CN104527449B - 一种可涉水的安全环保车用电池包系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可涉水的安全环保车用电池包系统，解决现有电池包密封绝缘等级不达标，安全性低且污染环境的问题。包括密封的电池包，通过导管与电池包内部连通的真空泵系统，在真空泵系统和电池包之间还设有真空抽取控制系统、单向阀和中和过滤装置。本发明电池包为密封，通过导管连通电池包与外部，并通过真空泵系统将电池包内部的气体抽出，保证电池包的内部压力一直处于一个合适的真空压力值状态，内部没有可燃气体存在，使电动汽车可以涉水驾驶，不会因为电池包体的密封度而导致车辆绝缘下降，短路燃烧，从根本上解决人员生命及财产安全，并且排出的气体不会对空气造成污染，结构简单，集成度高，具有很高的实用价值。

Description

一种可涉水的安全环保车用电池包系统

技术领域

本发明涉及电动汽车电池包制造领域，具体的说，是涉及一种可涉水的安全环保车用电池包系统。

背景技术

目前车用电池包总成大多采用风冷、水冷和自然冷却的方式，在壳体密封防水防尘等级上做得不是很理想，风冷的电池包基本不防水，防护等级也不会超过IP41，水冷和自然冷却的勉强能达到IP65，对于大雨天涉水运行仍然不可能，绝缘等级达不到要求，电池包内部浸水后，会导致绝缘下降，电池包内部也有可能发生短路至漏电燃烧等，影响人身安全和财产安全；并且密封的电池包内，由于过充过放、电池老化所产生的气体在电池包内聚集，车辆发生碰撞或电池发生短路时，会产生爆炸或爆燃；另外，电池在过充过放时或者短路时会产生甲烷、乙炔、氧气、氟化氢等气体，其中氟化氢挥发到大气中与水分结合会变成酸性物质，就会下所谓的“酸雨”对环境造成污染。现有的电动车用电池包的泄压通气装置大多由多个单向阀构成(如：日产的LEAF电池包)，阀体的通气口直接在箱体上面，阀体多就意味着它抗衰老和密封度就会下降，浸水的可能性加大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可涉水的安全环保车用电池包系统，解决现有电池包密封绝缘等级不达标，安全性低且污染环境的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可涉水的安全环保车用电池包系统，包括密封的电池包，通过导管与电池包内部连通的真空泵系统。密封的电池包通过导管与真空泵系统连接，使电池包体内的气体由真空泵系统吸出，从而保证电池包的内部压力一直处于一个合适的真空压力值(参考电动真空泵的工作压力值)状态，水分在真空状态下，沸点会降低；真空度越高，水的沸点越低，当水分汽化之后，从电动真空泵中排出，也起到一个很好的干燥作用，系统的绝缘得到保障；用导管连通密封的电池包和真空泵系统，使电池包和真空泵系统完全隔离开来，并保持与电池包体内完全贯通。

具体地，所述电池包内部集成中和过滤装置，该中和过滤装置的出气口通过导管与真空泵系统连接，所述中和过滤装置内部集成第一单向阀，或所述电池包与真空泵系统之间设有第一单向阀。中和过滤装置添加碳酸盐或碳酸氢盐材料(或类似的过滤材料)，使得气体得到净化，不会对空气造成污染，两个单向阀，使空气不会进入电池包体内，电池包体内的压力一直处于低真空状态。

进一步地，所述电池包与真空泵系统之间设有中和过滤装置，所述电池包与中和过滤装置之间设有第一单向阀，或所述中和过滤装置内部集成第一单向阀。此种结构使本发明的集成度高。

具体地，所述真空泵系统包括一接口通过导管与电池包连接的四通管，通过导管与四通管的二接口连接的电动真空泵，通过导管与四通管的三接口连接的制动助力器，通过导管与四通管的四接口连接的真空储压罐。所述四通管与电动真空泵之间还设有第二单向阀。

或者是，所述真空泵系统包括通过导管与电池包连接的电动真空泵。

再进一步地，述电池包与真空泵系统之间还设有真空抽取控制系统。采用真空抽取控制系统并结合电动真空泵、真空储压罐、制动助力器共同控制抽取真空的工作过程和抽取的真空度，其自动化程度高，控制灵活。

具体地，所述真空抽取控制系统包括整车控制器，分别与整车控制器连接的电子节流阀、第一真空压力传感器、第二真空压力传感器，所述整车控制器还与电动真空泵连接；所述第一真空压力传感器安装于电池包内，所述第二真空压力传感器安装于真空储压罐内，所述电子节流阀安装于电池包与真空泵系统之间。

具体地，所述真空抽取控制系统的电气原理为：包括蓄电池，分别与蓄电池的正极连接的熔断器F1、点火开关Key-ON，熔断器F1与整车控制器EVCU相连；点火开关Key-ON的负极还分别连接有熔断器F2、熔断器F3、熔断器F4，熔断器F2也与整车控制器EVCU相连，熔断器F3通过电子节流阀S与整车控制器EVCU相连，熔断器F4通过继电器K的线圈端与整车控制器EVCU相连，熔断器F4还通过继电器K的开关端与电动真空泵M相连；所述电动真空泵M与车体连接，蓄电池的负极也与车体连接，整车控制器EVCU也与车体连接，整车控制器EVCU还连接有第一真空压力传感器P1和第二真空压力传感器P2。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明电池包为密封，通过导管连通电池包与外部，并通过真空泵系统将电池包内部的气体抽出，保证电池包的内部压力一直处于一个合适的真空压力值状态，内部没有可燃气体存在，从根本上解决车上人员生命及财产安全；

(2)本发明电池包完全密封，由于包体内部的水分在真空状态下，沸点会降低；真空度越高，水的沸点越低，当水分汽化之后，从电动真空泵中排出，也起到一个很好的干燥作用，系统的绝缘得到保障，因此电动汽车可以涉水驾驶，不会因为电池包体的密封度而导致车辆绝缘下降，短路燃烧；

(3)本发明在中和过滤装置添加碳酸盐或者碳酸氢盐材料(或类似的过滤材料)，使得气体得到净化，不会对空气造成污染；

(4)本发明设置两个单向阀，使空气不会进入电池包体内，电池包体内的压力一直处于低真空状态；

(5)本发明采用真空抽取控制系统控制电池包内抽取的真空度，或者同时控制真空储压罐、制动助力器、电池包内抽取的真空度，其自动化程度高，控制灵活；

(6)本发明成本上跟多个泄压单向阀的价格差不多，工人主要是安装通气管路，步骤操作更简单，安装工序更简化，从而效率能得到很大的提高。

附图说明

图1为本发明-实施例1的结构示意图。

图2为本发明的真空抽取控制系统的电气原理图。

图3为本发明-实施例3的结构示意图。

其中，图中附图标记对应的零部件名称为：

1-电池包，2-第一单向阀，3-中和过滤装置，4-电动真空泵，5-真空储压罐，6-制动助力器，7-四通管，8-第二单向阀，9-第一真空压力传感器，10-整车控制器，11-第二真空压力传感器，12—电子节流阀，13-第一导管，14-第二导管，15-第三导管，16-第四导管，17-第五导管，18-第六导管，19-第七导管，20-第八导管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1和图2所示，一种可涉水的安全环保车用电池包系统，包括密封的电池包1，通过第一导管13与电池包内部连通的真空泵系统，所述电池包与真空泵系统之间还连接有第一单向阀2和中和过滤装置3，所述第一导管的进气口安装于电池包表面的任何位置，并与电池包内部贯通，出气口与第一单向阀的气流入口相连，所述第一单向阀的出口连接第二导管14，第二导管的另一端连接中和过滤装置的气流入口，中和过滤装置的出口通过第三导管15与电子节流阀12相连，电子节流阀通过第四导管16与真空泵系统连接。

所述真空泵系统包括一接口与第四导管连接四通管7，与四通管的二接口连接的第五导管17，气流入口与第五导管连接的第二单向阀8，所述第二单向阀的出口通过第六导管18连接有电动真空泵4，所述电动真空泵设有出气口；所述四通管的三接口通过第七导管19连接有制动助力器6；所述四通管的四接口通过第八导管20连接有真空储压罐5。在本实施例中，采用此种真空泵系统的结构可将电池包连接到电动车的其他零部件，比如制动助力器和真空储压罐，并将制动助力器和真空储压罐的气体也通过真空泵系统抽出，使整个闭环的装置内都处于一个合适的真空压力值。

密封的电池包通过导管与真空泵系统连接，使电池包体内的气体由电动真空泵吸出，从而保证电池包的内部压力一直处于一个合适的真空压力值(参考电动真空泵的工作压力值)状态，水分在真空状态下，沸点会降低；真空度越高，水的沸点越低，当水分汽化之后，从电动真空泵中排出，也起到一个很好的干燥作用，系统的绝缘得到保障；用导管连通密封的电池包和真空泵系统，使电池包和真空泵系统完全隔离开来，并保持与电池包体内完全贯通；所述中和过滤装置添加了碳酸盐或碳酸氢盐材料(或类似的过滤材料)，使得气体得到净化。本发明的防护等级可以达到IP67及以上，解决了电动汽车涉水通行的问题，涉水可超过1米以上；为了保持电池包内的真空不被制动助力器二次利用，增大电动真空泵的运作时间和负荷，在管路上添加一个电子节流阀，气体只能从电池包出，不能进入电池包。

在本实施例中，所述电动真空泵抽取真空的过程还通过真空抽取控制系统控制，所述真空抽取控制系统包括整车控制器10，分别与整车控制器连接的电子节流阀12、第一真空压力传感器9、第二真空压力传感器11、电动真空泵4，第一真空压力传感器安装于电池包内，所述第二真空压力传感器安装于真空储压罐内；其具体的电气原理图为包括蓄电池，蓄电池的正极通过熔断器F1与整车控制器EVCU相连，蓄电池的正极还连接有点火开关Key-ON，该点火开关Key-ON与熔断器F1并联；还包括分别与点火开关Key-ON负极连接的熔断器F2、熔断器F3、熔断器F4，熔断器F2的负极与整车控制器EVCU相连，熔断器F3的负极通过电子节流阀S与整车控制器EVCU相连，熔断器F4的负极通过继电器K的线圈端与整车控制器EVCU相连，熔断器F4的负极还通过继电器K的开关端与电动真空泵M相连，电动真空泵M的负极与车体连接，蓄电池的负极也与车体连接，整车控制器EVCU也与车体连接，整车控制器EVCU还连接有第一真空压力传感器P1和第二真空压力传感器P2。

本实施例的气体流动方向如下：

电池包内的气体经过第一导管到达第一单向阀，再通过第二导管到达中和过滤装置；再经过第三导管到达电子节流器，再通过第四导管到达四通管的一接口，然后从四通管的二接口流出，经过第五导管到达第二单向阀，从第二单向阀流出后经过第六导管进入电动真空泵，然后从电动真空泵的出气口排出；

真空储压罐内的气体由第八导管经过四通管，经过第五导管到达第二单向阀，再经过第六导管由电动真空泵抽出从出气口排出。

制动助力器内的气体由第七导管经过四通管，经过第五导管到达第二单向阀，再经过第六导管由电动真空泵抽出从出气口排出。

本实施例的真空抽取控制系统的工作原理如下：

(1)电流由蓄电池正极通过熔断器F1，到达整车控制器EVCU，经过车体地到达蓄电池负极形成回路，供整车控制器EVCU的功率和记忆电路供电；

(2)电流由蓄电池正极通过点火开关Key-ON，再通过熔断器F2到达整车控制器EVCU，经过车体地到达蓄电池负极形成回路，唤醒整车控制器EVCU进入工作状态；

(3)电流由蓄电池正极通过点火开关Key-ON，经过熔断器F3到达电子节流阀S，由整车控制器EVCU回到蓄电池负极形成回路，使电子节流阀工作；

(4)电流由蓄电池正极通过点火开关Key-ON，经过熔断器F4到达继电器K分为两路，一路到继电器K的线圈端，由整车控制器EVCU控制拉地回到蓄电池负极形成回路，另一路经过继电器K的开关端再经过电动真空泵M到车体，再到蓄电池负极行成回路，电动真空泵开始工作；

(5)P1、P2为第一真空压力传感器和第二真空压力传感器，引脚为电源正、信号、地，由整车控制器EVCU供电，实时监测电池包内和真空储压罐的真空压力信号。

本实施例的工作过程如下：

如图2所示，点火开关打到闭合位置时，整车控制器EVCU检测真空储压罐内第二真空压力传感器P2的信号值，在满足条件下，电动真空泵M工作，一直抽到真空储压罐内第二真空压力传感器将要达到目标信号值时，整车控制器EVCU判断电池包内第一真空压力传感器P1的信号值，第一真空压力传感器P1没有达到目标值时，打开电子节流阀S，让电池包体内的气体排出，一直抽到电池包内第一真空压力传感器P1达到目标值时，电子节流阀S关闭，等到P1、P2都达到目标值时电动真空泵停止工作。第二单向阀的作用就是保证在电子节流阀打开前，真空储压罐和制动助力器内以及第四导管、第五导管、第六导管、、第七导管、第八导管内的气体被抽空，且不会倒流回来。

电池包内第一真空压力传感器P1的压力值是不会经常变动的，除非系统泄漏或电池芯体老化生成气体，第一真空压力传感器P1检测到压力值过高，再按上面的方式循环，当日次数过一定数量时，上报整车系统，上传给仪表提醒驾驶人员。

实施例2

一种可涉水的安全环保车用电池包系统，与实施例1不同的是，所述中和过滤装置集成于电池包的内部，提高了本发明的集成度。

第一单向阀还可集成于电池包内部，使电池包内的气体只能排出，不能进入；第一单向阀还可集成于中和过滤装置的内部，效果都是为了提高本发明的集成度。

本发明可看做是一个不可分解的单体，与实施例1相比，系统的集成度更高，通过一个电动真空泵和真空抽取控制系统保证了电池包的密封性和抽取的真空度，所以即使电池包浸泡在水里，也不会造成电池包浸水的可能性，因此，电动汽车可以涉水驾驶，不会因为电池包体的密封度而导致车辆绝缘下降，短路燃烧，并且电池包体永远处于低真空状态，内部没有可燃气体存在，从根本上解决车上人员生命及财产安全。并且加入两个单向阀，使气体只能由电池包向外流出，不能流入电池包体之内。

实施例3

如图3所示，一种可涉水的安全环保车用电池包系统，与实施例1不同的是真空泵系统包括通过第四导管16与电子节流阀12连接的电动真空泵4，本发明只有一个真空压力传感器9，安装于电池包内，在电子节流阀和电动真空泵之间没有安装第二单向阀。

本实施例的工作过程与实施例1的不同的是：

整车控制器EVCU判断电池包内真空压力传感器P1的信号值，真空压力传感器P1没有达到目标值时，打开电子节流阀S，让电池包体内的气体排出，一直抽到电池包内第一真空压力传感器P1达到目标值时，电子节流阀S关闭，等到P1达到目标值时电动真空泵停止工作。

本实施例与实施例1相比的好处在于，本实施例整个系统的结构简单，管路的连接也相对于比较简单，便于安装。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种可涉水的安全环保车用电池包系统，其特征在于，包括密封的电池包（1），通过导管与电池包内部连通的真空泵系统；

所述真空泵系统包括一接口通过导管与电池包连接的四通管（7），通过导管与四通管的二接口连接的电动真空泵（4），通过导管与四通管的三接口连接的制动助力器（6），通过导管与四通管的四接口连接的真空储压罐（5）。

2.据权利要求1所述的一种可涉水的安全环保车用电池包系统，其特征在于，所述电池包内部集成中和过滤装置，该中和过滤装置的出气口通过导管与真空泵系统连接，所述中和过滤装置内部集成第一单向阀，或所述电池包与真空泵系统之间设有第一单向阀（2）。

3.根据权利要求1所述的一种可涉水的安全环保车用电池包系统，其特征在于，所述电池包与真空泵系统之间设有中和过滤装置（3），所述电池包与中和过滤装置之间设有第一单向阀（2），或所述中和过滤装置内部集成第一单向阀。

4.根据权利要求1所述的一种可涉水的安全环保车用电池包系统，其特征在于，所述真空泵系统包括通过导管与电池包连接的电动真空泵（4）。

5. 根据权利要求1所述的一种可涉水的安全环保车用电池包系统，其特征在于，所述四通管与电动真空泵之间还设有第二单向阀（8）。

6.根据权利要求3或4或5所述的一种可涉水的安全环保车用电池包系统，其特征在于，所述电池包与真空泵系统之间还设有真空抽取控制系统。

7.根据权利要求6所述的一种可涉水的安全环保车用电池包系统，其特征在于，所述真空抽取控制系统包括整车控制器（10），分别与整车控制器连接的电子节流阀（12）、第一真空压力传感器（9）、第二真空压力传感器（11），所述整车控制器还与电动真空泵连接；所述第一真空压力传感器安装于电池包内，所述第二真空压力传感器安装于真空储压罐内，所述电子节流阀安装于电池包与真空泵系统之间。

8.根据权利要求7所述的一种可涉水的安全环保车用电池包系统，其特征在于，所述真空抽取控制系统的电气原理为：包括蓄电池，分别与蓄电池的正极连接的熔断器F1、点火开关Key-ON，熔断器F1与整车控制器EVCU相连；点火开关Key-ON的负极还分别连接有熔断器F2、熔断器F3、熔断器F4，熔断器F2也与整车控制器EVCU相连，熔断器F3通过电子节流阀S与整车控制器EVCU相连，熔断器F4通过继电器K的线圈端与整车控制器EVCU相连，熔断器F4还通过继电器K的开关端与电动真空泵M相连；所述电动真空泵M与车体连接，蓄电池的负极也与车体连接，整车控制器EVCU也与车体连接，整车控制器EVCU还连接有第一真空压力传感器P1和第二真空压力传感器P2。