CN110085929B - 一种新能源电池调温及防护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新能源电池调温及防护装置，包括采用形状记忆合金材质而在升温时向螺旋状态伸张的金属弹簧体，金属弹簧体串接在电池回路中，金属弹簧体内可轴向抽插的设置有内设电流变液或磁流变液的中空绝缘棒，中空绝缘棒的左端设有柱塞阀；中空绝缘棒的右端设有提供抵顶阻力的回位弹簧、相对分布的软磁材料以及触点位于软磁材料和中空绝缘棒之间的主微动开关，主微动开关串接在电池回路中。利用电流变液或磁流变液的磁通强度是随周围磁场强度的变化呈指数增长的，而金属弹簧体在遇到过载升温而伸张形成电抗，保证中空绝缘棒可克服回位弹簧的弹力而触发微动开关，断开过载电路，达到及时断开过载电路的目的。

Description

一种新能源电池调温及防护装置
技术领域
本发明属于应用电流变液(ER)进行新能源电池过载保护领域，尤其涉及一种新能源电池调温及防护装置。
背景技术
目前，新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。其中，纯电动汽车采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车行驶，技术相对简单成熟，是现阶段新能源汽车开发的热点。新能源电池箱是现代科技发展的一项新技术，新能源汽车通过电池作为动力源，安全保护措施尤为重要，如今多数的新能源电池缺乏安全和防护、保护措施，导致电池使用寿命短，使用不当容易发生自燃或人为等因素的安全保护，对生命及财产安全造成损害，并且充电或使用时用户无法了解电池的状态。
在先专利申请CN201811380108.2公开了可应用于新能源电池箱的可重复使用熔断器，包括外壳和活动腔，活动腔安装在外壳内，活动腔内填充有电流变液，活动腔内安装有滑块，滑块的下方设置有气囊，滑块的上方固定连接有联动轴，滑块与活动腔的内壁滑动连接，联动轴穿过活动腔，联动轴远离滑块的一端固定连接有U型轴，U型轴上固定连接有按压轴，按压轴穿过外壳，外壳的两侧对称安装有连接线，外壳内对称安装有与连接线对应的连接板。利用电流变液的固有性质，当流经电流过载的时候，利用简单的驱动有效的断开电路，且可以重复使用，有效断开电路之后，当电路恢复正常的时候，又可以再次使用。
但就现有功能性材料而言，上述活动腔中电流变液无论是采用电流变液(ER)，还是采用磁流变液(MR/MFR)，在遇到大电流产生的高强度磁场时，其都是从牛顿流体状态向宾果体状态转变，近似从悬浊液状态向固态转变，其体积应当是缩小而非增大的，因而是无法推动U型轴上升的，也就导致的相应的断开动作无法实现。
发明内容
本发明旨在提供一种能够及时断开过载电路的新能源电池调温及防护装置，其技术方案如下：
新能源电池调温及防护装置，包括采用形状记忆合金材质而在升温时向螺旋状态伸张的金属弹簧体，金属弹簧体串接在电池回路中，金属弹簧体内可轴向抽插的设置有内设电流变液或磁流变液的中空绝缘棒，中空绝缘棒的左端设有柱塞阀，柱塞阀的入口连接储存冷却液的容器，出口连接包覆在电池单体底部且低于所述容器的中空底盘；中空绝缘棒的右端设有提供抵顶阻力的回位弹簧、相对分布的软磁材料以及触点位于软磁材料和中空绝缘棒之间的主微动开关，主微动开关串接在电池回路中。利用电流变液或磁流变液的磁通强度是随周围磁场强度的变化呈指数增长的，而金属弹簧体在遇到过载升温而伸张时，与电流变液或磁流变液形成电感器而呈几何倍的增加了电流变液或磁流变液的周围磁场强度，保证中空绝缘棒可克服回位弹簧的弹力而触发微动开关，断开过载电路，达到及时断开过载电路的目的；同时，也会打开柱塞阀而利用冷却液对电池单体进行冷却散热，实现快速散热，进一步保护电池箱内电池单体。
进一步地，中空绝缘棒右端还连接有在微动开关触发后阻止其回弹的止回机构。
进一步地，止回机构包括可上下抽插的锁栓，锁栓上连接有向上压动或拉动锁栓的止回弹簧，锁栓的上端设有位于左侧的坡面，还设有位于右侧、且可挡止在中空绝缘棒右端的台阶左侧的挡沿。
进一步地，柱塞阀包括套管状的阀体，所述中空绝缘棒的左端可抽插的伸入阀体中而形成阀芯，阀芯和阀体之间设有密封结构。
进一步地，密封结构包括自左向右依次连接的环形台肩、端面密封圈、密封弹簧和环形台阶，环形台肩位于阀芯外壁上，环形台阶位于阀体的内壁上。
进一步地，密封结构还包括嵌装在阀芯外壁上的周面密封圈，周面密封圈位于环形台肩的左方。
进一步地，中空绝缘棒的内腔左端比右端窄。
进一步地，中空绝缘棒为导热塑料材质，软磁材料为金属材料且连接有位于电池箱外的散热翅片，回位弹簧为金属材质、和/或在压缩至极限位置时中空绝缘棒和软磁材料接触。利用电流变液或磁流变液的导热性能随周围磁场增强呈指数增长的，所以可通过中空绝缘棒在冷却液和散热翅片之间搭建热传导桥梁，进一步提高散热效率。
进一步地，所述容器和/或所述柱塞阀和/或所述容器可拆装的安装在电池箱中。
附图说明
图1是本发明新能源电池调温及防护装置的结构示意图；
图2是图1中中空绝缘棒的结构示意图；
图3是本发明新能源电池调温及防护装置中电池单体和中空底盘配合的示意图。
具体实施方式
参见图1，示出了本发明新能源电池调温及防护装置的结构示意图，该装置安装在车载电池箱内，属于机电开关内设备，连接在电池组和电池管理系统之间，和熔断器可一起使用，作为车载电池的一层重要保护措施，同时也肩负这在电池出现短路升温时迅速降温的功能，以期将车载电池的过载和短路故障所造成的损失降低到最少。
该新能源电池调温及防护装置主要由电瞬变机构、回路切断机构和散热机构三部分组成，其中电瞬变机构为回路切断机构和散热机构提供驱动，回路切断机构主司对电池回路进行切断，以对过载电路和短路电路进行保护，其与熔断器并联或串联使用；散热机构主要是在出现过载或短路中，对电池进行降温的，在正常电池运行状态下，可依赖电池箱内自带的风冷和/或水冷散热系统进行散热。下面对上述三机构逐一进行介绍：
电瞬变机构包括采用形状记忆合金材质而在升温时向螺旋状态伸张的金属弹簧体11，该金属弹簧体11在自由状态下呈现紧密的缩合状态而呈金属套筒形。金属弹簧体11串接在电池回路中，金属弹簧体11内可轴向抽插的设置有内设电流变液或磁流变液的中空绝缘棒12，优选的中空绝缘棒12内充填电流变液，这是因为电流变液主要是针对高压大电流的瞬变情况，以避免该电瞬变机构出现误触或误操作。参见图2，中空绝缘棒12的内腔左端比右端窄，以保证中空绝缘棒12在处于强磁条件时，右端的磁力更佳，更有力的向右移动。
散热机构包括位于中空绝缘棒12左端的柱塞阀21，柱塞阀21的入口连接储存冷却液的容器27，出口连接包覆在电池单体5底部且低于所述容器27的中空底盘28，参见图3。柱塞阀21包括套管状的阀体211，中空绝缘棒12的左端可抽插的伸入阀体211中而形成阀芯212，阀芯212和阀体211之间设有密封结构。密封结构由周面密封结构和端面密封结构两部分组成，利用周面密封结构和端面密封结构的双重设置，在阀芯212和阀体211之间形成盖帽状的密封结构，最大限度的阻止冷却液窜流至金属弹簧体11内，保持整套装置的清洁度。端面密封结构包括自左向右依次连接的环形台肩22、端面密封圈23、密封弹簧24和环形台阶25，环形台肩22位于阀芯212外壁上，环形台阶25位于阀体211的内壁上。周面密封结构包括嵌装在阀芯212外壁上的周面密封圈26，周面密封圈26位于环形台肩22的左方，并且该周面密封圈26与阀体211内壁密封结构，在阀体211和阀芯212之间形成多道周面密封结构。容器27、柱塞阀21、容器27以及中空底盘28各自可拆装的安装在电池箱中，其中可拆卸的连接方式包括两种类型，一种是两两之间的管道对接结构，采用管箍或螺接的等方式；另一种是与电池箱之间的连接结构，采用螺钉连接或卡扣连接等方式。
回路切断机构包括在中空绝缘棒12右端设置的提供抵顶阻力的回位弹簧31、相对分布的软磁材料32、触点位于软磁材料32和中空绝缘棒12之间的主微动开关33、以及触点与金属弹簧体11相对的副微动开关34，主微动开关33和副微动开关34各自串接在电池回路中。中空绝缘棒12为导热塑料材质，软磁材料32为铁基材料且连接有位于电池箱外的散热翅片35，回位弹簧31为金属材质、且在压缩至极限位置时中空绝缘棒12和软磁材料32接触。这样在使用时，冷却液、中空绝缘棒12、回位弹簧31、软磁材料32和散热翅片35可形成一条完成的导热通道，可方便热量的及时快速的从电池箱中导出，进一步提高散热效率。
优选地，为了避免在使用时出现中空绝缘棒12往复移动而导致的电池回路断续接通的问题，在中空绝缘棒12的右端设置有止回机构，该止回机构的方式有很多，多采用间歇传动机构，如半齿轮传动机构、棘齿传动机构、凸轮传动机构等。但是，作为一套结构简单的装置，优选采用如下止回机构，包括可上下抽插的锁栓41，锁栓41上连接有向上压动或拉动锁栓41的止回弹簧42，锁栓41的上端设有位于左侧的坡面411，还设有位于右侧、且可挡止在中空绝缘棒12右端的台阶左侧的挡沿412，中空绝缘棒12右端的台阶与锁栓41配合的部位比别的部位要厚，以保证合适的锁定距离，也就是既保证中空绝缘棒12能够在主微动开关33上压紧，又能防止中空绝缘棒12的弹开。

Claims (8)

1.新能源电池调温及防护装置，其特征在于，包括采用形状记忆合金材质而在升温时伸张的金属弹簧体，金属弹簧体串接在电池回路中，金属弹簧体内轴向抽插的设置有内设电流变液或磁流变液的中空绝缘棒，中空绝缘棒的左端设有柱塞阀，柱塞阀的入口连接储存冷却液的容器，出口连接包覆在电池单体底部且低于所述容器的中空底盘；中空绝缘棒的右端设有提供抵顶阻力的回位弹簧、相对分布的软磁材料以及触点位于软磁材料和中空绝缘棒之间的主微动开关，主微动开关串接在电池回路中；
电流变液或磁流变液的磁通强度是随周围磁场强度的变化呈指数增长的，而金属弹簧体在遇到过载升温而伸张时，与电流变液或磁流变液形成电感器而呈几何倍的增加了电流变液或磁流变液的周围磁场强度，保证中空绝缘棒可克服回位弹簧的弹力而触发主微动开关，断开过载电路，达到及时断开过载电路的目的；同时，也会打开柱塞阀而利用冷却液对电池单体进行冷却散热，实现快速散热，进一步保护电池箱内电池单体；
中空绝缘棒为导热塑料材质，软磁材料为金属材料且连接有位于电池箱外的散热翅片，回位弹簧为金属材质、且在压缩至极限位置时中空绝缘棒和软磁材料接触；
利用电流变液或磁流变液的导热性能随周围磁场增强呈指数增长的，所以可通过中空绝缘棒在冷却液和散热翅片之间搭建热传导桥梁。
2.根据权利要求1所述的新能源电池调温及防护装置，其特征在于，中空绝缘棒右端还连接有在主微动开关触发后、阻止中空绝缘棒回弹的止回机构。
3.根据权利要求2所述的新能源电池调温及防护装置，其特征在于，止回机构包括可上下抽插的锁栓，锁栓上连接有向上压动或拉动锁栓的止回弹簧，锁栓的上端设有位于左侧的坡面，还设有位于右侧、且可挡止在中空绝缘棒右端的台阶左侧的挡沿。
4.根据权利要求1所述的新能源电池调温及防护装置，其特征在于，柱塞阀包括套管状的阀体，所述中空绝缘棒的左端可抽插的伸入阀体中而形成阀芯，阀芯和阀体之间设有密封结构。
5.根据权利要求4所述的新能源电池调温及防护装置，其特征在于，密封结构包括自左向右依次连接的环形台肩、端面密封圈、密封弹簧和环形台阶，环形台肩位于阀芯外壁上，环形台阶位于阀体的内壁上。
6.根据权利要求4所述的新能源电池调温及防护装置，其特征在于，密封结构还包括嵌装在阀芯外壁上的周面密封圈，周面密封圈位于环形台肩的左方。
7.根据权利要求1所述的新能源电池调温及防护装置，其特征在于，中空绝缘棒的内腔左端比右端窄。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的新能源电池调温及防护装置，其特征在于，所述容器和/或所述柱塞阀可拆装的安装在电池箱中。
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