一种电池包风冷系统的防水装置的制作方法

本实用新型涉及电动汽车电子电路技术领域，具体涉及一种电池包风冷系统的防水装置。

背景技术：

作为电动汽车、摩托车、摩托艇等大型设备内电器件的能量提供来源，动力锂电池在充放电过程中，其内部发生的化学副反应以及电池内阻会产生大量的热量，若长期处于高温环境下，其充放电性能和工作寿命会大幅降低，而且会给电池包带来安全隐患。为了让电池包内的单体电池均工作在正常的温度范围内，电池包内一般会设计有散热系统 ，目前国内电动汽车的动力锂电池包采用的风冷式的散热系统。

风冷式的散热系统，由于该系统通过将外部的空气导入至电池包内并进行热交换，因此电池包内的单体锂电池处于未封闭状态，存在电池包外部的液体通过导风管道进入到电池包内部的可能，尤其对于应用在摩托艇等大型水上交通设备的电池包，电池包外部的液体通过导风管道进入到电池包内的风险更高；为了解决外部液体通过导风管道进入到电池包内这个技术问题，目前一般通过在导流管内设置挡片，或者将入风管设置成具有拐角的两段并在拐角处设置吸液部件，通过吸液部件对进入到入风管内的液体进行阻挡和吸液，虽然这两种方案在一定程度上能够防止液体进一步进入至电池包内，但是，防水效果并不理想。因此如何防止电池包外部的水分等液体进入到电池包内部，从而避免电池包内的单体电池短路以及其他电子元器件损坏，是一个亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种结构简单的电池包风冷系统的防水装置，解决了电池包外部的水分以及其他液体进入到电池包内部的技术问题，防水效果好。

本实用新型的技术方案如下：

一种电池包风冷系统的防水装置，防水装置包括安装在电池包箱体外壁上且与电池包箱体底部壁平齐的水感应器、安装在电池包箱体内且与水感应器通信连接的控制芯片MCU以及安装在与电池包箱体内腔连通的导流管上且与控制芯片MCU通信连接的电磁阀，水感应器用于检测水位以及将水位信号转换为电压信号并传送至控制芯片MCU，控制芯片MCU用于接收电压信号并控制电磁阀的通断。

防水装置还包括连接在控制芯片MCU与电磁阀之间的电磁阀驱动电路，电磁阀驱动电路包括光电耦合器U3以及继电器LS1，光电耦合器U3的阳极通过电阻R6与电源VDD1连接，阴极通过电阻R7与电源VDD1连接，集电极与电源VDD2连接，发射极通过电阻R8与三极管Q1的基极连接；三极管Q1的基极还通过R9与地相接，三极管Q1的发射极与地相接，三极管Q1的集电极通过二极管D1与电源VDD2连接；继电器LS1的接线端1与光电耦合器U3的集电极连接，接线端6与电源VDD2连接，接线端4与电源VDD4相连接，接线端3为控制信号输出端。

防水装置还包括连接在水感应器与控制芯片MCU之间的信号调理电路以及连接在信号调理电路与控制芯片MCU之间的A/D信号转换电路，信号调理电路包括有同相放大器U1和电压跟随器U2，同相放大器U1的同相输入端通过电阻R1与电压信号输入端VIN连接以及通过电容C1与地相接，同相放大器U1的反相输入端通过电阻R3与地相接以及通过电阻R5与同相放大器U1的输出端连接；电压跟随器U2的同相输入端通过电阻R2与同相放大器U1的输出端连接以及通过电容C2与地相接，电压跟随器U2的反相输入端与电压跟随器U2的输入端连接，电压跟随器U2的输出端通过电阻R4与电压信号输出端连接。

防水装置还包括与控制芯片MCU连接的复位电路，复位电路包括有复位芯片U4，复位芯片U4的接线端1与控制芯片MCU的复位端RESET连接，还通过电阻R10与电源VDD1连接以及通过电容C3与地相接，接线端4与控制芯片MCU的接线端1连接，复位芯片U4的接线端5连接电源VDD1以及通过电容C4与地相接，接线端2与地相接。

控制芯片MCU用于在接收到电压信号的情况下，发送关闭信号至电磁阀。

控制芯片MCU用于接收电压信号，并获取电压值，在电压值大于或等于阈值的情况下，发送关闭信号至电磁阀。

控制芯片MCU用于接收电压信号，并获取电压值，在电压值小于阈值的情况下，发送开启信号至电磁阀。

控制芯片MCU还用于通过CAN总线获取电池包内部温度值，在电池包内部温度值低于预设值的情况下，发送关闭信号至电磁阀。

水感应器为多个且其底部面与电池包箱体底部壁平齐。

水感应器在正常状态下两级探头被空气绝缘，而在浸水状态下探头导通；浸水状态下水感应器迅速将水位信息转换为电压信号，电压信号经过信号调理电路滤波和放大后传递至A/D信号转换电路，电压信号经A/D信号转换电路由模拟信号转变为数字信号后输出至控制芯片，控制芯片根据电压信号控制电磁阀的通断，其包括以下三种情况：

第一种，控制芯片在接收到电压信号后，立即发送关闭信号至电磁阀，电磁阀立即关闭，同时电池包风冷系统工作停止，从而有效防止外部水分进入电池包风冷系统内部；第二种，控制芯片对电压信号进行解析并获取电压值后，判断该电压值是否大于或等于阈值，在电压值大于或等于阈值的情况下，发送关闭信号至电磁阀，同时电池包风冷系统工作停止，当控制芯片再次获取的电压值在小于阈值的情况下，则发送开启信号至电磁阀，从而有效地对电磁阀的开启与关闭进行智能控制，有效防止外部水分进入电池包风冷系统内部；第三种，控制芯片通过CAN总线获取电池包内部温度值，若电池包内部温度值低于预设值，则电池包内部不需要进行风冷降温，则控制芯片发送关闭信号至电磁阀，电磁阀关闭以及电池包风冷系统停止工作，防止外部水分进入电池包风冷系统内部。

同时，控制芯片将水位信息通过CAN总线传输至车辆仪表显示设备。其中，水位信息包括涉水深度值、涉水深度范围以及涉水报警信息等信息中的一种或多种。

本实用新型产生的有益效果：

本实用新型能够根据水感应器感应浸水信息来智能控制电磁阀的开启与闭合，有效解决了电池包外部的水分等液体进入到电池包内部的技术问题，从而确保电池包正常进行充放电，延长了电池的使用寿命。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型中实施例一和实施例二所述的电池包风冷系统的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本实用新型中实施例一所述的防水装置的结构示意图；

图4是本实用新型中实施例二所述的防水装置的结构示意图；

图5是本实用新型中实施例二所述的信号调理电路的示意图；

图6是本实用新型中实施例二所述的复位电路的示意图；

图7是本实用新型中所述的电磁阀驱动电路的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例一

如附图1和附图2所示，本实施例所述的电池包风冷系统，包括有电池包箱体1、位于电池包箱体1外且通过导流管与电池包箱体内部连通的风机2、通过倒风管与风机2的进风口连接的风罩1；电池包箱体1内腔设置的第一导流板4、第二导流板6以及第三导流板5将电池包箱体内腔分隔成第一导流风道7、电池装配腔8、第二导流风道9以及第三导流风道10，第一导流风道7通过第一导流板4靠近底端部的位置上开设的第一导流孔11-1与第三导流风道10连通，第三导流风道10通过第三导流板5上开设的第三导流孔11-3以及三块第三导流板5之间的空隙与电池装配腔8连通，电池装配腔8通过第二导流板6上开设的第二导流孔11-2与第二导流板6连通；风机的出风口通过导流管与第一导流风道7连通，第二导流风道9通过导流管与外部连通；风机的出风口通过导流管与第一导流风道7连通，第二导流风道9通过导流管与外部连通。

如附图3所示，本实施例所述的电池包风冷系统的防水装置，包括安装在电池包箱体1外壁上且与电池包箱体1底部壁平齐的水感应器13、安装在电池包箱体1内且与水感应器13通信连接的控制芯片MCU、安装在导流管上且与控制芯片MCU通信连接的电磁阀3以及连接在控制芯片MCU与电磁阀3之间的电磁阀驱动电路，水感应器13用于检测水位以及将水位信号转换为电压信号并传送至控制芯片MCU，控制芯片MCU用于在接收到电压信号的情况下，发送关闭信号至电磁阀3。

如附图7所示，电磁阀驱动电路包括光电耦合器U3以及继电器LS1，光电耦合器U3的阳极通过电阻R6与电源VDD1连接，阴极通过电阻R7与电源VDD1连接，集电极与电源VDD2连接，发射极通过电阻R8与三极管Q1的基极连接；三极管Q1的基极还通过R9与地相接，三极管Q1的发射极与地相接，三极管Q1的集电极通过二极管D1与电源VDD2连接；继电器LS1的接线端1与光电耦合器U3的集电极连接，接线端6与电源VDD2连接，接线端4与电源VDD4相连接，接线端3为控制信号输出端。

本实施例中，水感应器13在正常状态下两级探头被空气绝缘，而在浸水状态下探头导通；浸水状态下水感应器迅速将水位信息转换为电压信号并输出至控制芯片MCU，控制芯片在接收到电压信号后，立即发送关闭信号至电磁阀3，电磁阀3立即关闭，同时电池包风冷系统工作停止，因此，本实用新型能有效防止外部水分进入电池包风冷系统内部。

实施例二

如附图1和附图2所示，本实施例所述的电池包风冷系统，包括有电池包箱体1、位于电池包箱体1外且通过导流管与电池包箱体内部连通的风机2、通过倒风管与风机2的进风口连接的风罩1；电池包箱体1内腔设置的第一导流板4、第二导流板6以及第三导流板5将电池包箱体内腔分隔成第一导流风道7、电池装配腔8、第二导流风道9以及第三导流风道10，第一导流风道7通过第一导流板4靠近底端部的位置上开设的第一导流孔11-1与第三导流风道10连通，第三导流风道10通过第三导流板5上开设的第三导流孔11-3以及三块第三导流板5之间的空隙与电池装配腔8连通，电池装配腔8通过第二导流板6上开设的第二导流孔11-2与第二导流板6连通；风机的出风口通过导流管与第一导流风道7连通，第二导流风道9通过导流管与外部连通；风机的出风口通过导流管与第一导流风道7连通，第二导流风道9通过导流管与外部连通。

如附图4所示，本实施例所述的电池包风冷系统的防水装置，包括安装在电池包箱体1外壁上且与电池包箱体1底部壁平齐的水感应器13、与水感应器13通信连接的信号调理电路、与信号调理电路通信连接的A/D信号转换电路、安装在电池包箱体1内且与A/D信号转换电路通信连接的控制芯片MCU、与控制芯片MCU通信连接的电磁阀驱动电路、安装在导流管上且与控制芯片MCU通信连接的电磁阀3以及与控制芯片MCU连接的复位电路。

水感应器13用于检测水位以及将水位信号转换为电压信号并传送至信号调理电路，水感应器13为电压型水感应器，在正常状态下两级探头被空气绝缘，而在浸水状态下探头导通，根据水位变化输出电压变化，以及将水位信号转换为电压信号并传送至信号调理电路。

如附图5所示，信号调理电路包括有同相放大器U1和电压跟随器U2，同相放大器U1的同相输入端通过电阻R1与电压信号输入端VIN连接以及通过电容C1与地相接，同相放大器U1的反相输入端通过电阻R3与地相接以及通过电阻R5与同相放大器U1的输出端连接；电压跟随器U2的同相输入端通过电阻R2与同相放大器U1的输出端连接以及通过电容C2与地相接，电压跟随器U2的反相输入端与电压跟随器U2的输入端连接，电压跟随器U2的输出端通过电阻R4与电压信号输出端连接。

信号调理电路分为由电阻R1、电容C1、同相放大器U1以及电阻R5构成的一级同相放大电路和由电阻R4、电容C2、电压跟随器U2以及电阻R4构成的一级电压跟随电路；由水感应器输出的电压信号经过由电阻R1和电容C2组成的低通滤波器滤除高频杂波信号后进入同相放大器U1，经同相放大器U1将电压信号放大后输出至由电阻R2以及电容C2组成的低通滤波器并进入电压跟随器U2，由电压跟随器U2降低输出阻抗后输出至A/D信号转换电路，由A/D信号转换电路进行模数转换。

控制芯片MCU（也称为控制芯片或单片机，简称为“MCU”）作为一种微控单元，是防水装置的数据处理和控制核心。在本实施例中，控制芯片MCU用于获取电压值，根据该电压值，控制电磁阀3的通断，具体为，控制芯片MCU用于接收电压信号，并获取电压值；在电压值大于或等于阈值的情况下，发送关闭信号至电磁阀3，而在电压值小于阈值的情况下，发送开启信号至电磁阀3；控制芯片MCU还用于通过CAN总线获取电池包内部温度值，在电池包内部温度值低于预设值的情况下，发送关闭信号至电磁阀3。

该控制芯片MCU一般采用飞思卡尔的一款16位高性能单片机，其性能包括：运行频率最高可达50MHz；256K的Flash，16K的RAM，4K的EEPROM，32K的D-Flash；3个2.0B的CAN接口； 8通道的12bit的ADC；3.1V~5.5V供电，若干GPIO；输入外部晶振频率范围：2MHz~40MHz；各供电管脚并接去耦电容；外部连接的谐振器选择16MHz晶体谐振器，精度±20ppm，负载电容16pF。

如附图7所示，电磁阀驱动电路包括光电耦合器U3以及继电器LS1，光电耦合器U3的阳极通过电阻R6与电源VDD1连接，阴极通过电阻R7与电源VDD1连接，集电极与电源VDD2连接，发射极通过电阻R8与三极管Q1的基极连接；三极管Q1的基极还通过R9与地相接，三极管Q1的发射极与地相接，三极管Q1的集电极通过二极管D1与电源VDD2连接；继电器LS1的接线端1与光电耦合器U3的集电极连接，接线端6与电源VDD2连接，接线端4与电源VDD4相连接，接线端3为控制信号输出端。

电磁阀驱动电路分为三个部分，即以电阻R6、电阻R7以及光电耦合器U3构成的控制信号输出部分、以电阻R8、电阻R9以及三极管Q1构成的驱动部分以及以二极管D1、继电器LS1构成的控制部分；光电耦合器U3起隔离作用，处于关断状态的光电耦合器U3能够防止控制信号进入从控制信号输出部分进入驱动部分，从而抑制驱动部分的高频干扰进入控制部分；当控制信号以低电平的形式使电耦合器U3 的阳极和阴极导通后，致使光电耦合器U3的集电极和发射极导通，通过电阻R8，电阻R9分压，使三极管Q1导通，输出电流来驱动继电器LS1，其中，二极管D1在继电器器LS1关闭时构成放电通路，从而防止三极管Q1损坏。

控制芯片在运行过程中易受到外部环境的干扰，造成内部程序跑飞而陷入死循环，或造成内部程序运行中断而陷入停滞状态，而复位电路主要用于在控制芯片处于上述情况时，对控制芯片进行复位。如附图6所示，复位电路包括有复位芯片U4，复位芯片U4的接线端1与控制芯片MCU的复位端RESET连接，还通过电阻R10与电源VDD1连接以及通过电容C3与地相接，接线端4与控制芯片MCU的接线端1连接，复位芯片U4的接线端5连接电源VDD1以及通过电容C4与地相接，接线端2与地相接。其中，复位芯片U4，也为监控芯片，而本实施例采用的是意法半导体公司的STM6824TWY6F型监控芯片，检测电压为3.08V时，当芯片检测到供电电压低于3.08V时会输出复位信号，使控制芯片进行复位。

当控制芯片MCU处于工作模式时，其通过接线端1不断输出“喂狗”的信号至复位芯片U4，复位芯片U4通过接线端4检测到一次高低电平的变化即表示成功“喂狗”一次；如果复位芯片U4通过接线端4在1.6s内没有检测到一次喂狗信号，则复位芯片U4上的接线端1会输出复位信号并输出至控制芯片MCU，使控制芯片MCU的程序运行恢复到从程序存储器的起始位置开始执行的状态。

本实施例中，水感应器13在正常状态下两级探头被空气绝缘，而在浸水状态下探头导通；浸水状态下的水感应器13迅速将水位信息转换为电压信号，电压信号经过信号调理电路滤波和放大后传递至A/D信号转换电路，电压信号经A/D信号转换电路由模拟信号转变为数字信号后输出至控制芯片， 控制芯片对电压信号进行解析并获取电压值后，判断该电压值是否大于或等于阈值，在电压值大于或等于阈值的情况下，发送关闭信号至电磁阀3，同时电池包风冷系统工作停止；而当控制芯片再次获取的电压值在小于阈值的情况下，则发送开启信号至电磁阀3，电磁阀3开启以及电池包风冷系统工作并进行散热，因此本实用新型能有效地对电磁阀3的开启与关闭进行智能控制，从而防止外部水分进入电池包风冷系统内部；同时，控制芯片MCU还通过CAN总线获取电池包内部温度值，若电池包内部温度值低于预设值，则电池包内部不需要进行风冷降温，则控制芯片MCU发送关闭信号至电磁阀3，电磁阀3关闭以及电池包风冷系统停止工作，防止外部水分进入电池包风冷系统内部。