一种锂电池箱安全探测装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种锂电池箱安全探测装置。


背景技术：

2.在国家大力推进新能源汽车发展战略的背景下，锂电池市场迎来了重大应用机遇。但是锂电池由于自身制造工艺以及电池滥用等问题，屡屡发生电池箱热失控的事故。电芯热失控时会在短时间内释放大量高温可燃气体，泄压阀在此期间虽然可以泄放一部分气体，但由于泄放时机不及时很容易造成电池箱撕裂甚至爆炸，进而加剧电池燃烧，导致电池箱完全失控的后果。
3.现有锂电池箱因为没有实现及时、准备、高效的实时监测，当电芯热失控时，会因为泄放时机不及时，进而造成电池箱撕裂甚至爆炸，进而加剧电池燃烧，最终导致电池箱完全失控的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种锂电池箱安全探测装置，解决现有锂电池箱因为没有实现及时、准备、高效的实时监测，当电芯热失控时，会因为泄放时机不及时，进而造成电池箱撕裂甚至爆炸，进而加剧电池燃烧，最终导致电池箱完全失控的问题。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锂电池箱安全探测装置，包括壳体，可拆卸设置在壳体内的线路板及对管固定板，壳体上开设有进烟格栅，对管固定板上设置有用于检测烟雾浓度的发光二极管和光敏二极管，发光二极管、光敏二极管和线路板相连；壳体的一侧侧壁设置和线路板相接的接插口。
6.进一步的，线路板上设置有电源芯片、mcu、can芯片、发光管发光电路、接收管接收电路；接插口设置有六个引脚，分别为vin+引脚、vin-引脚、 wake-up引脚、can1_p引脚、can1_n引脚、request引脚，电源芯片和vin+ 引脚、vin-引脚相连，mcu和wake-up引脚、request引脚相连，can芯片和 mcu及can1_p引脚、can1_n引脚相连；接收管接收电路、发光管发光电路和mcu相连；光敏二极管和接收管接收电路相连；发光二极管和发光管发光电路相连；接收管接收电路中设置有运放电路；电源芯片和光敏二极管、发光二极管、mcu、can芯片相连；mcu的欠压检测信号输入端和接插口的vin+引脚相连。
7.进一步的，壳体包括上壳体及可拆卸装置在上壳体底部的盖板，上壳体底部开设有容纳槽，上壳体的右侧壁开设有和容纳槽连通的安置缺口；线路板及对管固定板可拆卸装置在容纳槽内；接插口设置在对管固定板上，其和安置缺口相适配。
8.进一步的，上壳体的前后两侧壁分别开设有和容纳槽连通的卡孔；盖板的前后两侧壁设置有和卡孔一一对应适配的倒扣。
9.进一步的，上壳体上端面开设有和容纳槽相通的上进烟格栅，盖板的朝向容纳槽的一侧端面上设置有竖直向上的定位管，盖板位于定位管下管口位置开设有定位管相通的下进烟格栅；对管固定板中部开设和定位管适配的过烟孔；上进烟格栅、定位管、过烟孔、下
进烟格栅同轴设置。
10.进一步的，盖板上还设置有一组定位柱，定位柱设置有三根，其中一根设置在盖板上端面的左端部，另外两根分别设置在盖板上面的右上端部和右下端部；对管固定板的左右两端开设有定位柱一一对应适配的定位孔；对管固定板的右侧设置有外接座，接插口开设在上外接座右侧。
11.进一步的，对管固定板位于过烟孔的左右两侧分别设置左固定座、右固定座，左固定座上开设有光敏二极管安置槽，右固定座上开设有发光二极管安置槽，发光二极管安置槽内可拆卸装置有发光二极管，光敏二极管安置槽内可拆卸装置有和发光二极管适配的光敏二极管。
12.进一步的，发光二极管和光敏二极管之间的角度为120
°±5°
，左固定座和右固定座均为黑色塑料固定座。
13.进一步的，上壳体的上端面还设置有外接固定板，外接固定板上设置有一组加强筋及外接装配孔。
14.进一步的，左固定座位于光敏二极管安置槽前方还设置有透镜卡槽，透镜卡槽内装置有可拆卸的凸透镜。
15.本实用新型的有益效果：发光二极管、光敏二极管、进烟格栅、线路板、接插口的配合，最终实现锂电池箱内烟雾浓度的实时监测及相关数据的传输，能够及时、准备、高效的得知电池箱是否出现电芯热失控现象，进而解决现有锂电池箱因为没有实现及时、准备、高效的实时监测，当电芯热失控时，会因为泄放时机不及时，进而造成电池箱撕裂甚至爆炸，进而加剧电池燃烧，最终导致电池箱完全失控的问题。
16.以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。
附图说明
17.图1为本实用新型的结构示意图。
18.图2为对管固定板、线路板的位置关系示意图。
19.图3为本实用新型的电路框图。
20.其中，1、上壳体，2、盖板，3、发光二极管，4、光敏二极管，5、线路板，6、接插口，7、电源芯片，8、mcu，9、can芯片，10、对管固定板，11、上进烟格栅，12、过烟孔，13、定位孔，14、外接座，15、凸透镜，16、透镜卡槽，17、左固定座，18、右固定座，19、外接固定板，20、加强筋，21、外接装配孔，22、卡孔，23、倒扣。
具体实施方式
21.实施例，如图1至图3所示的一种锂电池箱安全探测装置，包括壳体，可拆卸设置在壳体内的线路板5及对管固定板10，壳体上开设有进烟格栅，对管固定板10上设置有用于检测烟雾浓度的发光二极管3和光敏二极管4，发光二极管3、光敏二极管4和线路板5相连；壳体的一侧侧壁设置和线路板 5相接的接插口6。
22.线路板5上设置有电源芯片7、mcu8、can芯片9、发光管发光电路、接收管接收电路；接插口6设置有六个引脚，分别为vin+引脚、vin-引脚、wake-up 引脚、can1_p引脚、can1_n引脚、request引脚，电源芯片7和vin+引脚、 vin-引脚相连，mcu8和wake-up引脚、request
引脚相连，can芯片9和mcu8 及can1_p引脚、can1_n引脚相连；接收管接收电路、发光管发光电路和mcu8 相连；光敏二极管4和接收管接收电路相连；发光二极管3和发光管发光电路相连；接收管接收电路中设置有运放电路；电源芯片7和光敏二极管4、发光二极管3、mcu8、can芯片9相连；mcu8的欠压检测信号输入端和接插口6 的vin+引脚相连；mcu8通过vin+实现输入端电压的采集，低于6v即报欠压故障。
23.request是bps的上级设备，如bms发送的请求输入信号，当mcu8接收到request信号时，bps工作在正常工作模式。
24.壳体包括上壳体1及可拆卸装置在上壳体1底部的盖板2，上壳体1底部开设有容纳槽，上壳体1的右侧壁开设有和容纳槽连通的安置缺口；线路板5 及对管固定板10可拆卸装置在容纳槽内；接插口6设置在对管固定板10上，其和安置缺口相适配。
25.上壳体1的前后两侧壁分别开设有和容纳槽连通的卡孔22；盖板2的前后两侧壁设置有和卡孔22一一对应适配的倒扣23。
26.上壳体1上端面开设有和容纳槽相通的上进烟格栅11，盖板2的朝向容纳槽的一侧端面上设置有竖直向上的定位管，盖板2位于定位管下管口位置开设有定位管相通的下进烟格栅；对管固定板10中部开设和定位管适配的过烟孔12；上进烟格栅11、定位管、过烟孔12、下进烟格栅同轴设置。
27.盖板2上还设置有一组定位柱，定位柱设置有三根，其中一根设置在盖板2上端面的左端部，另外两根分别设置在盖板2上面的右上端部和右下端部；对管固定板10的左右两端开设有定位柱一一对应适配的定位孔13；对管固定板10的右侧设置有外接座14，接插口6开设在上外接座14右侧。
28.对管固定板10位于过烟孔12的左右两侧分别设置左固定座17、右固定座18，左固定座17上开设有光敏二极管安置槽，右固定座18上开设有发光二极管安置槽，发光二极管安置槽内可拆卸装置有发光二极管3，光敏二极管安置槽内可拆卸装置有和发光二极管3适配的光敏二极管4。
29.左固定座17、右固定座18绕过烟孔12间隔20
°±5°
设置，光敏二极管安置槽、发光二极管安置槽之间的轴线夹角为20
°±5°
；发光二极管3和光敏二极管4之间的角度为120
°±5°
，左固定座17和右固定座18均为黑色塑料固定座。
30.上壳体1的上端面还设置有外接固定板19，外接固定板19上设置有一组加强筋20及外接装配孔21。
31.左固定座位于光敏二极管4安置槽前方还设置有透镜卡槽16，透镜卡槽 16内装置有可拆卸的凸透镜15。凸透镜15设置在光敏二极管4前端，用于聚焦发光二极管3发出的光线。
32.通过车载12v电源供电，bms与探测装置之间通过can通讯(或pwm) 和硬线唤醒信号进行通讯。产品监测电池箱内的烟雾浓度变化，并将数据通过can通讯上传上级设备(如bms)，当烟雾值达到设定的阈值时，产品会通过can通讯上传报警信息，并通过硬线传输唤醒信号。烟雾浓度可以根据实际场景进行调整。
33.关于本锂电池箱安全探测装置的进一步说明：
34.1、光电式烟雾监测技术：采用发光二极管3和光敏二极管4组成一对光电管，通过精密的迷宫进行固定，锁定对管之间的距离和角度，同时在底座上插入凸透镜，用于聚焦光
线，减少干扰，提高精度。
35.在进行烟雾检测时，发光二极管3发出光信号后，接收管(光敏二极管4) 将接收到的光信号转换为电流的变化，并通过运放电路进行两级处理，第一级将电流信号转化为电压信号，第二级将微弱的电压信号进行放大，以便将模拟信号输出给单片机进行采集和运算。这样就可以实现烟雾浓度值与电压值的线性关系，再通过大量的数据拟合，调整烟雾监测量程与电压范围的关系，达到精确检测烟雾浓度值的目的。
36.2、考虑烟雾监测的结构设计：由于监测电池箱内部烟雾时，需要保持产品内部的传感器与电池箱内环境的联通，同时需要考虑电池箱内的气流扰动引起灰尘扬入采烟区造成的干扰，并且由于是光电式烟雾传感器，因此需要设计精准可靠的迷宫结构件，固定发射管和接收管，锁定间距和角度(角度要求120
°±5°
)，最大程度的降低环境光的干扰，再者，为了产品的防尘设计，增加产品使用寿命，又需要外壳尽量密闭。
37.在几种矛盾需求都需要考虑在内的情况下，设计外形尺寸时，在上盖上开出圆形格栅(直径7mm)用于进烟，在对管区域则保持遮挡，并使用吸光效果好的塑料材质，颜色采用吸光性好的黑色，以减小环境光和粉尘的干扰，可以很好地满足以上需求。
38.3、精准探测：通过大量电池箱热失控试验，获取了电芯泄压阀开启前后一段时间内的烟雾变化值，通过对数据进行拟合，得出了电芯开阀时的烟雾值变化模型，掌握了在开阀时刻的烟雾值的阈值及梯度变化，将此特征写入软件策略中，可以精准探测电芯开阀现象，并及时发出报警信息。
39.4、多种通讯方式：本产品预定的上级设备为bms，探测装置与bms之间的通讯可以通过can通讯，或者根据客户需求，可以选用pwm传输报警信息，通讯方式灵活多样。
40.5、低功耗设计：为了更加节能，探测装置可以根据使用场景进行工作模式切换，在低功耗和深度休眠模式下，可以很好地节省车载电源电量。
41.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
42.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
43.这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、
组件和/或其组合。
44.以上结合附图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。只要是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，将本实用新型的上述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。