CN117500255B - 应用于供电电池组的dcdc转换控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了应用于供电电池组的DCDC转换控制器，本方案通过设计一个多层次的温控与安全系统，从而应对DCDC转换控制器在运行时存在的过热及潜在火灾风险，常规散热时通过温度传感器监测的温度数据控制电动滑块在电动滑轨内移动，从而对DCDC转换控制器温度较高的区域进行精准散热，当设备进入过热状态时，溶解水中的反应颗粒吸收过剩热量，并通过振动导热球振动带动导热条和导热网的协同振动吸热，共同提高散热效率，在出现火灾风险时，温度传感器激活电磁灭火系统，迅速释放灭火剂，同时阻挡块确保即使在电力中断的情况下也能自动施放灭火剂，增加了故障安全机制，以防火灾事故发生，确保了设备和用户的安全。

Description

应用于供电电池组的DCDC转换控制器

技术领域

本发明涉及转换控制器技术领域，更具体地说，涉及应用于供电电池组的DCDC转换控制器。

背景技术

在电池供电系统中，DCDC转换控制器是一种常见的电力电子设备，其主要功能是将来自电池组的直流电压转换成设备所需的另一种直流电压水平。它在电池管理系统（Battery Management System, BMS）中起到至关重要的作用，保证电池组供电的稳定与效率，随着技术的发展，DCDC转换器面临着更高功率密度、更高效率和更小体积的挑战。同时，随着电动汽车和可再生能源的快速发展，对转换器的性能和可靠性要求也在持续提高，在设计应用于供电电池组的DCDC转换控制器时，除了考虑基本转换功能以外，还需要考量如何有效地管理散热，如何确保系统在各种工作条件下的稳定性和安全性，以及如何通过智能控制提升系统的整体性能。

DCDC转换控制器在工作过程中会产生热量。如果热量不被有效地散发出去，控制器的温度可能会升高，导致性能下降，甚至损坏电路，DCDC转换控制器在运行过程中可能存在局部温度过高的问题，同时在高负载或环境温度过高的情况下，控制器可能迅速进入过热状态，控制器过热有可能引发火灾，特别是在电池组附近，这可能导致严重的安全事故，若出现火灾情况，在电力供应出现中断的情况下，控制器的散热和安全系统可能因为缺乏电力而无法正常工作，增加了设备损坏和安全事故的风险。

因此，针对上述技术问题，有必要提供应用于供电电池组的DCDC转换控制器。

发明内容

本发明的目的在于提供应用于供电电池组的DCDC转换控制器，以解决上述的问题。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

应用于供电电池组的DCDC转换控制器，包括DCDC转换控制器主体、监测框、散热块、加固块和过热框，所述DCDC转换控制器主体外端固定连接有多个均匀分布的散热翅片，且DCDC转换控制器主体一端安装有多个均匀分布的传输接口；所述监测框设置在DCDC转换控制器主体外包围处，且监测框与DCDC转换控制器主体活动连接，所述监测框内壁固定连接有电动滑轨，且监测框内壁安装有多个均匀分布的温度传感器，所述电动滑轨内滑动连接有多个均匀分布的电动滑块，所述电动滑块内镶嵌有电磁铁；所述散热块的数量设置为多个，多个所述散热块均设置在DCDC转换控制器主体和监测框中间处，所述散热块包括隔热壳和隔热板，所述隔热壳和隔热板活动连接，所述隔热壳底端安装有密封栓，所述隔热板顶端与电动滑块底端固定连接；所述加固块的数量设置为多对，一对所述加固块设置在散热块两侧，且一对加固块分别与散热块外端相连接；所述过热框设置在隔热壳内，所述过热框底端与隔热壳内壁固定连接。

作为本发明的进一步改进，所述隔热板上开设有多个均匀分布的吸风孔，所述吸风孔内壁安装有过滤膜，所述过滤膜的材质设置为聚四氟乙烯材质，所述隔热壳底端安装有多个均匀分布的散热风扇。

作为本发明的进一步改进，所述过热框内壁固定连接有隔绝板，所述隔绝板将过热框分成第一降温腔和第二降温腔，所述第一降温腔设置在第二降温腔上侧，所述第一降温腔内设置有反应颗粒，所述第二降温腔内设置有溶解水。

作为本发明的进一步改进，所述第一降温腔和第二降温腔的体积比范围设置为1∶4到1∶5范围内，所述反应颗粒的材质设置为氯化铵颗粒。

作为本发明的进一步改进，所述隔绝板底端固定连接有限移块，所述限移块上开设有连通孔，所述连通孔均与第一降温腔和第二降温腔相连通。

作为本发明的进一步改进，所述连通孔内壁固定连接有支撑架，所述支撑架顶端且位于连通孔内固定连接有支撑杆，所述支撑杆顶端固定连接有弹性阻挡球，所述弹性阻挡球与连通孔内壁相抵接。

作为本发明的进一步改进，所述过热框内壁镶嵌有一对相互对称的导热条，所述导热条贯穿过热框内壁并延伸至隔热壳内的一端与隔热壳内壁相连接，所述导热条上安装有导热网。

作为本发明的进一步改进，所述导热条上安装有多个均匀分布的偏心轴，所述偏心轴上安装有振动导热球，所述振动导热球的材质设置为轻质导热材料。

作为本发明的进一步改进，所述加固块内填充有灭火剂，所述灭火剂的材质设置为干粉材质，所述加固块底端固定连接有多个均匀分布的喷嘴。

作为本发明的进一步改进，所述喷嘴内滑动连接有磁性尖刺，且喷嘴内安装有阻挡块，所述磁性尖刺与阻挡块相抵接，且阻挡块的材质设置为耐热塑料材质。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

本方案通过设计一个多层次的温控与安全系统，从而应对DCDC转换控制器在运行时存在的过热及潜在火灾风险，常规散热时通过温度传感器监测的温度数据控制电动滑块在电动滑轨内移动，从而对DCDC转换控制器温度较高的区域进行精准散热，当设备进入过热状态时，溶解水中的反应颗粒吸收过剩热量，并通过振动导热球振动带动导热条和导热网的协同振动吸热，共同提高散热效率，在出现火灾风险时，温度传感器激活电磁灭火系统，迅速释放灭火剂，同时阻挡块的热敏特性确保即使在电力中断的情况下也能自动施放灭火剂，不仅提高了设备在不同工作状态下的散热效能，增加了故障安全机制，以防火灾事故发生，确保了设备和用户的安全。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的DCDC转换控制器主体立体结构示意图；

图3为本发明的监测框立体结构示意图；

图4为本发明的散热块立体结构示意图；

图5为本发明的散热块侧面剖视结构示意图；

图6为本发明的过热框局部剖视结构示意图；

图7为本发明的图6中A处结构示意图；

图8为本发明的加固块正面剖视结构示意图。

图中标号说明：

1、DCDC转换控制器主体；2、监测框；3、散热块；4、加固块；5、过热框；11、散热翅片；12、传输接口；21、电动滑轨；22、电动滑块；23、电磁铁；31、隔热壳；32、隔热板；33、吸风孔；34、过滤膜；35、散热风扇；41、灭火剂；42、喷嘴；43、磁性尖刺；44、阻挡块；51、隔绝板；52、反应颗粒；53、溶解水；54、限移块；55、支撑架；56、支撑杆；57、弹性阻挡球；58、导热条；59、振动导热球。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，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

请参阅图1-4，应用于供电电池组的DCDC转换控制器，包括DCDC转换控制器主体1、监测框2、散热块3、加固块4和过热框5，DCDC转换控制器主体1外端固定连接有多个均匀分布的散热翅片11，且DCDC转换控制器主体1一端安装有多个均匀分布的传输接口12；监测框2设置在DCDC转换控制器主体1外包围处，且监测框2与DCDC转换控制器主体1活动连接，监测框2内壁固定连接有电动滑轨21，且监测框2内壁安装有多个均匀分布的温度传感器，电动滑轨21内滑动连接有多个均匀分布的电动滑块22，电动滑块22内镶嵌有电磁铁23；散热块3的数量设置为多个，多个散热块3均设置在DCDC转换控制器主体1和监测框2中间处，散热块3包括隔热壳31和隔热板32，隔热壳31和隔热板32活动连接，隔热壳31底端安装有密封栓，隔热板32顶端与电动滑块22底端固定连接；加固块4的数量设置为多对，一对加固块4设置在散热块3两侧，且一对加固块4分别与散热块3外端相连接；过热框5设置在隔热壳31内，过热框5底端与隔热壳31内壁固定连接。

其中，DCDC转换控制器主体1内包括有输入电容器、开关元件、控制IC、感应器、输出电容器、反馈回路和辅助元件构成，当需要将输入电压降低到较低的输出电压，通过周期性地打开和关闭开关元件，控制感应器两端的电压并储存能量，然后在开关关闭时通过感应器释放能量到输出端，当需要将输入电压升高到较高的输出电压。当开关元件关闭时，感应器将储存能量，在开关元件打开时，感应器将储存的能量释放到输出端，同时可以将输入电压升高或降低到所需的输出电压。其工作原理结合了升压和降压转换器的特点。

这些转换器的控制方法通常包括脉宽调制PWM和脉频调制PFM，或者二者的混合形式。PWM通过调节开关元件的占空比开关时间的比例来控制输出电压，而PFM通过调节开关频率来控制输出。

请参阅图5-7，隔热板32上开设有多个均匀分布的吸风孔33，吸风孔33内壁安装有过滤膜34，过滤膜34的材质设置为聚四氟乙烯材质，隔热壳31底端安装有多个均匀分布的散热风扇35。

其中，通过隔热板32上开设有多个均匀分布的吸风孔33，通过监测框2内壁安装的多个温度传感器检测其DCDC转换控制器主体1外表面各个区域的温度高低情况，从而当在进行常规散热方式时，依据多个温度传感器监测的温度，从而控制电动滑块22在电动滑轨21内滑动到温度传感器所监测到温度较高的区域，从而通过启动隔热壳31上设置的多个散热风扇35实现对DCDC转换控制器主体1上温度较高区域的散热，而通过隔热板32上开设的多个吸风孔33为吸入孔，同时通过隔热壳31和隔热板32的材质设置为隔热材料，且吸风孔33内安装的过滤膜34的材质设置为聚四氟乙烯材质，利用该材质具有很好的化学稳定性和耐热性，同时聚四氟乙烯微孔膜有很高的过滤效率，可以阻挡灰尘和其他微粒，保证其常规散热的效率。

过热框5内壁固定连接有隔绝板51，隔绝板51将过热框5分成第一降温腔和第二降温腔，第一降温腔设置在第二降温腔上侧，第一降温腔内设置有反应颗粒52，第二降温腔内设置有溶解水53，第一降温腔和第二降温腔的体积比范围设置为1∶4到1∶5范围内，反应颗粒52的材质设置为氯化铵颗粒。

隔绝板51底端固定连接有限移块54，限移块54上开设有连通孔，连通孔均与第一降温腔和第二降温腔相连通，连通孔内壁固定连接有支撑架55，支撑架55顶端且位于连通孔内固定连接有支撑杆56，支撑杆56顶端固定连接有弹性阻挡球57，弹性阻挡球57与连通孔内壁相抵接。

其中，当多个温度传感器中的多个或者一个监测到温度过热的阈值时，先发出警报后，在保持其常规散热状态下，再启动电动滑块22内安装的电磁铁23，使得电磁铁23能够对限移块54内的弹性阻挡球57产生一个较小的排斥力，同时也会对喷嘴42内的磁性尖刺43产生较小的排斥力，但由于阻挡块44的结构强度能够支撑，所以加固块4则继续保持原来的状态，当电磁铁23对弹性阻挡球57施压排斥力时，则会使得弹性阻挡球57向下移动并挤压支撑杆56，从而能够使得第一降温腔内设置的反应颗粒52掉落到第二降温腔内的溶解水53中。

通过设置反应颗粒52的材质设置为氯化铵颗粒，利用固态氯化铵是由离子组成的晶格结构，在晶格中，NH4+和Cl-之间有强烈的静电吸引力，要使氯化铵溶解，首先需要克服这种吸引力，破坏晶格结构，这个过程需要吸收能量，使得在DCDC转换控制器主体1过热时，通过反应颗粒52溶解到溶解水53内能够吸收大量的热，即在多个散热风扇35对DCDC转换控制器主体1进行风冷散热时，能够对气流的吸入的温度进行降低，从而再作用于DCDC转换控制器主体1外端安装的多个散热翅片11上，针对DCDC转换控制器主体1过热时能够更快的对其进行降温处理。

通过隔热壳31和隔热板32活动连接的方式，以及隔热壳31底端安装有密封栓，通过拆卸的方式对其进行拆卸，从而补充其内部消耗的反应颗粒52和溶解水53，而通过设置第一降温腔和第二降温腔的体积比范围设置为1∶4到1∶5范围内，从而能够使得第一降温腔设置的反应颗粒52的总量和第二降温腔内设置的溶解水53总量，在反应颗粒52溶解到溶解水53内时能够很好的匹配吻合，充分利用其有限的空间，从而发挥其最大的溶解吸热的效果。

过热框5内壁镶嵌有一对相互对称的导热条58，导热条58贯穿过热框5内壁并延伸至隔热壳31内的一端与隔热壳31内壁相连接，导热条58上安装有导热网，导热条58上安装有多个均匀分布的偏心轴，偏心轴上安装有振动导热球59，振动导热球59的材质设置为轻质导热材料。

其中，通过过热框5内壁镶嵌的一对导热条58，且导热条58上安装有导热网，使得当在DCDC转换控制器主体1过热时，通过反应颗粒52溶解在溶解水53内达到吸热的效果，通过导热条58上安装的导热网与多个散热风扇35运转时吸入的气体相接触，能够降低吸入气体的温度，同时通过导热条58上安装的多个偏心轴，且多个偏心轴上安装有振动导热球59，因吸入气流一般状态下为恒定的速率，通过吸入气流与振动导热球59接触时，能够使得多个振动导热球59在吸入气流的作用下围绕偏心轴摆动，从而同步带动导热条58以及导热网与吸入气流进行更大面积的接触，从而增强对吸入气流温度降低的速率，达到更好的热交换效果，同时通过设置振动导热球59的材质为轻质导热材料，也是为了提高热交换的效率。

请参阅图8，加固块4内填充有灭火剂41，灭火剂41的材质设置为干粉材质，加固块4底端固定连接有多个均匀分布的喷嘴42，喷嘴42内滑动连接有磁性尖刺43，且喷嘴42内安装有阻挡块44，磁性尖刺43与阻挡块44相抵接，且阻挡块44的材质设置为耐热塑料材质。

其中，当多个或者一个温度传感器监测到DCDC转换控制器主体1上的温度达到设定的出现明火的温度阈值后，则通过启动电动滑块22内的电磁铁23，并增强其电磁铁23通过的电流强度，使其能够产生更大的排斥力，并作用于喷嘴42内的磁性尖刺43和弹性阻挡球57上，当作用于喷嘴42内的磁性尖刺43时，因加固块4在设计时，其内部的气压为较高的状态，通过喷嘴42内的阻挡块44在受到电磁铁23更为强力的排斥力的情况下，则对阻挡块44的压力更大，从而使得喷嘴42内安装的阻挡块44失去其存在的结构强度，当磁性尖刺43对阻挡块44的挤压力将阻挡块44挤出时，因其加固块4内存在的较大的气压，使得能够将加固块4内填充的灭火剂41带出，并喷洒至所监测到DCDC转换控制器主体1上出现明火的温度的阈值区域，通过设置灭火剂41的材质为干粉材质，从而实现对其灭火处理。

当由于DCDC转换控制器主体1内部达到明火的温度过高或者已经出现明火导致装置失效时，通过设置阻挡块44的材质为耐热塑料材质，即使没有通过电磁铁23对磁性尖刺43施加较大的排斥力时，在阻挡块44遇到明火时也能够发生燃烧，从而也能够将加固块4内的灭火剂41释放，从而达到灭火的效果。

工作原理：

通过监测框2内壁安装的多个温度传感器检测其DCDC转换控制器主体1外表面各个区域的温度高低情况，从而当在进行常规散热方式时，依据多个温度传感器监测的温度，从而控制电动滑块22在电动滑轨21内滑动到温度传感器所监测到温度较高的区域，从而通过启动隔热壳31上设置的多个散热风扇35实现对DCDC转换控制器主体1上温度较高区域的散热，当多个温度传感器中的多个或者一个监测到温度过热的阈值时，先发出警报后，在保持其常规散热状态下，再启动电动滑块22内安装的电磁铁23，使得电磁铁23能够对限移块54内的弹性阻挡球57产生一个较小的排斥力，则会使得弹性阻挡球57向下移动并挤压支撑杆56，从而能够使得第一降温腔内设置的反应颗粒52掉落到第二降温腔内的溶解水53中，这个过程需要吸收能量，使得在DCDC转换控制器主体1过热时，通过反应颗粒52溶解到溶解水53内能够吸收大量的热，即在多个散热风扇35对DCDC转换控制器主体1进行风冷散热时，能够对气流的吸入的温度进行降低，从而作用于DCDC转换控制器主体1外端安装的多个散热翅片11上，针对DCDC转换控制器主体1过热时能够更快的对其进行降温处理。

通过过热框5内壁镶嵌的一对导热条58，且导热条58上安装有导热网，使得当在DCDC转换控制器主体1过热时，通过反应颗粒52溶解在溶解水53内达到吸热的效果，通过导热条58上安装的导热网与多个散热风扇35运转时吸入的气体相接触，能够降低吸入气体的温度，同时通过导热条58上安装的多个偏心轴，且多个偏心轴上安装有振动导热球59，因吸入气流一般状态下为恒定的速率，通过吸入气流与振动导热球59接触时，能够使得多个振动导热球59在吸入气流的作用下围绕偏心轴摆动，从而同步带动导热条58以及导热网与吸入气流进行更大面积的接触，从而增强对吸入气流温度降低的速率，达到更好的热交换效果，同时通过设置振动导热球59的材质为轻质导热材料，也是为了提高热交换的效率。

当多个或者一个温度传感器监测到DCDC转换控制器主体1上的温度达到设定的出现明火的温度阈值后，则通过启动电动滑块22内的电磁铁23，并增强其电磁铁23通过的电流强度，使其能够产生更大的排斥力，并作用于喷嘴42内的磁性尖刺43和弹性阻挡球57上，当作用于喷嘴42内的磁性尖刺43时，因加固块4在设计时，其内部的气压为较高的状态，通过喷嘴42内的阻挡块44在受到电磁铁23更为强力的排斥力的情况下，则对阻挡块44的压力更大，从而使得喷嘴42内安装的阻挡块44失去其存在的结构强度，当磁性尖刺43对阻挡块44的挤压力将阻挡块44挤出时，因其加固块4内存在的较大的气压，使得能够将加固块4内填充的灭火剂41带出，并喷洒至所监测到DCDC转换控制器主体1上出现明火的温度的阈值区域，通过设置灭火剂41的材质为干粉材质，从而实现对其灭火处理。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.应用于供电电池组的DCDC转换控制器，其特征在于：包括：

DCDC转换控制器主体（1），所述DCDC转换控制器主体（1）外端固定连接有多个均匀分布的散热翅片（11），且DCDC转换控制器主体（1）一端安装有多个均匀分布的传输接口（12）；

监测框（2），所述监测框（2）设置在DCDC转换控制器主体（1）外包围处，且监测框（2）与DCDC转换控制器主体（1）活动连接，所述监测框（2）内壁固定连接有电动滑轨（21），且监测框（2）内壁安装有多个均匀分布的温度传感器，所述电动滑轨（21）内滑动连接有多个均匀分布的电动滑块（22），所述电动滑块（22）内镶嵌有电磁铁（23）；

散热块（3），所述散热块（3）的数量设置为多个，多个所述散热块（3）均设置在DCDC转换控制器主体（1）和监测框（2）中间处，所述散热块（3）包括隔热壳（31）和隔热板（32），所述隔热壳（31）和隔热板（32）活动连接，所述隔热壳（31）底端安装有密封栓，所述隔热板（32）顶端与电动滑块（22）底端固定连接；

加固块（4），所述加固块（4）的数量设置为多对，一对所述加固块（4）设置在散热块（3）两侧，且一对加固块（4）分别与散热块（3）外端相连接；

过热框（5），所述过热框（5）设置在隔热壳（31）内，所述过热框（5）底端与隔热壳（31）内壁固定连接；

所述隔热板（32）上开设有多个均匀分布的吸风孔（33），所述吸风孔（33）内壁安装有过滤膜（34），所述过滤膜（34）的材质设置为聚四氟乙烯材质，所述隔热壳（31）底端安装有多个均匀分布的散热风扇（35），所述过热框（5）内壁固定连接有隔绝板（51），所述隔绝板（51）将过热框（5）分成第一降温腔和第二降温腔，所述第一降温腔设置在第二降温腔上侧，所述第一降温腔内设置有反应颗粒（52），所述第二降温腔内设置有溶解水（53），所述过热框（5）内壁镶嵌有一对相互对称的导热条（58），所述导热条（58）贯穿过热框（5）内壁并延伸至隔热壳（31）内的一端与隔热壳（31）内壁相连接，所述导热条（58）上安装有导热网，所述导热条（58）上安装有多个均匀分布的偏心轴，所述偏心轴上安装有振动导热球（59），所述振动导热球（59）的材质设置为轻质导热材料，所述加固块（4）内填充有灭火剂（41），所述灭火剂（41）的材质设置为干粉材质，所述加固块（4）底端固定连接有多个均匀分布的喷嘴（42）。

2.根据权利要求1所述的应用于供电电池组的DCDC转换控制器，其特征在于：所述第一降温腔和第二降温腔的体积比范围设置为1∶4到1∶5范围内，所述反应颗粒（52）的材质设置为氯化铵颗粒。

3.根据权利要求1所述的应用于供电电池组的DCDC转换控制器，其特征在于：所述隔绝板（51）底端固定连接有限移块（54），所述限移块（54）上开设有连通孔，所述连通孔均与第一降温腔和第二降温腔相连通。

4.根据权利要求3所述的应用于供电电池组的DCDC转换控制器，其特征在于：所述连通孔内壁固定连接有支撑架（55），所述支撑架（55）顶端且位于连通孔内固定连接有支撑杆（56），所述支撑杆（56）顶端固定连接有弹性阻挡球（57），所述弹性阻挡球（57）与连通孔内壁相抵接。

5.根据权利要求1所述的应用于供电电池组的DCDC转换控制器，其特征在于：所述喷嘴（42）内滑动连接有磁性尖刺（43），且喷嘴（42）内安装有阻挡块（44），所述磁性尖刺（43）与阻挡块（44）相抵接，且阻挡块（44）的材质设置为耐热塑料材质。