CN105957992A

CN105957992A - 一种电动车电池电磁防护系统及多级电磁防护装置

Info

Publication number: CN105957992A
Application number: CN201610555415.4A
Authority: CN
Inventors: 王超; 秦国防; 李大光
Original assignee: 王超
Current assignee: JIYUAN SUPER-SUN SENSOR SYSTEM ENGINEERING Co.,Ltd.
Priority date: 2016-07-14
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2036-07-14
Also published as: CN105957992B

Abstract

本发明属于电动汽车和电池技术领域，具体涉及一种电动车电池电磁防护系统及多级电磁防护装置，包括电池箱、应变电桥、电压选别单片机、电池电流激发单片机、电流逆变模块、电磁防护装置。本防护系统可根据电动汽车内的电池箱受撞击时应变电桥产生的形变量激发瞬间高电流，从而激发电磁防护装置内的电磁线圈产生同极性高磁场，根据同极相斥原理产生瞬间反向排除力，并通过多级联动的方式，把刚性碰撞快速转化为柔性碰撞，减缓了冲击力对电池的破坏，且可对汽车电池进行多面多级防护，提高了电池的防护等级。

Description

一种电动车电池电磁防护系统及多级电磁防护装置

技术领域

本发明属于电动汽车和电池技术领域，具体涉及一种电动车电池电磁防护系统及多级电磁防护装置。

背景技术

我国的新能源汽车越来越得到市场的青睐，其中电动汽车的需求增大尤为突出，研究设计和生产厂家也越来越多，而电动汽车的至关重要的部件—电池无论在续航能力和快充能力上也不断实现超越，而电池的防护虽受到重视却为实现技术上的突破，目前的主要防护主要集中在电池箱外壳材料的强度，以及添加衬里缓冲，但作为燃料化学电池，在遭到瞬间高压碰撞的时候却容易破损，进而极容易导致燃烧，甚至爆炸，造成汽车和人员不可挽回的伤害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动车电池电磁防护系统及多级电磁防护装置。本防护系统可根据电动汽车内的电池箱受撞击时产生的形变量激发瞬间高电流，通过电磁防护装置产生同极性高磁场，根据同极相斥原理产生瞬间反向排除力，从而对电池起到保护作用。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种电动车电池电磁防护系统及多级电磁防护装置，包括电池箱、应变电桥、电压选别单片机、电池电流激发单片机、电流逆变模块、电磁防护装置。

所述电池箱置于车架上，与车架进行机械固定。

所述应变电桥均匀布于电池箱外壁上，且每个电池箱外壁面上设置多个应变电桥，所述应变电桥由应变计、弹膜片、接线板、组桥线、绝缘衬垫组成，所述应变计和弹膜片通过胶水粘结、固化粘附于电池箱箱壁上，所述应变计根据惠斯通电桥的原理通过组桥线和接线板进行连接，所述弹膜片作为灵敏度补偿并联于电桥内、所述绝缘衬垫覆盖于应变计和弹膜片组成的电桥上，从而与外界绝缘，防止外界环境干扰。

所述电压选别单片机和电池电流激发单片机分别置于电池箱的内壁上，所述电压选别单片机上路连接于应变电桥区，下路连接于汽车蓄电池，用于选别应变电桥区的应变电压。所示电池电流激发单片机置于电池箱内壁上，上路连接于电压选别单片机，下路连接于电流逆变模块，用于识别应变电压并激发不同路数的低电流。

所述电流逆变模块置于电池箱的限位支架内，上路连接于汽车蓄电池，下路连接于电磁防护装置，用于为电磁防护装置提供瞬间高电流，从而激发高强度磁场。

所述电磁防护装置位于电池箱内，包括限位支架、复位弹簧、电磁线圈固定盒、电磁线圈、永磁磁铁、永磁磁铁固定盒、往复板、电池盒、压缩弹簧组成。

所述限位支架布置于电池箱内的四角处，且限位支架直角面与电池箱内壁固接。所述限位支架的未接触面相交处设置截面为锥形凹槽的凸台，凸台与未接触面的连接处设置有限位板。所述电磁线圈置于电磁线圈固定盒内，由磁介质和缠绕于磁介质上的导电线圈组成，电磁线圈在电磁线圈固定盒内等距排布，电磁线圈之间设置有磁绝缘隔离块，防止相邻线圈干扰。电磁线圈之间采用串联方式连接，通过电磁线圈固定盒上的穿线孔与外界电路联通。所述电磁线圈固定盒在同平面竖直方向设置为多个，相邻电磁线圈固定盒之间通过卡槽连接。所述电磁线圈固定盒分为附壁电磁线圈固定盒和往复电磁线圈固定盒。所述附壁电磁线圈固定盒靠近电池箱的一侧通过支杆与电池箱内壁固接。所述往复电磁线圈固定盒靠近往复板的一侧通过复位弹簧与往复板相连。所述永磁磁铁置于永磁磁铁固定盒内并呈等距排布，相邻永磁磁铁间设置有磁绝缘隔离块，防止相邻永磁磁铁之间的磁场干扰。所述永磁磁铁固定盒位于附壁电磁线圈固定盒和往复电磁线圈固定盒之间，在同平面竖直方向设置为多个，且数量与电磁线圈固定盒的数量相同。所述永磁磁铁固定盒的两端与电池箱固接。所述电池盒的内腔用于存放电池，在同平面竖直方向设置为多个且相邻电池盒之间通过卡槽相连，数量与对应面电磁线圈固定盒的数量相同。所述电池盒的两侧外壁和底部外壁布置有永磁磁铁，相邻电池盒外壁的永磁磁铁数量相同，且相对面的磁极相同。最外层的电池盒靠近往复板的一侧与对应的往复板的外壁设置有排布相同，磁极相同的永磁磁铁。而电池盒内电池电极端部所对应面的外壁连接于压缩弹簧的一端，所述压缩弹簧的另一端与相邻的往复板侧面相连。所述往复板的另一侧通过支杆与电磁线圈固定盒的外壁固接，同时通过复位弹簧与限位板相连，所述往复板的两端置于限位支架的凸台上的凹槽内。

本发明的有益效果表现在于：

本发明的电池电磁防护系统可独立于汽车管理系统，通过被保护的电池受激发产生高电流，进而激发电池箱内电磁线圈产生高磁场，对电池进行防护。

本发明采用惠斯通应变电桥均匀布置于电池箱的各个壁面上，使得碰撞触发面更大，激发防护系统更加准确，同时通过形变量来发令系统防护和防护等级，使电池保护更加及时和安全。

本发明在各个面上的应变电桥采用的并联方式，使得电池箱多个面同时受到撞击时，能够同时对多个相对应面进行电磁防护。

采用电磁线圈与永磁磁铁相结合的多级防护系统，当电池箱受到多重撞击时能够进行多重缓冲和排斥力，对电池进行更安全的保护。

电池盒、电池线圈固定盒以及永磁磁铁固定盒采用模块化设计，从而当电池箱受到局部冲击力集中的撞击时减少冲击力集中区以外的电池损坏。

采用复位弹簧和限位支架，防止在汽车行驶中颠簸造成往复板对电池盒的挤压，以及永磁磁铁间因为颠簸产生震荡排斥力造成电池较大摆幅的晃动。

采用多级联动方式把刚性碰撞转变为柔性碰撞，电池箱任意一面受到冲击碰撞，都会通过电磁磁极与永磁磁极同极排斥、往复板永磁磁极与电池盒壁外一侧永磁磁极同极排斥或弹簧压缩、电池盒壁外另一侧与往复板永磁磁极同极排斥或弹簧压缩等对冲击力进行多次减缓，保证电池的安全。

附图说明

图1是本发明的电池电磁防护系统示意图。

图2是应变电桥结构示意图。

图3是本发明的多级电磁防护装置结构俯视图。

图4是本发明的多级电磁防护装置结构主视图。

图5是本发明的电磁线圈电流走向结构图。

图6是本发明的电池盒永磁磁铁分布结构图。

图中附图标记含义如下：

10—电池箱、20—应变电桥、21—应变计、22—弹膜片、23—接线板、24—组桥线、25—绝缘衬垫、30—电压选别单片机、40—电流激发单片机、50—电流逆变模块、60—电磁防护装置、61—限位支架、611—凸台、612—限位板、62—复位弹簧、63—电磁线圈固定盒、631—附壁电磁线圈固定盒、632—往复电磁线圈固定盒、633—支杆、64—电磁线圈、641—磁介质、642—导电线圈、643—磁绝缘隔离块、644—卡槽、65—永磁磁铁、66—永磁磁铁固定盒、67—往复板、68—电池盒、69—压缩弹簧、70—电池

具体实施方式

一种电动车电池电磁防护系统及多级电磁防护装置，包括电池箱10、应变电桥20、电压选别单片机30、电池电流激发单片机40、电流逆变模块50、电磁防护装置60。

所述电池箱10置于车架上，与车架进行机械固定。所述应变电桥20均匀布于电池箱10外壁上，且每个电池箱10外壁面上设置多个应变电桥20，所述应变电桥20由应变计21、弹膜片22、接线板23、组桥线24、绝缘衬垫25组成，所述应变计21和弹膜片22通过胶水粘结、固化粘附于电池箱10箱壁上，所述应变计21根据惠斯通电桥的原理通过组桥线23和接线板24进行连接，所述弹膜片22作为灵敏度补偿并联于电桥内、所述绝缘衬垫25覆盖于应变计21和弹膜片22组成的电桥上，从而与外界绝缘，防止外界环境干扰。

所述电压选别单片机30和电池电流激发单片机40分别置于电池箱10的内壁上，所述电压选别单片机30上路连接于应变电桥20区，下路连接于汽车蓄电池70，用于选别应变电桥20区的应变电压。所示电池电流激发单片机40置于电池箱10内壁上，上路连接于电压选别单片机30，下路连接于电流逆变模块50，用于识别应变电压并激发不同路数的低电流。

所述电流逆变模块50置于电池箱的限位支架61内，上路连接于汽车蓄电池70，下路连接于电磁防护装置60，用于为电磁防护装置60提供瞬间高电流，从而激发高强度磁场。

所述电磁防护装置60位于电池箱10内，包括限位支架61、复位弹簧62、电磁线圈固定盒63、电磁线圈64、永磁磁铁65、永磁磁铁固定盒66、往复板67、电池盒68、压缩弹簧69组成。

所述限位支架61布置于电池箱10内的四角处，且限位支架61直角面与电池箱10内壁固接。所述限位支架61的未接触面相交处设置截面为锥形凹槽的凸台611，凸台611与未接触面的连接处设置有限位板612。所述电磁线圈64置于电磁线圈固定盒63内，由磁介质641和缠绕于磁介质上的导电线圈642组成，电磁线圈64在电磁线圈固定盒63内等距排布，电磁线圈64之间设置有磁绝缘隔离块643，防止相邻线圈干扰。电磁线圈64之间采用串联方式连接，通过电磁线圈固定盒63上的穿线孔与外界电路联通。所述电磁线圈固定盒63在同平面设置为多个，相邻电磁线圈固定盒63之间通过卡槽644连接。所述电磁线圈固定盒63分为附壁电磁线圈固定盒631和往复电磁线圈固定盒632。所述附壁电磁线圈固定盒631靠近电池箱10的一侧通过支杆633与电池箱10内壁固接。所述往复电磁线圈固定盒632靠近往复板67的一侧通过复位弹簧62与往复板67相连。所述永磁磁铁65置于永磁磁铁固定盒66内并呈等距排布，相邻永磁磁铁65间设置有磁绝缘隔离块643，防止相邻永磁磁铁65之间的磁场干扰。所述永磁磁铁固定盒66位于附壁电磁线圈固定盒631和往复电磁线圈固定盒632之间，在同平面竖直方向设置为多个，且数量与电磁线圈固定盒63的数量相同。所述永磁磁铁固定盒66的两端与电池箱10固接。所述电池盒68的内腔用于存放电池，在同平面竖直方向设置为多个且相邻电池盒68之间通过卡槽644相连，数量与对应面电磁线圈固定盒67的数量相同。所述电池盒68的两侧外壁布置有永磁磁铁65，水平方向上相邻电池盒68外壁的永磁磁铁65数量相同，且相对面的磁极相同。最外层和最底层的电池盒68靠近往复板67一侧的外壁与对应的往复板67的外壁设置有排布相同，磁极相同的永磁磁铁65。而所述电池盒68内电池电极端部所对应面的外壁连接于压缩弹簧69的一端，所述压缩弹簧69的另一端与相邻的往复板67侧面相连。所述往复板67的另一侧通过支杆633与电磁线圈固定盒63的外壁固接，同时通过复位弹簧62与限位板612相连，所述往复板67的两端置于限位支架61的凸台611上的凹槽内。

下面结合图1-6对本发明的工作过程做进一步的说明：

当电动汽车的电池箱10受到撞击或者碰撞时，在冲击力的作用下电池箱10外壁发生形变，从而使得应变电桥20上的应变计21发生形变，导致惠斯通电桥平衡被打破，输出电压信号U_i，电压信号通过电压选别单片机30与触发电池70输出激发电流的最小电压U0进行对比，当U_i＜U₀时，说明形变范围在电池70安全的形变量范围内，电流激发单片机40不激发电池70输出电流。当U₀≤U_i＜2U₀时，说明形变范围超出电池70安全的形变量范围，电流激发单片机40激发电池70输出单路激发电流，电流逆变模块50受到单路激发电流激发，产生瞬时高电流，从而激发对应受冲击面内的电磁防护装置60进行单级防护。当U_i≥2U₀时，说明形变范围远超出电池70安全的形变量范围内，电流激发单片机40激发电池70输出双路路激发电流，电流逆变模块50受到单路激发电流激发，产生瞬时高电流，从而激发对应受冲击面内的电磁防护装置60进行多级防护。当电磁防护装置60内的电磁线圈64受到高电流激发时，会产生瞬间高强度磁场，产生的磁场磁极与对应的永磁磁极相同，从而产生高强度排斥力，一方面迅速削减冲击力，推动往复板67在凸台611的凹槽内滑动，往复板67受到电池盒68外壁永磁磁铁65的同极排斥力的作用，进一步减缓冲击力，而一侧受到排斥力的电池盒68通过另外一侧永磁磁铁65的同极排斥作用，推动了相对的往复板67，进一步削弱冲击力，从而通过多级联动作用把刚性碰撞转变为柔性碰撞，极大的保护了电池不被损坏。当电池箱10受到多面同时碰撞时，如图1中以A、B、C三个侧面为例，当三侧面同时受冲击时，由于各个面之间应变电桥20为并联方式，因此可以同时激发堕落电流，进而同时激发不同面内的电磁防护装置60的电磁防护系统同时对电池70进行防护。

本说明书仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种电动车电池电磁防护系统及多级电磁防护装置，包括电池箱、应变电桥、电压选别单片机、电池电流激发单片机、电流逆变模块、电磁防护装置；

所述电池箱置于车架上，与车架进行机械固定；

所述应变电桥均匀布于电池箱外壁上，且每个电池箱外壁面上设置多个应变电桥；所述电压选别单片机和电池电流激发单片机分别置于电池箱的内壁上；所述电压选别单片机上路连接于应变电桥区，下路连接于汽车蓄电池；所示电池电流激发单片机置于电池箱内壁上，上路连接于电压选别单片机，下路连接于电流逆变模块；

所述电流逆变模块置于电池箱的限位支架内，上路连接于汽车蓄电池，下路连接于电磁防护装置；所述电磁防护装置位于电池箱内。

2.根据权利要求1所述的一种电动车电池电磁防护系统及多级电磁防护装置，其特征在于：所述电磁防护装置包括限位支架、复位弹簧、电磁线圈固定盒、电磁线圈、永磁磁铁、永磁磁铁固定盒、往复板、电池盒、压缩弹簧组成；

所述限位支架布置于电池箱内的四角处，且限位支架接触面与电池箱内壁固接；所述限位支架的未接触面相交处设置截面为锥形凹槽状的凸台，凸台与未接触面的连接处设置有限位板；所述电磁线圈置于电磁线圈固定盒内，由磁介质和缠绕于磁介质上的导电线圈组成，电磁线圈在电磁线圈固定盒内等距排布，电磁线圈之间设置有磁绝缘隔离块；电磁线圈之间采用串联方式连接，通过电磁线圈固定盒上的穿线孔与外界电路联通；所述电磁线圈固定盒在同平面设置为多个，并通过卡槽连接；所述电磁线圈固定盒分为附壁电磁线圈固定盒和往复电磁线圈固定盒，所述附壁电磁线圈固定盒靠近电池箱的一侧通过支杆与电池箱内壁固接，所述往复电磁线圈固定盒靠近往复板的一侧通过复位弹簧与往复板相连；所述永磁磁铁置于永磁磁铁固定盒内并呈等距排布，相邻永磁磁铁间设置有磁绝缘隔离块；所述永磁磁铁固定盒位于附壁电磁线圈固定盒和往复电磁线圈固定盒之间，在同平面设置为多个，且数量与电磁线圈固定盒的数量相同；所述永磁磁铁固定盒的两端与电池箱固接；所述电池盒在同平面竖直方向设置为多个且相邻电池盒之间通过卡槽相连，数量与对应面电磁线圈固定盒的数量相同；所述电池盒的两侧外壁和底部外壁布置有永磁磁铁，相邻电池盒外壁的永磁磁铁数量相同，且相对面的磁极相同，最外层的电池盒靠近往复板的一侧与对应的往复板的外壁设置有排布相同，磁极相同的永磁磁铁；所述电池盒端部的外壁连接于压缩弹簧的一端；所述压缩弹簧的另一端与相邻的往复板侧面相连；所述往复板的另一侧通过支杆与电磁线圈固定盒的外壁固接同时通过复位弹簧与限位板相连；所述往复板的两端置于限位支架的凸台上的凹槽内。

3.根据权利要求1所述的一种电动车电池电磁防护系统及多级电磁防护装置，其特征在于：所述应变电桥由应变计、弹膜片、接线板、组桥线、绝缘衬垫组成；所述应变计和弹膜片通过胶水粘结、固化粘附于电池箱箱壁上；所述应变计根据惠斯通电桥的原理通过组桥线和接线板进行连接；所述弹膜片作为灵敏度补偿并联于电桥内、所述绝缘衬垫覆盖于应变计和弹膜片组成的电桥上。