CN103765633B - 用于交通工具的电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于交通工具的电池组（1），所述电池组（1）包括多个电池单元（2），电池单元（2）包括即时中断设备（3），如果电池单元(2)内的压力升高，所述即时中断设备(3)则切断电池单元内的单元内部电路，其中，如果电池单元(2)外的压力升高，所述即时中断设备(3)则也切断所述单元内部电路。

Description

用于交通工具的电池组
技术领域
本发明涉及一种用于交通工具的可充电式能量存储系统（RESS），例如用于电池组的电池组。
背景技术
使用电力作为其动力源的交通工具，无论是部分使用（如混合电力交通工具）还是全部使用（如完全电力交通工具），都需从一个或多个电池或电池组中获取能量。每个电池组通常包含多个电池单元。
在一些实例中，电池或电池组处于通电连接状态是有利的。但在某些特殊实例中，例如电池受损并且其可能会不受控制地释放它所存储的电能时，电池的断开或者终止是有利的。
所以所谓的“即时中断设备”（CID）被集成进许多锂离子电池单元的设计之中，并且如果电池单元内的压力明显增大（这可被视为故障标志），此“即时中断设备”可能会自动切断电池单元内部电路。美国专利公开US2010/0178539Al示出了一个此种压力感测CID的实例。包含CID的电池组的另一个实例出现在美国专利公开US2011/0104529Al或者欧洲专利申请EP2216849Al中。
然而，仍然需要继续增强电池组的安全性。由于对电力交通工具的巨大需求，RESS或电池组的尺寸也快速增大以便其能量存储力快速增强。这种更高的能量存储容量导致危险级别也随之升高，因此确保乘客安全的措施就极为重要。
发明内容
依此事实，本发明的目的是提供一种增强电池组安全性的安全解决方案。
利用权利要求1的特征，本发明实现了上述目标。本发明提供了一种用于交通工具的电池组，所述电池组包括多个电池单元，这些电池单元包括即时中断设备，如果电池单元内的压力升高，所述即时中断设备则切断电池单元内的单元内部电路，其中，如果电池单元外的压力升高，所述即时中断设备则也切断所述单元内部电路。
所述电池组的功能增强确保了不仅在单元内的压力增大而且在单元周围的压力增大（例如由于交通工具的撞击或挤压或者电池组受损）时，CID均可切断电池单元内的单元内部电路。
可以用多种方式设计所述CID。例如，所述CID可以包括一层传导膜。如果传导膜破裂，即切断电连接。
电池组优选地包括可在其内产生加压气体的充气装置。所述充气装置优选地在被信号触发时开始在电池组内产生加压气体。由充气装置产生的加压气体使得电池组内的即时中断设备因为电池单元周围的高压而切断单元内部电路。所述信号可由位于交通工具内某处的碰撞检测传感器发出，或者由切断单元内部连接的电池单元CID发出。因此，如果一个即时中断设备被触发，那么所述充气装置优选地开始在电池组内产生加压气体，从而切断其它电池单元的单元内部连接。充气装置提供了，在任何期望的时间，和/或自动自发地，在电池组内启动安全措施的方式。
电池组内加压气体的产生优选地触发至少一个即时中断设备。更好的情况是，电池组内所有单元被快速且容易地断开连接。此外，电池组内压力的增大也会增强电池组对抗外部暴力（例如，碰撞）的鲁棒性。
即时中断设备优选地与控制单元相连接，所述控制单元具有检测一个或多个即时中断设备是否被触发的能力。如果一个或多个即时中断设备被触发并且因此切断单元内部电路，或者如果所述控制单元接收到碰撞信号，则所述控制单元优选地触发充气装置。所述控制单元也可被编程，以便两个或更多个即时中断设备不得不在充气装置被触发之前就切断单元内部电路。
如果所述控制单元从其它地方获得信号，例如从位于交通工具内不同位置的撞击传感器获得信号，则其可触发充气装置。因此，所述控制单元优选地与交通工具内的一个或多个撞击传感器相连，并且如果检测到撞击或挤压，则触发所述充气装置。压力传感器也可被置于电池组内来感测电池组内压力的升高。如果发生车辆事故，电池组变形导致电池组内压力突然升高，这种情况会被控制单元通过压力传感器检测到。控制单元随即触发所述充气装置，并且如果电池组的安全措施未被启动，则控制器将使其启动。
在一个优选实施例中，当充气装置排放气体时，此充气装置会降低电池组中氧气的含量。在充气过程之中或之后发生的这种氧气消耗能有效降低火灾或其它需氧的危险反应发生的可能性。许多用于减少电池组内氧气含量的化学或物理反应皆适用于此目的。一种优选的化学反应是氧气经过化学反应形成H2O2分子。
所述的安全性特征允许每个独立的单元断开连接。已知的安全措施是在电池组层面或者更高层面断开电池的连接，但是，本发明所描述的电池组能够独立地断开各个电池单元的连接，即在“单元层面”断开电池的连接。随着每个单元被断开连接，降低了发生危险反应的可能性，此危险尤指火灾和/或能量意外泄漏。
附图说明
下文中，将基于优选实施例，结合相应附图对本发明进行阐述，其中：
图1示出了两组相邻电池组，其中每个电池组由4个电池单元组成，右示的电池单元包含已切断单元内部电路的CID，左示的电池单元包含未触发的CID。
具体实施方式
图1示出了两组相邻电池组1的原理图。在此示例性实施例中，电池组1被装入汽车中。每个电池组1包含4个电池单元2。每个电池单元2包含即时中断设备(CID)3。控制单元4能够监测所述电池单元2和所述即时中断设备3。所述控制单元与所有八个电池单元2相连（为保持图示效果的清晰性，仅示出4条连接，每个电池组1具有两条连接）。每个电池组1内放置有充气装置5和压力传感器6。
从图中可看出，左侧电池组1中的4个即时中断设备3处于未触发状态，该电池组内电连接完好。
右侧电池组1内的4个即时中断设备已被触发并且切断了单元内部电路。
响应于电池单元2内内部压力8增大或外部压力9增大，即时中断设备3会中断电连接。
在一个示例性情境中，右侧电池组1左上角的电池单元2失效且其内部压力增大，该情境由所述电池单元2内的两个箭头示出。一旦内部压力8增大以致超出某一预定值，内部压力8的增加就会触发即时中断设备3。
由于控制单元4对电池单元2进行监测，所以所述控制单元4会检测到此次即时中断并且触发充气装置5。一旦充气装置5排放气体，在电池组1内环绕着电池单元2的外部压力9即增大，并且在电池组1内产生加压气体7。所述外部压力9的增大会触发剩余三个即时中断设备3，从而该电池组1内的所有电池单元2均有效地断开连接。
在另一情境中，由于汽车撞击导致右侧电池组1受损。所述电池组1变形并且其内部压力增大。控制单元4通过压力传感器6检测到该压力增大。一旦检测到该情况，控制单元4立刻触发充气装置5来排放气体，产生的加压气体7有助于增强电池组1的鲁棒性并且触发剩余的即时中断设备3。
在撞击情况下，如果检测到电池组1受损，或者有时甚至未检测到电池组1受损，或者电池组1即将受损，则自动触发充气装置5也是有利的。通过使用碰撞信号可以完成自动启动，通常由位于汽车内部各个位置的碰撞传感器产生所述碰撞信号。控制单元4可与这些碰撞传感器相连，从而能够在检测到碰撞之后立刻触发充气装置5。由于碰撞和/或撞击传感器都已经位于汽车中恰当的位置，所以无需额外的碰撞传感器。
控制单元4可以自动触发充气装置5，无论该充气装置5位于一个特定电池组1内，还是位于其它一个或多个相邻电池组1内，甚至位于汽车的所有剩余电池组1内。尤其是在剧烈碰撞中，这种措施有助于最大程度地确保乘客安全，这是因为所有的电池单元2在单元层面上都被断开连接。
附图标记列表：
1 电池组
2 电池单元
3 即时中断设备
4 控制单元
5 充气装置
6 压力传感器
7 加压气体
8 内部压力
9 外部压力

Claims (6)

1.一种用于交通工具的电池组(1)，所述电池组(1)包括多个电池单元(2)，电池单元(2)包括即时中断设备(3)，如果电池单元(2)内的压力升高，所述即时中断设备(3)则切断电池单元(2)内的单元内部电路，其中，如果电池单元(2)外的压力升高，所述即时中断设备(3)则也切断电池单元(2)内的所述单元内部电路，
其中，所述电池组(1)包括位于该电池组(1)内的用于产生加压气体(7)的充气装置(5)，
其中，如果一个即时中断设备(3)被触发，则充气装置(5)开始在电池组(1)内产生加压气体(7)。
2.根据权利要求1所述的电池组(1)，其中，电池单元(2)和/或即时中断设备(3)与控制单元(4)相连，所述控制单元(4)能够检测一个或多个即时中断设备(3)是否被触发。
3.根据权利要求2所述的电池组(1)，其中，如果一个或多个即时中断设备(3)切断所述单元内部电路，则控制单元(4)触发充气装置(5)。
4.根据权利要求2所述的电池组(1)，其中，控制单元(4)与交通工具内的一个或多个撞击传感器或压力传感器(6)相连。
5.根据权利要求4所述的电池组(1)，其中，如果检测到撞击或挤压，则控制单元(4)触发充气装置(5)。
6.根据权利要求1、3中任一项所述的电池组(1)，其中，充气装置(5)通过排放气体来降低电池组(1)内的含氧量。
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