CN103748735B - 一种电池能量消耗系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种电池（12）损坏（例如，车祸）后汽车或其他装置电池能量消耗的系统（1）和方法。该系统（1）包括与电池（12）串联的第一开关（15），所述第一开关（15）配置为基于收到的独立于电池（12）状态的信号而关闭。此外，第一外壳（24）包括由隔离装置（25）分隔的第一空间（24a）和第二空间（24b），第一空间（24a）配置为装有第一材料（26），第二空间（24b）内有与第一开关（15）串联的电阻器（17）。所述隔离装置（25）基于接收到的信号而激活。第二外壳（27）被配置为装有第二材料（28），第二开关（29）位于第一（24）和第二外壳（27）之间，并配置为基于收到激活吸热反应的信号，将第二材料（28）从第二空间传送到第一空间（24a）。

Description

一种电池能量消耗系统和方法
技术领域
本发明的至少一实施方式涉及电池，更具体地涉及基于收到的独立于电池状态的信号，消耗电池能量的系统和方法。
背景技术
汽车(例如纯电动、混合动力、传统的)或其他设备的电池可能会在事故或在异常条件(例如异常或意外的天气情况)下损坏，这可能会导致内部短路，并立即或在一段时间后，例如两周后，进一步导致不确定的热问题。所述热问题可能包括过热、燃烧和爆炸。潜在的热问题对于设备或车辆本身，救援人员、驾驶员和修理和恢复所述设备或汽车的技工/电工来说是很危险的。
因此，需要一个新的系统和方法来消耗损坏电池的能量。
发明内容
本发明所披露的所有实施方式都涉及基于收到独立于电池状态(例如，损害)的信号来消耗电池能量。在一实施方式中，电池能量消耗系统包括第一开关、第一外壳、第二开关、第二外壳。所述第一开关与电池串联，并配置为基于收到的独立于电池状态的信号(例如：来自安全气囊传感器)而关闭。所述第一外壳包括由隔离装置分隔的第一空间和第二空间。所述第一空间被配置为装有第一材料，同时第二空间内有与所述第一开关串联的电阻器。第二外壳配置为装有第二材料。第二开关位于第一外壳和第二外壳之间，并配置为基于收到触发吸热反应的信号，将第二材料传送到第一空间。
在另一实施方式中，电池能量消耗系统包括：开关和外壳。该开关与电池串联，并被配置为基于收到的独立于电池状态的信号而关闭。所述外壳内有一与第一开关相串联的电阻器。进一步，所述外壳内有固体盐，当电流流过电阻器时固体盐发生相变。
在一实施方式中，电池能量消耗方法包括：接收来自于传感器的独立于电池状态的信号；响应于接收，关闭与电池串联的第一开关；响应于接收，将第一外壳内所装的第一材料传送到装有第二材料和与第一开关串联的电阻器的第二外壳，其中第一材料和第二材料混合时产生吸热反应。在一实施方式中，该系统只包括一个开关和一个外壳，只有开关在该方法中需要被闭合。
附图说明
通过举例的方法来说明本发明的一或多个实施方式，不局限于参考附图中所示的类似元素。
图1是本发明一实施方式的系统图示。
图2是图1系统中电池能量消耗的模块图。
图3是另一实施方式中的图1的电池能量消耗系统的模块图。
图4是说明电池能量消耗技术的流程图。
具体实施方式
在本说明书中所提到的“一实施方式”、“一个实施方式”或类似的表达，表示在本发明的至少一实施方式中包含所描述的特定的特征，功能，结构或特性。在本说明书中出现的这类短语不一定都是指相同的实施方式。另一方面，这种提法并不一定是相互排斥的。
图1是用来说明根据本发明的一实施方式所述的系统1。所述系统1包括具有阴极12a和阳极12b(统称电池12)的电池以及位于两者之间的电阻器R113。所述电池与电池能量消耗模块10相连接。更具体地说，阴极12a和电阻器R217通过开关15相连接。电阻器R217位于发生吸热过程的装置18内，并且和阳极12b相连。所述开关15和发生吸热反应的装置18都以通信方式连接到传感器5，例如安全气囊控制单元。所述传感器5独立于电池12的状态/条件运行，并且基于与电池12状态/条件无关的的测量结果发送信号。
在一实施方式中，传感器5可以被集成在电池能量消耗模块10上，或外接于电池能量消耗模块10。传感器5可以包括除安全气囊控制单元之外的其他传感器，如接收外部(如控制场所)指令的无线接收器、测量压力的压力测量仪、测量外部温度的温度传感器等。在另一实施方式中，为确保万无一失，所述系统1可以包括第二传感器(图中未示出)来测量电池12的温度。
所述系统1可以被安装在车辆或其它设备(例如，便携式计算机、移动电话等)上。在设备或系统1损坏的情况下，拥有电阻器R113的电池可能发生内部短路11。该电阻R113短路可能导致热的问题，例如过热、燃烧和爆炸。因此，为了防止热的问题，电池的能量消耗模块10接收来自于传感器5的信号，然后耗尽电池的能量，下面做进一步的讨论。这个系统可以耗尽电池的电量或者保持电池中有少量电荷，以便日后在需要的情况下进行检测、修复和再充电。
图2所示的是图1中所示系统1中的电池能量消耗模块10。如上所述，所述电池的能量消耗模块10包括一与电池12相连接的第一开关15，其中电池12与电阻R217相连，电阻R217位于发生吸热过程的设备18的第一外壳24内。发生吸热反应的设备18还包括与第二外壳27相连接的第二开关29。所述第一外壳24包括一上部(或第一)空间24a和下部(或第二)空间24b。所述上部空间24a和下部空间24b被设备25隔开。所述上部空间24a被配置为装有材料A26，并且所述下部空间24b被配置为内置电阻R217。R217的电阻值小于R113(图1)的电阻值。第二外壳27被配置为装有材料B28。在一实施方式中，模块10可以置于与电池12相邻的位置(例如，在电池12的一侧)。
在电池能量消耗模块10正常工作的过程中，发生吸热反应的设备18能确保材料A26、材料B28和电阻R217彼此分开。在正常工作情况下，材料A26、材料B28各自在第一外壳24和第二外壳27内相互分离的保存时是稳定的，但是两者一旦混合就会发生吸热反应。
在一实施方式中材料A26包括硫酸钠(Na2SO4)，材料B28中包括水(H2O)。当硫酸钠溶解于水中，硫酸钠电离为Na+和SO4 2-。电离过程吸收电阻器R227在电池耗电过程中释放出的热量，下文中将进一步讨论。硫酸钠的电离过程是：
Na2SO4→2Na++SO4 2-
在另一实施方式中，氯化钾可以用于代替干燥的硫酸钠。
当电池12被损坏(例如，装有电池的电动车辆在一次事故中毁坏)，传感器5(例如，安全气囊控制单元(ACU))被激活，触发电池能量消耗模块10。第一开关15和第二开关29闭合，导致电流流向电阻器R217。电阻器R217开始释放电池12的能量。此外，材料B28从第二外壳27被传递到第一外壳24的上部空间24a与材料A26混合。这个传递过程可以是通过重力或其它机制完成，例如，泵。
隔离装置25在材料A26和材料B27混合之后被打开，装置25可以含有阀。材料A26和材料B28的混合物下降到下部空间24b，并围绕在电阻R217周围。因此，上述的吸热反应吸收从电阻R217释放的热量。
相应地，在一车辆的实施方式中，电池能量消耗模块10由一独立的传感器5(例如，ACU)触发，而不是通过监测电池12的状态/条件触发。这对于应用于车辆上来说是更可靠的。此外，材料A26和材料B28在混合之前是稳定的，因此，对于车辆来说也更合适。
在图3所示的另一实施方式中，在外壳24b内的电阻R217被固体盐26b包围，而不是使用材料A26和材料B28。因此，就没有第二开关29，但是上部空间24a或者第二外壳27是必要的。在消耗电池能量模块10工作时中，传感器5触发第一开关15闭合，流经的电流致使固体盐相变(融化)从而吸收电阻器R217产生的热量，从而耗尽电池12。
图4是电池能量消耗技术3的流程图。首先，电池的能量消耗模块10接收(410)信号来激活。更具体地，所述第一和第二开关15和29接收到来自传感器5的信号并闭合。在一实施方式中，模块10可包括特定应用集成电路(ASIC)或其他控制装置，从而依次激活开关15和29。然后，开关29将材料B28传送(420)到第一外壳24内的上部空间24a，材料A26和材料B28在第一外壳24内的上部空间24a混合，并将混合物传送到处于第一外壳24内的下部空间24b。随后，电阻器R217通过产生热量来释放(430)电池12能量，产生的热量由材料A26和材料B28的混合物吸收。在图3中所示的实施方式中，只有开关15需要闭合，以便在放电(430)过程中发生吸热反应，来吸收电阻R217产生的热量。然后，技术3结束。
虽然本发明参照特定的示例性实施方式进行了描述，但必须明确本发明并不限于描述的实施方式，可以在所附的权利要求书的精神和范围之内进行修改和改动。因此，说明书和附图应被认为是说明性的，而不是限制性的。

Claims (15)

1.一种电池能量消耗系统，包括：
与电池串联的第一开关，所述第一开关配置为基于收到的独立于电池状态的信号而关闭；
第一外壳，包括由隔离装置分隔的第一空间和第二空间，第一空间配置为装有第一材料，第二空间内有与第一开关串联的电阻器；
第二外壳配置为装有第二材料；以及
第二开关，位于第一和第二外壳之间，并配置为基于收到触发吸热反应的信号，将第二材料传送到第一空间。
2.如权利要求1所述的电池能量消耗系统，其特征在于，所述隔离装置被配置为基于接收的信号而开启。
3.如权利要求1所述的电池能量消耗系统，其特征在于，所述第一材料是硫酸钠，所述第二材料是水。
4.如权利要求1所述的电池能量消耗系统，其特征在于，所述信号包括安全气囊控制单元的信号。
5.如权利要求1所述的电池能量消耗系统，进一步包括以通信方式连接至第一和第二开关和隔离装置的电池温度传感器，并配置为传输关闭开关和激活隔离装置的第二信号。
6.如权利要求1所述的电池能量消耗系统，其特征在于，与第一开关串联的电阻器的电阻值小于另一位于电池的阴极和阳极之间电阻器的电阻值。
7.如权利要求1所述的电池能量消耗系统，其特征在于，所述电阻器位于第二空间，当混合物进入第二空间时，使所述电阻器被材料混合物包围。
8.一种电池能量消耗方法，包括：
接收来自于传感器的独立于电池状态的信号；
响应于接收，关闭与电池串联的第一开关；以及
响应于接收，将第一外壳内所装的第一材料传送到装有第二材料和与第一开关串联的电阻器的第二外壳，其中第一材料和第二材料混合时产生吸热反应。
9.如权利要求8所述的电池能量消耗方法，其特征在于，第一材料是硫酸钠，第二材料是水。
10.如权利要求8所述的电池能量消耗方法，其特征在于，信号来自于安全气囊控制单元。
11.如权利要求8所述的电池能量消耗方法，其特征在于，与第一开关串联的电阻器的电阻值小于另一位于电池的阴极和阳极之间电阻器的电阻值。
12.如权利要求8所述的电池能量消耗方法，其特征在于，所述电阻器位于第二外壳，当第一材料被传送到第二外壳形成混合物时，使所述电阻器被材料混合物包围。
13.如权利要求8所述的电池能量消耗方法，其特征在于，
第二外壳包括由隔离装置分离的第一空间和第二空间；
第一空间装有第二材料；
第二空间内有电阻器；
所述方法进一步包括，基于接收到的信号开启隔离装置。
14.一种电池能量消耗系统，包括：
第一开关，与电池串联，所述第一开关配置为基于收到的独立于电池状态的信号而关闭；
外壳，内有与所述第一开关相串联的电阻器，所述外壳进一步包括装有固体盐，在外壳内的电阻器被固体盐包围，当电流流过电阻器时固体盐发生相变。
15.如权利要求14所述的电池能量消耗系统，其特征在于，所述信号包括安全气囊控制单元信号。
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