CN111403831A - 一种长寿命bdu设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长寿命BDU设计方法，包括以下步骤：S1、电池包尺寸确认，S2、外壳设计，S3、开设散热孔，S4、预留散热装配空间，S5、设置散热材料，S6、装配电池包部件，S7、安装电池包外壳。当电池系统工作时，BDU作为其高压集成部件，将有大电流经过BDU内部，造成其内部的高压电器件产热，尤其继电器在过大电流时产热较多，内部高温空气经由BDU外壳三面开口向BDU外面进行空气散发热量；导热垫将继电器的热量传导到电池包下箱体，由此将继电器热量导出。经由空气散热和底部导热两种方式，减小BDU工作时内部的产热量，以减小BDU内部的温升，使得BDU内部的电器件的工作温度降低，达到降低内部电器件的失效率，增加BDU的工作寿命。

Description

一种长寿命BDU设计方法
技术领域
本发明属于电池包外壳设备技术领域，更具体地说，尤其涉及一种长寿命BDU设计方法。
背景技术
近几年随着电动汽车行业的飞速发展,国内新能源车的保有量和需求量逐年增加,随着国内电动汽车的保有量逐年增多,整车厂需要做到售后保障在逐年加强,为了确保电动汽车的质保和降低故障率,需要减小关键部件的损坏,其中易损易坏件主要是电池系统内的电器元器件,元器件损坏需要售后拆包处理,浪费人工和器件成本,同时会对产品在终端客户级别造成不良的影响。
BDU是电池包断路单元，专为电池包内部设计，也是高压配电盒的一种,现阶段国内电池系统中主要的损坏器件是BDU内的电器件，作为电池系统内的通断控制电器件，继电器的失效占到较大比例，继电器失效去除滥用和来料不良的问题外，主要是因为BDU在工作时，内部温度较高，继电器在高温环境下工作，其使用寿命减小并造成损坏率增高，本发明在控制BDU内温度上着手，通过在BDU上做散热设计，以降低其内工作工作温度，来降低内部部件的失效率，以提高BDU的工作寿命。
现有技术多从集成化、模块化得角度出发，主要致力于高压部件模块化，以做到高低压分离，而忽略了高压部件集成后造成发热电器件的集中，会造成高压模块内的温度集中，恶略工况可造成内部温升达到150℃以上，使得内部器件长期处于高温下工作，降低其原有使用寿命和增加故障率。
与现有技术相比较，本发明提供了一种长寿命BDU的设计方法，其整体设计仍然保有集成化、模块化的优点，同时做到内部器件低损坏率，在主要发热器件上做导热，同时在外壳上做散热口设计，以降低BDU内的工作温度，保证长寿命的使用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种长寿命BDU设计方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种长寿命BDU设计方法，包括以下步骤：
S1、电池包尺寸确认：对供电设备的电池包内部的部件总成的尺寸进行测量或确认，以便设计可安装电池部件与保证电池包箱内散热的外壳；
S2、外壳设计：在电池包外壳尺寸的基础下，设置分体式的上外壳与下外壳对电池包内部的部件进行安装，设置上外壳与下外壳之间的安装方式与电池包外壳与外部的安装方式；
S3、开设散热孔：在电池包外壳的上外壳与下外壳的侧面设置并排的散热孔，并保证上外壳与下外壳扣合安装时，上下外壳的散热孔内外对齐，在上外壳与下外壳的侧面仅仅进行三面的散热孔开设；
S4、预留散热装配空间：确认电池包外壳内部继电器的安装位置，并外壳内继电器底面做缺口设置，设计适合电池包外壳地面的导热垫安装尺寸，从而对导热胶设置预留装配空间；
S5、设置散热材料：将导热垫在预留的装配空间中，确保导热垫的与继电器的接触面平整不产生皱褶；
S6、装配电池包部件：将电池包中的关键配件安装至电池包外壳内，并将电池包中主要发热部件继电器贴合于导热垫上，同时保证散热孔不被关键配件遮挡；
S7、安装电池包外壳：确认外部的电池模组位置，将电池包外壳未开设散热孔的一侧侧面朝向电池模组，继而将电池包外壳固定安装在外部结构上。
优选的，所述步骤S2中，所述上外壳与下外壳之间设置为可拆卸式卡扣连接结构，且上外壳与下外壳安装后的内部空间大于电池包部件总成的大小，从而确保存在一定的散热空间。
优选的，所述步骤S3中，所述散热孔设置为并排设置的外翻式条形散热孔，且所述散热孔的孔开口与散热孔之间的间距均设置为5mm，所述电池包的下外壳的侧部设置有可兼容不同型号电器件的螺栓安装孔。
优选的，所述步骤S4中，所述电池包外壳内设置有呈一体结构的固定架，所述继电器固定安装在电池包外壳的该固定架上。
优选的，所述步骤S4中，所述外壳的底部的缺口设置可设置为若干组，所述导热垫嵌入固定在所述缺口中，所述导热垫的底部贴合于缺口的底部，导热垫的顶部贴合于继电器的底部。
优选的，所述步骤S5中，所述导热垫设置为硅胶高导导热垫且导热垫的厚度设置为5mm，且所述导热垫的选型参数上要求导热系数≥3W/(m.K)。
优选的，所述步骤S6中，所述继电器在安装时仅保证继电器在所述固定架的安装下贴合导热垫即可，继电器不可对导热垫产生过大的压力防止导热垫发生变形。
优选的，所述步骤S7中，所述电池包外壳的一侧侧部开设有若干用于线束穿过的过线孔，所述电池包外壳的剩余侧面上设置有用于电池包外壳安装时走线定位的线卡。
本发明的技术效果和优点：本发明提供的一种长寿命BDU设计方法，当电池系统工作时，BDU作为其高压集成部件，将有大电流经过BDU内部，造成其内部的高压电器件产热，尤其继电器在过大电流时产热较多，由此将会造成BDU内部温度升高，当BDU内部温度升高时，BDU外壳内外产生温差，内部高温空气经由BDU外壳三面开口向BDU外面进行空气散发热量，减小一部分BDU内部热量；同时当继电器过大电流发热时，热量将由继电器底部传导到导热垫，经由导热垫将热量传导到电池包下箱体，由此将继电器的部分产热量导出。经由空气散热和底部导热两种方式，减小BDU工作时内部的产热量，以减小BDU内部的温升，使得BDU内部的电器件的工作温度降低，达到降低内部电器件的失效率，增加BDU的工作寿命。
同时本发明拥有以下特性：(1)通用性强，本设计方法可在不同BDU模块上应用，底面缺口和侧面开口空间尺寸和几何尺寸可根据具体的BDU进行设计，具有通用可搭载性；(2)散热效果强，充分考虑到空气热传导和接触性导热设计，从多方面对发热器件进行散热处理，以减小BDU部件内部的热集中效应；(3)收益效果好，部件成熟度高，投入成本低。降低关键电器件的失效率，减小维护电池系统的人工人本和配件成本；(4)安全可靠，降低整车在行驶过程中的故障率，保证了使用人的财产安全和人身安全；(5)便于操作，本设计方法的涉及部件均为成熟部件，易于实物装配实现。
附图说明
图1为本发明的BDU外壳的散热方法设计图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
一种长寿命BDU设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、电池包尺寸确认：对供电设备的电池包内部的部件总成的尺寸进行测量或确认，以便设计可安装电池部件与保证电池包箱内散热的外壳；
S2、外壳设计：在电池包外壳尺寸的基础下，设置分体式的上外壳与下外壳对电池包内部的部件进行安装，设置上外壳与下外壳之间的安装方式与电池包外壳与外部的安装方式；
S3、开设散热孔：在电池包外壳的上外壳与下外壳的侧面设置并排的散热孔，并保证上外壳与下外壳扣合安装时，上下外壳的散热孔内外对齐，在上外壳与下外壳的侧面仅仅进行三面的散热孔开设；
S4、预留散热装配空间：确认电池包外壳内部继电器的安装位置，并外壳内继电器底面做缺口设置，设计适合电池包外壳地面的导热垫安装尺寸，从而对导热胶设置预留装配空间；
S5、设置散热材料：将导热垫在预留的装配空间中，确保导热垫的与继电器的接触面平整不产生皱褶；
S6、装配电池包部件：将电池包中的关键配件安装至电池包外壳内，并将电池包中主要发热部件继电器贴合于导热垫上，同时保证散热孔不被关键配件遮挡；
S7、安装电池包外壳：确认外部的电池模组位置，将电池包外壳未开设散热孔的一侧侧面朝向电池模组，继而将电池包外壳固定安装在外部结构上。
较佳的，所述步骤S2中，所述上外壳与下外壳之间设置为可拆卸式卡扣连接结构，且上外壳与下外壳安装后的内部空间大于电池包部件总成的大小，从而确保存在一定的散热空间。
较佳的，所述步骤S3中，所述散热孔设置为并排设置的外翻式条形散热孔，且所述散热孔的孔开口与散热孔之间的间距均设置为5mm，所述电池包的下外壳的侧部设置有可兼容不同型号电器件的螺栓安装孔，当BDU内部温度升高时，BDU外壳内外产生温差，内部高温空气经由BDU外壳三面开口向BDU外面进行空气散发热量，减小一部分BDU内部热量。
较佳的，所述步骤S4中，所述电池包外壳内设置有呈一体结构的固定架，所述继电器固定安装在电池包外壳的该固定架上。
较佳的，所述步骤S4中，所述外壳的底部的缺口设置可设置为若干组，所述导热垫嵌入固定在所述缺口中，所述导热垫的底部贴合于缺口的底部，导热垫的顶部贴合于继电器的底部。
较佳的，所述步骤S5中，所述导热垫设置为硅胶高导导热垫且导热垫的厚度设置为5mm，且所述导热垫的选型参数上要求导热系数≥3W/(m.K)。
较佳的，所述步骤S6中，所述继电器在安装时仅保证继电器在所述固定架的安装下贴合导热垫即可，继电器不可对导热垫产生过大的压力防止导热垫发生变形，当继电器过大电流发热时，热量将由继电器底部传导到导热垫，经由导热垫将热量传导到电池包下箱体，由此将继电器的部分产热量导出。
较佳的，所述步骤S7中，所述电池包外壳的一侧侧部开设有若干用于线束穿过的过线孔，所述电池包外壳的剩余侧面上设置有用于电池包外壳安装时走线定位的线卡。
综上所述：本发明提供的一种长寿命BDU设计方法，当电池系统工作时，BDU作为其高压集成部件，将有大电流经过BDU内部，造成其内部的高压电器件产热，尤其继电器在过大电流时产热较多，由此将会造成BDU内部温度升高，当BDU内部温度升高时，BDU外壳内外产生温差，内部高温空气经由BDU外壳三面开口向BDU外面进行空气散发热量，减小一部分BDU内部热量；同时当继电器过大电流发热时，热量将由继电器底部传导到导热垫，经由导热垫将热量传导到电池包下箱体，由此将继电器的部分产热量导出。经由空气散热和底部导热两种方式，减小BDU工作时内部的产热量，以减小BDU内部的温升，使得BDU内部的电器件的工作温度降低，达到降低内部电器件的失效率，增加BDU的工作寿命。同时本发明拥有以下特性：(1)通用性强，本设计方法可在不同BDU模块上应用，底面缺口和侧面开口空间尺寸和几何尺寸可根据具体的BDU进行设计，具有通用可搭载性；(2)散热效果强，充分考虑到空气热传导和接触性导热设计，从多方面对发热器件进行散热处理，以减小BDU部件内部的热集中效应；(3)收益效果好，部件成熟度高，投入成本低。降低关键电器件的失效率，减小维护电池系统的人工人本和配件成本；(4)安全可靠，降低整车在行驶过程中的故障率，保证了使用人的财产安全和人身安全；(5)便于操作，本设计方法的涉及部件均为成熟部件，易于实物装配实现。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种长寿命BDU设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、电池包尺寸确认：对供电设备的电池包内部的部件总成的尺寸进行测量或确认，以便设计可安装电池部件与保证电池包箱内散热的外壳；
S2、外壳设计：在电池包外壳尺寸的基础下，设置分体式的上外壳与下外壳对电池包内部的部件进行安装，设置上外壳与下外壳之间的安装方式与电池包外壳与外部的安装方式；
S3、开设散热孔：在电池包外壳的上外壳与下外壳的侧面设置并排的散热孔，并保证上外壳与下外壳扣合安装时，上下外壳的散热孔内外对齐，在上外壳与下外壳的侧面仅仅进行三面的散热孔开设；
S4、预留散热装配空间：确认电池包外壳内部继电器的安装位置，并外壳内继电器底面做缺口设置，设计适合电池包外壳地面的导热垫安装尺寸，从而对导热胶设置预留装配空间；
S5、设置散热材料：将导热垫在预留的装配空间中，确保导热垫的与继电器的接触面平整不产生皱褶；
S6、装配电池包部件：将电池包中的关键配件安装至电池包外壳内，并将电池包中主要发热部件继电器贴合于导热垫上，同时保证散热孔不被关键配件遮挡；
S7、安装电池包外壳：确认外部的电池模组位置，将电池包外壳未开设散热孔的一侧侧面朝向电池模组，继而将电池包外壳固定安装在外部结构上。
2.根据权利要求1所述的一种长寿命BDU设计方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述上外壳与下外壳之间设置为可拆卸式卡扣连接结构，且上外壳与下外壳安装后的内部空间大于电池包部件总成的大小，从而确保存在一定的散热空间。
3.根据权利要求1所述的一种长寿命BDU设计方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述散热孔设置为并排设置的外翻式条形散热孔，且所述散热孔的孔开口与散热孔之间的间距均设置为5mm，所述电池包的下外壳的侧部设置有可兼容不同型号电器件的螺栓安装孔。
4.根据权利要求1所述的一种长寿命BDU设计方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述电池包外壳内设置有呈一体结构的固定架，所述继电器固定安装在电池包外壳的该固定架上。
5.根据权利要求1所述的一种长寿命BDU设计方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述外壳的底部的缺口设置可设置为若干组，所述导热垫嵌入固定在所述缺口中，所述导热垫的底部贴合于缺口的底部，导热垫的顶部贴合于继电器的底部。
6.根据权利要求1所述的一种长寿命BDU设计方法，其特征在于：所述步骤S5中，所述导热垫设置为硅胶高导导热垫且导热垫的厚度设置为5mm，且所述导热垫的选型参数上要求导热系数≥3W/(m.K)。
7.根据权利要求4所述的一种长寿命BDU设计方法，其特征在于：所述步骤S6中，所述继电器在安装时仅保证继电器在所述固定架的安装下贴合导热垫即可，继电器不可对导热垫产生过大的压力防止导热垫发生变形。
8.根据权利要求1所述的一种长寿命BDU设计方法，其特征在于：所述步骤S7中，所述电池包外壳的一侧侧部开设有若干用于线束穿过的过线孔，所述电池包外壳的剩余侧面上设置有用于电池包外壳安装时走线定位的线卡。
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