CN207021356U - 一种动力电池的主动散热式装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种动力电池的主动散热式装置，包括动力电池、电池箱体、中央控制器、换气格栅、电机和温度、湿度传感器；所述换气格栅的端部连接有电机，且所述换气格栅镶嵌在所述电池箱体的两侧；所述动力电池和所述中央控制器均设置在所述电池箱体内且所述中央控制器通过所述电机与所述换气格栅相连接；所述中央控制器集成直流电压转换器、温度、湿度信号处理器和电机控制器；所述直流电压转换器用于将动力电池的电池模组单体的电压转换为整套散热装置所需电压；所述温度传感器设置在电池箱体内，进行实时温度测量并将温度信号发送至所述中央控制器，所述湿度传感器设置在换气格栅上，进行实时湿度测量并将湿度信号发送至所述中央控制器，所述中央控制器根据温度、湿度设定经由所述电机控制所述换气格栅的闭合。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池的电源管理技术领域，尤其涉及一种动力电池的主动散热式装置。
背景技术
随着国家大力扶持电动汽车的发展，电动汽车开始进入大量使用阶段，如纯电动汽车、混合动力汽车等；但其都处于一个发展阶段，目前的电动汽车也经常出现比较多的故障问题，这时实时采集与监控车辆的工作状况，无线远程收集电动汽车核心零部件的运行数据，尤其是三大核心零部件：电池、电机、电控系统，对考核电动汽车的性能就变得尤为重要。而电动汽车的电池性能是其性能的关键指标，对电池的关注贯穿于车辆的整个寿命周期，同时电池的性能直接影响车辆的百公里耗电量以及续航里程，更重要的是电池的性能对车辆的安全性提出了巨大挑战。
作为新能源汽车的主要动力源的锂离子电池是全球目前研究的热点。一方面，电池在使用过程中经常会遇到低温、高温、高湿等极端环境，如汽车在烈日下行驶和放置时车内为你读可达70-80℃，这样的高温环境对电池的性能和使用寿命都是严峻考验。另一方面，动力电池包中，单体电池的温度环境不同，单体电池自放电程度的不同，又会影响电池放电容量、电池电压的一致性，结果影响其在动力电池领域的能量发挥和使用过程控制。
对不同正极材料电池的高温存储研究发现，在厚度膨胀和容量损失方面各种电池的优劣顺序为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂和NCA。磷酸铁锂循环性能测试发现，在55℃下循环600次后，电池容量保持率为70％，远低于常温下95％的容量保持率。高温循环后电池损失了27％的活性锂。钴酸锂电池满电态85℃高温储存后，正极阻抗增加了7倍，隔膜阻抗增加了1倍，孔隙率降低了45％，总容量损失达38％，其中可逆部分为27％，不可逆部分11％。
如今的新能源汽车市场绝大多数是靠自然冷却，而且是在整车电气完整的情况下对动力电池系统进行温度监控。然而在日常停车和储存过程中的温度是无法做到及时降温，会导致动力电池寿命降低，严重时过高的温度会导致电池自然。
因此，现在有必要开发一种主动式的散热装置，在长时间停车和储存时能完成对动力电池系统温度上限的控制，避免动力电池系统温度过高，提高电池寿命。
中国专利文献(申请号为201220547192.4)公开了一种电动汽车电池组的散热系统，它包括安装在电池箱体上的散热装置、安装在电池箱体内部的电源控制系统和温度检测系统，温度检测系统均匀布置在电池箱体内部的电池表面上，电源控制系统设置在温度检测系统和散热装置之间；所述的散热装置为通过半导体连接的制冷片和制热片的半导体散热装置，所述的制冷片安装在电池箱体内部，制热片安装在电池箱体外部。该专利文献使用的制冷片与制热片来控制电池的温度，而制冷片与制热片在使用过程会出现温度不均匀，升温慢降温慢，同时成本高等缺陷；因此，现在有必要开发一种能够控制动力电池的上限温度，并对其进行有效的散热处理，从而延长动力电池的使用寿命的力电池的主动散热式装置。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，开发一种能够控制动力电池的上下限温度，并对其进行有效的散热处理，控制动力电池工作环境湿度的成本低的动力电池的主动散热式装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：该动力电池的主动散热式装置包括动力电池、电池箱体、中央控制器、换气格栅、电机和温度、湿度传感器；所述换气格栅的端部连接有电机，且所述换气格栅镶嵌在所述电池箱体的两侧；所述动力电池和所述中央控制器均设置在所述电池箱体内且所述中央控制器通过所述电机与所述换气格栅相连接；所述中央控制器集成直流电压转换器、温度、湿度信号处理器和电机控制器；所述直流电压转换器用于将动力电池的电池模组单体的电压转换为整套散热装置所需电压；所述温度传感器设置在电池箱体内，进行实时温度测量并将温度信号发送至所述中央控制器，所述中央控制器根据温度设定经由所述电机控制所述换气格栅的闭合。
采用上述技术方案，直流电压转换器集成在中央控制器内，将动力电池的电池模组单体电压转换为整套散热装置所需电压；温度传感器预埋在电池箱体内均布进行实时温度测量，将温度信号发送至中央控制器，中央控制器根据温度设定控制换气格栅的电机进行换气格栅的闭合，控制格栅的打开角度，以调整电池箱体内的空气流通量和热交换量；从而达到控制动力电池所处环境的温度，相应的，通过远低于强制风冷和水冷的成本，提高了动力电池的高温适应性，提高了动力电池在高温环境下的循环寿命，减少了动力电池的成本浪费。
本实用新型进一步改进在于，所述中央控制器还集成了湿度信号处理器，所述湿度传感器设置在换气格栅上，进行实时湿度测量并将湿度信号发送至所述中央控制器，所述中央控制器根据湿度设定经由所述电机控制所述换气格栅的闭合；湿度传感器预埋在换气格栅上对外界流通空气进行实时湿度测量，将湿度信号发送至中央控制器，中央控制器根据湿度设定控制换气格栅电机进行换气格栅的闭合；从而通过湿度传感器的实时监测，若环境湿度达到设定上限值，中央控制器会立刻关闭换气格栅防止湿度过高对动力电池系统的损伤。
本实用新型进一步改进在于，所述温度传感器均匀分布设置在所述电池箱体内。
本实用新型进一步改进在于，所述湿度传感器设置在所述换气格栅上。
本实用新型进一步改进在于，所述电机的数量为4个，分别设置在所述4个换气格栅的端部，所述换气格栅由若干个格栅片组成，所述每个格栅片的边缘设有橡胶边用于防水处理，格栅完全闭合后相邻两片格栅片之间无间隙。通过湿度传感器的实时监测，若环境湿度达到设定上限值，中央控制器会立刻关闭换气格栅防止湿度过高对动力电池系统的损伤，通过在格栅片的边缘增加橡胶边进行防水处理，从而达到更好地控制湿度。
本实用新型进一步改进在于，所述中央控制器设有大、中、小三种控制档位。通过温度传感器采集电池箱体内的温度，将温度信号传至中央控制器，中央控制器通过与设定的阈值对比，若温度达到第一条设定值，中央控制器控制换气格栅打开一定的角度，增强空气流通；若温度达到第二条设定值，中央控制器控制换气格栅打开更大的角度，进一步增强空气流通；若温度达到最高设定值，中央控制器控制换气格栅全部打开；当温度降低到第一条设定温度以下后，中央控制器控制换气格栅闭合。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是：采用本方案，通过远低于强制风冷和水冷的成本，提高了动力电池的高温适应性。避免因高温导致动力电池工作性能的降低和高温起火爆炸的危险。相应的提高了高温环境下的循环寿命，减少了动力电池的成本浪费。同时动力电池一般最优工作DOD在0.8以上，平均循环寿命1200次，按照试验数据动力电池高温循环后电池损失了27％的活性锂计算，动力电池DOD将会减少至0.584或更多，释放能量、循环寿命也相应减少。原本平均1200次的循环寿命将减少27％或更多，意味着一台动力电池系统将浪费27％或更多的成本。
附图说明
下面结合附图进一步描述本实用新型的技术方案：
图1是本实用新型的动力电池的主动散热式装置的信号流程框架图；
图2是本实用新型的动力电池的主动散热式装置的结构图；
图3是本实用新型的动力电池的主动散热式装置的栅格的结构图；
1-中央控制器；2-换气格栅；3-动力电池；4-电池箱体；5-湿度传感器；6-电机；7-格栅片。
具体实施方式
为了加深对本实用新型的理解，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。
实施例：如图1～3所示，该动力电池的主动散热式装置包括动力电池3、电池箱体4、中央控制器1、换气格栅2、电机6、温度传感器和湿度传感器5；所述换气格栅2的端部连接有电机4，且所述换气格栅2镶嵌在所述电池箱体4的两侧；所述动力电池3和所述中央控制器1均设置在所述电池箱体4内且所述中央控制器1通过所述电机6与所述换气格栅2相连接；所述中央控制器1中集成有直流电压转换器、温度、湿度信号处理器和电机控制器；所述直流电压转换器用于将动力电池3的电池模组单体的电压转换为整套散热装置所需电压；所述温度传感器设置在电池箱体4，进行实时温度测量并将温度信号发送至所述中央控制器1，所述中央控制器1根据温度设定经由所述电机6控制所述换气格栅2的闭合；直流电压转换器集成在中央控制器1内，将动力电池3的电池模组单体电压转换为整套散热装置所需电压；温度传感器预埋在电池箱体4内均布进行实时温度测量，将温度信号发送至中央控制器1，中央控制器1根据温度设定控制换气格栅2的电机6进行换气格栅2的闭合，控制换气格栅2的格栅片7的打开角度，以调整电池箱体4内的空气流通量和热交换量；从而达到控制动力电池3所处环境的温度，相应的，通过远低于强制风冷和水冷的成本，提高了动力电池3的高温适应性，提高了动力电池3在高温环境下的循环寿命，减少了动力电池3的成本浪费；所述中央控制器1还集成了湿度信号处理器5，所述湿度传感器5设置换气格栅2上，进行实时湿度测量并将湿度信号发送至所述中央控制器1，所述中央控制器1根据湿度设定经由所述电机6控制所述换气格栅2的闭合；湿度传感器5设置在电池箱体4的换气格栅上对外界流通空气进行实时湿度测量，将湿度信号发送至中央控制器1，中央控制器1根据湿度设定控制换气格栅3上的电机6进行格栅片7的闭合；从而通过湿度传感器5的实时监测，若环境湿度达到设定上限值，电机控制器会立刻关闭换气格栅2防止湿度过高对动力电池系统的损伤；所述温度传感器均匀分布设置在所述电池箱体4内；所述湿度传感器5均匀分布设置在所述换气格栅2上；所述电机6的数量为4个，分别设置在所述4个换气格栅2的端部，所述换气格栅2由若干个格栅片7组成，相邻两片格栅片7之间留有间隙，所述每个格栅片7的边缘设有橡胶边用于防水处理，换气格栅2完全闭合后相邻两片格栅片7之间无间隙。通过湿度传感器5的实时监测，若环境湿度达到设定上限值，电机控制器会立刻关闭换气格栅2防止湿度过高对动力电池系统的损伤，通过在格栅片7的边缘增加橡胶边进行防水处理，从而更好地控制湿度；所述电机控制器设有大、中、小三种控制档位。通过温度传感器采集电池箱体4内的温度，将温度信号传至中央控制器，中央控制器1通过与设定的阈值对比，若温度达到第一条设定值，中央控制器1控制换气格栅2打开一定的角度，增强空气流通；若温度达到第二条设定值，中央控制器控制换气格栅2打开更大的角度，进一步增强空气流通；若温度达到最高设定值，中央控制器1控制换气格栅2全部打开；当温度降低到第一条设定温度以下后，中央控制器1控制换气格栅2闭合。
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种动力电池的主动散热式装置，其特征在于，该动力电池的主动散热式装置包括动力电池、电池箱体、中央控制器、换气格栅、电机和温度、湿度传感器；所述换气格栅的端部连接有电机，且所述换气格栅镶嵌在所述电池箱体的两侧；所述动力电池和所述中央控制器均设置在所述电池箱体内且所述中央控制器通过所述电机与所述换气格栅相连接；所述中央控制器集成直流电压转换器、温度、湿度信号处理器和电机控制器；所述直流电压转换器用于将动力电池的电池模组单体的电压转换为整套散热装置所需电压；所述温度传感器设置在电池箱体内，进行实时温度测量并将温度信号发送至所述中央控制器，所述中央控制器根据温度设定经由所述电机控制所述换气格栅的闭合。
2.根据权利要求1所述的动力电池的主动散热式装置，其特征在于，所述中央控制器还包括湿度信号处理器，所述湿度传感器设置在所述电池箱体内，进行实时湿度测量并将湿度信号发送至所述中央控制器，所述中央控制器根据湿度设定经由所述电机控制所述自动换气格栅的闭合。
3.根据权利要求2所述的动力电池的主动散热式装置，其特征在于，所述温度传感器均匀分布设置在所述电池箱体内。
4.根据权利要求2所述的动力电池的主动散热式装置，其特征在于，所述湿度传感器设置在所述换气格栅上。
5.根据权利要求4所述的动力电池的主动散热式装置，其特征在于，所述电机的数量为4个，分别设置在所述4个换气格栅的端部，所述换气格栅由若干个格栅片组成，相邻两片格栅片之间留有间隙，所述格栅片的边缘均设有橡胶边用于防水处理。
6.根据权利要求1-5任一项所述的动力电池的主动散热式装置，其特征在于，所述电机控制器设有大、中、小三种控制档位。
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