CN108461846A - 电动车用电池组及电动车用电池组冷却水泄漏检测方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及电动车用电池组及电动车用电池组冷却水泄漏检测方法。提供了用于电动车辆的电池组和用于检测电动车辆的电池组中的冷却水泄漏的方法。用于电动车辆的电池组包括设置在电池组中的水分收集单元；设置在水分收集单元的底部的水分排出单元；水分排出检测单元，被配置为检测是否正在通过水分排出单元排出水分；以及控制器，配置为检测和调节通过水分排出单元排出的水分的量，其中水分排出单元包括单向塞。

Description

电动车用电池组及电动车用电池组冷却水泄漏检测方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年2月17日提交的韩国专利申请第10-2017-0021510号的权益，其通过引用合并于此，如同在此完全描述。
技术领域
本发明涉及用于电动车辆的电池组和检测电动车辆的电池组中的冷却水泄漏的方法。
背景技术
由于关于使用矿物燃料(例如汽油或柴油燃料)的车辆的排放物的规定已经变得更加严格，已经开发了轻量且具有改进的输出性能的电动车辆以减少大气污染。电动车辆被分为由驱动电动机驱动的纯电动车辆(EV)，由发动机和驱动电动机驱动的混合电动车辆(HEV)，通过使用由燃料电池产生的电力来驱动驱动电动机而被驱动的燃料电池电动车辆(FCEV)等等。
电动车辆包括操作车辆的驱动电动机和作为向驱动电动机供应电力的能量存储装置的电池。例如，镍氢电池和锂聚合物电池在现有技术中是众所周知的。这种类型的电池可以被配置为其中多个电池模块串联或并联组合的电池组。
当电池产生用于操作电动车辆的电力时，电池也产生热量。所产生的热量加速了电池的放电，降低了充电速率，并因此使电池的性能变差。因此，电池必须冷却。为了冷却电池所产生的热量，已经开发了利用气流冷却电池的空气冷却方法，并且已经开发了使用冷却水来冷却电池的水冷方法。
水冷方法具有比空冷方法更高的冷却效率。然而，当由于密封性能等的劣化而导致冷却水泄漏时，电池组的安全性可能处于危险中。由于水是导电材料，所以当水接触施加高电压的部分时，可能发生短路和由短路引起的火灾。锂电池火灾比普通火灾更难扑灭。在严重的情况下，电池可能会爆炸。
此外，当袋式锂电池连续暴露于水时，袋的粘结部分可能熔化，并且电池中的电极和电解质可能暴露。这可能导致电池中的电解液泄漏和短路，严重时可能引起火灾。
发明内容
因此，本发明提供一种用于电动车辆的电池组和一种检测电动车辆的电池组中的冷却水泄漏的方法。本发明的一个目的是提供一种用于电动车辆的电池组，其具有能够检测电池组中的冷却水泄漏并排出冷却水的结构，以及提供一种检测电动车辆的电池组中的冷却水泄漏的方法。
本发明的其他优点、目的和特征将在下面的描述中部分地阐述，并且对于本领域的普通技术人员来说，通过研究以下部分将部分地变得显而易见，或者可以从本发明的实施中获知。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书和权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
为了实现这些目的和其他优点，并且根据本发明的目的，如同在本文中具体实施和广泛描述的，用于电动车辆的电池组可以包括设置在电池组中的水分收集单元；设置在水分收集单元的底部的水分排出单元；水分排出检测单元，被配置为检测是否正在通过水分排出单元排出水分；以及控制器，配置为检测和调节通过水分排出单元排出的水分的量，其中水分排出单元包括单向塞。
当收集在水分收集单元中的水分超过预定水平时，水分可以通过水分排出单元排出。单向塞可以涂有导电材料以感测电信号。水分收集单元可以包括第一水分收集单元和第二水分收集单元。
第一水分收集单元可以包括设置在水分收集单元内的下部的第一板，第一板具有水平定向的表面；第一打开/关闭部分，安装在第一板的中央；和设置在第一打开/关闭部分上的第一吸收材料。第二水分收集单元可以包括设置在第一板上方的第二板；安装在第二板的中央的第二打开/关闭部分；和设置在第二打开/关闭部分上的第二吸收材料。水分收集单元可以包括设置在其内表面和外表面上的吸湿片。电池组可以具有下表面，下表面从下表面的边缘到下表面的中央向下倾斜。
在本发明的另一方面中，一种检测上述电动车辆用电池组中的冷却水泄漏的方法可以包括：监测单向塞的关闭状态；检测单向塞打开的次数；在确定单向塞打开时，检测电动车辆的电池组中的冷却水泄漏，并将关于冷却水泄漏的信息传输到控制器。
在检测单向塞打开的次数时，当次数为0时，可以监测到单向塞的关闭状态。另外，当次数为1时，该方法可以进一步包括测量单向塞保持打开状态的时间段。在测量单向塞保持打开状态的时间段时，当时间段小于预定时间段时，可以监测到单向塞的关闭状态。
另外，当时间段等于或大于预定时间段时，可以在电动车辆的电池组中检测到冷却水泄漏。在检测单向塞打开的次数时，当数量为2或更多时，可以在电动车辆的电池组中检测到冷却水泄漏。
应当理解的是，本发明的上述一般性描述和下面的详细描述都是示例性的和解释性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
被包括以提供对本发明的进一步理解并被并入并构成本申请的一部分的附图示出了本发明的示例性实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是示出根据本发明示例性实施例的用于电动车辆的电池组的视图；
图2是示出根据本发明示例性实施例的用于电动车辆的电池组的水分收集单元和水分排出单元的视图；
图3是示出根据本发明示例性实施例的安装在用于电动车辆的电池组中的单向塞的视图；
图4是示出根据本发明示例性实施例的图3中所示的单向塞的打开/关闭操作的视图；和
图5是示出根据本发明的示例性实施例的检测用于电动车辆的电池组中的冷却水泄漏的方法的流程图。
具体实施方式
应该理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似的术语包括一般的机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)，公共汽车，卡车，各种商用车辆的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞机等，并且包括混合动力车辆，电动车辆，插电式混合动力电动车辆，氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，来自非石油资源的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如汽油动力和电动动力车辆。
尽管示例性实施例被描述为使用多个单元来执行示例性过程，但是应该理解，示例性过程也可以由一个或多个模块执行。此外，可以理解，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置为存储模块，并且处理器被具体配置为执行所述模块以执行下面进一步描述的一个或多个处理。
这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意图限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”，和“该”也旨在包括复数形式。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征，整数，步骤，操作，元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征，整数，步骤，操作，元件，组件和/或其组合。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。
除非特别说明或从上下文中明显看出，如本文所用，术语“约”应理解为在本领域的正常容差范围内，例如在平均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在所述值的10％，9％，8％，7％，6％，5％，4％，3％，2％，1％，0.5％，0.1％，0.05％或0.01％内。除非上下文另外明确，否则本文提供的所有数值均由术语“约”修饰。
现在将详细参考本发明的示例性实施例，其示例在附图中示出。只要可能，在整个附图中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。在示例性实施例的以下描述中，将理解的是，当元件被称为在另一元件“上”或“下”时，其可以直接位于另一元件之上或之下，或者可以间接地设置成使得也存在介入元素。另外，如本文所使用的术语“在…上”或“在…下”不仅可以包括相对于相关元件的向上方向，而且还可以相对于相关元件的向下方向。
图1是示出根据本发明示例性实施例的用于电动车辆的电池组的视图，并且图2是示出根据本发明示例性实施例的用于电动车辆的电池组的水分收集单元和水分排出单元的视图。参考图1和图2，根据示例性实施例的用于电动车辆的电池组100可以包括水分收集单元110，水分排出单元130，水分排出检测单元(未示出)以及控制器(未示出)。各种单元可以由控制器操作，并且水分排出检测单元可以是传感器。
特别地，水分收集单元110可以被设置在电池组100中，并且可以被配置为收集包含在电池组中的水分。另外，可以在电池组100中布置多个各自具有圆柱形状的水分收集单元110。虽然未在附图中示出，但是多个电池模块可以布置在电池组100中，并且水分收集单元110可以设置在不存在电池模块的区域中。多个水分收集单元110可以均匀地分布在电池组100中的这样的可用区域中以收集包含在电池组100中的水分。
每个水分收集单元110可以包括第一水分收集单元111和第二水分收集单元112。第一水分收集单元可以包括第一板111，第一打开/关闭部分(未示出)以及第一吸收材料111a。第一板111可以设置在水分收集单元110内部的下部，并且可以被布置为使得其表面水平地定向。第一打开/关闭部分可以安装在第一板的中央。当第一打开/关闭部分关闭时，第一吸收材料可以设置在第一打开/关闭部分上。第一吸收材料111a可以包括从由氯化钙、硅胶和活性氧化铝组成的组中选择的任何一种。然而，示例性实施例不限于此。
第二水分收集单元可以包括第二板112，第二打开/关闭部分112b和第二吸收材料112a。第二板112可以设置在第一板111的上方，以与第一板111隔开预定距离并平行于第一板111。第二打开/关闭部分112b可以安装在第二板112的中央。当第二板打开/关闭部分112b关闭时，第二吸收材料112a可以设置在第二打开/关闭部分112b上。类似于第一吸收材料111a，第二吸收材料112a可以包括从由氯化钙，硅胶和活性氧化铝组成的组中选择的任何一种。然而，示例性实施例不限于此。
另外，吸湿片113可以设置在水分收集单元110的内表面和外表面上。设置在水分收集单元110的内表面或外表面上的吸湿片113可以防止收集在第一水分收集单元和第二水分收集单元中的水分蒸发并被再次引入到电池组中。此外，吸湿片113还可以捕获电池组100中的细水分颗粒。
在该示例性实施例中，第一水分收集单元的第一吸收材料111a可以被配置为收集存在于水分收集单元的下部中的水分，并且吸湿片113可以被配置为吸收从收集的水分蒸发的水分。第二吸收材料112a可保持在密封状态以防止暴露直到第一吸收材料111a耗尽。当由第一吸收材料111a收集的水分凝结时，凝结的水分可以排出到电池组外部。
为了暴露已经保持在密封状态的第二吸收材料112b，在第一吸收材料111a中凝结的水分排出之后，第二打开/关闭部分112b可以设置在第二板112中。第二打开/关闭部分112b可以包括开关，该开关构造成在收集在第一吸收材料111a中的水分被排出之后操作第二打开/关闭部分112b打开。当收集在第一吸收材料111a中的水分被排出时，单向塞可以打开，这将在下面描述。在收集在第一吸收材料111a中的水分被排出之后，与单向塞的关闭有关的信号可以被传送到控制器，下面将对此进行描述。
当与单向塞的关闭相关的信号终止时，开关可以被配置为打开第二打开/关闭部分112b。水分排出单元130可以设置在水分收集单元110的底部。另外，水分排出单元130可以设置在形成在电池组100的下表面中的孔中，并且可以被配置为将收集在水分收集单元110中的水分排出到电池组100的外部。当收集在水分收集单元中的水分超过预定水平时，水分可以通过水分排出单元排出。单向塞可以布置在水分排出单元130中，并且可以作为构造成将冷却水从电池组100排出到外部的打开/关闭装置来操作。特别地，预定水平可以被定义为通过按压单向塞可以从关闭状态改变到打开状态的最小水分量。
图3是示出根据本发明的示例性实施例的安装在电动车辆的电池组中的单向塞的视图，并且图4是示出图3中所示的单向塞的打开/关闭操作的视图。参照图3和图4，单向塞130可以包括塞本体132，塞本体132安装在电池组100的下表面中，并且具有形成在其中的多个排出孔131，以及弹性体133，其安装在塞体132的下表面，并具有用于打开和关闭排出孔131的翼部134。
弹性体133可以由塑料材料制成。当在电池组100的下表面上没有水分时，翼部134可以保持在排出孔131关闭的状态。当水分聚集在电池组100的下表面上时，翼部分134可能由于水分的重量而被压下以打开排出孔131，水分可以通过排出孔131排出到外部。水分排出检测单元(未示出)可以被配置为检测水分是否正在通过水分排出单元排出。水分排出检测单元可以具体配置为通过对单向塞打开的次数进行计数(例如，单向塞的打开的次数)来检测冷却水泄漏。
例如，取决于电池组中存在的水分的量，单向塞最初可以是打开的。随后，由于电池组中的残余水分的量是微不足道的，除了在冷却水泄漏期间，不可能增加电池组中的水分的量。因此，当单向塞打开两次或更多次时，可以检测到冷却水泄漏。
具体地，控制器(未示出)可以被配置为检测通过水分排出单元排出的水分的量。单向塞130可以涂覆有导电材料以感测电信号。单向塞130的上端可以涂覆有导电材料，并且电池管理系统(BMS)可以电连接到涂覆有导电材料的区域。
当单向塞处于关闭状态时，单向塞可以将电力传送给其他部件，但是当单向塞处于打开状态时，单向塞不可能向其他部件传送电力。因此，通过测量没有产生电信号的时间段，可以确定单向塞是否处于打开状态。控制器可以被配置为接收关于单向塞是否处于打开状态的信息，并且可以被配置为对单向塞打开的次数进行计数。
电池组100的下表面可以是倾斜表面105，倾斜表面105从其边缘向下倾斜到其中央，以允许存在于电池组100中的冷却水以及尚未吸收在第一水分收集单元和第二水分收集单元中的水分流动到电池组100的下表面105中的预定区域。另外，排出孔120可以形成在电池组100的下表面中。
在该示例性实施例中，电池组100的下表面可以形成为倾斜表面105，倾斜表面105从其边缘向下倾斜到其中央，以通过电池组100的倾斜表面105的中央排出冷却水。然而，倾斜表面的形状可以根据可通过其排出冷却水的排出孔120的位置而变化。
图5是示出根据本发明示例性实施例的检测用于电动车辆的电池组中的冷却水泄漏的方法的流程图。参考图5，根据示例性实施例的检测电动车辆的电池组中的冷却水泄漏的方法(S100)可以包括：监测电动车辆的电池组的单向塞的关闭状态(S110)；检测单向塞打开的次数(S120)，响应于确定单向塞打开检测电动车辆的电池组中的冷却水泄漏(S130)，以及将关于冷却水泄漏的信息传送到控制器(S140)。
特别地，在步骤S110中可以监测用于电动车辆的电池组的单向塞的关闭状态。在检测单向塞打开次数的步骤S120中，当次数为0时，过程可以前进到步骤S110，其中可以监测单向塞的关闭状态。在步骤S110中监测到电动车辆的电池组的单向塞的关闭状态之后，可以在步骤S120检测单向塞打开的次数。
在检测单向塞的打开次数的步骤S120中，当次数为1时，可以确定在水分收集单元中凝结的水分已经被排出，因此可以检测到冷却水泄漏。响应于在步骤S130中检测到冷却水泄漏，在步骤S140中可以将与冷却水泄漏有关的信息传送到控制器。
在检测单向塞打开次数的步骤S120中，当次数为1时，该方法还可以包括测量单向塞保持打开状态的时间段(S124)。在测量单向塞保持在打开状态的时间段的步骤S124中，当时间段小于预定时间段时，可以监测单向塞的关闭状态。特别地，预定时间段可以被定义为通过考虑收集的水分的预定水平和排出孔的大小而确定的水分的排出时间。
此外，在测量单向塞保持在打开状态的时间段的步骤S124中，当时间段等于或大于预定时间段时，在步骤S130中可以在电动车辆的电池组中检测到冷却水泄漏。在检测单向塞打开次数的步骤S120中，当次数为2次或更多时，可以在电动车辆的电池组中检测到冷却水泄漏。
从以上描述中显而易见的是，根据示例性实施例的电动车辆的电池组以及检测电动车辆的电池组中的冷却水泄漏的方法具有的效果是，检测电池组中的冷却水泄漏，从电池组中排出冷却水，防止电池组中的水分凝结，从而提高电池组的安全性。
对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的本发明的修改和变化。

Claims (14)

1.一种用于电动车辆的电池组，包括：
设置在所述电池组中的水分收集单元；
设置在所述水分收集单元的底部的水分排出单元；
水分排出检测单元，被配置为检测是否正在通过所述水分排出单元排出水分；以及
控制器，配置为检测和调节通过所述水分排出单元排出的水分的量，
其中所述水分排出单元包括单向塞。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中当收集在所述水分收集单元中的水分超过预定水平时，水分通过所述水分排出单元排出。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中所述单向塞涂覆有导电材料以感测电信号。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述水分收集单元包括第一水分收集单元和第二水分收集单元。
5.根据权利要求4所述的电池组，其中，所述第一水分收集单元包括：
设置在所述水分收集单元内的下部的第一板，所述第一板具有水平定向的表面；
第一打开/关闭部分，安装在所述第一板的中央；和
设置在所述第一打开/关闭部分上的第一吸收材料。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述第二水分收集单元包括：
设置在所述第一板上方的第二板；
安装在所述第二板的中央的第二打开/关闭部分；和
设置在所述第二打开/关闭部分上的第二吸收材料。
7.根据权利要求1所述的电池组，其中所述水分收集单元包括设置在其内表面和外表面上的吸湿片。
8.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述电池组具有下表面，所述下表面从所述下表面的边缘到所述下表面的中央向下倾斜。
9.一种检测根据权利要求1所述的用于电动车辆的电池组中的冷却水泄漏的方法，所述方法包括：
通过控制器监测所述单向塞的关闭状态；
通过所述控制器检测所述单向塞打开的次数；以及
响应于确定所述单向塞打开，通过所述控制器检测电动车辆的电池组中的冷却水泄漏。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在检测所述单向塞打开的次数时，当次数为0时，监测到所述单向塞的关闭状态。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，在检测所述单向塞打开的次数时，当次数为1时，测量所述单向塞保持打开状态的时间段。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在测量所述单向塞保持打开状态的时间段时，当所述时间段小于预定时间段时，监测到所述单向塞的关闭状态。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，在测量所述单向塞保持打开状态的时间段时，当所述时间段等于或大于预定时间段时，在电动车辆的电池组中检测到冷却水泄漏。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，在检测所述单向塞打开的次数时，当次数为2或更大时，在电动车辆的电池组中检测到冷却水泄漏。
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