CN109873239A - 一种车辆及其动力电池箱、箱体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车辆及其动力电池箱、箱体，箱体包括箱本体，箱本体内设置有加热器、制冷器，所述加热器具有加热开关，所述制冷器具有制冷开关，所述箱本体内还具有内部容纳有热敏材料的容纳腔，所述箱本体内还设有与热敏材料配合的开关启闭结构，开关启闭结构具有在热敏材料受热膨胀时与制冷开关配合使制冷器启动的制冷启动部，所述开关启闭结构还具有在热敏材料受冷压缩时与加热开关配合使加热器启动的加热启动部，制冷启动部在热敏材料受冷时与制冷开关分离而使制冷器关闭，加热启动部在热敏材料受热时与加热开关分离而使加热器关闭，实现电池箱的箱本体温度的自适应调节，提高能量利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆及其动力电池箱、箱体。
背景技术
随着新能源汽车与储能技术的向前发展，动力电池技术也在不断进步。目前锂电子电池凭借其比能量高、电压平台高、循环性能好、无记忆效应和环保无污染等优点而成为主流的动力电池之一。锂电子电池作为一种先进的电池，其能量密度远高于铅酸、镍氢等传统型电池。但同时锂电子电池尤其是以石墨为负极的锂电子电池存在低温不能充电的缺陷，以三元材料为征集的锂电子电池高温时存在安全隐患，以锰酸锂为正极的锂电子电池存在高温寿命缩短等问题，严重的制约了电动汽车的快速普及，一些研究人员在电源系统集成设计时，在电池箱内部设计了加热装置以解决电池低温无法使用的问题，但是这种设计的电池在高温环境下又存在高温无法散热的棘手问题，为提高电池的使用寿命，有必要对电池系统温度进行充分的热管理，通过合理调节手段为电池提供良好的温度环境，有利于提升电池的全环境适应性、寿命及安全性。
在申请公布号为CN102723446A的中国专利申请文件中公开了一种电池内箱及使用更改电池内箱的而电池温控箱，其主要包括内箱盖板、内箱底板和内箱侧板，并在内箱盖板上的上下侧均设置有向背布置的导热翅片，内箱盖板为导热材质，内箱底板上设置有加热片，在温度较高时，通过导热翅片实现对电池的散热；在温度较低时，通过加热片实现对电池内部的加热，但是这种温控手段在实际的使用过程中，由于加热片的加热过程的不可控性以及导热翅片对箱体内部的自适应散热的不可控性，导致电池箱内部的温度控制精度不高，无法准确的将电池箱内的温度保持在电池性能最佳的温度范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动力电池箱，以解决现有技术中的电池箱内部的温控方式无法使温度保持在电池性能最佳的温度范围内的问题；本发明的目的还在于提供一种该动力电池箱的箱体；本发明的目的还在于提供一种使用该动力电池箱的车辆。
为实现上述目的，本发明动力电池箱的箱体的技术方案是：
方案1：动力电池箱的箱体，包括箱本体，所述箱本体内设置有用于提升箱本体内温度的加热器、用于降低箱本体内的温度的制冷器，所述加热器具有加热开关，所述制冷器具有制冷开关，所述箱本体内还具有内部容纳有热敏材料的容纳腔，所述箱本体内还设有与热敏材料配合的开关启闭结构，所述开关启闭结构具有在热敏材料受热膨胀时与制冷开关配合使制冷器启动的制冷启动部，所述开关启闭结构还具有在热敏材料受冷压缩时与加热开关配合使加热器启动的加热启动部，所述制冷启动部在热敏材料受冷时与所述制冷开关分离而使制冷器关闭，所述加热启动部在热敏材料受热时与所述加热开关分离而使加热器关闭。
方案2：在方案1的基础上，所述箱本体内设置有活塞缸，所述开关启闭结构包括设置在活塞缸内的活塞杆，所述活塞缸的驱动腔内填充有热敏材料而构成所述容纳腔，所述活塞杆受热敏材料的热胀冷缩驱动而往复移动，所述制冷开关和加热开关设置于活塞杆的移动路径上，所述加热启动部和制冷启动部设置于活塞杆上。
方案3：在方案2的基础上，所述活塞杆包括杆本体和设置在杆本体上的启动桩，所述启动桩的沿活塞杆移动方向的相背两端面的其中一个端面与所述加热开关顶压配合而构成所述加热启动部，另一个端面与所述制冷开关顶压配合而构成所述制冷启动部。
方案4：在方案2或3的基础上，所述活塞缸设置在箱本体的底壁上，所述活塞杆上下穿装于活塞缸中，所述制冷开关设置在箱本体的上端，加热开关设置在箱本体的侧壁上，所述加热启动部和制冷启动部位于制冷开关和启动开关之间。
方案5：在方案2或3的基础上，所述制冷开关与所述制冷启动部挡止配合而限制活塞杆的正向最大位移，所述加热开关上设置有用于与加热启动部挡止配合以限制活塞杆的反向最大位移的限位结构。
方案6：在方案5的基础上，所述限位结构为悬置于加热器上并朝向活塞杆一侧延伸的限位板。
方案7：在方案5的基础上，所述活塞缸上设置有与活塞杆的正向最大位移对应的热敏材料的受热温度的温度上限标记，还设有与活塞杆的反向最大位移对应的热敏材料的受冷温度的温度下限标记。
本发明动力电池箱的技术方案是：
方案8：动力电池箱，包括箱体，所述箱体内设置有电池，所述箱体包括箱本体，箱本体内设置有用于提升箱本体内温度的加热器、用于降低箱本体内的温度的制冷器，所述加热器具有加热开关，所述制冷器具有制冷开关，所述箱本体内还具有内部容纳有热敏材料的容纳腔，所述箱本体内还设有与热敏材料配合的开关启闭结构，所述开关启闭结构具有在热敏材料受热膨胀时与制冷开关配合使制冷器启动的制冷启动部，所述开关启闭结构还具有在热敏材料受冷压缩时与加热开关配合使加热器启动的加热启动部，所述制冷启动部在热敏材料受冷时与所述制冷开关分离而使制冷器关闭，所述加热启动部在热敏材料受热时与所述加热开关分离而使加热器关闭。
方案9：在方案8的基础上，所述箱本体内设置有活塞缸，所述开关启闭结构包括设置在活塞缸内的活塞杆，所述活塞缸的驱动腔内填充有热敏材料而构成所述容纳腔，所述活塞杆受热敏材料的热胀冷缩驱动而往复移动，所述制冷开关和加热开关设置于活塞杆的移动路径上，所述加热启动部和制冷启动部设置于活塞杆上。
方案10：在方案9的基础上，所述活塞杆包括杆本体和设置在杆本体上的启动桩，所述启动桩的沿活塞杆移动方向的相背两端面的其中一个端面与所述加热开关顶压配合而构成所述加热启动部，另一个端面与所述制冷开关顶压配合而构成所述制冷启动部。
方案11：在方案9或10的基础上，所述活塞缸设置在箱本体的底壁上，所述活塞杆上下穿装于活塞缸中，所述制冷开关设置在箱本体的上端，加热开关设置在箱本体的侧壁上，所述加热启动部和制冷启动部位于制冷开关和启动开关之间。
方案12：在方案9或10的基础上，所述制冷开关与所述制冷启动部挡止配合而限制活塞杆的正向最大位移，所述加热开关上设置有用于与加热启动部挡止配合以限制活塞杆的反向最大位移的限位结构。
方案13：在方案12的基础上，所述限位结构为悬置于加热器上并朝向活塞杆一侧延伸的限位板。
方案14：在方案12的基础上，所述活塞缸上设置有与活塞杆的正向最大位移对应的热敏材料的受热温度的温度上限标记，还设有与活塞杆的反向最大位移对应的热敏材料的受冷温度的温度下限标记。
本发明车辆的技术方案是：
方案15：车辆，包括车体和设置在车体上的动力电池箱，所述动力电池箱包括箱体，所述箱体内设置有电池，所述箱体包括箱本体，所述箱本体内设置有用于提升箱本体内温度的加热器、用于降低箱本体内的温度的制冷器，所述加热器具有加热开关，所述制冷器具有制冷开关，所述箱本体内还具有内部容纳有可热胀冷缩的热敏材料的容纳腔，所述箱本体内还设有与热敏材料配合的开关启闭结构，所述开关启闭结构具有在热敏材料受热膨胀时与制冷开关配合使制冷器启动的制冷启动部，所述开关启闭结构还具有在热敏材料受冷压缩时与加热开关配合使加热器启动的加热启动部，所述制冷启动部在热敏材料受冷时与所述制冷开关分离而使制冷器关闭，所述加热启动部在热敏材料受热时与所述加热开关分离而使加热器关闭。
方案16：在方案15的基础上，所述箱本体内设置有活塞缸，所述开关启闭结构包括设置在活塞缸内的活塞杆，所述活塞缸的驱动腔内填充有热敏材料而构成所述容纳腔，所述活塞杆受热敏材料的热胀冷缩驱动而往复移动，所述制冷开关和加热开关设置于活塞杆的移动路径上，所述加热启动部和制冷启动部设置于活塞杆上。
方案17：在方案16的基础上，所述活塞杆包括杆本体和设置在杆本体上的启动桩，所述启动桩的沿活塞杆移动方向的相背两端面的其中一个端面与所述加热开关顶压配合而构成所述加热启动部，另一个端面与所述制冷开关顶压配合而构成所述制冷启动部。
方案18：在方案16或17的基础上，所述活塞缸设置在箱本体的底壁上，所述活塞杆上下穿装于活塞缸中，所述制冷开关设置在箱本体的上端，加热开关设置在箱本体的侧壁上，所述加热启动部和制冷启动部位于制冷开关和启动开关之间。
方案19：在方案16或17的基础上，所述制冷开关与所述制冷启动部挡止配合而限制活塞杆的正向最大位移，所述加热开关上设置有用于与加热启动部挡止配合以限制活塞杆的反向最大位移的限位结构。
方案20：在方案19的基础上，所述限位结构为悬置于加热器上并朝向活塞杆一侧延伸的限位板。
方案21：在方案19的基础上，所述活塞缸上设置有与活塞杆的正向最大位移对应的热敏材料的受热温度的温度上限标记，还设有与活塞杆的反向最大位移对应的热敏材料的受冷温度的温度下限标记。
本发明的有益效果是：相比于现有技术，本发明所涉及的动力电池箱，为了保证电池能够在性能最佳的温度范围内运作，采用热敏材料的热胀冷缩的原理，同时在箱本体内设置于热敏材料配合的开关启闭结构，从而能够实现在箱体内的温度过高时，热敏材料受热而膨胀，进而带动开关启闭结构中的制冷启动部与制冷开关配合，使制冷器启动，通过制冷器将箱本体内部降温，实现箱本体内的温度的下降，在温度下降时，热敏材料会受冷收缩，进而带动开关启闭结构，使开关启闭结构与制冷开关分离，在箱本体内的温度下降到一定温度（即电池的性能最佳的温度范围中的最低温）时，上述的热敏材料会带动开关启动结构中的加热启动部与加热开关配合，使加热器启动，通过加热器将箱本体内部升温，进而实现箱本体的温度的提升，通过这种方式，能够比较精准的保证电池箱的箱本体内的温度一直保持在电池性能最佳的温度范围内，结构比较简单，而且成本较低，较好的实现电池箱的箱本体温度的自适应调节，提高能量利用率。
附图说明
图1为本发明的动力电池箱的实施例一的结构示意图；
图2为图1中的箱体内部结构图；
图3为图2中的活塞缸和活塞杆的装配结构示意图；
图4为本发明的动力电池箱的实施例二的结构示意图；
图5为本发明的动力电池箱的实施例三的结构示意图；
图6为本发明的动力电池箱的实施例四的结构示意图；
图7为本发明的动力电池箱的实施例五的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的动力电池箱的实施例一，如图1至图3所示，该动力电池箱应用于车辆中，在本实施例中，其包括箱体和设置在箱体中的电池2。
对于箱体来说，其包括由底板16、侧板15和顶板14共同围设成的箱本体1，其中在底板16上设置有活塞缸11，活塞缸11沿上下方向延伸，在活塞缸11内穿装有活塞杆17，活塞缸11内填充有热敏材料3，热敏材料3为可热胀冷缩的材质，上述的活塞杆17设置在热敏材料3的上方，在实际的使用过程中，箱本体1内的温度变化可引起热敏材料3的体积的变化，进而能够实现与或活塞杆17的相互配合，实现活塞杆17的向上移动或向下移动。
同时，在箱本体1内还设置有加热器13和制冷器12，同时在加热器13上设置有加热开关131，在制冷器12上设置有制冷开关121，而且加热开关131和制冷开关121均为按压式开关，上述的活塞杆17在上下移动的过程中，在温度升高时，热敏材料3体积膨胀，进而带动活塞杆17向上移动，此时活塞杆17上具有与制冷开关121配合以使制冷器12开启的制冷启动部，从而能够实现通过制冷器12对箱体内降温；在温度降低时，热敏材料3体积压缩，继而带动活塞杆17向下移动，活塞杆17上具有与加热开关131配合以使加热器13启动的加热启动部，从而能够实现通过加热器13对箱体内升温。上述的加热开关131设置在箱体的侧板15上，制冷开关121设置在箱体的顶板14上，同时活塞杆17的杆身上悬置有位于加热开关131和制冷开关121之间的启动桩18，启动桩18在跟随活塞杆17向上移动时，可以与制冷开关121配合，向下移动时，可以与加热开关131配合，从而能够实现对箱体内部的温度控制。
定义箱体内保持电池温度的性能最佳温度范围为T1~T2，在本实施例中，T1优选为10°，T2优选为40°，对应的制冷开关121的启动温度是箱体内温度超过T2时，加热器13的启动温度是箱体内的温度低于T1时，具体的为：该活塞杆17包括杆体和设置在杆体的一侧的启动桩18，该启动桩18跟随杆体做上下移动，同时，制冷开关121于箱本体1的顶板14下侧设置并向下延伸，启动桩18的上端面能够向上移动并与制冷开关121顶压配合，进而实现制冷器12的启动，加热开关131悬置于箱本体1的侧板15一侧，并朝向活塞杆17的方向延伸，启动桩18的下端面能够与加热开关131向下顶压配合，继而实现加热器13的启动；同时，在加热器13上还设置有限位板132，通过限位板132能够限制活塞杆17的向下位移极限，进而保证加热开关131与启动桩18的稳定配合，同时，制冷开关121的下端面与启动桩18朝上挡止配合，进而保证活塞杆17的向上移动极限，进而保证制冷开关121与启动桩18的稳定配合。
对于的活塞缸11的侧壁上设置有温度上限标示111（温度处于T2时）和温度下限标示112（温度处于T1时），分别活塞杆17与对应的加热开关131与制冷开关121的配合位置。
在实际的使用过程中，制冷开关121和加热开关131均为自由状态，当启动桩18与对应的开关配合时，对应的制冷器12或加热器13开始工作，当启动桩18与对应的开关脱离时，对应的制冷器12或加热器13自动关闭，在无外界控制的情况下，加热开关131和制冷开关121均处于关闭状态。当温度达到上限标示111时，活塞杆17受热敏材料3推动而向上运动到制冷开关121处，正好打开制冷器12；当温度达到下限标示112时，启动桩18向下运动到加热开关131处，正好打开加热器13，若继续向下运动，则本对应的限位块挡止，不能继续运动。
该电池箱的工作原理是：当箱本体1内的温度达到温度上限T2以上时，此时由于热敏材料3膨胀导致活塞杆17带动启动桩18向上运动，直至顶压制冷开关121，打开制冷器12，制冷器12持续工作，从而降低箱本体1内的温度至T2以下，此时由于热敏材料3受冷收缩，活塞杆17带动启动桩18向下运动与制冷开关121脱离，制冷器12关闭，不再工作，从而保证了箱本体1内的温度不至于过高，始终保持在温度上限T2温度以下。
当箱本体1中的温度达到温度下限T1以下时，此时由于热敏材料3收缩导致活塞杆17带动启动桩18向下运动，直至压缩加热开关131，打开加热器13，加热器13持续工作，从而能够提高箱本体1内的温度值T1以上，此时由于热敏材料3受热膨胀，活塞杆17带动启动桩18脱离加热开关131，加热器13关闭，不再工作，从而保证了箱本体1内的温度不至于过低，始终保持在温度下限T1温度以上。需要说明的是，上述的限位块的设置主要是为了保证箱本体1内的温度过低时，活塞杆17带动启动桩18持续向下运动，达到限位块处时，由于限位块的限位作用，活塞杆17无法继续向下移动，从而能够保证加热开关131在温度低于T1以下时仍能持续工作。
本实施例中所描述的热敏材料通常可采用热膨胀系数较大的气体，如空气、二氧化碳等，当然，在其他实施例中，热敏材料也可以设置为汽油、水银灯液体材料。
本发明所涉及的电池箱的实施例二：与实施例一的不同之处在于，如图4所示，上述的活塞缸11可以设置有两个，两个活塞缸11内均设置有热敏材料3，其中一个活塞缸11中的活塞杆17与加热开关131配合，另一个活塞缸11中的活塞杆17与制冷开关121配合，也能够实现箱本体1内的温度控制。
本发明所涉及的电池箱的实施例三：与实施例一的不同之处在于，如图5所示，上述的活塞缸11可以设置在顶板14上，制冷开关121设置在底板16上，同时能够实现对箱本体1内的温度控制。
本发明所涉及的电池箱的实施例四：与实施例一的不同之处在于，如图6所示，启动桩18可以设置有两个，分别用于与对应的开关配合实现温度的控制。
本发明所涉及的电池箱的实施例五：与实施例一的不同之处在于，如图7所示，也可将加热开关131和制冷开关121设置为常开式的，并在活塞杆17上设置启动槽171，在温度正常的情况下，活塞杆17的侧壁与对应的制冷开关121和启动开关均顶压配合使制动器和加热器13关闭，在活塞杆17受热或受冷移动时，对应的加热开关131和制冷开关121可进入至启动槽171中，进而实现对应的制动器和加热器13的启动。
在其他实施例中，该活塞缸11和活塞杆17还可以水平设置在箱本体1内；活塞杆还可以由杠杆结构的形式代替，通过杠杆在摆动过程中的运动路径实现分别于制冷开关和加热开关的配合。
本发明所涉及的动力电池箱的箱体的实施例，其结构与上述的动力电池箱的实施例一至五中的任一项中的箱体的结构一致，不再详细展开。
本发明所涉及的车辆的实施例，包括车体和设置在车体上的动力电池箱，该动力电池箱的结构与上述的动力电池箱的实施例一至五中的任一项中的结构一致，不再详细展开。
Claims (9)
1.动力电池箱的箱体，包括箱本体，其特征在于：所述箱本体内设置有用于提升箱本体内温度的加热器、用于降低箱本体内的温度的制冷器，所述加热器具有加热开关，所述制冷器具有制冷开关，所述箱本体内还具有内部容纳有热敏材料的容纳腔，所述箱本体内还设有与热敏材料配合的开关启闭结构，所述开关启闭结构具有在热敏材料受热膨胀时与制冷开关配合使制冷器启动的制冷启动部，所述开关启闭结构还具有在热敏材料受冷压缩时与加热开关配合使加热器启动的加热启动部，所述制冷启动部在热敏材料受冷时与所述制冷开关分离而使制冷器关闭，所述加热启动部在热敏材料受热时与所述加热开关分离而使加热器关闭。
2.根据权利要求1所述的动力电池箱的箱体，其特征在于：所述箱本体内设置有活塞缸，所述开关启闭结构包括设置在活塞缸内的活塞杆，所述活塞缸的驱动腔内填充有热敏材料而构成所述容纳腔，所述活塞杆受热敏材料的热胀冷缩驱动而往复移动，所述制冷开关和加热开关设置于活塞杆的移动路径上，所述加热启动部和制冷启动部设置于活塞杆上。
3.根据权利要求2所述的动力电池箱的箱体，其特征在于：所述活塞杆包括杆本体和设置在杆本体上的启动桩，所述启动桩的沿活塞杆移动方向的相背两端面的其中一个端面与所述加热开关顶压配合而构成所述加热启动部，另一个端面与所述制冷开关顶压配合而构成所述制冷启动部。
4.根据权利要求2或3所述的动力电池箱的箱体，其特征在于：所述活塞缸设置在箱本体的底壁上，所述活塞杆上下穿装于活塞缸中，所述制冷开关设置在箱本体的上端，加热开关设置在箱本体的侧壁上，所述加热启动部和制冷启动部位于制冷开关和启动开关之间。
5.根据权利要求2或3所述的动力电池箱的箱体，其特征在于：所述制冷开关与所述制冷启动部挡止配合而限制活塞杆的正向最大位移，所述加热开关上设置有用于与加热启动部挡止配合以限制活塞杆的反向最大位移的限位结构。
6.根据权利要求5所述的动力电池箱的箱体，其特征在于：所述限位结构为悬置于加热器上并朝向活塞杆一侧延伸的限位板。
7.根据权利要求5所述的动力电池箱的箱体，其特征在于：所述活塞缸上设置有与活塞杆的正向最大位移对应的热敏材料的受热温度的温度上限标记，还设有与活塞杆的反向最大位移对应的热敏材料的受冷温度的温度下限标记。
8.动力电池箱，包括箱体，所述箱体内设置有电池，所述箱体包括箱本体，其特征在于：所述箱本体内设置有用于提升箱本体内温度的加热器、用于降低箱本体内的温度的制冷器，所述加热器具有加热开关，所述制冷器具有制冷开关，所述箱本体内还具有内部容纳有热敏材料的容纳腔，所述箱本体内还设有与热敏材料配合的开关启闭结构，所述开关启闭结构具有在热敏材料受热膨胀时与制冷开关配合使制冷器启动的制冷启动部，所述开关启闭结构还具有在热敏材料受冷压缩时与加热开关配合使加热器启动的加热启动部，所述制冷启动部在热敏材料受冷时与所述制冷开关分离而使制冷器关闭，所述加热启动部在热敏材料受热时与所述加热开关分离而使加热器关闭。
9.车辆，包括车体和设置在车体上的动力电池箱，所述动力电池箱包括箱体，所述箱体内设置有电池，所述箱体包括箱本体，其特征在于：所述箱本体内设置有用于提升箱本体内温度的加热器、用于降低箱本体内的温度的制冷器，所述加热器具有加热开关，所述制冷器具有制冷开关，所述箱本体内还具有内部容纳有可热胀冷缩的热敏材料的容纳腔，所述箱本体内还设有与热敏材料配合的开关启闭结构，所述开关启闭结构具有在热敏材料受热膨胀时与制冷开关配合使制冷器启动的制冷启动部，所述开关启闭结构还具有在热敏材料受冷压缩时与加热开关配合使加热器启动的加热启动部，所述制冷启动部在热敏材料受冷时与所述制冷开关分离而使制冷器关闭，所述加热启动部在热敏材料受热时与所述加热开关分离而使加热器关闭。
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|---|---|---|---|---|
| CN111430636A (zh) * | 2020-05-16 | 2020-07-17 | 谢庆林 | 一种用于新能源电池的保护箱 |
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