CN120376861B - 一种可调式新能源汽车电池组保护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调式新能源汽车电池组保护装置，包括底座和智能控制系统，所述底座内安装有多个保护箱，所述保护箱的下端连接有散热风扇，所述保护箱内固定有安装架，所述安装架的上下两端安装有吸热加固板；一种可调式新能源汽车电池组保护装置的方法，包括以下步骤：S1、智能控制系统通过分布在电池组和保护装置各个部位的传感器。本发明可以防止在极端情况下发生爆炸对上层区域造成的冲击，提升了安全保护性，另外能够提供防火、防潮、防撞保护，进一步提高电池组的安全性，还能够及时发现并解决电池组在运行过程中出现的问题，保持电池组的温度、压力、湿度等参数在安全范围内，提高电池组的稳定性和一致性，延长电池的使用寿命。

Description

一种可调式新能源汽车电池组保护装置及方法

技术领域

本发明涉及汽车电池组保护技术领域，尤其涉及一种可调式新能源汽车电池组保护装置及方法。

背景技术

随着全球对环境保护和可持续发展的关注度不断提升，新能源汽车作为减少碳排放、降低对传统化石能源依赖的重要交通工具，正迎来前所未有的发展机遇。新能源汽车以其高效、环保、节能等优点，逐渐成为汽车市场的主流发展方向。

电池组作为新能源汽车的核心动力源，其性能直接决定了车辆的续航里程、动力输出以及整体安全性，然而，现有的新能源汽车电池组保护装置结构设计简单，材料强度低，无法有效抵御外部冲击和碰撞，容易导致电池箱变形、破损，进而引发电池组故障，散热系统设计不合理，不能及时有效地将电池产生的热量散发出去，导致电池温度过高，影响电池的性能和寿命，电池固定方式不够稳固，在车辆行驶过程中，由于震动和冲击，电池容易移位或脱落，不仅影响电池的正常工作，还可能引发安全事故。

为此，我们提出了一种可调式新能源汽车电池组保护装置及方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种可调式新能源汽车电池组保护装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种可调式新能源汽车电池组保护装置，包括底座和智能控制系统，所述底座内安装有多个保护箱，所述保护箱的下端连接有散热风扇，所述保护箱内固定有安装架，所述安装架的上下两端安装有吸热加固板，所述吸热加固板由外至内依次由防撞表板、中纤板、防火防潮底板、吸热毡和后安装板组成，所述安装架内的一侧固定有两个安装卡接机构，所述卡接机构安装有缓冲夹持机构，所述缓冲夹持机构安装有电池本体，所述安装架的一侧安装有水冷设备，所述底座内安装有支撑架，所述支撑架的上端安装有顶板，所述顶板的上端安装有第一安装板，所述第一安装板的上端安装有防爆板，所述电池本体上安装有传感器组。

优选地，所述底座内设有安装槽，所述保护箱安装在安装槽内，所述底座的四角均安装有螺丝。

优选地，所述传感器组包括温度传感器、湿度传感器和压力传感器。

优选地，所述水冷设备包括固定在安装架一侧的水冷循环设备，所述水冷循环设备的一端连接有冷却液储存箱，所述水冷循环设备的一端安装有第二安装板，所述第二安装板一侧安装有冷却液循环管路，所述冷却液循环管路的一端和水冷循环设备连接，所述冷却液循环管路的一侧和电池本体对应。

优选地，所述防爆板从上至下依次由纳米增强复合材料基板、智能相变材料防护层、缓冲吸能层和电磁屏蔽层组成。

优选地，所述防爆板从上至下依次由纳米增强复合材料基板、智能相变材料防护层、缓冲吸能层和电磁屏蔽层组成。

优选地，所述卡接机构包括固定在安装架一端的两个承载板，所述承载板的一侧设有滑槽，所述滑槽内安装有滑块，所述滑槽内的一侧固定有两个阻尼器，两个阻尼器的一端共同连接在滑块的一侧。

优选地，所述缓冲夹持机构包括安装在滑块一侧的两个弹簧，所述滑槽内安装有移动块，两个弹簧的一端连接在移动块的一侧，所述移动块的一端连接有连接柱，所述连接柱的一端贯穿承载板的侧壁并延伸至承载板的一侧，两个连接柱的下端共同连接有一个U型卡块，所述电池本体的上端抵触在U型卡块内。

一种可调式新能源汽车电池组保护装置的方法，包括以下步骤：

S1、智能控制系统通过分布在电池组和保护装置各个部位的传感器，实时监测电池组的温度、压力、湿度参数；

S2、智能控制系统对监测到的参数进行实时分析，将其与预设的安全阈值进行比较，当电池组温度超过设定的上限值时，判断需要加强散热；

S3、根据数据分析的结果，智能控制系统发出相应的控制指令，调节保护装置的各个组件，当需要加强散热时，提高散热风扇的转速，增加水冷设备的冷却液流量；

S4、智能控制系统持续对保护装置和电池组进行故障诊断，当检测到异常情况，如传感器故障、组件损坏时，及时发出警报信号，并记录故障信息，以便后续维修和排查；

S5、智能控制系统根据实际运行情况和监测数据，对控制指令进行不断的反馈和优化，提高保护装置的性能和可靠性。

本发明的流程为：

1、安装阶段：将电池本体通过缓冲夹持机构进行夹持固定，然后安装在安装架上，缓冲夹持机构中的弹簧和阻尼器能够有效缓冲车辆行驶过程中的震动和冲击，确保电池本体的稳固安装；

2、实时监测阶段：车辆启动后，智能控制系统开始工作，通过分布在电池组和保护装置各个部位的传感器，实时监测电池组的温度、压力、湿度等参数，传感器组包括温度传感器、湿度传感器和压力传感器，能够全面准确地获取电池组的运行状态信息；

3、数据分析与决策阶段：智能控制系统对监测到的参数进行实时分析，将其与预设的安全阈值进行比较，当电池组温度超过设定的上限值时，判断需要加强散热；当压力传感器检测到异常压力变化时，判断电池放置状态可能出现问题；

4、调节控制阶段：根据数据分析的结果，智能控制系统发出相应的控制指令，调节保护装置的各个组件，当需要加强散热时，增大通风散热口的开度，提高散热风扇的转速，增加冷却液的流量；当检测到电池放置状态异常时，发出警报并进行相应的处理；

5、故障诊断与反馈阶段：智能控制系统持续对保护装置和电池组进行故障诊断，当检测到异常情况，如传感器故障、组件损坏时，及时发出警报信号，并记录故障信息，以便后续维修和排查，同时，智能控制系统根据实际运行情况和监测数据，对控制指令进行不断的反馈和优化，提高保护装置的性能和可靠性。

本发明具有以下好处：

1、防爆板防止电池组在极端情况下发生爆炸，对上层区域造成的冲击，保护箱和吸热加固板的设计，能够提供防火、防潮、防撞保护，进一步提高电池组的安全性；

2、通过实时监测和智能调节，能够及时发现并解决电池组在运行过程中出现的问题，保持电池组的温度、压力、湿度等参数在安全范围内，提高电池组的稳定性和一致性；

3、散热设计和智能控制系统的调节，能够有效降低电池组的工作温度，减少电池的老化速度，延长电池的使用寿命，降低用户的使用成本；

4、智能控制系统能够实现对电池组的实时监测、数据分析、故障诊断和控制调节，提高了保护装置的智能化水平，提升了便捷性。

综上所述，本发明可以防止在极端情况下发生爆炸对上层区域造成的冲击，提升了安全保护性，另外能够提供防火、防潮、防撞保护，进一步提高电池组的安全性，还能够及时发现并解决电池组在运行过程中出现的问题，保持电池组的温度、压力、湿度等参数在安全范围内，提高电池组的稳定性和一致性，减少电池的老化速度，延长电池的使用寿命，降低用户的使用成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构分布图；

图2为本发明的保护箱内部结构图；

图3为本发明的冷却液循环管路结构图；

图4为本发明的吸热加固板组成结构图；

图5为本发明的防爆板组成结构图；

图6为本发明的卡接机构结合缓冲夹持机构连接结构图。

图中：1防爆板、2第一安装板、3顶板、4保护箱、5底座、6散热风扇、7安装槽、8支撑架、9螺丝、10安装架、11电池本体、12第二安装板、13水冷循环设备、14冷却液储存箱、15吸热加固板、16防撞表板、17中纤板、18防火防潮底板、19吸热毡、20后安装板、21纳米增强复合材料基板、22智能相变材料防护层、23缓冲吸能层、24电磁屏蔽层、25冷却液循环管路、26阻尼器、27滑槽、28滑块、29弹簧、30移动块、31连接柱、32 U型卡块、33承载板。

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。

参照图1-6，一种可调式新能源汽车电池组保护装置，包括底座5，底座5内安装有多个保护箱4，保护箱4的下端连接有散热风扇6，散热风扇6采用高效低噪的设计，其扇叶的形状和材质经过精心设计，能够在快速转动时产生强大的风力，将保护箱4内的热量及时排出，同时降低运行时产生的噪音，为车内提供安静的环境；

保护箱4内固定有安装架10，安装架10的上下两端安装有吸热加固板15，吸热加固板15由外至内依次由防撞表板16、中纤板17、防火防潮底板18、吸热毡19和后安装板20组成，安装架10内的一侧固定有两个安装卡接机构，卡接机构安装有缓冲夹持机构，缓冲夹持机构安装有电池本体11，安装架10的一侧安装有水冷设备，底座5内安装有支撑架8，支撑架8的上端安装有顶板3，顶板3的上端安装有第一安装板2，第一安装板2的上端安装有防爆板1，电池本体11上安装有传感器组，防撞表板16位于吸热板的最前端，其前端外壁可设置装饰漆面，不仅起到美观作用，还能在一定程度上保护防撞表板，防撞表板内部贯穿有多个等距排列的透音孔，在吸热板中可类比为具有一定特殊功能的孔洞，可能有助于热量的传导或散发，能初步缓冲外界的撞击力，保护内部结构；

中纤板17设置在防撞表板的后端，内部等距贯穿有多个吸音孔对于吸热板可设想为有助于热量交换的通道，中纤板具有一定的强度，能进一步分散撞击力，增强整体结构的稳定性；

防火防潮底板18位于中纤板的后端，可防止外界的水分和火焰对吸热板内部造成损害，同时也能在一定程度上辅助结构的稳定，抵抗撞击时产生的变形；

吸热毡19作为吸热的关键部分，位于防火防潮底板的后端，能有效吸收热量，并且在受到撞击时，它具有一定的弹性，可以起到缓冲的作用，减少撞击对吸热功能的影响；

后安装板20位于吸热毡的后端，用于将吸热板安装到特定的位置，它能为整个吸热板提供支撑，确保其在安装后能够稳定地工作，同时也参与到整体的防撞结构中，与其他部分协同作用；

底座5内设有安装槽7，保护箱4安装在安装槽7内，底座5的四角均安装有螺丝9，安装槽7的尺寸与保护箱4精确适配，能够确保保护箱4稳固地安装在其中，避免在车辆行驶过程中因晃动而产生位移，从而影响电池组的安全；

传感器组包括温度传感器、湿度传感器和压力传感器，传感器具有高精度和高可靠性，能够实时、准确地监测电池本体11的温度、湿度和压力变化，为智能控制系统提供可靠的数据支持；

水冷设备包括固定在安装架10一侧的水冷循环设备13，水冷循环设备13的一端连接有冷却液储存箱14，水冷循环设备13的一端安装有第二安装板12，第二安装板12一侧安装有冷却液循环管路25，冷却液循环管路25的一端和水冷循环设备13连接，冷却液循环管路25的一侧和电池本体11对应，冷却液循环管路25紧密贴合电池本体11的表面，能够高效地将电池本体11产生的热量带走，冷却液储存箱14能够储存足够的冷却液，保证水冷设备的持续运行；

防爆板1从上至下依次由纳米增强复合材料基板21、智能相变材料防护层22、缓冲吸能层23和电磁屏蔽层24组成，纳米增强复合材料基板21采用纳米技术对纤维增强复合材料进行改性，在纤维基体中添加纳米级的增强颗粒如纳米二氧化硅、纳米碳管等，这些纳米颗粒能够均匀分散在纤维基体中，增强纤维与基体之间的界面结合力，提高基板的强度和韧性。与传统纤维增强复合材料相比，纳米增强复合材料基板在重量不变的情况下，抗冲击性能提高了30%-50%，同时具有更好的耐热性和耐腐蚀性；

智能相变材料防护层22在防爆板的防护层中引入智能相变材料，材料在常温下呈固态，当遇到爆炸产生的高温时，会迅速发生相变，吸收大量的热量，从而降低防爆板表面的温度，同时，智能相变材料还可以根据温度变化自动调节其物理性能，在高温时变得更加坚硬，增强防爆板的抗冲击能力，此外，智能相变材料还具有吸附有毒气体的功能，能够有效净化爆炸产生的有害气体；

缓冲吸能层23在基板和防护层之间增加一层缓冲吸能层，采用多孔泡沫材料（如聚氨酯泡沫、铝泡沫等），多孔泡沫材料具有良好的吸能特性，在受到爆炸冲击时，能够通过泡沫的压缩变形吸收大量的能量，减少爆炸冲击力对基板和防护层的破坏，同时，缓冲吸能层还可以起到隔音、隔热的作用，进一步提高防爆板的综合性能；

电磁屏蔽层24对于一些电子设备集中的场所，如变电站、通信机房等，在防爆板中增加一层电磁屏蔽层，电磁屏蔽层采用导电纤维织物或金属箔，能够有效屏蔽爆炸产生的电磁脉冲，保护电子设备不受干扰和损坏；

卡接机构包括固定在安装架10一端的两个承载板33，承载板33的一侧设有滑槽27，滑槽27内安装有滑块28，滑槽27内的一侧固定有两个阻尼器26，两个阻尼器26的一端共同连接在滑块28的一侧，阻尼器26能够在滑块28滑动时提供一定的阻力，减缓滑块28的运动速度，从而有效地缓冲车辆行驶过程中的震动和冲击，保护电池本体11不受损坏；

缓冲夹持机构包括安装在滑块28一侧的两个弹簧29，滑槽27内安装有移动块30，两个弹簧29的一端连接在移动块30的一侧，移动块30的一端连接有连接柱31，连接柱31的一端贯穿承载板33的侧壁并延伸至承载板33的一侧，两个连接柱31的下端共同连接有一个U型卡块32，电池本体11的上端抵触在U型卡块32内，弹簧29具有良好的弹性，能够根据车辆行驶过程中的震动情况自动调整U型卡块32的位置，确保电池本体11始终被稳固地夹持，同时进一步缓冲震动和冲击。

一种可调式新能源汽车电池组保护装置的方法，包括以下步骤：

S1、智能控制系统通过分布在电池组和保护装置各个部位的传感器，实时监测电池组的温度、压力、湿度参数；

S2、智能控制系统对监测到的参数进行实时分析，将其与预设的安全阈值进行比较，当电池组温度超过设定的上限值时，判断需要加强散热；

S3、根据数据分析的结果，智能控制系统发出相应的控制指令，调节保护装置的各个组件，当需要加强散热时，增大通风散热口的开度，提高散热风扇的转速，增加冷却液的流量；

S4、智能控制系统持续对保护装置和电池组进行故障诊断，当检测到异常情况，如传感器故障、组件损坏时，及时发出警报信号，并记录故障信息，以便后续维修和排查；

S5、智能控制系统根据实际运行情况和监测数据，对控制指令进行不断的反馈和优化，提高保护装置的性能和可靠性。

本发明的流程为：

1、安装阶段：将电池本体通过缓冲夹持机构进行夹持固定，然后安装在安装架上，缓冲夹持机构中的弹簧和阻尼器能够有效缓冲车辆行驶过程中的震动和冲击，确保电池本体的稳固安装；

2、实时监测阶段：车辆启动后，智能控制系统开始工作，通过分布在电池组和保护装置各个部位的传感器，实时监测电池组的温度、压力、湿度等参数。传感器组包括温度传感器、湿度传感器和压力传感器，能够全面准确地获取电池组的运行状态信息；

3、数据分析与决策阶段：智能控制系统对监测到的参数进行实时分析，将其与预设的安全阈值进行比较，当电池组温度超过设定的上限值时，判断需要加强散热；当压力传感器检测到异常压力变化时，判断电池放置状态可能出现问题；

4、调节控制阶段：根据数据分析的结果，智能控制系统发出相应的控制指令，调节保护装置的各个组件，当需要加强散热时，增大通风散热口的开度，提高散热风扇的转速，增加冷却液的流量；当检测到电池放置状态异常时，发出警报并进行相应的处理；

5、故障诊断与反馈阶段：智能控制系统持续对保护装置和电池组进行故障诊断，当检测到异常情况，如传感器故障、组件损坏时，及时发出警报信号，并记录故障信息，以便后续维修和排查，同时，智能控制系统根据实际运行情况和监测数据，对控制指令进行不断的反馈和优化，提高保护装置的性能和可靠性。

以上，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可调式新能源汽车电池组保护装置，包括底座（5）和智能控制系统，其特征在于，所述底座（5）内安装有多个保护箱（4），所述保护箱（4）的下端连接有散热风扇（6），所述保护箱（4）内固定有安装架（10），所述安装架（10）的上下两端安装有吸热加固板（15），所述吸热加固板（15）由外至内依次由防撞表板（16）、中纤板（17）、防火防潮底板（18）、吸热毡（19）和后安装板（20）组成，所述安装架（10）内的一侧固定有两个安装卡接机构，所述卡接机构安装有缓冲夹持机构，所述缓冲夹持机构安装有电池本体（11），所述安装架（10）的一侧安装有水冷设备，所述底座（5）内安装有支撑架（8），所述支撑架（8）的上端安装有顶板（3），所述顶板（3）的上端安装有第一安装板（2），所述第一安装板（2）的上端安装有防爆板（1），所述电池本体（11）上安装有传感器组；

所述防爆板（1）从上至下依次由纳米增强复合材料基板（21）、智能相变材料防护层（22）、缓冲吸能层（23）和电磁屏蔽层（24）组成；

所述卡接机构包括固定在安装架（10）一端的两个承载板（33），所述承载板（33）的一侧设有滑槽（27），所述滑槽（27）内安装有滑块（28），所述滑槽（27）内的一侧固定有两个阻尼器（26），两个阻尼器（26）的一端共同连接在滑块（28）的一侧；

所述缓冲夹持机构包括安装在滑块（28）一侧的两个弹簧（29），所述滑槽（27）内安装有移动块（30），两个弹簧（29）的一端连接在移动块（30）的一侧，所述移动块（30）的一端连接有连接柱（31），所述连接柱（31）的一端贯穿承载板（33）的侧壁并延伸至承载板（33）的一侧，两个连接柱（31）的下端共同连接有一个U型卡块（32），所述电池本体（11）的上端抵触在U型卡块（32）内。

2.根据权利要求1所述的一种可调式新能源汽车电池组保护装置，其特征在于：所述底座（5）内设有安装槽（7），所述保护箱（4）安装在安装槽（7）内，所述底座（5）的四角均安装有螺丝（9）。

3.根据权利要求1所述的一种可调式新能源汽车电池组保护装置，其特征在于：所述传感器组包括温度传感器、湿度传感器和压力传感器。

4.根据权利要求1所述的一种可调式新能源汽车电池组保护装置，其特征在于：所述水冷设备包括固定在安装架（10）一侧的水冷循环设备（13），所述水冷循环设备（13）的一端连接有冷却液储存箱（14），所述水冷循环设备（13）的一端安装有第二安装板（12），所述第二安装板（12）一侧安装有冷却液循环管路（25），所述冷却液循环管路（25）的一端和水冷循环设备（13）连接，所述冷却液循环管路（25）的一侧和电池本体（11）对应。

5.一种使用权利要求1所述的可调式新能源汽车电池组保护装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、智能控制系统通过分布在电池组和保护装置各个部位的传感器，实时监测电池组的温度、压力、湿度参数；

S2、智能控制系统对监测到的参数进行实时分析，将其与预设的安全阈值进行比较，当电池组温度超过设定的上限值时，判断需要加强散热；

S3、根据数据分析的结果，智能控制系统发出相应的控制指令，调节保护装置的各个组件，当需要加强散热时，提高散热风扇（6）的转速，增加水冷设备的冷却液流量；

S4、智能控制系统持续对保护装置和电池组进行故障诊断，当检测到异常情况，传感器故障、组件损坏时，及时发出警报信号，并记录故障信息，以便后续维修和排查；

S5、智能控制系统根据实际运行情况和监测数据，对控制指令进行不断的反馈和优化，提高保护装置的性能和可靠性。