CN105857101A - 一种电动汽车电池模组的裂解系统、方法和电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明实施方式公开了一种电动汽车电池模组的裂解系统、方法和电动汽车。系统包括：加速度传感器，用于检测电动汽车加速度信号；控制模块，用于当电动汽车加速度信号符合预先设定的汽车碰撞条件时，发出电池模组裂解指令；布置在电池模组之间的保护模块，用于从控制模块接收电池模组裂解指令，并基于电池模组裂解指令断开电池模组之间的电连接。当汽车发生碰撞时，本发明实施方式可以及时断开电池模组之间的电连接，从而提高安全性。

Description

一种电动汽车电池模组的裂解系统、方法和电动汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，更具体地，涉及一种电动汽车电池模组的裂解系统、方法和电动汽车。
背景技术
能源短缺、石油危机和环境污染愈演愈烈，给人们的生活带来巨大影响，直接关系到国家经济和社会的可持续发展。世界各国都在积极开发新能源技术。电动汽车作为一种降低石油消耗、低污染、低噪声的新能源汽车，被认为是解决能源危机和环境恶化的重要途径。混合动力汽车同时兼顾纯电动汽车和传统内燃机汽车的优势，在满足汽车动力性要求和续驶里程要求的前提下，有效地提高了燃油经济性，降低了排放，被认为是当前节能和减排的有效路径之一。
在电动汽车中，电池汽车电源驱动电动机产生动力。电动汽车电源由多个电源模组串联组成。图1为现有技术中电池模组组装成电动汽车电源的示范性结构图。
由图1可见，首电池模组1、末电池模组13及在首电池模组1和末电池模组13之间的中间电池模组2共同组成了电动汽车电源100。中间电池模组2可以包含多个电池模组，每个电池模组可以包含多个单体电池。
电动汽车电源的电压通常高于100V(伏特)，大型车辆的电压可达600V以上。当电动汽车发生碰撞时，电池汽车电源可能发生漏电。这样高的电压一旦漏电，会对人员安全造成重大隐患。
可见，现有技术的电动汽车电池模组的安全性较低。
发明内容
本发明的目的是提出一种电动汽车电池模组的裂解系统、方法和电动汽车，从而提高电动汽车电池模组的安全性。
根据本发明实施方式的一方面，提出一种电动汽车电池模组的裂解系统，包括；
加速度传感器，用于检测电动汽车加速度信号；
控制模块，用于当所述电动汽车加速度信号符合预先设定的汽车碰撞条件时，发出电池模组裂解指令；
布置在电池模组之间的保护模块，用于从控制模块接收所述电池模组裂解指令，并基于所述电池模组裂解指令断开电池模组之间的电连接。
优选地，所述保护模块为串联在相邻的电池模组之间的继电器，所述继电器的输入端与所述控制模块连接，所述继电器的第一输出端和第二输出端与所述相邻的电池模组分别连接。
优选地，所述相邻的电池模组的直流电压都小于60伏特。
优选地，所述保护模块为串联在相邻的电池模组集之间的继电器，所述继电器的输入端与所述控制模块连接，所述继电器的第一输出端和第二输出端与所述相邻电池模组集分别连接，其中每个电池模组集分别包括至少两个电池模组。
优选地，所述相邻的电池模组集的直流电压都小于60伏特。
优选地，所述继电器包括下列中的至少一个：
电磁型继电器；感应型继电器；整流型继电器；电子型继电器；数字型继电器。
优选地，所述加速度传感器包括：车身加速度传感器或车轮加速度传感器。
根据本发明实施方式的一方面，提出一种电动汽车电池模组的裂解方法，包括：
检测电动汽车加速度信号；
当所述电动汽车加速度信号符合预先设定的汽车碰撞条件时，控制模块向布置在电池模组之间的保护模块发出电池模组裂解指令；
所述保护模块接收所述电池模组裂解指令，并基于所述电池模组裂解指令断开电池模组之间的电连接。
优选地：
所述保护模块为串联在相邻的电池模组之间的继电器，所述继电器的输入端与所述控制模块连接，所述继电器的第一输出端和第二输出端与所述相邻的电池模组分别连接；所述基于所述电池模组裂解指令断开电池模组之间的电连接包括：所述继电器基于所述电池模组裂解指令断开所述相邻电池模组之间的电连接；或
所述保护模块为串联在相邻的电池模组集之间的继电器，所述继电器的输入端与所述控制模块连接，所述继电器的第一输出端和第二输出端与相邻电池模组集分别连接，其中每个电池模组集分别包括至少两个电池模组；所述基于所述电池模组裂解指令断开电池模组之间的电连接包括：所述继电器基于所述电池模组裂解指令断开所述相邻的电池模组集之间的电连接。
根据本发明实施方式的一方面，提出一种电动汽车，其特征在于，包括如上所述的电动汽车电池模组的裂解系统。
从上述技术方案可以看出，在本发明实施方式中，加速度传感器检测电动汽车加速度信号；当电动汽车加速度信号符合预先设定的汽车碰撞条件时，控制模块发出电池模组裂解指令；布置在电池模组之间的保护模块从控制模块接收电池模组裂解指令，并基于电池模组裂解指令断开电池模组之间的电连接。由此可见，当汽车发生碰撞时，本发明实施方式可以及时断开电池模组之间的电连接，从而提高了安全性。
而且，当碰撞发生时，本发明实施方式可以裂解包含多个电池模组的电池模组集，配置灵活。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1为现有技术中电池模组组装成电动汽车电源电池模组的示范性结构图。
图2为根据本发明实施方式的电动汽车电池模组的裂解系统的结构图。
图3为根据本发明实施方式的电动汽车电池模组的裂解系统的第一示范性结构图。
图4为根据本发明实施方式的电动汽车电池模组的裂解系统的第二示范性结构图。
图5为根据本发明实施方式的电动汽车电池模组的裂解方法流程图。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
图2为根据本发明实施方式的电动汽车电池模组的裂解系统的结构图。
如图2所示，该系统200包括：
加速度传感器201，用于检测电动汽车加速度信号；
控制模块202，用于当电动汽车加速度信号符合预先设定的汽车碰撞条件时，发出电池模组裂解指令；
布置在电池模组之间的保护模块203，用于从控制模块202接收电池模组裂解指令，并基于电池模组裂解指令断开电池模组之间的电连接。
具体地，加速度传感器201可以利用物体惯性系数在不同加速度下产生不同压力的原理，运用不同的电阻来区分不同的加速度。
比如，加速度传感器201的示范性结构为可以测量加速度或减速度的传感球。当加速度传感器201不动作时，在永久磁铁磁力的作用下，传感球被吸引，维持于加速度传感器201的后部，因此触头之间处于开路状态(即OFF状态)。当汽车发生碰撞后，有相当大的惯性力作用到加速度传感器201上，传感球克服永久磁铁的磁力，脱开永久磁铁的吸引，滚向前方，因此，触点之间处于闭合状态，并输出ON信号。
以上描述了加速度传感器201的示范性结构，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明的保护范围。
在一个实施方式中，加速度传感器201可以实施为三轴加速度传感器，具体包含：车身加速度传感器或车轮加速度传感器。
车身在碰撞过程中产生的加速度，分为两个主要阶段：在碰撞初期，车身加速度有一个很大的峰值出现；随后车身及吸能部件依次发生压溃变形，进入相对稳定的吸能阶段。加速度的峰值通常高出稳态阶段的2～3倍。比如，汽车以60公里/小时速度正面碰撞1米后停止过程中，加速度峰值约为-30g。
加速度传感器201将检测到的电动汽车加速度信号发送到控制模块202。当电动汽车加速度信号符合预先设定的汽车碰撞条件时，控制模块202发出电池模组裂解指令。比如，可以将汽车碰撞条件设置为判断加速度峰值是否超过门限值(比如-30g)，如果是，则加速度传感器201判定汽车发生碰撞，否则，加速度传感器201不判定汽车发生碰撞。
比如，如果加速度传感器201检测到汽车减速过程中的加速度峰值为-40g，高于汽车碰撞条件设定的门限值-30g，则判定汽车发生碰撞。
再比如，如果加速度传感器201检测到汽车减速过程中的加速度峰值为-20g，不高于汽车碰撞条件设定的门限值-30g，则判定汽车没有发生碰撞。
以上以具体数值为例说明了汽车碰撞条件，本领域技术人员可以意识到，这种说明仅是阐述性的，并不用于限定本发明的保护范围。
其中，控制模块202的功能可以集成到整车控制器(VCU)中，也可以将控制模块202实施为与VCU相独立的单片机或单板机等控制元件。优选地，将控制模块202实施为与VCU相独立的单片机或单板机等控制元件(更优选地，将单片机或单板机布置在带有缓冲保护的紧密结构中)，从而当碰撞发生造成整车控制器失效时，本发明依然可以及时断开电池模组之间的电连接。
布置在电池模组之间的保护模块203从控制模块202接收电池模组裂解指令，并基于电池模组裂解指令断开电池模组之间的电连接。
可见，本发明实施方式可在车辆发生碰撞时断开各个电池模组之间的电连接，把整个电源系统分解成若干个安全的电压系统，即使发生漏电，也不会对人员有所伤害。
在一个实施方式中，保护模块202为串联在相邻的电池模组之间的继电器，继电器的输入端与控制模块202连接，继电器的第一输出端和第二输出端与相邻的电池模组分别连接。优选地，裂解后的每个电池模组的直流电压都小于60伏特，从而不会对人体造成伤害。
在这个实施方式中，当控制模块202判定电动汽车发生碰撞时，继电器的输入端从控制模块202接收电池模组裂解指令，继电器的第一输出端和第二输出端分别断开与相邻的电池模组的电连接。因此，把整个电源系统分解成若干个安全的电池模组，防止了漏电可能。在一个实施方式中，保护模块202为串联在相邻的电池模组集之间的继电器，继电器的输入端与控制模块连接，继电器的第一输出端和第二输出端与相邻电池模组集分别连接，其中每个电池模组集分别包括至少两个电池模组。优选地，裂解后的每个电池模组集的直流电压都小于60伏特，从而不会对人体造成伤害。
在这个实施方式中，当控制模块202判定电动汽车发生碰撞时，继电器的输入端从控制模块202接收电池模组裂解指令，继电器的第一输出端和第二输出端分别断开与相邻的电池模组集的电连接。因此，把整个电源系统分解成若干个安全的电池模组集，防止了漏电可能。
继电器可以具体实施为：电磁型继电器；感应型继电器；整流型继电器；电子型继电器；数字型继电器，等等。
以上示范性描述了继电器的具体实施方式，本领域技术人员可以意识到，这种描述是示范性的，并不用于限定本发明的保护范围。
图3为根据本发明实施方式的电动汽车电池模组的裂解系统的第一示范性结构图。
如图3所示，该系统用于对包含4个电池模组(电池模组1、电池模组2、电池模组3和电池模组4)的电动汽车电源系统执行漏电保护。每个电池模组都包含多个单体电池。每个电池模组的直流电压都为40V。
该系统包括：加速度传感器、控制模块、串联在电池模组1和电池模组2之间的继电器1、串联在电池模组2和电池模组3之间的继电器2和串联在电池模组3和电池模组4之间的继电器3。
具体地，继电器1的输入端与控制模块连接，继电器1的第一输出端与电池模组1串联，继电器1的第二输出端与电池模组2串联；继电器2的输入端与控制模块连接，继电器2的第一输出端与电池模组2串联，继电器2的第二输出端与电池模组3串联；继电器3的输入端与控制模块连接，继电器3的第一输出端与电池模组3串联，继电器3的第二输出端与电池模组4串联。
加速度传感器将检测到的电动汽车加速度信号发送到控制模块。当电动汽车加速度信号符合预先设定的汽车碰撞条件时，控制模块向继电器1、继电器2和继电器3分别发出电池模组裂解指令。而且，当电动汽车加速度信号不符合预先设定的汽车碰撞条件时，控制模块不发出电池模组裂解指令。比如，汽车碰撞条件设置为判断加速度峰值是否超过门限值-35g，如果是，则加速度传感器判定汽车发生碰撞，否则，加速度传感器不判定汽车发生碰撞。
举例，如果加速度传感器检测到汽车减速过程中的加速度峰值为-40g，高于汽车碰撞条件设定的门限值-35g，则判定汽车发生碰撞。如果加速度传感器检测到汽车减速过程中的加速度峰值为-30g，不高于汽车碰撞条件设定的门限值-35g，则判定汽车没有发生碰撞。
当加速度传感器判定汽车发生碰撞时，控制模块向继电器1、继电器2和继电器3分别发出电池模组裂解指令。继电器1通过输入端接收到电池模组裂解指令后，立刻断开电池模组1与电池模组2之间的电连接。继电器2通过输入端接收到电池模组裂解指令后，立刻断开电池模组2与电池模组3之间的电连接。继电器3通过输入端接收到电池模组裂解指令后，立刻断开电池模组3与电池模组4之间的电连接。
可见，当汽车发生碰撞时，本发明实施方式可以及时断开各个电池模组之间的电连接，从而把整个电源系统分解成若干个安全的电池模组，保证了人员的安全性。
以上以4个电池模组为例对本发明实施方式进行示范性描述，本领域技术人员可以意识到，实际上电池模组的数目可以为任意个，只要裂解后每个电池模组的直流电压低于安全电压60V即可，本发明实施方式对此并无限定。
图4为根据本发明实施方式的电动汽车电池模组的裂解系统的第二示范性结构图。
如图4所示，该系统用于对包含4个电池模组集(电池模组集1、电池模组集2、电池模组集3和电池模组集4)的电动汽车电源系统执行漏电保护。每个电池模组集的直流电压为50V，而且每个电池模组集包含三个电池模组。
该系统包括：加速度传感器、控制模块、串联在电池模组集1和电池模组集2之间的继电器1、串联在电池模组集2和电池模组集3之间的继电器2和串联在电池模组集3和电池模组集4之间的继电器3。
具体地，继电器1的输入端与控制模块连接，继电器1的第一输出端与电池模组集1串联，继电器1的第二输出端与电池模组集2串联；继电器2的输入端与控制模块连接，继电器2的第一输出端与电池模组集2串联，继电器2的第二输出端与电池模组集3串联；继电器3的输入端与控制模块连接，继电器3的第一输出端与电池模组集3串联，继电器3的第二输出端与电池模组集4串联。
加速度传感器将检测到的电动汽车加速度信号发送到控制模块。当电动汽车加速度信号符合预先设定的汽车碰撞条件时，控制模块向继电器1、继电器2和继电器3分别发出电池模组裂解指令。当电动汽车加速度信号不符合预先设定的汽车碰撞条件时，控制模块不发出电池模组裂解指令。比如，汽车碰撞条件设置为判断加速度峰值是否超过门限值-35g，如果是，则加速度传感器判定汽车发生碰撞，否则，加速度传感器不判定汽车发生碰撞。
举例，如果加速度传感器检测到汽车减速过程中的加速度峰值为-40g，高于汽车碰撞条件设定的门限值-35g，则判定汽车发生碰撞。如果加速度传感器检测到汽车减速过程中的加速度峰值为-30g，不高于汽车碰撞条件设定的门限值-35g，则判定汽车没有发生碰撞。
当加速度传感器判定汽车发生碰撞时，控制模块向继电器1、继电器2和继电器3分别发出电池模组裂解指令。继电器1通过输入端接收到电池模组裂解指令后，立刻断开电池模组集1与电池模组集2之间的电连接。继电器2通过输入端接收到电池模组裂解指令后，立刻断开电池模组集2与电池模组集3之间的电连接。继电器3通过输入端接收到电池模组裂解指令后，立刻断开电池模组集3与电池模组集4之间的电连接。
可见，当汽车发生碰撞时，本发明实施方式可以及时断开各个电池模组集之间的电连接，从而把整个电源系统分解成若干个安全的电池模组集，保证了人员的安全性。
以上以4个电池模组集为例对本发明实施方式进行示范性描述，本领域技术人员可以意识到，实际上电池模组集的数目可以为任意个，而且每个电池模组集所包含的电池模组数目也可以为任意个，只要裂解后每个电池模组集的直流电压都小于60V即可。
还可以将本发明实施方式提出的电动汽车电池模组的裂解系统应用到各种类型的电动汽车中，包括纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(PHEV)或燃料电池汽车(FCEV)，等等。
本发明实施方式还提出了一种电动汽车电池模组的裂解方法。
图5为根据本发明实施方式的电动汽车电池模组的裂解方法流程图。
如图5所示，该方法包括：
步骤501：检测电动汽车加速度信号。
步骤502：当电动汽车加速度信号符合预先设定的汽车碰撞条件时，控制模块向布置在电池模组之间的保护模块发出电池模组裂解指令。
步骤503：保护模块接收电池模组裂解指令，并基于电池模组裂解指令断开电池模组之间的电连接。
在一个实施方式中，保护模块为串联在相邻的电池模组之间的继电器，继电器的输入端与控制模块连接，继电器的第一输出端和第二输出端与相邻的电池模组分别连接；步骤503中基于电池模组裂解指令断开电池模组之间的电连接包括：继电器基于电池模组裂解指令断开所述相邻电池模组之间的电连接。
在一个实施方式中，保护模块为串联在相邻的电池模组集之间的继电器，继电器的输入端与控制模块连接，继电器的第一输出端和第二输出端与相邻电池模组集分别连接，其中每个电池模组集分别包括至少两个电池模组；步骤503中基于电池模组裂解指令断开电池模组之间的电连接包括：继电器基于电池模组裂解指令断开相邻的电池模组集之间的电连接。
综上所述，在本发明实施方式中，加速度传感器检测电动汽车加速度信号；当电动汽车加速度信号符合预先设定的汽车碰撞条件时，控制模块发出电池模组裂解指令；布置在电池模组之间的保护模块从控制模块接收电池模组裂解指令，并基于电池模组裂解指令断开电池模组之间的电连接。由此可见，当汽车发生碰撞时，本发明实施方式可以及时断开电池模组之间的电连接，从而提高了安全性。
而且，本发明实施方式可以当碰撞发生时裂解包含多个电池模组的电池模组集，配置灵活。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车电池模组的裂解系统，其特征在于，包括：
加速度传感器，用于检测电动汽车加速度信号；
控制模块，用于当所述电动汽车加速度信号符合预先设定的汽车碰撞条件时，发出电池模组裂解指令；
布置在电池模组之间的保护模块，用于从所述控制模块接收所述电池模组裂解指令，并基于所述电池模组裂解指令断开电池模组之间的电连接。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电池模组的裂解系统，其特征在于，
所述保护模块为串联在相邻的电池模组之间的继电器，所述继电器的输入端与所述控制模块连接，所述继电器的第一输出端和第二输出端与所述相邻的电池模组分别连接。
3.根据权利要求2所述的电动汽车电池模组的裂解系统，其特征在于，
所述相邻的电池模组的直流电压都小于60伏特。
4.根据权利要求2所述的电动汽车电池模组的裂解系统，其特征在于，
所述保护模块为串联在相邻的电池模组集之间的继电器，所述继电器的输入端与所述控制模块连接，所述继电器的第一输出端和第二输出端与所述相邻电池模组集分别连接，其中每个电池模组集分别包括至少两个电池模组。
5.根据权利要求4所述的电动汽车电池模组的裂解系统，其特征在于，所述相邻的电池模组集的直流电压都小于60伏特。
6.根据权利要求2所述的电动汽车电池模组的裂解系统，其特征在于，所述继电器包括下列中的至少一个：
电磁型继电器；感应型继电器；整流型继电器；电子型继电器；数字型继电器。
7.根据权利要求1所述的电动汽车电池模组的保护系统，其特征在于，所述加速度传感器包括：车身加速度传感器或车轮加速度传感器。
8.一种电动汽车电池模组的裂解方法，其特征在于，包括：
检测电动汽车加速度信号；
当所述电动汽车加速度信号符合预先设定的汽车碰撞条件时，控制模块向布置在电池模组之间的保护模块发出电池模组裂解指令；
所述保护模块接收所述电池模组裂解指令，并基于所述电池模组裂解指令断开电池模组之间的电连接。
9.根据权利要求8所述的电动汽车电池模组的裂解方法，其特征在于，
所述保护模块为串联在相邻的电池模组之间的继电器，所述继电器的输入端与所述控制模块连接，所述继电器的第一输出端和第二输出端与所述相邻的电池模组分别连接；所述基于电池模组裂解指令断开电池模组之间的电连接包括：所述继电器基于所述电池模组裂解指令断开所述相邻电池模组之间的电连接；或
所述保护模块为串联在相邻的电池模组集之间的继电器，所述继电器的输入端与所述控制模块连接，所述继电器的第一输出端和第二输出端与相邻电池模组集分别连接，其中每个电池模组集分别包括至少两个电池模组；所述基于电池模组裂解指令断开电池模组之间的电连接包括：所述继电器基于所述电池模组裂解指令断开所述相邻的电池模组集之间的电连接。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1所述的电动汽车电池模组的裂解系统。
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