CN110370987A - 电动汽车的电池散热降温保护结构 - Google Patents

电动汽车的电池散热降温保护结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车的电池散热降温保护结构，底盘上内卡设有电池箱，电池箱的底部由两块底板封闭述电池，两块底板上设置有电池，两块底板之间设有锁紧机构，电池箱连接有风冷散热机构，所有电池箱还连接有同抽负压机构，抽负压机构给电池箱抽负压，当电池箱内温度＞T时锁紧机构解锁，两块底板打开电池脱离对应的电池箱，本发明通过风冷散热机构对电池箱进行及时散热，当电池发生异常释放出易燃易爆气体时，抽负压机构能及时的将电池释放出的易燃易爆气体排出，而当电池温度持续升高至可能自燃时，即可通过锁紧机构的解锁使该电池脱离汽车。

Description

电动汽车的电池散热降温保护结构
技术领域
本发明涉及电动汽车电池技术领域，具体涉及一种电动汽车的电池散热降温保护结构。
背景技术
近几年随着汽车技术变革，同时为了响应国家节约能源和保护环境的号召，新能源汽车应运而生，推动了新能源汽车技术快速发展。其中电动汽车是以车载电源为动力，其相对于汽油汽车来说，对环境影响较小，可以替代不可再生的汽油资源，其发展前景被广泛看好。
但目前，电动汽车的诸多技术仍然不太成熟，尤其是电池，由于电池在工作时，对温度有一定要求，如果温度过高，不仅影响电池性能，而且容易导致自然、***等问题出现，存在严重安全隐患，近年来也发生过多起因电池自燃引起的汽车安全事故，严重影响了人们对电动汽车的认可度。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电动汽车的电池散热降温保护结构。
其技术方案如下：一种电动汽车的电池散热降温保护结构，包括底盘，其关键在于：所述底盘上开设有N个电池箱卡口，N个所述电池箱卡口呈阵列状分布，所述电池箱卡口内卡设有电池箱，所述电池箱的底部由两块底板封闭，两块所述底板上放置有电池；
所述底盘上开设有N个电池箱卡口，N个所述电池箱卡口呈阵列状分布，所述电池箱卡口内卡设有电池箱，所述电池箱的底部由两块底板封闭，两块所述底板上放置有电池，所述底盘上方通过支撑架安装有盖板；
所述电池箱连接有风冷散热机构，该风冷散热机构包括设置在所述电池箱箱壁内的散热风道以及设置在所述盖板内的集气腔，其中散热风道的进气口与外界连通，所述散热风道出气口通过导风管与所述集气腔连通，所述集气腔连接有排风管；
所有所述电池箱还连接有同一个抽负压机构，该抽负压机构包括设置在所述盖板内的负压流道和负压腔，所述电池箱的顶面与所述盖板的下表面紧密贴合，所述盖板内对应每一排或每一列所述电池箱设有一条所述负压流道，所述电池箱的内腔与对应的所述负压流道连通，所述负压流道与所述负压腔连通，所述负压腔连接有真空泵，该真空泵抽吸各个所述电池箱内的空气。
采用上述技术方案，在日常行驶途中，风冷散热机构对电池箱进行及时散热，散热效果好，有效避免了电池箱的温度过高，影响电池的正常功能，而一旦电池发生异常释放出易燃易爆气体时，抽负压机构能及时的将电池释放出的二氧化硫、氢气、氧气等易燃易爆气体排出，防止这些气体在电池箱内富集过高浓度而引起***，从而为车主采取防御措施提供了宝贵的可操作时间，大大提升了电动汽车的安全系数。
作为进一步优选：
上述所述电池箱的箱壁中开有竖向通孔形成所述散热风道，所述散热风道的进气口朝向底盘下方。采用此结构，汽车底部的气体可通过散热风道进入电池箱箱壁，进而经排风管排出，能对电池箱起到有效的降温散热，这种散热结构充分利用了空气动力学，实现了气流的自动进入和排出，不仅节能环保，且即便是在电池电路发生障碍的情况下依然能起到有效的降温散热作用。
汽车的A柱、B柱和C柱内分别安装有所述排风管，所述排风管的出气口位于汽车的车顶。采用此结构，当汽车高速行驶时，车底的高速气流被引导车顶排出，在减小汽车底部的气压的同时，还能对汽车起到一定的下压作用，达到减小空气升力的目的，提高汽车的抓地力，使汽车在高速行驶的情况下更平稳。
上述电池箱的箱顶设有抽气口，该抽气口内安装有与之形状相匹配的堵头，所述盖板上对应所述抽气口开设有抽气槽，该抽气槽的槽口与所述抽气口相对，所述抽气槽与对应的所述负压流道连通，所述抽气槽内安装有堵头弹簧，该堵头弹簧将所述堵头推向抽气口，所述电池上设置有顶杆，该顶杆克服堵头弹簧弹力，将所述堵头顶起从而使所述电池箱的内腔与所述负压流道连通。采用此结构，当达到极限情况后电池脱离电池箱后，堵头在堵头弹簧的作用下自动落下将抽气口堵住，从而使整个负压流道依然处于密封状态，不影响其他电池箱的抽负压。
上述盖板上对应所述电池箱设有对接端盖，所述电池箱的顶端伸入所述对接端盖内，所述对接端盖的内壁和所述电池箱的外壁之间设有密封圈。采用此结构，电池箱与盖板连接处的密封性更好。
两块底板分别与所述电池箱的内壁铰接，两块底板之间设有锁紧机构，当电池箱内温度＞T时所述锁紧机构解锁，两块所述底板打开，所述电池脱离对应的所述电池箱。采用此结构，当电池温度持续升高至可能自燃时，锁紧机构解锁，电池自动脱离汽车，汽车可依靠惯性滑行一段时间后停下，再进行报警等处理，本发明通过多重防护有效提升了电池的安全可靠性，保证了驾乘人员、汽车本身的安全，防止出现重大安全事故和降低经济损失
上述锁紧机构包括锁紧插销、锁紧弹簧和记忆合金条，其中一块所述底板内设有插销槽，该插销槽内设有依次连接的记忆合金条、锁紧弹簧和锁紧插销，另一个所述底板内设有锁紧孔，所述锁紧弹簧内端将所述记忆合金条抵紧在所述插销槽的槽底，锁紧弹簧外端将所述锁紧插销顶紧在所述锁紧孔孔底从而将两块所述底板锁紧，所述记忆合金条的***温度为T1，当电池箱内温度＞T1时，所述记忆合金条恢复至螺旋状的稳定态，所述锁紧弹簧带动锁紧插销朝插销槽的槽底移动，所述锁紧插销退出所述锁紧孔两块所述底板被解锁。采用此结构，当电池温度骤然升高达到记忆合金条的***温度时，记忆合金条迅速变形回到初始状态，从而使锁紧插销脱出锁紧孔，底板被打开，电池脱落，汽车可继续滑行一段时间后停下，有效避免了电池在电池箱内燃烧的可能性。
上两块所述底板的对接面呈相互配合的三级台阶状，两块所述底板的三级台阶公母配合，其中第一级台阶的阶面和台面上、第二级台阶的台面上以及第三级台阶的阶面上分别设有第一密封条，第二级台阶的阶面呈斜面状，所述插销槽位于第二级台阶的阶面上。采用此结构，两个底板的对接处密封紧密，可有效方式电池箱漏气，影响抽负压效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果：风冷散热机构可对电池箱进行有效散热，有效避免了电池箱的热量堆积过高，而一旦电池发生异常释放出易燃易爆气体时，抽负压机构能及时的将电池释放出的二氧化硫、氢气、氧气等易燃易爆气体排出，防止这些气体在电池箱内富集过高浓度而引起***，为驾驶员采取防御措施提供了宝贵的缓冲时间，而当电池温度持续升高至可能自燃时，即可通过锁紧机构的解锁使该电池脱离汽车，汽车可依靠惯性滑行一段时间后停下，再进行报警等处理，本发明通过多重防护有效提升了电池的安全可靠性，保证了驾乘人员、汽车本身的安全，防止出现重大安全事故和降低经济损失。
附图说明
图1为本发明的外形结构示意图；
图2为本发明的内部结构示意图；
图3为图2中a部的放大图；
图4为底盘的平面结构示意图；
图5为盖板的平面结构示意图；
图6为本发明安装在汽车上的结构示意图；
图7为本发明的电路图；
图8为主微处理器的电路图；
图9为从微处理器的电路图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1-5所示，一种电动汽车的电池散热降温保护结构，包括底盘1，所述底盘1上开设有N个电池箱卡口，N个所述电池箱卡口呈阵列状分布(也可以是其他形状如圆形的阵列分布)，所述电池箱卡口内卡设有电池箱2，所述电池箱2的底部由两块底板8封闭，两块所述底板8上放置有电池3，所述底盘1上方通过支撑架安装有盖板501；
所述电池箱2连接有风冷散热机构5，该风冷散热机构5包括设置在所述电池箱2箱壁内的散热风道504以及设置在所述盖板501内的集气腔502，其中散热风道504的进气口与外界连通，所述散热风道504出气口通过导风管505与所述集气腔502连通，所述集气腔502连接有排风管503，进一步地，所述电池箱2的箱壁中开有竖向通孔形成所述散热风道504，所述散热风道504的进气口朝向底盘1下方，汽车的A柱、B柱和C柱内分别安装有所述排风管503，所述排风管503的出气口位于汽车的车顶，所述排风管503内可安装排放扇，从而加速排风，该排风扇由所述电池3供电。
所有所述电池箱2还连接有同一个抽负压机构5，该抽负压机构5包括设置在所述盖板501内的负压流道601和负压腔602，所述电池箱2的顶面与所述盖板501的下表面紧密贴合，优选地，所述盖板501上对应所述电池箱2设有对接端盖608，所述电池箱2的顶端伸入所述对接端盖608内，所述电池箱2的顶面与所述对接端盖608的下表面紧密贴合，所述对接端盖608的内壁和所述电池箱2的外壁之间设有密封圈609，所述盖板501内对应每一排或每一列所述电池箱2设有一条所述负压流道601，所述负压流道601和负压腔602均位于所述集气腔502的下方，所述电池箱2的内腔与对应的所述负压流道601连通，所述负压流道601与所述负压腔602连通，所述负压腔602连接有真空泵603，该真空泵603抽吸各个所述电池箱2内的空气。
为确保任何一个电池脱落后整个负压流道依然保持密封状态，所述电池箱2的箱顶设有抽气口604，该抽气口604为上大下小的锥形口，所述抽气口604内安装有与之形状相匹配的堵头607，该堵头607和所述抽气口604的内壁之间设有密封垫圈611，所述盖板501上对应所述抽气口604开设有抽气槽605，该抽气槽605的槽口与所述抽气口604相对，所述抽气槽605与对应的所述负压流道601连通，所述抽气槽605内安装有堵头弹簧606，该堵头弹簧606将所述堵头607推向抽气口604，所述电池3上设置有顶杆610，该顶杆610克服堵头弹簧606的弹力，将所述堵头607顶起从而使所述电池箱2的内腔与所述负压流道601连通。
两块底板8分别与所述电池箱2的内壁铰接，两块底板8之间设有锁紧机构7，两块所述底板8上设置有所述电池3，当电池箱2内温度＞T时所述锁紧机构7解锁，两块所述底板8打开，所述电池3脱离对应的所述电池箱2。
所述锁紧机构7包括锁紧插销701、锁紧弹簧703和记忆合金条704，其中一块所述底板8内设有插销槽702，该插销槽702内设有依次连接的记忆合金条704、锁紧弹簧703和锁紧插销701，优选地，所述记忆合金条704呈“T”形状，所述锁紧弹簧703与记忆合金条704的横臂固定连接，另一个所述底板8内设有锁紧孔705，所述锁紧弹簧703内端将所述记忆合金条704的竖臂抵紧在所述插销槽702的槽底，同时锁紧弹簧703外端将所述锁紧插销701顶紧在所述锁紧孔705孔底，从而将两块所述底板8锁紧，所述记忆合金条704优选为双程记忆合金，其***温度为T，当电池箱2内温度＞T时，所述记忆合金条704恢复至螺旋状的稳定态，所述锁紧弹簧703带动锁紧插销701朝插销槽702的槽底移动，所述锁紧插销701退出所述锁紧孔705两块所述底板8被解锁。
为加强密封，两块所述底板8分别通过扭簧与所述电池箱2的内壁铰接，所述底板8上方的所述电池箱2的内壁上设有密封凸条，该密封凸条的下表面呈斜面状，所述底板8的上表面对应所述密封凸条的斜面设有与之匹配的斜面部，所述密封凸条的下表面粘接有第二密封条，所述斜面部抵紧在所述第二密封条上；
两块所述底板8的对接面呈相互配合的三级台阶状，两块所述底板8的三级台阶公母配合，其中第一级台阶的阶面和台面上、第二级台阶的台面上以及第三级台阶的阶面上分别设有第一密封条706，第二级台阶的阶面呈斜面状，所述插销槽702位于第二级台阶的阶面上。
其中N个电池3，采用多个串联和并联的形式形成汽车的供电***，当其中一个超温的电池3脱落时，供电***仍能输出电流，该电流仍能推动汽车行驶，但是输出电流变小。比如15个电池，每5个串联，串联之后再并联。
如图7-9所示，所述抽负压机构6连接有控制电路，所述控制电路设置有主微处理器100，主微处理器100连接有气压传感器10、温度传感器402以及声光报警器101，气压传感器10和温度传感器402安装于电池箱2内；
主微处理器100根据气压传感器10的信号控制抽负压机构6的开关，主微处理器100通过温度传感器402获取电池箱3内温度，当电池箱3内温度大于设定的温度阈值T’时，主微处理器100控制声光报警器101发出报警信号，温度阈值T’＜T，其中T为电池箱的最高温度限值。
温度传感器402采用AD590温度传感器，温度传感器402的下端与电池3的上表面抵接，温度传感器402的上端穿设在套筒内，套筒与电池箱2的内腔顶部固连，套筒内设置有弹簧，温度传感器402的上端经弹簧连接套筒的内腔顶部，弹簧将温度传感器402抵接在电池3的上表面。主微处理器100还连接有复位按钮102。
所述控制电路还包括开关三极管Q、继电器J，主微处理器100设置有控制端，主微处理器100通过控制端连接开关三极管Q的基极，开关三极管Q控制继电器J的线圈通断电，继电器J的常开开关控制真空泵603的开关。
当主微处理器100通过气压传感器10检测到电池箱的内的气压大于≥1/2或0.7大气压强时，主微处理器100通过控制端控制开关三极管Q导通，开关三极管Q控制继电器J的线圈通电，继电器J的常开开关控制真空泵603的打开。反之，控制真空泵603关闭，真空泵由电池供电。
所述电池箱2内围绕所述电池3安装有一圈压力传感器11，所述压力传感器11与所述电池3接触，所述压力传感器11为LH-Z10微型压力传感器，通过压力压力传感器6的压力变化即可知道电池3是否有鼓胀。
如图6所示，本发明B位于汽车A的底部，本发明的盖板501可以作为汽车的地板，记忆合金条704可以是镍钛合金等，日常行驶中，风冷散热机构5一直处于开启状态给电池箱2散热，当气压传感器10检测到电池箱2内的气压≥1/2或0.7大气压强时(也可以是其他值，只要电池箱2内的真空度大于预设的真空度)，开启真空泵603给电池箱2抽真空，当电池箱2内温度继续升高至T时，记忆合金条704回复至螺旋稳定态，锁紧弹簧703被动朝插销槽槽底端移动，进而带动锁紧插销701被动脱出锁紧孔705，两块底板朝下转动打开(如图1中最右侧的电池箱所示)，其上的电池3脱离电池箱2，可根据不同的T可选择不同种类的记忆合金条704，比如设定T为100-130℃时，可选择Ni-Ti，Cu-Zn-Al，Cu-Al-Ni等合金制作记忆合金条704，设定T为180℃时，可选择Ti-15Ni-25Pd并添加10％Cu制作记忆合金条704,设定T为230℃左右时，可选择Ti-49.5Ni-15Hf并添加15％Nb作为记忆合金条。
所述电池3设置有两个电极柱，所述电池箱2的内壁顶部设置有与两个电极柱配合的电极帽，电极柱***电极帽内将电池3固定住，防止电池3前后左右摆动，电极帽连接有输出导线。
优选地，电极帽内固定设置有镀镍弹簧，镀镍弹簧与电极柱抵接。图略。
检测电池3鼓胀的另一种方案是：所述电池箱2内围绕所述电池3安装有红外测距传感器，所述红外测距传感器与所述电池3接触；红外测距传感器与主微处理器100相连。
红外测距传感器检测到电池外壁的距离发送给主微处理器100，如果电池发生鼓胀，则红外测距传感器检测的距离缩小。红外测距传感器与电池3不接触，不会与电池3发生摩擦。
优选地，主微处理器100还连接有显示屏，用于显示电池3的温度。
主微处理器100经从微处理器连接气压传感器10、压力传感器11、温度传感器402；一个电池箱2对应设置有一个从微处理器。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动汽车的电池散热降温保护结构，包括底盘(1)，其特征在于：所述底盘(1)上开设有N个电池箱卡口，N个所述电池箱卡口呈阵列状分布，所述电池箱卡口内卡设有电池箱(2)，所述电池箱(2)的底部由两块底板(8)封闭，两块所述底板(8)上放置有电池(3)，所述底盘(1)上方通过支撑架安装有盖板(501)；
所述电池箱(2)连接有风冷散热机构(5)，该风冷散热机构(5)包括设置在所述电池箱(2)箱壁内的散热风道(504)以及设置在所述盖板(501)内的集气腔(502)，其中散热风道(504)的进气口与外界连通，所述散热风道(504)出气口通过导风管(505)与所述集气腔(502)连通，所述集气腔(502)连接有排风管(503)；
所有所述电池箱(2)还连接有同一个抽负压机构(5)，该抽负压机构(5)包括设置在所述盖板(501)内的负压流道(601)和负压腔(602)，所述电池箱(2)的顶面与所述盖板(501)的下表面紧密贴合，所述盖板(501)内对应每一排或每一列所述电池箱(2)设有一条所述负压流道(601)，所述电池箱(2)的内腔与对应的所述负压流道(601)连通，所述负压流道(601)与所述负压腔(602)连通，所述负压腔(602)连接有真空泵(603)，该真空泵(603)抽吸各个所述电池箱(2)内的空气。
2.根据权利要求1所述的电动汽车的电池散热降温保护结构，其特征在于：所述电池箱(2)的箱壁中开有竖向通孔形成所述散热风道(504)，所述散热风道(504)的进气口朝向底盘(1)下方。
3.根据权利要求2所述的电动汽车的电池散热降温保护结构，其特征在于：汽车的A柱、B柱和C柱内分别安装有所述排风管(503)，所述排风管(503)的出气口位于汽车的车顶。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电动汽车的电池散热降温保护结构，其特征在于：所述电池箱(2)的箱顶设有抽气口(604)，该抽气口(604)内安装有与之形状相匹配的堵头(607)，所述盖板(501)上对应所述抽气口(604)开设有抽气槽(605)，该抽气槽(605)的槽口与所述抽气口(604)相对，所述抽气槽(605)与对应的所述负压流道(601)连通，所述抽气槽(605)内安装有堵头弹簧(606)，该堵头弹簧(606)将所述堵头(607)推向抽气口(604)，所述电池(3)上设置有顶杆(610)，该顶杆(610)克服堵头弹簧(606)的弹力，将所述堵头(607)顶起从而使所述电池箱(2)的内腔与所述负压流道(601)连通。
5.根据权利要求4所述的电动汽车的电池散热降温保护结构，其特征在于：所述盖板(501)上对应所述电池箱(2)设有对接端盖(608)，所述电池箱(2)的顶端伸入所述对接端盖(608)内，所述对接端盖(608)的内壁和所述电池箱(2)的外壁之间设有密封圈(609)。
6.根据权利要求4所述的电动汽车的电池散热降温保护结构，其特征在于：两块底板(8)分别与所述电池箱(2)的内壁铰接，两块底板(8)之间设有锁紧机构(7)，当电池箱(2)内温度＞T时所述锁紧机构(7)解锁，两块所述底板(8)打开，所述电池(3)脱离对应的所述电池箱(2) 。
7.根据权利要求6所述的电动汽车的电池散热降温保护结构，其特征在于：所述锁紧机构(7)包括锁紧插销(701)、锁紧弹簧(703)和记忆合金条(704)，其中一块所述底板(8)内设有插销槽(702)，该插销槽(702)内设有依次连接的记忆合金条(704)、锁紧弹簧(703)和锁紧插销(701)，另一个所述底板(8)内设有锁紧孔(705)，所述锁紧弹簧(703)内端将所述记忆合金条(704)抵紧在所述插销槽(702)的槽底，锁紧弹簧(703)外端将所述锁紧插销(701)顶紧在所述锁紧孔(705)孔底从而将两块所述底板(8)锁紧，所述记忆合金条(704)的***温度为T1，当电池箱(2)内温度＞T1时，所述记忆合金条(704)恢复至螺旋状的稳定态，所述锁紧弹簧(703)带动锁紧插销(701)朝插销槽(702)的槽底移动，所述锁紧插销(701)退出所述锁紧孔(705)两块所述底板(8)被解锁。
8.根据权利要求6所述的电动汽车的电池散热降温保护结构，其特征在于：两块所述底板(8)的对接面呈相互配合的三级台阶状，两块所述底板(8)的三级台阶公母配合，其中第一级台阶的阶面和台面上、第二级台阶的台面上以及第三级台阶的阶面上分别设有第一密封条(706)，第二级台阶的阶面呈斜面状，所述插销槽(702)位于第二级台阶的阶面上。
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