CN114050342A - 一种新能源汽车电池散热监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新能源汽车电池散热监控系统，包括电池包、温度传感器和散热装置，相邻电池包底部与顶部的导热硅胶片之间设有散热板，散热板之间设有若干错位的支撑板，温度传感器包括若干温度探头、引线，散热装置包括蛇形液冷管、风扇，引线连接有电池监控系统，电池监控系统通过无线网络连接云端服务器，电池管理平台通过云端服务器连接有用户端，采用液冷、风冷结合对新能源汽车电池散热，由温度传感器检测经电池监控系统监测、控制散热、超温预警，节能并提高散热效率，经云端服务器网络连接、电池管理平台管理、用户端登录查询了解对应新能源汽车电池情况，增加电池散热的监控力度、可靠性、灵敏度和查询灵活性。

Description

一种新能源汽车电池散热监控系统
技术领域
本发明涉及一种新能源汽车电池散热监控系统，属于新能源汽车电池技术领域。
背景技术
新能源汽车因其节能和环保的特性被看好，主要由电池驱动系统、电机系统和电控系统及组装等部分组成，动力电池是新能源电池的核心，而散热充分则是降低电池温度，避免积热过多引发电池热失控。如果电池温度急剧升高到300℃，即使隔膜不融化收缩，电解液自身、电解液与正负极也会发生强烈化学反应，释放气体，形成内部高压而爆炸，所以采用适合的散热方式至关重要。现有技术中的新能源电池散热方式包括风冷结构散热和液冷结构散热，风冷结构采用在电池包一端加装散热风扇，另一端留出通风孔，使空气在电芯的缝隙间加速流动，带走电芯工作时产生的高热量；液冷结构由冷却液热胀冷缩自由循环流动将热量带走，使整个电池包的温度统一，但单一散热结构对电池组特别是电池组和中部的散热效果不佳，风冷液冷流速较快不利于传热，同时使温度传感的接入位置和温度检测模块的单一传感可靠性不佳，影响新能源汽车电池散热监控的预警可靠性和灵敏性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种新能源汽车电池散热监控系统，采用液冷、风冷结合对新能源汽车电池散热，由温度传感器检测经电池监控系统监测、控制散热、超温预警，节能并提高散热效率，经云端服务器网络连接、电池管理平台管理、用户端登录查询了解对应新能源汽车电池情况，增加电池散热的监控力度、可靠性、灵敏度和查询灵活性。
本发明是通过如下的技术方案予以实现的：
一种新能源汽车电池散热监控系统，包括由若干电池单体串联组成的电池包、对应电池包设置的温度传感器和散热装置，其中，所述电池包包括至少两组，电池包顶部和底部均设有导热硅胶片，相邻电池包底部与顶部的导热硅胶片之间设有对向设置的散热板，散热板之间设有若干错位设置的支撑板；
所述温度传感器包括若干穿过导热硅胶片并贴近电池单体的温度探头、连接温度探头并穿过支撑板延伸至散热板外部的引线，所述散热装置包括蛇形设置于对应电池包内的液冷管、设置于散热板和电池包端部的风扇；
所述散热板两端设有与支撑板端部限位配合的限位板，所述支撑板截面呈正U形和倒U形依次连续相连结构，相邻支撑板的U形错位设置，若干支撑板呈两组对称设置于相邻电池包的对应散热板内，所述走线位于支撑板的U形内部，所述冷液管外设有截面呈U形且贴近电池单体的导热硅胶体，所述温度探头位于电池单体与导热硅胶体之间；
所述引线连接有电池监控系统，所述电池监控系统用于接收、显示和存储温度传感器的温度参数、连接预警装置并控制预警装置在超温设定时示警；
相邻电池包外的液冷管两端分别连接有进液箱和出液箱，所述进液箱和出液箱之间设有循环管路和用于设置风扇的支架，所述循环管路上设有与电池监控系统相连的循环泵，循环管路、进液箱和出液箱连接有电磁阀；
所述电池监控系统包括温度检测模块、输入模块、CPU模块、输出模块、显示模块、预警模块和存储器模块，所述温度检测模块用于接收引线的电信号并通过A/D转换为CPU模块识别的数字信号，所述输入模块用于向CPU模块输入设定电池温度数据，所述CPU模块用于依据温度检测模块的数字信号和输入模块的温度数据逻辑运算、经输出模块由显示模块显示实时各温度探头的监测温度和平均温度、监测温度和平均温度超过设定电池最高温度数据时由预警模块发出预警信号、由存储器模块存储数据；
所述输出模块连接有PWM直流电机驱动模块，所述风扇包括与位于散热板和电池包端部的外框、马达组件和扇叶组件，所述马达组件连接有设置PWM直流电机驱动模块并位于外框上的PCB板，所述扇叶组件上设有位于外框和马达组件内部的轴、位于马达组件外部的磁石；
所述电池包连接有与电池监控系统相连的电压电流采集器，所述电池监控系统通过无线网络连接云端服务器，所述云端服务器用于处理和网络存储电压电流采集器、温度传感器的采集数据并连接无线传输至电池管理平台，所述电池管理平台用于输入、显示采集数据并关联新能源汽车牌号和电池型号存储；
所述电池管理平台通过云端服务器连接有用户端，所述用户端内设有用于登录用户端的用户登录单元、用于输入新能源汽车牌号的输入单元和用于依据输入单元的信息调用电池管理平台关联采集数据的查询单元。
本发明的有益效果为：
(1)本发明采用液冷、风冷结合对新能源汽车电池散热，温度传感器的温度探头穿过顶部或底部的导热硅胶片并位于电池单体与导热硅胶体间隙之间、贴近电池单体用于传感电池温度，若干支撑板U形错位支撑散热板并形成折流的风通道，温度传感器的温度探头位于电池单体与导热硅胶体间隙之间、贴近电池单体用于传感电池温度，提高特别是电池中部的快速散热效率、温度传感器的分布检测可靠性；
(2)电池监控系统通过温度检测模块A/D转换为CPU模块识别的数字信号，由输入模块向CPU模块输入设定电池温度数据，经输出模块、向显示模块显示实时各温度探头的监测温度和平均温度，以便驾驶者了解实时监测情况；由输出模块依据温度传感器和设定电池温度数据控制液冷管启闭、循环管路启闭、控制PWM直流电机驱动模块驱动风扇调速启闭，以控制温度，节约能耗；
(3)电池监控系统输出模块的无线网络连接云端服务器传输电压电流采集器温度传感器的采集数据并网络存储，电池管理平台将采集数据并关联新能源汽车牌号和电池型号存储，以便后台管理、用户通过用户登录单元登录用户端、依据输入单元的信息调用电池管理平台关联采集数据，以便用户了解对应新能源汽车电池情况，增加电池散热的监控力度、可靠性、灵敏度和查询灵活性。
附图说明
图1为本发明系统结构图。
图2为本发明新能源汽车电池散热结构图。
图3为图2省却顶部导热硅胶片的结构图。
图4为图2俯视结构图。
图5为图4的AA方向剖视图。
图6为图4的BB方向剖视图。
图7为本发明支撑板结构图。
图8为图7仰视结构图。
图中：电池单体11，电池包1、温度传感器2和散热装置3，导热硅胶片4，散热板5，支撑板6，温度探头21、引线22，液冷管31、风扇32，限位板7，导热硅胶体8，进液箱9和出液箱10，支架12，循环管路13，循环泵14，电磁阀15，外框321、马达组件322和扇叶组件323，PCB板16，轴17、磁石18。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
一种新能源汽车电池散热监控系统，包括由若干电池单体11串联组成的电池包1、对应电池包1设置的温度传感器2和散热装置3，其中，所述电池包1包括至少两组，电池包1顶部和底部均设有导热硅胶片4，相邻电池包1底部与顶部的导热硅胶片4之间设有对向设置的散热板5，散热板5之间设有若干错位设置的支撑板6；
所述温度传感器2包括若干穿过导热硅胶片4并贴近电池单体11的温度探头21、连接温度探头21并穿过支撑板6延伸至散热板5外部的引线22，所述散热装置3包括蛇形设置于对应电池包1内的液冷管31、设置于散热板5和电池包1端部的风扇32；
所述散热板5两端设有与支撑板6端部限位配合的限位板7，所述支撑板6截面呈正U形和倒U形依次连续相连结构，相邻支撑板6的U形错位设置，若干支撑板6呈两组对称设置于相邻电池包1的对应散热板5内，所述走线位于支撑板6的U形内部，所述冷液管外设有截面呈U形且贴近电池单体11的导热硅胶体8，所述温度探头21位于电池单体11与导热硅胶体8之间；
所述引线22连接有电池监控系统，所述电池监控系统用于接收、显示和存储温度传感器2的温度参数、连接预警装置并控制预警装置在超温设定时示警；
相邻电池包1外的液冷管31两端分别连接有进液箱9和出液箱10，所述进液箱9和出液箱10之间设有循环管路13和用于设置风扇32的支架12，所述循环管路13上设有与电池监控系统相连的循环泵14，循环管路13、进液箱9和出液箱10连接有电磁阀15；
所述电池监控系统包括温度检测模块、输入模块、CPU模块、输出模块、显示模块、预警模块和存储器模块，所述温度检测模块用于接收引线22的电信号并通过A/D转换为CPU模块识别的数字信号，所述输入模块用于向CPU模块输入设定电池温度数据，所述CPU模块用于依据温度检测模块的数字信号和输入模块的温度数据逻辑运算、经输出模块由显示模块显示实时各温度探头21的监测温度和平均温度、监测温度和平均温度超过设定电池最高温度数据时由预警模块发出预警信号、由存储器模块存储数据；
所述输出模块连接有PWM直流电机驱动模块，所述风扇32包括与位于散热板5和电池包1端部的外框321、马达组件322和扇叶组件323，所述马达组件322连接有设置PWM直流电机驱动模块并位于外框321上的PCB板16，所述扇叶组件323上设有位于外框321和马达组件322内部的轴17、位于马达组件322外部的磁石18，所述预警模块包括与输出模块接口连接的蜂鸣器和/或与显示模块接口连接的指示灯；
所述电池包1连接有与电池监控系统相连的电压电流采集器，所述电池监控系统通过无线网络连接云端服务器，所述云端服务器用于处理和网络存储电压电流采集器、温度传感器2的采集数据并连接无线传输至电池管理平台，所述电池管理平台用于输入、显示采集数据并关联新能源汽车牌号和电池型号存储；
所述电池管理平台通过云端服务器连接有用户端，所述用户端内设有用于登录用户端的用户登录单元、用于输入新能源汽车牌号的输入单元和用于依据输入单元的信息调用电池管理平台关联采集数据的查询单元。
本发明的工作原理为：
参见附图，若干电池单体11通过阵列分布并串联为电池包1，散热装置3的液冷管31外部设置截面呈U形结构的导热硅胶体8、呈蛇形绕于电池单体11阵列之间，电池包1顶部的底部的导热硅胶片4起到绝缘导热作用，并传递至散热板5，相邻电池包1底部和底部的散热片通过限位板7对向设置、并安装两组对称设置的若干支撑板6；
将温度传感器2的温度探头21穿过顶部或底部的导热硅胶片4并位于电池单体11与导热硅胶体8间隙之间、贴近电池单体11用于传感电池温度，相邻散热板5之间的若干支撑板6通过截面呈正U形和倒U形依次连续相连结构且相邻支撑板6的U形错位设置，支撑散热板5并形成折流的风通道，使温度传感器2的温度探头21引线22有U形内部引出，并连接电池监控系统的温度检测模块；
当新能源汽车运行电池发热时，温度传感器2可采用TILM35DZ摄氏温度传感器2，在室温下精确到±0.25℃，温度传感器2的引线22与电池监控系统的温度检测模块I/O引脚电连接，温度检测模块将温度探头21的电信号通过A/D转换电路转为CPU模块识别的数字信号，CPU模块可采用STC89C52芯片、低功耗、高性能CMOS8位芯片，具有可读性、移植性强、硬件搭建简单的优点，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构，全双工串行口；
由输入模块向CPU模块输入设定电池温度数据，电池温度数据包括电池最高瞬时温度、电池最高平均温度、相邻温度探头21的最高温度差数据、电磁阀15、循环泵14启闭温度、风扇32启闭、调速温度，CPU依据是温度检测模块的数字信号逻辑运算温度探头21的平均温度、相邻温度探头21的温度差、与输入模块的温度数据比较，当温度探头21传感的瞬时温度、平均温度和温度差超过输入设定电池最高温度数据式，控制输出模块向预警模块即蜂鸣器发出对应频率的声音和/或显示模块连接口连接的指示灯示警；
相邻电池包1外的液冷管31两端分别连接进液箱9和出液箱10，当温度探头21的传感温度高于电磁阀15和循环泵14设定启动温度，开启电磁阀15和循环泵14，由进液箱9向液冷管31一端输送、在导热硅胶体8的传热、液冷管31内冷却液换热作用下为电池单体11降温、并输送至出液箱10、经循环管路13循环降温，当温度探头21的传感温度高于循环泵14的设定关闭温度时，关闭循环泵14和循环管路13，使冷却液在新能源汽车的制冷系统内循环降温，当传感温度低于电磁阀15的关闭温度时，关闭电磁阀15，以节约能耗；
进液箱9和出液箱10之间通过安装支架12连接支撑并安装风扇32外框321，风扇32的外框321设置于散热板5和电池包1端部，将扇叶组件323的轴设置于外框321中心并以轴外的轴承保证稳定性，轴外设置与外框321中心卡装的卡扣安装扇叶组件323，并在PCB板16上设置与PWM直流电机驱动模块，当温度探头21的传感温度高于风扇32启动温度时，由CPU模块通过控制输出模块控制PWM直流电机驱动模块驱动马达组件322与磁石18配合产生磁场作用、使扇叶组件323绕轴在外框321内旋转，由风扇32风散热板5之间的支撑板6错位U形间隙流动、加速空气流动换热，并当传感温度达到风扇32调速温度时，控制PWM直流电机驱动模块驱动马达组件322调速，以控制温度，节约能耗；
温度传感器2的检测温度由CPU模块经输出模块、向显示模块显示实时各温度探头21的监测温度和平均温度，显示模块可设置在新能源汽车的LCD1602液晶显示器上，以便驾驶者了解实时监测情况；因此通过液冷、风冷结合散热结构，并在散热板5之间的折流的散热通道特别是电池中部的快速散热效率、温度传感器2的分布检测可靠性；电池整体外侧通过与新能源汽车固定的电池箱或电池外壳整体安装；
电池包1电连接有电压电流采集器电流电压组合YF8012K采集电压电流参数，并通电池监控系统输出模块的无线网络连接云端服务器，云端服务器将接受的电流电压参数、温度传感器2的采集数据数模、编码转换为电池管理平台的识别信号并网络存储，电池管理平台包括用于用于输入新能源汽车牌号和电池型号存储的平台后端，通过接收云端服务器的采集数据并关联新能源汽车牌号和电池型号存储，管理若干新能源汽车电池，电池管理平台通过云端服务器与用户端交互，用户通过用户登录单元登录用户端、以输入单元输入新能源汽车牌号，以查询单元依据输入单元的信息调用电池管理平台关联采集数据，电池管理平台还可以装载电池寿命模拟分析模块、通过长期采集数据情况评估分析电池寿命，以便用户了解对应新能源汽车电池的散热、电参数和寿命情况，通过电池管理平台总监管、增加电池散热的监控力度、可靠性、灵敏度和查询灵活性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种新能源汽车电池散热监控系统，包括由若干电池单体(11)串联组成的电池包(1)、对应电池包(1)设置的温度传感器(2)和散热装置(3)，其特征在于，所述电池包(1)包括至少两组，电池包(1)顶部和底部均设有导热硅胶片(4)，相邻电池包(1)底部与顶部的导热硅胶片(4)之间设有对向设置的散热板(5)，散热板(5)之间设有若干错位设置的支撑板(6)；
所述温度传感器(2)包括若干穿过导热硅胶片(4)并贴近电池单体(11)的温度探头(21)、连接温度探头(21)并穿过支撑板(6)延伸至散热板(5)外部的引线(22)，所述散热装置(3)包括蛇形设置于对应电池包(1)内的液冷管(31)、设置于散热板(5)和电池包(1)端部的风扇(32)；
所述引线(22)连接有电池监控系统，所述电池监控系统用于接收、显示和存储温度传感器(2)的温度参数、连接预警装置并控制预警装置在超温设定时示警。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池散热监控系统，其特征在于，所述散热板(5)两端设有与支撑板(6)端部限位配合的限位板(7)，所述支撑板(6)截面呈正U形和倒U形依次连续相连结构，相邻支撑板(6)的U形错位设置，若干支撑板(6)呈两组对称设置于相邻电池包(1)的对应散热板(5)内，所述走线位于支撑板(6)的U形内部。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池散热监控系统，其特征在于，所述冷液管外设有截面呈U形且贴近电池单体(11)的导热硅胶体(8)，所述温度探头(21)位于电池单体(11)与导热硅胶体(8)之间。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池散热监控系统，其特征在于，相邻电池包(1)外的液冷管(31)两端分别连接有进液箱(9)和出液箱(10)，所述进液箱(9)和出液箱(10)之间设有循环管路(13)和用于设置风扇(32)的支架(12)，所述循环管路(13)上设有与电池监控系统相连的循环泵(14)，循环管路(13)、进液箱(9)和出液箱(10)连接有电磁阀(15)。
5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电池散热监控系统，其特征在于，所述电池监控系统包括温度检测模块、输入模块、CPU模块、输出模块、显示模块、预警模块和存储器模块，所述温度检测模块用于接收引线(22)的电信号并通过A/D转换为CPU模块识别的数字信号，所述输入模块用于向CPU模块输入设定电池温度数据，所述CPU模块用于依据温度检测模块的数字信号和输入模块的温度数据逻辑运算、经输出模块由显示模块显示实时各温度探头(21)的监测温度和平均温度、监测温度和平均温度超过设定电池最高温度数据时由预警模块发出预警信号、由存储器模块存储数据。
6.根据权利要求5所述的一种新能源汽车电池散热监控系统，其特征在于，所述输出模块连接有PWM直流电机驱动模块，所述风扇(32)包括与位于散热板(5)和电池包(1)端部的外框(321)、马达组件(322)和扇叶组件(323)，所述马达组件(322)连接有设置PWM直流电机驱动模块并位于外框(321)上的PCB板(16)，所述扇叶组件(323)上设有位于外框(321)和马达组件(322)内部的轴(17)、位于马达组件(322)外部的磁石(18)。
7.根据权利要求5所述的一种新能源汽车电池散热监控系统，其特征在于，所述预警模块包括与输出模块接口连接的蜂鸣器和/或与显示模块接口连接的指示灯。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种新能源汽车电池散热监控系统，其特征在于，所述电池包(1)连接有与电池监控系统相连的电压电流采集器，所述电池监控系统通过无线网络连接云端服务器，所述云端服务器用于处理和网络存储电压电流采集器、温度传感器(2)的采集数据并连接无线传输至电池管理平台，所述电池管理平台用于输入、显示采集数据并关联新能源汽车牌号和电池型号存储。
9.根据权利要求8所述的一种新能源汽车电池散热监控系统，其特征在于，所述电池管理平台通过云端服务器连接有用户端，所述用户端内设有用于登录用户端的用户登录单元、用于输入新能源汽车牌号的输入单元和用于依据输入单元的信息调用电池管理平台关联采集数据的查询单元。
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