CN114725542A - 一种新能源汽车动力电池监控及防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车动力电池监控及防护装置，包括：电池包主体、主动散热器、液流交换器和感温启闭组件以及外置换热管路，电池包主体的内部设有电池芯组，电池芯组的内部设有若干内置管路，内置管路的一端通过感温启闭组件与外置换热管路的端部相连通，电池包主体的上下两端分别设有主动散热器和外换热底箱。本发明中，通过设置一体式多管路换热结构，利用液流交换器驱动外包于动力电池边侧多管路结构中冷却液的快速置换，通过主动式泵送管路结构快速执行电池包内置以及外进气口换热器的液流运动，从而整体降低动力电池包的工作热量，且配备主动式主动散热器进行风冷降温，避免车体在低速或静止充电过程中的防护。

Description

一种新能源汽车动力电池监控及防护装置

技术领域

本发明涉及新能源动力电池技术领域，具体为一种新能源汽车动力电池监控及防护装置。

背景技术

动力电池是新能源汽车的唯一能量来源。动力电池工作后是必然要发热的，常态下是可控的，但是非常态下会失控。动力电池单体内部放热反应引起不可控温升的现象，叫做热失控。当电池产生的热量高于它可以消散的热量时，则会发生热失控。如果电池系统中，由于一个电芯产生热失控而引发其他电芯热失控，即引发热失控扩散。

锂电池一旦出现热失控，宏观表现是电池包局部出现温度异常，故障的电芯内阻变大，这一过程如果伴随着电动汽车的充电或者放电，根据焦耳定律，热失控早期的电芯会因为通过电流而发热，加速故障电芯热失控速度，故障电芯周围的电芯温度也很快升高，例如电芯温度一旦超过60℃，电芯就容易发生起火爆炸。

现有的动力电池在工作中热量的排出方式主要通过位于车体行进方向上的换热组件与电池包内部循环液流管路之间的连通进行热量的置换，采用该种换热散热方式受限于车体的行进状态，即当车辆运动速度较慢或停止运动时充电过程中由于车体的进气量不足导致热量无法快速散出因此导致电池包的整体热量偏高，以及在寒冷天气中受外界冰冷气体的热量吸收导致锂电池表面温度急速降低致使其锂电池能源转换率低，因而也会导致动力电池的功能和效果降低，存在一定缺陷。

有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供一种新能源汽车动力电池监控及防护装置，来解决目前存在的动力电池在静止或寒冷天气中等特殊状态下电池缺陷的问题，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。

发明内容

本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种新能源汽车动力电池监控及防护装置，包括：电池包主体、主动散热器、液流交换器和感温启闭组件以及外置换热管路，所述电池包主体的内部设有电池芯组，所述电池芯组的内部设有若干内置管路，所述内置管路的一端通过感温启闭组件与外置换热管路的端部相连通，所述电池包主体的上下两端分别设有主动散热器和外换热底箱，所述内置管路的数量为若干且均于液流交换器的端部相连通，所述电池芯组的外侧包裹有防护套壳；所述主动散热器包括散热扇、顶换热液箱和制冷组件，所述散热扇固定安装于顶换热液箱的顶面，所述制冷组件包括与内置管路连通的换热盘管以及固定于顶换热液箱内部的风冷盘座，所述换热盘管固定套接于风冷盘座的外侧；所述液流交换器包括固定于电池包主体外侧驱动电机以及联轴驱动器、静压板、动力转轮、阀盘和换流柱塞，所述驱动电机通过联轴驱动器与动力转轮传动连接，所述换流柱塞嵌入安装于动力转轮的内侧，所述静压板的一侧转动安装有斜导盘，所述换流柱塞的一端与斜导盘的表面活动连接，所述换流柱塞的数量为若干并撑圆周环形分布于动力转轮的表面，所述阀盘的表面开设有若干阀孔，且若干所述内置管路的端口分别与所述阀孔一一对应连通；所述感温启闭组件包括感温端盒、阀芯以及固定安装于感温端盒内部的受热翅筒和滑动安装于阀腔内侧的阀芯，所述受热翅筒的内部填充由热膨体且滑动安装有驱动杆，所述驱动杆的一端与阀芯的端部活动抵接，所述阀腔的两端分别设有与内置管路相连通的内管端头以及与外置换热管路相连通的导流口，所述内管端头和导流口分别位于阀芯的两侧。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述外置换热管路包括新能源汽车散热器与液流管路结构，用于连通动力电池内置管路并实现液流交换的管路结构。

通过采用上述技术方案，通过设置一体式的电池包结构，利用电池包内部内置管路与汽车外置换热管路的相互独立设置避免外界低温环境对电池包内部控温管路的影响。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述防护套壳的外侧设有散热凸片，所述防护套壳和散热凸片为金属材质构件，所述电池芯组的外侧设有若干弹性支柱，所述弹性支柱的另一端于防护套壳的内侧相抵接。

通过采用上述技术方案，通过在防护套壳内侧设置与电池芯组表面抵接的弹性支柱结构，在电池包外侧受碰撞中进行缓冲以及减震防护。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述风冷盘座和换热盘管为铜质或铝质材质构件，所述风冷盘座的表面开设有若干散热通孔，所述风冷盘座的外侧与换热盘管的表面焊接固定。

通过采用上述技术方案，通过与内置管路相连通的换热盘管进行液流输送，在散热扇的风冷作用下，利用风冷盘座和换热盘管进行内部液流的热交换导出多余热量实现对电池包的主动控温。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述电池芯组为若干锂电池组合形成，且锂电池组之间设有隔热盘片，所述隔热盘片内部为空腔结构且与内置管路的端头相连通，所述内置管路有换流柱塞的数量为若干且一一对应。

通过采用上述技术方案，通过内置于电池芯内部的片状腔体将电池芯的工作温度快速导入液流中，利用内置管路与换流柱塞之间的连通控制各个内置管路内部液流交换运动，保持电池包内部温度的一致性，避免单个电池组之间温度影响导致充放电效能的偏差。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述换流柱塞包括运动塞套和柱塞棒，所述静压板和斜导盘呈倾斜联轴驱动器径向布置，所述柱塞棒的一端设有球头并套接有固定于斜导盘表面的球头座，所述柱塞棒的另一端滑动套接于运动塞套的内侧，所述运动塞套的端部通过阀盘与内置管路相连通。

通过采用上述技术方案，动力转轮带动换流柱塞进行旋转运动在斜导盘和静压板的导向下，换流柱塞实现旋转运动中的往复柱塞运动，从而将某一管路中的油液抽吸并推入相邻管路中，实现多条电池包内置管路中的液流快速交换。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述感温端盒与内置管路的表面相连通，所述受热翅筒的外侧设有若干位于感温端盒内侧的翅片，所述驱动杆的一端设有滑动安装于受热翅筒内侧的活塞，所述阀腔的内侧固定安装有与阀芯一侧相互抵接的回复弹簧，所述阀芯的内侧设有直径小于内管端头内径的过流口。

通过采用上述技术方案，超过适宜工作温度后由感温启闭组件感温受热后，受热翅筒内部热膨液推动驱动杆和阀芯运动开启内管端头与外置管路的连通，温度降低后由受热翅筒内部热膨液的溃缩降低阀芯与内管端头的阀口降低置换流速从而避免外置管路中的低温对电池包工作造成影响，实现自动化控制。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述受热翅筒的内侧热膨体为气体、煤油、酒精或汞液中的一种。

通过采用上述技术方案，利用热膨体受热膨胀和遇冷收缩的性质机械式开启内外管路的流量大小从而保证电池包内部温度的控制，实现自动化监控与防护。

本发明所取得的有益效果为：

1.本发明中，通过设置一体式多管路换热结构，利用液流交换器驱动外包于动力电池边侧多管路结构中冷却液的快速置换，通过主动式泵送管路结构快速执行电池包内置以及外进气口换热器的液流运动，从而整体降低动力电池包的工作热量，且配备主动式主动散热器进行风冷降温，避免车体在低速或静止充电过程中的防护。

2.本发明中，通过设置自动式机械感温结构，利用感温启闭组件进行外流道与动力电池内置流道的自动感温启闭，在动力电池包内置管路温度超过设定最适工作温度后自动启动外置管路的液流流通，并在低温环境下自动节流，从而避免寒冷环境下对动力电池工作效能的影响。

3.本发明中，通过设置多管路式并行换热结构，利用电机旋转同步驱动若干换流柱塞进行的往复运动，将各个管路内液流进行交替置换从而保证整个动力电池包各驱动的环境温度一致性，避免局部高低温对电池芯组的不良充放电影响，从而保证电池芯组效能与使用寿命的统一性，避免局部电芯坏死导致的电池包整体损坏，提高动力电池的使用寿命。

附图说明

图1为本发明一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明一个实施例的电池芯组安装结构示意图；

图3为本发明一个实施例的主动散热器结构示意图；

图4为本发明一个实施例的制冷组件结构示意图；

图5为本发明一个实施例的液流交换器结构示意图；

图6为本发明一个实施例的换流柱塞安装结构示意图；

图7为本发明一个实施例的感温启闭组件结构示意图。

附图标记：

100、电池包主体；110、外换热底箱；120、电池芯组；130、防护套壳；140、内置管路；150、散热凸片；

200、主动散热器；210、散热扇；220、顶换热液箱；230、制冷组件；231、风冷盘座；232、换热盘管；

300、液流交换器；310、联轴驱动器；320、静压板；330、动力转轮；340、阀盘；350、换流柱塞；321、斜导盘；351、运动塞套；352、柱塞棒；

400、感温启闭组件；410、感温端盒；420、阀腔；430、阀芯；440、受热翅筒；450、驱动杆；421、内管端头。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。

下面结合附图描述本发明的一些实施例提供的一种新能源汽车动力电池监控及防护装置。

结合图1-7所示，本发明提供的一种新能源汽车动力电池监控及防护装置，包括：电池包主体100、主动散热器200、液流交换器300和感温启闭组件400以及外置换热管路，电池包主体100的内部设有电池芯组120，电池芯组120的内部设有若干内置管路140，内置管路140的一端通过感温启闭组件400与外置换热管路的端部相连通，电池包主体100的上下两端分别设有主动散热器200和外换热底箱110，内置管路140的数量为若干且均于液流交换器300的端部相连通，电池芯组120的外侧包裹有防护套壳130；主动散热器200包括散热扇210、顶换热液箱220和制冷组件230，散热扇210固定安装于顶换热液箱220的顶面，制冷组件230包括与内置管路140连通的换热盘管232以及固定于顶换热液箱220内部的风冷盘座231，换热盘管232固定套接于风冷盘座231的外侧；液流交换器300包括固定于电池包主体100外侧驱动电机以及联轴驱动器310、静压板320、动力转轮330、阀盘340和换流柱塞350，驱动电机通过联轴驱动器310与动力转轮330传动连接，换流柱塞350嵌入安装于动力转轮330的内侧，静压板320的一侧转动安装有斜导盘321，换流柱塞350的一端与斜导盘321的表面活动连接，换流柱塞350的数量为若干并撑圆周环形分布于动力转轮330的表面，阀盘340的表面开设有若干阀孔，且若干内置管路140的端口分别与阀孔一一对应连通；感温启闭组件400包括感温端盒410、阀芯430以及固定安装于感温端盒410内部的受热翅筒440和滑动安装于阀腔420内侧的阀芯430，受热翅筒440的内部填充由热膨体且滑动安装有驱动杆450，驱动杆450的一端与阀芯430的端部活动抵接，阀腔420的两端分别设有与内置管路140相连通的内管端头421以及与外置换热管路相连通的导流口，内管端头421和导流口分别位于阀芯430的两侧。

在该实施例中，外置换热管路包括新能源汽车散热器与液流管路结构，用于连通动力电池内置管路并实现液流交换的管路结构。

具体的，通过设置一体式的电池包结构，利用电池包内部内置管路140与汽车外置换热管路的相互独立设置避免外界低温环境对电池包内部控温管路的影响。

在该实施例中，防护套壳130的外侧设有散热凸片150，防护套壳130和散热凸片150为金属材质构件，电池芯组120的外侧设有若干弹性支柱，弹性支柱的另一端于防护套壳130的内侧相抵接。

具体的，通过在防护套壳130内侧设置与电池芯组120表面抵接的弹性支柱结构，在电池包外侧受碰撞中进行缓冲以及减震防护。

在该实施例中，风冷盘座231和换热盘管232为铜质或铝质材质构件，风冷盘座231的表面开设有若干散热通孔，风冷盘座231的外侧与换热盘管232的表面焊接固定。

具体的，通过与内置管路140相连通的换热盘管232进行液流输送，在散热扇210的风冷作用下，利用风冷盘座231和换热盘管232进行内部液流的热交换导出多余热量实现对电池包的主动控温。

在该实施例中，电池芯组120为若干锂电池组合形成，且锂电池组之间设有隔热盘片，隔热盘片内部为空腔结构且与内置管路140的端头相连通，内置管路140有换流柱塞350的数量为若干且一一对应。

具体的，通过内置于电池芯内部的片状腔体将电池芯的工作温度快速导入液流中，利用内置管路140与换流柱塞350之间的连通控制各个内置管路140内部液流交换运动，保持电池包内部温度的一致性，避免单个电池组之间温度影响导致充放电效能的偏差。

在该实施例中，换流柱塞350包括运动塞套351和柱塞棒352，静压板320和斜导盘321呈倾斜联轴驱动器310径向布置，柱塞棒352的一端设有球头并套接有固定于斜导盘321表面的球头座，柱塞棒352的另一端滑动套接于运动塞套351的内侧，运动塞套351的端部通过阀盘340与内置管路140相连通，实现多条电池包内置管路中的液流快速交换，以及车体外置管路与电池包内置管路内侧冷却交换。

具体的，动力转轮330带动换流柱塞350进行旋转运动在斜导盘321和静压板320的导向下，换流柱塞350实现旋转运动中的往复柱塞运动，从而将某一管路中的油液抽吸并推入相邻管路中，实现多条电池包内置管路中的液流快速交换。

在该实施例中，感温端盒410与内置管路140的表面相连通，受热翅筒440的外侧设有若干位于感温端盒410内侧的翅片，驱动杆450的一端设有滑动安装于受热翅筒440内侧的活塞，阀腔420的内侧固定安装有与阀芯430一侧相互抵接的回复弹簧，阀芯430的内侧设有直径小于内管端头421内径的过流口。

具体的，超过适宜工作温度后由感温启闭组件400感温受热后，受热翅筒440内部热膨液推动驱动杆450和阀芯430运动开启内管端头421与外置管路的连通，温度降低后由受热翅筒440内部热膨液的溃缩降低阀芯430与内管端头421的阀口降低置换流速从而避免外置管路中的低温对电池包工作造成影响，实现自动化控制。

在该实施例中，受热翅筒440的内侧热膨体为气体、煤油、酒精或汞液中的一种，利用热膨体受热膨胀和遇冷收缩的性质机械式开启内外管路的流量大小从而保证电池包内部温度的控制，实现自动化监控与防护。

本发明的工作原理及使用流程：

在日常使用中，车体高速运动电池芯组120工作放热超过适宜工作温度后由感温启闭组件400感温受热后，受热翅筒440内部热膨液推动驱动杆450和阀芯430运动开启内管端头421与外置管路的连通，在液流交换器300的驱动下，动力转轮330带动换流柱塞350进行旋转运动在斜导盘321和静压板320的导向下，换流柱塞350实现旋转运动中的往复柱塞运动，从而将某一管路中的油液抽吸并推入相邻管路中，实现多条电池包内置管路中的液流快速交换，以及车体外置管路与电池包内置管路内侧冷却交换，保证电池包持续处于适宜工作温度区间，温度降低后由受热翅筒440内部热膨液的溃缩降低阀芯430与内管端头421的阀口降低置换流速从而避免外置管路中的低温对电池包工作造成影响；

当车体处于运动缓慢以及静止充电状态，电池包内部大量放热后，由液流交换器300驱动内置管路中的液流运动，通过管路将液流传导至换热盘管232内部，由散热扇210工作对风冷盘座231和换热盘管232进行主动式风冷，从而保证动力电池包内部环境温度，将各个管路内液流进行交替置换从而保证整个动力电池包各驱动的环境温度一致性，避免局部高低温对电池芯组的不良充放电影响，从而保证电池芯组效能与使用寿命的统一性。

在本发明中,术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如，“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“装配于”、“安装于”、“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种新能源汽车动力电池监控及防护装置，其特征在于，包括：电池包主体（100）、主动散热器（200）、液流交换器（300）和感温启闭组件（400）以及外置换热管路，所述电池包主体（100）的内部设有电池芯组（120），所述电池芯组（120）的内部设有若干内置管路（140），所述内置管路（140）的一端通过感温启闭组件（400）与外置换热管路的端部相连通，所述电池包主体（100）的上下两端分别设有主动散热器（200）和外换热底箱（110），所述内置管路（140）的数量为若干且均于液流交换器（300）的端部相连通，所述电池芯组（120）的外侧包裹有防护套壳（130）；

所述主动散热器（200）包括散热扇（210）、顶换热液箱（220）和制冷组件（230），所述散热扇（210）固定安装于顶换热液箱（220）的顶面，所述制冷组件（230）包括与内置管路（140）连通的换热盘管（232）以及固定于顶换热液箱（220）内部的风冷盘座（231），所述换热盘管（232）固定套接于风冷盘座（231）的外侧；

所述液流交换器（300）包括固定于电池包主体（100）外侧驱动电机以及联轴驱动器（310）、静压板（320）、动力转轮（330）、阀盘（340）和换流柱塞（350），所述驱动电机通过联轴驱动器（310）与动力转轮（330）传动连接，所述换流柱塞（350）嵌入安装于动力转轮（330）的内侧，所述静压板（320）的一侧转动安装有斜导盘（321），所述换流柱塞（350）的一端与斜导盘（321）的表面活动连接，所述换流柱塞（350）的数量为若干并撑圆周环形分布于动力转轮（330）的表面，所述阀盘（340）的表面开设有若干阀孔，且若干所述内置管路（140）的端口分别与所述阀孔一一对应连通；

所述感温启闭组件（400）包括感温端盒（410）、阀芯（430）以及固定安装于感温端盒（410）内部的受热翅筒（440）和滑动安装于阀腔（420）内侧的阀芯（430），所述受热翅筒（440）的内部填充由热膨体且滑动安装有驱动杆（450），所述驱动杆（450）的一端与阀芯（430）的端部活动抵接，所述阀腔（420）的两端分别设有与内置管路（140）相连通的内管端头（421）以及与外置换热管路相连通的导流口，所述内管端头（421）和导流口分别位于阀芯（430）的两侧。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池监控及防护装置，其特征在于，所述外置换热管路包括新能源汽车散热器与液流管路结构，用于连通动力电池内置管路并实现液流交换的管路结构。

3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池监控及防护装置，其特征在于，所述防护套壳（130）的外侧设有散热凸片（150），所述防护套壳（130）和散热凸片（150）为金属材质构件，所述电池芯组（120）的外侧设有若干弹性支柱，所述弹性支柱的另一端于防护套壳（130）的内侧相抵接。

4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池监控及防护装置，其特征在于，所述风冷盘座（231）和换热盘管（232）为铜质或铝质材质构件，所述风冷盘座（231）的表面开设有若干散热通孔，所述风冷盘座（231）的外侧与换热盘管（232）的表面焊接固定。

5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池监控及防护装置，其特征在于，所述电池芯组（120）为若干锂电池组合形成，且锂电池组之间设有隔热盘片，所述隔热盘片内部为空腔结构且与内置管路（140）的端头相连通，所述内置管路（140）有换流柱塞（350）的数量为若干且一一对应。

6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池监控及防护装置，其特征在于，所述换流柱塞（350）包括运动塞套（351）和柱塞棒（352），所述静压板（320）和斜导盘（321）呈倾斜联轴驱动器（310）径向布置，所述柱塞棒（352）的一端设有球头并套接有固定于斜导盘（321）表面的球头座，所述柱塞棒（352）的另一端滑动套接于运动塞套（351）的内侧，所述运动塞套（351）的端部通过阀盘（340）与内置管路（140）相连通。

7.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池监控及防护装置，其特征在于，所述感温端盒（410）与内置管路（140）的表面相连通，所述受热翅筒（440）的外侧设有若干位于感温端盒（410）内侧的翅片，所述驱动杆（450）的一端设有滑动安装于受热翅筒（440）内侧的活塞，所述阀腔（420）的内侧固定安装有与阀芯（430）一侧相互抵接的回复弹簧，所述阀芯（430）的内侧设有直径小于内管端头（421）内径的过流口。

8.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池监控及防护装置，其特征在于，所述受热翅筒（440）的内侧热膨体为气体、煤油、酒精或汞液中的一种。

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