CN117393914B - 一种基于传感监测及提示的动力电池智控系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于传感监测及提示的动力电池智控系统及方法，涉及电池技术领域。本发明包括进风功能组件、热交互功能组件、测温导流功能组件、排热控流功能组件，进风功能组件负责吸入外界冷气流，热交互功能组件负责将锂电池组环侧产热的热量进行吸热、带走，测温导流功能组件负责监测对应侧面区域位置的热量状态及驱控相应的排热通道状态，排热控流功能组件负责将电池盒体内的热气流排出到外界。本发明实现了锂电池组环侧、动力电池各方位较为均衡的排热，并及时准确的输出、提示存在散热问题的动力电池盒体位置，便于使用、维护人员及时发现动力电池使用过程存在的问题。

Description

一种基于传感监测及提示的动力电池智控系统及方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种基于传感监测及提示的动力电池智控系统及方法。
背景技术
锂电池是现如今许多动力电池的主要组成元件，在动力电池的日常使用环境中，往往会将动力电池放置在较为狭小的空间，或动力电池盒体的某些侧面外围能够进行有效散热的空间十分有限，或是某些侧面表面受到外界污染（例如油污附着），导致动力电池盒体在各个侧面的散热存在较大差异，对于这些差异化的散热问题，如何有效保证锂电池组各个方位的均衡散热，以及及时的输出、提示存在散热问题的动力电池盒体位置，成为狭小空间、复杂环境条件下使用动力电池所需要解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于传感监测及提示的动力电池智控系统及方法，从而实现锂电池组环侧、动力电池各方位较为均衡的排热，并及时准确的输出、提示存在散热问题的动力电池盒体位置，便于使用、维护人员及时发现动力电池使用过程存在的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种基于传感监测及提示的动力电池智控系统，包括以下系统组件：
进风功能组件，包括：位于电池盒体一侧壳板的进气部、位于锂电池组上方与水平隔板下方的进流气腔、锂电池组顶侧面边缘设置的分流框板，其中，进气部与进流气腔连通。
热交互功能组件，包括：锂电池组环侧的多个独立的内环气腔、外环气腔，以及同侧边位置的内环气腔、外环气腔之间设置的隔离塑板与吸热金属板组合结构，其中，隔离塑板开设有多个塑料通孔，吸热金属板设置有多个与塑料通孔位置相配合的内锥体，内锥体处于外环气腔中，内锥体开设有与塑料通孔相配合的热流孔，吸热金属板设有朝向外环气腔的导热片。
测温导流功能组件，包括：安装在分流框板、隔离塑板上侧的导流框板，以及位于导流框板每个侧边中间位置的竖向通风通道，以及位于导流框板每个侧边下方位置的温度传感器，其中，温度传感器传感检测外环气腔的气流温度。
排热控流功能组件，包括：由水平隔板、环位隔框、线性电控阀构成的排流框板，以及位于排流框板环侧区域的多个独立的顶环气腔、位于水平隔板上方的排流气腔、与排流气腔连通的排气部，其中，排流框板的每个侧边位置都配置一个线性电控阀，顶环气腔通过线性电控阀将气流排入排流气腔。
作为本发明的一种优选技术方案：电池盒体底部设有多个支撑凸起，支撑凸起与锂电池组之间形成底层腔部。
作为本发明的一种优选技术方案：分流框板的每个侧边位置都设有多个分流孔槽，进流气腔的气流通过分流孔槽流向内环气腔。
作为本发明的一种优选技术方案：隔离塑板上下侧端都开设有卡位插槽，吸热金属板上下侧都设有卡位边条，吸热金属板的卡位边条插装在隔离塑板的卡位插槽位置处。
作为本发明的一种优选技术方案：热流孔包括广口、锥孔，锥孔、广口与塑料通孔贯通，广口与塑料通孔径向尺寸相同，锥孔孔径尺寸小于广口孔径尺寸。
作为本发明的一种优选技术方案：电池盒体每个环侧转角位置处都设有第一卡位柱，隔离塑板与吸热金属板的组合结构安装在相邻第一卡位柱之间位置，其中，第一卡位柱与隔离塑板高度相同。
作为本发明的一种优选技术方案：进气部、排气部位于电池盒体同一组侧板的异侧面板上，进气部、排气部都配置有灰尘过滤层，排气部配置有向外界排出气流的排气扇。
作为本发明的一种优选技术方案：导流框板顶侧面开设有一圈环位安装槽，排流框板的环位隔框底部插装在环位安装槽位置处，电池盒体顶部设置盖板，排流框板的环位隔框顶侧与盖板顶板内壁密封配合接触。盖板每个环侧转角位置处都设有第二卡位柱，环位隔框环侧每个转角位置处都无缝安装在对应位置的第二卡位柱位置处，其中，设环位安装槽的槽深尺寸为Ha，设第二卡位柱的高度尺寸为Hc，设环位隔框的高度尺寸为He，则He=Ha+Hc。
一种基于传感监测及提示的动力电池智控方法，包括如下步骤：
S1.锂电池组产热，吸热金属板吸收内环气腔中的热量，并释放在外环气腔区域。
S2.温度传感器传感检测当前外环气腔的温度，记作W，根据当前外环气腔的温度，控制其正上方位置的线性电控阀打开程度λ，则F（λ）∝F（W-Wc），其中，Wc为系统预设的常态环境温度。
其中，设各个侧面位置的温度传感器传感检测到的当前侧面位置最大温度值分别为W1、W2、W3、W4，并存在一个最低温度值，标记为Wmin。
若任意一个侧面位置的温度传感器检测到的温度大于系统预设的超标温度，则系统输出电池盒体当前侧面热量超标提示信息。
若任意一个侧面位置的温度传感器检测到的温度与最低温度值Wmin之间的温度差值大于系统预设的最大温差值△W，则系统输出电池盒体当前侧面热量超标提示信息。
S3.排气部启动排气功能，外界气流由进气部进入进流气腔，气流经过分流框板分流后进入各个内环气腔，由内环气腔进入外环气腔，并经过导流框板的竖向通风通道、线性电控阀进入排流气腔，最后从排气部排出；
其中，设排气部的排气功率为P，设各个线性电控阀的打开程度分别为λ1、λ2、λ3、λ4，则F（P）∝F（λ1+λ2+λ3+λ4）。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在动力电池内部构建进风功能组件、热交互功能组件、测温导流功能组件、排热控流功能组件，从而在狭小空间、复杂环境条件下使用动力电池时，对动力电池盒体各方位区域的实时热量状态进行监测，并通过均衡化的配置散热通道状态，实现锂电池组环侧、动力电池各方位较为均衡的排热，并及时准确的输出、提示存在散热问题的动力电池盒体位置，便于使用、维护人员及时发现动力电池使用过程存在的问题（例如放置散热空间不足、外部污染等问题）。
附图说明
图1为本发明中动力电池各组件的整体示意图。
图2为图1中A处局部放大的示意图。
图3为本发明热交互功能组件中隔离塑板、吸热金属板的分离示意图。
图4为本发明吸热金属板朝向外环气腔一侧面的示意图。
图5为本发明中隔离塑板、吸热金属板与安装在电池盒体的（俯视）位置示意图。
图6为本发明中分流框体的（俯视）示意图。
图7为本发明中导流框板的（俯视）示意图。
图8为本发明中排流框板在盖板内围安装时的示意图。
其中：1-电池盒体，101-盖板，102-底层腔部，103-支撑凸起，104-进流气腔，105-内环气腔，106-外环气腔，107-顶环气腔，108-排流气腔，109-第一卡位柱，110-第二卡位柱；2-锂电池组；3-隔离塑板，301-塑料通孔，302-卡位插槽；4-吸热金属板，401-内锥体，402-热流孔，4021-广口，4022-锥孔，403-导热片，404-卡位边条；5-分流框板，501-分流孔槽；6-导流框板，601-环位安装槽，602-温度传感器，603-竖向通风通道；7-排流框板，701-水平隔板，702-环位隔框，703-线性电控阀；8-进气部；9-排气部，901-排气扇。
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、本发明涉及一种基于传感监测及提示的动力电池智控系统，主要包括进风功能组件、热交互功能组件、测温导流功能组件、排热控流功能组件，进风功能组件负责吸入外界冷气流，热交互功能组件负责将锂电池组环侧产热的热量进行吸热、带走，测温导流功能组件负责监测对应侧面区域位置的热量状态及驱控相应的排热通道状态，排热控流功能组件负责将电池盒体内的热气流排出到外界。
请参阅图1，进风功能组件：进气部8、进流气腔104、分流框板5，进气部8位于电池盒体1一侧壳板，进流气腔104位于锂电池组2上方与水平隔板701下方，分流框板5位于锂电池组2顶侧面边缘，其中，进气部8与进流气腔104连通，进流气腔104处于锂电池组2、排流框板7、分流框板5、导流框板6之间的区域。结合图6，分流框板5的每个侧边位置都设有多个分流孔槽501，进流气腔104的气流通过分流孔槽501流向内环气腔105。
进气部8、排气部9位于电池盒体1同一组侧板的异侧面板上，使得整个气流的进出能够在整个电池盒体1内进行运动。进气部8、排气部9都配置有灰尘过滤层，排气部9配置有向外界排出气流的排气扇901。
请参阅图1、图2、图3，热交互功能组件：锂电池组2环侧设有多个独立内环气腔105、外环气腔106，同侧边位置内环气腔105、外环气腔106之间设置隔离塑板3与吸热金属板4组合结构，其中，隔离塑板3开设有多个塑料通孔301，吸热金属板4设置有多个内锥体401，内锥体401与塑料通孔301位置相配合。内锥体401伸入外环气腔106中，内锥体401开设有热流孔402，热流孔402与塑料通孔301相配合，吸热金属板4设有导热片403，导热片403交错分布，导热片403朝向外环气腔106。电池盒体1底部设有多个支撑凸起103（支撑凸起103可以像图4中导热片403类似的交错结构），底层腔部102位于锂电池组2下方，支撑凸起103支撑锂电池组2，支撑凸起103将各个环侧位置的内环气腔105隔离开来。
请参阅图1、图2、图7，测温导流功能组件：导流框板6，导流框板6安装在分流框板5、隔离塑板3上侧，导流框板6每个侧边中间位置开设竖向通风通道603，导流框板6每个侧边下方配置有温度传感器602，其中，温度传感器602传感检测外环气腔106的气流温度。
导流框板6顶侧面开设有一圈环位安装槽601，排流框板7的环位隔框702底部插装在环位安装槽601位置处，电池盒体顶部设置盖板101，排流框板7的环位隔框702顶侧与盖板101顶板内壁密封配合接触。
请参阅图1、图2、图8，排热控流功能组件：排流框板7、多个顶环气腔107、一个排流气腔108，排流框板7由水平隔板701、环位隔框702、线性电控阀703构成，顶环气腔107位于排流框板7环侧位置，排流气腔108位于水平隔板701上方，排流气腔108连通排气部9，其中，排流框板7的每个侧边位置都配置一个线性电控阀703，顶环气腔107通过线性电控阀703将气流排入排流气腔108。
盖板101每个环侧转角位置处都设有第二卡位柱110，环位隔框702环侧每个转角位置处都无缝安装在对应位置的第二卡位柱110位置处。结合图7，环位安装槽601的槽深尺寸与第二卡位柱110的高度尺寸之和，与环位隔框702的高度尺寸相同。
请参阅图3、图4，热流孔402包括广口4021、锥孔4022，锥孔4022、广口4021与塑料通孔301贯通，广口4021、塑料通孔301径向尺寸相同，锥孔4022孔径尺寸小于广口4021孔径尺寸。
隔离塑板3上下侧端都开设有卡位插槽302，吸热金属板4上下侧都设有卡位边条404，吸热金属板4的卡位边条404插装在隔离塑板3的卡位插槽302位置处。
请参阅图1、图2、图5，电池盒体1每个环侧转角位置处都设有第一卡位柱109，隔离塑板3与吸热金属板4的组合结构安装在相邻第一卡位柱109之间位置，其中，第一卡位柱109与隔离塑板3高度相同。
实施例二、一种基于传感监测及提示的动力电池智控方法，主要包括如下控制方法：
首先，锂电池组2产热，吸热金属板4吸收内环气腔105中的热量，并释放在外环气腔106区域。而各个位置的温度传感器602传感检测当前外环气腔106的温度，记作W，根据当前外环气腔106的温度，控制其正上方位置的线性电控阀703打开程度λ，例如不需要进行排热时，打开程度λ就是0，热量较大时，需要将线性电控阀703完全打开是，打开程度λ就是1，λ∈[0，1]，则F（λ）∝F（W-Wc），其中，Wc为系统预设的常态环境温度，常态环境温可以是正常外界环境的温度。
其中，设各个侧面位置的温度传感器602传感检测到的当前侧面位置最大温度值分别为W1、W2、W3、W4，每个面可以设置多个温度探头，来监测当前侧的温度信息，保证监测到的温度准确性，并存在一个最低温度值，标记为Wmin，Wmin为W1、W2、W3、W4中的一个值。
若任意一个侧面位置的温度传感器602检测到的温度大于系统预设的超标温度（超标温度，就是超出的锂电池能够正常运行的环境温度），则系统输出电池盒体1当前侧面热量超标提示信息（例如传输给控制锂电池运行的单片机（显示屏），或将提示信息传输给相应的手机、局域网、服务器等，便于进行远程监测、操控动力电池）。
若任意一个侧面位置的温度传感器602检测到的温度与最低温度值Wmin之间的温度差值大于系统预设的最大温差值△W，则系统输出电池盒体1当前侧面热量超标提示信息。系统预设的最大温差值△W，可以认为是为了防止某些侧面散热条件差，导致这些侧面热量集聚，而设置的与能够正常散热侧面之间温度的一种差值。
内部温度超标后，排气部9启动排气功能，外界气流由进气部进入进流气腔104，气流经过分流框板5分流后进入各个内环气腔105，由内环气腔105进入外环气腔106，并经过导流框板6的竖向通风通道603、线性电控阀703进入排流气腔108，最后从排气部9排出。
其中，设排气部9的排气功率为P，设各个线性电控阀703的打开程度分别为λ1、λ2、λ3、λ4，则F（P）∝F（λ1+λ2+λ3+λ4）。
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 (9)

1.一种基于传感监测及提示的动力电池智控系统，其特征在于，包括：
进风功能组件，包括：位于电池盒体（1）一侧壳板的进气部（8）、位于锂电池组（2）上方与水平隔板（701）下方的进流气腔（104）、锂电池组（2）顶侧面边缘设置的分流框板（5），其中，进气部（8）与进流气腔（104）连通；
热交互功能组件，包括：锂电池组（2）环侧的多个独立的内环气腔（105）、外环气腔（106），以及同侧边位置的内环气腔（105）、外环气腔（106）之间设置的隔离塑板（3）与吸热金属板（4）组合结构，其中，隔离塑板（3）开设有多个塑料通孔（301），吸热金属板（4）设置有多个与塑料通孔（301）位置相配合的内锥体（401），内锥体（401）处于外环气腔（106）中，内锥体（401）开设有与塑料通孔（301）相配合的热流孔（402），吸热金属板（4）设有朝向外环气腔（106）的导热片（403）；
测温导流功能组件，包括：安装在分流框板（5）、隔离塑板（3）上侧的导流框板（6），以及位于导流框板（6）每个侧边中间位置的竖向通风通道（603），以及位于导流框板（6）每个侧边下方位置的温度传感器（602），其中，温度传感器（602）传感检测外环气腔（106）的气流温度；
排热控流功能组件，包括：由水平隔板（701）、环位隔框（702）、线性电控阀（703）构成的排流框板（7），以及位于排流框板（7）环侧区域的多个独立的顶环气腔（107）、位于水平隔板（701）上方的排流气腔（108）、与排流气腔（108）连通的排气部（9），其中，排流框板（7）的每个侧边位置都配置一个线性电控阀（703），顶环气腔（107）通过线性电控阀（703）将气流排入排流气腔（108）。
2.根据权利要求1所述的一种基于传感监测及提示的动力电池智控系统，其特征在于：
电池盒体（1）底部设有多个支撑凸起（103），支撑凸起（103）与锂电池组（2）之间形成底层腔部（102）。
3.根据权利要求1所述的一种基于传感监测及提示的动力电池智控系统，其特征在于：
分流框板（5）的每个侧边位置都设有多个分流孔槽（501），进流气腔（104）的气流通过分流孔槽（501）流向内环气腔（105）。
4.根据权利要求1所述的一种基于传感监测及提示的动力电池智控系统，其特征在于：
隔离塑板（3）上下侧端都开设有卡位插槽（302），吸热金属板（4）上下侧都设有卡位边条（404），吸热金属板（4）的卡位边条（404）插装在隔离塑板（3）的卡位插槽（302）位置处。
5.根据权利要求1所述的一种基于传感监测及提示的动力电池智控系统，其特征在于：
热流孔（402）包括广口（4021）、锥孔（4022），锥孔（4022）、广口（4021）与塑料通孔（301）贯通，广口（4021）与塑料通孔（301）径向尺寸相同，锥孔（4022）孔径尺寸小于广口（4021）孔径尺寸。
6.根据权利要求1所述的一种基于传感监测及提示的动力电池智控系统，其特征在于：
电池盒体（1）每个环侧转角位置处都设有第一卡位柱（109），隔离塑板（3）与吸热金属板（4）的组合结构安装在相邻第一卡位柱（109）之间位置；
其中，第一卡位柱（109）与隔离塑板（3）高度相同。
7.根据权利要求1所述的一种基于传感监测及提示的动力电池智控系统，其特征在于：
进气部（8）、排气部（9）位于电池盒体（1）同一组侧板的异侧面板上，进气部（8）、排气部（9）都配置有灰尘过滤层，排气部（9）配置有向外界排出气流的排气扇（901）。
8.根据权利要求1所述的一种基于传感监测及提示的动力电池智控系统，其特征在于：
导流框板（6）顶侧面开设有一圈环位安装槽（601），排流框板（7）的环位隔框（702）底部插装在环位安装槽（601）位置处，电池盒体顶部设置盖板（101），排流框板（7）的环位隔框（702）顶侧与盖板（101）顶板内壁密封配合接触；
盖板（101）每个环侧转角位置处都设有第二卡位柱（110），环位隔框（702）环侧每个转角位置处都无缝安装在对应位置的第二卡位柱（110）位置处；
其中，设环位安装槽（601）的槽深尺寸为Ha，设第二卡位柱（110）的高度尺寸为Hc，设环位隔框（702）的高度尺寸为He，则He=Ha+Hc。
9.一种基于传感监测及提示的动力电池智控方法，其特征在于，采用权利要求1至8中任一项所述的一种基于传感监测及提示的动力电池智控系统，包括如下步骤：
S1.锂电池组（2）产热，吸热金属板（4）吸收内环气腔（105）中的热量，并释放在外环气腔（106）区域；
S2.温度传感器（602）传感检测当前外环气腔（106）的温度，记作W，根据当前外环气腔（106）的温度，控制其正上方位置的线性电控阀（703）打开程度λ，则F（λ）∝F（W-Wc），其中，Wc为系统预设的常态环境温度；
其中，设各个侧面位置的温度传感器（602）传感检测到的当前侧面位置最大温度值分别为W1、W2、W3、W4，并存在一个最低温度值，标记为Wmin；
若任意一个侧面位置的温度传感器（602）检测到的温度大于系统预设的超标温度，则系统输出电池盒体（1）当前侧面热量超标提示信息；
若任意一个侧面位置的温度传感器（602）检测到的温度与最低温度值Wmin之间的温度差值大于系统预设的最大温差值△W，则系统输出电池盒体（1）当前侧面热量超标提示信息；
S3.排气部（9）启动排气功能，外界气流由进气部进入进流气腔（104），气流经过分流框板（5）分流后进入各个内环气腔（105），由内环气腔（105）进入外环气腔（106），并经过导流框板（6）的竖向通风通道（603）、线性电控阀（703）进入排流气腔（108），最后从排气部（9）排出；
其中，设排气部（9）的排气功率为P，设各个线性电控阀（703）的打开程度分别为λ1、λ2、λ3、λ4，则F（P）∝F（λ1+λ2+λ3+λ4）。
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