一种新能源汽车安全防护系统

摘要

本发明涉及新能源汽车技术领域，公开了一种新能源汽车安全防护系统，包括电池仓，电池仓的内部设有多个用于容纳电池模组的仓位，电池仓的两侧对应的开设进风口和出风口，进风口和/或出风口上设有用于在电池仓内形成气流的风扇；进风口处设置第一温度传感器和压力传感器，出风口处设置第二温度传感器，第一温度传感器、压力传感器和第二温度传感器连接电池温度控制器；电池温度控制器通过建立泄露参考模型，计算当前时间的电池仓的出风口气体压力对照泄露参考模型判断电池仓的泄漏状态；本发明能够准确地检测电池仓的泄露状态，使得电池仓的泄漏能够及时的被发现，从而避免导致冷却系统故障，保障汽车安全。

权利要求

1.一种新能源汽车安全防护系统，其特征在于，包括电池仓，电池仓的内部设有多个用于容纳电池模组的仓位，电池仓的两侧对应的开设进风口和出风口，进风口和/或出风口上设有用于在电池仓内形成气流的风扇；

进风口处设置第一温度传感器和压力传感器，出风口处设置第二温度传感器，第一温度传感器、压力传感器和第二温度传感器连接电池温度控制器；电池温度控制器包括数据采集单元、模型建立单元、当前压力计算单元和泄露比较单元，其中数据采集单元用于接收第一温度传感器、压力传感器和第二温度传感器采集的数据，模型建立单元用于建立电池仓无泄漏状态下的无泄漏模型和泄露状态下的标准泄露模型，通过无泄漏模型和标准泄露模型获得泄露参考模型；

当前压力计算单元用于计算当前时间的电池仓的出风口气体压力；

泄露比较单元用于将当前时间的电池仓的出风口气体压力与无泄漏模型对照得到一个气压差值，并将该气压差值与泄露参考模型对照，判断气压差值是否大于泄露参考模型的预估气压差值，如果大于预估气压差值则判断电池仓为泄漏状态，如果小于预估气压差值则判断电池仓为不泄露状态；

所述电池仓的出风口气体压力的计算公式如下：其中， 为进风口气体压力， 为进风口面积， 为进风口温度， 为出风口气体压力， 为出风口面积， 为出风口温度；

所述电池仓无泄漏状态下的无泄漏模型以风扇风速和进风口温度为变量，以电池仓无泄漏状态下的电池仓的出风口气体压力为结果；

所述电池仓泄露状态下的标准泄露模型以风扇风速和进风口温度为变量，以电池仓泄露状态下的电池仓的出风口气体压力为结果；

所述泄露参考模型以风扇风速和进风口温度为变量，以预估气压差值为结果，预估气压差值为同等变量下电池仓无泄漏状态下的电池仓的出风口气体压力与电池仓泄露状态下的电池仓的出风口气体压力的差值；

所述风扇的风速包括多个档位；

该新能源汽车安全防护系统还包括水冷系统，水冷系统包括位于电池仓的仓位的底部和侧面的水冷板，水冷板的内部设有腔体，水冷板的进口通过管道连接水箱的出口，水冷板的出口通过管道连接水箱的进口，水箱连接散热器或加热器；

所述电池仓的仓位的侧壁上的水冷板通过多个具有弹性的伸缩板片连接仓位的侧壁，伸缩板片能够沿垂直于仓位的侧壁的方向被压缩；所述伸缩板片连接贴合水冷板表面的第一传导板，伸缩板片连接贴合仓位的侧壁的第二传导板。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车安全防护系统，其特征在于，所述伸缩板片为折线形。

3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车安全防护系统，其特征在于，所述电池模组的安装装置包括夹具以及连接夹具的移位机构，移位机构包括前后移位机构、左右移位机构和上下移位机构，其中上下移位机构包括连接夹具的上下滑座，上下滑座通过纵向的滑轨连接第一梁，第一梁上设有用于驱动上下滑座上下移动的第一直线驱动机构；

左右移位机构包括固定连接第一梁的左右滑座，左右滑座通过左右方向上水平设置的滑轨连接第二梁，第二梁上设有与左右滑座连接的第二直线驱动机构；

前后移位机构包括固定连接第二梁的前后滑座，前后滑座通过前后方向上水平设置的滑轨连接第三梁，第三梁上设有与前后滑座连接的第三直线驱动机构；

夹具包括安装座以及设于安装座底部的两个薄型夹爪，两个薄型夹爪分别是第一薄型夹爪和第二薄型夹爪，其中第二薄型夹爪的两个夹指分别连接一个伸缩夹板，伸缩夹板包括固定连接第二薄型夹爪的夹指的固定部和连接固定部的活动部，活动部的顶部插入固定部，固定部内部设有与活动部间隙配合的孔，固定部的孔内设有弹簧，弹簧的两端分别连接固定部和活动部，活动部的下端向内弯折构成折弯部。

4.根据权利要求3所述的一种新能源汽车安全防护系统，其特征在于，所述第一直线驱动机构包括通过轴承连接第一梁的第一丝杠副，第一丝杠副的丝杠的一端连接第一电机的输出端，第一丝杠副的螺母固定连接上下滑座。

5.根据权利要求3所述的一种新能源汽车安全防护系统，其特征在于，所述第二直线驱动机构包括通过轴承连接第二梁的第二丝杠副，第二丝杠副的丝杠的一端连接第二电机的输出端，第二丝杠副的螺母固定连接左右滑座。

6.根据权利要求3所述的一种新能源汽车安全防护系统，其特征在于，所述第三直线驱动机构包括通过轴承连接第三梁的第三丝杠副，第三丝杠副的丝杠的一端连接第三电机的输出端，第三丝杠副的螺母固定连接前后滑座。

说明书

一种新能源汽车安全防护系统

技术领域

[0001] 本发明涉及新能源汽车技术领域，更具体地说，它涉及一种新能源汽车安全防护系统。

背景技术

[0002] 新能源汽车的电池包由于采用了高能锂电池，因此需要控制电池仓温度来保障汽车使用的安全，汽车的电池仓大部分采用了风冷的方式进行散热，汽车行驶过程中可能出
现电池仓破损，使电池仓内部的流体循环被破坏，影响电池冷却系统的工作。

发明内容

[0003] 本发明提供一种新能源汽车安全防护系统，解决相关技术中电池仓破损泄露导致影响电池冷却系统的工作的技术问题。

[0004] 根据本发明的一个方面，提供了一种新能源汽车安全防护系统，包括电池仓，电池仓的内部设有多个用于容纳电池模组的仓位，电池仓的两侧对应的开设进风口和出风口，
进风口和/或出风口上设有用于在电池仓内形成气流的风扇；

[0005] 进风口处设置第一温度传感器和压力传感器，出风口处设置第二温度传感器，第一温度传感器、压力传感器和第二温度传感器连接电池温度控制器；电池温度控制器包括
数据采集单元、模型建立单元、当前压力计算单元和泄露比较单元，其中数据采集单元用于
接收第一温度传感器、压力传感器和第二温度传感器采集的数据，模型建立单元用于建立
电池仓无泄漏状态下的无泄漏模型和泄露状态下的标准泄露模型，通过无泄漏模型和标准
泄露模型获得泄露参考模型；

[0006] 当前压力计算单元用于计算当前时间的电池仓的出风口气体压力；

[0007] 泄露比较单元用于将当前时间的电池仓的出风口气体压力与无泄漏模型对照得到一个气压差值，并将该气压差值与泄露参考模型对照，判断气压差值是否大于泄露参考
模型的预估气压差值，如果大于预估气压差值则判断电池仓为泄漏状态，如果小于预估气
压差值则判断电池仓为不泄露状态；

[0008] 所述电池仓的出风口气体压力的计算公式如下：

[0009]

[0010] 其中， 为进风口气体压力， 为进风口面积， 为进风口温度， 为出风口气体压力， 为出风口面积， 为出风口温度；

[0011] 所述电池仓无泄漏状态下的无泄漏模型以风扇风速和进风口温度为变量，以电池仓无泄漏状态下的电池仓的出风口气体压力为结果；

[0012] 所述电池仓泄露状态下的标准泄露模型以风扇风速和进风口温度为变量，以电池仓泄露状态下的电池仓的出风口气体压力为结果；

[0013] 所述泄露参考模型以风扇风速和进风口温度为变量，以预估气压差值为结果，预估气压差值为同等变量下电池仓无泄漏状态下的电池仓的出风口气体压力与电池仓泄露
状态下的电池仓的出风口气体压力的差值。

[0014] 进一步地，所述风扇的风速包括多个档位。

[0015] 进一步地，该新能源汽车安全防护系统还包括水冷系统，水冷系统包括位于电池仓的仓位的底部和侧面的水冷板，水冷板的内部设有腔体，水冷板的进口通过管道连接水
箱的出口，水冷板的出口通过管道连接水箱的进口，水箱连接散热器或加热器；电池仓的仓
位的侧壁上的水冷板通过多个具有弹性的伸缩板片连接仓位的侧壁，伸缩板片能够沿垂直
于仓位的侧壁的方向被压缩；伸缩板片连接贴合水冷板表面的第一传导板，伸缩板片连接
贴合仓位的侧壁的第二传导板。所述伸缩板片为折线形。

[0016] 根据本发明的一个方面，提供了一种新能源汽车安全防护系统的电池模组的安装装置，包括夹具以及连接夹具的移位机构，移位机构包括前后移位机构、左右移位机构和上
下移位机构，其中上下移位机构包括连接夹具的上下滑座，上下滑座通过纵向的滑轨连接
第一梁，第一梁上设有用于驱动上下滑座上下移动的第一直线驱动机构；

[0017] 左右移位机构包括固定连接第一梁的左右滑座，左右滑座通过左右方向上水平设置的滑轨连接第二梁，第二梁上设有与左右滑座连接的第二直线驱动机构；

[0018] 前后移位机构包括固定连接第二梁的前后滑座，前后滑座通过前后方向上水平设置的滑轨连接第三梁，第三梁上设有与前后滑座连接的第三直线驱动机构；

[0019] 夹具包括安装座以及设于安装座底部的两个薄型夹爪，两个薄型夹爪分别是第一薄型夹爪和第二薄型夹爪，其中第二薄型夹爪的两个夹指分别连接一个伸缩夹板，伸缩夹
板包括固定连接第二薄型夹爪的夹指的固定部和连接固定部的活动部，活动部的顶部插入
固定部，固定部内部设有与活动部间隙配合的孔，固定部的孔内设有弹簧，弹簧的两端分别
连接固定部和活动部，活动部的下端向内弯折构成折弯部；所述第一直线驱动机构、第二直
线驱动机构和第三直线驱动机构为丝杠直线驱动机构。

[0020] 在夹持电池模组之前两个薄型夹爪均是张开的，在夹持电池模组时夹具需要下降使薄型夹爪的夹指位于电池模组的两侧，此时第二薄型夹爪的伸缩夹板的下端被电池模组
所在的平台阻挡而克服弹簧弹力向上移动，第一薄型夹爪的夹指向内移动将电池模组夹
住，然后夹具上升，伸缩夹板的下端脱离平台，伸缩夹板的活动部由于弹簧弹力回复初始位
置，然后第二薄型夹爪的夹指才向内移动夹住电池模组；移位机构将移动夹具和电池模组
到电池仓的仓位的上方，然后移动机构驱动夹具向下移动，在这个过程中活动部下端向内
弯折的部分首先接触仓位的侧壁上的水冷板，随着夹具的下降，两个伸缩夹板将水冷板向
两侧撑开，直至夹具下降到活动部接触仓位的底部，然后两个薄型夹爪的夹指向外张开，第
二薄型夹爪需要张开至活动部的下端位于电池模组的侧面，然后移位机构驱动夹具上升脱
离电池模组，完成电池模组的安装。

[0021] 本发明的有益效果在于：

[0022] 本发明能够准确地检测电池仓的泄露状态，使得电池仓的泄漏能够及时的被发现，从而避免导致冷却系统故障，避免电池仓温度失控，保障汽车安全。

附图说明

[0023] 图1是本发明实施例的电池仓的内部结构示意图；

[0024] 图2是本发明实施例的电池温度控制器的模块示意图；

[0025] 图3是本发明实施例的电池仓的仓位的结构示意图；

[0026] 图4是本发明实施例的伸缩板片的结构示意图；

[0027] 图5是本发明实施例的安装电池模组的装置的结构示意图；

[0028] 图6是本发明实施例的移位机构的整体示意图；

[0029] 图7是本发明实施例的夹具的正视图；

[0030] 图8是本发明实施例的夹具的俯视图；

[0031] 图9是本发明实施例的伸缩夹板的剖视图。

[0032] 图中：100、电池仓；200、电池模组；101、仓位；102、进风口；103、出风口；104、伸缩板片；105、第一传导板；106、第二传导板；107、水冷板；301、第一温度传感器；302、压力传感
器；303、第二温度传感器；304、电池温度控制器；3041、数据采集单元；3042、模型建立单元；
3043、当前压力计算单元；3044、泄露比较单元；401、夹具；402、上下滑座；403、第一梁；404、
左右滑座；405、第二梁；406、前后滑座；407、第三梁；408、安装座；409、第一薄型夹爪；410、
第二薄型夹爪；411、伸缩夹板；412、固定部；413、活动部；414、弹簧。

具体实施方式

[0033] 现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，并非是对权利要求
书中所阐述的保护范围、适用性或者示例的限制。可以在不脱离本说明书内容的保护范围
的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或
者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。

[0034] 如图1、图2所示，一种新能源汽车安全防护系统，包括电池仓100，电池仓100的内部设有多个用于容纳电池模组200的仓位101，电池仓100的两侧对应的开设进风口102和出
风口103，进风口102和/或出风口103上设有用于在电池仓100内形成气流的风扇；

[0035] 进风口102处设置第一温度传感器301和压力传感器302，出风口103处设置第二温度传感器303，第一温度传感器301、压力传感器302和第二温度传感器303连接电池温度控
制器304；电池温度控制器304包括数据采集单元3041、模型建立单元3042、当前压力计算单
元3043和泄露比较单元3044，其中数据采集单元3041用于接收第一温度传感器301、压力传
感器302和第二温度传感器303采集的数据，模型建立单元3042用于建立电池仓100无泄漏
状态下的无泄漏模型和泄露状态下的标准泄露模型，通过无泄漏模型和标准泄露模型获得
泄露参考模型；

[0036] 当前压力计算单元3043用于计算当前时间的电池仓100的出风口103气体压力；

[0037] 泄露比较单元3044用于将当前时间的电池仓100的出风口103气体压力与无泄漏模型对照得到一个气压差值，并将该气压差值与泄露参考模型对照，判断气压差值是否大
于泄露参考模型的预估气压差值，如果大于预估气压差值则判断电池仓100为泄漏状态，如
果小于预估气压差值则判断电池仓100为不泄露状态。

[0038] 电池温度控制器304计算电池仓100的出风口103气体压力以及建立无泄漏模型和标准泄露模型的说明如下：

[0039] 公知的理想气体状态方程如下：

[0040]

[0041] 其中，p为气体压力，V为气体体积，T为温度，R为普适气体常数，M为气体的质量，μ为气体的摩尔质量；

[0042] 假设进入的冷却流体的质量等于流出的冷却流体质量，则存在公式2：

[0043]

[0044] 其中， 为进风口102气体压力， 为进风口102气体体积，为进风口102温度，R为普适气体常数，μ为气体的摩尔质量， 为出风口103气体压力， 为出风口103气体体积，
为出风口103温度；

[0045] 根据公式2的等式变换可以得到公式3：

[0046]

[0047] 其中， 为进风口102气体压力， 为进风口102气体体积， 为进风口102温度，为出风口103气体压力， 为出风口103气体体积， 为出风口103温度；

[0048] 由于电池仓100的进风口102和出风口103的面积是固定的，通过进风口102的面积乘以进气流量可以获得进风口102气体体积，通过出风口103的面积乘以进气流量可以获得
出风口103气体体积；又因为流量等于流速乘以时间，因此在时间趋于无穷小的瞬时状态下
公式3可以变换为公式4：

[0049]

[0050] 其中， 为进风口102气体压力， 为进风口102的面积， 为进风口102温度，为出风口103气体压力， 为出风口103的面积， 为出风口103温度；

[0051] 通过上述公式能够通过第一温度传感器301、压力传感器302和第二温度传感器303采集的数据计算出风口103气体压力；

[0052] 基于未泄露状态下的电池仓100进行建模获得无泄漏模型，例如控制风扇的风速调整至一档（25%）、二档（50%）和三档（75%），通过公式4计算进风口102不同温度下的出风口
103气体压力，作为一种示例，无泄漏模型如下表：

[0053]

[0054] 对泄露状态下的电池仓100进行建模获得标准泄漏模型（上述泄露状态是指泄露达到影响电池仓100冷却的状态，是为了获得标准泄漏模型而人为造成的泄露），作为一种
示例，标准泄漏模型如下表：

[0055]

[0056] 通过标准泄露模型和无泄漏模型可以获得泄露参考模型，泄露参考模型如下表：

[0057]

[0058] 上述预估压力差是标准泄露模型中的泄露出风口103气体压力与无泄漏模型中的无泄漏出风口103气体压力的差值；

[0059] 上述的仅是一种示例，模型也可以采用函数等方式进行表达。

[0060] 上述的仅是一种示例，风扇的风速的档位可以是三档以上，档位对应的风扇的风速也可以根据情况进行确定。

[0061] 本发明综合温度和压力参数来检测电池仓100的泄露状态，无论是进气侧的泄露还是出气侧的泄露均能被检测。

[0062] 在本发明的一个实施例中，一种新能源汽车安全防护系统还包括水冷系统，水冷系统包括位于电池仓100的仓位101的底部和侧面的水冷板107，水冷板107的内部设有腔
体，水冷板107的进口通过管道连接水箱的出口，水冷板107的出口通过管道连接水箱的进
口，水箱连接散热器或加热器；通过散热器对水箱内部的水进行降温能够通过水的循环对
电池仓100进行散热，通过加热器对水箱内部的水进行升温能够通过水的循环对电池仓100
进行加热；

[0063] 一般的电池仓100的水冷系统仅在电池仓100的仓位101的底部设置水冷板107，只有电池模组200的底面与水冷板107接触，电池模组200与电池仓100的仓位101的侧壁之间
存在间隙，由于间隙的存在使电池模组200的侧面与电池仓100的仓位101之间的导热可以
忽略不计，综合来说电池模组200的有效换热面积有限。

[0064] 在本发明的实施例中，通过在仓位101的侧面设置水冷板107来使电池模组200的有效换热面积数倍的提高，但是带来的问题是由于水冷板107需要与电池模组200的侧面接
触，导致电池模组200安装时会受到水冷板107的阻碍，为了解决这个问题，本发明提供一种
水冷板107与电池仓100的连接结构，如图3、图4所示，电池仓100的仓位101的侧壁上的水冷
板107通过多个具有弹性的伸缩板片104连接仓位101的侧壁，伸缩板片104能够沿垂直于仓
位101的侧壁的方向被压缩，伸缩板片104连接贴合水冷板107表面的第一传导板105，伸缩
板片104连接贴合仓位101的侧壁的第二传导板106；

[0065] 伸缩板片104可以采用折线形或波浪形等形状；伸缩板片104的材料可以采用弹簧钢。伸缩板片104能够在水冷板107和电池仓100的仓位101之间进行热传递，使仓位101侧面
的水冷板107能够参与到电池仓100的整体的散热过程中。

[0066] 在电池模组200置入电池仓100的仓位101之后，伸缩板片104被压缩，其产生的弹力使仓位101的侧壁上的水冷板107与电池模组200的表面贴合，提高电池模组200的有效换
热面积，而且解决了水冷板107阻碍电池模组200的安装的问题；

[0067] 进一步的，为了完成上述的电池模组200与电池仓100的仓位101的装配，如图5‑图9所示，本发明进一步提供一种安装上述电池模组200的装置，包括夹具401以及连接夹具
401的移位机构，移位机构包括前后移位机构、左右移位机构和上下移位机构，其中上下移
位机构包括连接夹具401的上下滑座402，上下滑座402通过纵向设置的滑轨连接第一梁
403，第一梁403上设有用于驱动上下滑座402上下移动的第一直线驱动机构；

[0068] 第一直线驱动机构可以采用气缸、液压缸或者丝杠直线驱动机构，作为一种第一直线驱动机构的示例，第一直线驱动机构包括通过轴承连接第一梁403的第一丝杠副，第一
丝杠副的丝杠的一端连接第一电机的输出端，第一丝杠副的螺母固定连接上下滑座402；

[0069] 左右移位机构包括固定连接第一梁403的左右滑座404，左右滑座404通过左右方向上水平设置的滑轨连接第二梁405，第二梁405上设有与左右滑座404连接的第二直线驱
动机构；

[0070] 第二直线驱动机构可以采用气缸、液压缸或者丝杠直线驱动机构，作为一种第二直线驱动机构的示例，第二直线驱动机构包括通过轴承连接第二梁405的第二丝杠副，第二
丝杠副的丝杠的一端连接第二电机的输出端，第二丝杠副的螺母固定连接左右滑座404；

[0071] 前后移位机构包括固定连接第二梁405的前后滑座406，前后滑座406通过前后方向上水平设置的滑轨连接第三梁407，第三梁407上设有与前后滑座406连接的第三直线驱
动机构；

[0072] 第三直线驱动机构可以采用气缸、液压缸或者丝杠直线驱动机构，作为一种第三直线驱动机构的示例，第三直线驱动机构包括通过轴承连接第三梁407的第三丝杠副，第三
丝杠副的丝杠的一端连接第三电机的输出端，第三丝杠副的螺母固定连接前后滑座406；

[0073] 在本发明的实施例中，第三梁407设有两个，第二梁405的两端分别连接一个前后滑座406，提高第二梁405移动的稳定性。

[0074] 夹具401包括安装座408以及设于安装座408底部的两个薄型夹爪，两个薄型夹爪分别是第一薄型夹爪409和第二薄型夹爪410，其中第二薄型夹爪410的两个夹指分别连接
一个伸缩夹板411，伸缩夹板411包括固定连接第二薄型夹爪410的夹指的固定部412和连接
固定部412的活动部413，活动部413的顶部插入固定部412，固定部412内部设有与活动部
413间隙配合的孔，固定部412的孔内设有弹簧414，弹簧414的两端分别连接固定部412和活
动部413，活动部413的下端向内弯折构成折弯部。

[0075] 在夹持电池模组200之前两个薄型夹爪均是张开的，在夹持电池模组200时夹具401需要下降使薄型夹爪的夹指位于电池模组200的两侧，此时第二薄型夹爪410的伸缩夹
板411的下端被电池模组200所在的平台阻挡而克服弹簧414弹力向上移动，第一薄型夹爪
409的夹指向内移动将电池模组200夹住，然后夹具401上升，伸缩夹板411的下端脱离平台，
伸缩夹板411的活动部413由于弹簧414弹力回复初始位置（初始位置时活动部413的下端位
于电池模组200的下方），然后第二薄型夹爪410的夹指才向内移动夹住电池模组200；移位
机构将移动夹具401和电池模组200到电池仓100的仓位101的上方，然后移动机构驱动夹具
401向下移动，在这个过程中活动部413下端向内弯折的部分首先接触仓位101的侧壁上的
水冷板107，随着夹具401的下降，两个伸缩夹板411将水冷板107向两侧撑开，直至夹具401
下降到活动部413接触仓位101的底部，然后两个薄型夹爪的夹指向外张开，第二薄型夹爪
410需要张开至活动部413的下端位于电池模组200的侧面，然后移位机构驱动夹具401上升
脱离电池模组200，完成电池模组200的安装。

[0076] 上面结合附图对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术
人员在本实施例的启示下，在不脱离本实施例宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可
做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。