CN109449532B - 一种用于驱动型电池的冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于驱动型电池的冷却系统，所述用于驱动型电池的冷却系统包括驱动型电池、冷却盒体、智能冷却装置；所述驱动型电池设置在所述冷却盒体中，所述智能冷却装置与所述冷却盒体连通。本发明的用于驱动型电池的冷却系统能够精准的得到驱动型电池的温度，并基于温度以及温度变化率选择合适的冷却方式，不仅实现了驱动型电池的常规性冷却，而且还在出现异常状况时能够及时实现保护。

Description

一种用于驱动型电池的冷却系统
技术领域
本发明涉及电池领域，具体而言，涉及一种用于驱动型电池的冷却系统。
背景技术
随着人们对自然环境的日益关注，越来越多的一次性能源被清洁能源和二次能源所取代，例如，大量的混动汽车、纯电动汽车正在崛起，取代传统的汽油汽车。虽然 采用电力驱动功能的汽车能够显著的降低对一次能源的依赖，实现生态友好，但由于 需要驱动汽车，其中采用的驱动型电池需要输出很大的功率，这导致驱动型电池经常 会出现发热的情况。如果不对电池的发热进行预防或者制止，将会产生严重的后果， 例如某品牌手机电池发热导致的人身伤亡。
现有技术中，大多数电池冷却技术针对的对象均是小型电子产品，而对例如汽车这种超大功率设备的驱动电池冷却方面涉猎较少。且，现有技术中大部分都是直接测 量电池表面的温度，然而，这种直接测量的方式由于测量技术以及环境中存在的介质 的限制，无法精准而迅速的表征电池实际的温度。此外，现有的驱动型电池冷却技术 中并没有考虑到当电池突然急剧升温下如何保障其周围人物的安全。
发明内容
本发明提出了一种用于驱动型电池的冷却系统，其特征在于，所述用于驱动型电池 的冷却系统包括驱动型电池、冷却盒体、智能冷却装置；所述驱动型电池设置在所述 冷却盒体中，所述智能冷却装置与所述冷却盒体连通。
所述冷却盒体的底边中央处具有连接管道，所述智能冷却装置通过所述连接管道与 所述冷却盒体连通。
所述驱动型电池的底面与所述冷却盒体的底面直接接触，所述驱动型电池设置在所 述冷却盒体中一预定位置，所述预定位置使得所述驱动型电池的几何中心与所述冷却盒体的几何中心连接的直线与所述底面垂直。
所述驱动型电池的电极设置在其顶面上，所述电极通过电力线路连接被所述驱动型 电池驱动的电动汽车负载电路。
所述驱动型电池可拆卸的设置在所述预定位置。
所述可拆卸的方式包括挂钩、卡槽、凹凸块、磁性吸合中的任一种。
在所述冷却盒体的侧壁上高于所述电极的位置上设置有温度传感装置，所述温度传 感装置用于测量所述冷却盒体内的温度，并将所述温度传输至所述智能冷却装置；在所述驱动型电池的顶面上设置有温差感测装置，所述温差感测装置用于测量所述冷却 盒体内与所述驱动型电池的温差，并将所述温差转换成电流传输至所述智能冷却装 置。
所述温度传感装置包括用于测量所述冷却盒体内温度的温度传感器以及与所述温度 传感器连接进而将所述温度传输至所述智能冷却装置的温度通信器。
所述温差感测装置包括直接与所述驱动型电池的顶面接触的半导体热电材料层、微 电流检测器、超级电容、电流通信器；所述半导体热电材料层能够感应到所述冷却盒 体内与所述驱动型电池的温差，并基于所述温差产生电力；所述微电流检测器与所述 半导体热电材料层电力连接，用于检测基于所述电力产生的电流；所述电流通信器与 所述微电流检测器通信连接，用于将所述电流传输至所述智能冷却装置；所述超级电 容与所述半导体热电材料层、微电流检测器分别电力连接，用于形成电力回路，并存 储所述电力。
所述智能冷却装置包括风冷部、油冷部、液氮部和主控制部；所述风冷部、油冷部、液氮部分别与所述主控制部直接连接并以所述主控制部为中心，环绕所述主控制 部、相互间隔180度设置。
所述主控制部包括主控制通信器、CPU、驱动器；所述主控制通信器用于接收所述温度、电流，并将所述温度、电池传输至所述CPU；所述CPU基于所述温度、电流计 算出准确的所述驱动型电池的温度以及温度变化率，并根据所述驱动型电池的温度以 及温度变化率选择适合的冷却方式，基于所述冷却方式输出驱动指令至所述驱动器， 之后基于所述冷却方式向所述风冷部、油冷部或液氮部输出运行指令；所述驱动器用 于基于所述CPU的驱动指令驱动所述智能冷却装置的旋转滚轮进而使得所述智能冷却 装置整体能够以所述主控制部的几何中线为轴旋转至预定位置。
所述冷却方式为风冷却、油冷却、液氮冷却；所述预定位置为使得所述风冷部与所述连接管道对接的第一位置、使得所述油冷部与所述连接管道对接的第二位置、使得 所述液氮部与所述连接管道对接的第三位置。
所述风冷部包括风冷部MCU、风扇；所述风冷部MCU在接收到所述运行指令时控 制所述风扇以预定转速转动一预定第一时间，使得所述风扇产生的风经过所述连接管 道流入所述冷却盒体的底部，并基于空气动力学原理由下至上环绕所述驱动型电池运 动。
所述油冷部包括油冷部MCU、油箱、阀门；所述油冷部MCU在接收到所述运行指 令时控制所述阀门以预定开口宽度打开一预定第二时间，使得所述油箱中的油经过所 述阀门、连接管道流入所述冷却盒体，环绕所述驱动型电池。
所述油冷部还包括微型油泵，在达到所述预定第二时间时所述微型油泵将流入所述 冷却盒体中的油抽回至所述油冷部。
所述液氮部包括液氮部MCU、液氮瓶、开关；所述液氮部MCU在接收到所述运行 指令时控制所述开关打开一预定第三时间，使得所述液氮瓶中的液氮经过所述开关、 连接管道流入所述冷却盒体，环绕所述驱动型电池。
流入所述冷却盒体的油、液氮的高度小于所述电极的高度。
所述CPU基于所述温度、电流计算出准确的所述驱动型电池的温度以及温度变化率的方法如下：
(1)根据所述电流以及所述半导体热电材料层的电流-温差曲线得到温差；所述电流-温差曲线是所述半导体热电材料层的固有属性，横轴为电流数值，纵 轴为温差数值，表征某一温差下所述半导体热电材料层能够产生的电流大 小；
(2)将所述温度与所述温差相加得到所述驱动型电池的温度；
(3)计算在预定周期时间内所述电流的变化量，即为所述温度变化率。
根据所述驱动型电池的温度以及温度变化率选择适合的冷却方式的具体步骤包括：
a.判断所述驱动型电池的温度是否大于第一预设温度或所述温度变化率是否大于 第一预设变化率，如果是，转至步骤b；如果否，转至步骤c；
b.选择液氮冷却，结束；
c.判断所述驱动型电池的温度、温度变化率是否满足以下条件之一：
所述驱动型电池的温度大于第二预设温度，所述驱动型电池的温度大于第三 预设温度且所述温度变化率大于第二预设变化率，
所述第三预设温度<第二预设温度<<第一预设温度，所述第二预设变化率<<第 一预设变化率；
如果是，转至步骤d；如果否转至步骤e；
d.选择油冷却方式，结束；
e.判断所述驱动型电池的温度是否大于第四预设温度，所述第四预设温度<第三预 设温度，如果是，选择风冷却方式，结束；如果否，结束。
当所述冷却方式为液氮冷却时，所述CPU输出驱动指令至所述驱动器使得所述驱动器驱动所述智能冷却装置旋转至第三位置，所述CPU还输出运行指令至所述液氮 部；当所述冷却方式为油冷却时，所述CPU输出驱动指令至所述驱动器使得所述驱动 器驱动所述智能冷却装置旋转至第二位置，所述CPU还输出运行指令至所述油冷部； 当所述冷却方式为风冷却时，所述CPU输出驱动指令至所述驱动器使得所述驱动器驱 动所述智能冷却装置旋转至第一位置，所述CPU还输出运行指令至所述风冷部。
本发明所取得的有益技术效果是：
1、采用测量环境温度的温度传感器以及测量温差的材料层实现了精准的电池温度的测量；
2、基于测量的电池的温度以及温度变化率选择合适的冷却方式；
3、设置了环绕、包围型的油冷却方式，使得电池整体浸泡在油中，提高冷却效 率；
4、针对突发状况设置了足以保障人物安全的液氮冷却方式。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在图中，在不同的视图中，相同的附图标记指 定对应的部分。
图1是本发明的用于驱动型电池的冷却系统的俯视图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释 本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之 后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系 统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权 利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特 征根据以下将详细描述将是显而易见的。
实施例一。
请结合附图1。
一种用于驱动型电池的冷却系统，其特征在于，所述用于驱动型电池的冷却系统包 括驱动型电池、冷却盒体、智能冷却装置；所述驱动型电池设置在所述冷却盒体中， 所述智能冷却装置与所述冷却盒体连通。
所述冷却盒体的底边中央处具有连接管道，所述智能冷却装置通过所述连接管道与 所述冷却盒体连通。
所述驱动型电池的底面与所述冷却盒体的底面直接接触，所述驱动型电池设置在所 述冷却盒体中一预定位置，所述预定位置使得所述驱动型电池的几何中心与所述冷却盒体的几何中心连接的直线与所述底面垂直。
这种位置关系设置使得风冷的循环效果能够得到最大化，是申请人创造性的运用空 气动力学原理的体现之一。
所述驱动型电池的电极设置在其顶面上，所述电极通过电力线路连接被所述驱动型 电池驱动的电动汽车负载电路。
所述驱动型电池可拆卸的设置在所述预定位置。
所述可拆卸的方式包括挂钩、卡槽、凹凸块、磁性吸合中的任一种。
在所述冷却盒体的侧壁上高于所述电极的位置上设置有温度传感装置，所述温度传 感装置用于测量所述冷却盒体内的温度，并将所述温度传输至所述智能冷却装置；在所述驱动型电池的顶面上设置有温差感测装置，所述温差感测装置用于测量所述冷却 盒体内与所述驱动型电池的温差，并将所述温差转换成电流传输至所述智能冷却装 置。
所述温度传感装置包括用于测量所述冷却盒体内温度的温度传感器以及与所述温度 传感器连接进而将所述温度传输至所述智能冷却装置的温度通信器。
所述温差感测装置包括直接与所述驱动型电池的顶面接触的半导体热电材料层、微 电流检测器、超级电容、电流通信器；所述半导体热电材料层能够感应到所述冷却盒 体内与所述驱动型电池的温差，并基于所述温差产生电力；所述微电流检测器与所述 半导体热电材料层电力连接，用于检测基于所述电力产生的电流；所述电流通信器与 所述微电流检测器通信连接，用于将所述电流传输至所述智能冷却装置；所述超级电 容与所述半导体热电材料层、微电流检测器分别电力连接，用于形成电力回路，并存 储所述电力。
采用环境的温度与表征环境温度与电池温度差值的电流能够得到精准的电池温度， 避免了现有技术中直接测量电池表面温度，使得检测装置一部分被介质包围而带来的温度误差，能够迅速、准确的得到电池温度数值。
所述智能冷却装置包括风冷部、油冷部、液氮部和主控制部；所述风冷部、油冷部、液氮部分别与所述主控制部直接连接并以所述主控制部为中心，环绕所述主控制 部、相互间隔180度设置。
所述主控制部包括主控制通信器、CPU、驱动器；所述主控制通信器用于接收所述温度、电流，并将所述温度、电池传输至所述CPU；所述CPU基于所述温度、电流计 算出准确的所述驱动型电池的温度以及温度变化率，并根据所述驱动型电池的温度以 及温度变化率选择适合的冷却方式，基于所述冷却方式输出驱动指令至所述驱动器， 之后基于所述冷却方式向所述风冷部、油冷部或液氮部输出运行指令；所述驱动器用 于基于所述CPU的驱动指令驱动所述智能冷却装置的旋转滚轮进而使得所述智能冷却 装置整体能够以所述主控制部的几何中线为轴旋转至预定位置。
所述冷却方式为风冷却、油冷却、液氮冷却；所述预定位置为使得所述风冷部与所述连接管道对接的第一位置、使得所述油冷部与所述连接管道对接的第二位置、使得 所述液氮部与所述连接管道对接的第三位置。
所述风冷部包括风冷部MCU、风扇；所述风冷部MCU在接收到所述运行指令时控 制所述风扇以预定转速转动一预定第一时间，使得所述风扇产生的风经过所述连接管 道流入所述冷却盒体的底部，并基于空气动力学原理由下至上环绕所述驱动型电池运 动。
所述油冷部包括油冷部MCU、油箱、阀门；所述油冷部MCU在接收到所述运行指 令时控制所述阀门以预定开口宽度打开一预定第二时间，使得所述油箱中的油经过所 述阀门、连接管道流入所述冷却盒体，环绕所述驱动型电池。
所述油冷部还包括微型油泵，在达到所述预定第二时间时所述微型油泵将流入所述 冷却盒体中的油抽回至所述油冷部。
所述液氮部包括液氮部MCU、液氮瓶、开关；所述液氮部MCU在接收到所述运行 指令时控制所述开关打开一预定第三时间，使得所述液氮瓶中的液氮经过所述开关、 连接管道流入所述冷却盒体，环绕所述驱动型电池。
设置多种可选择的冷却方式，不仅实现了根据实际情况合理的选择冷却方式，同时 也不会使得电池温度过低而降低其活性，也不需要降低电池的输出电压、电流或功 率，从而，最大的保障了对负载的电力供应质量。
流入所述冷却盒体的油、液氮的高度小于所述电极的高度，避免了冷却对负载的影 响。
所述CPU基于所述温度、电流计算出准确的所述驱动型电池的温度以及温度变化率的方法如下：
(1)根据所述电流以及所述半导体热电材料层的电流-温差曲线得到温差；所述电流-温差曲线是所述半导体热电材料层的固有属性，横轴为电流数值，纵 轴为温差数值，表征某一温差下所述半导体热电材料层能够产生的电流大 小；
(2)将所述温度与所述温差相加得到所述驱动型电池的温度；
(3)计算在预定周期时间内所述电流的变化量，即为所述温度变化率。
根据所述驱动型电池的温度以及温度变化率选择适合的冷却方式的具体步骤包括：
a.判断所述驱动型电池的温度是否大于第一预设温度或所述温度变化率是否大于第一预设变化率，如果是，转至步骤b；如果否，转至步骤c；
b.选择液氮冷却，结束；
c.判断所述驱动型电池的温度、温度变化率是否满足以下条件之一：
所述驱动型电池的温度大于第二预设温度，所述驱动型电池的温度大于第三 预设温度且所述温度变化率大于第二预设变化率，
所述第三预设温度<第二预设温度<<第一预设温度，所述第二预设变化率<<第 一预设变化率；
如果是，转至步骤d；如果否转至步骤e；
d.选择油冷却方式，结束；
e.判断所述驱动型电池的温度是否大于第四预设温度，所述第四预设温度<第三预设温度，如果是，选择风冷却方式，结束；如果否，结束。
当所述冷却方式为液氮冷却时，所述CPU输出驱动指令至所述驱动器使得所述驱动器驱动所述智能冷却装置旋转至第三位置，所述CPU还输出运行指令至所述液氮 部；当所述冷却方式为油冷却时，所述CPU输出驱动指令至所述驱动器使得所述驱动 器驱动所述智能冷却装置旋转至第二位置，所述CPU还输出运行指令至所述油冷部； 当所述冷却方式为风冷却时，所述CPU输出驱动指令至所述驱动器使得所述驱动器驱 动所述智能冷却装置旋转至第一位置，所述CPU还输出运行指令至所述风冷部。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范 围的情况下，可以进行许多改变和修改。因此，其旨在上述详细描述被认为是例示性 的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的 精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护 范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修 改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (1)

1.一种用于驱动型电池的冷却系统，其特征在于，所述用于驱动型电池的冷却系统包括驱动型电池、冷却盒体、智能冷却装置；所述驱动型电池设置在所述冷却盒体中，所述智能冷却装置与所述冷却盒体连通；所述冷却盒体的底边中央处具有连接管道，所述智能冷却装置通过所述连接管道与所述冷却盒体连通；所述驱动型电池的底面与所述冷却盒体的底面直接接触，所述驱动型电池设置在所述冷却盒体中一预定位置，所述预定位置使得所述驱动型电池的几何中心与所述冷却盒体的几何中心连接的直线与所述底面垂直；所述驱动型电池的电极设置在其顶面上，所述电极通过电力线路连接电动汽车负载电路，所述电动汽车负载电路被所述驱动型电池驱动；所述驱动型电池可拆卸的设置在所述预定位置；所述可拆卸的方式包括挂钩、卡槽、凹凸块、磁性吸合中的任一种；在所述冷却盒体的侧壁上高于所述电极的位置上设置有温度传感装置，所述温度传感装置用于测量所述冷却盒体内的温度，并将所述温度传输至所述智能冷却装置，在所述驱动型电池的顶面上设置有温差感测装置，所述温差感测装置用于测量所述冷却盒体内与所述驱动型电池的温差，并将所述温差转换成电流传输至所述智能冷却装置；所述温差感测装置包括直接与所述驱动型电池的顶面接触的半导体热电材料层、微电流检测器、超级电容、电流通信器；所述半导体热电材料层能够感应到所述冷却盒体内与所述驱动型电池的温差，并基于所述温差产生电力；所述微电流检测器与所述半导体热电材料层电力连接，用于检测基于所述电力产生的电流；所述电流通信器与所述微电流检测器通信连接，用于将所述电流传输至所述智能冷却装置；所述超级电容与所述半导体热电材料层、微电流检测器分别电力连接，用于形成电力回路，并存储所述电力。
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