CN103007463A - 用于防止电动车用电池组中起火的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于防止电动车用电池组中起火的装置。特别地，电池组壳体被安装和配置成覆盖电池组，其包括入口和出口以使电池组中的空气流通。在电池组壳体中提供火焰传感器，在电池组中起火时检测/感测气体。作为响应，被安装在入口和出口中每一个之中的阻尼器被配置成基于来自控制器的信号而选择性地开启或关闭该入口和出口，其中控制器被配置成取决于火焰传感器是否检测到气体，而将开启信号或关闭信号传递给阻尼器。

Description

用于防止电动车用电池组中起火的装置

技术领域

本发明涉及一种用于防止电动车用电池组中起火的装置，其能够在通过切断向起火爆发点供氧来减弱火焰的同时，保持电池的冷却性能。

背景技术

通常，电动车、混合动力车和/或燃料电池车上已习惯使用高压电池，将电功率供应给驱动组件(即车辆电动机)。高压电池包括电池组，其能够通过连接彼此结合而产生高电压的多个电池单元或模块来产生高电压。

存储在高压电池中的能量通过逆变器被传递给电动机，以用作启动车辆、加速车辆、高效地驱动车辆等，并且在发动机产生剩余能量时，通过利用作为发电机的电动机，将剩余能量储存到高压电池中。

高压电池消耗非常大量的电流，因此，高压电池在其内部产生非常大量的热。因此，在使用这种类型电池的车辆中通常设有用于冷却高压电池的冷却系统。

由于一些冷却系统通常并不充足，因此由于过量的电流或短路会使电池过热。为了解决起火的可能性，在某些常规设计中已提供灭火模块。

图1示出常规的电池组。在图1中，在多个柱状电池单元110之间的未用空间中设置管道130。管道130包含装有灭火材料的膜盒(capsule)150。即，当由于电池的非正常操作而起火时，因为热量引起膜盒膨胀或破裂，包含在膜盒内的灭火材料扩散，从而灭火。

然而，在起火而膜盒破裂时，膜盒需要重新填充灭火材料并重新安装在电池组中，以便在每次膜盒灭火后再次重新使用电池组。因此，其使用是有限制的并且昂贵的，特别是因为这些电池组能够被重新使用。

此外，膜盒在预定位置破裂。因此，可能包含在膜盒内的灭火材料不会精确而有效地扩散到起火爆发点，因此，可能不会总能彻底地灭火。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明已被提出，旨在提供一种用于防止电动车用电池组中起火的装置，其能够在通过切断向起火爆发点供氧来减弱电池组中的火。此外，本发明还试图提供一种能够在驱动车辆并为电池充电的同时保持电池的冷却性能的电池动力车辆中所使用的电池组。

一方面，本发明提供一种用于防止电池动力车用电池组中起火的装置，其包括覆盖电池组的电池组壳体。该电池组壳体包括入口和出口以使其中的空气流通。电池组壳体中设有火焰传感器，在电池组中起火时感测气体。被安装在入口和出口中的每一个中的阻尼器，被配置成在传感器感测到起火时，选择性地开启和关闭入口和出口，因此切断到起火爆发点的氧气。控制器被配置成取决于是否在电池组壳体中感测到气体，而将开启信号或关闭信号传递给阻尼器。

在此，阻尼器可包括旋转轴，其被安装成横跨入口和出口的每一个的内部，截流板(cut-off plate)被配置成与旋转轴一起旋转，其中截流板被安装并形成在旋转轴上，使得截流板的外周与入口和出口的内周相对应，以便在起火时切断其中的气流。此外，致动器被连接到旋转轴上，并被配置成在接收到来自控制器的信号时，将旋转力传递给旋转轴。也就是说，控制器在火焰传感器感测到气体时，可将关闭信号传递给阻尼器，而在火焰传感器未感测到气体时，将开启信号传递给阻尼器。

此外，控制器可以在电池中消耗用于驱动车辆的电流时，将开启信号传递给阻尼器以冷却电池组，在电池中未消耗用于驱动车辆的电流时，将关闭信号传递给阻尼器

在本发明的某些实施例中，可在入口和出口的上部安装杂质防护器以相应地覆盖入口和出口。

附图说明

现在参考在附图中示出的某些示例性实施方式来详细描述本发明的上述和其它特征，仅仅以示例性的方式给出下文中的附图，因此其不构成对本发明的限制，并且其中：

图1示出传统技术中电池组的横截面图；

图2示出根据本发明示例性实施例的电动车电池组的立体图；

图3示出根据本发明示例性实施例的安装于入口的阻尼器的立体图；

图4示出根据本发明示例性实施例的安装于出口的阻尼器的立体图；以及

图5示出根据本发明示例性实施例的用于防止电池组中起火的装置的电路图。

应当理解的是，附图不必按比例绘制，而是呈现出说明本发明基本原理的各种优选特征的简化表示。本文中所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，这些特征将部分地由预期的特定应用和使用环境来确定。

在附图中，在全部的几张图中，附图标记始终指代本发明的相同或等同部件。

具体实施方式

下面详细参考本发明的各种实施方式，本发明的实施例在附图中被图解并且在下面被描述。尽管本发明将结合示范性实施例被描述，然而可以理解的是，本描述并不意在将本发明限制到那些示范性实施例上。相反地，本发明意在不仅仅覆盖示范性实施例，而且覆盖各种可选形式、变型、等价形式和其它实施例，其可被包含在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围中。

可以理解的是，本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似的术语包括一般而言的机动车辆，比如包含运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、货车，各种商用车辆的客车、包含各种轮船和舰船的船只、飞行器等等，并且包括混合动力车辆、电动汽车、混合动力电动汽车、氢动力汽车和其它替代燃料汽车(例如，从除了石油以外的资源中取得的燃料)。如在本文中所引用的，混合动力车辆是具有两种或多种动力来源的车辆，例如汽油动力车辆和电动动力车辆二者。

现参考附图详细描述本发明的示例性实施例。

图2-5示出根据本发明示例性实施例的用于防止电池动力车用电池组中起火的装置，该装置包括电池组壳体11、火焰传感器20、阻尼器30，和控制器40。当通过图2和图5描述时，电池组壳体11被配置并安装成覆盖电池组10，包括入口12和出口13，以使空气在电池组壳体11中流通。此外，在电池组壳体11中设置火焰传感器20，在电池组10中起火时感测气体。此外，阻尼器30安装于入口12和出口13的每一个之中，且被设置成选择性地打开或关闭入口12和出口13。另外，在控制器40中，取决于火焰传感器20是否感测到气体，而将开启信号或关闭信号传送给阻尼器30。

在此，火焰传感器20可被实施为烟雾传感器或CO₂传感器。另外，控制器40可被实施为电池管理系统(BMS)。

特别地，在控制器40中，可以根据火焰传感器20是否感测到气体，将开启信号或关闭信号传送给阻尼器30，并且阻尼器30可以根据该信号来转动，从而打开或关闭入口12和出口13。因此，在通过传感器检测到相应的气体时，阻尼器30关闭入口12和出口13以切断供应到电池组10内部的气体，因此，熄灭火焰。

进一步参考图3和图4详细描述阻尼器30的配置。阻尼器30包括旋转轴31、截流板32，和致动器33。旋转轴31被安装并配置成横跨入口12和出口13中的每一个的内径。另外，截流板32被安装并配置成在被安装并配置在旋转轴31上的同时与旋转轴31一起旋转，并且被形成为在起火时，截流板32的外周与入口12和出口13的内周相对应。此外，致动器33连接到旋转轴31上并且在从控制器40接收到信号时将旋转力传递给旋转轴31。

也就是说，当将开启信号或关闭信号从控制器40传递到致动器33时，致动器33被致动以旋转旋转轴31和安装在旋转轴31上的截流板32，使得截流板32与旋转轴31一同转动。因此，在起火时，截流板32旋转以便相应地关闭入口12和出口13。

在此情况下，如图所示，入口12和出口13以柱状环形或管状矩形形状向外突出，但是入口12和出口13的形状不限于这些形状。

此外，截流板32被形成以便在起火时紧密地附着在入口12和出口13的内表面的周围。因此，截流板32应该具有与入口12和出口13相同的形状。然而，截流板32的外周可以略等于或大于入口12和出口13的内部周边。

另外，截流板32的两侧可在旋转轴31下方或者与旋转轴31水平地铰链连接地转动(hingedly-rotate)。也就是说，截流板32可被配置成可围绕旋转轴31铰链连接地转动，同时截流板32的两侧彼此面对。本配置也包含在本发明的配置中。

旋转轴31可被配置并安装成以被定位在入口12和出口13的内部中心位置，但在某些情况下，旋转轴31可被安装在偏离到入口12和出口13中一侧的位置。

另外，杂质防护器15可被安装在入口12和出口13的上部，以进一步覆盖入口12和出口13。在此，杂质防护器15由多个小型孔穴(hole)形成，并用作过滤机构，其被配置成在空气通过时过滤杂质。

也就是说，空气可以穿过杂质防护器15，同时通过杂质防护器15来防止杂质通过其流进入口12和出口13。控制器40可被配置成在火焰传感器20感测到气体时将关闭信号传递给阻尼器30，以及在火焰传感器20未感测到气体时，将开启信号传递给阻尼器30。

也就是说，通常地，在车辆运行过程中，当火焰传感器20未检测到起火感测信号时，控制器40连续地或间歇地将开启信号传递给致动器33，因此，致动器33将截流板32以及旋转轴31旋转到开启模式。因此，入口12和出口13被打开，以使空气流入电池组10中从而保持电池的冷却性能。

相反地，不管车辆是否在驾驶，在因不正规操作引起短路或高电流导致电池组10中起火的情况下，当火焰传感器20感测到气体时，起火感测信号被从火焰传感器20传递到控制器40，并且控制器40接收来自火焰传感器20的信号，以将关闭信号传递给致动器33。结果是，致动器33被驱动以将截流板32与旋转轴31一起旋转至关闭模式，从而通过截流板32关闭入口12和出口13。

通常在较早阶段，通过防止空气流入电池组10中，可以使火熄灭。此外，当在电池中消耗用于驱动车辆的电流时，控制器40将开启信号传递给阻尼器30以冷却电池组10，而当在电池里未消耗用于驱动车辆的电流时，控制器40将关闭信号传递给阻尼器30。

也就是说，当在电池中消耗用于驱动车辆的电流时，控制器40将开启信号传递给致动器33，因此，致动器33将截流板32与旋转轴31一起旋转到开启状态。因此，入口12和出口13被打开，以使空气流入电池组10中以保持电池的冷却性能。

相反地，当在电池中未消耗用于驱动车辆的电流时，控制器40将关闭信号传递给致动器33，因此，致动器33将截流板32与旋转轴31一起转动到关闭模式。因此，入口12和出口13被关闭，从而防止空气和杂质流进电池组10，因此事先防止发生火灾。

另外，在电池充电时，控制器40将开启信号传递给阻尼器30以冷却电池组10。也就是说，在电池充电时，不管是处于缓慢充电模式还是快速充电模式，控制器40都将开启信号传递给致动器33，因此，致动器33被驱动以将截流板32连同旋转轴31一起旋转到开启模式。因此，入口12和出口13被开启，以使空气流进电池组10中以保持电池的冷却性能。

根据本发明的示例性实施例，因短路或不正规操作导致电池组起火时，当火焰传感器感测到气体时，阻尼器关闭入口和出口以防止空气流入电池组，因此，火焰被减弱，因此，降低了对车辆和生命的损伤。进一步，当在电池中未消耗用于驱动车辆的电流时，阻尼器关闭入口和出口以防止空气流入电池组，因此，可以事先防止发生起火。此外，在车辆正在运行或者在电池充满电时，阻尼器打开入口和出口从而在电池组内流通空气，因此，也能够保持电池的冷却性能。

上面已经参考本发明的示例性实施方式对其进行了详细描述。然而，本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的原理和精神的情况下，还可以对这些实施方式进行修改，本发明的范围被限定在所附的权利要求及其等价形式中。

Claims (6)

1.一种用于防止电动车用电池组中起火的装置，包括：

电池组壳体，其被安装并被配置成覆盖所述电池组，所述电池组壳体包括入口和出口以使所述电池组中的空气流通；

火焰传感器，被布置在所述电池组壳体中，并被配置成在所述电池组中起火时感测一种或多种气体；

阻尼器，被布置在所述入口和所述出口中的每一个之中，并被配置成取决于是否感测到气体而选择性地开启和关闭所述入口和所述出口；以及

控制器，被配置成取决于所述火焰传感器是否感测到气体，而将开启信号或关闭信号传递给所述阻尼器。

2.如权利要求1所述的用于防止电池组中起火的装置，其中所述阻尼器包括：

旋转轴，其被安装成横跨所述入口和所述出口中的每一个的内部；

截流板，其被配置成与所述旋转轴一起旋转并被形成为在所述阻尼器被关闭时，所述截流板的外周与所述入口和所述出口的内周相对应；以及

致动器，其被连接到所述旋转轴，并被配置成在接收到来自所述控制器的信号时，将旋转力传递给所述旋转轴。

3.如权利要求1所述的用于防止电池组中起火的装置，其中所述控制器在所述火焰传感器感测到气体时，将关闭信号传递给所述阻尼器，而在所述火焰传感器未感测到气体时，将开启信号传递给所述阻尼器，其中当所述阻尼器关闭时，所述火焰被熄灭。

4.如权利要求1所述的用于防止电池组中起火的装置，其中所述控制器在所述电池中消耗用于驱动所述车辆的电流时，将所述开启信号传递给所述阻尼器以冷却所述电池组，而在所述电池中未消耗用于驱动所述车辆的所述电流时，将所述关闭信号传递给所述阻尼器。

5.如权利要求1所述的用于防止电池组中起火的装置，其中所述控制器在所述电池被充电时，将所述开启信号传递给所述阻尼器以冷却所述电池组。

6.如权利要求1所述的用于防止电池组中起火的装置，其中在所述入口和所述出口的上部安装有杂质防护器，用于覆盖所述入口和所述出口，并防止杂质进出所述入口或出口。

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