CN209888690U - 用于实时监测动力电池箱相对位置改变的传感器 - Google Patents

用于实时监测动力电池箱相对位置改变的传感器 Download PDF

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白海军
杭子明
沈斌
赵云
陈祖金
刘荣伟
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Abstract

本实用新型公开了用于实时监测动力电池箱相对位置改变的传感器，包括信号发射端，与信号发射端相对应设置的信号接收端，设置在信号发射端和信号接收端之间的连接管；所述连接管沿轴向可伸缩一定比例、且两端沿垂直轴向的截面任意方向上可偏移一定量。本实用新型对动力电池箱与车身安装部位的相对位置关系进行实时监测，用于协助判断动力电池箱目前是否处于安全状态。

Description

用于实时监测动力电池箱相对位置改变的传感器
技术领域
本实用新型涉及新能源汽车领域，具体涉及用于实时监测动力电池箱相对位置改变的传感器。
背景技术
锂离子电池具有高工作电压、高比能量、长循环寿命、无环境污染等优点，不仅在移动式通讯设备和便携式电子设备上得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面，是目前各大电池厂家发展的主要方向。目前，随着传统化石能源的日益减少，以及以全球变暖为主要特征的气候问题对人类的威胁日愈严重，节能而环保的电动汽车成为交通运输领域极佳的选择。但是，电动汽车的最关键部件之一是动力电池包，其内部一般都是由多个(几十，几百甚至几千个)锂离子电池单体通过串联和/或并联的形式组成，因此，动力电池包的电压一般较高，达几百伏，这个电压大大超过了人体的安全电压。同时，锂离子电池也是化学不稳定产品，在外界一定刺激条件下，容易发生起火及爆炸等事故。因此，如何确保动力电池的安全性是需要解决的主要问题之一。
在新能源汽车的设计上，作为承载锂离子电池的动力电池箱在安装到车身上时，由于采用刚性连接，安装完毕后与车身安装部位的相对位置是固定不变的。但因受到外力挤压、冲撞或者自身固定失效，将会发生与整车车身相对位置上的明显移动。动力电池箱此时大多数情况为已受力变形，安装结构失效或者脱落等。发生此类故障或者事故，动力电池箱轻则损坏，重则漏电、起火及爆炸，从而导致乘员及周边过往人员的伤害事故。
因此，对动力电池箱与车身安装部位的相对位置关系的进行实时监测，提供一种直接可靠的明确判定条件，于整车高压安全的建立，具有积极和现实意义。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了用于实时监测动力电池箱相对位置改变的传感器，对动力电池箱与车身安装部位的相对位置关系进行实时监测，用于协助判断动力电池箱目前是否处于安全状态。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
用于实时监测动力电池箱相对位置改变的传感器，包括信号发射端和信号接收端；所述信号发射端和信号输出端相对应设置、并在相对位置改变时所述信号输出端的输出信号发生变化。
进一步的，还包括连接管，所述连接管沿轴向可伸缩一定比例、且两端沿垂直轴向的截面任意方向上可偏移一定量，所述信号发射端和信号接收端设置在连接管两端。
再进一步的，所述信号发射端包括第一端板和发射线圈；所述第一端板设置有两个第一过线孔，所述发射线圈具有第一引脚和第二引脚、且所述第一引脚和第二引脚分别插入并穿过两个第一过线孔，所述发射线圈紧贴并固定在第一端板上，所述第一端板通过紧贴发射线圈的面与连接管端部相接。
更进一步的，所述信号接收端包括第二端板和接收线圈；所述第二端板设置有两个第二过线孔，所述接收线圈具有第三引脚和第四引脚、且所述第三引脚和第四引脚分别插入并穿过两个第二过线孔，所述接收线圈紧贴并固定在第二端板上，所述第二端板通过紧贴接收线圈的面与连接管另一端的端部相接。
更进一步的，所述发射线圈和接收线圈的中心轴处于同一直线上。
更进一步的，所述连接管与第一端板和第二端板之间形成一个密封的空腔。
更进一步的，所述发射线圈和接收线圈置于第一端板、连接管和第二端板组成的空腔内。
更进一步的，所述连接管两端设置有法兰面、并通过两端的法兰面分别与第一端板和第二端板相接。
优选的，所述连接管为风琴管。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型是应用了法拉第磁生电技术，给发射端线圈的两个引脚上通入一定频率的交流电，通过电磁感应在接收端线圈中产生一定的电流，当通入的交流电的频率和电压保持不变，同时固定两个端板相对位置保持一定时，接收端线圈感应产生的交流电流的等效直流电流大小不变。第一端板及第二端板为刚性或者近似刚性分别安装在车身和动力电池箱上，当正常状态时，第一端板和第二端板相对位置保持一定，在发射线圈中通入一定频率交流电，在接收线圈中即可通过磁感应产生一个电流，再经过交直流变换，转化为一个相对稳定的直流电流，记作I0。当动力电池箱体及车身发生相对位置变化时，引起第一端板及第二端板的相对位置改变，从而使得发射线圈与接收线圈的距离和/或正对面积发生改变，此时再通过接收线圈接收到的电流经过再经过交直流变换，转化为一个直流电流，记作I1。实时采集的I1输送给BMS，与其记录的I0进行比较，当监测到I1与I0变化量达到预设阈值，综合其他信号，用于评估动力电池箱现在是否处于安全状态。本实用新型对动力电池箱与车身安装部位的相对位置关系进行实时监测，具备监测动力电池箱与车身相对位置在三维空间上是否发生变化的功能，以协助BMS判断动力电池箱的安装状态是否满足安全工作的要求，大大提高了动力电池箱的使用安全性。
附图说明
图1为本实用新型的实施例的结构示意图。
图2为本实用新型的实施例的结构爆炸图。
图3为本实用新型的实施例的第一端板结构示意图。
图4为本实用新型的实施例的发射线圈结构示意图。
图5为本实用新型的实施例的风琴管结构示意图。
其中，附图标记对应的名称为：
1-信号发射端，2-信号接收端，3-风琴管，4-第一端板，5-发射线圈，6-第一过线孔，7-第一引脚，8-第二引脚，9-法兰面，10-第二端板，11-接收线圈，12-安装孔。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1至图5所示，本实施例提供了用于实时监测动力电池箱相对位置改变的传感器，需要说明的是，本实施例中的“第一”、“第二”、“第三”等序号用语仅用于区分同类部件，不能理解成对保护范围的特定限定。另外，本实施例中的“底部”、“顶部”、“侧边缘”等方位用语是基于附图来说明的。
该用于实时监测动力电池箱相对位置改变的传感器，包括信号发射端1、信号接收端2和连接管3，信号发射端1和信号输出端2相对应设置、并在相对位置改变时信号输出端2的输出信号发生变化，具体来说，信号发射端1和信号接收端2设置在连接管3两端，连接管3选择具有柔韧特性的材料制成，可以沿轴向伸长或者缩短一定比例，也可沿垂直轴向的截面任意方向上两个端面相对偏移一定量，或者两种移动同时发生，本实施例中连接管3采用橡胶材质制成的风琴管。
其中，信号发射端1包括第一端板4和发射线圈5；第一端板4设置有两个第一过线孔6，发射线圈5具有第一引脚7和第二引脚8、且第一引脚7和第二引脚8分别插入并穿过两个第一过线孔6，发射线圈5紧贴并固定在第一端板4上，保持线圈朝上的方向，第一引脚7和第二引脚8朝下的形态，第一端板4通过紧贴发射线圈5的面与风琴管端部相接，二者通过胶粘或热熔压接等方式相接。信号接收端2包括第二端板10和接收线圈11，从成本和实际使用效果考虑，第二端板10和接收线圈11的结构分别与第一端板4和发射线圈5相同，并且二端板10和接收线圈11分别与第一端板4和发射线圈5呈镜像设置；第二端板10设置有两个第二过线孔，接收线圈11具有第三引脚和第四引脚、且第三引脚和第四引脚分别插入并穿过两个第二过线孔，接收线圈11紧贴并固定在第二端板10上，保持线圈朝上的方向，接收线圈11的第三引脚和第四引脚朝下，第二端板10通过紧贴接收线圈11的面与风琴管端部相接，二者通过胶粘或热熔压接等方式相接。接收线圈11与发射线圈5的中心轴在空间位置上处于同一直线上，其各自的引脚朝向可根据工程实际需要出线位置灵活布置，不限于本实例中的位置。发射线圈5和接收线圈11置于第一端板4、风琴管和第二端板10组成的空腔内，第一端板4、风琴管和第二端板10形成封闭空间，防止灰尘、污水、油及其他污染物对线圈带来干扰，以保证信号采集的精度，并且二者以线圈相向的方式相对放置。风琴管两端设置有法兰面9、并通过两端的法兰面9分别与第一端板4和第二端板10相接。为便于安装，第一端板4和第二端板10设置有安装孔12。
本实用新型安装时，通过安装孔将第一端板和第二端板分别安装到动力电池箱和车身预留的固定点上，以保持发射线圈和接收线圈水平相对，风琴管松紧适中；然后，将信号发射端上的发射线圈的第一引脚和第二引脚分别电气连接至BMS的信号发生电路；将信号接收端上的接收线圈的第三引脚和第四引脚分别电气连接至BMS的信号采集电路，即完成安装。
本实用新型的工作原理：安装完毕后，启动信号发生电路，通过第一引脚和第二引脚向信号发射端中输入稳定的交流电信号，通过法拉第磁生电原理，在信号接收端上将产生感应电流，通过其上的第三引脚和第四引脚将感应电流送入信号采集电路中，由于信号发射端和信号接收端无相对运动，因此，信号采集电路输出的电流为一个稳定的直流电流I0。
当信号发射端和信号接收端之间产生相对运动时，发射线圈和接收线圈之间的距离和/或正对面积等均发生改变，影响到接收线圈接收到的能量，使得经由信号接收端上的第三引脚和第四引脚向BMS的信号采集电路输出的直流电流值发生增大或者减小，记作I1。
BMS通过比较I0和I1，判断变化量是否达到预设阈值。然后结合其他条件(电池箱内的温度、烟雾、加速度及敏感可燃气等传感器采集到的信号)，对动力电池箱目前是否处于安全状态进行综合判断。
上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.用于实时监测动力电池箱相对位置改变的传感器，其特征在于，包括信号发射端、信号接收端和连接管；所述信号发射端和信号输出端相对应设置、并在相对位置改变时所述信号输出端的输出信号发生变化；
所述连接管沿轴向可伸缩一定比例、且两端沿垂直轴向的截面任意方向上可偏移一定量，所述信号发射端和信号接收端设置在连接管两端；
所述信号发射端包括第一端板和发射线圈；所述第一端板设置有两个第一过线孔，所述发射线圈具有第一引脚和第二引脚、且所述第一引脚和第二引脚分别插入并穿过两个第一过线孔，所述发射线圈紧贴并固定在第一端板上，所述第一端板通过紧贴发射线圈的面与连接管端部相接；
所述信号接收端包括第二端板和接收线圈；所述第二端板设置有两个第二过线孔，所述接收线圈具有第三引脚和第四引脚、且所述第三引脚和第四引脚分别插入并穿过两个第二过线孔，所述接收线圈紧贴并固定在第二端板上，所述第二端板通过紧贴接收线圈的面与连接管另一端的端部相接；
所述发射线圈和接收线圈的中心轴处于同一直线上。
2.根据权利要求1所述的用于实时监测动力电池箱相对位置改变的传感器，其特征在于：所述连接管与第一端板和第二端板之间形成一个密封的空腔。
3.根据权利要求2所述的用于实时监测动力电池箱相对位置改变的传感器，其特征在于：所述发射线圈和接收线圈置于第一端板、连接管和第二端板组成的空腔内。
4.根据权利要求1所述的用于实时监测动力电池箱相对位置改变的传感器，其特征在于：所述连接管两端设置有法兰面、并通过两端的法兰面分别与第一端板和第二端板相接。
5.根据权利要求1～4任一项所述的用于实时监测动力电池箱相对位置改变的传感器，其特征在于：所述连接管为风琴管。
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