所述仅为本发明的优选实施方式而已,并不用于限制本发明,对于本领域的 技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何 修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种温度预警装置,应用于包括若干单体电池的电池模组,所述若干单体电池被划 分为多层子模组,每一层子模组包括数个所述单体电池,其特征在于,所述温度预警装置包 括: 液冷扁管,该液冷扁管包括进液口、出液口以及连通所述进液口与所述出液口的冷却 液流通通道,该液冷扁管上设有至少一个安装槽,该液冷扁管设置于所述电池模组内,且该 液冷扁管的至少一段位于任意相邻的两层子模组间的空隙处; 至少一个热敏元件,该至少一个热敏元件布设于所述安装槽内,该热敏元件的监测值 随所述电池模组温度的变化而变化; 温度分析单元,该温度分析单元与所述热敏元件连接,根据所述热敏元件的监测值分 析所述电池模组内的温度;及 预警单元,该预警单元与所述温度分析单元连接,用于在所述温度分析单元分析得到 的温度大于预设阈值时发出预警信号。
2.根据权利要求1所述的温度预警装置,其特征在于,所述液冷扁管在所述冷却液流通 通道的一侧设有第一安装槽,该第一安装槽内布设有至少一个所述热敏元件。
3.根据权利要求2所述的温度预警装置,其特征在于,所述液冷扁管在所述冷却液流通 通道与所述第一安装槽相对的另一侧设有第二安装槽,该第二安装槽内布设有至少一个所 述热敏元件。
4.根据权利要求3所述的温度预警装置,其特征在于,所述液冷扁管在所述第一安装槽 以及所述第二安装槽之间设有第三安装槽,该第三安装槽内布设有至少一个所述热敏元 件,该第一安装槽、第二安装槽、第三安装槽相互间隔设置。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的温度预警装置,其特征在于,所述冷却液流通通道 内间隔设置有多个加强筋,该多个加强筋将所述冷却液流通通道划分为多个子通道。
6. 根据权利要求1所述的温度预警装置,其特征在于,所述液冷扁管绕行于所述电池模 组内并与该电池模组内的每一个单体电池相接触。
7. 根据权利要求1所述的温度预警装置,其特征在于,所述热敏元件为正温度系数热敏 电阻或负温度系数热敏电阻。
8. 根据权利要求7所述的温度预警装置,其特征在于,所述热敏元件依次连续地排布于 所述安装槽内或者间隔设置于所述安装槽内。
9.根据权利要求8所述的温度预警装置,其特征在于,所述温度分析单元包括用于测量 所述正温度系数热敏电阻阻值或负温度系数热敏电阻阻值的电阻测量装置。
10.—种电源装置,其特征在于,包括电源模组以及如权利要求卜9任意一项所述的温 度预警装置。
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