專利名稱：電動汽車的自動溫控電池箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動汽車電池箱，特別涉及一種具有溫度調(diào)節(jié)控制功能的電動汽車電池箱。
背景技術(shù)：
近年來我國大城市的大氣污染現(xiàn)象已非常嚴(yán)重，燃油汽車排放是主要污染源之一，同時我國石油資源不足，每年已進(jìn)口幾千萬噸石油，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國汽車持有量達(dá)迅速增加！石油進(jìn)口就成為大問題.介于這些問題，我國研究發(fā)展電動汽車具有重大的、深遠(yuǎn)的意義。而電動車的核心是電池，動力電池應(yīng)用技術(shù)隨電動車輛技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，逐步從簡單的電池單體串并聯(lián)實現(xiàn)高壓、大容量電池組發(fā)展到模塊化封裝、集成化應(yīng)用階段。目 前車載電池主要有鎳氫電池、聚合物鋰離子電池和磷酸鐵鋰電池等。由于這些電池比較龐大，且很笨重，裝卸電池、監(jiān)控電池工作情況和更換維修成為一個難題。另外電池在使用的過程中，對溫度的要求較為苛刻，溫度過高，電池的壽命將受到很大的影響；溫度過低，電池材料很可能會失效，不能快速充放電，而現(xiàn)實環(huán)境復(fù)雜多變，如何是電池工作在一定合適環(huán)境下也是當(dāng)下迫切需要解決的問題。在本發(fā)明之前，電池箱的設(shè)計主要考慮的是電池排熱降溫的問題，很少考慮到低溫使用時的情況。而在電動汽車上，這是必須要考慮和解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電動汽車的自動溫控電池箱，其能夠通過溫控裝置自動調(diào)節(jié)用于盛放電池的電池箱本體溫度，從而使得電動汽車的供電電池始終能夠工作在適宜的溫度環(huán)境，保證供電電池工作在最佳狀態(tài)，有利于節(jié)約電量，有效地延長電池的使用壽命。為實現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明將采取以下的技術(shù)方案
一種電動汽車的自動溫控電池箱，包括用于盛放電動汽車供電電池的電池箱本體、溫控裝置，該溫控裝置包括用于檢測電池箱本體溫度的溫度傳感器、控制器、空調(diào)供暖裝置以及降溫裝置，該溫度傳感器安裝于電池箱本體；所述空調(diào)供暖裝置包括空調(diào)加熱器、第一壓縮器、第二壓縮器，空調(diào)加熱器通過第一供暖通道依次與汽車車廂內(nèi)環(huán)境、第一壓縮器、電池箱本體、第二壓縮器形成第一循環(huán)供暖回路，且該空調(diào)加熱器通過第三供暖通道依次與電池箱本體、第二壓縮器形成第二循環(huán)供暖回路，同時所述空調(diào)加熱器通過第一通道依次經(jīng)汽車車廂內(nèi)環(huán)境、壓縮器、第二供暖通道形成第三循環(huán)供暖回路；所述降溫裝置包括風(fēng)扇，風(fēng)扇的出風(fēng)口面向電池箱本體的內(nèi)腔設(shè)置，且電池箱本體設(shè)置有出風(fēng)通道；所述控制器根據(jù)溫度傳感器檢測到的溫度值自動控制第一循環(huán)供暖回路、第二循環(huán)供暖回路、第三循環(huán)供暖回路以及風(fēng)扇的通斷。所述電池箱本體安置于外箱體的內(nèi)腔，且風(fēng)扇安裝在外箱體，同時電池箱本體設(shè)置的出風(fēng)通道與外箱體相連通；所述外箱體的內(nèi)腔鋪設(shè)有用于供暖的電池箱供暖管道，所述電池箱供暖管道一端與第二壓縮器連接，另一端則分別與第一壓縮器、第三供暖通道連接。所述外箱體的內(nèi)腔通過中間隔板分隔成上下兩層，該外箱體內(nèi)腔的每一層均安置有一個電池箱本體；所述電池箱供暖管道包括上層管道層、中層管道層以及下層管道層，上層管道層、中層管道層、下層管道層均呈蛇形狀，且上層管道層、中層管道層、下層管道層依次串接；所述外箱體的頂部、中間隔板以及底部均為夾層結(jié)構(gòu)，上層管道層、中層管道層、下層管道層分別對應(yīng)地鋪設(shè)在外箱體頂部、中間隔板以及底部的夾層內(nèi)。所述外箱體包括半封閉式外箱體本體以及與該半封閉式外箱體本體的敞口端封接的外箱體門，所述外箱體門一端與半封閉式外箱體本體的敞口端鉸接，且外箱體門的鉸接端的相對端與半封閉式外箱體本體的敞口端通過電磁鎖連接，余下兩端則活動設(shè)置；所述電池箱本體通過半封閉式外箱體本體的敞口端置于外箱體內(nèi)，且電池箱本體底部的內(nèi)表面安裝防震部件。
所述風(fēng)扇安裝在外箱體門的中部，且在外箱體門上開有入風(fēng)口 ；同時在外箱體后部開有2個出風(fēng)口，在電池箱本體后部也開有出風(fēng)口。所述電池箱本體通過定位銷-定位銷孔的配合結(jié)構(gòu)與外箱體連接，且外箱體的底部安裝有磁力吸盤。所述定位銷-定位銷孔的配合結(jié)構(gòu)為錐形定位銷-錐形定位銷孔配合結(jié)構(gòu)，包括錐形定位銷和錐形定位銷孔，所述錐形定位銷和錐形定位銷孔均為三個，且錐形定位銷設(shè)置于電池箱本體的箱體底部，而錐形定位銷孔則開設(shè)于外箱體與電池箱本體底部相鄰設(shè)置的壁面。所述電池箱本體的外壁與外箱體的內(nèi)壁之間設(shè)置有防震部件。根據(jù)以上的技術(shù)方案，可以實現(xiàn)以下的有益效果
本發(fā)明為電池箱本體配置了一個溫控裝置，該溫控裝置能夠工作在三種暖機(jī)模式、一種降溫模式，具體根據(jù)實際需要所設(shè)定的置于電池箱本體內(nèi)的工作電池的正常工作溫度確定，一般來說，當(dāng)冬天很冷時，電動汽車剛啟動時，由于電池處于低溫環(huán)境下可能會失效，打到暖機(jī)開關(guān)，導(dǎo)通第三供暖通道，這時直接由空調(diào)加熱器對電池箱供暖，進(jìn)行第二循環(huán)供暖回路的供暖操作，當(dāng)溫度達(dá)到一定值后，打開空調(diào)對車廂的供暖通道(第一供暖通道)，暖氣先通過車廂，再進(jìn)入壓縮機(jī)輸送到電池箱，進(jìn)行第一循環(huán)供暖回路的供暖操作。這樣即能有效利用車廂內(nèi)余熱對電池供暖，又能保證電池在合適溫度下工作。當(dāng)電池箱溫度達(dá)到它工作所需溫度時，關(guān)閉對電池箱供暖的通道，即進(jìn)行第三循環(huán)供暖回路的操作。由此可知，本發(fā)明將對電池箱的供暖模式與現(xiàn)有技術(shù)中對車廂的供暖模式結(jié)合，能夠有效地運用現(xiàn)有技術(shù)，有效利用車廂內(nèi)余熱對電池供暖，又能保證電池在合適溫度下工作，節(jié)能環(huán)保。


圖I是電池箱整體結(jié)構(gòu)的打開示意 圖2是電池箱本體的主視 圖3是電池箱本體的側(cè)視 圖4電池箱外箱體的三維透視圖；圖5是電池箱外箱體的主視 圖6是外箱體管道層平面示意 圖7是電池箱本體和外箱體的平面布 局 圖8是電池箱溫度控制的系統(tǒng)原理 圖9是電池箱溫度控制的流程 圖10是電池箱溫度控制過程中提及的大小循環(huán)的控制原理圖。其中各標(biāo)號表不:
外箱體I ;電池箱本體2 ;外箱體出風(fēng)口 3 ;外箱體出風(fēng)口 3-1 ;電池箱本體出風(fēng)口 3-2 ；電池箱隔板4 ;硅膠盒5、5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6、5-7 ；電池箱本體底板6 ;拉手存放槽7 ;安裝拉手的銷孔8 ;鏟車鉗的通道槽9 ;定位錐形銷10 ;墊圈11 ;上層管道層12 ;中層管道層12-1 ;下層管道層12-2 ;絕緣漆13 ;硅膠條14、14-1、14-2、14-3、14-4 ;外箱體門15 ；風(fēng)扇16 ;磁力吸盤17 ;固定夾18 ;管道19 ;電池20 ;—組電池的總電極21 ;溫度傳感器22 ；電池箱溫控模塊23。
具體實施例方式附圖非限制性地公開了本發(fā)明所涉及優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；以下將結(jié)合附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖I至10所示，本發(fā)明所述電動汽車的自動溫控電池箱，包括電池箱本體2以及用于盛放電池箱本體2的外箱體I ;外箱體I設(shè)計成封閉式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部由框架結(jié)構(gòu)構(gòu)成，通過中間隔板分成上下兩層，每層外箱體內(nèi)均安裝一個電池箱本體，每個電池箱本體中均安裝9節(jié)電池，外箱體內(nèi)部框架結(jié)構(gòu)的外部包覆鋁合金板，鋁合金板表面刷有絕緣漆層，以防止漏電或出現(xiàn)短路等情況。所述外箱體包括半封閉式外箱體本體以及與該半封閉式外箱體本體的敞口端封接的外箱體門15，所述外箱體門15—端與半封閉式外箱體本體的敞口端鉸接,且外箱體門15的鉸接端的相對端與半封閉式外箱體本體的敞口端通過電磁鎖連接，余下兩端則活動設(shè)置，即外箱體門15通過鉸鏈與外箱體本體的底部相連，可實現(xiàn)180度的翻轉(zhuǎn)。在外箱體門15的上部裝有電磁鎖，用于開關(guān)外箱體門，以進(jìn)行電池箱本體2的安裝或者卸載。在外箱體門I的中間安裝風(fēng)扇16，用于對電池組降溫。相應(yīng)地，在與外箱體門15相對設(shè)置的電池箱壁面開有通風(fēng)槽，用于排除熱氣。外箱體底部的固定板將其與車身隔開，并通過減震裝置固定在車身上。電池箱本體是電池的直接載體，也設(shè)計成框架結(jié)構(gòu)，放置在外箱體內(nèi)。一個電池箱本體中裝有2組電池，中間由電池箱隔板4隔開，便于模塊化管理。在電池箱本體底部也裝有硅膠盒,用于對電池與電池箱本體之間減震。電池箱本體的底部有開設(shè)很多透氣孔，便于暖氣進(jìn)入電池箱本體。在電池箱本體的后部也布置了通風(fēng)口，方便降溫時電池箱本體內(nèi)空氣流通，但是外箱體和電池箱本體兩者的通風(fēng)口要錯開布置，這樣有利于防水。在電池箱本體的各個棱柱處都裝有硅膠條，減輕車輛行駛時電池與電池箱本體2之間的撞擊，保證電池的高度穩(wěn)定性。電池箱本體與外箱體是通過三個錐形銷定位的。電池箱本體底部的三個定位錐形銷10分別對著外箱體底部的三個定位錐形銷孔；中間還裝有墊圈，防止震動，這樣限制了平面內(nèi)的移動、轉(zhuǎn)動自由度；在外箱體上還裝有磁力吸盤17，這樣限制了垂直方向的自由度。另外由于電池的質(zhì)量很大，必須要鏟車幫助裝卸，在電池箱本體底部開有鏟車鉗的通道槽。電池箱本體和外箱體上分別有用于連接通訊系統(tǒng)、電池箱溫控模塊和動力系統(tǒng)的電池箱本體接口和外箱體接口，直接通過插接方式完成電池和外部機(jī)構(gòu)連接。另外外箱體在上、中、下層分別設(shè)置上層管道層12、中層管道層12-1、下層管道層12-2，外箱體的底部、中間隔板、頂部為夾層結(jié)構(gòu)，管道從外箱體管道口進(jìn)入，蛇形分布在下層管道層中空內(nèi)，再由外箱體內(nèi)的管道口進(jìn)入中層管道層中空內(nèi)蛇形分布，再由外箱體內(nèi)管道口進(jìn)入上層管道層中空內(nèi)蛇形分布后，最后從上層管道口出來，與外箱體外的壓縮機(jī)相連。如圖7所示，電池箱溫控模塊23為電池箱本體提供了暖機(jī)系統(tǒng)和降溫系統(tǒng)，以對系統(tǒng)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。暖機(jī)系統(tǒng)的組成是溫度傳感器、電池箱溫控模塊的暖機(jī)系統(tǒng)的控制部分、空調(diào)、壓縮機(jī)、通道開關(guān)等。所述溫度傳感器22安裝在電池箱本體上，同時與電池箱溫控模塊相連接。溫度傳感器的安裝數(shù)量和安裝位置根據(jù)電池的數(shù)量和擺放位置決定。工作過程由溫度傳感器采集溫度，發(fā)送數(shù)據(jù)給控制部分，控制部分根據(jù)程序采取相應(yīng)措施進(jìn)行暖機(jī)。
如圖8所示，暖機(jī)模式分為三個模式當(dāng)冬天很冷時，電動汽車剛啟動時，由于電池處于低溫環(huán)境下可能會失效，打到暖機(jī)開關(guān)，這時直接由空調(diào)對電池箱供暖，進(jìn)行小循環(huán)。當(dāng)溫度達(dá)到一定值后，打開空調(diào)對車廂的供暖通道，暖氣先通過車廂，再進(jìn)入壓縮機(jī)輸送到電池箱，進(jìn)行大循環(huán)。這樣即能有效利用車廂內(nèi)余熱對電池供暖，又能保證電池在合適溫度下工作。當(dāng)電池箱溫度達(dá)到它工作所需溫度時，關(guān)閉對電池箱供暖的通道。降溫系統(tǒng)主要由溫度傳感器、控制系統(tǒng)、風(fēng)扇、通風(fēng)口組成。當(dāng)溫度高于電池正常工作溫度時，溫度傳感器傳輸數(shù)據(jù)到控制系統(tǒng)，系統(tǒng)控制打開風(fēng)扇，通過加快電池箱內(nèi)的空氣流通達(dá)到降溫效果。硅膠盒、硅膠條均為具有防震功能的防震部件，因此，本發(fā)明為提高電池箱本體的防震效果，故而并不局限于安裝在電池箱上的防震部件為硅膠盒、硅膠條。
其裝卸過程是先關(guān)閉電源，打開外箱體前部的電磁鎖，這時就可以看見電池組合通訊接口、動力接口、以及電池箱溫控模塊，可以通過觀測或利用儀器的方法檢修電池故障。如果確定電池更換或無法查找原因必須卸電池時，先拔開通訊接口、動力接口、電池箱溫控模塊。這時由于斷電，磁力吸盤的磁力消失。由于電池箱比較重，裝卸必須需要鏟車。如圖3所示，在電池箱本體底部開有2列槽，卸電池箱時把鏟車鉗伸進(jìn)電池箱本體的底部槽內(nèi)，先翹起使得3個錐形銷離開銷孔，然后往外拉，手拉住把手輔助控制。裝電池箱的順序和上面相反。 如圖7所示是電池箱溫度控制的系統(tǒng)原理圖，其中電池箱溫控模塊是核心，其控制電池箱所有動作，包括供暖和降溫，同時溫度傳感器監(jiān)測電池箱的適時溫度，及時傳輸給電池箱溫控模塊，供電池箱溫控模塊隨時改變命令。這是一個自適應(yīng)控制的過程，能夠保證電池箱始終保持在適當(dāng)?shù)臏囟认驴煽康墓ぷ?。具體的供暖過程如圖9所示，它主要有空調(diào)的加熱器為暖氣源，大循環(huán)時，暖氣先流經(jīng)第一循環(huán)供暖通道給車廂供暖，流出車廂后經(jīng)壓縮器壓縮再送入電池箱給電池箱供暖，在經(jīng)過壓縮器壓縮送回空調(diào)加熱器加熱。這個時候第二循環(huán)供暖通道和第三循環(huán)供暖通道都是關(guān)閉的。這個過程是在電池箱溫度偏低的情況下，利用車廂內(nèi)余熱加熱電池箱的方法，為電池箱保溫。采用這個方法的理由是電池正常工作溫度是20度左右，和人體需要溫度相當(dāng)，利用余熱加熱既不影響空調(diào)對車廂加熱，還可以資源合理利用，更符合節(jié)能理念。另外在用小循環(huán)時，這個時候正常是冬天很冷時，由于電池溫度太低，工作效能太差，這時打開暖機(jī)開關(guān)，電池只給空調(diào)供電。而空調(diào)通過第三循環(huán)供暖通道直接給電池箱供暖，這時電池會在很短的時間內(nèi)加熱到穩(wěn)定工作所需溫度。小循環(huán)工作過程是，空調(diào)加熱器加熱供暖，空調(diào)只打開通電池箱的第三循環(huán)供暖通道，經(jīng)過電池箱通道后，再由壓縮器壓縮返回到空調(diào)加熱器進(jìn)行循環(huán)。這個時候第一循環(huán)供暖通道和第二循環(huán)供暖通道都是關(guān)閉的。這個工作過程正常只需很短時間就能使電池箱達(dá)到一定穩(wěn)定工作所需溫度，所以也不會很影響駕駛員舒適度。當(dāng)電池工作一段時間后由于自己是發(fā)熱的，就會自身調(diào)節(jié)到它所需溫度這時關(guān)閉對電池箱的供暖通道，直接打開第一循環(huán)供暖通道和第二循環(huán)供暖通道，暖氣只經(jīng)過車廂。
根據(jù)電池的工作特性，在電池箱溫控模塊編程的具體工作流程圖如圖10所示，當(dāng)溫度低于5°時，打開暖機(jī)開關(guān)，系統(tǒng)進(jìn)行小循環(huán)，即打開第三循環(huán)供暖通道，關(guān)閉第一循環(huán)供暖通道和第二循環(huán)供暖通道；當(dāng)溫度達(dá)到5°到15°時，打開大循環(huán)，即第一循環(huán)供暖通道，關(guān)閉第二循環(huán)供暖通道、第三循環(huán)供暖通道；當(dāng)溫度達(dá)到15°到45°時，打開第一循環(huán)供暖通道和第二循環(huán)供暖通道，關(guān)閉第三循環(huán)供暖通道，不對電池箱供熱；但溫度高于45°時,打開風(fēng)扇。
權(quán)利要求
1.一種電動汽車的自動溫控電池箱,包括用于盛放電動汽車供電電池的電池箱本體，其特征在于還包括溫控裝置，該溫控裝置包括用于檢測電池箱本體溫度的溫度傳感器、控制器、空調(diào)供暖裝置以及降溫裝置，該溫度傳感器安裝于電池箱本體；所述空調(diào)供暖裝置包括空調(diào)加熱器、第一壓縮器、第二壓縮器，空調(diào)加熱器通過第一供暖通道依次與汽車車廂內(nèi)環(huán)境、第一壓縮器、電池箱本體、第二壓縮器形成第一循環(huán)供暖回路，且該空調(diào)加熱器通過第三供暖通道依次與電池箱本體、第二壓縮器形成第二循環(huán)供暖回路，同時所述空調(diào)加熱器通過第一通道依次經(jīng)汽車車廂內(nèi)環(huán)境、壓縮器、第二供暖通道形成第三循環(huán)供暖回路；所述降溫裝置包括風(fēng)扇，風(fēng)扇的出風(fēng)口面向電池箱本體的內(nèi)腔設(shè)置，且電池箱本體設(shè)置有出風(fēng)通道；所述控制器根據(jù)溫度傳感器檢測到的溫度值自動控制第一循環(huán)供暖回路、第二循環(huán)供暖回路、第三循環(huán)供暖回路以及風(fēng)扇的通斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述電動汽車的自動溫控電池箱，其特征在于所述電池箱本體安置于外箱體的內(nèi)腔，且風(fēng)扇安裝在外箱體，同時電池箱本體設(shè)置的出風(fēng)通道與外箱體相連通；所述外箱體的內(nèi)腔鋪設(shè)有用于供暖的電池箱供暖管道，所述電池箱供暖管道一端與第二壓縮器連接，另一端則分別與第一壓縮器、第三供暖通道連接。·
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述電動汽車的自動溫控電池箱，其特征在于所述外箱體的內(nèi)腔通過中間隔板分隔成上下兩層，該外箱體內(nèi)腔的每一層均安置有一個電池箱本體；所述電池箱供暖管道包括上層管道層、中層管道層以及下層管道層，上層管道層、中層管道層、下層管道層均呈蛇形狀，且上層管道層、中層管道層、下層管道層依次串接；所述外箱體的頂部、中間隔板以及底部均為夾層結(jié)構(gòu)，上層管道層、中層管道層、下層管道層分別對應(yīng)地鋪設(shè)在外箱體頂部、中間隔板以及底部的夾層內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述電動汽車的自動溫控電池箱，其特征在于所述外箱體包括半封閉式外箱體本體以及與該半封閉式外箱體本體的敞口端封接的外箱體門，所述外箱體門一端與半封閉式外箱體本體的敞口端鉸接，且外箱體門的鉸接端的相對端與半封閉式外箱體本體的敞口端通過電磁鎖連接，余下兩端則活動設(shè)置；所述電池箱本體通過半封閉式外箱體本體的敞口端置于外箱體內(nèi)，且電池箱本體底部的內(nèi)表面安裝防震部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述電動汽車的自動溫控電池箱，其特征在于所述風(fēng)扇安裝在外箱體門的中部，且在外箱體門上開有入風(fēng)口 ；同時在外箱體后部開有2個出風(fēng)口，在電池箱本體后部也開有出風(fēng)口。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述電動汽車的自動溫控電池箱，其特征在于所述電池箱本體通過定位銷-定位銷孔的配合結(jié)構(gòu)與外箱體連接，且外箱體的底部安裝有磁力吸盤。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述電動汽車的自動溫控電池箱，其特征在于所述定位銷-定位銷孔的配合結(jié)構(gòu)為錐形定位銷-錐形定位銷孔配合結(jié)構(gòu)，包括錐形定位銷和錐形定位銷孔，所述錐形定位銷和錐形定位銷孔均為三個，且錐形定位銷設(shè)置于電池箱本體的箱體底部，而錐形定位銷孔則開設(shè)于外箱體與電池箱本體底部相鄰設(shè)置的壁面。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述電動汽車的自動溫控電池箱，其特征在于所述電池箱本體的外壁與外箱體的內(nèi)壁之間設(shè)置有防震部件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動汽車的自動溫控電池箱，包括用于盛放電動汽車供電電池的電池箱本體、溫控裝置，該溫控裝置包括用于檢測電池箱本體溫度的溫度傳感器、控制器、空調(diào)供暖裝置以及降溫裝置，該溫度傳感器安裝于電池箱本體；所述空調(diào)供暖裝置包括空調(diào)加熱器、第一壓縮器、第二壓縮器，該空調(diào)供暖裝置具有三種暖機(jī)模式；所述降溫裝置包括風(fēng)扇，風(fēng)扇的出風(fēng)口面向電池箱本體的內(nèi)腔設(shè)置，且電池箱本體設(shè)置有出風(fēng)通道。因此，本發(fā)明能夠通過溫控裝置自動調(diào)節(jié)用于盛放電池的電池箱本體溫度，從而使得電動汽車的供電電池始終能夠工作在適宜的溫度環(huán)境，保證供電電池工作在最佳狀態(tài)，有利于節(jié)約電量，有效地延長電池的使用壽命。
文檔編號H01M2/10GK102723450SQ20121016850
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者吳炎花, 李玉芳, 王龍 申請人:南京航空航天大學(xué)