一种热失控自保护动力电池系统的制作方法

本实用新型涉及动力电池领域，具体为一种热失控自保护动力电池系统。

背景技术：

随着化石能源的日渐枯竭及环保要求的日益提高，电动汽车及混合动力汽车技术需求日益增长，电动/混动大巴及私家车等新能源汽车如今已经不再陌生。作为新能源汽车领域中的核心部件，电池技术是直接关乎上述新能源汽车是否能够推广应用的一项重大关键技术。截止目前为止，逐步出现了磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料等众多新型高能量密度电池。上述新型动力电池在应用中要求具有能量密度高、放电倍率高、耐高低温环境、能承受多次冲击放电、循环寿命长等诸多技术特点。其中，动力电池系统的安全性能尤为重要。纵观国内外众多型号的新能源汽车，均出现过多次燃烧爆炸等事故，动力电池系统的燃烧爆炸作为技术问题均为电池系统热失控。导致热失控的原因众多，包括单体电池内部短路、外部短路、挤压、刺穿、环境温度等原因。热失控事故的发生已经成为制约行业发展的一个重大技术瓶颈，现有的电池热管理系统智能化程度低，温度信号采集不及时、不精确，导致电池系统温度控制效率差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种热失控自保护动力电池系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种热失控自保护动力电池系统, 包括电池箱、电池模块和控制器，所述电池模块设置在电池箱中，所述控制器固定设置在电池箱外壁，所述电池箱底部设有散热装置，所述散热装置为散热风扇，所述电池箱内部设有温度传感器，所述电池箱外壁上设有环形冷却管，且所述环形冷却管的外壁上设有半导体加热元件，所述环形冷却管连接外部的液体循环泵，所述控制器内设有微处理器、温度信号放大模块、温度控制模块以及报警模块，所述微处理器分别连接温度控制模块、报警模块、半导体加热元件、散热风扇、液体循环泵，所述温度传感器通过温度信号放大模块连接微处理器。

优选的，所述温度信号放大模块包括运算放大器、两级场效应宽带放大器以及扼流线圈，所述运算放大器的一个输入端分别连接电阻B一端和电容B一端，电容B另一端接地，电阻B另一端分别连接电阻A一端和电容A一端，电容A另一端连接运算放大器的输出端，运算放大器的另一输入端分别连接电阻C一端和电阻D一端，电阻C另一端接地，电阻D另一端连接运算放大器的输出端；所述两级场效应宽带放大器的第一端连接电容E一端，电容E另一端连接电阻F一端，电阻F另一端连接运算放大器的输出端，两级场效应宽带放大器的第二端通过扼流线圈分别连接电容F一端、电容G一端、电容H一端，且电容F另一端、电容G另一端、电容H另一端均接地，两级场效应宽带放大器的第三端通过电容D、电阻E连接运算放大器的输出端，两级场效应宽带放大器第四端接地。

优选的，所述温度控制模块包括第一继电器、第二继电器、接口、三极管A、三极管B，所述第一继电器一端接电源端，另一端连接三极管A集电极，三极管A发射极接地，基极通过电阻G连接微处理器控制端，所述第一继电器的第一常开开关分别连接接口的第一端和第二端；所述第二继电器一端接电源端，另一端连接三极管B集电极，三极管B发射极接地，基极通过电阻H连接微处理器控制端，所述第二继电器的第二常开开关分别连接接口的第三端和第四端。

优选的，所述电池模块与所述电池箱之间还安装有弹性隔热材料制成的垫片。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型结构原理简单，控制器中采用的温度信号放大模块能够对温度传感器采集的微弱变化的温度信号进行放大，且失真度低，提高了信号采集效率，控制器根据采集的温度来自动控制加热和制冷，实现对电池模块温度的智能控制，防止温度过高过低对电池性能产生影响。

（2）本实用新型采用的温度控制模块能够实现对电池组工作温度的精确控制，一旦出现异常情况无法控制时，能够立即切断电源保护电池组。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的控制器控制原理框图；

图3为本实用新型的温度信号放大模块原理图；

图4为本实用新型的温度控制模块原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种热失控自保护动力电池系统, 包括电池箱1、电池模块2和控制器3，所述电池模块2设置在电池箱1中，电池模块2与所述电池箱1之间还安装有弹性隔热材料制成的垫片，所述控制器3固定设置在电池箱1外壁，所述电池箱1底部设有散热装置，所述散热装置为散热风扇4，所述电池箱1内部设有温度传感器5，所述电池箱1外壁上设有环形冷却管6，且所述环形冷却管6的外壁上设有半导体加热元件7，所述环形冷却管6连接外部的液体循环泵8，所述控制器3内设有微处理器9、温度信号放大模块10、温度控制模块11以及报警模块12，所述微处理器9分别连接温度控制模块11、报警模块12、半导体加热元件7、散热风扇4、液体循环泵8，所述温度传感器5通过温度信号放大模块10连接微处理器9。

本实施例中，温度信号放大模块10包括运算放大器11、两级场效应宽带放大器12以及扼流线圈13，所述运算放大器11的一个输入端分别连接电阻B 2a一端和电容B 2b一端，电容B 2b另一端接地，电阻B 2a另一端分别连接电阻A 1a一端和电容A 1b一端，电容A 1b另一端连接运算放大器11的输出端，运算放大器11的另一输入端分别连接电阻C 3a一端和电阻D 4a一端，电阻C 3a另一端接地，电阻D 4a另一端连接运算放大器11的输出端；所述两级场效应宽带放大器12的第一端121连接电容E 5b一端，电容E 5b另一端连接电阻F 6a一端，电阻F 6a另一端连接运算放大器11的输出端，两级场效应宽带放大器12的第二端122通过扼流线圈13分别连接电容F 6b一端、电容G 7b一端、电容H 8b一端，且电容F 6b另一端、电容G 7b另一端、电容H 8b另一端均接地，两级场效应宽带放大器12的第三端123通过电容D 4b、电阻E 5a连接运算放大器11的输出端，两级场效应宽带放大器12第四端124接地。运算放大器11对信号进行处理，保证传输信号的质量，并通过反馈原理将信号信息放大 2 倍，然后再传递给后面的两级场效应宽带放大器12再次对信号进行二次放大，最后再将信号输出。

工作原理：温度传感器实时采集电池箱内部的温度，并通过温度信号放大模块进行放大后发送至微处理器处理，若采集的温度高于正常值，则微处理器控制外部的液体循环泵工作以及散热风扇工作，冷却液体流过冷却管，对电池箱进行散热；若温度低于正常值，则微处理器控制半导体加热元件和外部液体循环泵同时工作，半导体加热元件对流过的液体进行加热，能够实现对电池箱的加热，确保电池模块工作在正常温度本实用新型结构原理简单，控制器中采用的温度信号放大模块能够对温度传感器采集的微弱变化的温度信号进行放大，且失真度低，提高了信号采集效率，控制器根据采集的温度来自动控制加热和制冷，实现对电池模块温度的智能控制，防止温度过高过低对电池性能产生影响。

另外，本实施例中，温度控制模块11包括第一继电器14、第二继电器15、接口16、三极管A 1c、三极管B 2c，所述第一继电器14一端接电源端，另一端连接三极管A 1c集电极，三极管A 1c发射极接地，基极通过电阻G 7a连接微处理器9控制端，所述第一继电器14的第一常开开关141分别连接接口16的第一端161和第二端162；所述第二继电器15一端接电源端，另一端连接三极管B 2c集电极，三极管B 2c发射极接地，基极通过电阻H 8a连接微处理器9控制端，所述第二继电器15的第二常开开关152分别连接接口16的第三端163和第四端164，本实用新型采用的温度控制模块能够实现对电池组工作温度的精确控制，一旦出现异常情况无法控制时，能够立即切断电源保护电池组。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。