CN109786600A - 一种新能源汽车动力电池的碰撞防护系统和方法 - Google Patents

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洪求才
徐作文
贾新建
颜先华
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Abstract

本发明揭示了一种新能源汽车动力电池的碰撞防护系统，动力电池放置在由底板和侧壁构成的盒体内，所述底板内设有连续的凹槽结构，所述凹槽结构内嵌入有软管，所述软管的两端分别与两个压力传感器的感应端连接并密封，两个所述压力传感器输出压力信号至碰撞防护系统的控制单元。本发明是一种解决新能源汽车电池箱体底部受到撞击引起短路、漏电现象时能够快速断电的安全防护系统和方法。主要区别于传统的车身结构碰撞断电方法，以及电池系统BMS功能实现断电的局限性，能够有效避免电池箱体底部严重破坏而无法进行有效保护的风险。

Description

一种新能源汽车动力电池的碰撞防护系统和方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及动力电池PACK箱体底部受到碰撞，箱体变形严重引起短路、漏电风险发生之前，一种快速断电的安全防护方法。
背景技术
随着中国新能源汽车产业蓬勃发展，愈来愈多的消费者选用新能源汽车作为出行的工具，新能源汽车的安全性问题也日益引起行业重视及消费者的关注。尽管车企在车辆研发过程中充分考虑多项安全问题的防护，包括功能使用安全、被动安全等内容。其中整车被动安全碰撞断电策略防护，主要是车辆发生高速碰撞时，根据车辆碰撞破坏程度执行碰撞断电，主要原理是车辆发生碰撞，整车ACU控制器接收车体碰撞加速度信号，当加速度峰值触发碰撞断电阀值，ACU发送断电指令，电池包内部继电器开关执行断电切断回路。然而在车辆使用过程中电池PACK箱体底部由于没有足够的车身结构保护，往往会发生箱体局部撞击，导致电池高压回路或电芯单体破坏发生短路、漏电等现象。
这种由电池箱底部发生撞击的工况，由于碰撞引起的车体加速度信号较小，无法达到整车ACU控制器执行碰撞断电要求。而且动力电池内的BMS系统执行断电保护仅为功能安全防护，对于电池包箱体撞击引起的破坏无法做到监测、诊断、执行断电防护的功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种针对电池箱体底部发生碰撞破坏，提出一种全新的碰撞断电安全防护的一种系统和方法，可以有效解决目前整车碰撞断电功能及BMS系统电安全防护功能无法做到的电安全策略。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种新能源汽车动力电池的碰撞防护系统，动力电池放置在由底板和侧壁构成的盒体内，所述底板内设有连续的凹槽结构，所述凹槽结构内嵌入有软管，所述软管的两端分别与两个压力传感器的感应端连接并密封，两个所述压力传感器输出压力信号至碰撞防护系统的控制单元。
所述软管与凹槽结构之间的间隙填充有填充物。
所述填充物为具有放置槽的泡沫，所述软管嵌入在所述泡沫的放置槽内，所述泡沫嵌入在凹槽结构内。
所述凹槽结构围绕底板边缘设置且围绕底板一圈，所述凹槽结构内设有围绕底板一圈的软管。
所述压力传感器输出压力信号至控制单元，所述控制单元输出驱动信号至用于控制动力电池关断的继电器开关。
所述控制单元连接CAN线，并通过CAN线输出故障信号至仪表指示灯，并通过CAN线输出状态信号至整车控制器。
基于所述新能源汽车动力电池的碰撞防护系统的碰撞防护方法：
1)车辆启动后，控制单元实时获取压力传感器的压力信号；
2)当碰撞程度达到压力传感器设定的阀值时，要求整车控制器发送指令进行有效处理，并控制继电器开关进行断电动作，完成高压主回路电源断电。
所述1)中，控制单元隔3ms周期性发送脉冲信号，接收压力传感器信号进行判断。
所述控制单元将获取压力传感器信号的判断数据输送至整车控制器。
本发明是一种解决新能源汽车电池箱体底部受到撞击引起短路、漏电现象时能够快速断电的安全防护系统和方法。主要区别于传统的车身结构碰撞断电方法，以及电池系统BMS功能实现断电的局限性，能够有效避免电池箱体底部严重破坏而无法进行有效保护的风险。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1新能源汽车动力电池的碰撞防护系统安装示意图
图2为新能源汽车动力电池的碰撞防护系统中凹槽结构示意图；
图3为新能源汽车动力电池的碰撞防护系统原理框图；
上述图中的标记均为：1、底板；2、凹槽结构；3、侧壁；4、填充物；5、软管。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
碰撞防护系统的传感器由两部分组成，压力传感器及软管，软管优选PPS塑料管，软管内装有气体，其两端与压力传感器密封连接，当软管受到外部挤压，管内气体压力发生变化，压力传感器通过感应管内气体压力变化信号强弱，判断挤压程度大小。
压力传感器布置在箱体底部四周区域，如图1、2所示，底板1内设有连续的凹槽结构2，即非一条凹槽结构2，并未断开，通过填充物4固定压力传感器，填充物4优选泡沫，泡沫为条状，其形状与凹槽结构2形状配合，安排优选围绕底板1一周设置，通过泡沫进行间接安装，既能方便安装，也能提高软管受压感应的灵敏度，安装好软管的泡沫再安装在动力电池箱体底板1四周区域，即凹槽结构2内，即能够确保箱体底部发生碰撞或挤压时传感器都能检测到碰撞信号。
如图3所示，底部碰撞引起动力电池箱体变形，挤压填充物4，引起压力传感器的软管内气压变化，压力传感器检测碰撞信号，BMS控制单元间隔3ms周期性发送脉冲信号，接收压力传感器信号进行诊断，通过CAN线通知整车控制器VCU，当碰撞程度达到压力传感器设定的阀值时，要求整车控制器VCU发送指令进行有效处理，超过阀值BMS系统切断主回路电源，继电器开关进行断电动作，完成高压主回路电源断电，同时仪表板指示灯具备报警功能，整个过程在3s内执行完毕。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新能源汽车动力电池的碰撞防护系统，动力电池放置在由底板和侧壁构成的盒体内，其特征在于：所述底板内设有连续的凹槽结构，所述凹槽结构内嵌入有软管，所述软管的两端分别与两个压力传感器的感应端连接并密封，两个所述压力传感器输出压力信号至碰撞防护系统的控制单元。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车动力电池的碰撞防护系统，其特征在于：所述软管与凹槽结构之间的间隙填充有填充物。
3.根据权利要求2所述的新能源汽车动力电池的碰撞防护系统，其特征在于：所述填充物为具有放置槽的泡沫，所述软管嵌入在所述泡沫的放置槽内，所述泡沫嵌入在凹槽结构内。
4.根据权利要求1、2或3所述的新能源汽车动力电池的碰撞防护系统，其特征在于：所述凹槽结构围绕底板边缘设置且围绕底板一圈，所述凹槽结构内设有围绕底板一圈的软管。
5.根据权利要求4所述的新能源汽车动力电池的碰撞防护系统，其特征在于：所述压力传感器输出压力信号至控制单元，所述控制单元输出驱动信号至用于控制动力电池关断的继电器开关。
6.根据权利要求5所述的新能源汽车动力电池的碰撞防护系统，其特征在于：所述控制单元连接CAN线，并通过CAN线输出故障信号至仪表指示灯，并通过CAN线输出状态信号至整车控制器。
7.基于权利要求1-6中任一所述新能源汽车动力电池的碰撞防护系统的碰撞防护方法，其特征在于：
1)车辆启动后，控制单元实时获取压力传感器的压力信号；
2)当碰撞程度达到压力传感器设定的阀值时，要求整车控制器发送指令进行有效处理，并控制继电器开关进行断电动作，完成高压主回路电源断电。
8.根据权利要求7所述的碰撞防护方法，其特征在于：所述1)中，所述控制单元隔3ms周期性发送脉冲信号，接收压力传感器信号进行判断。
9.根据权利要求8所述的碰撞防护方法，其特征在于：所述控制单元将获取压力传感器信号的判断数据输送至整车控制器。
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