CN110797604A - 一种均衡风冷电池箱系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种均衡风冷电池箱系统,包括电池箱体、设置于电池箱体内的电池固定件以及设置于电池固定件上的若干单电池,将若干单电池分为若干电池组,在电池组周围设置导热隔板,导热隔板由若干弧形板组成,弧形板与单电池的外形匹配,在弧形板靠近弧形底部的位置开设有通孔,若干弧形板上的通孔位于同一直线上,在弧形板的弧形位置从上至下设置多排通孔;在导热隔板一侧设置用于加速空气流动的排风扇。通过温度传感器对温度的采集以及BMS控制单元对排风扇的控制,实现自动调节的功能。采用弧形板组成的导热隔板可以增加散热材料与电池的接触面,提高散热性能;同时在导热隔板上留有通孔,形成风道,可以更快的进行气体的交换。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域,尤其是涉及一种均衡风冷电池箱系统及控制方法。
背景技术
现在有轨电车逐渐采用能量密度更高的,环保性好的锂电池作为动力电源,锂电池是将数百甚至上千块单体电池划分为若干个电池单元,经串、并联后形成高压、大电流的电池组,每个电池单元的数十块单体电池放在一个箱体中,电池在充放电过程中放出大量的热量,热量不能及时均匀地排出,会影响电池寿命并存在很大的安全隐患。目前市场上主要是风冷及水冷,水冷的体积大局限了它的使用,风冷的不均匀性又导致电池的一致性差,影响电池使用寿命,并带来一定的安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有较好的散热功能且一致性好的均衡风冷电池箱系统及控制方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:一种均衡风冷电池箱系统,包括电池箱体、设置于电池箱体内的电池固定件以及设置于电池固定件上的若干单电池,将若干所述的单电池分为若干电池组,在所述的电池组周围设置导热隔板,所述的导热隔板由若干弧形板组成,所述的弧形板与单电池的外形匹配,在所述的弧形板靠近弧形底部的位置开设有通孔,若干所述的弧形板上的通孔位于同一直线上,在所述的弧形板的弧形位置从上至下设置多排通孔;在所述的导热隔板一侧设置用于加速空气流动的排风扇。
进一步具体的,在所述的排风扇上设置用于收集热空气的风罩。
进一步具体的,所述的通孔为长方形,所述的长方形长为100mm,宽为15mm,所述的通孔设置在距离弧形底部20mm处。
进一步具体的,相邻两排所述的通孔之间距离为200mm。
进一步具体的,在所述的导热隔板与单电池之间的距离为5mm。
进一步具体的,所述的导热隔板采用泡沫铝材料制作而成。
进一步具体的,在每个所述电池组内设置至少一个温度传感器,在所述的电池箱体上设置BMS控制单元,所述的温度传感器连接于BMS控制单元上,所述的排风扇通过BMS控制单元控制。
进一步具体的,在所述的排风扇上设置一风量感应器,所述的风量感应器连接于BMS控制单元;通过所述的风量传感器监测排风扇的风量与档位是否匹配,若不匹配则说明排风扇发生损坏。
一种如上述的均衡风冷电池箱系统的控制方法,该控制方法的步骤为,
S1、将若干排风扇、温度传感器以及风量传感器的地址记录在BMS控制单元内,将排风扇与温度传感器以及风量传感器进行匹配,在BMS控制单元内设置高温阈值以及低温阈值;
S2、温度传感器采集电池箱内的温度信息,将温度信息传输至BMS控制单元内;
S3、BMS控制单元将温度信息与高温阈值进行对比,若温度信息大于或等于高温阈值,则将所有排风扇开启至最大档位增大排量;若温度信息小于高温阈值,则进入步骤S4;
S4、将温度信息与低温阈值进行对比,若温度信息小于或等于低温阈值,则将所有排风扇开启至最小档位减小排量;若温度信息大于低温阈值,则将对应于该温度信息的排风扇调至中间档位保持排量。
本发明的有益效果是:通过上述系统的设置,采用弧形板组成的导热隔板可以增加散热材料与电池的接触面,提高散热性能;同时在导热隔板上留有通孔,形成风道,可以更快的进行气体的交换;在开设通孔后效率提升23.7%,提升效果明显。
附图说明
图1是本发明电池箱系统的结构示意图;
图2是本发明导热隔板的结构示意图;
图3是本发明控制方法的流程图。
图中:1、电池箱体;2、电池固定件;3、单电池;4、导热隔板;5、排风扇;6、温度传感器;7、BMS控制单元;41、弧形板;42、通孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1与图2所示一种均衡风冷电池箱系统,包括电池箱体1、设置于电池箱体1内的电池固定件2以及设置于电池固定件2上的若干单电池3,将若干所述的单电池3分为若干电池组,在所述的电池组周围设置导热隔板4,所述的导热隔板4由若干弧形板41组成且一体成型,所述的弧形板41与单电池3的外形匹配,并保证弧形板41的内壁至单电池3的外壁的距离为5mm,该距离能够使得散热效果更加明显,在所述的弧形板41靠近弧形底部的位置开设有通孔42,该通孔42的位置距离弧形底部20mm处,若干所述的弧形板41上的通孔42位于同一直线上,方便空气能够快速通过,在所述的弧形板41的弧形位置从上至下设置多排通孔42,在本方案中设置4排,相邻两排的通孔42之间的距离为200mm;在所述的导热隔板4一侧设置用于加速空气流动的排风扇5。
上述导热隔板4采用泡沫铝材料制作而成,能够进一步提高导热效果,同时为了能够在排风的时候,快速聚拢热空气,在所述的排风扇5上设置用于收集热空气的风罩,风罩主要起到导向作用,提高排风效果;为了进一步提高散热的效果,所述的通孔42为长方形,所述的长方形长为100mm,宽为15mm,其散热效果较未开孔时,提高了31.12%。
具体计算如下:
公式1:Q=CM△T
公式2:M=ρqt
其中,Q为减少的热量,C为空气比热容,M为空气质量,△T为温度差,ρ为空气密度,q为风流速,t为降温时间;C=1000J/Kg℃,ρ=1.29Kg/m3。
电池箱在充放电过程中,放出的热量为1239.91KJ,温升为13℃。
在未开孔的情况下,需要降低13℃,排风扇5以恒定的速度转动,测得的风流速为:q=0.417m3/s;
计算得出,所花时间t=177.3s;
在开孔的情况下,需要降低13℃,排风扇5以恒定的速度转动,而测得的风流速为:q=0.547m3/s;
计算得出,所花时间t=135.2s;
时间节省为42.1s,其效率提升23.7%。
为了实现电池箱内温度的一致性,在每个所述电池组内设置至少一个温度传感器6,在本方案中设置两个,既能更加精准的测得温度信息,又能在其中一个发生损坏时另一个可以继续使用;在所述的电池箱体1上设置BMS控制单元7,所述的温度传感器6连接于BMS控制单元7上,所述的排风扇5通过BMS控制单元7控制;同时为了能够在排风扇5发生损坏的时候进行预警,在所述的排风扇5上设置一风量感应器,所述的风量感应器连接于BMS控制单元7;通过所述的风量传感器监测排风扇5的风量与档位是否匹配,若不匹配则说明排风扇5发生损坏。
基于上述系统,如图3所示其控制方法的步骤为:
S1、将若干排风扇5、温度传感器6以及风量传感器的地址记录在BMS控制单元7内,同时将排风扇5与温度传感器6以及风量传感器进行匹配,位于同一电池组内的温度传感器6与设置该电池组旁的排风扇5进行配对,设置于排风扇5旁的风量传感器与排风扇5进行配对,对排风扇5进行风量与档位的配对,在BMS控制单元7内设置高温阈值以及低温阈值,高温阈值为45℃,低温阈值为30℃。
S2、温度传感器6采集电池箱内的温度信息,将温度信息传输至BMS控制单元7内进行处理。
S3、BMS控制单元7将温度信息与高温阈值进行对比,若温度信息大于或等于45℃,则将所有排风扇5开启至最大档位增大排量;若温度信息小于45℃,则进入步骤S4。
S4、将温度信息与低温阈值进行对比,若温度信息小于或等于30℃,则将所有排风扇5开启至最小档位减小排量;若温度信息大于30℃,则将对应于该温度信息的排风扇5调至中间档位保持排量。
在步骤S2~S4的同时,BMS控制单元7将采集到的风量与排风扇5的档位进行对比,若不匹配则说明排风扇5发生损坏,需要及时修理或者更换。
综上,通过在导热隔板4上开设通孔能够提高风速,进而提高散热效果,经过计算以及实验当通孔为长100mm及宽15mm的长方形时,其散热效果最佳;同时,通过BMS控制单元7与温度传感器6、风量传感器的配合使用,能够实现在不同温度对风量的控制,以及通过对风量与排风扇5档位的匹配,实现快速排出排风扇5的运行状态,提高使用效果以及电池组的寿命。
需要强调的是:以上仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种均衡风冷电池箱系统,包括电池箱体(1)、设置于电池箱体(1)内的电池固定件(2)以及设置于电池固定件(2)上的若干单电池(3),将若干所述的单电池(3)分为若干电池组,其特征在于,在所述的电池组周围设置导热隔板(4),所述的导热隔板(4)由若干弧形板(41)组成,所述的弧形板(41)与单电池(3)的外形匹配,在所述的弧形板(41)靠近弧形底部的位置开设有通孔(42),若干所述的弧形板(41)上的通孔(42)位于同一直线上,在所述的弧形板(41)的弧形位置从上至下设置多排通孔(42);在所述的导热隔板(4)一侧设置用于加速空气流动的排风扇(5)。
2.根据权利要求1所述的均衡风冷电池箱系统,其特征在于,在所述的排风扇(5)上设置用于收集热空气的风罩。
3.根据权利要求1所述的均衡风冷电池箱系统,其特征在于,所述的通孔(42)为长方形,所述的长方形长为100mm,宽为15mm,所述的通孔(42)设置在距离弧形底部20mm处。
4.根据权利要求1所述的均衡风冷电池箱系统,其特征在于,相邻两排所述的通孔(42)之间距离为200mm。
5.根据权利要求1所述的均衡风冷电池箱系统,其特征在于,在所述的导热隔板(4)与单电池(3)之间的距离为5mm。
6.根据权利要求1所述的均衡风冷电池箱系统,其特征在于,所述的导热隔板(4)采用泡沫铝材料制作而成。
7.根据权利要求1所述的均衡风冷电池箱系统,其特征在于,在每个所述电池组内设置至少一个温度传感器(6),在所述的电池箱体(1)上设置BMS控制单元(7),所述的温度传感器(6)连接于BMS控制单元(7)上,所述的排风扇(5)通过BMS控制单元(7)控制。
8.根据权利要求7所述的均衡风冷电池箱系统,其特征在于,在所述的排风扇(5)上设置一风量感应器,所述的风量感应器连接于BMS控制单元(7);通过所述的风量传感器监测排风扇(5)的风量与档位是否匹配,若不匹配则说明排风扇(5)发生损坏。
9.一种如权利要求8所述的均衡风冷电池箱系统的控制方法,其特征在于,该控制方法的步骤为,
S1、将若干排风扇(5)、温度传感器(6)以及风量传感器的地址记录在BMS控制单元(7)内,将排风扇(5)与温度传感器(6)以及风量传感器进行匹配,在BMS控制单元(7)内设置高温阈值以及低温阈值;
S2、温度传感器(6)采集电池箱内的温度信息,将温度信息传输至BMS控制单元(7)内;
S3、BMS控制单元(7)将温度信息与高温阈值进行对比,若温度信息大于或等于高温阈值,则将所有排风扇(5)开启至最大档位增大排量;若温度信息小于高温阈值,则进入步骤S4;
S4、将温度信息与低温阈值进行对比,若温度信息小于或等于低温阈值,则将所有排风扇(5)开启至最小档位减小排量;若温度信息大于低温阈值,则将对应于该温度信息的排风扇(5)调至中间档位保持排量。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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