CN115377594B - 一种锂电池移动电源pcb防护散热组件及驱控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池移动电源PCB防护散热组件及驱控方法，涉及移动电源技术领域。本发明中：上合盖底侧面固定安装有通气盒体、外通风盒的一体结构，通气盒体包括通气腔以及位于通气腔中的若干矩形通气筒，矩形通气筒一侧板开设有侧位散热口，侧位散热口外侧配置有形变金属片。矩形通气筒上侧开口位置处配置有封堵上盖，封堵上盖底侧面固定连接贯穿杆，若干贯穿杆下端共同连接一底连板，底连板底侧面嵌设有磁性板，PCB主板配置有正对于磁性板的电磁模块。外通风腔中安装与PCB主板电连接的风机以及由风机驱动旋转的扇叶。本发明既有效保证了移动电源壳体内部腔体的密封效果，也高效节能化的完成充电、放电过程中的散热操作。

Description

一种锂电池移动电源PCB防护散热组件及驱控方法

技术领域

本发明涉及移动电源技术领域，尤其涉及一种锂电池移动电源PCB防护散热组件及驱控方法。

背景技术

移动电源是一种十分常见的电能存储载体，普遍应用于日常生活、工业扩展等场景中。移动电源内部最主要的两个组件就是用于存储电能的（锂）电池包、PCB主板，在移动电源使用放电以及充电过程中，移动电源内部的电池包、PCB主板都会产生热量，这时就需要对移动电源内腔进行散热。常见的移动电源外壳都会直接开设与内腔连通的网孔，并直接利用风扇对使用过程（放电、充电）中的移动电源内腔进行散热。

上述的移动电源散热方式存在两方面问题：一是直通式的网孔无疑会在风机未散热时导致外界的灰尘、杂质等进入移动电源内腔中。二是移动电源在放电使用过程中产热明显要少于充电过程中产热（例如许多充电过程都是大功率快充，所以短时间内充电），现有的风扇散热方式，无论是放电还是充电，都只是直接启动风扇或是根据温度来调控风扇的转速，对放电与充电时的散热调控方式单一，充电开始时移动电源内部就可能会产生较多热量，而放电时产生热量的速率就相对较为缓和。若是顾及移动电源壳体对内部腔体的密封效果，实现对充电、放电时进行高效节能化的驱控设计，成为移动电源在设计过程中需要考虑的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种锂电池移动电源PCB防护散热组件及驱控方法，从而既有效保证了移动电源壳体内部腔体的密封效果，也高效节能化的完成充电、放电过程中的散热操作。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种锂电池移动电源PCB防护散热组件，外罩壳体内部安装有锂电池包、PCB主板，PCB主板配置有温度传感模块，外罩壳体上侧安装有上合盖，上合盖包括下沉框板以及位于下沉框板内部的下沉槽，下沉框板的底板开设有正对于锂电池包顶部区域的底板网孔，下沉槽中配置有矩形海绵块，下沉槽上侧开口固定安装有透气隔板，透气隔板设有透气网孔。

上合盖底侧面固定安装有通气盒体、外通风盒的一体结构，通气盒体包括通气腔以及位于通气腔中的若干矩形通气筒，矩形通气筒包括竖直贯通的筒腔，矩形通气筒一侧板开设有侧位散热口，侧位散热口外侧配置有形变金属片，形变金属片包括与矩形通气筒一侧板固定连接的第一金属片以及覆盖侧位散热口的第二金属片，其中第二金属片的热形变率大于第一金属片的热形变率。通气腔中安装有位于矩形通气筒上方的限位上板，限位上板开设有多个限位通孔，矩形通气筒上侧开口位置处配置有封堵上盖，封堵上盖顶侧面固定连接有活动穿过限位通孔的导向杆，导向杆上套设有位于限位上板与封堵上盖之间的张力弹簧，封堵上盖底侧面固定连接贯穿杆，贯穿杆下端伸出矩形通气筒下侧开口，若干贯穿杆下端共同连接一底连板，底连板底侧面嵌设有磁性板，PCB主板配置有正对于磁性板的电磁模块。通气盒体、外通风盒之间的隔板开设有侧位网孔，外通风盒包括外通风腔，外通风腔中安装与PCB主板电连接的风机以及由风机驱动旋转的扇叶，上合盖开设有与外通风腔连通的通风网孔。

作为本发明中散热组件的一种优选技术方案：下沉框板底板的顶面设置有多个定位螺槽柱，矩形海绵块开设有与定位螺槽柱相配合的海绵通孔，透气隔板开设有与定位螺槽柱相配合的固定通孔，定位螺槽柱开设有与固定通孔对齐的螺孔结构。

作为本发明中散热组件的一种优选技术方案：第一金属片与矩形通气筒一侧板之间通过若干铆钉固定连接。

作为本发明中散热组件的一种优选技术方案：通气盒体内部两侧壁面设有卡扣凸起，限位上板顶侧面的四个边角位置都设置有卡扣边板，卡扣边板设有与卡扣凸起相配合的卡扣槽。

作为本发明中散热组件的一种优选技术方案：PCB主板与风机之间设置有电排线，电排线一端配置有与PCB主板插接的主板PIN插头，电排线另一端配置有与风机插接的风机PIN插头。

作为本发明中散热组件的一种优选技术方案：底连板、贯穿杆为铝合金材质一体成型结构，矩形通气筒为铝合金材质结构，底连板底侧面开设用于嵌入安装磁性板的卡槽结构，电磁模块的磁性与磁性板的极性相反。

本发明提供一种锂电池移动电源PCB防护散热驱控方法，包括以下内容：㈠放电散热驱控：PCB主板检测到锂电池包处于向外放电状态时，温度传感器实时传感检测PCB主板周围环境温度。①当温度低于PCB主板系统预设的散热临界值时，风机不启动，锂电池包、PCB主板产生的一部分热量传递至矩形通气筒的筒腔，形变金属片受热后，第一金属片形变并与侧位散热口分离，筒腔内的热量从侧位散热口排入通气腔并从侧位网孔、外通风腔、通风网孔排出。②当温度高于PCB主板系统预设的散热临界值时，风机启动，增强从筒腔内抽出热气流的速率。

㈡充电散热驱控：PCB主板检测到锂电池包处于充电状态时，PCB主板驱动电磁模块通电，对磁性板进行相斥，推动底连板、贯穿杆、封堵上盖，使封堵上盖与筒腔上侧开口分离，同时启动风机，对处于充电状态的锂电池包、PCB主板进行启动即散热的驱控，同时形变金属片受热一定时间后，第一金属片形变，第一金属片与侧位散热口分离，增加矩形通气筒的热气流排出口面积。

作为本发明中驱控方法的一种优选技术方案：充电结束后，PCB主板的电磁模块断电失磁，封堵上盖重新封堵矩形通气筒上侧开口，风机降低转速并保持，当温度传感器传感检测到温度低于PCB主板系统预设的散热临界值时，风机断电停机。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过在移动电源的上合盖配置通气盒体、外通风盒，在放电时通过形变金属片受热发生形变进行散热，并在温度逐渐上升超标后控制风扇加速散热；在充电开始阶段就通过电磁模块排斥磁性板，推动封堵上盖并打开矩形通气筒上端开口，并通过风扇快速进行充电初始阶段的散热，并且形变金属片受热逐渐发生形变，从而提高外排散热效果。

2.本发明通过在上合盖设置下沉框板，并在下沉框板中配置矩形海绵块，可以对锂电池包进行常态化（外部）通气，同时也能够（吸收）阻隔绝大部分灰尘杂质。

3.本发明在移动电源放电、充电过程中，利用形变金属片、封堵上盖等结构，并通过适时驱控电磁模块、风扇等，高效节能化的完成移动电源在使用过程中的散热操作。

附图说明

图1为本发明中移动电源装置的整体结构示意图。

图2为图1中A处局部放大的结构示意图。

图3为本发明中矩形海绵块的（俯视）结构示意图。

图4为本发明中透气隔板的（俯视）结构示意图。

图5为图1中B处局部放大的结合示意图。

图6为图5中C处局部放大的结构示意图。

图7为本发明中移动电源放电使用时通过侧位散热口进行散热的结构示意图。

图8为。本发明中移动电源充电时通过矩形通气筒上侧开口进行散热的结构示意图（形变金属片受热后发生形变，也可以从侧位散热口散热）。

图9为本发明中矩形通气筒水平截面的（俯视）结构示意图。

图10为本发明中限位上板的（俯视）结构示意图。

图11为本发明中限位上板纵向截面的（左视）结构示意图。

附图标记说明：

1-外罩壳体；2-锂电池包；3-PCB主板，301-外置接口，302-显示屏，303-电磁模块；4-上合盖，401-下沉框板，402-定位螺槽柱，403-底板网孔，404-下沉槽，405-通风网孔；5-矩形海绵块，501-海绵通孔；6-透气隔板，601-透气网孔，602-固定通孔；7-通气盒体，701-通气腔，702-矩形通气筒，703-筒腔，704-侧位散热口，705-形变金属片，7051-第一金属片，7052-第二金属片，7053-铆钉，706-封堵上盖，707-导向杆，708-张力弹簧，709-贯穿杆，710-底连板，711-磁性板，712-限位上板，7121-限位通孔，7122-卡扣边板，7123-卡扣槽，713-卡扣凸起，714-侧位网孔；8-外通风盒，801-外通风腔；9-风机，901-扇叶；10-电排线；11-主板PIN插头；12-风机PIN插头。

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，以下结合附图及实施例，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。

实施例一

请参阅图1，锂电池包2、PCB主板3固定安装在外罩壳体1内部，PCB主板3还配置了温度传感模块，上合盖4安装在外罩壳体1上侧，上合盖4朝向移动电源内部腔体的底侧面固定安装了通气盒体7、外通风盒8，通气盒体7、外通风盒8为一体结构。

请参阅图2，上合盖4设置了下沉框板401，下沉框板401内部形成下沉槽404，多个定位螺槽柱402位于下沉框板401底板上侧，下沉框板401底板开设底板网孔403，底板网孔403正对于锂电池包2顶部区域，矩形海绵块5放置在下沉槽404区域，透气隔板6安装在下沉槽404上侧开口位置，透气隔板6设有透气网孔601。

请参阅图3，矩形海绵块5的四个边角位置设置了海绵通孔501，矩形海绵块5安装时，海绵通孔501对准定位螺槽柱402（结合图2）进行安装即可。

请参阅图4，透气隔板6设置了透气网孔601、四个固定通孔602，四个固定通孔602分布在透气隔板6边角位置，固定通孔602正对着定位螺槽柱402（结合图2），定位螺槽柱402开设了螺孔结构，在固定通孔602向定位螺槽柱402的螺孔结构安装螺栓或螺丝即可固定住透气隔板6。

请参阅图5，通气盒体7内部设置通气腔701，若干矩形通气筒702位于通气腔701中。矩形通气筒702包括筒腔703，筒腔703竖直贯通（结合图6），卡扣凸起713分布在通气盒体7内部两侧壁面上部位置。

若干贯穿杆709（结合图6，贯穿杆709位于筒腔703位置处）下端共同连接一底连板710，底连板710底侧面开设用于嵌入安装磁性板711的卡槽结构，磁性板711嵌设在底连板710底侧面，（或可以通过黏胶粘住磁性板711）。PCB主板3配置了电磁模块303，电磁模块303正对于磁性板711（通电时，电磁模块303对磁性板711形成斥力）。外通风盒8内部为外通风腔801，外通风腔801中安装了风机9，风机9与PCB主板3电连接，风机9驱动旋转扇叶901转动。通气盒体7、外通风盒8之间的隔板开设有侧位网孔714（结合图6），上合盖4设置了通风网孔405，通风网孔405与外通风腔801连通。

电排线10电连接了PCB主板3、风机9，电排线10一端设置主板PIN插头11、另一端设置风机PIN插头12，主板PIN插头11与PCB主板3插接，风机PIN插头12与风机9插接。

其中，贯穿杆709、底连板710为铝合金材质一体成型结构，矩形通气筒702为铝合金材质结构，便于内腔中的高效热传导。

请参阅图6，通气腔701中安装有限位上板712，限位上板712位于矩形通气筒702上方位置。封堵上盖706位于矩形通气筒702上侧开口位置，封堵上盖706顶侧面固定连接导向杆707，导向杆707活动穿过限位通孔7121（结合图10），导向杆707上套设张力弹簧708，张力弹簧708位于限位上板712与封堵上盖706之间，贯穿杆709固定连接在封堵上盖706底侧面上，贯穿杆709下端伸出矩形通气筒702下侧开口。

侧位散热口704位于矩形通气筒702一竖直侧板中间位置，侧位散热口704成矩形状。形变金属片705包括第一金属片7051、第二金属片7052，第一金属片7051通过若干铆钉7053与矩形通气筒702一侧板固定连接，第二金属片7052覆盖侧位散热口704，第二金属片7052的热形变率大于第一金属片7051的热形变率（发生热形变时，第一金属片7051弯曲，侧位散热口704打开）。

请参阅图7，移动电源处于放电阶段时，第二金属片7053受热形变，侧位散热口704（结合图6）打开，热量从侧位散热口704排出到外通风腔801，并通过通风网孔405向外排出（温度超标时风扇启动加速散热）。

请参阅图8，移动电源处于充电阶段，刚开始通电充电时，电磁模块303通电启动，对磁性板711进行排斥，底连板710、贯穿杆709推动封堵上盖706向上移动，矩形通气筒702上侧开口打开，PCB主板3、锂电池包2在充电初始阶段产生的热量快速从矩形通气筒702上侧开口排出，并通过风扇（风机9驱动扇叶901）加速排出。

请参阅图9，侧位散热口704位于矩形通气筒702一侧板，侧位散热口704外侧配置有形变金属片705，第一金属片7051与矩形通气筒702一侧板之间通过若干铆钉7053固定连接。

请参阅图10、图11，限位上板712的中间区域设置了多个限位通孔7121，限位上板712顶侧面的四个边角位置都设置有卡扣边板7122，卡扣边板7122设有与卡扣凸起713（结合图6）相配合的卡扣槽7123。

实施例二

本发明涉及一种锂电池移动电源PCB防护散热驱控方法，包括放电散热驱控、充电散热驱控两种模式，具体内容如下。

㈠放电散热驱控：PCB主板3检测到锂电池包2处于向外放电状态时，温度传感器实时传感检测PCB主板3周围环境温度。①当温度低于PCB主板3系统预设的散热临界值（散热临界值，是一固定温度值，当PCB主板3周围环境温度高于这一固定温度值时，说明内部热量较多，需要及时散热）时，风机9不启动，（锂电池包2、PCB主板3产生的一部分热量从底板网孔403、矩形海绵块5、透气网孔601向外排出），锂电池包2、PCB主板3产生的一部分热量传递至矩形通气筒702的筒腔703，形变金属片705受热后，第一金属片7051形变并与侧位散热口704分离，筒腔703内的热量从侧位散热口704排入通气腔701并从侧位网孔714、外通风腔801、通风网孔405排出。②当温度高于PCB主板3系统预设的散热临界值时，风机9启动，增强从筒腔703内抽出热气流的速率（在此之前，形变金属片705已经受热一定时长，第一金属片7051已经形变与侧位散热口704分离）；

㈡充电散热驱控：PCB主板3检测到锂电池包2处于充电状态时，PCB主板3驱动电磁模块303通电，对磁性板711进行相斥，推动底连板710、贯穿杆709、封堵上盖706，使封堵上盖706与筒腔703上侧开口分离，同时启动风机9，对处于充电状态的锂电池包2、PCB主板3进行启动即散热的驱控，同时形变金属片705受热一定时间后，第一金属片7051形变，第一金属片7051与侧位散热口704分离，增加矩形通气筒702的热气流排出口面积。

另外，当充电结束后，PCB主板3的电磁模块303断电失磁，封堵上盖706重新封堵矩形通气筒702上侧开口，风机9降低转速并保持，当温度传感器传感检测到温度低于PCB主板3系统预设的散热临界值时，风机9断电停机。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种锂电池移动电源PCB防护散热组件，包括外罩壳体（1），所述外罩壳体（1）内部安装有锂电池包（2）、PCB主板（3），PCB主板（3）配置有温度传感模块，所述外罩壳体（1）上侧安装有上合盖（4），其特征在于：所述上合盖（4）包括下沉框板（401）以及位于下沉框板（401）内部的下沉槽（404），所述下沉框板（401）的底板开设有正对于锂电池包（2）顶部区域的底板网孔（403），所述下沉槽（404）中配置有矩形海绵块（5），所述下沉槽（404）上侧开口固定安装有透气隔板（6），所述透气隔板（6）设有透气网孔（601）；所述上合盖（4）底侧面固定安装有通气盒体（7）、外通风盒（8）的一体结构，所述通气盒体（7）包括通气腔（701）以及位于通气腔（701）中的若干矩形通气筒（702），所述矩形通气筒（702）包括竖直贯通的筒腔（703），所述矩形通气筒（702）一侧板开设有侧位散热口（704），所述侧位散热口（704）外侧配置有形变金属片（705），所述形变金属片（705）包括与矩形通气筒（702）一侧板固定连接的第一金属片（7051）以及覆盖侧位散热口（704）的第二金属片（7052），其中第二金属片（7052）的热形变率大于第一金属片（7051）的热形变率；所述通气腔（701）中安装有位于矩形通气筒（702）上方的限位上板（712），所述限位上板（712）开设有多个限位通孔（7121），所述矩形通气筒（702）上侧开口位置处配置有封堵上盖（706），所述封堵上盖（706）顶侧面固定连接有活动穿过限位通孔（7121）的导向杆（707），所述导向杆（707）上套设有位于限位上板（712）与封堵上盖（706）之间的张力弹簧（708），所述封堵上盖（706）底侧面固定连接贯穿杆（709），所述贯穿杆（709）下端伸出矩形通气筒（702）下侧开口，若干贯穿杆（709）下端共同连接一底连板（710），所述底连板（710）底侧面嵌设有磁性板（711），所述PCB主板（3）配置有正对于磁性板（711）的电磁模块（303）；所述通气盒体（7）、外通风盒（8）之间的隔板开设有侧位网孔（714），所述外通风盒（8）包括外通风腔（801），所述外通风腔（801）中安装与PCB主板（3）电连接的风机（9）以及由风机（9）驱动旋转的扇叶（901），所述上合盖（4）开设有与外通风腔（801）连通的通风网孔（405）。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池移动电源PCB防护散热组件，其特征在于：所述下沉框板（401）底板的顶面设置有多个定位螺槽柱（402），所述矩形海绵块（5）开设有与定位螺槽柱（402）相配合的海绵通孔（501），所述透气隔板（6）开设有与定位螺槽柱（402）相配合的固定通孔（602），所述定位螺槽柱（402）开设有与固定通孔（602）对齐的螺孔结构。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池移动电源PCB防护散热组件，其特征在于：所述第一金属片（7051）与矩形通气筒（702）一侧板之间通过若干铆钉（7053）固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池移动电源PCB防护散热组件，其特征在于：所述通气盒体（7）内部两侧壁面设有卡扣凸起（713），所述限位上板（712）顶侧面的四个边角位置都设置有卡扣边板（7122），所述卡扣边板（7122）设有与卡扣凸起（713）相配合的卡扣槽（7123）。

5.根据权利要求1所述的一种锂电池移动电源PCB防护散热组件，其特征在于：所述PCB主板（3）与风机（9）之间设置有电排线（10），所述电排线（10）一端配置有与PCB主板（3）插接的主板PIN插头（11），所述电排线（10）另一端配置有与风机（9）插接的风机PIN插头（12）。

6.根据权利要求1所述的一种锂电池移动电源PCB防护散热组件，其特征在于：所述底连板（710）、贯穿杆（709）为铝合金材质一体成型结构，所述矩形通气筒（702）为铝合金材质结构，所述底连板（710）底侧面开设用于嵌入安装磁性板（711）的卡槽结构，所述电磁模块（303）的磁性与磁性板（711）的极性相反。

7.一种锂电池移动电源PCB防护散热驱控方法，其特征在于，采用权利要求1至6中任一项所述的一种锂电池移动电源PCB防护散热组件，包括以下内容：㈠放电散热驱控：PCB主板（3）检测到锂电池包（2）处于向外放电状态时，温度传感器实时传感检测PCB主板（3）周围环境温度；①当温度低于PCB主板（3）系统预设的散热临界值时，风机（9）不启动，锂电池包（2）、PCB主板（3）产生的一部分热量传递至矩形通气筒（702）的筒腔（703），形变金属片（705）受热后，第一金属片（7051）形变并与侧位散热口（704）分离，筒腔（703）内的热量从侧位散热口（704）排入通气腔（701）并从侧位网孔（714）、外通风腔（801）、通风网孔（405）排出；②当温度高于PCB主板（3）系统预设的散热临界值时，风机（9）启动，增强从筒腔（703）内抽出热气流的速率；㈡充电散热驱控：PCB主板（3）检测到锂电池包（2）处于充电状态时，PCB主板（3）驱动电磁模块（303）通电，对磁性板（711）进行相斥，推动底连板（710）、贯穿杆（709）、封堵上盖（706），使封堵上盖（706）与筒腔（703）上侧开口分离，同时启动风机（9），对处于充电状态的锂电池包（2）、PCB主板（3）进行启动即散热的驱控，同时形变金属片（705）受热一定时间后，第一金属片（7051）形变，第一金属片（7051）与侧位散热口（704）分离，增加矩形通气筒（702）的热气流排出口面积。

8.根据权利要求7所述的一种锂电池移动电源PCB防护散热驱控方法，其特征在于：充电结束后，PCB主板（3）的电磁模块（303）断电失磁，封堵上盖（706）重新封堵矩形通气筒（702）上侧开口，风机（9）降低转速并保持，当温度传感器传感检测到温度低于PCB主板（3）系统预设的散热临界值时，风机（9）断电停机。

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