CN105008184B - 电池安全装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种电池安全装置。根据本发明的电池安全装置当车辆发生碰撞时测量电池电压，并且当电压值等于或高于参考值，即如果电荷水平等于或高于参考量，所述的电池安全装置同时放电并且使用冷却装置冷却电池。

Description

电池安全装置

技术领域

本公开涉及一种电池安全装置，更具体地，涉及一种在车辆碰撞时防止电池点燃或爆炸的装置。

本申请权利要求优先于在韩国于2013年6月7日提出的韩国专利申请No.10-2013-0065328和在韩国于2014年6月3日提出的韩国专利申请No.10-2014-0067788,其公开通过引用的方式并入本文。

背景技术

最近，随着化石能源的耗尽和对环境污染的关注，对依靠电能非化石能源工作的电气产品的关注日益增强。

因此，随着移动设备、电动车辆、混合动力车辆、蓄能系统和不间断电源诸如此类的日益发展和消费增加，二次电池作为能源的消耗正急剧地增加，并且其需求是各种各样的。为了满足各种不同的需求，对于由二次电池单体组成的电池的研究正如火如荼的进行。

同时，需要高电压和大容量电池供电动车辆或混合动力车辆使用。因而，安装于车辆的高电压和大容量电池具有因例如车辆碰撞的事故爆炸的危险。更确切地说，不仅仅关注由车辆碰撞造成的直接损害，而且关注因事故发生的次生事故，例如电池的点燃或爆炸。特别地，使用高电压和大容量电池的电动车辆或混合动力车辆具有更大风险发生电池点燃或爆炸。因此，在电池相关的技术领域已经提出当车辆碰撞时电池爆炸的解决方案。

作为相关技术，韩国专利公告文献No.10-2012-0042986公开了汽车电池安全系统。所述的汽车电池安全系统特征在于，电池安全装置被激活当感测到汽车碰撞。描述于相关领域中的电池安全装置公开i)使用压缩空气的电池冷却装置，ii)电隔离电池装置，和iii)放电电阻。

但是，i)使用压缩空气的电池冷却装置需要分离的气罐并且具有必须周期性地检查气压的缺点。而且，存储的压缩空气量基于气罐容量可能不足以用于冷却。ii)电池隔离装置具有在碰撞事故后不能控制车辆的缺点，因为其完全隔离了电池。iii)放电电阻需要时间以对电池放电，在该时间期间电池不能被冷却。

多种传统的电池安全装置已经被公开，但是具有上述的缺点。特别地，根据相关技术使用冷却装置的电池安全系统，当电池保持高电压和大容量，该电池安全系统具有在冷却期间爆炸的危险，并且使用放电电阻的电池安全系统是有问题的，因为电池具有点燃或爆炸的危险由于不能迅速地冷却。

因此，需要研究新型的电池安全装置，在例如汽车碰撞的交通事故时，冷却电池并同时降低电池电压和/或电池容量，

发明内容

技术问题

本公开设计为解决相关技术问题，并因此，本公开针对提供一种电池安全装置，当发生交通事故，该电池安全装置能够冷却电池并同时将电池放电。

技术方案

为实现上述目的，根据本公开的一个方面的电池安全装置，包括：电压传感器单元，该电压传感器单元用于测量安装于车辆的电池电压；冷却装置，该冷却装置连接到电池的两端并且从电池供电以冷却电池；开关单元，该开关单元在冷却装置和电池之间连接，通过控制信号接通或断开；控制单元，当从外部输入的碰撞值高于或等于预设的参考碰撞值，并且从电压传感器单元接收的电压值高于或等于预设的参考电压值，该控制单元输出控制信号以接通开关单元。

冷却装置可以冷却电池并同时对电池进行放电。

并且，冷却装置可包括冷却风扇。

此外，冷却装置可包括热电元件。

优选地，热电元件可以布置为使得冷空气发射侧面对电池。

从外部输入的碰撞值可以从车辆控制装置输出。

并且，从外部输入的碰撞值可以从附接于车辆的碰撞检测传感器输出。

此外，从外部输入的碰撞值可以从附接于车辆的安全气囊操作传感器输出。

在控制单元接通开关单元后，当从电压传感器单元接收的电压值小于或等于预设的参考电压值，控制单元可断开开关单元。

电池安全装置可进一步包括存储单元以存储参考碰撞值和参考电压值。

有利效果

根据本公开的一个方面，冷却装置连接于电池的两端并从电池供电，并且冷却装置不仅用于冷却电池，而且用作使电池放电的放电电阻。因而，本公开通过冷却可防止点燃或爆炸，并且通过降低电池的输出和/或充电容量可降低点燃或爆炸的风险，并且即使发生点燃或爆炸，最小化其危险度。

根据本公开的另一个方面，虽然发生交通事故，如果电池的电压和/或充电容量小于预定的参考值，控制单元未确定情况是危险的。从而，可能防止安全装置不必要的操作。

此外，在冷却装置运转后，如果电池的输出和/或充电容量小于预定的参考值，控制单元停止操作冷却装置来防止电池仍再被消耗。因此，在事故之后，车辆使用者可控制车辆使用电池的剩余充电量。从而，可以容易地完成在交通事故之后的后续处理。

附图说明

附图示出了本发明的优选的实施例，并且连同上述公开的内容用于提供对本发明的技术精神的进一步理解，并因而，本发明不局限于附图。其中

图1是示意性地示出了根据本发明的一个典型实施例的电池安全装置结构的框图；

图2是示出了根据本发明的一个典型实施例的冷却装置结构框图。

具体实施方式

在下文中，本公开的优选的实施例将参考附图被详细地描述。在描述之前，应该理解，使用于说明书和权利要求书中的术语不应该局限于一般的和字典的意义，但是基于发明人被允许适当地定义术语用于最佳解释这一原则，根据对应于本公开的技术方面的意义和概念解释。因此，本文提出的描述只是优选的示例仅仅为了说明，而非要限制本公开的范围，所以应该理解，在不偏离本公开的精神和范围情况下，另外可作出其他的等同和修改。

图1是示意性地示出了根据本发明的典型实施例的电池安全装置结构的框图。

见图1，根据本公开的典型实施例的电池安全装置10包括电压传感器单元4、开关单元5、控制单元2和冷却装置6。

电压传感器单元4测量安装于车辆内的电池3的电压并且输出电压测量值给控制单元2。

电池3包括至少一个二次电池单体，并且二次电池单体不局限于特定类型。每个二次电池单体可构造成可再次充电的和需要考虑充电或放电电压的锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池和镍锌电池。而且，基于所需的输出电压或充电/放电容量，包含于电池3的二次电池单体的数目可以被不同地设置。但是，本公开不受类型、输出电压和二次电池单体的充电容量诸如此类的限制。而且，本公开不受限于二次电池单体的连接方法。

由电压传感器单元4测量的电压测量值可以被用作估计电池3的电压和/或充电容量(充电状态；SOC)的参数。一般地，电池3电压和电池3充电容量具有比例关系，并且使用电池3的电压估计电池3电压和充电容量的不同的技术在本领域是众所周知的。例如，使用一种方法可以估计电池3的电压和充电容量，该方法参考记录了和电池3电压对应的电压和充电容量的查找表。

冷却装置6电连接到电池3两端并且从电池3供电。而且，冷却装置6可以利用从电池3提供的能量来工作以冷却电池3。也就是说，冷却装置6连接到待被冷却的电池3，达到不仅冷却电池3而且使电池3放电。

冷却装置6可采用不同的冷却装置。

例如，冷却装置6可装备冷却风扇。冷却风扇可被构造为或者提供冷空气给电池3或者在被加热的电池3附近吸气并且释放到外部，或者二者兼而有之。

再如，冷却装置6可装备热电元件。热电元件是指当电流流动时通过帕尔帖效应发射冷空气的半导体元件。这里，帕尔贴效应表示以下现象：当电流在由不同的两个导体组成的电路中流动，根据电流方向，不同的导体的接合点一侧被加热同时另一侧被冷却。因而，在热电元件中存在热空气发射侧和冷空气发射侧。优选地，热电元件被构造以使得冷空气发射方向朝向电池3。

还有另一个例子，冷却装置6可以装备冷却风扇和热电元件两者。

图2是示出了根据本公开的典型实施例的冷却装置结构的框图。

见图2，根据本公开的典型实施例的冷却装置6包括四个冷却风扇F1～F4和两个热电元件T1和T2。两个热电元件T1和T2设置在电池3的两边并且构造成沿面对电池3的方向发射冷空气(在图2中以实线表示)，并且在背离电池3的方向发射热空气(在图2中以点划线表示)。在四个冷却风扇F1～F4中，两个冷却风扇F1和F2分别被设置在电池3与热电元件T1和T2之间以冷却电池3，并且同时，快速地把热电元件T1和T2发射的冷空气提供给电池3。

在四个冷却风扇F1～F4中，其余的两个冷却风扇F3和F4被设置在两个热电元件T1和T2的外部，以分别把热电元件T1和T2发射的热空气释放到外部。根据这一构造，具有电池3快速冷却并且电池3快速放电的效果。优选地，电池3设置于和室外空气隔离的室内或者外壳内，于是冷空气可被提供给电池3并且热空气能够被释放到室的外部。

在该例中，冷却装置6的上述的构造仅仅是个实例，显然，不同的冷却装置可被使用作本公开的冷却装置6。

开关单元5电连接在冷却装置6和电池3之间。而且，利用从控制单元2输出的控制信号接通或断开开关单元5。就是说，响应控制单元2的命令，开关单元5被选择性地接通或断开，以将冷却装置6电连接到电池3，或释放冷却装置6和电池3的电连接。

当从外部输入的碰撞值高于或等于预设的参考碰撞值，并且从电压传感器单元4接收的电压值高于或等于预设的参考电压值，控制单元2输出控制信号以接通开关单元5。

控制单元2将从外部输入的碰撞值和预设的参考碰撞值比较以确定是否车辆碰撞已经发生。通过比较，当输入的碰撞值高于或等于预设的参考碰撞值，控制单元2可确定车辆碰撞已经发生。这里，考虑车辆的性能、碰撞时的碰撞量、电池3的续航力等，设置参考碰撞值。

而且，控制单元2通过不同的方法可收到来自外部的碰撞值输入。

例如，从外部输入的碰撞值可从车辆控制装置输出。车辆控制装置和主控制单元通信，主控制单元接收来自安装于车内的传感器信号并且响应该信号进行电子控制。

又如，从外部输入的碰撞值能够从附接于车辆的碰撞检测传感器输出。碰撞检测传感器是例如附接于车辆的传感器并且用于操作安全气囊或者加速度传感器。

再如，从外部输入的碰撞值可从附接于车辆的安全气囊操作传感器输出。这是因为足够操作安装于车辆的安全气囊的碰撞可以传输到电池3。

而且，控制单元2把从电压传感器单元4接收的电压值和预设的参考电压值比较。这里，可以考虑到电池3点燃或爆炸的危险来设置预设的参考电压值。因为电池3的高电压值意味着电池3处于高电压和/或高容量状态，所以电池3的电压值可以是指示了有关电池3爆炸和爆炸时的危险度的指标。因而，可以考虑电池3点燃或爆炸的危险来设置参考电压值。

根据从外部输入的碰撞值与预设参考碰撞值的比较，如果从外部输入的碰撞值高于预设参考碰撞值，控制单元2确定车辆碰撞已经发生。其描述如上。而且，在控制单元2确定车辆碰撞已经发生的情况下，当从电压传感器单元4接收的电压值高于或等于预设参考电压值，控制单元2输出控制信号以接通开关单元5。

也就是说，控制单元2不仅仅因为车辆碰撞就操作冷却装置6，而是当控制单元2识别电池3电压高于或等于预定的参考值的危险的情形，控制单元2才操作冷却装置6。

相似地，在控制单元2接通开关单元5之后，当从电压传感器单元4接收到的电压值小于或等于预设的参考电压值，控制单元2断开开关单元5。也就是说，当在控制单元2识别危险的情形并且操作冷却装置6之后，电池3充分地放电，控制单元2可停止操作冷却装置6。这是因为，电池3通过操作冷却装置6充分地放电，降低了电池3点燃或爆炸的风险，并且不再需要将电池3放电。而且，在交通事故后的后续处理，优选保留电池3的最小充电量。如果车辆的电池3在交通事故后完全放电，车辆的非自操作是有问题的并且需要拖走。

预设参考电压值可以被不同地设定为用于控制接通开关的值和用于控制断开已接通的开关的值。那些本领域的技术人员可以通过经验或仿真设定合适水平的参考电压值。

根据本公开的电池安全装置10可以进一步包括存储器单元。存储器单元可存储参考碰撞值和参考电压值。

存储器单元可以在控制单元2的内部或外部，并且可以以多种众所周知的方法连接到控制单元2。存储器单元是高容量存储介质，例如被认为能够记录和擦除数据的半导体装置或硬盘，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)诸如此类，以及包括任何能够存储信息的装置，不管装置的类型并且不局限于特定的存储器装置。

在本公开的描述中，应该理解，根据本公开的电池安全装置的每个元件，是逻辑上区分的而不是物理上区分的。

也就是说，每个元件对应于逻辑元件以实现本公开的技术精神，并因此，即使每个元件被集成或分离，如果能够实施被本公开的逻辑单元执行的功能，应该被认为属于本公开的范围内，并且应该理解：如果是执行相同或相似功能的元件，不管是否名称是相同的或不同的，其属于本公开的范围内。

虽然本公开已经在上文描述与仅仅有限数量的实施例和附图有关，但是本公开不局限于此，并且应当理解，在本公开和权利要求书和它们的等价物精神和范围内，能够由本领域的技术人员作出各种改变和修改。

Claims (9)

1.一种电池安全装置，包括：

电压传感器单元，所述电压传感器单元测量安装于车辆的电池的电压；

冷却装置，所述冷却装置连接到所述电池的两端并且由所述电池供电以使得冷却所述电池；

开关单元，所述开关单元连接在所述冷却装置和所述电池之间，并用控制信号来接通或断开；并且

控制单元，当从外部输入的碰撞值高于或等于预设的参考碰撞值，并且从所述电压传感器单元接收的电压值高于或等于预设的参考电压值，所述控制单元输出控制信号以接通所述开关单元。

2.根据权利要求1的电池安全装置，其中，所述冷却装置包括冷却风扇。

3.根据权利要求1的电池安全装置，其中，所述冷却装置包括热电元件。

4.根据权利要求3的电池安全装置，其中，所述热电元件被布置使得冷空气发射侧面对所述电池。

5.根据权利要求1的电池安全装置，其中，从外部输入的所述碰撞值从车辆控制装置输出。

6.根据权利要求1的电池安全装置，其中，从外部输入的所述碰撞值从附接在所述车辆上的碰撞检测传感器输出。

7.根据权利要求1的电池安全装置，其中，从外部输入的所述碰撞值从附接在所述车辆上的安全气囊操作传感器输出。

8.根据权利要求1的电池安全装置，其中，在所述控制单元接通所述开关单元后，当从所述电压传感器单元接收到的电压值小于所述预设的参考电压值，所述控制单元断开所述开关单元。

9.根据权利要求1的电池安全装置，进一步包括：

存储器单元，所述存储器单元存储所述参考碰撞值和所述参考电压值。